2023-2024学年河北省唐山市开滦第二中学高二（下）期末物理试卷（含答案）

2023-2024学年河北省唐山市开滦第二中学高二（下）期末物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.锂是新能源汽车、储能和信息通信等新兴产业的关键材料。研究表明，锂元素主要来自宇宙线高能粒子与星际物质的原子核产生的散裂反应，其中一种核反应方程为，式中的为( )
A. B. C. D.
2.如图，弹簧测力计下端挂有一质量为的光滑均匀球体，球体静止于带有固定挡板的斜面上，斜面倾角为，挡板与斜面夹角为若弹簧测力计位于竖直方向，读数为取，挡板对球体支持力的大小为( )
A.
B.
C.
D.
3.北京年冬奥会首钢滑雪大跳台局部示意图如图所示。运动员从处由静止自由滑下，到处起跳，点为、之间的最低点，、两处的高度差为。要求运动员经过点时对滑雪板的压力不大于自身所受重力的倍，运动过程中将运动员视为质点并忽略所有阻力，则点处这一段圆弧雪道的半径不应小于( )
A. B.
C. D.
4.年，我国天文学家利用国家天文台兴隆观测基地的米望远镜，发现了一颗绕恒星运动的系外行星，年，该恒星和行星被国际天文学联合会分别命名为“羲和”和“望舒”，天文观测得到恒星羲和的质量是太阳质量的倍，若将望舒与地球的公转均视为匀速圆周运动，且公转的轨道半径相等。则望舒与地球公转速度大小的比值为( )
A. B. C. D.
5.如图所示，楔形玻璃的横截面的顶角为，边上的点光源到顶点的距离为，垂直于边的光线在边的折射角为。不考虑多次反射，边上有光射出部分的长度为( )
A. B.
C. D.
6.位于坐标原点的波源在时开始振动，振动图像如图所示，所形成的简谐横波沿轴正方向传播。平
衡位置在处的质点开始振动时，波源恰好第次处于波谷位置，则( )
A. 波的周期是
B. 波的振幅是
C. 波的传播速度是
D. 平衡位置在处的质点开始振动时，质点处于波峰位置
7.如图，一磁感应强度大小为的匀强磁场，方向垂直于纸面平面向里，磁场右边界与轴垂直。一带电粒子由点沿正向入射到磁场中，在磁场另一侧的点射出，粒子离开磁场后，沿直线运动打在垂直于轴的接收屏上的点；，与屏的距离为，与轴的距离为。如果保持所有条件不变，在磁场区域再加上电场强度大小为的匀强电场，该粒子入射后则会沿轴到达接收屏。该粒子的比荷为( )
A. B. C. D.
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.如图，两对等量异号点电荷、固定于正方形的个顶点上。、是该正方形两条对角线与其内切圆的交点，为内切圆的圆心，为切点。则( )
A. 和两点处的 电场方向相互垂直
B. 点的电场方向平行于该点处的切线，方向向左
C. 将一带正电的点电荷从点移动到点，电场力做正功
D. 将一带正电的点电荷从点移动到点，电场力做功为零
9.一质量为的物体在水平拉力的作用下，由静止开始在水平地面上沿轴运动，出发点为轴零点，拉力做的功与物体坐标的关系如图所示。物体与水平地面间的动摩擦因数为，重力加速度大小取。下列说法正确的是( )
A. 在时，拉力的功率为
B. 在时，物体的动能为
C. 从运动到，物体克服摩擦力做的功为
D. 从运动到的过程中，物体的动量最大为
10.如图，理想变压器的副线圈接入电路的匝数可通过滑动触头调节，副线圈回路接有滑动变阻器、定值电阻和、开关。处于闭合状态，在原线圈电压不变的情况下，为提高的热功率，可以( )
A. 保持不动，滑动变阻器的滑片向端滑动
B. 将向端移动，滑动变阻器的滑片位置不变
C. 将向端移动，滑动变阻器的滑片向端滑动
D. 将向端移动，滑动变阻器的滑片向端滑动
三、实验题：本大题共2小题，共22分。
11.某同学利用如图所示的实验装置探究物体做直线运动时平均速度与时间的关系。让小车左端和纸带相连。右端用细绳跨过定滑轮和钩码相连。钩码下落，带动小车运动，打点计时器打出纸带。某次实验得到的纸带和相关数据如图所示。
已知打出图中相邻两个计数点的时间间隔均为。以打出点时小车位置为初始位置，将打出、、、、各点时小车的位移填到表中，小车发生对应位移和平均速度分别为和，表中
_________，_________。
位移区间
从实验结果可知，小车运动的图线可视为一条直线，此直线用方程表示，根据直线方程可以判定小车做匀加速直线运动，得到打出点时小车速度大小________，小车的加速度大小________。结果用字母、表示
12.学生实验小组要测量量程为的电压表的内阻。可选用的器材有：多用电表，电源电动势，电压表量程，内阻约，定值电阻阻值为，滑动变阻器最大阻值，滑动变阻器最大阻值，开关，导线若干。
完成下列填空：
利用多用电表粗测待测电压表的内阻。首先应______把下列实验步骤前的字母按正确操作顺序排列；
A.将红、黑表笔短接
B.调节欧姆调零旋钮，使指针指向零欧姆
C.将多用电表选择开关置于欧姆挡“”位置
再将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的______填“正极、负极”或“负极、正极”相连，欧姆表的指针位置如图中虚线Ⅰ所示。为了减少测量误差，应将选择开关旋转到欧姆挡______填“”“”或“”位置，重新调节后，测量得到指针位置如图中实线Ⅱ所示，则组测得到的该电压表内阻为______结果保留位小数；
为了提高测量精度，他们设计了如图所示的电路，其中滑动变阻器应选______填“”或“”，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于______填“”或“”端；
闭合开关，滑动变阻器滑片滑到某一位置时，电压表，待测电压表的示数分别为、，则待测电压表内阻______用、和表示；
测量得到，则待测电压表内阻______结果保留位有效数字。
四、计算题：本大题共3小题，共32分。
13.如图，一竖直放置的汽缸内密封有一定量的气体，一不计厚度的轻质活塞可在汽缸内无摩擦滑动，移动范围被限制在卡销、之间，与汽缸底部的距离，活塞的面积为。初始时，活塞在卡销处，汽缸内气体的压强、温度与活塞外大气的压强、温度相同，分别为和。在活塞上施加竖直向下的外力，逐渐增大外力使活塞缓慢到达卡销处过程中气体温度视为不变，外力增加到并保持不变。
求外力增加到时，卡销对活塞支持力的大小；
再将汽缸内气体加热使气体温度缓慢升高，求当活塞刚好能离开卡销时气体的温度。
14.如图，两根足够长的光滑金属直导轨平行放置，导轨间距为，两导轨及其所构成的平面均与水平面成角，整个装置处于垂直于导轨平面斜向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为。现将质量均为的金属棒、垂直导轨放置，每根金属棒接入导轨之间的电阻均为。运动过程中金属棒与导轨始终垂直且接触良好，金属棒始终未滑出导轨，导轨电阻忽略不计，重力加速度为。
先保持棒静止，将棒由静止释放，求棒匀速运动时的速度大小；
在问中，当棒匀速运动时，再将棒由静止释放，求释放瞬间棒的加速度大小；
15.如图，一竖直固定的长直圆管内有一质量为的静止薄圆盘，圆盘与管的上端口距离为，圆管长度为。一质量为的小球从管的上端口由静止下落，并撞在圆盘中心，圆盘向下滑动，所受滑动摩擦力与其所受重力大小相等。小球在管内运动时与管壁不接触，圆盘始终水平，小球与圆盘发生的碰撞均为弹性碰撞且碰撞时间极短。不计空气阻力，重力加速度大小为。求
第一次碰撞后瞬间小球和圆盘的速度大小；
在第一次碰撞到第二次碰撞之间，小球与圆盘间的最远距离；
圆盘在管内运动过程中，小球与圆盘碰撞的次数。
参考答案
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12. ； 负极、正极 ； ； ；
； ；
；
13.活塞从位置 到 过程中，气体做等温变化，初态 、
末态气体压强设为 ，体积
根据玻意耳定律可得：
解得
此时对活塞根据平衡条件
解得卡销对活塞支持力的大小
将汽缸内气体加热使气体温度缓慢升高，当活塞刚好能离开卡销时，气体做等容变化，初态
，
末态，对活塞根据平衡条件
解得
设此时温度为 ，根据查理定律可得：
解得
14.由法拉第电磁感应定律得
由闭合电路欧姆定律得
则安培力
棒在运动过程中，重力沿斜面的分力和安培力相等时做匀速运动。由受力平衡得
联立解得
由右手定则可知金属棒中电流方向向里，棒受到沿斜面向下的安培力，此时由牛顿第二定律可得
得

15.解：小球释放后做自由落体运动，下降高度 时的速度为，由自由落体运动规律，
解得，
小球与静止圆盘发生弹性碰撞，小球与静止圆盘碰前，速度为，碰后小球速度为，圆盘速度为，设竖直向下为正方向，根据动量守恒定律和机械守恒定律有
，
，
解得，，
即小球碰后速度大小为 ，方向竖直向上，圆盘速度大小为 ，方向竖直向下；
第一次碰后，小球做竖直上抛运动，圆盘摩擦力与重力平衡，做匀速直线运动，分析可知，在第一次碰撞到第二次碰撞之间，当二者速度相同时，小球与圆盘间的距离最远，设此过程运动的时间为，可得，
解得，
根据运动学公式可得在第一次碰撞到第二次碰撞之间，小球与圆盘间的最远距离为
；
第一次碰撞后到第二次碰撞时，两者运动的位移相等，则有，
即，
解得，
此时小球的速度，
圆盘的速度仍为 ，这段时间内圆盘下降的位移，
之后第二次发生弹性碰撞，根据动量守恒，
根据机械能守恒，
联立解得，，
同理可得当位移相等时，，
解得，
圆盘向下运动，
此时圆盘距下端关口，之后二者第三次发生碰撞，碰前小球的速度，
有动量守恒，
机械能守恒，
得碰后小球速度为，
圆盘速度，
当二者即将四次碰撞时 ，
即，
得，
在这段时间内，圆盘向下移动，
此时圆盘距离下端管口长度为 ，
此时可得出圆盘每次碰后到下一次碰前，下降距离逐次增加，故若发生下一次碰撞，
圆盘将向下移动 ，
则第四次碰撞后落出管口外，因此圆盘在管内运动的过程中，小球与圆盘的碰撞次数为次。
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