2022-2023学年黑龙江省齐齐哈尔市三立高级中学高二下学期期初考试 物理试题（含解析）

2022-2023学年黑龙江省齐齐哈尔市三立高级中学

高二下学期期初考试 物理试题（含解析）

一、单选题

1．如图a所示，某同学用粗细均匀的一根木筷，下端绕几圈铁丝后竖直浮在较大的装有盐水的杯子中，现把木筷向上提起一段距离后放手并开始计时，之后木筷就在盐水中上下振动，忽略运动阻力，木筷的运动可以视为竖直方向的简谐运动。以竖直向上为正方向作出木筷振动的x-t图像，如图b所示，则（　　）

A．t=0.45s时，木筷和铁丝的重力大于其所受的浮力

B．在t=0.2s时刻木筷和铁丝的速度为零，加速度为负向最大

C．从0.1s~0.2s过程中木筷与铁丝的动量逐渐变大

D．振动过程中动能和重力势能相互转化，木筷和铁丝的机械能守恒

2．如图所示，某交流发电机内有一边长为、匝数为、电阻不计的正方形线圈，在磁感应强度大小为的匀强磁场中绕转轴以角速度匀速转动，轴垂直于磁感线。它与理想变压器的原线圈连接，变压器原、副线圈的匝数之比为，二极管的正向电阻为零，反向电阻无穷大，定值电阻的阻值为，滑动变阻器的接入电路的阻值为且最大阻值与定值电阻的阻值相等，滑片置于滑动变阻器的中间，电表均为理想电表。从正方形线圈转到图示位置开始计时，下列判断正确的是（　　）

A．交流发电机的感应电动势的瞬时值表达式为

B．电压表V的示数为

C．电流表与电流表的示数之比为

D．若将滑动变阻器的滑片向下滑动，滑动变阻器消耗的功率一直减小

3．如图，用打气筒和气针给篮球充气，把气针安装在打气筒气嘴上，把气针慢慢插入篮球气孔，然后压缩打气筒内空气，在一次缓慢充气过程中，设篮球的体积不变，气体温度不变，打气筒内的气体全部压入篮球内，无漏气，气体可视为理想气体，对于此次充气前打气筒内和篮球内的全部气体（　　）

A．此过程中气体的内能增大

B．此过程中气体从外界吸收热量

C．此过程中气体分子对篮球内壁的平均撞击力变大

D．此过程中气体分子单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数增多

4．一根长20m的软绳拉直后放在光滑水平地板上，以绳的中点为坐标原点，沿绳方向为x轴，水平面内垂直x轴方向为y轴，建立图示坐标系。两人分别在绳两端P、Q沿y轴方向持续有节奏地抖动绳，在绳上形成两列振幅分别为15cm、30cm的相向传播的绳波，某时刻的波形如图所示。下列判断正确的是（　　）

A．P、Q点此时振动方向相反

B．减弱点的位移大小始终为15cm

C．经过足够长时间，0点振幅为15cm

D．经过足够长时间，除P、Q点外绳上有9个振动最强点

二、多选题

5．磁场中的四种仪器如图所示，则下列说法中正确的是（　　）

A．甲中回旋加速器加速带电粒子的最大动能与回旋加速器的半径有关

B．乙中不改变质谱仪各区域的电场磁场时击中光屏同一位置的粒子比荷相同

C．丙中自由电荷为负电荷的霍尔元件通上如图所示电流和加上如图磁场时，N侧带负电荷

D．丁中长宽高分别为a、b、c的电磁流量计加上如图所示磁场，若流量Q恒定，前后两个金属侧面的电压与a、b有关

6．磁感应强度为B的匀强磁场，一个静止的放射性原子核()发生了一次α衰变。放射出的α粒子()在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量，生成的新核用Y表示，真空中光速为c，下列说法正确的是（　　）

A．新核Y在磁场中做圆周运动的轨道半径为

B．α粒子做圆周运动可等效成一个环形电流，且电流大小为

C．若衰变过程中释放的核能都转化为α粒子和新核Y的动能，则衰变过程中的质量亏损约为

D．发生衰变后产生的α粒子与新核Y在磁场中旋转方向相同，且轨迹为相内切的圆

7．氢原子能级如图甲所示，一群处于n=5能级的氢原子，向低能级跃迁时发出多种光，分别用这些光照射图乙电路的阴极K，其中3条光电流I随电压U变化的图线如图丙所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62eV 到3.11eV之间。则（　　）

A．氢原子从n=5能级向低能级跃迁时能辑射出10种频率的可见光

B．用乙中当滑片P从a端移向b端过程中，光电流I可能增大

C．在b光和c光强度相同的情况下，电路中饱和电流值一定相同

D．若图丙中3条图线可见光照射过程中得到的，则a光是氢原子从n=5的能级向n=2的能级跃迁时辐射出

8．某兴趣小组设计了一种检测油深度的油量计，如图1所示油量计固定在油桶盖上并将油量计竖直插入油桶，通过油箱盖的矩形窗口可看见油量计的上端面明暗相间的区域。图2是油量计的正视图，它是一块锯齿形的透明塑料，锯齿形的底部是一个等腰直角三角形，腰长为，相邻两个锯齿连接的竖直短线长度为，最右边的锯齿刚接触到油桶的底部，塑料的折射率小于油的折射率。若油面不会超过图2中的虚线Ⅰ，不计油量计对油面变化的影响，则（　　）

A．窗口竖直向下射入的光线在塑料和油的界面处发生折射进入油中，折射光线与反射光线垂直，形成暗区

B．窗口竖直向下射入的光线在塑料和空气的界面处发生全反射，返回油量计的上端面并射出，形成亮区

C．透明塑料的折射率至少要大于2

D．油的深度h与明线长度L满足的关系式为

三、实验题

9．如图1所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道末端碰撞前后的动量关系：先安装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重垂线所指的位置O。

接下来的实验步骤如下：

步骤1：不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上，重复多次，用尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置P；

步骤2：把小球2放在斜槽末端边缘位置B，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞；重复多次，并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置M、N；

步骤3：用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、P、N离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度。

（1）上述实验除需测量线段OM、OP、ON的长度外，还需要测量的物理量有___________。（写出物理量及相应符号）

（2）若测得各落点痕迹到O点的距离：OM=2.68 cm，OP=8.62 cm，ON=11.50 cm，并知小球1、2的质量比为2∶1，则系统碰撞前总动量p与碰撞后总动量的百分误差=___________%（结果保留一位有效数字）。

（3）完成上述实验后，实验小组成员小红对上述装置进行了改造，小红改造后的装置如图2所示。使小球1仍从斜槽上A点由静止滚下，重复实验步骤1和2的操作，两球落在以斜槽末端为圆心的圆弧上，平均落点为M′、P′、N′。测量轨道末端到M′、P′、N′三点的连线与水平方向的夹角分别为α1、α2、α3，则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为___________（用所测物理量的符号表示）。

10．在“用单摆测量重力加速度”的实验中：

（1）下面叙述正确的是______（选填选项前的字母）。

A．1m和30cm长度不同的同种细线，选用1m的细线做摆线

B．直径为1.8cm的塑料球和铁球，选用铁球做摆球

C．如图A、B、C，摆线上端的三种悬挂方式，选A方式悬挂

D．当单摆经过平衡位置时开始计时，50次经过平衡位置后停止计时，用此时间除以50作为单摆振动的周期

A． B． C．

（2）利用图甲的方式测量摆长l，图中示数为______cm。

（3）若测出单摆的周期T、摆线长l、摆球直径d，则当地的重力加速度g=______（用测出的物理量表示）。

（4）某同学用一个铁锁代替小球做实验。只改变摆线的长度，测量了摆线长度分别为l1和l2时单摆的周期T1和T2，则可得重力加速度g=______（用测出的物理量表示）。

（5）另一位同学在利用图甲获得摆长l时，每次都在小球最低点b取数，然后测量了多组实验数据做出了T2-l图像，那么他最有可能得到的图像是______。

A． B．    C．    D．

（6）在一个实验小组中，得到的T2-l图像是一条倾斜直线。小组成员小牛同学算出图像斜率k，利用，求出g；小爱同学量出直线与横轴l之间的夹角θ，然后利用，求出g。请问两位同学的处理方案，哪一位更合理______，并说明另一位同学方案的不合理原因。______

四、解答题

11．如图所示，光滑平行金属导轨AB、CD固定在倾角为θ的绝缘斜面上，BP、DQ为水平放置的平行且足够长的光滑金属导轨，导轨在B、D两点处平滑连接，水平部分处在磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中，导轨间距均为L。两金属棒ab、cd的质量分别为m、3m，电阻分别为2R、R。初始时，金属棒cd垂直静止放置在水平导轨上，金属棒ab从倾斜导轨上距底端距离为s处无初速度释放，进入水平直导轨后与棒cd始终没有接触并一直向右运动，不计导轨电阻，重力加速度为g，求：

（1）金属棒cd的最大加速度am；

（2）金属棒ab上产生的热量Qab。

12．一氧气瓶的储气能力的标准是耐压能力。常规氧气瓶的压力上限为（兆帕）换算为大气压大约就是150个大气压。某氧气瓶的容积为，充满氧气时瓶中的压强为120个大气压。现已知某实验室每天消耗1个大气压的氧气，当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时，需重新充气。若氧气的温度保持不变，且视为理想气体，求：

（ⅰ）需重新充气时和充满时，瓶中氧气质量之比；

（ⅱ）这瓶充满的氧气瓶重新充气前可供该实验室使用多少天。

13．如图所示，质量为的长木板静止在光滑的水平面上，其左端与半径为的光滑四分之一圆弧轨道的最低点B接触，圆弧轨道固定在竖直平面内，最低点B的切线水平且B点与长木板的上表面等高；在长木板右侧地面距其右端一定距离处有一竖直固定的挡板C，质量为的木块（视为质点）放置在长木板的左端，木块与长木板上表面之间的动摩擦因数为。现让质量为的小球（视为质点）从圆弧轨道最高点A由静止释放，运动到B点时与木块正碰产生的热量为，且小球对木块的冲量为，重力加速度g取。

（1）求木块的质量；

（2）在以后的运动过程中，若长木板与挡板C发生弹性碰撞后，不再与挡板C、圆弧轨道AB发生碰撞，且木块未从长木板上滑落，求长木板与挡板C发生碰撞时木块的速度及长木板右端到挡板C的距离s；

（3）接第（2）问，当木块与长木板相对静止时，木块位于长木板的最右端，求长木板的长度及长木板停止运动时左端到挡板C的距离。‍

参考答案：

1．A

【详解】A．时，根据图像可知，斜率代表速度，木筷和铁丝从正向最大位移处向平衡位置运动，向负方向加速，加速度向下，木筷和铁丝的重力大于其所受的浮力，A正确；

B．时刻处于负向最大位移处，速度为零，加速度为正向最大，B错误；

C．根据图像可知，从过程中木筷向最大位移处运动，速度逐渐变小，则动量逐渐变小，C错误；

D．木筷和铁丝在做简谐运动的过程中，水的浮力对它做功，所以振动的过程中它的机械能不守恒，D错误。

故选A。

2．C

【详解】A．从垂直于中性面时开始计时，正方形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式应为

A错误；

B．交流电在一个周期内有半个周期通过二极管，原线圈两端的电压的最大值等于

由于变压器原、副线圈的匝数之比为1：3，所以副线圈两端电压的最大值为

根据电的热效应可得

解得通过二管后电压的有效值为

电压表测量的是滑动变阻器两端电压的有效值，即

B错误；

C．理想变压器的输入功率与输出功率相等，由此可得

解得

C正确；

D．当滑片P向下滑动时，滑动变阻器连入电路的电阻增大，由于不变，则滑动变阻器消耗的功率为

当R增加且小于时，滑动变阻器消耗的功率增加，D错误。

故选C。

3．D

【详解】A.在一次缓慢充气过程中，气体温度不变，打气筒内的气体全部压入篮球内，无漏气，气体可视为理想气体，气体温度不变，因此此过程中气体的内能不变，A错误；

B.充气前，气体在篮球和气筒之间，充气后，气体在篮球中，由于篮球的体积不变，因此气体的体积变小，此过程中外界对气体做正功，，气体的温度不变，则，由热力学第一定律

可得：，即此过程中气体向外界释放热量，B错误；

C.由于气体的温度不变，气体分子的平均动能不变，则此过程中气体分子对篮球内壁的平均撞击力不变，C错误；

D.缓慢充气过程气体的温度不变，由玻意耳定律可得，气体的压强变大，气体的温度不变，气体分子对篮球内壁的平均撞击力不变，因此此过程中气体分子单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数增多，D正确；

故选D。

4．D

【详解】A．由图并根据同侧法，可知P点此时振动方向向下，Q点此时振动方向向下，即P、Q点此时振动方向相同， A错误；

B．减弱点的振幅大小为15cm，位移大小不始终为15cm。B错误；

CD．图示时刻x=-6m处质点的起振方向向下，x=4m处质点的起振方向向上，所以两波源的起振方向相反，两波在同一介质中传播，所以波速相同，绳端P形成的波波长为4m，绳端Q形成的波波长也为4m，由波速公式v=λf知，两列波的频率相同，叠加区域有稳定干涉图样，由于两列波起振方向相反，又Q端形成的波比P端形成的波提前振动，所以叠加稳定时两波源间与两波源路程差等于半个波长偶数倍的各点振动加强，振幅为45cm，设某点是振动加强点，到两个波源的距离分别为x1和x2，则有

x1+x2=20m

解得

由于x1<20m，故n值可取0、±1、±2、±3、±4时，除P、Q点外绳上有9处振动加强点，当n=0时x1=10m，即0点为振动加强点，故振幅为45cm， C错误，D正确。

故选D。

5．ABC

【详解】A．设回旋加速器中的磁感应强度为B，半径为R，粒子的电荷量为q，质量为m，则带电粒子在回旋加速器中，根据洛伦兹力提供向心力有

可得，带电粒子的最大速度为

可知回旋加速器加速带电粒子的最大速度与回旋加速器的半径有关，则回旋加速器加速带电粒子的最大动能与回旋加速器的半径有关，选项A正确；

B．经过质谱仪的速度选择器区域的粒子速度v都相同，经过偏转磁场时击中光屏同一位置的粒子轨道半径R相同，则根据洛伦兹力提供向心力有

可得

所以不改变质谱仪各区域的电场磁场时击中光屏同一位置的粒子比荷相同，选项B正确；

C．根据左手定则可判断负电荷受到的洛伦兹力方向指向N侧，所以N侧带负电荷，选项C正确；

D．经过电磁流量计的带电粒子受到洛伦兹力的作用会向前后两个金属侧面偏转，在前后两个侧面之间产生电场，当带电粒子受到的电场力与洛伦兹力相等时流量Q恒定，故有

又流量为

联立可得，前后两个金属侧面的电压为

即前后两个金属侧面的电压与a、b无关，选项D错误。

故选ABC。

6．BC

【详解】A．粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有

解得，粒子的轨道半径

根据半径公式则有

解得

故A错误；

B．粒子做圆周运动的周期

则环形电流

故B正确；

C．对α粒子，由洛伦兹力提供向心力，则有

解得

由质量关系可知，衰变后新核Y质量为

衰变过程系统动量守恒，由动量守恒定律得

解得

系统增加的能量为

由质能方程得

联立解得

故C正确；

D．由动量守恒可知，衰变后α粒子与新核Y运动方向相反，所以轨迹圆应外切，故D错误。

故选BC。

7．BD

【详解】A．氢原子从n=5能级向低能级跃迁时能辑射出种频率的光，其中只有从n=5能级跃迁到n=2能级、n=4能级跃迁到n=2能级及n=3能级跃迁到n=2能级发出的光为可见光，故A错误；

B．由图可知，当滑片P从a端移向b端过程中，从a到c电压负向减小，从c到b电压正向增大，所光电流I增大，当所有的光电子都能到达A极板时，滑片移动光电流不再增大，故当滑片P从a端移向b端过程中，光电流I可能增大，故B正确；

C．由图可知，b光的饱和光电流小于c光的饱和光电流，故在b光和c光强度相同的情况下，电路中饱和电流值不一定相同，故C错误；

D．由图可知a光的遏止电压最大，由

联立可知a光的能量最大，在一群处于n=5能级的氢原子，向低能级跃迁时发出的可见光中从n=5能级向n=2能级跃迁的辐射的光电子能量最大，故D正确。

故选BD。

8．BD

【详解】A．窗口竖直向下射入的光线在塑料和油的界面处发生折射进入油中，人看到的是暗区，但是折射光线与反射光线不一定垂直，故A错误；

B．窗口竖直向下射入的光线在塑料和空气的界面处发生全反射，从上端射出，进入人的眼睛，因此人看到的是亮区，故B正确；

C．由于锯齿形的底部是一个等腰直角三角形，故光线从塑料入射到空气时的临界角C小于等于45°，故

故C错误；

D．由题中可知，锯齿总共有n=10个，等腰直角形锯齿的斜边长度为d，故当明线长度为L时，发生全反射的锯齿个数为

因此发生折射的锯齿个数为

由于竖线的长度为，故油的深度为

故D正确；

故选BD。

9．     小球1和小球2的质量m1和m2     2     m1=m1＋m2

【详解】（1）[1]因为平抛运动的时间相等，根据

所以用水平射程可以代替速度；根据动量表达式知，除了测量线段OM、OP、ON的长度外，还需要测量的物理量是小球1和小球2的质量m1、m2。

（2）[2]因m1>m2，则小球1碰后不会反弹，则M、N分别是碰后小球1、2的平均落点。系统碰撞前的总动量

p=m1

碰撞后的总动量

p′=m1＋m2

知小球1、2的质量比为2∶1，则可解得

=2%

（3）[3]设圆弧半径为R，则对于从轨道末端到M′的运动，由平抛运动规律可知

Rcosα1=v1t1

联立解得

v1=

对于从轨道末端到P′、N′点的运动，同理可得

v0=

v2=

而要验证的关系式为

m1v0=m1v1＋m2v2

将v0、v1、v2代入可得

m1=m1＋m2

10．     AB##BA     91.60（91.50-91.70）               C     小牛     小爱同学用 求斜率是错误的。因为在T2-l图像中，横轴和纵轴的单位长度不一定相同，所以小爱同学方案不合理。

【详解】（1）[1] A．1m和30cm长度不同的同种细线，选用1m的细线做摆线，A正确；

B．直径为1.8cm的塑料球和铁球，选用铁球做摆球，B正确；

C．如图A、B、C，摆线上端的三种悬挂方式，为了使摆长不变，选C方式悬挂，C错误；

D．当单摆经过平衡位置时开始计时，50次经过平衡位置后停止计时，相邻两次经过平衡位置的时间是半个周期，正确的方法是用此时间除以25作为单摆振动的周期，D错误。

故选AB。

（2）[2]利用图甲的方式测量摆长l，图中示数为91.60cm。

（3）[3]根据单摆的周期公式

解得

（4）[4]设摆线下端到锁的重心的距离为x，根据单摆的周期公式得

解得

（5）[5]设球半径为r，根据单摆的周期公式得

解得

他最有可能得到的图像是C。

（6）[6]小牛同学的方案更合理；

[7]小爱同学用 求斜率是错误的。因为在T2-l图像中，横轴和纵轴的单位长度不一定相同，所以小爱同学方案不合理。

11．（1）；（2）

【详解】（1）设ab棒下滑到斜面底端时速度为v，由机械能守恒定律有

解得

ab棒刚进入磁场时产生的感应电动势为

通过cd的电流为

cd棒所受安培力为

则最大加速度为

联立解得

（2）当ab、cd棒共速时，cd棒速度最大，由动量守恒定律得

解得

由能量守恒定律得，两棒产生的总热量

解得

ab棒与cd棒电阻分别为2R、R，所以

12．（ⅰ）；（ⅱ）59天

【详解】（ⅰ）设氧气瓶开始时的压强为（120个大气压），体积为()，压强变为（2个大气压）时，体积为。根据玻意耳定律得

解得

由可知需重新充气时和充满时，瓶中氧气质量之比

（ⅱ）重新充气前，用去的氧气在压强下的体积为

设用去的氧气在（1个大气压）压强下的体积为，则有

解得

设实验室每天用去的氧气在下的体积为（0.2m3 ），则氧气可用的天数为

解得

（天）

13．（1）；（2），；（3），

【详解】解：（1）小球在下滑的过程中由机械能守恒可得

小球与木块发生碰撞，由动量守恒可得

由能量守恒可得

对木块应用动量定理可得

综合解得

（2）长木板与挡板C刚要发生弹性碰撞之前，设木块、长木板的速度分别为、，则碰撞刚结束时，木块、长木板的速度分别为、，在以后的运动过程中，长木板不再与挡板C和网弧轨道的B点发生碰撞，则两者达共同速度时都停止运动，碰后由动量守恒可得

碰前由动量守恒可得

对长木板应用动能定理可得

综合解得到

（3）由能量守恒可得

解得长木板的长度为

对长木板与竖直挡板碰撞之前，由匀变速直线运动的规律可得

碰撞之后

比较可得

则碰撞之后木板停止运动时左端到挡板C的距离为