四川省宜宾市第二中学校2023-2024学年高二下学期期末考试物理试卷（含解析）

宜宾市第二中学校2023-2024学年高二下学期期末考试物理试卷
一、选择题
1.将质量为1kg的物体以3m/s的速度水平抛出，当物体的速度为5m/s时，其重力的瞬时功率为
A.20W B.30W C.40W D.50W
2.—物块在水不地面上，以一定的初速度沿水平面滑动，直至速度为零，物块与水平面的动摩擦因数恒定，则关于物块运动的位移（)、速度（)、加速度()、位移与时间比值()随时间变化的图像正确的是(设初速度的方向为正方向）
3.将一段通电直导线abc队中点b折成,分别放在甲、乙所示的匀强磁场中，甲图中导线所在平面与磁场的磁感线不行，乙图中导线所在不面与磁场的磁感线垂直，若两图中两导线所受的安培力大小相等，则甲、乙两图中磁场的磁感应强度大小之比为
A. B.
C. D.
4.如图所示，A、B是两个用等长细线悬挂起来的大小可忽略不计的小球。B球静止，拉起A球，使细线与竖直方向偏角为30°，由静止释放，在最低，点A与B发生弹性碰撞。不计空气阻力，则关于碰后两小球的运动，下列说法正确的是
A.A静止，B向右，且偏角小于30°
B.A向左，B向右，且偏角等于30°
C.A向左，B向右（偏角大于B偏角，且都小于30°
D.A向左，B向右，A偏角等于B偏角，且都小于30°
5.有人设想在地球赤道上架设一个天梯，在天梯上释放卫星后，卫星刚好能绕地球做匀速圆周运动，巳知地球自转的角速度为，地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，则天梯的高度至少为
A. B. C. D.
6.如图甲所示的变压器电路中，电压表为理想电表，变压器原、副线线圈的匝数比为3:1，a,b端输入稳定的交流电压如图乙所示，L1、L2两个灯泡均正常发光，电压表的示数为55V，则L1、L2两个灯泡的额定功率P1、P2之比为
A.1:3 B. 2:3 C. 1:1 D. 4:3
二．多选题
7.下列说法正确的是
A.原子核是否稳定，与原子核的结合能大小无关
B.放射性元素衰变快慢，与温度高低、压强大小无关
C.铀核（)裂变一旦发生就能自动延续下去，与铀块体积大小无关
D.原子核只要发生衰变，产生的新核核子数一定减少，与它发生何种衰变无关
8.如图甲所东，a、b两个金属圆环通过导线相连构成回路，在a环中加垂直于环面的匀强磁场，磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，磁感应强度垂直于环面向里为正，则下列说法正确的是
A. 0-1s内，a、b两环中的磁场方向相反
B. t时刻，b环中磁通量为零
C.1-3s内，b环中的电流始终沿顺时针方向
D. 2-4s内，b环中的磁通量先增大后减小
9.如图所示，光滑直杆倾斜固定在竖直面内，一个圆环套在杆上，环可以在杆上自由滑动，绕过定滑轮的细绳连接在环上，对绳施加拉力，使连接环部分的绳处于竖直状态，则下列说法正确的是
A.拉绳的力的大小一定等于环的重力
B.改变对绳的拉力，使环沿杆缓慢向上运动，在运动过程中杆对环的作用力一定垂直杆向下
C.改变对绳的拉力，使环沿杆缓慢向上运动，在运动过程中，绳的拉力一直增大
D.改变对绳的拉力，使环沿杆缓慢向上运动，环可以运动到绳与杆垂直的位置
10.如图所示，在坐标系的第一象限内，有一段以坐标原点为圆心的四分之一圆弧ab，a点的坐标为（0,3)，点的坐标为（3,0)，ac段弧长是bc段弧长的2倍。空间有平行于坐标轴平面的匀强电场，a、c两点的电势均为1V，点的电势为，则下列说法正确的是
A.匀强电场的电场强度方向与轴正向成60°角
B.匀强电场的电场强度大小为
C.一个带正电的电荷沿圆弧从a运动到b,电势能先增大后减小
D.坐标原点O的电势为
三、非选择题
11.某实验小组做“探究加速度和力、质量的关系”实验。
(1)用如图所示装置做实验，图中带滑轮的长木板放置于水平桌面上，拉力传感器可直接显示所受拉力的大小。做实验时，下列操作必要且正确的是 。
A.将长木板右端适当垫高，小车未挂砂桶时，在木板上静止释放，轻推小车后，恰能匀速下滑
B.小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录传感器的示数
C.为了减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量
D.用天平测出砂和砂桶的质量
(2).实验时，该小组同学平衡了摩擦力后，在小车质量M保持不变的情况下，不断往砂桶里加砂，直到砂和砂桶的质量最终达到M。测出每次加砂后拉力传感器的示数F和小车的加速度 a，作a-F的图像。下列图线中能正确表示该小组的图像是 。
(3)该小组通过分析求出a- F图线线性部分的斜率k与小车质量M关系式为 。
12.某同学用伏安法测一节干电池的电动势和内阻，现备有下列器材：
A.被测干电池一节
B.电流表A1 :量程0 0. 6A，内阻约为0.2
C.电流表A2:量程0 0.6A，内阻为0.1
D.电压表V1:量程0 3V，内阻未知
E.电压表V2 :量程0 15V，内阻未知
F.滑动变阻器R1:0 10，2A
G.滑动变阻器R2:0 100，1A
H.开关、导线若干
伏安法测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差。在现有器材的条件下，为消除上述系统误差，尽可能准确地测量电池的电动势和内阻。
(1)在上述器材中请选择适当的器材：电流表 , 电压表 ，滑动变阻器选 。（填写器材前的序号字母)
(2)实验电路图应选择下图中的 (填“甲”或“乙”）
根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的U-I图象。由此可知，干电池的电动势E = V，内电阻r = 。（结果保留一位小数)
四．计算题
13.如图所示，竖直面内半径为R的四分之一圆周轨道AB固定在水平面上，轨道两端A、B在同一水平面上，以A点为坐标原点，建立竖直面内的直角坐标系，y轴沿竖直方向，坐标平面和圆弧轨道在同一竖直面内，在坐标不面上第一象限内的P()点水平向左抛出一个小球，结果小球恰好能从A点无碰撞地进人圆弧轨道，不计空气阻力和小球大小，重力加速度为g。 求：
(1)小球抛出点P的坐标满足的条件；
(2)抛出点位置满足（1)问中的小球被抛出后，到达圆弧轨道的最低点时，对轨道的压力为其重力的5倍，求该小球抛出的初速度大小。
14.如图所示，长为1m的长木板静止在粗糙的水不面上，板的右端固定一个竖直的挡板，长木板与挡板的总质量为M =lkg，板的上表面光滑，一个质量为m= 0.5kg的物块以大小为 v0=4m/s的初速度从长木板的左端滑上长木板，与挡板碰撞后最终从板的左端滑离，挡板对物 块的冲量大小为2. 5N s，已知板与水平面间的动摩擦因数为= 0.5,重力加速度为g=10m/s2，不计物块与挡板碰撞的时间，不计物块的大小。求：
(1)物块与挡板碰撞后的一瞬间，长木板的速度大小；
(2)物块在长木板上滑行的时间。
15. 如图在直角坐标系平面的第二象限有平行于轴向下的匀强电场，在轴右侧区域内充满了匀强磁场，磁场方向垂直坐标平面，磁感应强度B随时间t变化的关系如图所示， t = 0时刻，有一比荷为1.0×104 C/kg带正电的粒子（不计重力），从坐标原点O沿轴正向以初速度=2×103 m/s进入磁场。开始时刻，磁场方向垂直纸面向内，粒子最后到达坐标为 (-2,0)的P点，求：
(1)粒子到达轴时离O点的距离s；
(2)匀强电场的电场强度E。
五．选考题
16.(1)下列说法正确的是 。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）
A.实际气体的内能指气体分子势能、分子动能及气体分子重力势能的总和
B.如果没有漏气、没有摩擦，也没有机体热量的损失，理论上热机的效率可以达到100%
C.对于一定量的理想气体，当气体温度升高时，气体的内能一定增大
—定质量的理想气体等压膨胀，气体一定吸收热量
D.自然过程中熵总是增加的，是因为通向无序的渠道要比通向有序的渠道多得多
(2)如图所示，一导热性能良好、内壁光滑的汽缸竖直放置，汽缸的深度 = 45cm，活塞与汽缸底部之间封闭了一定质量的理想气体。当气体的温度T0=300K、大气压强= 1.0×105Pa时，活塞与汽缸底部之间的距离，活塞的横截面积S = 1.0×10-3m2，不计活塞的质量和厚度。现对汽缸加热，使活塞缓慢上升，求：
(i)活塞刚到汽缸口处(没漏气）时封闭气体的温度T1;
(ii)达到（i)状态后，保持缸内气体温度不变，然后向活塞上缓慢地放细砂，则放多少砂才能使活塞回到初始位置？
17. 如图所示的实线和虚线为t = 0时刻A、B两列简谐横波沿轴传播的波形图，两列波叠加并发生了干涉现象，下列说法正确的是 。
A.若A波沿轴正向传播，则B波也可能沿^轴正向传播
B. t = 0时刻，若A波使 = 0.2m处质点沿y轴正向运动，则B波 = 0. 2m处质点沿y轴负向运动
C.相邻两个振动加强点不衡位置相距0.2m
D.= 0.5m处为振动减弱点
E.两列波遇到尺寸小于0.4m的障碍物会发生明显的衍射现象
(2)截面为扇形AOC的玻璃砖放在水不面上，B是圆弧的最低点，也是AC弧面的中点，圆弧半径为R，D是OA边上一点，OD=， 是OA边的中点。圆弧所对圆心角为120°，一束光线从D点在纸面内垂直OA边射入玻璃砖，结果光线在圆弧面上刚好发生全反射，求：
(1)玻璃砖对光的折射率；
(2)若让光从E点入射，入射方向不变，则光线在圆弧面上折射，偏向角为多少？
物理参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C D B C D A AB AC ABC AD
2.D 解析：由于物块与水平面间的动摩擦因数恒定，因此加速度恒定，且加速度与运动方 向相反，C 项错误；物块运动的方向一直沿正方向，B 项错误；物块做匀减速运动，由运动
学公式 x v t 1 at 2 ， x v 1 at ，可见 A 项错误，D 项正确。
0 2 t 0 2
3．B 解析：设导线的总长为 2L，图甲中导线受到的安培力大小为 B1IL＋B1cos60°IL＝3B1IL；
2
图乙中导线受到的安培力的大小为 2B2ILcos30°＝ 3B2IL，根据题意有 3B2IL＝3B1IL，则有
2
B1＝2 3，B 项正确。
B2 3
4．C 解析：mB＝5mA＝5m，A 球到达最低点的速度为 v，在最低点 A 与 B 发生弹性碰撞后，
A 球的速度为 vA，B 球的速度为 vB，由动量守恒可得：mAv＝mAvA＋mBvB，
由能量守恒可得：
1m v2＝1m v2 ＋1 2 ，可得：v ＝mA－mBv＝－2 ，v ＝ 2mA v＝1v，A 向左，B 向右，A
A A A
2 2
mBvB
2
A
mA＋mB
v B
3 mA＋mB 3
偏角大于 B 偏角，且都小于 30°，选项 C 正确。
5．D 解析：设天梯的高度至少为 h，则在天梯顶释放的卫星的角速度为ω，由于刚好能做
(
－
)匀速圆周运动，因此有 G Mm ＝m(R＋h)ω2，GMm＝mg，则有 h＝3 gR2
R，D 项正
（R＋h）2 R2 ω2
确。
6．A 解析：由于电压表的示数为 55V，即灯泡 L2 两端的电压为 55V，根据变压比可知， 原线圈的输入电压为 165V，因此灯泡 L1 两端的电压 U1＝220V－165V＝55V，两个灯泡的
电流之比为I1＝n2＝1，因此两个灯泡的额定功率之比P1＝U1I1＝1，A 项正确。
I2 n1 3 P2 U2I2 3
(
92
)AB 解析：原子核是否稳定，与比结合能有关，与结合能无关，A 项正确；放射性元素衰变快慢，由元素本身的性质决定，与物理状态无关，B 项正确；铀核(235U)裂变即使发生了，如果铀块体积小于临界体积，则核反应不能持续下去，C 项错误；发生β衰变，产生的新核的核子数不变，D 项错误。
AC 解析：0－1s 内，a 环中磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知，a、b 环中的感应电流沿逆时针方向，根据安培定则可知，b 环中感应电流的磁场方向垂直于纸面向外，A 项正确；t＝2s 时刻 a 环中磁通量的变化率最大，感应电流最大，因此 b 环中感应电流的磁通量不为零，B 项错误；1－3s 内，a 环中磁通量先向里减小，后向外增大，根据楞次定律可知， a 环中感应电流方向始终沿顺时针方向，因此 b 环中的感应电流方向始终沿顺时针方向，C 项正确；2－4s 内，a 环中磁通量的变化率先减小后增大，因此 a 环中感应电流先减小后增大，b 环中磁通量先减小后增大，D 项错误。
ABC 解析：由于杆是光滑的，且连接环部分的绳处于竖直状态，因此绳对环的作用力
竖直向上，由于环静止，因此合力为零，重力的方向竖直向下，如果杆对环有弹力，则环的合力不为零，与环处于静止的条件矛盾，因此环此时只受两个力的作用，由此可见拉绳的力的大小一定等于环的重力，A 项正确；改变对绳的拉力，使环沿杆缓慢向上运动，根据力的平衡可知，在运动过程中杆对环的作用力一定垂直于杆向下，B 项正确；设杆与水平方向的夹角为θ，绳与杆上段的夹角为α，则 Fcosα＝mgsinθ，在环向上运动的过程中，α不断增大， F 不断增大，C 项正确；由 Fcosα＝mgsinθ可知，由于拉力不可能达到无穷大，因此α不可能达到 90°，因此 D 项错误。
AD 解析：由于 ac 段弧长是 bc 段弧长的 2 倍，因此 OC 连线与 y 轴夹角为 60°，ac 所在的直线为等势线，ac 所在直线与 y 轴的夹角为 60°，由于电场线与等势线垂直，且从高电势指向低电势，因此匀强电场的电场强度方向与 x 轴正向成 60°角，A 项正确；ac 所在直线与 x 轴的交点坐标为 3 3，因此 b 点到 ac 所在直线的长为 d＝
（3 3－1）cm，因此电场强度大小为 E＝U＝ 3－1 V/m
2 d 3（ 3－1）×0.01
2
＝200V/m，B 项错误；一个带正电的电荷沿圆弧从 a 运动到 b，路径中的电势先降低后升高，
3
因此电势能先减小后增大，C 项错误；O 到 ac 所在直线的距离为 d′＝3 3cm，因此φ0－φa
2
＝Ed′＝200×3 3×0.01V＝ 3V，因此φ0＝(1＋ 3)V，D 项正确。
3 2
11．(1)AB (2)A (3)k＝ 2
M
(每空 2 分)
解析：(1)将长木板右端适当垫高，小车未挂砂桶时，在木板上静止释放，轻推小车后， 恰能匀速下滑，选项 A 正确；小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录传感器的示数，选项 B 正确；由于有拉力传感器，实验中不需要砂和砂桶的质量远小于小车的质量，选项 C 错误；不需要用天平测出砂和砂桶的质量，选项 D 错误。
对小车，由牛顿第二定律可得：2F＝Ma，可得：a＝ 2 F，a－F 的图象是过坐标原点
M
的直线，选项 A 错误。
该小组通过分析求出 a－F 图线线性部分的斜率 k＝ 2 。
M
12．(1)C(1 分) D(1 分) F(1 分) (2)乙(2 分)
(3)1.5(2 分) 0.9(2 分)
解析：在现有器材的条件下，为消除上述系统误差，尽可能准确地测量电池的电动势和 内阻，实验电路图应选择图中的乙。
应选内阻已知的电流表，电流表应选电流表 A2：量程 0～0.6A，内阻为 0.1Ω；电压表应选电压表 V1：量程 0～3V，内阻未知；滑动变阻器选滑动变阻器 R1：0～10Ω，2A，调节方便灵活。
实验电路图应选择图中的乙。
根据闭合电路欧姆定律可得：E＝U＋I(RA＋r)，结合图象可得：E＝1.5V，RA＋r＝1.0Ω，
RA＝0.1Ω，r＝0.9Ω。
解析：(1)由于圆弧轨道为四分之一个圆弧，因此θ＝45°
从 P 点向左水平抛出的小球恰好能从 A 点无碰撞地进入圆弧轨道，则小球在 A 点的速度与水平方向的夹角为 45°
则 x＝v0t
y＝1gt2(1 分) 2
vy＝gt
tan45°＝vy(1 分)
v0
(
(1
)y＝1tan45°＝1 分)
x 2 2
即 y＝1x(1 分) 2
(2)设小球在圆弧轨道的最底点时速度大小为 v，由题意可知
(
(
)5mg－mg＝mv2 1 分)
R
求得 v＝2 gR(1 分)
设小球抛出的初速度大小为 v0，则小球在 A 点的速度大小为 2v0
从 A 点到轨道最低点，根据机械能守恒定律有
(
A
)mgR(1－cos45°)＝1mv2－1mv2 (1 分)
2 2
求得 v0＝ （2＋ 2）gR(1 分)
2
解析：(1)设物块与挡板碰撞后的一瞬间速度大小为 v1
根据动量定理有 I＝mv0＋mv1(1 分) 求得 v1＝1m/s(1 分)
设碰撞后板的速度大小为 v2，碰撞过程动量守恒，则有 mv0＝Mv2－mv1(1 分) 求得 v2＝2.5m/s(1 分)
(2)碰撞前，物块在平板车上运动的时间 t1＝ L ＝1s
v0 4
碰撞后，长木板以 v2 做匀减速运动，加速度大小 a＝μ（m＋M）g＝7.5m/s2(1 分)
M
设长木板停下时，物块还未滑离木板，木板停下所用时间 t2＝v2＝1s(1 分)
a 3
在 t2 时间内，物块运动的距离 x1＝v1t2＝1m(1 分)
3
木板运动的距离 x2＝1v2t2＝ 5 m(1 分)
2 12
由于 x1＋x2t3＝L－x1－x2＝1s(1 分)
v1 4
因此物块在板上滑行的总时间为 t＝t1＋t2＋t3＝5s(1 分)
6
解析：(1)粒子进入磁场后在磁场中作圆周运动，半径为 R，周期为 T，由洛仑兹力
(
v
)2
提供向心力得 qv0B＝m 0(1 分)
R
R＝mv0
qB
2×103×10－4
＝
0.5
＝0.4m(1 分)
2πR
T＝ ＝
v0
2πm＝
qB
2π×10－4
0.5
＝4π×10－4s(1 分)
4π×10－4 1
在磁场变化的第一段时间内，粒子运动的周期数为：N1＝ 3 ＝
4π×10－4
(1 分)
3
运动轨迹对应的圆心角为 120°
在第二个时间段内运动的周期数为
2π×10－4 1
N2＝ 3 ＝
(1 分)
4π×10－4 6
所对应的运动轨迹圆心角为 60°(1 分) 第三个时间段内运动的周期数为
4π×10－4 1
N3＝ 3 ＝
(1 分)
4π×10－4 3
对应的圆心角为 120°(1 分)
粒子运动轨迹如图，粒子恰好在第三段时间末通过 y 轴。由图知粒子到达 y 轴时离 O 点距离 s＝4R＝1.6m(1 分)
(2)粒子进入电场做类平抛运动
(
s
2
＝
)1qE
t (1 分)
2 m x＝v0t(1 分)
带入数据得 E＝3.2×102V/m(1 分)
16．(1)CDE 解析：气体的内能等于所有分子热运动动能和分子之间势能的总和，A 项错误；如果没有漏气、没有摩擦，也没有机体热量的损失，热机的效率也不可以达到 100%， 故 B 错误；对于一定量的理想气体分子势能不计，故当气体温度升高时，气体的内能一定增大，C 项正确；气体发生等压膨胀时，压强不变，体积变大，根据理想气体状态方程可知， 气体的温度升高，内能增加，根据热力学第一定律可知，气体一定吸收热量，D 项正确；一切自发过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行，也就是向着熵增大的方向进行，因为通向无序的渠道要比通向有序的渠道多得多，E 项正确。
(2)解析：（ⅰ）设汽缸的横截面积为 S，由题意可知，此过程为等压膨胀
l0 S lS
由盖﹣吕萨克定律得： T0 T1 (2 分)
(
1
0
)T l T 45 300K=450K
(
l
)解得： 0 30
(2 分)
（ⅱ）由题意可知，此过程温度保持不变， 由波意耳定律有：P0lS＝Pl0S(2 分)
对活塞由平衡得：P0S+mg＝PS(2 分) 联立解得：m＝5kg(2 分)
17．(1)CDE 解析：若 A 波沿 x 轴正向传播，B 波也沿 x 轴正向传播，则两列波传播
速度相同，叠加不会出现稳定的振动加强与振动减弱区域，因此两列波的传播方向一定相反， A 项错误；t＝0 时刻，若 A 波使 x＝0.2m 处质点沿 y 轴正向运动，则 A 波沿 x 轴正向传播， 则 B 波一定沿 x 轴负方向传播，根据波的振动与波动关系可以判断，x＝0.2m 处质点也沿 y 轴正向运动，B 项错误；t＝0 时刻，x＝0、x＝0.2m 为相邻的两个振动加强点，C 项正确；x
＝0.5m 处为波峰与波谷相遇点，为振动减弱点，D 项正确；两列波遇到尺寸小于 0.4m 的障碍物会发生明显的衍射现象，E 项正确。
(2)解析：(ⅰ)当光线从 D 点在纸面内垂直 OA 边射入玻璃砖，设光束在圆弧面上的入射点为 F
由几何关系 cos∠DOF＝OD＝ 2(1 分)
OF 2
得∠DOF＝45° 根据几何关系，∠DFO＝45°(1 分) 临界角 C＝45°(1 分)
因此折射率 n＝ 1 ＝ 2(2 分)
sinC
(ⅱ)若光线从 E 点入射，根据几何关系，由于光线垂直于 OA，OE＝1R(1 分)
2
∠AOB＝60°，由几何关系可知，光线刚好从 B 点出射
由几何关系，入射角θ＝30°，由折射率公式 n＝sinα(2 分)
sinθ
求得α＝45°(1 分)
因此光线在圆弧面上折射，光的偏向角为α－θ＝15°(1 分)