江西省九江市彭泽县2022-2023学年高二下学期期末考试物理试题(含解析）

彭泽县2022-2023学年高二下学期期末考试
物理试卷
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号；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、选择题 （共11题，每题4分，共44分，1-7单选，8-11多选。）
1．2020年3月3日，国家卫健委、国家中医药管理局印发《关于印发新型冠状病毒肺炎诊疗方案（试行第七版）的通知》，指出新型冠状病毒的传播途径：经呼吸道飞沫和密切接触传播是主要的传播途径，在相对封闭的环境中长时间暴露于高浓度气溶胶情况下存在经气溶胶传播的可能。气溶胶粒子是悬浮在大气中的微小颗粒，如云、雾、细菌、尘埃、烟尘等。气溶胶中的粒子具有很多动力学性质，比如布朗运动等。关于封闭环境中的气溶胶粒子，下列说法正确的是（　　）
A．在空气中会缓慢下沉到地面
B．在空气中会缓慢上升到空中
C．在空气中做无规则运动
D．受到的空气分子作用力的合力始终等于其所受到的重力
2．下列关于机械波的说法正确的是（ ）
A．机械波可以在真空中传播
B．声波是纵波，声音从空气进入水中，频率变大，波长变小
C．医生利用超声波探测病人血液的流速利用了多普勒效应
D．机械波只能传递能量，不能传递信息
3．一个有固定转动轴的竖直圆盘如图甲所示，圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向振动，T形支架的下面系着一个由弹簧和小球组成的振动系统，小球做受迫振动，圆盘静止时，让小球做简谐运动，其振动图像如图乙所示（以竖直向上为正方向），下列说法正确的是（　　）
A．t=1s到t=2s小球所受的回复力增加，且方向为x轴正向
B．t=2s到t=3s弹簧弹性势能一定减小
C．若圆盘以30r/min匀速转动，小球振动达到稳定时其振动的周期为2s
D．若圆盘正以30r/min匀速转动，欲使小球振幅增加则可使圆盘转速适当增大
4．如图甲为市面上常见的一种电动车，图乙为这种电动车的电动机的工作示意图。电动机电路两端电压为10V，额定功率为200W，A、B为线圈上的两点。下列选项中不正确的是（　　）
A．在额定功率下运行时，电动机电路中的电流大小为20A
B．电刷a接入电路正极，电刷b接入电路负极
C．A点与B点间电流方向在不断变化
D．直流电源可以驱动该电动机正常工作
5．云室中存在磁感应强度大小为B的匀强磁场，一个质量为、速度为的电中性粒子在A点分裂成带等量异号电荷的粒子a和b，如图所示，a、b在磁场中的径迹是两条相切的圆弧，半径之比，相同时间内的径迹长度之比，不计重力及粒子间的相互作用力（　　）
A．粒子a电性为正
B．粒子a、b的质量之比
C．粒子a、b在磁场中做圆周运动的周期之比
D．粒子b的动量大小
6．如图甲所示为自耦变压器，原线圈接有图乙所示的交流电源，副线圈两端电压有效值为220V，灯泡和其他电阻受温度的影响忽略不计，开始时开关S断开。则下列说法正确的是（　　）
A．原、副线圈匝数比为
B．闭合开关S后，小灯泡微亮，P2上滑可使小灯泡恢复正常发光
C．滑片P1上滑，通过电阻R1的电流增大
D．向上滑动P3，变压器的输出功率增大
7．如图，倾角为θ的光滑绝缘斜面上宽为d的矩形区域MN、M′N′之间有垂直斜面的匀强磁场，质量为m、边长为L（L＜d）的正方形线框abcd，在斜面上从MN上方一段距离由静止释放，已知线框的cd边进入磁场的速度与刚离开磁场时速度相同，cd边在磁场中运动的最小速度为v，重力加速度为g，线框运动过程中上下边框始终与MN平行。下列说法正确的是（　　）
A．线框刚进入磁场时做加速运动
B．线框cd边刚出磁场时速度为
C．释放时线框cd边离MN的距离为
D．线框通过磁场的过程中产生的热量为
8．下列说法正确的是（ ）
A．公式E＝是电场强度的比值定义式，适用于一切电场
B．电场强度定义式E＝为我们提供了一种计算静电力的方法，即F＝Eq
C．根据E＝，点电荷电场强度与场源电荷Q成正比，与距离r的平方成反比
D．等量异种电荷的连线上，中点的场强为零
9．如图所示，在空间正方形区域内存在一匀强磁场，磁感应强度方向水平且垂直于纸面向里。在竖直面内有一矩形金属线圈，矩形线圈的高远小于正方形的边长，矩形线圈从位置a开始下落，且刚好匀速进入匀强磁场。若线圈下边刚通过水平面b、（位于磁场中部）和d时，线圈所受到的磁场力的大小分别为、和，则（　　）
A． B． C． D．d
10．如图所示，理想变压器原副线圈中接有三个“110V，40W”的相同灯泡，当接入交变电源电压时，三个灯泡均正常发光，若原副线圈匝数是和，则下列说法正确的是　　
A．：：1 B．：：1 C． D．
11．如图甲，在光滑绝缘水平面上的MN、OP间存在一匀强磁场，一单匝正方形闭合线框自t=0开始，在水平向右的外力F作用下紧贴MN从静止开始做匀加速直线运动穿过磁场区域，外力F随时间t变化的图象如图乙所示，已知线框质量为0.5Kg，电阻R=，线框穿过磁场过程中，外力F对线框做功，下列说法正确的是
A．线框匀加速运动的加速度a=2m/s2
B．磁场的宽度为1m
C．匀强磁场的磁感应强度为2T
D．线框在穿过磁场过程中，线框上产生的热量为1.0J
二、实验题（共20分）
12．某同学利用气体压强传感器验证气体做等温变化的规律，装置安装如图，则：

实验步骤，
①将注射器活塞移到合适位置，再将注射器与压强传感器连接；
②移动活塞，通过活塞所在的刻度读取了多组气体体积V，同时记录对应的传感器数据；
③建立直角坐标系。
（1）实验操作过程中，下列说法正确的是 （填选项前的字母）。
A．移动活塞时应缓慢一些
B．封闭气体的注射器应密封良好
C．可以用手握注射器推拉活塞
D．封闭气体的压强和体积必须用国际单位表示
（2）测得多组空气柱的压强p和体积V的数据后，为直观反映压强与体积之间的关系，若以p为纵坐标，则应以 （选填“V”、“”或“”）为横坐标在坐标系中描点作图：若某同学测得数据发现图线的上端出现了一小段向下的弯曲，产生这一现象的可能原因是 （答一种即可）。
（3）在更高环境温度下，另一位同学重复了上述实验，实验操作和数据处理均正确，则他所绘制图像斜率与（2）相比 （选填“不变”、“变大”或"变小”）。
13．某同学利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性，制作了一个简易的汽车低油位报警装置。
（1）该同学首先利用多用电表欧姆“×100”挡粗测该热敏电阻在常温下的阻值，示数如图甲所示，则此时热敏电阻的阻值为 kΩ。
（2）该同学为了进一步探究该热敏电阻阻值随温度变化的关系，设计了如图乙所示的实验电路，定值电阻，则在闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于最 （选填“左”或“右”）端；在某次测量中，若毫安表的示数为2.25mA，的示数为1.50mA，两电表可视为理想电表，则热敏电阻的阻值为 kΩ。
（3）经过多次测量，该同学得到热敏电阻阻值随温度的变化关系图像如图丙所示，可知该热敏电阻的阻值随温度升高变化得越来越 （选填“快”或“慢”）。
（4）该同学利用此热敏电阻设计的汽车低油位报警装置如图丁所示，其中电源电动势E＝6.0V，定值电阻R＝1.8kΩ，长为l＝50cm的热敏电阻下端紧靠在油箱底部，不计报警器和电源的内阻。已知流过报警器的电流时报警器开始报警，若测得报警器报警时油液（热敏电阻）的温度为30℃，油液外热敏电阻的温度为70℃，由此可知油液的警戒液面到油箱底部的距离约为 cm。
三、计算题（共36分）
14．如图所示，有一金属短棒重为G，长为L，电阻为R，用质量不计的导线将其两端焊接，并在ab两点将它悬挂起来，接在电动势为E，内阻为r的电源上。当加一个与abcd平面平行的均匀磁场时，金属棒恰好处于平衡状态，平面abcd偏过竖直方向θ=60°角，求：
（1）此时棒受到的磁场力；
（2）磁场的磁感应强度为多大。
15．某同学用光滑活塞将一定质量的空气（视为理想气体）封闭在汽缸内，并对缸内气体加热，气体从状态A变化到状态B过程中的p-V图像如图所示，已知气体在状态A时的热力学温度TA=280 K，该过程中气体吸收的热量Q=120 J，求：
（1）气体在状态B时的热力学温度TB；
（2）该过程中气体内能的增量ΔU。
16．如图所示，和是固定在同一水平面内的足够长平行金属导轨，和是平行的足够长倾斜导轨，整个装置放在竖直向上的匀强磁场中、在水平导轨上有与导轨垂直的导体棒1，在倾斜导轨上有与导轨垂直且水平的导体棒2，两棒与导轨间接触良好，构成一个闭合回路。已知磁场的磁感应强度为B，导轨间距为L，倾斜导轨与水平面夹角为，导体棒1和2质量均为m，电阻均为R。不计导轨电阻和一切摩擦。现用一水平恒力F作用在棒1上，从静止开始拉动棒1，同时由静止开始释放棒2，经过一段时间，两棒最终匀速运动。重力加速度为g，忽略感应电流之间的作用，试求：
（1）水平拉力F的大小；
（2）棒1最终匀速运动的速度的大小；
（3）若从开始到棒1匀速所经历时间为t，求这个阶段回路中产生的总电热。
答案与解析
1．C
ABC.封闭环境中的气溶胶粒子的运动属于布朗运动，所以在空气中做无规则运动，AB错误，C正确。
D.做布朗运动的粒子受力不平衡，所以才能做无规则运动，D错误。
故选C。
2．C
A．机械波是波源的振动带动介质振动形成波传播，故机械波只能在介质中传播，真空不能传播机械波，故A错误．
B．声波是纵波，其传播方向与介质质点的振动方向平行，频率由波源决定，故声波从空气进入水时频率不变，而波速变大，由v=λf则波长变长，故B错误；
C．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速是利用了多普勒效应，故C正确；
D．机械波和电磁波都能传播能量和信息，例如人们面对面谈话就是传递信息，超声波粉碎胆结石就是声音能够传递能量，故D错误。
故选C。
3．C
A．以竖直向上为正方向，到小球从最低点向平衡位置振动，偏离平衡位置位移方向为负，大小正在减小，由
可知所受的回复力减小，方向为x轴正向，故A错误；
B．到小球从平衡位置向最高点振动，小球可能会经过弹簧的原长，则弹簧弹性势能可能先减小后增大，故B错误；
C．若圆盘以匀速转动，其周期为
小球振动达到稳定时其振动的周期等于驱动的周期为，故C正确；
D．由图乙可知，小球振动的固有周期为
若圆盘正以匀速转动时，有
欲使小球振幅增加则要增大驱动力的周期，可使圆盘转速适当减小，故D错误。
故选C。
4．B
A．电动机的电功率表达式为，代入题中数据可得
解得
A项正确；
B．磁场方向在磁体外部由N极指向S极，由电动机运转方向可知，段受力方向向上，再由左手定则可知，电流方向由A指向B，故b为正极，a为负极，B项错误；
C．电动机转过180°后两半铜环所接电刷互换，间电流方向改变，依次类推可知，A点与B点间电流方向不断改变，C项正确；
D．直流电源可以驱动该电动机正常工作，D项正确。
此题选择不正确的选项，故选B。
5．D
A．由图中轨迹结合左手定则可知，粒子a电性为负，故A错误；
B．相同时间内的径迹长度之比，可知粒子a、b的速率之比为
根据洛伦兹力提供向心力有
可得
由于粒子a、b的电荷量大小相等，半径之比，则有
联立可得
故B错误；
C．根据周期表达式
可得粒子a、b在磁场中做圆周运动的周期之比
故C错误；
D．根据动量守恒可得
又
联立可得粒子b的动量大小为
故D正确。
故选D。
6．B
A．根据图乙可知，原线圈所接正弦交流电压有效值为100V，副线圈电压为220V，由
可知原、副线圈匝数比为5∶11，故A错误；
B．闭合开关S后，小灯泡微亮，想要增大小灯泡中电流，需要增大副线圈中的电压，P2上滑可使小灯泡恢复正常发光，故B正确；
C．滑片P1上滑，原、副线圈匝数比增大
可得副线圈两端电压变小，通过电阻R1的电流变小，故C错误；
D．向上滑动P3，R2接入电路中的阻值大，利用副线圈电阻
可知，副线圈总电阻增大，副线圈两端电压不变，则通过电阻R1的电流减小，变压器的输出功率减小，故D错误。
故选B。
7．D
A．由题意可知，线框在磁场中运动，先减速再加速，最后做减速运动，故A错误；
B．线框进入磁场后做减速运动，全部进入磁场时速度最小，接下来做匀加速运动，加速度为
所以cd边离开磁场时的速度为
故B错误；
C．依题意有线框的cd边进入磁场的速度v1与刚离开磁场时速度v2相同，由匀变速直线运动的规律得
解得
故C错误；
D．根据能量转化与守恒定律可知，线圈从下边缘刚进入磁场到刚穿出磁场过程中线圈减少的机械能转化为焦耳热，即
又因为其下边缘刚进入磁场和刚穿出磁场时的速度相等，线圈在进入磁场和穿出磁场过程中产生的焦耳热相同，产生的焦耳热之和为
故D正确。
故选D。
8．ABC
A、电场强度的定义式 ,适用于一切电场.所以A选项是正确的.
B、电场强度定义式,变形为 ,即可求解静电力.所以B选项是正确的.
C、从公式 可以知道,点电荷电场强度与场源电荷Q成正比,与距离r的平方成反比,所以C选项是正确的.
D、等量异种电荷的连线上,中点的场强不为零,只有等量同种电荷中点电场强度才为零,故D错误.
综上所述本题答案是：ABC
9．BD
金属线圈进入与离开磁场的过程中，产生感应电流，线圈受到向上的磁场力即安培力，根据
，
可知线圈所受到的磁场力与速度成正比。当线圈完全进入磁场的过程中，磁通量的变化量为零，回路中没有感应电流，线圈不受安培力，故
且线圈加速运动，通过水平面d时的速度大于通过b时的速度，则
故BD正确；AC错误；
故选BD。
10．AD
设每只灯的额定电流为I，额定电压为U，因并联在副线圈两端的两个小灯泡正常发光，所以副线圈中的总电流为2I，原副线圈电流之比为1：2，所以原、副线圈的匝数之比为2：1．
因为三个灯泡正常发光，灯泡两端的电压为110V，根据电压与匝数成正比，得原线圈两端的电压 ；所以电源电压，故AD正确，BC错误；故选AD．
11．AC
物体做匀变速运动，如果线框的边长和磁场的宽度不相等，那么物体线框完全进入磁场的时候整个线框的磁通量不变，没有感应电流因此没有安培力，外力F会和受到安培力的时候的情形不一样，由乙图可知物体一直受安培力的作用，因此线框宽度和磁场的宽度一样，都为L；由牛顿第二定律及匀变速运动知，乙图的直线部分斜率为2，当t=1s时拉力F不再变化说明线框离开磁场，此时物体的速度，联立有，1s的拉力，可解得a=2m/s2，故A正确；物体做匀变速运动，，线框和磁场宽度一样，因此L=0.5m，故B错误；将L和a代入可得B=2T，故C正确；有能量守恒代入数据得Q=4/3J，故D错误．
12．（1）AB （2） 注射器存在向外漏气现象 （3）变大
13．（1）1.9 （2）左 3.0/3 （3）慢 （4）10
14．（1），方向垂直于金属棒向上；（2）
（1）由图中可知电流方向由d到c，整个装置受力如图所示金属棒恰好处于平衡状态，则有
得
根据左手定则可知磁场力方向垂直于金属棒向上。
（2）根据闭合电路欧姆定律有
又因为
解得
15．（1）560 K；（2）70 J
（1）气体从状态A变化到状态B的过程中做等压变化，有
解得
TB=560 K
（2）该过程中气体对外界做的功
W=pΔV
根据热力学第一定律有
ΔU=Q-W
解得
ΔU=70 J
16．（1）；（2）；（3）
（1）当1棒匀速时
当2棒匀速时
联立解得
（2）两棒同时达匀速状态，设经历时间为t，过程中平均感应电流为，据动量定理，对1棒
①
对2棒
②
联立解得
③
匀速运动后，有
解得
，
（3）由于③在任意时刻都成立，故1棒向右运动的距离与2棒沿斜面向下运动的距离也满足
④
故在的整个过程中，流过棒的电量
⑤
由①得
⑥
由功能转化关系
⑦
由④⑤⑥⑦联合解得