2022_2023学年安徽省滁州市定远县育才学校高二（下）期末物理试卷（含解析）

定远育才学校2022-2023学年下学期高二期末考试
物理试题
第I卷（选择题）
一、单选题（本大题共8小题，每小题3分，共24分）
1. 一根轻绳一端系于竖直圆弧上的点，另外一端系于竖直圆弧上的点，为圆弧的圆心，质量为的重物通过一光滑钩子挂在轻绳上，如图所示，现在将绳的一端缓慢的由点移动到点，下列说法正确的是( )
A. 绳子夹角一直变小 B. 绳子的张力一直变大
C. 绳子的张力先变大后变小 D. 绳子的张力先变小后变大
2. 如图所示，厚壁容器的一端通过胶塞插进一支灵敏温度计和一根气针，另一端有个用卡子卡住的可移动的胶塞。用打气筒通过气针慢慢向容器内打气，使容器内的压强增大到一定程度，这时读出温度计示数。打开卡子，胶塞冲出容器口后，则容器内的气体可视为理想气体( )
A. 温度计示数变大，实验表明气体对外界做功，内能减少
B. 温度计示数变大，实验表明外界对气体做功，内能增加
C. 温度计示数变小，实验表明气体对外界做功，内能减少
D. 温度计示数变小，实验表明外界对气体做功，内能增加
3. 唐朝诗人张志和在玄真子涛之灵中写道：“雨色映日而为虹”从物理学角度看，虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的．彩虹成因的简化示意图如图所示，图中仅作出了红光和紫光的光路，则下列说法正确的是( )
A. 光波长比光波长短
B. 是红光，是紫光
C. 光在雨滴中速度比光大
D. 上午的雨后看到的彩虹应该出现在东方的天空中
4. 如图，一质量为的光滑大圆环，用一细轻杆固定在竖直平面内，套在大圆环上的质量为的小环可视为质点，从大圆环的最高处由无初速度滑下，重力加速度为当小圆环滑到大圆环的最低点时，大圆环对轻杆拉力的大小为( )
A. B. C. D.
5. 如图所示的天平可用来测定磁感应强度，天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽为，共匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面．当线圈中通有顺时针方向的电流时，在天平左、右两边加上质量各为、的砝码，天平平衡．当电流反向大小不变时，左边再加上质量为的砝码后，天平重新平衡．由上可知( )
A. 磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为
B. 磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为
C. 磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为
D. 磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为
6. 以下为教材中的四幅图，下列相关叙述正确的是
A. 甲图是振荡电路，当电路中电容器的电容一定时，线圈的自感系数越大，振荡电路的频率越大
B. 乙图氧气分子的速率分布图像，图中温度小于温度
C. 丙图是每隔记录了小炭粒在水中的位置，小炭粒做无规则运动的原因是组成小炭粒的固体分子始终在做无规则运动
D. 丁图是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈产生大量热量，从而冶炼金属
7. 某圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，为圆形区域的直径，如图所示，一带电微粒从点垂直于磁场方向射入磁场，通过磁场中的点后经历时间从点离开磁场。若该微粒经过点时，与一个静止的相同质量的不带电微粒碰撞并结合为一个新微粒，新微粒最终经过磁场边界上的某点离开磁场，若不计两个微粒所受重力，关于新微粒的运动，下列说法正确的是( )
A. 经历时间从磁场边界的点离开磁场
B. 经历时间从磁场边界的点离开磁场
C. 经历时间从磁场边界之间某点离开磁场
D. 经历时间从磁场边界之间某点离开磁场
8. 体育课上某同学在一次拍篮球时，篮球触地前瞬间的速率为，篮球触地后反弹，离地瞬间的速率仍为。若篮球与地面碰撞时间为，碰撞前后速度均沿竖直方向，篮球质量为，重力加速度取，则碰撞过程中( )
A. 篮球的动量变化量大小为 B. 篮球的动量变化量大小为
C. 地面对篮球的平均支持力大小为 D. 篮球所受重力的冲量为
二、多选题（本大题共4小题，共16分）
9. 某横波沿轴正方向传播，在时刻，恰好传播到处的点；当时，质点从时刻起恰好第三次位于平衡位置。质点位于处，下列说法正确的是( )
A. 该波的波速为
B. 时，质点已经过的路程是
C. 与该波发生干涉的另一简谐波的频率是
D. 质点的振动方程为
10. 图甲是研究光电效应的电路图，图乙是用、、光照射光电管得到的图线，、表示遏止电压，下列说法正确的是( )
A. 在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流一直会增加
B. 光的频率小于光的频率
C. 光电子的能量只与入射光的强弱有关，而与入射光的频率无关
D. 光照射光电管发出光电子的初动能一定小于光照射光电管发出光电子的初动能
11. 如图所示，从灯丝发出的电子初速度为零经加速电场加速后，进入偏转电场，若加速电压为，偏转电压为，电子能够射出，要使电子在电场中的偏转量增大为原来的倍，下列方法中正确的是
A. 使减小到原来的倍 B. 使增大为原来的倍
C. 使偏转板的长度增大为原来的倍 D. 使偏转板的距离减小为原来的倍
12. 如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与一质量为、套在光滑竖直固定杆处的圆环相连，弹簧水平且处于原长。圆环从处由静止开始下滑，经过处的速度最大，到达处的速度为零，重力加速度为，则( )
A. 由到的过程中，圆环的机械能守恒
B. 由到的过程中圆环重力势能的减少量大于动能的增加量
C. 由到的过程中，圆环的动能与重力势能之和一直在减小
D. 在处时，弹簧的弹性势能为
三、实验题（本大题共2小题，共15分）
13. 某实验小组利用如图所示装置进行“探究动能定理”的实验，实验步骤如下：
A.挂上钩码，调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车能沿长木板向下做匀速运动；
B.打开速度传感器，取下轻绳和钩码，保持中调节好的长木板倾角不变，让小车从长木板顶端静止下滑，分别记录小车通过速度传感器和速度传感器时的速度大小和；
C.重新挂上细绳和钩码，改变钩码的个数，重复到的步骤．
回答下列问题：
按上述方案做实验，长木板表面粗糙对实验结果是否有影响？________填“是”或“否”．
若要验证动能定理的表达式，还需测量的物理量有________．
A. 悬挂钩码的总质量 B. 长木板的倾角
C. 两传感器间的距离 D. 小车的质量
根据实验所测的物理量，动能定理的表达式为_______________重力加速度为
14. 某同学利用待测电源由两节相同的干电池组成来测量一节干电池的电动势和内阻内阻较小，除了待测电源外，实验室还提供了以下器材：
A.电压表量程为，内阻约为；量程为，内阻约为
B.电阻箱最大阻值为
C.定值电阻
D.开关、导线若干
请你在实物图中补齐正确的连线_____；
该同学正确连线后，闭合开关，通过改变电阻箱的阻值，测出两端对应的电压，并以为横轴，以为纵轴，画出如图所示的的关系图线。当阻值与定值电阻相等时，电压表示数为，图线的渐近线方程为，则______，______本小题中的、和为已知量，用其中的一个或多个字母表示；
四、计算题（本大题共4小题，共45分）
15. （12分） 如图所示，内壁光滑的圆柱形汽缸竖直倒立在两木块上，汽缸底水平，汽缸质量为、横截面积为、高为，质量、厚度可忽略的活塞在汽缸中封闭了一定质量的理想气体，气体温度，活塞静止，此时活塞到汽缸开口端的距离为通过一定的方法使汽缸内封闭气体从外界吸收了热量，此时气体温度为，已知大气压强为，重力加速度大小，求：
最终气体的压强；
此过程中封闭气体的内能变化．
16. （15分）如图所示，一根劲度系数为的轻质弹簧竖直放置，上、下两端各固定质量均为的物体和均视为质点，物体置于水平地面上，整个装置处于静止状态。一个质量的小球从物体正上方距其高度处由静止自由下落，与物体发生碰撞碰撞时间极短，碰后和粘在一起共同运动，不计空气阻力，重力加速度为。
求碰撞后瞬间与的共同速度大小
当地面对物体的弹力恰好为零时，求和的共同速度大小
若换成另一个质量的小球从物体正上方某一高度由静止自由下落，与物体发生弹性碰撞碰撞时间极短，碰撞后物体到达最高点时，地面对物体的弹力恰好为零。求开始下落时距离的高度。上述过程中和只碰撞一次
17. （18分）如下图所示，平行光滑金属轨道和置于水平地面上，两轨道之间的距离，之间连接一定值电阻。倾角的倾斜轨道与水平轨道顺滑连接，为宽的矩形区域，区域内存在磁感应强度、方向竖直向上的匀强磁场。质量、电阻的导体棒在倾斜轨道上与距离处平行于由静止释放，已知重力加速度，导轨电阻不计。求：
导体棒刚进入匀强磁场时，导体棒两端的电压；
导体棒穿过匀强磁场的过程中通过某一横截面的电荷量；
运动过程中，导体棒上产生的焦耳热。
答案和解析
1.
【解析】如下图所示，重物受到左右两侧斜向上的拉力，和重力处于平衡状态。
由于是光滑钩子挂在绳子上，所以两侧绳子的张力相等，设张力为，由于水平方向平衡，所以两侧绳子与竖直方向的夹角相等，设夹角为，由受力分析图可得：，
解得：，
由图中几何关系可知：，，
所以，
即，其中为两悬点的水平距离，为轻绳的长度，由图可知在绳的一端缓慢的由点移动到点的过程中，两悬点的水平距离先变大后变小，所以先变大后变小，也先变大后变小，绳子的夹角先变大后变小，绳子的张力先变大后变小。故选C。
2.
【解析】胶塞冲出容器口的过程，气体膨胀，对外做功，，由于此过程几乎没有进行热交换，可认为，由可知，内能减小，故温度降低，选项C正确。
3.
【解析】
画出光路图：，分析可知，第一次折射时，光的折射角较大，而入射角相等，根据折射率公式得知，光的折射率较小，故为红光，为紫光，所以光波长比光波长短，故A正确，B错误；
C.由公式得知，光的折射率较小，光在雨滴中速度比光小，故C错误；
D.彩虹是光的折射和反射现象，而且出现在跟太阳相反的方向，上午的雨后看到的彩虹应该出现在西方的天空中，故D错误。
4.
【解析】小环在最低点时，根据牛顿第二定律得：
，
得：，
小环从最高到最低，由动能定理，则有：；
对大环分析，有：故C正确，、、D错误。故选：。
5.
【解析】当的方向垂直纸面向里，开始线圈所受安培力的方向向下，电流方向相反，则安培力方向反向，变为竖直向上，相当于右边少了两倍的安培力大小，所以右边应加砝码，与题干矛盾，故AD均错误；
当的方向垂直纸面向外，开始线圈所受安培力的方向向上，电流方向相反，则安培力方向反向，变为竖直向下，相当于右边多了两倍的安培力大小，也说明原来的安培力是向上的，需要在左边加砝码，有：
为线框的质量
联立解得：
故B正确，C错误；故选B。
6.
【解析】、电磁振荡的频率为，一定时，越大，振荡电路的频率越小，故A错误；
B、氧气分子在温度下速率大的分子所占百分比较多，故温度较高，故B正确；
C、布朗运动时悬浮在液体中的固体小颗粒的运动，不是分子的运动，间接反映了液体分子的无规则运动，故C错误；
D、真空冶炼炉的工作原理是电磁感应现象中的涡流，当炉外线圈通入高频交流电时，炉内金属产生大量涡流不是线圈中产生涡流，从而冶炼金属，故D错误。故选B。
7.
【解析】该微粒经过点时，与一个静止的相同质量的不带电微粒碰撞，碰撞过程中动量守恒，故结合的新微粒动量不变，带电量不变，根据可得，粒子的运动半径为不变，故运动轨迹不变，仍能从磁场边界的点离开磁场。粒子在磁场中做圆周运动的周期，新微粒质量变为原来的倍，故周期变为原来的倍，从点到点经历时间，故B正确，ACD错误。故选B。
8.
【解析】以向上为正方向，篮球的动量变化量为 ，故A错误， B正确
篮球所受重力的冲量为
根据动量定理可得
解得地面对篮球的平均支持力大小为，故CD错误。
9.
【解析】解：、由图，在时刻质点在最大位移处，则从图示时刻开始经过质点第三次处于平衡位置，即，则周期为：，由图读出波长为，则波速为，故A正确；
B、波从图示时刻传到点传播的距离为，则传播的时间为，起振方向向下。当时，质点已振动了时间，而，所以时质点的路程是，故B正确；
C、该波的频率为：，两列波发生干涉的条件是频率相同。所以与该波发生干涉的另一简谐波的频率是，故C错误；
D、时刻质点在最大位移处，则质点的振动方程：，故D正确。故选：。
10.
【解析】A.随着所加电压的增大，电流增大，当达到饱和电流后，再增加电压电流也不会增加，故A错误；
B.光电流恰为零，此时光电管两端加的电压为截止电压，对应的光的频率为截止频率，根据：，入射光的频率越高，对应的遏止电压越大。光、光的遏止电压相等，所以光、光的频率相等，而光的遏止电压大，则频率大，故B正确；
C.根据光电效应方程可知：，光电子的能量，即初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，故C错误；
D.根据光电效应方程可知：，光的频率小于光的频率，光照射光电管发出光电子的初动能一定小于光照射光电管发出光电子的初动能，故D正确。
11.
【解析】设电子的质量和电量分别为和，电子在加速电场中加速过程，根据动能定理得
电子进入偏转电场后做类平抛运动，加速度大小为
电子在水平方向做匀直线运动，则有
在竖直方向做匀加速运动，则有偏转量
联立上述四式得，
A、根据偏转量得知，要使电子在电场中的偏转量增大为原来的倍，使减小为原来的，故A正确；
B、根据偏转量得知，要使电子在电场中的偏转量增大为原来的倍，使增大为原来的倍，故B正确；
C、根据偏转量得知，要使电子在电场中的偏转量增大为原来的倍，使偏转板的长度增大为原来倍，故C错误；
D、要使电子在电场中的偏转量增大为原来的倍，使偏转板的距离减小为原来的，故D正确。
故选：。
12.
【解析】、由到的过程中，弹簧对圆环要做功，圆环的机械能不守恒，故A错误。
B、对于圆环和弹簧组成的系统，只有重力和弹力做功，系统的机械能守恒，即圆环的动能、重力势能和弹簧的弹性势能之和保持不变。由到的过程中，弹簧的弹性势能增加，则圆环重力势能和动能之和减小，所以圆环重力势能的减少量大于动能的增加量，故B正确。
C、由到的过程中，弹簧的弹性势能一直增加，根据系统的机械能守恒，知圆环的动能与重力势能之和一直在减小，故C正确。
D、由到的过程中，圆环动能变化量为零，则圆环重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量，所以在处时，弹簧的弹性势能为，故D正确。
故选：。
分析外力做功情况，根据机械能守恒的条件分析圆环的机械能是否守恒。对于圆环和弹簧组成的系统，只有重力和弹力做功，系统的机械能守恒。根据机械能守恒定律分析能量的转化情况，并求在处时弹簧的弹性势能。
能正确分析小球的受力情况，对物理过程进行做功分析，这是解决问题的根本方法，并要掌握机械能守恒定律的应用。
13.【小题】否
【小题】
【小题】
14.；
，。
【解析】实物连线如图所示：
；
由闭合电路欧姆定律可知，整理得，
由上式可知，当时，，由于图线的渐近线方程为，所以电动势，
当时，有，解得。
15.解析：初始时气体压强为 ，气体体积，温度
假设汽缸足够长，温度变为，
根据盖吕萨克定律有：
解得：汽缸体积
表明活塞向下移动后气体做等容变化
最终气体的压强为，体积，温度
根据理想气体状态方程有
解得：
封闭气体在等压变化过程中气体对外界做的功 对封闭气体，
应用热力学第一定律有：
解得：
所以气体内能增加．

16.解：自由下落的过程，由机械能守恒定律得：
，
得：，
与碰撞过程，取竖直向下为正方向，由动量守恒定律得：
。
结合
可得；
开始时静止，则对有，得弹簧的压缩量为：
当地面对物体的弹力恰好为零时，对有，得弹簧的伸长量为：
可见，，两个状态弹簧的弹性势能相等，从与碰撞后瞬间到地面对物体的弹力恰好为零的过程，由系统的机械能守恒得：

联立解得和的共同速度大小为：；
碰撞后物体达到最高点时，地面对物体的弹力恰好为零，弹簧的伸长量仍为：。
设与碰后瞬间的速度为，由与弹簧组成的系统机械能守恒得：

与碰撞过程，取竖直向下为正方向，由动量守恒定律得：
由机械能守恒定律得：
对下落的过程，由机械能守恒定律得：
结合
联立以上各式解得：。
17.解：导体棒从倾斜轨道下滑，由机械能守恒有：
代入数据解得：
由法拉第电磁感应定律：
电流
导体棒两端的电压
代入数据解得：；
由；
进入匀强磁场导体棒做加速度减小的减速运动，由动量定理有：
即
代入数据解得：
在匀强磁场区域导体棒产生的焦耳热
代入数据解得：。