甘肃省兰州市等5地2022-2023学年高二下学期期末学业质量监测物理试题（含解析）

兰州市等5地2022-2023学年高二下学期期末学业质量监测
物理
本试卷满分100分，考试时间75分钟。
考生注意：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号框涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号框。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、单选题（本题共7小题，每小题4分，共28分。）
1．对于一定质量的物体，以下说法中正确的是（ ）
A．速度不变，动能可能改变 B．速度变化，动能一定变化
C．动能不变，速度一定不变 D．动能变化，速度一定改变
2．某次雷雨天气，带电云层和建筑物上的避雷针之间形成电场，图中虚线为该电场的三条等势线，实线为某带电粒子从A运动到B的轨迹，A、B为运动轨迹上的两点。带电粒子的重力不计，避雷针带正电。则（ ）
A．带电粒子带正电
B．避雷针尖端附近电势较低
C．带电粒子在A点的电势能大于在B点的电势能
D．带电粒子在A点的加速度大于在B点的加速度
3．AED为自动体外除颤器，是用来抢救心脏骤停病人的便携式急救设备，它已被广泛用于学校、商场、机场等公共场所。某家用AED的电容器的电容是，充电电压，如果电容器在时间内一次性完成放电，则（ ）
A．电容器放电过程中电容越来越小 B．电容器充电储存的电荷量为
C．电容器的击穿电压为 D．电容器放电过程中平均电流为
4．2023年5月30日9时31分，我国成功发射“神州十六号”载人飞船，神舟十六号发射人轨后就去找空间站组合体，并与它完成交会对接。如图载人飞船与空间站此时在同一轨道上绕地球做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A．载人飞船的发射速度大于
B．载人飞船与空间站在轨运行的线速度小于
C．载人飞船只需向后喷气加速后，就可以和空间站对接
D．已知地球质量与载人飞船的轨道半径，可以求出载人飞船运行的角速度
5．如图所示为一种新型的电磁船的俯视图，为固定在船上的水平平行金属板，直流电源接在M、P之间．船上装有产生强磁场的装置，可在两平行金属板间海水中的虚线框内产生强磁场。闭合开关S后，电流通过海水从N流向Q，若船在海水的反冲作用下水平向左运动，虚线框中的磁场方向应该（ ）
A．竖直向下 B．竖直向上 C．水平向左 D．水平向右
6．家用汽车已经普及，强强同学坐在汽车的副驾驶上看到一个现象：当汽车的电动机启动时，汽车的车灯会瞬时变暗。简化电路如图，已知汽车电源电动势为，内阻为．仅接通时理想电流表示数为；保持接通，闭合瞬间，电流表示数达到。则（ ）
A．当电动机未启动时，电源每秒有的电能转化为化学能
B．在电动机启动瞬间，流过电动机的电流为
C．在电动机启动瞬间，车灯的功率减少了
D．当电动机正常工作时，电流表示数将比更大
7．如图所示，水平面内边长为的正方形区域内有磁感强度大小均为，方向相反的匀强磁场，分别为和的中点。一边长为，总电阻为的正方形线框，沿直线匀速穿过图示的有界匀强磁场，运动过程中边始终与边平行，线框平面始终与磁场垂直，正方形线框关于直线上下对称。规定电流沿逆时针方向为正，则线框穿过磁场过程中电流随时间变化关系正确的是（ ）
A． B． C． D．
二、多选题（本题共4小题，每小题5分，共20分。每小题有多个选项符合题目要求，全对得的5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）
8．如图，在水平匀强磁场中一矩形闭合线圈绕轴匀速转动，若要使线圈中的电流峰值减半，可行的方法是（ ）
A．只将线圈的转速减半 B．只将线圈的匝数减半
C．只将匀强磁场的磁感应强度减半 D．只将线图的边长减半
9．2023年5月28日，中国商飞交付的全球首架C919大型客机从上海到北京飞行成功。为研制大型客机．研究人员进行了大量的风洞实验。某次实验数据：从处，将的物块（视为质点）以水平向左弹射，全过程受到水平向右的恒定风力。重力加速度取。则（ ）
A．物块做匀变速直线运动 B．物块落地时的动能为
C．物块抛出后经过动能最小 D．物块运动过程中离抛出点水平距离最大为
10．如图所示为科学家用某种透明均匀介质设计的“光环”，圆心为O，半径分别为R和。部分是超薄光线发射板，发射板右侧各个位置均能发射出水平向右的光线，发射板左侧为光线接收器。通过控制发射光线的位置，从C位置发射出一细光束，发现该光束在“光环”中的路径恰好构成一个正方形，且没有从“光环”射出，已知光在真空中的速度为c。下列说法正确的是（ ）
A．只有从位置发射的细光束才能发生全反射
B．该光束在“光环”中走过的路程为
C．“光环”对该光束的折射率可能是
D．该光束在“光环”中传播的时间可能是
11．彩色多普勒三维成像的基本原理是探头向人体发射一组简谐超声波，遇到人体组织会产生不同的反射，探头接收到的超声波信号输入计算机形成图像。某次血管探头发出如图所示的超声波，时刻波恰好传到质点时刻恰好传到质点。下列说法正确的是（ ）
A．质点开始振动的方向沿轴正方向
B．探头发出的超声波在血管中的传插速度为
C．质点的振动方程为
D．时，质点与质点的位移大小相等、方向相反
三、实验题（本题共2大题，共15分。）
12．（6分）某同学用如图甲所示的装置来测量一根细线能承受的最大拉力。把细线的两端固定在滑块上，滑块可在带有刻度尺的轨道上滑动，线两端的固定点的位置可以由滑块上的标志线（位于滑块的中心）所对应的刻度读出。
（1）把轨道调水平，固定左端滑块，移动右滑块，细线拉直时，左端滑块的标志线位置读数为，右端的滑块标志线位置读数为，算出细线两端之间的距离；
（2）把右端滑块移动到图甲所示位置处，在细线中点挂上质量为的钩码3个；
（3）缓慢移动右端滑块，直到细线被拉断，固定右端滑块，如图乙所示，则右端滑块上的标志线位置处读数为___________，算出左右两滑块的标志线间的距离；
（4）重力加速度为，则细线能承受的最大拉力的表达式为___________（用表示）；
（5）如果重力加速度取，则被测细线能承受的最大拉力为___________。
13．（9分）在工业生产中，常运用测定电学量的方法来测定某些溶液含离子的浓度。某同学利用图a所示电路模拟这一情形，测定不同浓度下食盐溶液的电阻率。在长方体绝缘容器内揷上两竖直金属薄板板固定在左侧，板可揷在容器内不同位置。
（1）因缺少保护电阻，为保护电流表，开关闭合前B板应尽量靠近容器的___________侧（选填“左”或“右”），容器内应倒入___________（选填“少量”或“大量”）食盐溶液；
（2）某次实验时，容器内有一定量的食盐溶液，且B板位于最右端，此时电流表示数如图c，则此时电路中电流为___________；为便于在多次测量中电流的变化范围更大一些，应___________（选填“增加”、“减少”）容器内的食盐溶液；
（3）倒入适量食盐溶液后，将B板插在容器内不同位置，改变B、A两板间距x，读取电流表读数I，测量多组数据，得到图线如图b。已知电源电动势为，容器内部底面长，容器内溶液体积。根据图线求得该食盐溶液的电阻率___________（保留两位有效数字）。
四、解答题（本题共3大题，共37分。）
14．（10分）某学习兴趣小组研究海上新能源问题时，制作了一个小型波浪发电机，磁铁固定在水中，绕有线圈的浮筒套在S极上，其截面如图甲。浮筒可随波浪上下往复运动切割磁感线而产生电动势，线圈中产生的感应电动势随时间按正弦规律变化，如图乙。已知线圈匝数匝、电阻，每匝线圈截面直径，所处磁场磁感应强度，把线圈与阻值的小灯泡串联，小灯泡恰好正常发光。求：
（1）小灯泡的额定电压；
（2）线圈上下往复运动切制磁感线的最大速度；
（3）一周期内线圈产生的焦耳热。
15．（12分）如图所示，水平面内的等边三角形的边长为，顶点恰好位于光滑绝缘直轨道的最低点，点到两点的距离均为点在边上的竖直投影点为。轴上两点固定两个等量的正点电荷，在点将质量为、电荷量为的小球套在轨道上（忽略它对原电场的影响）将小球由静止释放，已知静电力常量为，重力加速度为，且，忽略空气阻力，求：
（1）轨道上点的电场强度；
（2）小球运动至点时的加速度；
（3）小球刚到达点时的动能。
16．（15分）如图甲所示，一半径为的圆形磁场，其圆心位于平面的坐标原点，磁场左侧水平放置两块长度均为的平行金属板，两板间距为轴过平行金属板的中心轴线。平行金属板间加上如图乙所示周期性变化的电压，在紧靠板左侧有一粒子源，从时刻开始连续射出初速度大小为、方向平行于金属板的相同带电粒子，时刻射出的粒子恰好从板右侧边缘离开电场。已知电场变化周期，粒子质量为，电荷量为，磁感应强度，若进入磁场的粒子均能从轴上的点离开磁场，粒子打到金属板上会被吸收，不计粒子重力及相互间的作用力，求：
（1）时刻进入的粒子在磁场中运动的时间；
（2）粒子从M点离开磁场时与x轴正方向的夹角范围；
（3）达到M点的粒子占发射源发射粒子总数的百分比。
兰州市等5地2022-2023学年高二下学期期末学业质量监测
物理试题参考答案及评分标准
1．D 【解析】对于质量一定的物体，速度不变，动能一定不变，故A错误；速度变化，动能不一定变化，故B错误；动能不变，速度可能变化，方向反向，故C错误；动能变化，速度一定改变，故D正确。
2．C 【解析】根据带电粒子的运动轨迹可知，带电粒子受到指向曲线内侧的作用力，即带电粒子与带正电的避雷针之间为吸引力，故带电粒子带负电，故A错误；沿电场线方向电势降低，故尖端附近电势较高，则带负电的粒子在A点电势能更大，故B错误、C正确；尖端附近电场线更密集，故在B点所受电场力更大，加速度更大，故D错误。
3．D 【解析】电容器的电容与充放电过程无关，故A错误；电容器充电储存的电荷量，故B错误；电容器在时正常工作，故不是击穿电压，故C错误；放电过程的平均电流，故D正确。
4．B 【解析】载人飞船发射后绕地球运动，故发射速度介于与之间，故A错误；载人飞船此时所在轨道半径大于地球半径，故运行速度小于，故B正确；载人飞船要与空间站对接，可以先减速至低轨，再加速变回至原轨道，故C错误；已知地球质量与载人飞船的轨道半径，少了引力常量，无法求出角速度，故D错误。
5．A 【解析】船受到的反冲力向左，根据牛顿第三定律，可知通电的海水受到向右的力，根据左手定则可知磁场方向竖直向下，故选A。
6．C 【解析】当电动机未启动时，电路中电流为，每秒非静电力做功，则电源每秒有的化学能转化为电能，故A错误；在电动机启动瞬间，流过灯泡的电流小于，所以流过电动机的电流大于，故B错误；车灯接通电动机未启动时，车灯两端，车灯，车灯；电动机启动时，车灯两端，车灯的功率：，在电动机启动瞬间，车灯的功率减少了：，故C正确；在电动机启动瞬间，电动机相当于纯电阻电路，由于电动机内阻较小，所以电流较大；当电动机正常工作时，相当于电动机电阻变大，所以电流表示数小于，故D错误。
7．B 【解析】当点接触前，切割磁感线，电动势。根据楞次定律，电流方向为逆时针，正方形线框继续向右运动，在边进入磁场前的时间内，边上下两部分在方向不同的磁场中运动，在垂直纸面向里的磁场中运动的部分长度越来越短，在垂直纸面向外的磁场中运动的部分长度越来越长，但在垂直纸面向里的磁场中运动部分的长度一直大于在垂直纸面向外的磁场中运动部分的长度，所以这段时间内电流方向为逆时针，且电流逐渐减小，当边运动至与重合时，电流为0，边刚进入时，根据楞次定律，电流方向为顺时针，边上下两部分切割磁感线长度相等，感应电动势方向相反，所以此时电流大小为。此后电流一直增大，到边运动至整条边都在向外的磁场时，电流最大，最大电流为边运动重合时，电流为，此后根据楞次定律，电流逆时针方向，且电流一直增大，当边在磁场中运动时，电流为，故选B。
8．ACD 【解析】由，得，故A、C可行；又电阻与匝数有关，当匝数减半时电阻也随之减半，则不变，故B不可行；当边长减半时，面积减为原来的，而电阻减为原来的，则减半，故D可行。
9．BCD 【解析】物块初速度与合力方向不共线，故物块做匀变速曲线运动，故A错误；物块竖直方向，运动时间，水平方向加速度为。物块落地水平距离为。物块从抛出至落地，解得，故B正确；当合力与速度垂直时动能最小，设此时速度与水平方向夹角为，又，解得，故C正确；物块运动过程中离抛出点水平距离最大时，水平方向初速度减为0，则，故D正确。
10．BC 【解析】在此介质中板发射的光线若满足入射角大于等于临界角，均可发生全反射，不一定只有从点发射的细光束才能发生全反射，故A错误；如图所示，由几何关系可知为故长度为，所以正方形总长度为，故B正确；全反射的临界角度为，故折射率，因此传播时间为，故C正确、D错误。
11．AD 【解析】在波的传播方向上，所有质点都在模仿波源，根据波动图像可知，质点的起振方向为沿轴正方向，所以质点的起振方向也是沿轴正方向，故A正确；根据题意可知，血管探头发出的超声波在血管中的传播速度为，故B错误；
根据时刻的波动图像可知，质点的起振方向沿轴正方向，图像可知，质点的振动振幅为，波长为，根据波长、波速和周期的关系，可知，由此可得，质点的振动方程为，故C错误；
根据时刻的波动图像可知，质点与质点的平衡位置相差半个波长，所以两个质点的振动情况始终相差半个周期，两者的振动情况相反，故质点与质点的位移大小相等、方向相反，故D正确。
12．（3）70.00 （4） （5）4.9
【解析】（3）由图乙可知，右侧滑块正对刻度尺刻度70位置，由于刻度尺最小刻度为，根据刻度尺读数估读要求，右端滑块位置读数为。
（4）设拉断时细线与竖直方向上的夹角为，拉线示意图如下，根据几何关系可得．
对钩码进行受力分析，在竖直方向上，解得。
（5）重力加速度取，代入数据可得。
13．（1）右 少量 （2）28.0 减少 （3）4.9（4.8~5.0均正确）
【解析】（1）由电阻定律可知，板越靠近右侧，溶液长度越长，电阻越大。
盐溶液浓度越低，阻值越大。
（2）由图c可知，此时电路中电流为。要使测量中电流的变化范围更大，则应减小电阻，故需要增加容器内的食盐溶液。
（3）根据电阻定律及欧姆定律：，则，结合图线斜率可得，解得。
14．（1） （2） （3）
【解析】（1）由乙图可知，感应电动势有效值
此时小灯泡正好正常发光，则
（2）由切割磁感线可知：
解得
（3）线圈中电流有效值为
由乙图可得：周期
一周期内线圈产生的焦耳热
15．（1），沿轴正方向 （2）0 （3）
【解析】（1）由几何关系：
故
分则轨道上点的电场强度大小
方向沿轴正方向
（2）由几何关系：，知
根据对称性可知，点的电场强度方向沿轴正方向，且：
小球在点时的受力如图所示，沿杆方向的合力为
解得
（3）根据等量同种电场分布和对称关系可知，两点电势相等，电荷从到的过程中电场力做功
根据动能定理可得
解得
16．（1） （2） （3）
【解析】（1）时刻释放的粒子恰好从板右侧边缘离开电场，且电场变化周期，粒子以速度平行极板方向离开电场。
粒子平行于轴射入圆形磁场区域，由
得
根据几何关系，如图所示，四边形为菱形，边长为，轨迹对应圆心角为，速度方向偏转角为。
粒子在磁场中运动时间
得
（2）由第（1）问得，时刻进入极板，粒子从下极板边缘射入磁场，从点射出速度方向的偏转角为，即与轴正方向的夹角为。
若粒子在时刻进入电场，粒子将从上极板的边缘射入磁场，如图所示，根据几何关系，四边形为菱形，边长为，轨迹对应圆心角为，从点射出速度方向的偏转角为，即与轴正方向的夹角为。
所以粒子从点离开磁场时与轴正方向的夹角范围为
（3）粒子在一个周期内，在内进入电场的粒子都可以平行于轴以速度进入磁场，最终聚焦于点，到达点的粒子占发射源发射粒子的总百分比为