湖北省武汉市武昌区2022-2023学年高二物理下学期期末考试试题（Word版附解析）

武昌区2022-2023学年度高二年级期末质量检测物理注意事项：1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。3．非选择题的作答：用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。4．考试结束后，请将本试卷和答题卡一并上交。一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。1.我国嫦娥四号探测器搭载的放射性同位素温差电池（RTG），使用的同位素热源是人造同位素钚238，生成钚238的核反应方程是：①；②。下列说法正确的是（　　）A.粒子X的质量数为2，电荷数为0B.粒子Y是来自原子核外的电子C.核反应①前后电荷数守恒，但质量不守恒D.核反应②是衰变【答案】C【解析】【详解】A.根据质量数守恒和电荷数守恒解得故A错误；BD.核反应②的方程为 所以是衰变，电子来自原子核内的中子转变为质子和电子，故BD错误；C.核反应①前后电荷数守恒，质量数守恒，但质量不守恒，由于释放能量，所以质量亏损，故C正确。故选C。2.有四种磁场，其磁感应强度B随时间t变化的图像如图所示。下列说法正确的是（　　）A.这四种磁场都能产生电场B.除了图甲中的磁场，其它三种磁场都可以产生电场C.只有图丙中的磁场可以产生电磁波D.除了图甲中的磁场，其它三种磁场都可以产生电磁波【答案】B【解析】【详解】AB．根据麦克斯韦的电磁场理论，变化的磁场产生电场，故乙、丙、丁都可以产生电场，A错误，B正确；CD．均匀变化的磁场产生恒定的电场，周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，从而产生电磁波，故丙、丁可以产生电磁波。CD错误。故选B。3.如图所示，两个带等量正电的点电荷分别位于、点，A为的中点，以为球心，为半径作球面，直径AB、CD、MN两两垂直。下列说法正确的是（　　）A.A点的电势比B点的电势小B.A点的电场强度比B点的电场强度大 C.C、D、M、N四个点的电势相等D.C、D、M、N四个点的电场强度相同【答案】C【解析】【详解】A．若仅存在的正点电荷，在A点的电势与B点电势的相等，若仅存在的正点电荷，在A点的电势大于B点电势，电势为标量，故两个带等量正电的点电荷周围的A点的电势比B点的电势高，A错误；B．两等量同种电荷的连线的中点的电场强度为0，故A点的电场强度比B点的电场强度小，B错误；C．若仅存在的正点电荷，C、D、M、N四个点的电势相等，若仅存在的正点电荷，C、D、M、N四个点的电势也相等，故两个带等量正电的点电荷周围的C、D、M、N四个点的电势相等，C正确；D．C、D、M、N四个点的电场强度大小相等，方向不同，故电场强度不同，D错误。故选C。4.时刻，位于坐标原点O的质点开始振动，形成的机械波在时刻，恰好传播到处，波形如图所示。下列说法正确的是（　　）A.原点O处的质点开始振动的方向为y轴负方向B.这列机械波的波速大小为C.时刻，质点K正在向y轴负方向运动D.时刻，位于处的质点L开始振动【答案】A【解析】【详解】A．由图可知处的质点向下振动，所以原点O处的质点开始振动的方向为y轴负方向，故A正确；B．机械波在时刻，恰好传播到处，则可知故B错误； C．根据平移法可知时刻，质点K正在向y轴正方向运动，故C错误；D．时刻，波传播的距离为位于处质点L还未振动，故D错误；故选A。5.“儿童散学归来早，忙趁东风放纸鸢。”纸鸢即风筝，如图所示，一张四边形平面风筝悬停在空中，风筝平面与水平面夹角为。空气对风筝的作用力F始终垂直于风筝平面，风筝线的拉力与水平面夹角为。某时刻风力增大导致F增大，通过拉线调整，风筝再次恢复平衡状态时，风筝平面与水平面夹角仍为。则再次平衡后较之初态悬停时，下列说法正确的是（　　）A.风筝所受合力增大B.风筝线与水平面夹角变小C.风筝线对风筝的拉力减小D.若风筝线长度不变，风筝距离地面的高度增大【答案】D【解析】【详解】A．风筝仍处于平衡状态，合力为零，A错误；BC．如图所示为风筝受力示意图当风力变大时，重力不变，根据三角形定则矢量三角形如图所示，风筝悬停在空中，可得风筝所受的合力为零，保持不变，拉线拉力变大，拉线对风筝的拉力与水平方向的夹角变大，BC错误；D．设拉线长为L，则风筝距地面高度为 若风筝线长度不变，风筝距离地面的高度增大，D正确。故选D。6.“筋膜枪”利用其内部特制的高速电机带动枪头，产生的高频振动可以作用到肌肉深层，以达到缓解疼痛、促进血液循环等作用。如图所示为某款筋膜枪的内部结构简化图，连杆OB以角速度绕垂直于纸面的O轴匀速转动，带动连杆AB，使套在横杆上的滑块左右滑动，从而带动枪头振动。已知AB杆长为L，OB杆长为R，当时，滑块的速度大小为（　　）A.B.C.D.【答案】B【解析】【详解】当时，杆的速度等于B点的速度为滑块沿杆方向的速度等于杆的速度，则有联立得故选B。7.由“三舱三船”组成的中国空间站在轨运行时，会受到稀薄大气的影响，轨道高度每个月下降，因此每个月要对其进行周期性的修正。已知空间站质量为m，正常运行轨道可近似为圆形轨道，距离地面的高度为h。地球半径为R，地球表面的重力加速度为g。规定距地球无限远处的为地球的引力零势能点，地球附近物体的引力势能可表示为，其中为地球质量，为物体的质量，为物 体到地心的距离，则下列说法正确的是（　　）A.空间站在正常运行轨道上做圆周运动的速率为B.空间站在正常运行轨道上做圆周运动的动能为C.空间站高度下降的过程中，其机械能增大了D.一次周期性修正过程，合外力对空间站做的功为【答案】D【解析】【详解】AB．空间站在正常运行轨道上做圆周运动时，有又因为联立求得空间站运行的速率为其动能为故AB错误；C．根据选项B的求解，同理可得出空间站在高度下降的轨道上运行的动能为势能为则其机械能为 同理，可得空间站在正常运行轨道上做圆周运动时的机械能为可得其下降过程中，其机械能改变量为所以，空间站的机械能减少了，故C错误；D．根据动能定理可知，一次周期性修正过程，合外力对空间站做的功等于空间站动能的改变量，为故D正确。故选D。8.如图所示电路中变压器为理想变压器，4个相同的灯泡额定功率均为9W，且都正常发光。已知A、B端输入的正弦交变电流的电压瞬时值表达式为，导线电阻可忽略不计。下列说法正确的是（　　）A.灯泡的额定电压为B.灯泡的额定电流为C.变压器的原、副线圈匝数比为D.如果并联的灯泡中有一个灯泡的灯丝烧断熄灭，则剩下的三个灯泡都会变亮【答案】BC【解析】【详解】A.设通过灯泡的电流为，则副线圈的电流为，根据 4个灯泡的电压相等都为，A、B端电压的有效值则有解得故A错误；B.根据解得故B正确；C.变压器的原、副线圈匝数比为故C正确；D.将副线圈电阻等效到原线圈为如果并联的灯泡中有一个灯泡的灯丝烧断熄灭，则变大，等效电阻变大，所以电流变小，剩下的三个灯泡都会变暗，故D错误。故选BC。9.压力罐有平衡水管网内压力波动作用，常被用于高楼的二次供水，其简要结构如图所示。该压力罐的膨胀罐和气室的总容积为500L，当环境温度为7℃并保持不变时，若罐内存水减少到200L，气室内的气体 压强便会降到0.1Mpa，导致供给用户的水压不足，此时电接点压力表接通电源，启动水泵给膨胀罐补水；当存水量达到某值时，气室内压强增大到0.3Mpa，电接点压力表便自动断开电源，停止补水。压力罐密闭性、导热性能均良好，气室内气体可视为理想气体。下列说法正确的是（　　）A.若环境温度为7℃且保持不变，则该压力罐的最大蓄水量为300LB.若环境温度为7℃且保持不变，则该压力罐的最大蓄水量为400LC.环境温度越高，膨胀罐中的最大储水量越大D.环境温度越高，膨胀罐中的最大储水量越小【答案】BD【解析】【详解】AB.设压力罐的最大蓄水量为V，以气室内的气体为研究对象，初状态末状态根据玻意耳定律解得故A错误，B正确；CD.根据盖吕萨克定律 可知，越大，越大，而膨胀罐中的最大储水量越小，故C错误，D正确。故选BD。10.倾角均为且足够长的甲、乙两斜面固定在水平地面上，甲的斜面光滑，乙的斜面粗糙。如图所示，有两个可看做质点的滑块，以相同的初速度分别从甲、乙的底端沿斜面上滑，且向上滑行的最大距离分别为和。已知，重力加速度大小为，。下列说法正确的是（　　）A.两滑块分别沿甲、乙斜面向上滑行的加速度之比为B.滑块与乙斜面的动摩擦因数为C.两滑块沿甲、乙斜面向上滑行的时间之比为D.两滑块沿甲、乙斜面向下滑行的时间之比为【答案】ABD【解析】【详解】B.设乙斜面的摩擦因数为，分别对甲乙根据动能定理由题知解得故B正确；A.滑块沿甲斜面向上滑行的加速度大小滑块沿乙斜面向上滑行的加速度大小 两滑块分别沿甲、乙斜面向上滑行的加速度之比为故A正确；C.根据两滑块沿甲、乙斜面向上滑行的时间之比为故C错误；D.滑块沿乙斜面向下滑行的加速度大小根据可得两滑块沿甲、乙斜面向下滑行的时间之比为故D正确故选ABD。二、非选择题：本题共5小题，共60分。11.实验小组的同学欲通过测绘小灯泡的图像，研究小灯泡的电阻随电压变化的规律。实验室提供的器材有：待测小灯泡：额定电压约为2.5V，电阻约为几欧；直流电源E：电动势为3.0V，内阻约；电压表V：量程为3.0V，内阻约；电流表A：量程为0.6A，内阻为； 滑动变阻器R：最大阻值为；开关S和导线若干。（1）请将图甲中的实验原理图的连线补充完整______。（2）根据实验记录的电流表和电压表的读数I和U，描绘出图像，如图乙所示，则小灯泡的电阻随电压的增大而______（填“增大”或“减小”）。当电流表示数为0.4A时，小灯泡正常发光，由此可推算出小灯泡正常发光时的电阻为______，功率为______W（结果均保留3位有效数字）。【答案】①.②.增大③.2.60④.1.04【解析】【详解】（1）[1]如图所示（2）[2]根据小灯泡的图像可知，斜率表示电阻的倒数，所以电阻随电压的增大而增大。 [3]根据小灯泡的图像可知，当电流表示数为0.4A时，此时的电压[4]功率为12.某实验小组采用如图所示的实验装置，对斜槽末端两个小球碰撞过程进行研究。实验步骤如下：（1）用天平测出半径相同两个小球的质量分别为和，并选定质量为______（选填“”或“”）的小球为入射球。（2）在水平桌面上安装好实验装置，调整斜槽使其末端______，然后固定。（3）在桌面适当的位置，上、下铺放好复写纸和白纸，记下悬挂于斜槽末端边缘的重锤线所指的位置O。（4）将被碰小球置于斜槽末端，让入射小球从斜槽的某一高度处无初速滚下，使两球发生碰撞。保持入射小球释放高度不变，重复实验10次。标出碰撞后入射小球落点的平均位置M和被碰小球落点的平均位置N，并用刻度尺测量出OM的间距x1、ON的间距x2。（5）改变入射小球沿斜槽滚下的高度，重复步骤（3）和（4），多次测量的数据如下表所示123457.6511.2312.3018.8923.5218.9526.6430.4245.9756.250.400.420.410.42（6）表中的______（保留2位有效数字）。（7）的平均值为______（保留2位有效数字）。 （8）理论研究表明，对本实验的碰撞过程是否为弹性碰撞可由判断。若两小球的碰撞为弹性碰撞，则的理论表达式为______（用和表示），本实验中其值为______（保留2位有效数字）；若该值与（7）中结果间的差别在误差允许范围内，则可认为斜槽末端两个小球的碰撞为弹性碰撞。【答案】①.②.水平③.0.40④.0.41⑤.⑥.0.42【解析】【详解】（1）[1]为了避免碰撞过程入射球发生反弹，入射球的质量需要大于被碰球体的质量，即应该选定质量为的小球为入射球。（2）[2]为了确保小球飞出斜槽末端做平抛运动，需要使小球飞出斜槽末端的速度方向水平，即在水平桌面上安装时，需要调整斜槽使其末端水平。（6）[3]根据表中的数据有（7）[4]根据表中的数据可知，的平均值为（8）[5]碰撞后被碰球体的速度大于入射球的速度，则M为入射球的落地点，N为被碰球的落地点，则有，，解得，若碰撞为弹性碰撞，则有，解得该比值为一个定值，即若两小球的碰撞为弹性碰撞，则的理论表达式为；[6]本实验中，上述理论表达式的值为 13.一位潜水爱好者在水下活动时，利用激光器向岸上救援人员发射激光信号，激光光束与水面的夹角为，如图所示。他发现只有当大于37°时，岸上救援人员才能收到他发出的激光信号，已知光在真空的传播速度，，求水的折射率和激光光束在水中传播的速度大小。【答案】1.25；【解析】【详解】只有当大于37°时，岸上救援人员才能收到他发出的激光信号，故临界角为由全发射临界角与折射角的关系得水的折射率激光光束在水中传播的速度大小14.如图所示，空间存在着磁感应强度大小为，竖直向上的匀强磁场。两根间距的足够长的平行金属导轨，与水平面夹角成固定放置，导轨的一端接有开关S、滑动变阻器R和电动势的直流电源。一根质量的金属杆ab，水平放置在导轨上，杆ab与导轨间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。若其余电阻不计，重力加速度大小为，。求（1）闭合S后，要保持杆ab静止在倾斜导轨上，滑动变阻器的阻值调节范围为多少？（2）若滑动变阻器接入的阻值为，闭合S后，杆ab从足够高处，由静止开始沿导轨运动，并始终保持水平且与导轨接触良好。则杆ab的速度最大值为多少？ 【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）闭合S后，要保持杆ab静止在倾斜导轨上，杆ab受力平衡，当摩擦力平行于斜面向上时当摩擦力平行于斜面向下时代入数据解得要使ab杆处于静止状态时（2）ab杆从足够高处由静止下落时，导体棒切割磁感线产生b到a的感应电流，电源在杆中的电流方向为b到a，所以杆中的电流为两个电流之和，设为I1。导体棒下落过程中随着速度的增大感应电流逐渐增大，当速度最大时感应电流达到最大值，即I1达到最大值，此时加速度为零，则代入数据得 利用闭合电路欧姆定律得代入数据可得15.如图所示，直角坐标系中，有一以原点O为中心的正方形ABCD区域，其边长为4a且分别与x轴、y轴平行。还有一个以原点O为圆心，半径为a的圆形区域，圆形区域内分布有匀强电场，方向与x轴负方向、y轴负方向夹角均为45°。圆形区域外，正方形区域内分布有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。位于A点的粒子源，向磁场中沿AD方向喷射出质量为m，带电量为的粒子，粒子的速度大小可调，不计粒子的重力，忽略边缘效应。（1）若粒子进入磁场偏转后，能进入圆形区域的电场中，求粒子被射入磁场时的速度大小的范围；（2）M、N是AC连线与圆形区域边界的交点，若某粒子射入磁场后，经M点射入电场，然后仅从N点射出电场，最后从C点离开磁场。求电场的电场强度大小，以及该粒子从A点运动到C点的时间。【答案】（1）；（2），【解析】【详解】（1）作出粒子恰好不能进入电场的轨迹，如图： 设粒子运动轨迹半径为r，根据几何关系可知粒子恰好不能进入电场的r满足或根据洛伦兹力提供向心力有解得粒子被射入磁场时的速度大小的范围为（2）根据对称性可知粒子进入M点时与AC夹角为45°，根据几何关系可知根据洛伦兹力提供向心力有解得粒子在电场中的运动时间为 同时沿MN方向有粒子在磁场中的运动时间为联立解得该粒子从A点运动到C点的时间为