江西省宜春市丰城中学、新建二中2022-2023学年高二下学期期末联考物理试题

新建二中、丰城中学2022-2023学年下学期6月联考试卷高二物理（考试时间：75分钟 试卷满分：100分）注意事项：1．本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。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．回答第I卷时，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涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。写在本试卷上无效。3．回答第II卷时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。4．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。一、单选题（本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中只有一个符合题目要求）1．如图所示，竖直的圆环置于水平向左的匀强电场中，三个完全相同的带正电的绝缘小球（未画出）分别套在固定于AB、AC、AD的三根光滑细杆上，其中AB与竖直方向夹角为60°，AC经过圆心，AD竖直。现将小球无初速度地从A端释放，小球分别沿AB、AC、AD下滑到B、C、D三点。已知小球所受电场力大小与重力大小之比为，则小球在三根细杆上运动的时间关系为（）A． B． C． D．无法确定2．如图甲所示的陀螺可在圆轨道外侧旋转而不脱落，好像轨道对它施加了魔法一样，这被称为“魔力陀螺”。它可简化为一质量为m的质点在固定竖直圆轨道外侧运动的模型，如图乙所示．在竖直平面内固定的强磁性圆轨道半径为R，A、B两点与分别为轨道的最高点最低点，C、D两点与圆心O等高，质点受到的圆轨道的强磁性引力始终指向圆心O且大小恒为7mg，不计摩擦和空气阻力，重力加速度为g，若质点能始终沿圆弧轨道外侧做完整的圆周运动，则（）甲 乙A．质点经过C、B两点时，质点对轨道压力的差值为6mgB．质点经过A点的最大速度为C．质点由A到B的过程中，轨道对质点的支持力逐渐增大D．质点经过C、D两点时，轨道对质点的支持力可能为03．如图所示，物块A、B、C通过跨过光滑轻质小滑轮的细绳相连，A、B静止且离地面足够远，物块C在倾角为30°的固定足够长的斜面上恰好不下滑。已知A的质量为0.4kg，C的质量为2kg，与C相连的细绳平行于斜面，悬挂动滑轮的细绳竖直，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g=10m/s2。若将A换成质量为0.8kg的物块D，下列说法正确的是（）A．C与斜面之间的动摩擦因数B．C将沿斜面向上运动C．D向下运动的加速度大小为D．C与斜面之间的摩擦力大小为5.2N4．图1是一列简谐横波在t=1.25s时的波形图，已知c位置的质点比a位置的晚0.5s起振，则图2所示振动图像对应的质点可能位于（）图1 图2A． B． C． D．5．绝缘光滑水平面上有A、O、B三点，以O点为坐标原点，向右为正方向建立直线坐标轴x轴，A点坐标为2m，B点坐标为2m，如图甲所示。A、B两点间的电势变化如图乙所示，左侧图线为一条倾斜线段，右侧图线为四分之一圆弧，现把一个负点电荷由A点静止释放，则下列说法中正确的是（忽略负点电荷形成的电场）（）甲 乙A．负点电荷在AO段的运动时间小于在OB段的运动时间B．负点电荷由O点运动到B点过程中，电势能随x变化越来越慢C．当负点电荷分别处于m和m时，电场力的功率相等D．当负点电荷分别处于m和m时，加速度的大小相等6．如图为风力发电机的结构简图。风轮机叶片转速为n，转动时所有叶片迎风总面积为S0，风轮机转动时通过转速比为1：k的升速齿轮箱带动面积为S、匝数为N的发电机线圈高速转动，产生的交变电流经过理想变压器升压后，输出电压为U。已知空气密度为ρ，风速为v，匀强磁场的磁感应强度为B，V为交流电压表，忽略线圈电阻，则（）A．线圈位于图示位置时，交流电压表示数为零B．从图示位置开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式为C．变压器原、副线圈的匝数比为D．单位时间内冲击风轮机叶片气流的动能为二、多选题（本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，第有多项符合题目要求，全部选对的，得5分选对，但不全的得3分，有选错的得0分）7．在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于发生了一次衰变放射出某种粒子，放射出的粒子与生成的新核在与磁场垂直的平面内做圆周运动，得到一张两个相切圆的径迹照片如图所示。以m、q分别表示放出的粒子的质量和电荷量，放出的粒子运动的轨迹圆半径为R。则（）A．放出的是α粒子且其轨迹对应着大圆，绕行方向为顺时针B．放出的是β粒子且其轨迹对应着大圆，绕行方向为逆时针C．若测得新核与放出的粒子的半径之比为1：60，则Z=122D．若衰变过程中释放的核能全都转化为粒子和新核的动能，则衰变过程中的质量亏损为8．人类设想在赤道平面内建造垂直于地面并延伸到太空的电梯，又称“太空电梯”如图甲所示。图乙中，图线A表示地球引力对航天员产生的加速度大小与航天员距地心的距离r的关系，图线B表示航天员相对地面静止时而产生的向心加速度大小与r的关系。图乙中R（地球半径），r0为已知量，地球自转的周期为T，引力常量为G，下列说法正确的有（）图甲 图乙A．太空电梯停在r0处时，航天员对电梯舱的弹力为0B．地球的质量为C．地球的第一宇宙速度为D．随着r的增大，航天员对电梯舱的弹力逐渐减小9．如图所示，两个平行板电容器水平放置，A板用导线连接一理想二极管与M板相连，B板和N板都接地。M板和N板中间插有电介质，A板和B板正中均有一小孔，两孔在同一竖直线上，让A板带正电，稳定后，一带电粒子从小孔正上方由静止开始下落，穿过小孔到达B板处速度恰为零。空气阻力忽略不计，极板间电场视为匀强电场。若想使带电粒子从小孔正上方同一位置由静止开始下落后能穿过B板小孔，下列方法可行的是（）A．A板向下移动一小段距离B．M板向下移动一小段距离C．MN板间换相对介电常数更大的电介质D．N板向右移一小段距离10．离子推进器是利用电场将处在等离子状态的“工质”加速后向后喷出而获得前进的动力，其工作原理如图所示：进入电离室的气体被电离成正离子，而后飘入电极A、B之间的匀强电场（子初速度忽略不计），A、B间电压为U，使正离子加速形成离子束，在加速过程中推进器获得恒定的推力。已知每个正离子质量为m，电荷量为q，单位时间内飘入的正离子数目为n，加速正离子束所消耗的功率为P，引擎获得的推力为F，下列说法正确的是（）A．正离子经加速后由B处喷出形成的等效电流大小为B．离子推进器获得的平均推力大小为C．加速正离子束所消耗的功率D．为提高能量的转换效率要使尽量大，可以使用比荷更小的正离子三、实验题（共15分）11．（6分）某实验小组利用铁架台、弹簧、钩码、打点计时器、刻度尺等器材验证系统机械能守恒定律，实验装置如图所示。弹簧的劲度系数为k，原长为L0，钩码的质量为m。已知弹簧的弹性势能表达式为，其中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量，当地的重力加速度大小为g。（1）在弹性限度内将钩码缓慢下拉至某一位置，测得此时弹簧的长度为L。接通打点计时器电源。从静止释放钩码，弹簧收缩，得到了一条点迹清晰的纸带。钩码加速上升阶段的部分纸带如图所示，纸带上相邻两点之间的时间间隔均为T，（在误差允许范围内，认为释放钩码的同时打出A点），且T非常小。从打出A点到打出F点时间内，钩码的机械能增加量为，弹簧的弹性势能减少量为。（结果用题中给出的字母表示）（2）利用计算机软件对实验数据进行处理，得到弹簧弹性势能减少量、钩码的机械能增加量分别与钩码上升高度h的关系，如图所示。由图可知，随着h增加，两条曲线在纵向的间隔逐渐变大，主要原因是A．纸带与打点计时器之间存在摩擦力B．钩码和纸带运动速度增大，空气阻力变大C．弹簧形变量越来大，使得弹性势能减少越来越快D．此过程物块加速度变小，使得动能增加越来越慢12．（9分）某一电势差计原理简化如图甲所示，E0为标准电源，R0为保护电阻，R1由粗细均匀的电阻丝制成，阻值恒定。某实验小组用它来测量一节干电池的电动势和内电阻。（1）当虚线框内接电池M（E1=1.50V，内阻不计）时，调节滑片C，当AC间长度为12.84cm时，灵敏电流计示数为零。如果虚线框内接待测电池N（电动势为Ex，内阻为rx），调节滑片C，当AC间长度为12.50cm时，灵敏电流计示数为零。（2）该实验小组将图乙电路接入图甲虚线框内，来测量测量电池的内阻rx。他们将电阻箱调至某一阻值R，闭合开关S2，移动滑片C使电流计G示数为零，测量出此时的AC长度L；改变电阻箱的阻值R，重复调节滑片C使电流计G示数为零，记录下多组R及对应的L值。利用记录的多组R、L数据，作出图像如图丙。（3）待测电池的电动势Ex=V，内阻rx=Ω（保留三位有效数字）（4）本实验中若标准电池M的内阻不可忽略，则待测电池内阻的测量结果将（填“偏大”“不变”或“偏小”）。四、解答题（本题共3题，共41分）13．（12）如图所示，两条平行光滑水平导轨间距为L，左侧弯成四分之一圆弧，其半径也为L，右侧折成倾斜导轨，其倾角。导轨水平部分有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B。导体棒ab固定在圆弧导轨最高点，cd导体棒垂直于水平导轨放置，与圆弧底端相距L，ab、cd长均为L、电阻均为R，导体棒ab、cd质量分别为2m和m。从某时刻开始，静止释放导体棒ab，发现两棒在水平导轨上未相撞，且导体棒cd将从右侧斜面最高处沿斜面向上飞出，上升到最高点时距斜面底端高H，斜面高度为h。已知导体棒经过水平导轨右侧MN时速率不变，不考虑空气阻力影响，导轨电阻不计。已知L=1m，R=0.5Ω，m=1kg，g=10m/s2，B=2T，h=0.1125m，H=0.1625m，求：（1）导体棒ab刚进入磁场时两端的电压Uab；（2）导体棒cd刚穿出磁场时的速度大小；（3）导体棒cd刚穿出磁场时ab棒的位置和速度。14．（12分）如图所示，两平行金属板A、B长L=8cm，两板间距离d=8cm，A板比B板电势高400V，一带正电的粒子电荷量，质量，沿两板中心线RO以初速度飞入平行金属板，粒子飞出平行板电场后经过界面MN、PS间的无电场区域后，进入固定在O点的点电荷Q形成的电场区域，（设界面PS右边点电荷的电场分布不受界面的影响），已知两界面MN、PS相距为，D是中心线RO与界面PS的交点，粒子穿过PS后的运动过程中速率保持不变，最后打在放置于中心线上的荧光屏bc上E点。（E点未画出，静电力常数，粒子重力忽略不计）（1）求粒子到达PS界面时离D点多远？（2）确定点电荷Q的电性并求其电荷量的大小。（结果保留三位有效数字）（3）求出粒子从进入平行板电场到E点运动的总时间。15．（17分）如图，一块长木板C放在光滑的水平面上，在木板上依次从左向右放有A、B两个可视为质点的木块，木块A、B质量均为m，与木板C动摩擦因数均为μ，木板C质量为4m。开始时木板静止，A、B速度水平向右，大小分别为2v0、v0。在后面的整个运动中A、B都没有从C上掉下来。已知重力加速度为g，求：（1）木块B的最终速度为多少？（2）若在运动过程中木块A与正在加速的木块B发生了碰撞，那么木块A和木块B最开始的间距范围为多少？（3）在距离木板C右端为L的地方固定一个竖直挡板（图中未画出），保证A、B间距足够大，A与B和B与挡板都不会碰撞的情况下，C与挡板的碰撞为弹性碰撞。若C与挡板只发生一次碰撞，则L的范围为多少？参考答案：1．B【详解】小球所受电场力大小与重力大小之比为，可知小球所受重力与电场力的合力F的方向恰好与AB平行，且由A指向B。延长AB，作交AB于M，以AM为直径画一个圆（图中虚线），AD与该圆交于N。设，，则小球沿AC杆运动的加速度为位移为由得与无关，由等时圆模型知而，，故故选B。2．B【详解】A．设质点经过C、B两点的速度为分别为vC与vB，轨道对其支持力分别为FC与FB由牛顿第二定律知，对C点和B点分别有，由机械能守恒定律知联立解得由牛顿第三定律知，质点经过C、B两点时，质点对轨道压力的差值为3mg，故A错误；B．要使质点始终沿圆弧轨道外侧做完整的圆周运动，在最低点B，质点的向心力由此可知，质点经过B点速度最大时，轨道对质点的支持力为0，由知质点经过B点的最大速度为由机械能守恒定律知解得故B正确；C．从A到B的过程中，设质点在轨道上的某点的速度为v，速度与水平向右方向的夹角为，则由牛顿第二定律知则由于从A到B的过程中，角逐渐增大，速度v逐渐增大，故轨道对质点的支持力FN逐渐减小，故C错误；D．假设质点经过C、D点时轨道对质点的支持力为0，则由牛顿第二定律知对C点得由能量守恒定律知，这是不可能的，故在质点绕轨道做完整圆周的情况下，质点经过C、D两点时，轨道对质点的支持力不可能为0，故D错误。故选B。3．D【详解】A．A、B静止，C在倾角为30的固定足够长的斜面上恰好不下滑，则有由于所以物块C受沿斜面向上的摩擦力，有解得又解得选项A错误；B．设绳的拉力为T0时物块C会沿斜面向上运动，临界时有所以将物块A换成质量为0.8kg的物块D后，物块C仍静止在斜面上，选项B错误；C．物块B处为动滑轮，故对物块B有将物块A换成质量为0.8kg的物块D后，由于绳子的拉力变大，所以物块B会上移，又由于物块C不动，则物块D会下移。设此时绳子的拉力为，物块D下移的加速度为a，对物块D有动滑轮端加速度是升段加速度的，故对物块B有联立解得选项C错误；D．由于，则对物块C有选项D正确。故选D。4．D【详解】因为C位置的质点比a位置的晚0.5s起振，所以波向右传播，周期是1s，在t=1.25s的波形图也就是在的波形图，因此在的波形图就是图1左移1/4波长后的部分，如图所示：跟图2对照，可知，对应的质点可能位于Oa之间或de之间，因此选D．5．D【详解】A．由乙图可知AO段电势增大，则场强方向由O指向A，OB段电势降低，则场强方向由B指向O，图像的斜率表示场强的大小，所以AO段斜率不变为匀强电场，OB段斜率越来越大则场强越来越大，如图所示，负点电荷在AO段做匀加速度运动，在OB段利用逆向思维分析负点电荷做加速度逐渐减小的加速运动，所以负点电荷在AO段的运动时间大于在OB段的运动时间，则A错误；B．根据电势能的公式，电势能与电势成正比，所以负点电荷由O点运动到B点过程中，电势能随x变化越来越快，则B错误；D．当负点电荷分别处于m时，由几何关系可求得图像的斜率绝对值为1，与左边斜率绝对值相等，则负点电荷分别处于m和m时，场强的大小相等，所以加速度的大小也相等，则D正确；C．当负点电荷分别处于m和m时，速度大小不同，电场力大小相同，其功率不相等，所以C错误；故选D。6．D【详解】A．交流电压表的示数应始终为交变电流的有效值，故A错误；B．由题意可得发电机线圈的转速为nk，则发电机输出的交变电流的频率为对该线框发电产生的交变电流应有故B错误；C．线圈中产生的感应电动势有效值为根据变压器原副线圈匝数关系得原副线圈匝数比为故C错误；D．单位时间（取）内冲击风轮机叶片气流的体积气体质量动能故D正确。故选D。7．CD【详解】AB．原来静止的原子核带正电荷，衰变后，由于两个运动轨迹相外切，根据左手定则可知，放出的粒子也一定带正电荷，因此放出的是粒子，而且都做逆时针方向旋转，AB错误；C．由于粒子在磁场中运动的轨道半径粒子带两个单位正电荷，根据动量守恒，可知新核与粒子动量大小相等，因此可得C正确；D．放出的粒子的轨道光径可得粒子动能由于动量守恒，剩余新核动能总动能根据质量亏损为D正确。故选CD。8．AB【详解】A．由图乙可知，太空电梯在r0时，航天员所受地球的引力完全提供其随地球自转所需的向心力，此时，航天员与电梯舱间的弹力为0，故A正确；BC．太空电梯在r0时，由于航天员的引力完全提供其所需的向心力，设地球的质量为M，航天员的质量为m，则解得由第一宇宙速度的表达式得故B正确，C错误；D．随着r的增加，航天员所需的向心力逐渐增加，在时，引力完全提供向心力，此时航天员与电梯舱的弹力为0，当时，电梯舱对航天员的弹力表现为支持力，根据解得FN随着r的增大而减小，当时，电梯舱对航天员的弹力表现为指向地心的压力，此时FN随着r的增大而增大，故D错误。故选AB。9．ABC【详解】A．联立可得假设Q不变，A板向下移动一小段距离，d减小，则U减小，所以M应该给A充电，但是二极管反向，所以不能充电，则有可得电场强度不变，则有可得，d减小时，带电粒子从小孔正上方同一位置由静止开始下落后能穿过B板小孔，故A正确；BC．M板向下移动一小段距离或MN板间换相对介电常数更大的电介质，MN间的电压减小，则AB向MN充电，则AB的电量减少，由可知，AB的电场强度减小，由可知，带电粒子从小孔正上方同一位置由静止开始下落后能穿过B板小孔，故BC正确；D．N板向右移一小段距离，由可知，MN间的U增大，MN应该向AB充电，但是二极管反向，所以不能充电，故AB间电压、电量、距离都不变，所以带电粒子不能穿过B板，故D错误。故选ABC。10．CD【详解】A．正离子经加速后由B处喷出形成的等效电流大小A错误；B．电场对粒子加速有根据动量定理有其中，整理得离子推进器获得的平均推力大小B错误；C．加速正离子束所消耗的功率C正确；D．根据以上分析可知要使尽量大，可以用质量大、带电量小即比荷更小的离子作为推进器，D正确。故选CD。11． AB【详解】（1）[1]打出F点时的速度钩码的机械能增加量为[2]弹簧的弹性势能减少量为其中解得（2）[3]A．由于纸带与打点计时器之间存在摩擦力，纸带将克服摩擦力做功，减小的一部分弹性势能转化为内能，会导致随着h增加，两条曲线在纵向的间隔逐渐变大，A正确；B．由于钩码和纸带运动速度增大，空气阻力变大，纸带将克服阻力做功，减小的一部分弹性势能转化为内能，会导致随着h增加，两条曲线在纵向的间隔逐渐变大，B正确；C．弹簧形变量变大，只能说明减小的弹性势能变多，并不能说明减小的弹性势能与增加的机械能之间的差距变大的原因，C错误；D．过程物块加速度变小，只能说明动能增加越来越慢，并不能说明减小的弹性势能与增加的机械能之间的差距变大的原因，D错误。故选AB。12．1.46 1.50 不变【详解】（3）[1][2]由图甲可知，当UAC等于虚线框内接电池电动势时，灵敏电流计示数为零，设R1总长L0，AC间长度为L，由闭合电路欧姆定律得则当虚线框内接电池M时当虚线框内接电池N时两式相除，则有解得将图乙电路接入虚线框时，当UAC等于图乙的UR时，灵敏电流计示数为零，则有令，则上式变形为由此可得图像为一倾斜直线，其截距为，其斜率为，故由图丙得解得（4）[3]将电池M接入虚线框后需调节滑片C直至灵敏电流计示数为零，故而电池M中并无电流，所以即使电池M的内阻不可忽略，也不会对实验产生影响，故而待测电池内阻的测量结果不变。13．（1）；（2）2.5m/s；（3）；【详解】（1）导体棒ab到达圆弧底端的速度由机械能守恒得解得此时导体棒ab开始切割磁感线，产生的电动势又联立解得（2）导体棒cd从斜面横端JK斜向上抛到最高点的过程可反向看成平抛运动，设导体棒cd在斜面顶端JK的速度为v1，满足解得导体棒cd从