慈溪市2023-2024学年高二下学期期末测试
物理学科试卷
一、选择题Ⅰ（本题共13小题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个符合题目要求，不选、多选、错选均不得分）
1. 如图所示，一只小鸟在倾斜的树枝上静止不动。以下说法正确的是（ ）
A. 小鸟可能只受两个力的作用
B. 树枝对小鸟的作用力一定竖直向上
C. 若小鸟站在树枝上挥动翅膀，则树枝对小鸟的作用力一定小于其重力
D. 小鸟起飞离开树枝前瞬间，树枝对鸟的作用力一定竖直向上
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据平衡条件可知，小鸟受到竖直向下的重力、垂直树枝向上的支持力和沿树枝向上的静摩擦力，故A错误；
B．根据平衡条件可知，树枝对小鸟作用力与小鸟受到的重力平衡，则树枝对小鸟的作用力方向竖直向上，故B正确；
C．若小鸟站在树枝上挥动翅膀，空气对小鸟的作用力的大小和方向不确定，所以树枝对小鸟的作用力与小鸟的重力大小关系不确定，故C错误；
D．小鸟起飞离开树枝前瞬间，空气对小鸟的作用力的大小和方向不确定，所以树枝对鸟的作用力不一定竖直向上，故D错误。
故选B。
2. 关于电磁波，下列说法正确的是（ ）
A. 电磁波依靠电和磁的相互“感应”以及介质的振动而传播
B. 无线电波较可见光更容易发生明显的衍射现象
C. 红外线具有较高的能量，足以破坏细胞核中的物质
D. 麦克斯韦预言了光是电磁波，并通过实验证实了电磁场理论
【答案】B
【解析】
【详解】A．电磁波依靠电和磁的相互“感应”传播，不需要介质。故A错误；
B．无线电波较可见光波长更长一些，所以更容易发生明显的衍射现象。故B正确；
C．紫外线具有较高的能量，足以破坏细胞核中的物质。故C错误；
D．麦克斯韦预言了光是电磁波，赫兹通过实验证实了电磁场理论。故D错误。
故选B。
3. 关于热力学第二定律说法正确的是（ ）
A. 在自然过程中，一个孤立系统的总熵可能减小
B. 从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律
C. 热量能自发地从低温物体传向高温物体
D. 物体可以从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响
【答案】B
【解析】
【详解】A．在自然过程中，一个孤立系统的总熵增加。故A错误；
B．从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律。故B正确；
C．根据热力学第二定律可知，热量不能自发地从低温物体传向高温物体。故C错误；
D．根据热力学第二定律可知，物体不可以从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。故D错误。
故选B。
4. 下列生活中的物理现象，说法正确的是（ ）
A. 如图甲，手掌摩擦盆耳使得水花飞溅，是因为摩擦的力比较大
B. 如图乙，B超利用的是超声波的反射
C. 如图丙，一辆正驶近的救护车的鸣笛声调越来越高，是因为声音的传播速度变快了
D. 如图丁，团体操表演“波浪”，表演者必须向左右两侧移动
【答案】B
【解析】
【详解】A．如图甲，用双手摩擦盆耳，起初频率非常低，逐渐提高摩擦频率，当摩擦频率等于水的固有频率时，会发生共振现象，此时振幅最大使水花溅起，故A错误；
B．如图乙，B超利用的是超声波的反射，选项B正确；
C．如图丙，一辆正驶近的救护车的鸣笛声调越来越高，这是多普勒现象，接受者收到的声波的频率增加了，选项C错误；
D．如图丁，团体操表演“波浪”，表演者都是上下振动，而不是向左右两侧移动，选项D错误。
故选B。
5. 如图甲所示为某小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻（该电阻特性是光照强，导电性好）、R2为定值电阻，A、B接监控装置。如图乙所示为一温度自动报警器的原理图，在水银温度计的顶端封入一段金属丝。下列说法正确的是（ ）
A. 图甲中，当有人通过而遮住光线时，A、B之间电压减小
B. 图甲中，仅减小R2的阻值时，可增大A、B之间的电压
C. 图乙中，温度升高至74℃时，灯L2亮报警
D. 图乙中，温度升高至78℃时，灯L1亮报警
【答案】A
【解析】
【详解】A．图甲中，当有人通过而遮住光线时，光照变弱，R1阻值变大，根据“串反并同”，A、B之间电压减小，A正确；
B．图甲中，仅减小R2的阻值时，回路电流增大，根据 ，A、B之间的电压减小，B错误；
CD．图乙中，温度升高至78℃时，回路导通，电磁铁得电，灯L2亮报警，灯L1熄灭，CD错误。
故选A。
6. 2021年12月9日，宇航员王亚平等在天宫二号太空舱的微重力环境下进行了“浮力消失”实验。图甲中她将乒乓球放入盛有水的杯中，发现球浸没在水中未上浮，图乙在地球表面的对比实验中，乒乓球漂浮于水面。在地球表面可以复现“浮力消失”的实验条件是（ ）
A. 真空管内 B. 加速上升的电梯内
C. 水平加速的飞机内 D. 游乐园的“跳楼机”下坠时
【答案】D
【解析】
【详解】“浮力消失”是因为水处于完全失重状态，因此水对乒乓球的浮力几乎为零，即乒乓球所受压力及压力差都为零，在地球表面可以复现“浮力消失”的实验条件是处于完全失重状态。四个选项中只有D项可视为完全失重状态。
故选D。
7. 一定质量的理想气体从状态a经①②③过程再次恢复到原状态a，气体压强和摄氏温度t的关系如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 过程②中气体体积减小
B. 过程③是气体等容变化
C. 状态b的体积为状态a的2倍
D. 状态b时单位时间内气体分子对器壁的碰撞次数比状态a多
【答案】A
【解析】
【详解】A．过程②中气体的温度不变，根据等温变化
可知，压强变大，体积减小，故A正确；
B．由理想气体状态方程得
可得
故B错误；
C．过程①为等压变化
可知，状态a和状态b的体积不是2倍关系，故C错误；
D．状态a和状态b气体压强相同，但b状态温度更高，动能更大，故单位时间内对器壁的碰撞次数要少，故D错误。
故选A。
8. 如图所示，光滑圆弧面上有一小球做简谐运动，B点为运动中的最低位置，A、C点均为运动过程中的最高位置。下列说法正确的是（ ）
A. B点是平衡位置，此处小球受到的回复力就是重力
B. 小球在B点时，重力势能最小，机械能最小
C. 小球在A点、C点时，速度最小，对圆弧面的压力最小，回复力最大
D. 若增大小球做简谐运动的幅度，则其运动周期变大
【答案】C
【解析】
【详解】A． B点是平衡位置，此处小球受到的回复力是重力在切线方向的分力，此时恢复力为零，故A错误；
B．小球在B点时，重力势能最小，整个运动过程机械能守恒，故B错误；
C．小球在A点、C点时，速度最小，对圆弧面的压力最小，回复力最大，故C正确；
D．简谐运动的周期与振幅无关，若增大小球做简谐运动的幅度，则其运动周期不变，故D错误。
故选C。
9. 2021年12月秦山核电站迎来安全发电30周年。核电站利用铀核裂变释放的能量每年发电约，相当于减排二氧化碳五千万吨。为了提高能源利用率，核电站还将利用冷却水给周围居民供热。下列说法正确的是（ ）
A. 裂变反应产物的比结合能比大
B. 秦山核电站发电使原子核亏损质量约为2kg
C. 反应堆中存在的核反应
D. 核电站常用的慢化剂有石墨、重水和普通水，可以减慢链式反应
【答案】A
【解析】
【详解】A．生产物比反应物更稳定，即生成物的比结合能比反应物的比结合能更大，故A正确；
B．原子核亏损的质量全部转化为电能时，约为
故B错误；
C．反应堆利用铀235的裂变，生成多个中核和中子，且产物有随机的两分裂、三分裂，再根据质量数、电荷数守恒，即存在
故C错误；
D．核电站常用的慢化剂有石墨、重水和普通水，可以减慢中子的速度；控制镉棒插入的深度来控制链式反应速率，故D错误。
故选A。
10. 如图所示，分别用1、2两种材料作阴极K进行光电效应实验，其逸出功的大小关系为，保持入射光不变，则光电子到达A极时动能的最大值随电压U变化关系是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】光电管所加电压为正向电压，则根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子到达A极时动能的最大值
可知-U图像的斜率相同，均为e；逸出功越大，则图像在纵轴上的截距越小，因
则图像C正确。
故选C。
11. 如图甲所示，将两个完全相同、质量均为m的分子A、B同时从x轴上的坐标原点和处由静止释放，图乙为这两个分子的分子势能随分子间距变化的图像，当分子间距分别为、和时，两分子之间的势能为、0和。取分子间距无穷远处势能为零，整个运动只考虑分子间的作用力，下列说法正确的是（ ）
A. 分子A、B的最大动能均为
B. 当分子间距为时，两分子之间的分子力最大
C. 当两分子间距无穷远时，分子B的速度大小为
D. 两分子从静止释放到相距无穷远的过程中，它们之间的分子势能先减小后增大再减小
【答案】A
【解析】
【详解】A．当它们之间距离为r0，两分子之间势能为，此时动能最大，减少的势能为
根据能量守恒，减小的势能转化为两分子的动能，故分子A、B的最大动能均为
故A正确；
B．当两分子之间距离为r0时，对应的分子势能最小，分子间作用力为零，故B错误；
C．当分子间距无穷远时，减少的势能全部转化为两分子的动能，则
解得分子B的速度大小为
故C错误；
D．分子势能是标量，且正负可以表示大小，故它们之间的分子势能是先减小后增大，故D错误。
故选A。
12. 如图，倾角为30°的斜面静置于粗糙水平面。物块A由一轻绳与小球B相连，轻绳跨过光滑定滑轮，O点为轻绳与定滑轮的接触点。初始时小球B受到水平向右的拉力F，轻绳OB段与F的夹角，整个系统处于静止状态。现改变拉力F，将小球向右上方缓慢拉起，并保持夹角θ不变。从初始状态到轻绳OB段水平的过程中，斜面与物块A均保持静止，则在此过程中（ ）
A. 拉力F先增大后减小
B. 轻绳OB段的张力先增大后减小
C. 地面对斜面的支持力逐渐增大
D. 地面对斜面的摩擦力先增大后减小
【答案】D
【解析】
【详解】AB．小球B受重力mg、轻绳OB的拉力和拉力F，由题意可知，三个力的合力始终为零，矢量三角形如图所示
在转至水平的过程中，轻绳OB的拉力逐渐减小，拉力F逐渐增大，故AB错误；
CD．整体（含斜面体，物块A和小球B）受向下的重力、向上的支持力、向左的摩擦力以及拉力四个力的作用，根据对小球的受力分析可知，拉力F的竖直方向分力逐渐增大，水平方向分力先增大后减小（矢量三角形中力F边在水平方向的分量在力F边逆时针转动过程中，先增大后减小），所以地面对斜面体的支持力逐渐减小，地面对斜面体的摩擦力先增大后减小，故C错误，D正确。
故选D。
13. 心脏除颤仪（AED）如图甲所示，可通过产生如图乙所示脉冲电流，终止致命性心律失常，使心脏恢复跳动。图丙为某除颤仪的简化电路。开关拨1时，直流低压经高压直流发生器后为储能电容器C充电，开关拨2时，可进行除颤治疗，电容器放电。已知储能电容器电容为。某次使用时，充电后电容器两端电压为2kV，放电后电容器两端电压为0，则关于这次除颤下列说法正确的是（ ）
A. 电感越大，脉冲电流的峰值越小
B. 电容越大，放电持续时间越短
C. 该除颤器作用于不同人体时，电流大小相同
D. 本次除颤通过人体的电量为200C
【答案】A
【解析】
【详解】A．电感越大，对变化电流的阻碍作用越大，则脉冲电流的峰值越小，故A正确；
B．电容越大，由放电脉冲电流的振荡周期变长，则放电持续时间越长，故B错误；
C．该除颤器作用于不同人体时，不同人体的电阻不同，电流大小不同，故C错误；
D．本次除颤通过人体的电量为
故D错误。
故选A。
二、选择题Ⅱ（本题共2小题，每题3分，共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的，全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有错选的得0分）
14. 关于下列四幅图像中物理现象的描述，说法正确的是（ ）
A. 图甲是光的色散现象，出射光线a的折射率最小
B. 图乙被称为“泊松亮斑”，是光通过小圆板衍射形成的图样
C. 图丙是利用光的干涉来检查样板平整度，右侧小垫片厚度越小则干涉条纹越稀疏
D. 图丁中当P固定不动，将Q从图示位置绕水平轴在竖直面内缓慢转动90°，光屏上的亮度增加
【答案】BCD
【解析】
【详解】A．由图甲可知，入射角相同，而a光的折射角小，根据可知a光的折射率最大。故A错误；
B．图乙为泊松亮斑，是光通过小圆板衍射形成的，故B正确；
C．图丙是利用薄膜干涉来检查样板平整度，右侧小垫片厚度越小则干涉条纹越稀疏，故C正确；
D．从图示位置开始转动90°的过程中，光的偏振方向与狭缝趋于平行，通过Q的光越多，光屏P上的亮度逐渐变亮，故D正确。
故选BCD。
15. 如图所示，在均匀介质中，坐标系xoy位于水平面内，O点处的波源从时刻开始沿垂直于xoy水平面的z轴做简谐运动，其位移随时间变化关系，产生的机械波在xoy平面内传播。实线圆、虚线圆分别表示时刻相邻的波峰和波谷，且此时刻平面内只有一圈波谷，则下列说法正确的是（ ）
A.
B. 该机械波的传播速度为2.5m/s
C. 时，B处质点的速度方向为z轴负方向
D. 至时间内，C处质点运动的路程为30m
【答案】AC
【解析】
【详解】A．由图像可知，OD距离2m为一个完整的波长，时刻，O、D均在波峰，且平面内只有一个完整的波形，则O点此时第二次出现波峰，周期为
可知
故A正确；
B．由题意可得，相邻的波峰和波谷距离为1m，故波的波长为，故机械波的传播速度为
故B错误；
C．由AB选项中的计算结果可知机械波传播到B点需要
则时，B点已经振动了n个周期
机械波上的所有点都在模仿O点的振动情况，因而如下图所示
的位置在轴的负半轴，且速度方向沿z轴负方向。故C正确；
D．根据勾股定理可知
则传播到C点时间为
则至时间内，C处质点只振动了个周期
则C点处质点运动的路程
故D错误。
故选AC。
三、非选择题（本题共5小题，共55分）
16. “探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图1所示，轨道倾斜放置，细绳与轨道平行。实验中使用的打点计时器（如图2所示）适配电压为________（填“约8V”“220V”）交流电；小车的质量为230g，应该在图3中选择________（填“A”、“B”或“C”）作为牵引小车的悬挂物。如图4是打出纸带的一部分，相邻计数点间有4个计时点未画出，打点计时器打下D点时小车速度为________m/s，对应的加速度为________（结果均保留两位有效数字）。
17. 探究“加速度与质量之间的关系”时，应在小盘中放质量________（选填“相同”或“不相同”）的砝码；
18. 某同学利用测得的实验数据，得到的图像如图所示，从图判断该同学在实验操作过程中，图像没过原点是由于________，图像的末端出现弯曲是由于________。
A．小车和长木板之间的摩擦力平衡不足
B．小车和长木板之间的摩擦力平衡过度
C．小车的质量远大于小桶和沙子的总质量
D．小车的质量没能远大于小桶和沙子的总质量
【答案】16. ①. 220V ②. B ③. 0.28##0.27 ④. 0.50
17. 相同 18. ①. B ②. D
【解析】
【16题详解】
[1]题图2中使用的打点计时器是电火花打点计时器，适配电压为220V交流电。
[2]为使细线的拉力大小近似等于重物的重力，需要满足重物的质量远远小于小车的质量，且重物应能悬挂，故选B。
[3]因为相邻两个计数点间还有4个点未画出，则相邻两个计数点的时间间隔为
根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则打下D点时小车的速度为
[4]由逐差法可得小车加速度为
【17题详解】
探究“加速度与质量之间的关系”时，要保持合力一定，则应在小盘中放质量相同的砝码。
【18题详解】
[1]由题图得，当外力时小车就已经有了加速度，可知小车和长木板之间的摩擦力平衡过度，故选B；
[2]图像的末端出现弯曲是由于小车的质量没能远大于小桶和沙子的总质量，导致随着小桶和沙子的质量增加，加速度较大时，小车受到的牵引力明显小于小桶和沙子的重力，导致图像偏离，故选D。
19. “用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，说法正确的是（ ）
A. 在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点，会导致所测的分子直径d偏大
B. 在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后，不小心拿错了一个注射器把溶液滴在水面上，这个拿错的注射器的针管比原来的细，会导致所测的分子直径d偏大
C. 在计算油膜面积时，把凡是不足一格的油膜都不计，会导致所测的分子直径d偏大
D. “用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，油酸酒精溶液久置，酒精挥发，会导致所测分子直径d偏大
【答案】ABC
【解析】
【详解】A．在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点，溶液的浓度会减小，一滴溶液中纯纯油酸的体积变小，实验时油膜的面积变小，根据
可知会导致所测的分子直径d偏大。故A正确；
B．在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后，不小心拿错了一个注射器把溶液滴在水面上，这个拿错的注射器的针管比原来的细，导致一滴溶液中纯油酸的实际体积变小，实验时单分子油膜的面积会随之变小，会导致所测的分子直径d偏大。故B正确；
C．在计算油膜面积时，把凡是不足一格的油膜都不计，会导致油膜面积的测量值偏小，所测的分子直径d偏大。故C正确；
D．“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，油酸酒精溶液久置，酒精挥发，溶液的浓度会增大，一滴溶液中纯纯油酸的体积变大，实验时油膜的面积变大，根据
可知会导致所测的分子直径d偏小。故D错误。
故选ABC。
20. 在“用单摆测量重力加速度的大小”的实验中，用秒表测量单摆的周期。当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为，单摆每经过最低点记一次数，当数到时停止计时，秒表指针的位置如图甲所示（右侧是放大图），秒表的示数为________s，该单摆的周期是T=________s（计算结果保留三位有效数字）。在“用单摆测定重力加速度”的实验中：甲同学用标准的实验器材和正确的实验方法测量出几组不同摆长L和周期T的数值，画出如图乙图象中的实线OM；乙同学也进行了与甲同学同样的实验，但实验后他发现测量摆长时直接加上了摆球的直径，则该同学作出的图像为虚线________。
【答案】 ①. 67.9 ②. 2.26 ③. ③
【解析】
【详解】[1]秒表的指针分针1分钟，表针为7.9秒。所以读数为67.9秒。
[2]单摆周期
[3]由题意可得甲同学的公式
整理得
甲同学的公式
整理得
比较两位同学得公式可得应选③
21. 在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，双缝间距，光屏与双缝间的距离。从目镜中观察干涉图像同时调节手轮，干涉图像及游标卡尺初末位置如图所示，则所测单色光的波长为________nm（结果保留3位有效数字）。
【答案】560
【解析】
【详解】由图可知
则相邻亮条纹的中心间距为
则单色光波长为
22. 某辆汽车刚启动时监测到四个轮胎的胎压以及车外温度如图1所示。几星期后的清晨，在车辆使用过程中发现胎压及其车外温度如图2所示，已知轮胎的容积是25L，胎内气体可看作理想气体，车胎内体积可视为不变（大气压强）。
（1）通过计算分析判断左前轮胎是否有漏气；
（2）若左前轮胎有漏气，在轮胎已补好的情况下，要使该车胎胎压恢复到，需要充入多少升压强为的同种气体？已知充气过程中车胎内温度视为不变。
【答案】（1）左前轮胎有漏气；（2）
【解析】
【详解】（1）由得
解得
所以左前轮胎有漏气。
（2）由玻意耳定律得
解得
23. 某固定装置如图所示，由倾角为的直轨道AB、半径为的圆弧轨道BCD，倾角为θ的粗糙斜面DE组成，轨道间平滑连接。斜面DE上固定一轻质弹簧，弹簧弹性系数，弹簧末端位于距D点竖直高度处，一质量的小物块从轨道AB上距B点竖直高度为处静止释放，经圆弧轨道滑上DE压缩弹簧。DE和小物块之间的动摩擦系数是，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，其他轨道均光滑，小物块可视为质点，不计空气阻力。（已知：弹性势能的表达式为，x为形变量）
（1）求小物块在C点的向心力大小；
（2）小物块能到达DE距D点最大竖直高度；
（3）若小物体第一次返回AB时，受到平行于直轨道AB的阻力（已知），经运动到最高点，求小物块能到达距B点的最大距离x。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）小物块沿AB下滑有
又有
由以上各式解得
（2）设小物块能到达DE的最大高度为，初始时弹簧末端位于高度
则弹性势能为
克服摩擦力做功为
根据能量守恒有
代入数据得
解得
（3）当小物块在最高处时弹簧弹力
（方向沿斜面向下）
小物块受到向下的力分量为
这表明小物块不会静止在最高处，设B点所在水平面为零势能面在最高点处，重力势能为
弹性势能为
小物块从DE最高点返回到达B点时的速度为，则有
解得
沿AB上滑有
即有
解得
24. 据报道，2023年11月福建号航母成功完成了舰载电磁弹射实验，电磁弹射是利用运动磁场对闭合线圈的电磁力来驱动物体运动的。如图所示是某个电磁驱动的模拟场景，水平面上等距分布着宽度和间距都为L = 0.2m的有界匀强磁场，磁场方向竖直向上。通过控制使整个磁场以v0 = 20m/s的速度水平向右匀速运动。两个放在水平面上的导线框a、b，表面绝缘，它们的质量均为m = 0.2kg、边长均为L = 0.2m、电阻均为R = 1Ω，与水平面间的动摩擦因数分别为μ1 = 0.2、μ2 = 0.4。两线框在如图位置静止释放，b恰能保持静止，a在安培力驱动下向右运动，然后与b发生弹性碰撞。已知a在与b碰撞前已达到最大速度，忽略a、b产生的磁场，以及运动磁场的电磁辐射效应，重力加速度g取10m/s2。试求：
（1）磁感应强度B的大小；
（2）导线框a与b碰撞前的最大速度和首次碰撞后a、b速度的大小；
（3）首次碰撞后a、b相距最远瞬间，a的速度为多大？若首次碰撞后到两者相距最远用时t = 3.5s，且在这段时间内a移动的距离Sa = 9.7m，则在这段时间内b的位移为多大？
【答案】（1）1T；（2）vam = 10m/s，va = 0，vb = 10m/s；（3）5m/s，25m
【解析】
【详解】（1）由题知，一开始b恰能保持相对静止，则有
BIbL = μ2mg
其中
Eb = BLv0
联立解得
B = 1T
（2）当a达到最大速度时，有
BIaL = μ1mg
其中
Ea = BL(v0－vam)
联立解得
vam = 10m/s
a、b发生弹性碰撞有
mvam = mbvb＋mava
解得
va = 0，vb = 10m/s
（3）由于碰撞后a、b组成的系统合外力为零，则a、b组成的系统动量守恒，则a、b共速时相距最远，有
mvam = 2mv共
解得
v共 = 5m/s
对b列动量定理有
其中
联立解得
xb = 25m
注：这个题可能是出题者为方便计算对时间取了一个近似值，从而导致该道题的解用不同的方法解出的结果不一样。解析者为尊重原创便不对试题数据作出更改，建议大家使用（3）中求b的位移问时去除数据进行代数运算。
25. 如图1所示，在空间内的O点有一粒子源，可沿xOy平面的任意方向发射速度大小为v0的带正电粒子。平面内有一半径为R的圆形，与x轴的其中一个交点为Q。在该圆形区域外加一方向垂直平面向外，磁感应强度大小为B的匀强磁场。已知从O点发出的粒子恰好都不会进入圆形区域，不计粒子重力和粒子间的相互作用。，。
（1）求粒子的比荷；
（2）若粒子速度大小改为时，求能进入圆形区域的粒子从O点发射的速度方向与x轴正方向所成角度θ的范围；
（3）撤去垂直平面向外匀强磁场B，如图2所示在空间内用垂直于x轴平行于yOz平面的足够大界面P将的区域分成Ⅰ、Ⅱ两部分，分别加上方向相反且平行于y轴，磁感应强度大小仍为B的匀强磁场，xOy平面内射入的粒子速度与x轴正向成，该粒子在Ⅰ、Ⅱ两区域内运动后会经过y轴上的A点，求A点与O点的距离。
【答案】（1）；（2）或；（3）
【解析】
【详解】（1）从O点发出的粒子恰好都不会进入圆形区域，则沿y轴正方向射入的粒子的轨迹与圆恰好相切，根据几何关系有
粒子圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有
解得
（2）若粒子速度大小改为时，粒子圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有
结合上述解得
若粒子在轨迹与圆形区域右上侧相切，作出示意图如图所示
根据几何关系有
解得
将上述轨迹旋转，当轨迹与圆形区域左下侧相切时，作出示意图如图所示
根据几何关系有
解得
可知
若粒子在轨迹与圆形区域左上侧相切，作出示意图如图所示
根据几何关系有
解得
将上述轨迹旋转，当轨迹与圆形区域右下侧相切时，作出示意图如图所示
根据几何关系有
解得
则有
综合上述有
或
（3）将速度沿水平与竖直分解为与，竖直方向分速度与磁场平行，做匀速直线运动，水平方向分速度与磁场垂直，做匀速圆周运动，作出俯视图如图所示
粒子圆周运动由洛伦兹力提供向心力，则有
，
结合上述解得
则粒子回到A的时间
则A点与O点的距离
解得慈溪市2023-2024学年高二下学期期末测试
物理学科试卷
一、选择题Ⅰ（本题共13小题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个符合题目要求，不选、多选、错选均不得分）
1. 如图所示，一只小鸟在倾斜树枝上静止不动。以下说法正确的是（ ）
A. 小鸟可能只受两个力的作用
B. 树枝对小鸟的作用力一定竖直向上
C. 若小鸟站在树枝上挥动翅膀，则树枝对小鸟的作用力一定小于其重力
D. 小鸟起飞离开树枝前瞬间，树枝对鸟的作用力一定竖直向上
2. 关于电磁波，下列说法正确的是（ ）
A. 电磁波依靠电和磁相互“感应”以及介质的振动而传播
B. 无线电波较可见光更容易发生明显的衍射现象
C. 红外线具有较高的能量，足以破坏细胞核中的物质
D. 麦克斯韦预言了光是电磁波，并通过实验证实了电磁场理论
3. 关于热力学第二定律说法正确的是（ ）
A. 在自然过程中，一个孤立系统的总熵可能减小
B. 从微观的角度看，热力学第二定律是一个统计规律
C. 热量能自发地从低温物体传向高温物体
D. 物体可以从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响
4. 下列生活中的物理现象，说法正确的是（ ）
A. 如图甲，手掌摩擦盆耳使得水花飞溅，是因为摩擦的力比较大
B. 如图乙，B超利用的是超声波的反射
C. 如图丙，一辆正驶近的救护车的鸣笛声调越来越高，是因为声音的传播速度变快了
D. 如图丁，团体操表演“波浪”，表演者必须向左右两侧移动
5. 如图甲所示为某小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻（该电阻特性是光照强，导电性好）、R2为定值电阻，A、B接监控装置。如图乙所示为一温度自动报警器的原理图，在水银温度计的顶端封入一段金属丝。下列说法正确的是（ ）
A. 图甲中，当有人通过而遮住光线时，A、B之间电压减小
B. 图甲中，仅减小R2的阻值时，可增大A、B之间的电压
C. 图乙中，温度升高至74℃时，灯L2亮报警
D. 图乙中，温度升高至78℃时，灯L1亮报警
6. 2021年12月9日，宇航员王亚平等在天宫二号太空舱的微重力环境下进行了“浮力消失”实验。图甲中她将乒乓球放入盛有水的杯中，发现球浸没在水中未上浮，图乙在地球表面的对比实验中，乒乓球漂浮于水面。在地球表面可以复现“浮力消失”的实验条件是（ ）
A. 真空管内 B. 加速上升的电梯内
C. 水平加速的飞机内 D. 游乐园的“跳楼机”下坠时
7. 一定质量的理想气体从状态a经①②③过程再次恢复到原状态a，气体压强和摄氏温度t的关系如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 过程②中气体体积减小
B. 过程③是气体等容变化
C. 状态b的体积为状态a的2倍
D. 状态b时单位时间内气体分子对器壁的碰撞次数比状态a多
8. 如图所示，光滑圆弧面上有一小球做简谐运动，B点为运动中的最低位置，A、C点均为运动过程中的最高位置。下列说法正确的是（ ）
A. B点是平衡位置，此处小球受到的回复力就是重力
B. 小球在B点时，重力势能最小，机械能最小
C. 小球在A点、C点时，速度最小，对圆弧面的压力最小，回复力最大
D. 若增大小球做简谐运动的幅度，则其运动周期变大
9. 2021年12月秦山核电站迎来安全发电30周年。核电站利用铀核裂变释放的能量每年发电约，相当于减排二氧化碳五千万吨。为了提高能源利用率，核电站还将利用冷却水给周围居民供热。下列说法正确的是（ ）
A. 裂变反应产物的比结合能比大
B. 秦山核电站发电使原子核亏损的质量约为2kg
C. 反应堆中存在的核反应
D. 核电站常用的慢化剂有石墨、重水和普通水，可以减慢链式反应
10. 如图所示，分别用1、2两种材料作阴极K进行光电效应实验，其逸出功的大小关系为，保持入射光不变，则光电子到达A极时动能的最大值随电压U变化关系是（ ）
A. B.
C. D.
11. 如图甲所示，将两个完全相同、质量均为m的分子A、B同时从x轴上的坐标原点和处由静止释放，图乙为这两个分子的分子势能随分子间距变化的图像，当分子间距分别为、和时，两分子之间的势能为、0和。取分子间距无穷远处势能为零，整个运动只考虑分子间的作用力，下列说法正确的是（ ）
A. 分子A、B的最大动能均为
B. 当分子间距为时，两分子之间的分子力最大
C. 当两分子间距无穷远时，分子B的速度大小为
D. 两分子从静止释放到相距无穷远的过程中，它们之间的分子势能先减小后增大再减小
12. 如图，倾角为30°的斜面静置于粗糙水平面。物块A由一轻绳与小球B相连，轻绳跨过光滑定滑轮，O点为轻绳与定滑轮的接触点。初始时小球B受到水平向右的拉力F，轻绳OB段与F的夹角，整个系统处于静止状态。现改变拉力F，将小球向右上方缓慢拉起，并保持夹角θ不变。从初始状态到轻绳OB段水平的过程中，斜面与物块A均保持静止，则在此过程中（ ）
A. 拉力F先增大后减小
B. 轻绳OB段的张力先增大后减小
C. 地面对斜面的支持力逐渐增大
D. 地面对斜面的摩擦力先增大后减小
13. 心脏除颤仪（AED）如图甲所示，可通过产生如图乙所示脉冲电流，终止致命性心律失常，使心脏恢复跳动。图丙为某除颤仪的简化电路。开关拨1时，直流低压经高压直流发生器后为储能电容器C充电，开关拨2时，可进行除颤治疗，电容器放电。已知储能电容器电容为。某次使用时，充电后电容器两端电压为2kV，放电后电容器两端电压为0，则关于这次除颤下列说法正确的是（ ）
A. 电感越大，脉冲电流的峰值越小
B. 电容越大，放电持续时间越短
C. 该除颤器作用于不同人体时，电流大小相同
D. 本次除颤通过人体电量为200C
二、选择题Ⅱ（本题共2小题，每题3分，共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的，全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有错选的得0分）
14. 关于下列四幅图像中物理现象的描述，说法正确的是（ ）
A. 图甲是光的色散现象，出射光线a的折射率最小
B. 图乙被称为“泊松亮斑”，是光通过小圆板衍射形成的图样
C. 图丙是利用光的干涉来检查样板平整度，右侧小垫片厚度越小则干涉条纹越稀疏
D. 图丁中当P固定不动，将Q从图示位置绕水平轴在竖直面内缓慢转动90°，光屏上的亮度增加
15. 如图所示，在均匀介质中，坐标系xoy位于水平面内，O点处的波源从时刻开始沿垂直于xoy水平面的z轴做简谐运动，其位移随时间变化关系，产生的机械波在xoy平面内传播。实线圆、虚线圆分别表示时刻相邻的波峰和波谷，且此时刻平面内只有一圈波谷，则下列说法正确的是（ ）
A.
B. 该机械波的传播速度为2.5m/s
C. 时，B处质点的速度方向为z轴负方向
D. 至时间内，C处质点运动的路程为30m
三、非选择题（本题共5小题，共55分）
16. “探究加速度与力、质量的关系”的实验装置如图1所示，轨道倾斜放置，细绳与轨道平行。实验中使用的打点计时器（如图2所示）适配电压为________（填“约8V”“220V”）交流电；小车的质量为230g，应该在图3中选择________（填“A”、“B”或“C”）作为牵引小车的悬挂物。如图4是打出纸带的一部分，相邻计数点间有4个计时点未画出，打点计时器打下D点时小车速度为________m/s，对应的加速度为________（结果均保留两位有效数字）。
17. 探究“加速度与质量之间的关系”时，应在小盘中放质量________（选填“相同”或“不相同”）的砝码；
18. 某同学利用测得的实验数据，得到的图像如图所示，从图判断该同学在实验操作过程中，图像没过原点是由于________，图像的末端出现弯曲是由于________。
A．小车和长木板之间摩擦力平衡不足
B．小车和长木板之间的摩擦力平衡过度
C．小车的质量远大于小桶和沙子的总质量
D．小车的质量没能远大于小桶和沙子的总质量
19. “用油膜法估测油酸分子大小”实验中，说法正确的是（ ）
A. 在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点，会导致所测的分子直径d偏大
B. 在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后，不小心拿错了一个注射器把溶液滴在水面上，这个拿错的注射器的针管比原来的细，会导致所测的分子直径d偏大
C. 在计算油膜面积时，把凡是不足一格的油膜都不计，会导致所测的分子直径d偏大
D. “用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，油酸酒精溶液久置，酒精挥发，会导致所测分子直径d偏大
20. 在“用单摆测量重力加速度的大小”的实验中，用秒表测量单摆的周期。当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为，单摆每经过最低点记一次数，当数到时停止计时，秒表指针的位置如图甲所示（右侧是放大图），秒表的示数为________s，该单摆的周期是T=________s（计算结果保留三位有效数字）。在“用单摆测定重力加速度”的实验中：甲同学用标准的实验器材和正确的实验方法测量出几组不同摆长L和周期T的数值，画出如图乙图象中的实线OM；乙同学也进行了与甲同学同样的实验，但实验后他发现测量摆长时直接加上了摆球的直径，则该同学作出的图像为虚线________。
21. 在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，双缝间距，光屏与双缝间的距离。从目镜中观察干涉图像同时调节手轮，干涉图像及游标卡尺初末位置如图所示，则所测单色光的波长为________nm（结果保留3位有效数字）。
22. 某辆汽车刚启动时监测到四个轮胎的胎压以及车外温度如图1所示。几星期后的清晨，在车辆使用过程中发现胎压及其车外温度如图2所示，已知轮胎的容积是25L，胎内气体可看作理想气体，车胎内体积可视为不变（大气压强）。
（1）通过计算分析判断左前轮胎是否有漏气；
（2）若左前轮胎有漏气，在轮胎已补好的情况下，要使该车胎胎压恢复到，需要充入多少升压强为的同种气体？已知充气过程中车胎内温度视为不变。
23. 某固定装置如图所示，由倾角为的直轨道AB、半径为的圆弧轨道BCD，倾角为θ的粗糙斜面DE组成，轨道间平滑连接。斜面DE上固定一轻质弹簧，弹簧弹性系数，弹簧末端位于距D点竖直高度处，一质量的小物块从轨道AB上距B点竖直高度为处静止释放，经圆弧轨道滑上DE压缩弹簧。DE和小物块之间的动摩擦系数是，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，其他轨道均光滑，小物块可视为质点，不计空气阻力。（已知：弹性势能的表达式为，x为形变量）
（1）求小物块在C点的向心力大小；
（2）小物块能到达DE的距D点最大竖直高度；
（3）若小物体第一次返回AB时，受到平行于直轨道AB的阻力（已知），经运动到最高点，求小物块能到达距B点的最大距离x。
24. 据报道，2023年11月福建号航母成功完成了舰载电磁弹射实验，电磁弹射是利用运动磁场对闭合线圈的电磁力来驱动物体运动的。如图所示是某个电磁驱动的模拟场景，水平面上等距分布着宽度和间距都为L = 0.2m的有界匀强磁场，磁场方向竖直向上。通过控制使整个磁场以v0 = 20m/s的速度水平向右匀速运动。两个放在水平面上的导线框a、b，表面绝缘，它们的质量均为m = 0.2kg、边长均为L = 0.2m、电阻均为R = 1Ω，与水平面间的动摩擦因数分别为μ1 = 0.2、μ2 = 0.4。两线框在如图位置静止释放，b恰能保持静止，a在安培力驱动下向右运动，然后与b发生弹性碰撞。已知a在与b碰撞前已达到最大速度，忽略a、b产生的磁场，以及运动磁场的电磁辐射效应，重力加速度g取10m/s2。试求：
（1）磁感应强度B的大小；
（2）导线框a与b碰撞前的最大速度和首次碰撞后a、b速度的大小；
（3）首次碰撞后a、b相距最远瞬间，a的速度为多大？若首次碰撞后到两者相距最远用时t = 3.5s，且在这段时间内a移动的距离Sa = 9.7m，则在这段时间内b的位移为多大？
25. 如图1所示，在空间内的O点有一粒子源，可沿xOy平面的任意方向发射速度大小为v0的带正电粒子。平面内有一半径为R的圆形，与x轴的其中一个交点为Q。在该圆形区域外加一方向垂直平面向外，磁感应强度大小为B的匀强磁场。已知从O点发出的粒子恰好都不会进入圆形区域，不计粒子重力和粒子间的相互作用。，。
（1）求粒子的比荷；
（2）若粒子速度大小改为时，求能进入圆形区域的粒子从O点发射的速度方向与x轴正方向所成角度θ的范围；
（3）撤去垂直平面向外的匀强磁场B，如图2所示在空间内用垂直于x轴平行于yOz平面的足够大界面P将的区域分成Ⅰ、Ⅱ两部分，分别加上方向相反且平行于y轴，磁感应强度大小仍为B的匀强磁场，xOy平面内射入的粒子速度与x轴正向成，该粒子在Ⅰ、Ⅱ两区域内运动后会经过y轴上的A点，求A点与O点的距离。
