2022-2023学年河北省邢台市冀阳中学高二物理期末试题含解析

2022-2023学年河北省邢台市冀阳中学高二物理期末试题含解析一、选择题：本题共5小题，每小题3分，共计15分．每小题只有一个选项符合题意1.如图所示，一金属直杆MN两端接有导线，悬挂于线圈上方，MN与线圈轴线均处于同一竖直平面内，为使MN垂直纸面向外运动，可以A．将a、c端接在电源正极，b、d端接在电源负极B．将b、d端接在电源正极，a、c端接在电源负极C．将a、d端接在电源正极，b、c端接在电源负极D．将b、c端接在电源正极，a、d端接在电源负极参考答案：AB2.如图所示，平行板电容器的两极板A、B接于电池两极，一带正电的小球悬挂在电容器内部，闭合S，电容器充电，这时悬线偏离竖直方向的夹角为θ．以下判断正确的是:(

)

A.保持S闭合，将A板向B板靠近，则θ减小

B．保持S闭合，将A板向B板靠近，则θ不变C．断开S，将A板向B板靠近，则θ增大D．断开S，将A板向B板靠近，则θ不变参考答案：D3.关于惯性的大小，下列说法哪个是正确A．两个物体质量相同，则惯性也相同

B．同一个物体在月球上的惯性比在地球上小C．推动地面上静止的物体比维持这个物体做匀速运动所需的力大，所以静止的物体惯性大D．两个质量相同的物体，在阻力相同的情况下，速度大的不容易停下来，所以速度大的物体惯性大参考答案：A4.在光滑水平面上，一质量为m，速度大小为的A球与质量为2m静止的B球碰撞后，A球的速度方向与碰撞前相反。则碰撞后B球的速度大小可能是A、0.6

B、0.4

C、0.3

D、0.2参考答案：BD5.在一个水平面上建立x轴，在过原点O右侧空间有一个匀强电场，电场强度大小E＝6×105N/C，方向与x轴正方向相同，在O处放一个电荷量q＝5×10－8C、质量m＝0.010kg的带负电绝缘物块．物块与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，沿x轴正方向给物块一个初速度v0＝2m/s，如图所示，求：(1)物块最终停止时的位置；(g取10m/s2)(2)物块在电场中运动过程的机械能增量．

参考答案：(1)原点O左侧0.2m处(2)－0.016J二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.在磁感应强度B为4T的匀强磁场中，让长为0.2m的导体棒ab在金属框上以6m/s的速度向右移动，如图所示.此时感应电动势大小为______V．如果R1=6Ω，R2=3Ω，导体棒ab的电阻r=1Ω.则通过ab的电流大小为______A．ab两点的电势差大小为

V。参考答案：4.8V；1.6A；3.2V

7.电磁感应现象中能量的转化：在电磁感应现象中，能量转化和守恒定律同样适用，由于机械运动而产生感应电流时，感应电流的电能是由外界的

能量转化为

能。无机械运动而产生的感应电流，感应电流的电能是由产生变化的电路中的电能转化而来的。参考答案：8.如图所示是一个双量程电压表，表头是一个内阻Rg＝500Ω，满刻度电流为Ig＝1mA的毫安表，现接成量程分别10V和100V的两个量程，则所串联的电阻R1＝

Ω,R2＝

Ω参考答案：9．5×103

9×104由Ug=IgRg=0．5V，所以R1两端电压UR1=U1-Ug=9．5V，所以；同理UR2=U2-U1=90V，。考点：串联电路电压和电阻的关系点评：串联电路中电流不变，电压比就等电阻比。9.有一个电流表G，内阻50Ω，满偏电流2mA。要把它改装为量程为原来30倍的电压表，要

联一个电阻阻值为

参考答案：串

145010.若氢原子的核外电子绕核作半径为r的匀速圆周运动，则其角速度ω＝

；电子绕核的运动可等效为环形电流，则电子运动的等效电流I＝

。（已知电子的质量为m，电量为e，静电力恒量用k表示）

参考答案：，

。11.面积为20cm2的平面线圈放在磁感应强度B＝0.4T的匀强磁场中，线圈平面垂直于磁感线，则穿过线圈平面的磁通量为__________Wb；若线圈平面与磁感线平行，则穿过线圈平面的磁通量为___________Wb；若另一平面线圈也放在同一匀强磁场中，线圈平面垂直于磁感线，穿过线圈平面的磁通量为4.0×10－3Wb，则该线圈的面积为_________cm2。参考答案：

0

10012.在光滑的水平面上有六个滑块排成一条直线，第一至五的五个相同滑块质量均为m，第六个滑块质量M=3m。当用第一个滑块与第二个滑块发生碰撞，使各个滑块依次碰撞下去，设每次碰撞是对心正碰且没有机械能损失。当各滑块不再发生碰撞时，第一个滑块的速率与最后一个滑块的速率之比V1:V6＝

。参考答案：1：1

13.完成下列核反应过程B+He→N+

；A1十

→Mg+H

参考答案：01n；01n

三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.有一根细而均匀的导电材料样品（如图甲所示），截面为同心圆环（如图乙所示），此样品长L约为3cm，电阻约为100，已知这种材料的电阻率为，因该样品的内径太小，无法直接测量其内径.现提供以下实验器材：A.20等分刻度的游标卡尺

B.螺旋测微器C.电流表A1-（量程50mA，内阻r1=100）D.电流表A2-（量程100mA，内阻r2大约为40）E.电流表A3-（量程3mA，内阻大约为0.1）F.滑动变阻器R（0~10，额定电流2A）G.直流电源E（12V，内阻不计）H.导电材料样品Rx(长L约为3cm，电阻Rx约为100)I.开关一只，导线若干请要根据上述器材设计一个尽可能精确地测量该样品内径d的实验方案，回答下列问题：用游标卡尺测得该样品的长度如图甲所示，其示数L=_______mm；用螺旋测微器测得该样品的外径如图乙所示，其示数D=______mm.(2)请选择合适的仪器，在方框中画出最佳实验电路图，并标明所选器材前的字母代号。.参考答案：（1）50.15(3分)

4.700

(3分)（2）

(4分)15.气垫导轨是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为无摩擦的．在实验室中我们可以用带竖直挡板C、D的气垫导轨和已知质量均为M的滑块A、B做验证动量守恒定律的实验，如图所示，实验步骤如下：（1）在A上固定一个已知质量为m的砝码，在A和B间放入一个压缩状态的弹簧，用电动卡销置于气垫导轨上；（2）按下电钮放开卡销，同时分别记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作，当A、B滑块分别碰撞C、D挡板时记时结束，记下A、B分别到达C、D的运动时间t1、t2．（3）重复几次；①在调整气垫导轨时应注意

；②还应测量的数据有

；③只要关系式

成立即可验证该过程动量守恒．④利用上述实验数据能否测出被压缩弹簧的弹性势能的大小？如能，请写出表达式．

．参考答案：（1）使其水平，（2）A的左端至C板的距离L1、B的右端至D板的距离L2，（3），（4）能，．【考点】验证动量守恒定律．【分析】要验证动量守恒定律需要知道物体的质量和速度，而速度可以用位移与时间的比值代替，故要测位移；抓住总动量等于零列出动量守恒的表达式，根据能量守恒求出弹簧的弹性势能．【解答】解：（1）在调整气垫导轨时应注意使其水平；（2）根据动量守恒得，0=（M+m）v1﹣Mv2，需要测量速度，就需测量出A的左端至C板的距离L1、B的右端至D板的距离L2．（3）根据，知，只需关系式，即可验证该过程动量守恒．（4）根据能量守恒可以求出弹簧的弹性势能，有：=．故答案为：（1）使其水平，（2）A的左端至C板的距离L1、B的右端至D板的距离L2，（3），（4）能，．四、计算题：本题共3小题，共计47分16.（20分）目前，大功率半导体激光器的主要结构形式是由许多发光区等距离地排列在一条直线上的长条状，通常称为激光二极管条．但这样的半导体激光器发出的是很多束发散光束，光能分布很不集中，不利于传输和应用．为了解决这个问题，需要根据具体应用的要求，对光束进行必需的变换（或称整形）．如果能把一个半导体激光二极管条发出的光变换成一束很细的平行光束，对半导体激光的传输和应用将是非常有意义的．为此，有人提出了先把多束发散光会聚到一点，再变换为平行光的方案，其基本原理可通过如下所述的简化了的情况来说明．如图，S1、S2、S3是等距离（h）地排列在一直线上的三个点光源，各自向垂直于它们的连线的同一方向发出半顶角为a=arctan的圆锥形光束．请使用三个完全相同的、焦距为f=1.50h、半径为r=0.75h的圆形薄凸透镜，经加工、组装成一个三者在同一平面内的组合透镜，使三束光都能全部投射到这个组合透镜上，且经透镜折射后的光线能全部会聚于z轴（以S2为起点，垂直于三个点光源连线，与光束中心线方向相同的射线）上距离S2为L=12.0h处的P点．（加工时可对透镜进行外形的改变，但不能改变透镜焦距．）1．求出组合透镜中每个透镜光心的位置；2．说明对三个透镜应如何加工和组装，并求出有关数据。参考答案：解析：1．考虑到使3个点光源的3束光分别通过3个透镜都成实像于P点的要求，组合透镜所在的平面应垂直于z轴，三个光心O1、O2、O3的连线平行于3个光源的连线，O2位于z轴上，如图1所示．图中表示组合透镜的平面，、、为三个光束中心光线与该平面的交点．

＝u就是物距．根据透镜成像公式

(1)可解得

因为要保证经透镜折射后的光线都能全部会聚于P点，来自各光源的光线在投射到透镜之前不能交叉，必须有2utana≤h即u≤2h．在上式中取“－”号，代入f和L的值，算得

≈1.757h (2)此解满足上面的条件．

分别作3个点光源与P点的连线．为使3个点光源都能同时成像于P点，3个透镜的光心O1、O2、O3应分别位于这3条连线上（如图1）．由几何关系知，有

(3)即光心O1的位置应在之下与的距离为

(4)同理，O3的位置应在之上与的距离为0.146h处．由(3)式可知组合透镜中相邻薄透镜中心之间距离必须等于0.854h，才能使S1、S2、S3都能成像于P点．2．现在讨论如何把三个透镜L1、L2、L3加工组装成组合透镜．因为三个透镜的半径r=0.75h，将它们的光心分别放置到O1、O2、O3处时，由于＝＝0.854h<2r，透镜必然发生相互重叠，必须对透镜进行加工，各切去一部分，然后再将它们粘起来，才能满足(3)式的要求．由于对称关系，我们只需讨论上半部分的情况．图2画出了L1、L2放在平面内时相互交叠的情况（纸面为平面）．图中C1、C2表示L1、L2的边缘，、为光束中心光线与透镜的交点，W1、W2分别为C1、C2与O1O2的交点．为圆心的圆1和以（与O2重合）为圆心的圆2分别是光源S1和S2投射到L1和L2时产生的光斑的边缘，其半径均为

(5)根据题意，圆1和圆2内的光线必须能全部进入透镜．首先，圆1的K点（见图2）是否落在L1上？由几何关系可知

(6)故从S1发出的光束能全部进入L1．为了保证全部光束能进入透镜组合，对L1和L2进行加工时必须保留圆1和圆2内的透镜部分．下面举出一种对透镜进行加工、组装的方法．在O1和O2之间作垂直于O1O2且分别与圆1和圆2相切的切线和．若沿位于和之间且与它们平行的任意直线对透镜L1和L2进行切割，去掉两透镜的弓形部分，然后把它们沿此线粘合就得到符合所需组合透镜的上半部．同理，对L2的下半部和L3进行切割，然后将L2的下半部和L3粘合起来，就得到符合需要的整个组合透镜．这个组合透镜可以将S1、S2、S3发出的全部光线都会聚到P点．现在计算和的位置以及对各个透镜切去部分的大小应符合的条件．设透镜L1被切去部分沿O1O2方向的长度为x1，透镜L2被切去部分沿O1O2方向的长度为x2，如图2所示，则对任意一条切割线，x1、x2之和为

（7）由于必须在和之间，从图2可看出，沿切割时，x1达最大值(x1M)，x2达最小值(x2m)，代入r，r和的值，得

(8)代入(7)式，得

(9)由图2可看出，沿切割时，x2达最大值(x2M)，x1达最小值(x1m)，代入r和r的值，得

(10)

（11）由对称性，对L3的加工与对L1相同，对L2下半部的加工与对上半部的加工相同．评分标准：本题20分．第1问10分，其中（2）式5分，（3）式5分，第2问10分，其中(5)式3分，(6)式3分，(7)式2分，(8)式、