2022-2023学年湖北省荆门市高二（下）期末物理试卷
一、选择题（本大题共10小题，每小题4分，共40分）
1. 下列对物理规律描述正确的是( )
A. 弹簧振子的振动周期与振幅有关，而单摆的振动周期与振幅无关
B. 红外线具有较强的消毒灭菌功能，射线可用于金属探伤
C. 不论变压器是否具有多个副线圈，两个线圈中的电流之比总是和线圈的匝数成反比
D. 在核反应中，由比结合能小的原子核变成比结合能大的原子核，则该核反应有质量亏损，反应要释放一定的能量
2. 如图所示，质量为的滑块沿倾角为的固定斜面向上滑动，经过时间，滑块的速度变为零且立即开始下滑，经过时间回到斜面底端，滑块在运动过程中受到的摩擦力大小始终为，重力加速度为在整个运动过程中，下列说法正确的是( )
A. 重力对滑块的总冲量为
B. 摩擦力的总冲量为
C. 支持力对滑块的总冲量为
D. 合外力的冲量为
3. 天然放射性元素钍经过一系列衰变和衰变之后，变成铅下列判断中正确的是( )
A. 衰变过程共有次衰变和次衰变 B. 铅核比钍核少个质子
C. 衰变所放出的电子来自原子核外 D. 钍核比铅核多个中子
4. 如图甲所示，以点为平衡位置，弹簧振子在、两点间做简谐运动，图乙为这个弹簧振子的振动图像。下列说法中正确的是( )
A. 在时，小球的加速度为正向最大
B. 在与两个时刻，小球在点的左右两侧
C. 从到时间内，小球做加速度增大的减速运动
D. 在时，弹簧振子有最小的弹性势能
5. 图为某一线圈交变电流的电流一时间关系图象，前半个周期为正弦波形的，则一个周期内该电流的有效值为( )
A. B. C. D.
6. 一列简谐横波在均匀介质中沿轴传播，图甲为时的波形图，图乙为处的质点的振动图像，质点为平衡位置的质点。下列说法正确的是( )
A. 波沿轴负方向传播
B. 波的传播速度为
C. 时刻后经过，质点通过的路程大于
D. 时刻，质点处于波谷的位置
7. 超市中有一种强力挂钩，其工作原理如图所示。使用时，按住锁扣把吸盘紧压在墙上如图甲，吸盘中的空气被挤出一部分后，吸盘内封闭气体的体积为，压强为，然后再把锁扣扳下如图乙，使腔内气体体积变为，让吸盘紧紧吸在墙上，已知吸盘与墙面的有效正对面积为，强力挂钩的总质量为，与墙面间的动摩擦因数为，外界大气压强为，重力加速度为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，忽略操作时的温度变化，把封闭气体看成理想气体只有吸盘内的气体是封闭的。下列说法正确的是( )
A. 吸盘内的气体要向外放出热量
B. 吸盘内的气体分子的平均速率增大
C. 此挂钩所能挂物体的最大质量为
D. 吸盘内的气体的压强增大
8. 年月日武汉天空出现了如图甲所示的日晕现象，日晕是太阳光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。图乙为一束太阳光射到正六边形冰晶上时的光路图，、为其折射出的光线中的两种单色光，比较两种单色光，下列说法正确的是( )
A. 用这两种单色光去照射某金属光比光容易发生光电效应
B. 在同种条件下发生干涉现象，光的条纹比光的条纹宽
C. 在同种条件下，光可能比光的衍射现象更明显
D. 、两种光分别从水射入空气发生全反射时，光的临界角比光的大
9. 如图所示，在坐标系的轴右侧存在有理想边界的匀强磁场，磁感应强度大小为，磁场的宽度为，磁场方向垂直于平面向里。一个质量为、电荷量为的带电粒子，从原点射入磁场，速度方向与轴正方向成角，粒子恰好不从右边界射出，经磁场偏转后从轴上的某点离开磁场。忽略粒子重力。关于该粒子在磁场中的运动情况，下列说法正确的是( )
A. 它的轨道半径为
B. 它进入磁场时的速度为
C. 它在磁场中运动的时间为
D. 它的运动轨迹与轴交点的纵坐标为
10. 在倾角的光滑导体滑轨上端接入一个电动势，内阻的电源，滑轨间距，将一个质量，电阻的金属棒水平放置在滑轨上。若滑轨所在空间加一匀强磁场，当闭合开关后，金属棒刚好静止在滑轨上，如图所示。已知，，则下列说法正确的是( )
A. 磁感应强度有最小值为，方向垂直滑轨平面向上
B. 磁感应强度有最大值，方向水平向右
C. 磁感应强度有可能为，方向竖直向下
D. 磁感应强度有可能为，方向水平向左
二、实验题（本大题共2小题，共28分）
11. 如图为验证动量守恒定律的实验装置，实验中选取两个半径相同、质量不等的小球，按下面步骤进行实验：
用天平测出两个小球的质量分别为和；
安装实验装置，将斜槽固定在桌边，使槽的末端切线水平，再将一斜面连接在斜槽末端；
先不放小球，让小球从斜槽顶端处由静止释放，标记小球在斜面上的落点位置；
将小球放在斜槽末端处，仍让小球从斜槽顶端处由静止释放，两球发生碰撞，分别标记小球、在斜面上的落点位置；
用毫米刻度尺测出各落点位置到斜槽末端的距离．图中、、点是实验过程中记下的小球在斜面上的三个落点位置，从、、到点的距离分别为、、依据上述实验步骤，请回答下面问题：
两小球的质量、应满足________填写“”“”或“”；
小球与发生碰撞后，的落点是图中________点，的落点是图中________点；
用实验中测得的数据来表示，只要满足关系式________________，就能说明两球碰撞前后动量是守恒的；
若要判断两小球的碰撞是否为弹性碰撞，用实验中测得的数据来表示，只需比较________与________________________是否相等即可．
12. 在探究单摆运动的实验中：
图是用力传感器对单摆运动过程进行测量的装置图，图是与力传感器连接的计算机屏幕所显示的图像，根据图的信息可得，从时刻开始摆球第一次摆到最低点的时刻为______，摆长为______取，重力加速度大小
用游标尺测量摆球的直径如图，可读出摆球的直径为______．
单摆运动的回复力是______．
A.摆球所受的重力 摆球重力在垂直摆线方向上的分力
C.摆线对摆球的拉力 摆球所受重力和摆线对摆球拉力的合力
某同学的操作步骤如下，其中正确的是______．
A.取一根弹性较好的轻质细线，下端系住直径为的金属小球，上端固定在铁架台上
B.用米尺量得细线长度，即摆长为
C.在摆线偏离竖直方向位置由静止释放小球
D.让小球在水平面内做圆周运动，测得摆动周期，再根据公式计算重力加速度
三、计算题（本大题共3小题，共32分）
13. 为了监控锅炉外壁的温度变化，某锅炉外壁上镶嵌了一个底部水平、开口向上的圆柱形导热缸，汽缸内有一质量不计、横截面积的活塞封闭着一定质量理想气体，活塞上方用轻绳悬挂着矩形重物。当缸内温度为时，活塞与缸底相距、与重物的下表面相距已知锅炉房内空气压强，重力加速度大小，不计活塞厚度及活塞与缸壁间的摩擦，缸内气体温度等于锅炉外壁温度。
当活塞刚好接触重物时，求锅炉外壁的温度．
当锅炉外壁的温度为时，轻绳拉力刚好为零，警报器开始报警，求重物的质量．
14. 如图所示，一质量为的平板车静止在光滑的水平地面上，其右侧足够远处有一障碍物，质量为的球用长的细线悬挂于障碍物正上方，一质量也为的滑块视为质点以的初速度从左端滑上平板车，同时对平板车施加一水平向右的，大小为的恒力当滑块运动到平板车的最右端时，二者恰好相对静止，此时撤去恒力当平板车碰到与其等高的障碍物时立即停止运动，滑块水平飞离平板车后与球正碰并与粘在一起成为不计空气阻力。已知滑块与平板车间的动摩擦因数，取，求：
撤去恒力前，滑块、平板车的加速度、各为多大；
有恒力作用的过程，平板车受到的总冲量Ⅰ是多大：
能上升的最大高度．
15. 如图甲所示，相距的两根足够长的光滑平行金属导轨倾斜放置，与水平面夹角，导轨电阻不计，质量、接入电路电阻为的导体棒垂直于导轨放置，导轨的两端接在外电路上，定值电阻阻值，电容器的电容，电容器的耐压值足够大，导轨所在平面内有垂直于导轨平面斜向上的匀强磁场。在开关闭合、断开的状态下将导体棒由静止释放，导体棒的图像如图乙所示，棒的电阻忽略不计，，重力加速度取．
求磁场的磁感应强度大小；
在开关闭合、断开的状态下，当导体棒下滑的距离时，定值电阻产生的焦耳热为，此时导体棒的速度与加速度分别是多大？
若开关断开、闭合时，由静止释放导体棒，求经过时导体棒的速度大小。
答案和解析
1.【答案】
【解析】略
2.【答案】
【解析】略
3.【答案】
【解析】略
4.【答案】
【解析】略
5.【答案】
【解析】
【分析】
根据有效值的定义求解。取一个周期时间，将交流与恒定电流分别通过相同的电阻，若产生的热量相同，恒定电流的电流值，即为此交流的有效值。
求交流电的有效值，往往根据电流的热效应，由有效值的定义求解，中等难度。
【解答】
设交流电电流的有效值为，周期为，电阻为则有：
解得：，故B正确，ACD错误。
故选B。
6.【答案】
【解析】略
7.【答案】
【解析】略
8.【答案】
【解析】略
9.【答案】
【解析】略
10.【答案】
【解析】
【分析】
金属棒在磁场中受到重力、斜面的支持力和安培力三个作用，当安培力沿斜面向上时，安培力最小。若磁感应强度方向与电流方向相互垂直时，磁感应强度最小．根据平衡条件和安培力公式求解磁感应强度的最小值，由左手定则判断的方向。
本题通电导体在磁场中平衡问题，分析安培力在什么方向时安培力最小是解题的关键。
【解答】
由闭合电路欧姆定律可得：，
A.对金属棒受力分析可知，当安培力沿斜面向上时，安培力最小为
当安培力最小，且磁感应强度方向与电流方向相互垂直时，磁感应强度最小为
由左手定则判断可知，磁感应强度的方向为垂直滑轨平面向下，故A错误；
B.当磁感应强度方向水平向右，安培力竖直向上，当，金属棒刚好静止在滑轨上，即，解得：
，但磁感应强度并不是最大值，故B错误；
C.若磁感应强度方向竖直向下，安培力水平向右，若满足，金属棒刚好静止在滑轨上，解得：
，故C正确；
D.当磁感应强度方向水平向左，安培力竖直向下，不可能平衡，故D错误。
11.【答案】；；；； ； 。
【解析】
【分析】
明确实验原理，从而分析实验中应满足的条件；
小球和小球相撞后，小球的速度增大，小球的速度减小，都做平抛运动，由平抛运动规律不难判断出；
设斜面与水平面的倾角为，由平抛运动规律求出碰撞前后小球和小球的速度，表示出动量的表达式即可求解；
如果是弹性碰撞，那么会满足机械能守恒和动量守恒。
本题考查验证动量守恒定律的实验，要注意学会运用平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度，两小球的碰撞是弹性碰撞，则碰撞前后机械能没有损失。
【解答】
为了防止入射球碰撞后反弹，一定要保证入射球的质量大于被碰球的质量，故
碰撞前，小球落在图中的点，由于，当小球与发生碰撞后，的落点是图中点，的落点是图中点
设碰前小球的水平初速度为，当小球与发生碰撞后，小球落到点，设其水平速度为，的落点是点，设其水平速度为，斜面与水平面的倾角为，由平抛运动规律得 ，，解得 ，同理可得 ，，因此，只要满足，即．
如果小球的碰撞为弹性碰撞，
则满足
代入以上速度表达式可得
故验证和相等即可．
12.【答案】 或
【解析】见答案
13.【答案】解：活塞上升过程中，缸内气体发生等压变化， ，
由盖吕萨克定律有
代入数据解得
活塞刚好接触重物到轻绳拉力为零的过程中，缸内气体发生等容变化
由平衡条件有
由查理定律有
代入数据解得
【解析】见答案
14.【答案】解：对滑块，由牛顿第二定律得： ，
对平板车，由牛顿第二定律得：
设经过时间 滑块与平板车相对静止，此时撤去恒力，共同速度为
则对滑块： 对平板车：
解得： ，
由动量定理得： ，
解得：
规定向右为正方向，对滑块和球组成的系统运用动量守恒得：
解得
根据机械能守恒得，
解得
【解析】见答案
15.【答案】解：由题图乙可知，导体棒的最大速度 ，
对应的感应电动势 ，
感应电流 ，
当速度达到最大时，导体棒做匀速运动，导体棒受力平衡，
有 ，
解得
导体棒和定值电阻串联，由公式
可知：
则导体棒产生的焦耳热
导体棒下滑 的距离，导体棒减少的重力势能转化为动能和回路中的焦耳热，
由能量守恒定律有
得导体棒的速度
此时感应电动势 ，感应电流
对导体棒有
解得加速度
开关 断开、 闭合时，任意时刻对导体棒，根据牛顿第二定律有
且
感应电流 而
时间内，有
解得
表明导体棒下滑过程中加速度不变，导体棒做匀加速直线运动。
时导体棒的速度大小 ．
【解析】见答案
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