2022_2023学年湖北省部分市州高二（下）期末物理试卷（word版含解析）

2022~2023学年湖北省部分市州高二（下）期末物理试卷
一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）
1. 我国科研人员对“嫦娥五号”月球样品富铀矿物进行分析，确定月球直到亿年前仍存在岩浆活动。已知铀的一种衰变方程为，则( )
A. ， B. ， C. ， D. ，
2. 铷原子失去电子非常容易，具有优良的光电特性，是制造光电池的重要材料。已知铷的逸出功为，普朗克常量为，则下列说法正确的是( )
A. 只要入射光光照强度足够大，任何频率的光均能使铷发生光电效应
B. 铷的极限频率为
C. 用某频率光照射铷发生光电效应，光照强度越弱，光电子从铷表面逸出所需时间越长
D. 若用频率为的光照射铷发生光电效应，则逸出光电子动能均为
3. 图甲为某建筑工地的塔吊装置，质量为的重物被塔吊从地面竖直向上提升，图像如图乙所示，取，下列判断正确的是( )
A. 内重物处于失重状态
B. 内提升重物悬线拉力大小为
C. 内钢索最容易发生断裂
D. 末重物离地面的高度为
4. 如图所示，同一轨道平面上的两颗人造地球卫星、，均绕地球做匀速圆周运动，下列说法正确的是( )
A. 卫星的线速度小于卫星的线速度
B. 卫星的周期大于卫星的周期
C. 卫星的向心加速度大于卫星的向心加速度
D. 卫星受到地球的万有引力一定大于卫星受到地球的万有引力
5. 如图所示，、、是边长为的等边三角形三个顶点，在点和点分别固定一个带电量大小均为的点电荷，点电场强度为，下列说法正确的是( )
A. 若两点电荷均为正电荷，则方向垂直向下
B. 若两点电荷均为正电荷，则方向垂直向上
C. 若为正电荷，为负电荷，则方向平行于向左
D. 若为正电荷，为负电荷，则方向平行于向右
6. 如图所示，在滑雪比赛中，某运动员从弧形雪坡上滑下，从底端水平飞出，落到斜坡上。若斜坡足够长，运动员可视为质点，不计空气阻力。要使运动员在空中运动的时间变为原来的两倍，则运动员离开弧形雪坡时的动能与原来离开弧形雪坡时的动能之比为( )
A. B. C. D.
7. 如图所示，矩形导线框放置在粗糙绝缘的水平面上。固定在水平面上的长直导线平行于边。导线中通有交变电流，规定水平向左为电流的正方向，线框始终处于静止状态。下列说法正确的是( )
A. 时，线框有扩张的趋势
B. 时，线框中感应电流的方向为
C. 时，线框不受通电导线的安培力
D. 时，线框受到的静摩擦力方向指向导线
二、多选题（本大题共3小题，共18.0分）
8. 一简谐横波振幅为，沿轴正方向传播，时刻的波形图如图所示，此时波刚好传播至点，已知波的周期，则( )
A. 处质点起振的方向沿轴正方向
B. 从至，处质点运动的路程为
C. 时，处质点振动方向沿轴负方向
D. 时，处质点第二次出现波峰
9. 一定质量的理想气体从状态经过状态和又回到状态，其压强随体积变化的图像如图所示，其中到为等温过程，到为绝热过程，下列说法正确的是( )
A. 过程，气体从外界吸收热量
B. 过程，气体分子平均动能增大
C. 过程，气体分子平均动能不变
D. 过程，气体从外界吸收热量
10. 如图所示，平面内分布着垂直纸面向里的有界匀强磁场，上下边界距离为，半圆弧边界半径，圆心处有一粒子源在平面内向圆形区域各个方向发射比荷的正粒子，已知粒子速度大小均为，不计粒子的重力以及粒子之间的相互作用。下列说法中正确的是( )
A. 从点沿任意方向射入磁场的粒子，均能通过改变磁感应强度的大小，使其垂直磁场上边界射出
B. 磁感应强度的大小时，一定有粒子能垂直磁场上边界射出
C. 磁感应强度的大小时，垂直磁场上边界射出的粒子，其初速度方向一定水平向右
D. 磁感应强度的大小时，垂直磁场上边界射出的粒子，射出点的位置相同
三、实验题（本大题共2小题，共16.0分）
11. 某同学用如图甲所示的装置验证机械能守恒定律。

用二十分度游标卡尺测量小球的直径，若测量结果如图乙所示，则小球的直径______。
将小球从点由静止释放，正好通过光电门，遮光时间为，则小球通过光电门时的速度大小______用、表示。严格意义上讲，小球通过光电门的平均速度______选填“大于”或“小于”小球球心通过光电门的瞬时速度。
用刻度尺测量出小球下落的高度。
调整的大小，记录小球通过光电门的遮光时间，多次重复上述过程，以为纵轴，以为横轴。理论上，图像为过原点直线如图丙，直线斜率______用、表示，则小球下落过程机械能守恒。
12. 某同学要测量某电压表的内阻，可利用的实验器材有：电源电动势，内阻很小，标准电压表量程，内阻约，待测电压表量程，内阻待测，约为，滑动变阻器最大阻值，定值电阻阻值，开关，导线若干。
请根据实验电路图在答题卡上补全实物连线_____；

经过测量，标准电压表读数时，待测电压表读数，可得到待测电压表的内阻______结果保留位有效数字。
把待测电压表改装成量程为的电压表需要______填写“串联”或者“并联”的定值电阻阻值为_______ 结果保留位有效数字。
把改装后的电压表跟标准电压表进行校对，发现改装后的电压表读数总是比标准电压表读数大，说明在改装电压表时选用的定值电阻阻值______填写“偏大”或者“偏小”。
四、计算题（本大题共3小题，共38.0分）
13. 如图所示，一单色光平行于直径的方向由点从真空射入半径为的圆形玻璃砖，入射点到直径的距离为，光线从点射出，出射点到直径的距离为，为圆心。已知真空中的光速为，求：
玻璃砖对该单色光的折射率；
该单色光在玻璃砖中传播的时间。
14. 如图所示，一型导体框置于足够长的绝缘斜面上，斜面的倾角，斜面虚线区域内存在匀强磁场，磁感应强度大小为，方向垂直斜面向上，磁场区域长。金属棒置于型导体框上，与导体框构成矩形回路，间距离。将棒与型导体框同时由静止释放，棒恰好匀速穿过磁场区域，当棒刚出磁场时仍未脱离型导体框，此时型导体框的边恰好进入磁场。已知棒、型导体框的质量均为，棒电阻，型导体框边电阻，其余两边电阻不计。不计一切摩擦，取。求：
棒穿过磁场区域的过程中，棒中产生的热量；
边刚进入磁场时，边两端的电势差。
15. 如图所示，一倾角的光滑斜面与水平轨道通过一小段圆弧平滑连接，水平传送带左端紧挨轨道且与其等高。水平轨道的长度，传送带足够长，传送带以的速度逆时针匀速转动，现将物块置于水平轨道上处，物块从距离斜面底端处由静止释放，物块、大小可忽略，质量均为，与水平轨道、传送带之间的动摩擦因数，物块、之间的碰撞为弹性碰撞，取。求：
物块、第一次碰后速度的大小、；
最终物块、之间的距离；
传送带维持匀速转动需多消耗的电能。
答案和解析
1.【答案】
【解析】根据 衰变和 衰变的特点，由质量数守恒和质子数守恒有
解得
故选C。
2.【答案】
【解析】A.根据发生光电效应的条件可知，发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，能否发生光电效应与入射光的强度无关，故A错误；
B.铷的极限频率为
故B正确；
C.光的强弱影响的是单位时间内发出光电子的数目，不影响发射出光电子的时间间隔，故C错误；
D.若用频率为 的光照射铷发生光电效应，则逸出光电子最大初动能为 ，故D错误。
故选B。
3.【答案】
【解析】
【分析】
根据竖直方向速度分析重物在空中的运动情况；根据图像的斜率大小分析重物加速度大小，判断超失重，判断何时钢索拉力最大，则钢索最容易发生断裂，根据图像面积求解离地高度。
解决本题时，要知道图像的斜率表示加速度，速度的正负表示速度方向，当物体具有竖直向上的加速度时，物体处于超重状态；当物体具有竖直向下的加速度时，物体处于失重状态。
【解答】
解：、在内，重物匀速上升，线拉力大小等于重物重力，为，故B正确；
、根据图像的斜率表示加速度，知在内重物的加速度方向竖直向上，处于超重状态，在内重物的加速度方向竖直向下，处于失重状态，所以在内，钢索的拉力最大，最容易发生断裂，故AC错误；
D、末重物离地面的高度为，故D错误。

4.【答案】
【解析】
【分析】
根据万有引力提供向心力表示出向心加速度、线速度、周期，据此判断所给各量的大小关系。
本题主要是考查了万有引力定律及其应用；解答此类题目一般要把握两条线：一是在星球表面，忽略星球自转的情况下，万有引力近似等于重力；二是根据万有引力提供向心力列方程进行解答。
【解答】
解：、万有引力提供向心力得：，则大的速度小，卫星运行的线速度大于卫星运行的线速度，故A错误；
B、万有引力提供向心力得：，则大的周期大，卫星运行的角速度小于卫星运行的角速度，故B错误；
C、根据牛顿第二定律可得，则大的加速度小，卫星运行的加速度大于卫星运行的加速度，故C正确；
D、根据可知，两颗卫星的质量大小关系不知道，万有引力大小不确定，则D错误。
5.【答案】
【解析】两个正点电荷在 点的电场强度大小均为
方向分别由、指向 点，根据矢量的合成可知点电场强度
方向垂直垂直向上，故B正确，A错误；
若为正电荷，为负电荷，两个点电荷在 点的电场强度大小均为
点电荷产生的场强方向由指向 点，点电荷产生的场强方向由指向点，根据矢量的叠加可知点电场强度
方向平行于向右，故CD错误。
故选B。
6.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查平抛运动与斜面问题的结合以及动能的表达式，要明确平抛运动在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动。
动能的表达式为。
【解答】
设斜面倾角为，则有，解得时间，所以要使运动员在空中运动的时间变为原来的两倍，初速度应该变为原来的倍，
根据可知动能变为原来的倍，故选D。

7.【答案】
【解析】交变电流的周期
交变电流的图像如图所示

A. 时，通过导线的电流向左增大，电流产生的磁场增大，根据楞次定律增缩减阔可知线框有缩小的趋势，故A错误；
B. 时，通过导线的电流向左减小，导线下方的磁场垂直纸面向外且减小，根据楞次定律可知线框中感应电流的方向为 ，故B错误；
C. 时，通过导线的电流为零，导线产生的磁场为零，线框不受通电导线的安培力，故C正确；
D. 时，通过电流向右减小，导线产生的磁场减小，根据楞次定律可知线框有靠近导线的趋势，线框处于静止状态，根据平衡条件可知线框受到的静摩擦力方向背离导线，故D错误。
故选C。
8.【答案】
【解析】A.波沿轴正方向传播，根据同侧法可知处质点起振的方向沿 轴负方向，故A错误；
B.从 至 ，时间为 ，处质点运动的路程为
故B正确；
C. 时，即经过时间大于 小于 ，结合图像可知处质点振动方向沿轴正方向，故C错误；
D.该波的波长
波速
根据平移法，处质点第二次出现波峰的时间为
故D正确。
故选BD。
9.【答案】
【解析】A.过程为等温变化，气体内能不变，由图知气体体积增大，外界对气体做正功，即
由热力学第一定律有
可得
即气体从外界吸收热量，故A正确；
B.过程，等压变化，气体体积减小，根据
可知气体温度降低，分子平均动能减小，故B错误；
C.过程，到为绝热过程，即
由图可知，气体体积减小，气体对对外界做正功，即
由热力学第一定律有

可知气体内能增大，温度升高，气体分子平均动能增大，故C错误；
D.图像与坐标轴所围面积表示体积变化时做功情况，由图可知过程气体对外界做功大于过程外界对气体做功情况，所以过程
而回到状态时温度相同，内能相同，由热力学第一定律有
可得
即过程，气体从外界吸收热量，故D正确。
故选AD。
10.【答案】
【解析】A.根据左手定则可知，圆心处射出的粒子若从半圆左侧进入磁场，粒子将从磁场下边界或磁场半圆左侧边界射出，故A错误；
B.粒子能垂直磁场上边界射出磁场，垂直磁场上边界射出粒子的圆心 必在磁场上边界上，设粒子做匀速圆周运动的轨道半径为 ，根据几何关系可知，轨道半径 有最小值，即磁感应强度有最大值，设为 ，由于
当粒子做匀速圆周运动的轨道半径为 最小时， 为最小值，最小值为 点到磁场上边界的距离，即
可得
根据洛伦兹力提供向心力
解得
由于
故磁感应强度的大小时，一定有粒子能垂直磁场上边界射出，故B正确；
C.洛伦兹力提供向心力
解得
根据几何关系有，
解得 或
可知磁感应强度的大小时，垂直磁场上边界射出的粒子，其初速度方向不一定水平向右，故C错误；
D.当磁感应强度的大小时，有且只有一个方向的粒子能垂直磁场上边界射出，故射出点的位置相同，故D正确。
故选BD。
11.【答案】 小于
【解析】游标卡尺的读数为主尺读数与游标尺读数之和，所以小球的直径为
小球通过光电门时的速度大小为
计算小球通过光电门的时间时用的是中间时刻的瞬时速度即平均速度，小球通过光电门的实际速度应是位移中点的瞬时速度，所以小球通过光电门的平均速度小于小球球心通过光电门的瞬时速度；
小球在下落过程中，若机械能守恒，则有
所以
所以 图像的斜率为
12.【答案】 串联 偏小
【解析】根据电路图可得实物连接图如图

由电路可知
代入数据解得
把待测电压表 改装成量程为的电压表，需要串联的定值电阻，其阻值为
改装的电压表跟标准电表进行核对，发现改装后的电压表读数总是比标准电压表大，说明改装后的电压表通过的电流偏大，即串联的电阻阻值偏小。
13.【答案】 ；
【解析】作出光路如图：

由题意可知 ，
解得 ，
所以
则
又
所以

由几何关系可知
光在玻璃中速度大小
又
联立解得
14.【答案】；
【解析】棒穿过磁场区域的过程中，棒中产生的热量为 ，边产生的热量 ，根据能量守恒定律有
根据串联电路的规律
联立得，
棒刚进入磁场时速度大小为 ，回路电流大小为 ，根据
对棒
联立得
设棒穿过磁场区域时间为 ，则
得
边没进入磁场前加速度大小为 ，刚进入磁场时速度大小为 ，根据牛顿第二定律
根据速度时间关系
联立得，
边刚进入磁场时，回路电流大小为 ，根据
得，
得
15.【答案】，；；
【解析】与第一次碰前速度大小为 ，对
、第一次碰撞过程

联立得
因，当木块再次返回传送带左端时，速度大小为
、弹性碰撞同理可得，两木块交换速度，
第二次碰后，在段运动的路程为
得
因为
最终、间距离
、第一次碰后，与传送带达共速时间为

得
、第三次碰撞前速度大小
得
、第三次碰后，与传送带达共速时间为

得
、第五次碰撞前速度大小

得
、第三次碰后，与传送带达共速时间为

得
消耗的电能
得
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