2022-2023学年湖北省武汉市新洲区部分学校高二（下）期中考试物理试卷（含解析）

2022-2023学年湖北省武汉市新洲区部分学校高二（下）期中考试物理试卷
1. 新冠肺炎疫情突发，中华儿女风雨同舟、守望相助，筑起了抗击疫情的巍峨长城。志愿者用非接触式体温测量仪，通过人体辐射的红外线测量体温，防控人员用紫外线灯在无人的环境下消杀病毒，为人民健康保驾护航。红外线和紫外线相比较( )
A. 红外线的光子能量比紫外线的大 B. 真空中红外线的波长比紫外线的长
C. 真空中红外线的传播速度比紫外线的大 D. 红外线能发生偏振现象，而紫外线不能
2. 在离地面同一高度有质量相同的三个小球、、，球以速率竖直上抛，球以相同速率竖直下抛，球做自由落体运动，不计空气阻力，下列说法正确的是
A. 球与球落地时动量不同
B. 球与球落地时动量的改变量相同
C. 三球中动量改变量最大的是球，最小的是球
D. 只有、两球的动量改变量方向是向下的
3. 如图甲为手机及无线充电板。图乙为充电原理示意图。交流电源接充电板，对充电板供电，充电板内的送电线圈可产生交变磁场，从而使手机内的受电线圈产生交变电流，再经整流电路转变成直流电后对手机电池充电。某过程中，磁场垂直于受电线圈平面向上穿过线圈，其磁感应强度均匀增加。下列说法正确的是( )
A. 点的电势高于点的电势
B. 受电线圈中感应电流方向由到
C. 此过程中受电线圈与送电线圈吸引
D. 若想增大、之间的电势差，可以仅增加送电线圈中的电流的变化率
4. 图甲中的理想变压器原、副线圈匝数比：：，输入端、所接电压随时间的变化关系如图乙所示。灯泡的电阻恒为，额定电压为定值电阻、，滑动变阻器的最大阻值为为使灯泡正常工作，滑动变阻器接入电路的电阻应调节为( )
A. B. C. D.
5. 笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件。当显示屏开启时磁体远离霍尔元件，电脑正常工作：当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭，电脑进入休眠状态。如图所示，一块宽为、长为的矩形半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为的自由电子，通入方向向右的电流时，电子的定向移动速度为。当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中，于是元件的前、后表面间出现电压，以此控制屏幕的熄灭。则元件的( )
A. 前表面的电势比后表面的低 B. 前、后表面间的电压与无关
C. 前、后表面间的电压与成正比 D. 自由电子受到的洛伦兹力大小为
6. 扫描是计算机射线断层扫描技术的简称，扫描机可用于对多种病情的探测。图是某种机主要部分的剖面图，其中射线产生部分的示意图如图所示。图中、之间有一电子束的加速电场，虚线框内有匀强偏转磁场；经调节后电子束从静止开始沿带箭头的实线所示的方向前进，打到靶上，产生射线如图中带箭头的虚线所示；将电子束打到靶上的点记为点。则( )
A. 处的电势高于处的电势
B. 增大、之间的加速电压可使点左移
C. 偏转磁场的方向垂直于纸面向外
D. 增大偏转磁场磁感应强度的大小可使点左移
7. 渔船上的声呐利用超声波来探测远方鱼群的方位。某渔船发出的一列超声波在时的波动图像如图所示，图为质点的振动图像，则( )
A. 该波的波速为
B. 该波沿轴负方向传播
C. 时间内，质点沿轴运动了
D. 时间内，质点运动的路程为
8. 对如图所示的图片、示意图或实验装置，下列判断准确无误的是( )
A. 甲图是小孔衍射的图样，也被称为“泊松亮斑”
B. 乙图是薄膜干涉的应用，用来检测平面的平整程度
C. 丙图是双缝干涉原理图，若到、的路程差是半波长的偶数倍，则处是亮纹
D. 丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在附有肥皂膜的铁丝圈上，出现竖直干涉条纹
9. 关于磁感应强度，下列说法正确的是
A. 通电导线在磁场中受力越大，说明磁场越强
B. 通电直导线在某处不受磁场力的作用，则该处的磁感应强度一定为零
C. 磁感线越密的地方，磁感应强度越大
D. 小磁针极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向
10. 如图所示，物体放置在物体上，与一轻弹簧相连，它们一起在光滑水平面上以点为平衡位置做简谐运动，所能到达相对于点的最大位移处分别为点和点，运动过程中、之间无相对运动。已知弹簧的劲度系数为，系统的振动周期为，弹簧始终处于弹性限度内。下列说法中不正确的是( )
A. 物体从向运动的过程中，弹簧的弹性势能逐渐变小
B. 物体处于之间某位置时开始计时，经时间，物体一定运动到之间
C. 物体的速度为时开始计时，每经过时间，物体的速度仍为
D. 当物体相对平衡位置的位移为时，、间摩擦力的大小等于
11. 如图所示，一物体分别沿三个倾角不同的光滑斜面由静止开始从顶端下滑到底端、、处，三个过程中重力的冲量依次为、、，动量变化量的大小依次为、、，则有( )
A. 三个过程中，合力的冲量大小相等，动量的变化量相等
B. 三个过程中，合力做的功相等，动能的变化量相等
C. ，
D. ，
12. 在“用单摆测定重力加速度”的实验中
以下关于本实验的措施中正确的是________。
A.摆角应尽量大些
B.摆线应适当长些
C.摆球应选择密度较大的实心金属小球
D.用停表测量周期时，应从摆球摆至最高点时开始计时
用分度的游标卡尺测量小球的直径，如图所示的读数是________，用停表记录了单摆振动次所用的时间如图所示，停表读数为________。
考虑到单摆振动时空气浮力的影响后，同学甲说：因为空气浮力与摆球重力方向相反，它对球的作用相当于重力加速度变小，因此振动周期变大，乙同学说：浮力对摆球的影响好像用一个轻一些的摆球做实验，因此振动周期不变，这两个同学的说法中________。
A.甲正确
B.乙正确
C.都错误
13. 实验小组采用图甲所示常规方案验证动量守恒定律，实验完成后，该小组将水平木板改为竖直木板再次实验，如图乙所示，、 两点在同一水平线上，、两小球半径均相同，质量分别为和。
组装实验装置时，斜槽末端______选填“需要”或“不需要”保持水平；
选择、两小球的原则是______；
A.两球质量满足
B.两球质量满足
C.以上两种情况，都应该选择质量大、体积小的刚性小球进行实验
D.为了防止小球打坏木板，应选择质量小、体积大的软质小球实验
正确选择器材后采用图甲所示装置，实验中还必须测量的物理量是______；
正确选择器材后采用图乙所示装置实验，下列说法正确的是______。
A.必需测量 、 和 的距离
B.必需测量、和的距离
C.若，则表明此碰撞动量守恒
D.若，则表明此碰撞动量守恒
14. 某公园的湖面上有一伸向水面的观景台，截面图如图所示，观景台下表面恰好和水面相平，为观景台右侧面在湖底的投影，水深在距观景台右侧面处有一可沿竖直方向移动的单色点光源，现该光源从距水面高处向下移动动接近水面的过程中，观景台水下部分被照亮，最近距离为，若，求：
水的折射率；
求最远距离计算结果可以保留根号．
15. 如图，一个重力不计的带电粒子，以大小为的速度从坐标的点，平行于轴射入磁感应强度大小为、方向垂直纸面向外的圆形匀强磁场区域，并从轴上点射出磁场，射出速度方向与轴正方向夹角为求：
带电粒子在磁场中运动的轨道半径请认真作图画轨迹；
求带电粒子的；
求粒子从运动到点的时间。
16. 如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定于同一水平面内，导轨间的距离为，导轨上平行放置两根导体棒和，构成矩形回路。已知两根导体棒的质量均为、电阻均为，其它电阻忽略不计，整个导轨处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为，导体棒均可沿导轨无摩擦的滑行。开始时，导体棒静止、有水平向右的初速度，两导体棒在运动中始终不接触。求：
开始时，导体棒中电流的大小和方向；
从开始到导体棒达到最大速度的过程中，棒上产生的焦耳热；
当棒速度变为时，棒加速度的大小。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、红外线的频率比紫外线的小，根据光子能量公式，可知红外线的光子能量比紫外线的小，故A错误；
B、根据电磁波谱可知，真空中红外线的波长比红光要长，而紫外线的波长比紫光要短，所以真空中红外线的波长比紫外线的长，故B正确；
C、因为红外线和紫外线都属于电磁波，所以在真空中红外线的传播速度与紫外线的一样大，都是光速，故C错误；
D、因为红外线和紫外线都属于电磁波，而电磁波是横波，所以红外线和紫外线都能发生偏振现象，故D错误。
故选：。
光子能量公式判断；根据电磁波谱可知真空中红外线的波长比紫外线的长；红外线和紫外线在真空中传播速度都为；根据偏振现象是横波特有的现象判断。
本题以新冠肺炎疫情中非接触式体温测量仪，紫外线灯在无人的环境下消杀病毒为背景，考查了红外线和紫外线的特点与应用；此题非常符合新高考的理念，物理来源于生活，要求同学们能够用所学知识去解释生活中的一些物理现象。
2.【答案】
【解析】
【分析】
小球沿着不同的方向抛出，都只有重力做功，机械能守恒；则可求出落地时的速度大小，从而可以确定物体的动量大小，由动量定理可得出动量的改变量。
本题要灵活应用动量定理，明确动量的变化等于合外力的冲量；由冲量可以求出动量的变化，而有动量变化也可求出合外力的冲量。
【解答】
A.由机械能守恒可知，两小球落地时的速度大小相等，方向相同，故二者的动量相同，故A错误；
B.由动量定理可知，动量的改变量；由于球竖直上抛，故球开始时的动量竖直向上，而球开始时的动量为负；设向下为正，则动量的变化量球的大于球的，故B错误；
C.由动量定理可知，，由于球在空中运动的时间最长，故球的动量改变最大；而球在空中运动时间最短，故球的动量改变量最小，故C正确；
D.三个小球在运动中都只受重力，故动量的改变量均等于重力的冲量，而重力的冲量竖直向下；故三个小球的动量改变量均向下，故D错误。
故选C。

3.【答案】
【解析】
【分析】
根据楞次定律判断感应电流方向，从而确定感应电动势的高低；
根据安培定则判断送电线圈电流方向，根据通电导线相互作用分析吸引还是排斥；
根据法拉第电磁感应定律判断、之间的电势差。
本题主要是考查楞次定律；根据楞次定律判断感应电流的方向的一般步骤是：确定原磁场的方向原磁场的变化引起感应电流的磁场的变化楞次定律感应电流的方向。
【解答】
、根据楞次定律可知，受电线圈内部产生的感应电流方向俯视为顺时针，受电线圈中感应电流方向由受电线圈，所以点的电势低于点的电势，故AB错误；
C、依题意磁感应强度向上均匀增加，根据安培定则可知，送电线圈电流方向俯视为逆时针，反向通电导线相互排斥，故C错误；
D、根据法拉第电磁感应定律可知，仅增加送电线圈中的电流的变化率，穿过受电线圈的 增大，所以、两端的电势差增大，故D正确。
故选 D。

4.【答案】
【解析】解：输入端、所接电压随时间的变化关系如图乙所示，可知，输入电压，依据理想变压器电压与匝数关系式：，且：：
解得：
由于灯泡的电阻恒为，额定电压为因能使灯泡正常工作，那么通过灯泡的电流：
那么定值电阻两端电压为：
依据欧姆定律，则有通过其的电流为：
因此通过定值电阻的电流为：
由于定值电阻与滑动变阻器串联后与定值电阻并联，那么定值电阻与滑动变阻器总电阻为：
因定值电阻，因此滑动变阻器接入电路的电阻应为：
综上所述，故A正确，BCD错误；
故选：。
根据图乙电压随时间的变化关系，确定理想变压器的输入电压，再由变压器的电压与匝数关系，求得变压器的输出电压，依据灯泡能正常工作，由，求得通过其电流，从而算出通过滑动变阻器的电流，最后由，解得滑动变阻器接入电路的电阻。
考查理想变压器的变压比公式，掌握电路串、并联的特点，理解欧姆定律的应用，注意交流电的有效值与最大值的区别，
5.【答案】
【解析】解：、电流方向向右，电子向左定向移动，根据左手定则判断可知，电子所受的洛伦兹力方向向里，则后表面积累了电子，前表面的电势比后表面的电势高，故A错误；
、由电子受力平衡可得，解得，所以前、后表面间的电压与成正比，前、后表面间的电压与无关，故BC错误；
D、稳定时自由电子受力平衡，受到的洛伦兹力等于电场力，即，故D正确；
故选：。
金属导体是自由电子导电，电流方向向右，则电子向左定向移动，在磁场中受到洛伦兹力发生偏转，根据左手定则判断电子所受的洛伦兹力方向，判断哪个表面聚集电子，再确定前后表面电势的高低；根据洛伦兹力等于电场力分析解答。
本题现象称为霍耳效应，易错点在于利用左手定则判断电荷的移动，从而判断后面的电势高。
6.【答案】
【解析】解：、根据题意可知，电子在之间加速，受到向右的电场力，所以之间的电场线水平向左，则点的电势比点电势低，故A错误；
C、根据题意可知，电子进入磁场时受到向下的洛伦兹力，根据左手定则可知偏转磁场的方向垂直于纸面向里，故C错误；
、电子在加速电场中运动，根据动能定理有
在磁场中运动时，根据洛伦兹力提供向心力有，
则电子在磁场中的半径为，
如增大、之间的加速电压，电子在磁场中做圆周运动的半径增大，所以电子出磁场时的偏角减小，点向右移动，
增大偏转磁场磁感应强度的大小，则电子在磁场中做圆周运动的半径减小，电子出磁场时的速度偏角增大，点左移，故B错误，D正确。
故选：。
电子受到向右的电场力，所以电场线水平向左，以此分析电势的高低；
根据左手定则分析偏转磁场的方向；
根据洛伦兹力提供向心力以及动能定理求解电子做圆周运动的半径表达式，从而判断改变磁感应强度以及增大增大、之间的加速电压后点的变化情况。
解决该题需要明确知道电子在各个区域的运动情况，知道在匀强电场中顺着电场线电势的变化情况，能正确推导出电子在磁场中运动半径。
7.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了波的图象和振动图象的关系，理解波的图象和振动图象是解题的关键。由图甲和图乙分别得到波长和周期，即可计算波速；由质点在零时刻后的振动方向，即可判断波的传播方向；质点只能在平衡位置为中心上下振动，不能沿轴运动；求得在时间内，共振动了几个周期，即可计算质点的路程。
【解答】
A.由两图可知，，所以，故A错误；
B.由图乙知质点零时刻后向上振动，由波的传播规律可知，传播方向沿轴正方向，故B错误；
C.质点只能在以平衡位置为中心上下振动，不向两侧传播，故C错误；
D.质点的振幅为，在时间内，其振动了个周期，质点运动的路程为，故D正确。
故选D。
8.【答案】
【解析】
【分析】
由衍射现象、薄膜干涉、双缝干涉的实验现象得解。
本题主要考查期光的波动性的实验现象的理解与应用，熟悉各实验及现象是解题的关键，难度不大。
【解答】
A.甲图是光通过不透明的小圆盘后衍射形成的图样，也被称为“泊松亮斑”，故A错误；
B.乙图可知是空气薄膜干涉的应用，用来检测平面的平整程度，故B正确；
C.由图可知丙图是双缝干涉原理图，由波的叠加可知若到、的路程差是半波长的偶数倍，则处是亮纹，故C正确；
D.由图可知，丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在附有肥皂膜的铁丝圈上，出现横干涉条纹，故D错误。
故选BC。
9.【答案】
【解析】
【分析】
磁感应强度是采用比值法定义的，大小与、无关，由磁场本身决定的；
磁感线可以形象的描述磁感应强度的大小和方向，磁感线密的地方磁感应强度大，磁感线稀的地方磁感应强度小；磁针极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向。
对于物理量中的基本物理量一定明确其含义、如何定义的、定义公式特点等，不能相互混淆，因此对这些基本物理知识要加强理解和应用。
【解答】
A.一段通电导线垂直放置在磁场中某处所受安培力越大，该处磁感应强度才越大，故A错误；
B.当导线电流方向和磁场方向相同或相反时，电流不受安培力作用，此时磁感应强度并不为零，故B错误；
C.像电场线一样，磁感线可以形象的描述磁感应强度的大小和方向，磁感线密的地方磁感应强度大，磁感线稀的地方磁感应强度小，故C正确；
D.根据磁感应强度定义，小磁针极所受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向，故D正确。
故选 CD。
10.【答案】
【解析】A、物体从向运动的过程中，弹簧的压缩量逐渐减小，所以弹性势能逐渐变小，故A正确；
B、物体处于之间某位置时开始计时，经时间，由运动的对称性可知，物体一定运动到之间，故B正确；
C、物体和整体做简谐运动，根据对称性，当物体的速度为时开始计时，每经过时间，物体的速度仍为，故C正确；
D、对整体，、间摩擦力的摩擦力大小，故D错误；
本题选择错误的
故选：。
和起在光滑水平面上做往复运动，一起做简谐运动，有简谐振动的特点分析。根据牛顿第二定律求出整体的加速度，再以为研究对象分析即可。
本题中两物体一起做简谐运动，都满足简谐运动的特征：，回复力做功可根据力与位移方向间的关系判断做什么功。
11.【答案】
【解析】
【分析】
重力的冲量，根据物体的运动的情况，求得物体运动的时间的关系，可以求得冲量的大小；
动量变化量的大小，求得物体的速度的大小即可求得动量变化量的大小。
本题考查了对冲量、动量变化量以及瞬时功率的理解，根据各自的公式逐项分析求解即可，要注意各物理量与时间、角度之间的关系。
【解答】
三个过程中，由于斜面光滑，故运动过程中机械能守恒，由
可知，三个过程中到达斜面底端时的速度大小都相等，但速度方向不同，由动量定理可知，三个过程中合外力的冲量大小相等，方向不同，动量的变化量大小相等，方向也不相同；由于动能是标量，故这三个过程中动能的变化量是相等的，由动能定理可得，这三个过程中，合外力做功相等，故A错误，B正确；
设斜面的高度为，斜面的倾角为，则物体在斜面下滑的时间由上式可知，越大，时间越短，故有，三个过程中重力的冲量，故有由上面选项的分析，可知，故C正确，D错误。

12.【答案】
【解析】在摆角小于的情况下单摆的运动可以看做简谐运动，实验时摆角不能太大，不能超过，A错误；
B.实验中，摆线的长度应远远大于摆球的直径，适当增加摆线的长度，可以减小实验误差，B正确；
C.减小空气阻力的影响，选择密度较大的实心金属小球作为摆球，C正确；
D.用停表测量周期时，应从球到达平衡位置开始计时，这样误差小一些，D错误。
故选BC。
由题图可看出，游标尺上的第条刻度线与主尺上的刻度线对齐了，则游标尺的零刻度线与此刻度线之间的距离为
因
则游标尺的零刻度线应在之间，游标尺读数为
则游标卡尺读数为
由图示秒表可知，分针示数超过了半刻线，秒表示数为
考虑到单摆振动时空气浮力的影响后，物体不只受重力了，加速度也不是重力加速度，实际加速度要减小，因此振动周期变大，甲同学说法正确。
13.【答案】需要；；、和的距离；
【解析】
【分析】
小球从斜槽末端离开后做平抛运动，所以斜槽末端需要保持水平；
为了使两球碰撞后球不反弹，两球质量满足，为了减小空气阻力对实验的影响，两小球都应该选择质量大、体积小的刚性小球；
验证动量守恒表达式时可直接代入水平位移来间接代替速度，实验中还必须测量的物理量是、和的距离；
在误差允许范围内成立，碰撞动量守恒，据动量守恒定律和机械能守恒定律得出动量守恒定律表达式，必需测量、和的距离。
验证动量守恒定律中，要学会在相同高度下，利用水平射程来间接测出速度的方法，掌握两球平抛的水平射程和水平速度之间的关系是解决本题的关键。
【解答】
本实验需要小球从斜槽末端离开后做平抛运动，所以斜槽末端需要保持水平。
为了使两球碰撞后球不反弹，两球质量满足，故A正确，B错误；
为了减小空气阻力对实验的影响，两小球都应该选择质量大、体积小的刚性小球进行实验，故C正确，D错误。
故选：。
采用图甲装置实验时，两小球下落高度相同，所以做平抛运动的时间相同，而两小球碰撞前后的速度分别正比于对应的水平位移大小，所以在验证动量守恒表达式时可直接代入水平位移来间接代替速度，则实验中还必须测量的物理量是、和的距离。
采用图乙装置实验时，设与碰撞前瞬间的速度为，碰后瞬间二者的速度分别为和，根据动量守恒定律和机械能守恒定律分别得
联立解得
两小球做平抛运动的水平位移相同，水平初速度与运动时间成反比，而下落高度越大运动时间越长，则根据式可知点是单独抛出时在竖直木板上的撞击点，、点分别是与碰撞后在各自在竖直木板上的撞击点，根据平抛运动规律可得
联立可得
若式在误差允许范围内成立，则表明此碰撞动量守恒，且要验证上式，必需测量、和的距离。
故选：。
故答案为：需要；；、和的距离；
14.【答案】解：从点射向点的光线经水面折射后射向点，则：


所以水的折射率
从点射向点的光经点折射后射向点，此时入射角达到最大，最大接近，则
则：
可得
答：
水的折射率为；
最远距离为。
【解析】观景台水下被照亮的最近距离为，光线在水面发生了折射，作出光路图，由数学知识求入射角与折射角的正弦值，即可求得水的折射率。
点光源接近水面时，入射角为，光能照亮的距离最远，由折射定律求出折射角，即可由几何知识求解最远距离。
本题以折射率和全反射为命题背景考查学生的推理能力和分析综合能力，关键要能运用数学知识求解入射角和折射角的正弦值，要知道入射角最大时折射角也最大。
15.【答案】解：画出粒子运动的轨迹如图：
由几何知识：
所以：
由洛伦兹力提供向心力，得：
所以：
粒子运动的周期：
时间：
【解析】画出运动的轨迹，根据几何关系，列出方程即可求解；
、粒子在磁场中做圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力，即可求得带电粒子的比荷；根据轨迹偏转的角度与周期的关系，即可求得粒子在磁场中运动的时间。
该题考查带电粒子在磁场中的运动，正确地画出粒子运动的轨迹，根据几何关系找出半径与已知量之间的关系是解题的关键。
16.【答案】解：当导体棒刚开始运动时，电动势；
由闭合电路欧姆定律得：导体棒中电流的大小为：；
由右手定则可知，导体棒中电流的方向为；
当棒与棒速度相同时，棒的速度最大，设最大速度为，取向右为正方向，由动量守恒定理得：；
解得：
由能量守恒定律可得系统产生的焦耳热：
故棒上产生的焦耳热；
设棒的速度变为时，棒的速度为，则由动量守恒可得：；
解得：
此时回路中的电动势为：
回路中的电流为：；
此时棒所受的安培力为
由牛顿第二定律可得，棒的加速度为：。
【解析】本题是动量守恒定律、牛顿第二定律及能量守恒定律在电磁感应现象中的应用问题，
由法拉第电磁感应定律以及闭合电路的欧姆定律得到中电流的大小，由右手定则判断电流的方向；
以两个导体棒整体分析不受外力，动量守恒，最终两导体棒速度相同，然后根据能量守恒定律和热量分配求解棒产生的焦耳热；
根据动量守恒定律求出当导体棒的速度大小变为时导体棒的速度，再由动生电动势公式确定回路总电动势，然后利用闭合电路欧姆定律及安培力公式求解安培力，然后利用牛顿第二定律列式求解加速度即可。
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