北京市石景山区2022-2023学年高二下学期期末考试物理试卷（含答案）

石景山区2022-2023学年高二下学期期末考试
物 理
本试卷共8页，100分。考试时长90分钟。考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效。考试结束后，将答题卡交回。
第一部分
本部分共15题，每题3分，共45分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。
1．分子间的作用力F与分子间距离r的关系如图所示，r0为分子间的平衡位置。下列说法正确的是
A. 当r=r1时，分子间的作用力最小
B. 当r=r0时，分子间的作用力最小
C. 分子间的作用力总是随分子间距离增大而减小
D. 分子间的作用力总是随分子间距离增大而增大
(
A
B
C
N
N′
2
1
O
)2．如图所示，一束光沿着半圆形玻璃砖的半径射到它的平直的边上，在玻璃砖与空气的界面上发生反射和折射，入射角为1，折射角为2。下列说法正确的是
．反射光的频率大于入射光的频率
B．折射光的波长等于入射光的波长
C．若增大入射角1，则折射角2将减小
D．若增大入射角1，则折射光可能消失
(
1
0
-5
5
t
/s
y
/cm
2
3
图2
) (
0.5
0
-5
5
x
/m
y
/cm
1.0
1.5
K
L
图1
)3．一列简谐横波沿x轴传播，t = 0时刻的波形如图1所示，K、L是介质中的两个质点。图2是质点K的振动图像。下列说法正确的是
A．t = 0时刻质点K的加速度比质点L的大
B．t = 0时刻后质点K比质点L先到达正向最大位移处
C．波沿x轴正方向传播，速度为v = 1.0m/s
D．波沿x轴负方向传播，速度为v = 0.5m/s
4．一个地球仪绕与其“赤道面”垂直的“地轴”匀速转动的示意图如图所示。P点和Q点位于同一条“经线”上、Q点和M点位于“赤道”上，O为球心。下列说法正确的是
A. P、M的角速度大小相等
B. P、Q的线速度大小相等
C. P、Q的向心加速度大小相等
D. P、M的向心加速度方向均指向O
5．如图所示，一定量的理想气体从状态A开始，经历两个过程，先后到达状态B和C。有关A、B和C三个状态温度TA、TB和TC的关系，正确的是
A．TA>TB，TB>TC B．TA＜TB，TB>TC
C．TA＝TC，TB=TC D．TA＜TC，TB＜TC
6．2021年5月，“天问一号”探测器成功在火星软着陆，我国成为世界上第一个首次探测火星就实现“绕、落、巡”三项任务的国家。“天问一号”在火星停泊轨道运行时，近火点距离火星表面2.8102 km、远火点距离火星表面5.9105km，则“天问一号”
A．在近火点的加速度比远火点的大
B．在近火点的运行速度比远火点的小
C．在近火点的机械能比远火点的大
D．在近火点通过加速可实现绕火星做圆周运动
(
x
y
O
A
A
′
P
B
C
+Q
－
Q
)7．如图所示，真空中两个等量异号的点电荷－Q和＋Q分别位于A点和A′点，以AA′连线中点O为原点建立直角坐标系Oxy，B、C、P是坐标轴上的3个点，且BO＝OC。下列说法正确的是
A．沿x轴从B点到C点电势先增大再减小
B．B、O两点间的电势差与O、C两点间的电势差相等
C．P点与O点的电场强度大小相等
D．P点与O点的电场强度方向垂直
(
B
v
S
)8．如图所示，速度选择器的两平行导体板之间有方向互相垂直的匀强电场和匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。一电荷量为+q的粒子以速度v从S点进入速度选择器后，恰能沿图中虚线通过。不计粒子重力，下列说法可能正确的是
A．电荷量为-q的粒子以速度v从S点进入后将向下偏转
B．电荷量为+2q的粒子以速度v从S点进入后将做类平抛运动
C．电荷量为+q的粒子以大于v的速度从S点进入后动能将逐渐减小
D．电荷量为-q的粒子以大于v的速度从S点进入后动能将逐渐增大
(
I
0
i
-
I
0
t
t
1
t
2
t
3
t
4
图 2
图 1
a
b
c
d
)9．如图1所示，矩形导线框abcd固定在变化的磁场中，线框平面与磁场垂直。线框中产生的感应电流如图2所示（规定电流沿abcd为正方向）。若规定垂直纸面向里为磁场正方向，能够产生图2所示的电流的磁场为
(
B
0
B
-B
0
t
t
1
t
2
t
3
t
4
A
O
B
0
B
-B
0
t
t
1
t
2
t
3
t
4
B
O
B
0
B
O
t
t
1
t
2
t
3
t
4
D
-B
0
B
O
t
t
1
t
2
t
3
t
4
C
)
10．交流发电机的示意图如图所示，矩形线圈ABCD在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′逆时针匀速转动，发电机的电动势随时间的变化规律为e =20sin100t V。下列说法正确的是
A．此交流电的频率为100Hz
B．此发电机电动势的有效值为20V
C．当线圈平面转到图示位置时产生的电流为0
D．当线圈平面转到图示位置时磁通量的变化率最大
(
-
+
q
+
)11．如图所示，两极板加上恒定的电压U，将一质量为m、电荷量为+q的带电粒子在正极板附近由静止释放，粒子向负极板做加速直线运动。不计粒子重力。若将两板间距离减小，再次释放该粒子，则
A．带电粒子获得的加速度变小
B．带电粒子到达负极板的时间变短
C．带电粒子到达负极板时的速度变小
D．加速全过程静电力对带电粒子的冲量变小
(
V
A
R
u
~
)12．如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为10:1，其原线圈两端接入正弦式交变电压u，，副线圈通过电流表与变阻器R相连，若交流电压表和交流电流表都是理想电表，则下列说法正确的是
A．电压表的示数为31.1V
B．滑动变阻器的滑片向上滑动，电压表的示数增大
C．滑动变阻器的滑片向上滑动，电流表的示数增大
D．滑动变阻器的滑片向上滑动，变压器的输入功率减小
(
a
b
c
O
)13．如图所示，一带正电的点电荷固定于O点，图中虚线为以O为圆心的一组等间距的同心圆。一带电粒子以一定初速度射入点电荷的电场，实线为粒子仅在静电力作用下的运动轨迹，a、b、c为运动轨迹上的三点。则该粒子
A．带负电
B．在c点受静电力最大
C．在a点的电势能小于在b点的电势能
D．由a点到b点的动能变化量大于由b点到c点的动能变化量
(
I
a
b
c
d
)14．如图所示的平面内，在通有图示方向电流I的长直导线右侧，固定一矩形金属线框 abcd，ad边与导线平行。调节电流I使得空间各点的磁感应强度随时间均匀增加，则下列判断正确的是
A．线框中产生的感应电流方向为a→b→c→d→a
B．线框中产生的感应电流逐渐增大
C．线框整体受到的安培力方向水平向右
D．线框ad边所受的安培力大小恒定
15．如图所示，一小物块从长0.5m的水平桌面一端以初速度v0沿中线滑向另一端，经过时间1s从另一端滑落。物块与桌面间动摩擦因数为μ，g取10m/s2。下列关于v0、μ值的判断中，可能正确的是
A．μ=0.06 B．μ= 0.2
C．v0= 2.0m/s D．v0= 1.5m/s
第二部分
本部分共6题，共55分。
(
图
1
打点
计时器
纸带
夹子
重
物
)16．（8分）
在“验证机械能守恒定律”实验中，
（1）甲同学采用让重物自由下落的方法验证机械能守恒，实验装置如图1所示。下列说法正确的是_________。
A．实验前必需用天平测出重物的质量
B．打点计时器应接低压直流电源
C．实验时先通电，稳定后再释放纸带
D．重锤释放位置应靠近打点计时器
（2）该同学选取了如图2所示的一条纸带，O点是重锤开始下落时打出的点，A、B、C是按打点先后顺序选取的三个计数点。通过测量得到O、A间距离为h1，O、B间距离为h2，O、C间距离为h3。已知计数点A、B间和B、C间的时间间隔均为T，重锤质量为m，当地重力加速度为g。从重锤开始下落到打点计时器打B点的过程中，重锤动能的增加量_________。在实验误差范围内，如果与_________相等，则可验证机械能守恒。
(
A
B
C
O
h
2
h
3
h
1
图
2
)
(
拉
力传感器
图3
O
θ
)（3）乙同学设计了一个用拉力传感器验证机械能守恒定律的实验。如图3所示，将拉力传感器固定在天花板上，细线一端系着小球，另一端连在拉力传感器上的O点。将小球拉至细线与竖直方向成θ角处无初速释放，拉力传感器显示拉力的最大值为F。已知小球的质量为m，重力加速度为g。当约为_________时，可说明小球摆动过程中机械能守恒。
17．（10分）
(
图
1
)测电阻有多种方法。
（1）甲同学用多用电表欧姆挡直接测量待测电阻Rx的阻值。某次测量时，多用电表表盘指针如图1所示。已知他选用欧姆挡的倍率为“×100”，则Rx的测量值为_________Ω。
(
图
2
V
R
x
r
R
E
A
S
)
（2）乙同学用如图2所示的电路，测量待测电阻Rx的阻值。某次实验，电流表的示数为I，电压表的示数为U，则电阻Rx的测量值为_________。若不考虑偶然误差，该测量值与Rx的真实值相比_________（选填“偏小”或“偏大”）。
(
图
3
A
R
x
R
2
1
2
r
R
1
E
S
)（3）丙同学用如图3所示的电路，测量待测电阻Rx的阻值。操作步骤如下：①先将开关S接1，调节滑动变阻器R1，读出电流表的示数I；②再将开关S接2，保持R1不变，调节电阻箱R2，使电流表的示数仍为I，记下此时电阻箱的阻值为R0。则Rx的测量值为_________；电流表内阻对测量结果_________（选填“有”或“无”）影响。
(
图
4
G
R
g
r
E
S
1
S
2
R
1
R
2
)（4）丁同学用如图4所示的电路，测量电流计内阻Rg的阻值。操作步骤如下：①先闭合开关S1，调节R1，使电流计指针满偏；②再闭合开关S2，保持R1不变，调节R2使得电流计指针半偏，记下此时R2的值为R0＇。则Rg的测量值为_________；若不考虑偶然误差，电流计内阻的测量值_________（选填“大于”“等于”或“小于”）其真实值。 (
图
14
)
18．（8分）如图所示，长为l的轻绳上端固定在O点，下端系一质量为m的小球（可视为质点）。重力加速度为g。
(
O
l
θ
F
m
)（1）在水平拉力的作用下，轻绳与竖直方向的夹角为θ，小球保持静止。请画出此时小球的受力示意图，并求所受水平拉力的大小F；
（2）由图示位置无初速释放小球，不计空气阻力。当小球通过最低点时，求：
①小球动量的大小p；
②轻绳对小球拉力的大小FT。
19．（8分）如图所示，宽度为L的U型导体框，水平放置在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，左端连接一阻值为R的电阻。一质量为m、电阻为r的导体棒MN置于导体框上。不计导体框的电阻、导体棒与框之间的摩擦，导体棒与框始终接触良好。在水平向右的拉力作用下，导体棒以速度v0向右匀速运动。
(
M
N
B
L
R
v
0
)（1）求通过导体棒MN的电流大小I；
（2）求拉力做功的功率P；
（3）某时刻撤去拉力，再经过一段时间，导体棒MN停在导体框上。求在此过程中电阻R上产生的热量Q。
20．（9分）如图所示，一枚炮弹发射的初速度为v0，发射角为θ。它飞行到最高点时炸裂成质量均为m的A、B两部分，A部分炸裂后竖直下落，B部分继续向前飞行。重力加速度为g，不计空气阻力，不计炸裂过程中炮弹质量的变化。求：
(
θ
A
B
v
0
)（1）炸裂后瞬间B部分速度的大小和方向；
（2）炸裂前后，A、B系统机械能的变化量 E；
（3）A、B两部分落地点之间的水平距离 x。
21．（12分）1913年，美国物理学家密立根用油滴实验测出电子的电荷量，证明电荷的量子性，由此获得1923年度诺贝尔物理学奖。
右图是密立根油滴实验的原理示意图，两个水平放置、相距为d的金属极板，上极板中央有一小孔。用喷雾器将细小的油滴喷入密闭空间，这些油滴由于摩擦而带了负电。油滴通过上极板的小孔进入到观察室中。当两极板电压为U时，某一油滴恰好悬浮在两板间静止。将油滴视为半径为r的球体，已知油滴的密度为ρ，重力加速度为g。
（1）求该油滴所带的电荷量q。
（2）由于油滴的半径r太小，无法直接测量。密立根让油滴在电场中悬浮，然后撤去电场，油滴开始做加速运动；由于空气阻力的存在，油滴很快近似做匀速运动，测出油滴在时间t内匀速下落的距离为h。已知球形油滴受到的空气阻力大小为，其中η为空气的粘滞系数，v为油滴运动的速率。不计空气浮力。请推导油滴半径r的表达式（用η、h、t、ρ和g表示）。
（3）实验发现，对于质量为m的油滴，如果改变它所带的电荷量q，则能够使油滴达到平衡的电压必须是某些特定值Un，研究这些电压变化的规律可发现它们都满足方程，式中±1，±2，……。请推测出现这种现象可能的原因。
石景山区2022-2023学年高二下学期期末考试
物理试卷答案及评分参考
第一部分共15题，每题3分，共45分。
1．B 2．D 3．B 4．A 5．B
6．A 7．B 8．C 9．C 10．D
11．B 12．D 13．D 14．C 15．A
第二部分共6题，共55分。
16．（8分）
（1）CD（2分）（2）（2分）（2分）（3）（2分）
17．（10分）
（1）600（2分） （2）（2分） 偏大（1分）
（3）R0（2分） 无（1分） （4）R0′ （1分） 小于 （1分）
(
O
T
F
mg
答图
1
)18．（8分）
（1）受力示意图见答图1
可得 （3分）
（2）①小球从释放到通过最低点，机械能守恒
小球在最低点的速度大小
小球在最低点的动量大小 （3分）
②小球在最低点受到重力和绳子拉力作用，根据牛顿第二定律
小球在最低点，受到绳子的拉力大小 （2分）
19．（8分）
（1）导体棒切割磁感线产生的感应电动势
通过导体棒的感应电流 （2分）
（2）导体棒受到的安培力
导体棒以速度v0匀速向右运动，所以
则拉力做功的功率 （3分）
（3）根据能量守恒定律，回路中产生的总热量
R与r串联，R产生的热量（3分）
20．（9分）
（1）炮弹炸裂前瞬间速度为，方向水平向右（1分）
炸裂过程中水平方向动量守恒，（1分）
，解得，方向水平向右（1分）
（2）炸裂前后系统机械能的变化量 （2分）
解得，系统机械能增加（1分）
（3）炸裂后，A做自由落体运动，B做平抛运动，下落时间（1分）
落地后，A、B之间的水平距离（1分）
解得（1分）
（12分）
（1）油滴在电场中悬浮时，受力平衡（2分）
（1分） （2分） 解得（1分）
（2）撤去电场，油滴在空气中匀速运动时，受力平衡（1分）
（1分） 解得（2分）
（3）说明带电油滴所带电荷量q都是最小电荷量e的整数倍，证明了电荷的不连续性。（最小电荷量e就是电子的电荷值）（2分）
1