2022-2023学年湖北省鄂东南省级示范高中高二下学期期中联考物理试题含解析

  2023年春季鄂东南省级示范高中期中联考

高二物理试卷

一、选择题（本题共11小题，每小题4分，共44分。在每小題给出的四个选项中，第1-7题只有一项符合题目要求，第8-11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. 下列说法中正确的是（    ）

A. 布朗运动在固体、液体、气体中都可以发生

B. 容器内气体分子的数密度越大压强也越大

C. 分子势能的大小由分子间的相对位置决定

D. 一个物体做机械运动时具有的动能，是分子动能的一部分

答案：C

解析：A．布朗运动是气体分子或液体分子撞击固体小颗粒，导致固体小颗粒受力不平衡所做的运动，只能在气体和液体中发生，不能在固体中发生，A错误；

B．容器内气体压强既与分子数密度有关，还与气体温度有关，所以气体分子密度越大，压强不一定越大，B错误；

C．分子势能的大小由分子间相对位置决定，分子间距离变化，分子力做功，所以分子势能变化，C正确；

D．一个物体做机械运动时具有的动能与分子动能不是一个概念，分子动能是物体的内能，而物体做机械运动时具有的动能是宏观的能量，属于机械能，D错误。

故选C。

2. 用如图模型研究斜拉桥的平衡：细杆CD固定在地面，从质量为的均匀平板正中央空洞内穿过。通过两根轻质细线、将平板水平悬挂，与竖直方向夹角分别为30°、60°。在同一竖直平面内。则下列说法正确的是（    ）

A. 绳上的拉力大小为

B. 绳上的拉力大小为

C. 保持平板水平，绳不动，逐渐缩短绳，使点在平板上左移，这一过程中绳上的拉力变大

D. 保持平板水平，绳不动，逐浙伸长绳，使A点在平板上左移，这一过程中绳上的拉力变小

答案：C

解析：AB．对平板根据平衡条件

联立解得

，

AB错误；

C．设CB绳与竖直方向夹角为，根据平衡条件

联立解得

使B点左移，则由60°逐渐减小，则CB绳拉力变大，C正确；

D．设CA绳与竖直方向夹角为，根据平衡条件

联立解得

使A点左移，则由30°逐渐增大，这一过程中绳上的拉力变大，D错误。

故选C。

3. 转笔是一项用不同的方法与技巧、以手指来转动笔的休闲活动，深受广大中学生的喜爱，其中也包含了许多的物理知识。如图所示：假设某转笔高手能让笔绕其手指上的某一点O做匀速圆周运动，下列有关该同学转笔中涉及到的物理知识的叙述正确的是（    ）

A. 笔杆上离O点越近的点，做圆周运动的线速度越大

B. 笔杆上的各点做圆周运动的向心力是由手提供的

C. 若在竖直平面转笔，则笔帽最有可能从最高点飞出

D. 若该同学使用的是金属笔杆，且考虑地磁场的影响，当笔绕着平行于磁场的轴匀速转动时，O点和两端的电势差与转速成正比

答案：D

解析：A．由线速度公式v=ωR，笔杆上的点离O点越近的，做圆周运动的线速度越小，故A错误；

B．杆上的各点做圆周运动的向心力是由杆的弹力提供的，故B错误；

C．若在竖直平面转笔，则笔帽转到最低点时

可知此时笔杆对笔帽的作用力最大，此时最有可能从最低点飞出，选项C错误；

D．当笔绕着平行于磁场的轴匀速转动时，切割地磁场，从而产生感应电动势，O点和两端的电势差

即该电势差与转速成正比，故D正确；

故选D。

4. 如图，边长为的正方形为一棱镜的横截面，其折射率为，为边的中点。在截面所在平面，一光线自点射入棱镜，入射角为60°，经折射后在边的点发生反射，到达边的点。下列说法正确的是（    ）

A. CP段长度为 B. 光线在处的反射不是全反射

C. 光线不能从点射出 D. 光线在空气与棱镜中的传播速度比为

答案：A

解析：A．在M点发生折射，由

折射角为

则在N点的入射角和反射角为，由几何关系

A正确；

B．由

则光线在处的发生全反射，B错误；

C．在P点的入射角为，由于

光线在发生折射和反射，光线能从点射出，C错误；

D．光线在空气与棱镜中的传播速度比

D错误。

故选A。

5. 北京时间2021年10月16日0时23分，搭载神舟十三号载人飞船的长征二号遥十三运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火发射。这是我国载人航天工程立项实施以来的第21次飞行任务，也是空间站阶段的第2次载人飞行任务。飞船入轨后，在完成与空间站高难度的径向交会对接后，航天员将进驻天和核心舱，开启为期6个月的在轨驻留。已知空间站在距离地球表面约的高度，每90分钟绕地球一圈，1天之内将经历16次日出日落。下列说法正确的是（　　）

A. 火箭的发射速度小于

B. 根据开普勒第三定律，同步卫星距离地球表面约

C. 若想与同一轨道前方的空间站对接，载人飞船应点火加速追上

D. 已知空间站的运行周期、轨道半径和引力常量，可求出地球质量

答案：D

解析：A．火箭发射速度应大于第一宇宙速度才能环绕地球做匀速圆周运动，故A错误；

B．同步卫星的周期为24h，空间站的周期为90min，由开普勒第三定律

解得

故B错误；

C．若载人飞船在空间站轨道加速，则加速后会做离心运动飞到更高的轨道，无法与空间站完成对接，故C错误；

D．根据

所以已知空间站的运行周期、轨道半径和引力常量G，可以求出地球质量，故D正确。

故选D。

6. 如图所示，为定值电阻，A、B、C、D、E为五个完全相同的灯泡。当灯泡正常发光时其阻值也为R，额定电压为U，额定电流为I，额定功率为P。理想变压器原，副线圈匝数比为k。若灯泡都正常发光，则下列说法中正确的是（    ）

A. 交变电源的输出功率为

B. 通过的电流为

C. 交变电源的输出电压为

D. 若再把两个相同灯泡串联后并联到副线圈上，为使所有灯泡正常发光则需要交流电源输出电压变为

答案：C

解析：AB．灯泡都能正常发光，则变压器初级电压U，次级电压2U，原副线圈匝数比k=1:2，次级电流2I，则初级电流4I，则初级电阻R上的电流为5I，根据P=I2R则电阻R的功率为25P，则交变电源的输出功率为

25P+5P=30P

选项AB错误；

C．交变电源的输出电压为

选项C正确；

D．若再把两个相同灯泡串联后并联到副线圈上，为使所有灯泡正常发光，则变压器初级电压U，次级电压2U，原副线圈匝数比k=1:2，次级电流3I，则初级电流6I，则初级电阻R上的电流为7I，则需要交流电源输出电压变为

选项D错误。

故选C。

7. 如图，一不可伸长的细绳的上端固定，下端系在边长为的正方形质地均匀的金属框的一个顶点上。金属框的一条对角线水平，其下方有方向垂直于金属框所在平面向里的匀强磁场。已知金属框的总电阻为；在到时间内，礠感应强度大小随时间的变化关系为。则在这段时间内，下列说法正确的是（    ）

A. 绳子张力始终比金属框所受重力小 B. 时金属框所受安培力为

C. 流过金属框某个横截面的总电荷量为 D. 金属框产生的总焦耳热为

答案：C

解析：A．根据B(t)表达式可知，在到时间内，金属框中磁通量垂直纸面向外均匀减小，根据楞次定律可知，金属框中产生的感应电流方向将阻碍磁通量的减小，从而使金属框有向下运动的趋势，即金属框所受安培力向下，根据平衡条件可知

即绳子张力始终比金属框所受重力大，故A错误；

B．根据法拉第电磁感应定律可知，在到时间内，金属框中感应电动势大小为

根据闭合电路欧姆定律可知，感应电流大小为

1.5s时匀强磁场磁感应强度大小为

金属框在磁场中的两条边所受安培力大小均为

根据力的合成以及对称性可知此时金属框所受安培力大小为

故B错误；

C．在到时间内，流过金属框某个横截面的总电荷量为

故C正确；

D．在到时间内，金属框产生的总焦耳热为

故D错误。

故选C。

8. 某燃油汽车的电源（蓄电池）与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示。当汽车启动时，开关S闭合，电机工作，车灯突然变暗，则（    ）

A. 电源两端电压减小 B. 电源的输出功率减小

C. 电源的效率减小 D. 电源的总功率减小

答案：AC

解析A．开关S闭合，电机工作，车灯突然变暗，即车灯两端电压减小，即路端电压U变小，根据

电路的总电流I增大，选项A正确；

B．电源的输出功率

P出=IU

则由题目条件不能判断电源输出功率的变化，选项B错误；

C．根据

路端电压U变小，则电源的效率减小，选项C正确；

D．根据

电路总电流I增大，电源的总功率P变大，选项D错误。

故选AC。

9. 时刻位于坐标原点的波源沿轴方向开始振动形成沿轴正方向传播的简谐横波，时波源停止振动，时0到范围内的波形图如图所示，此刻的质点恰好位于波谷。下列说法正确的是（　　）

A. 波源的振动周期为

B. 时间内的质点运动的总路程为

C. 时刻波源的起振方向沿轴负方向

D. 时刻的质点位于波峰

答案：ABD

解析：A．该列波的波速

又由，可得波源的振动周期为

故A正确；

B．从开始，经

该质点开始振动，故时间内它振动的时间为2.5s，则其运动的总路程为

故B正确；

C．时，波传播至

由于，所以处的质点振动方向与处的质点振动方向相同，由图可知处的质点振动方向沿轴正方向，故时刻波源的起振方向沿轴正方向，故C错误；

D．时，的质点位于波谷，经，即，故时刻该质点位于波峰，D正确。

故选ABD。

10. 如图，质量为、电荷量为的质子（不计重力）在匀强电场中运动，先后经过水平虚线上A、两点时的速度大小分别为、，方向分别与成斜向上、斜向下，已知，则（    ）

A. 质子从A到的运动为匀变速运动 B. 场强大小为

C. 质子从A点运动到B点所用时间为 D. 质子的最小速度为

答案：ABD

解析：A．由于质子在匀强电场中受电场力恒定，故加速度不变，质子做匀变速曲线运动，故A正确；

B．质子在匀强电场中做抛体运动，在与电场方向垂直的方向上分速度相等，设va与电场线的夹角为，如图所示

结合va与vb方向垂直有

解得

根据动能定理有

解得

故B正确；

C．由图中关系可知

质子从A点运动到B点所用的时间

故C错误；

D．质子沿电场线方向的分速度为零时动能最小，质子的最小动能为

则由，可知

故D正确。

故选ABD。

11. 如图所示，电阻不计的光滑金属导轨MN、PQ水平放置，间距为，两侧接有电阻、，阻值均为，右侧有磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里的匀强磁场。质量为、长度为、电阻为的两金属杆、置于左侧且相距一定距离。现给两导体棒向右的速度，使它们先后进入磁场。已知：当在磁场中速度达到时，恰好进入磁场且此时加速度为零，同时，给施加一力，使以匀速向右运动，发现以匀速运动，全程两导体棒没有相撞且没有到达.导体棒与导轨始终保持垂直且接触良好，下列说法正确的是（    ）

A. 从开始到进入磁场前瞬间，上产生的焦耳热为

B. 从开始到进入磁场前瞬间，通过的电荷量

C. 进入磁场时施加在它上面的力大小应为

D. 在两导体棒匀速运动时，两端电势差为

答案：BC

解析：A．从开始到进入磁场前瞬间，安培力所做的功使机械能全部转化为焦耳热，根据能量守恒有

L2切割磁感线相当于电源，R1、R2、L1并联再和L2串联，设总电流为I，通过L1的电流为，则L1产生的热量和电路总热量的关系为

从开始到进入磁场前瞬间，上产生的焦耳热为

故A错误；

B．从开始到进入磁场前瞬间，通过的电荷量为

根据动量定理有

联立解得

故B正确；

C．两金属杆匀速运动时有

对L1有

故C正确；

D．在两导体棒匀速运动时，L1、L2切割磁感线，相当于电源，则电路的内阻和外阻均为，根据串联电路分压特点有

解得

两端电势差为，故D错误。

故选BC。

二、非选择题：本题共5小题，共56分。

12. 小祥同学过年期间偶然发现，屋檐上冰柱滴下的水滴时间间隔几乎是一样的，于是他突发奇想，想利用手机的拍摄视频功能来测定当地的重力加速度。他先拍摄了一段冰柱滴水的视频，然后将视频分成一帧一帧进行查看，他发现每隔10帧拍摄的图片一模一样，搜索发现该型号手机拍摄视频为一秒钟30帧。随后他将其中一帧打印出来，如图所示。经过测量，墙面每块砖厚，而打印出来的图片上仅为。他用直尺分别测量出来滴落下的水滴中距离冰柱最近的三个点1、2、3之间的间距如下图所示。

（1）该冰柱每秒钟滴下______滴水滳。

（2）2号水滴此时的速度是______，测出的重力加速度为______。（结果均保留3位有效数字）

（3）小祥同学将其他几组照片的水滴也进行了测量，结果发现均小于当地的重力加速度，则可能的原因是______（答案合理即可）。

答案：    ①. 3    ②. 3.11    ③. 9.64    ④. 水滴受到空气阻力

解析：（1）[1]一秒钟30帧，所以每相邻的两帧之间的时间间隔为

每隔10帧拍摄的图片一模一样，所以相邻的两个水滴之间的时间间隔为

那每秒钟可以滴下的水滴个数为

（2）[2]根据题意可知，图片与实物比例为1：10，又因为某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，可知2号水滴此时的速度是

[3]根据逐差法可知重力加速度为

（3）[4]测量的重力加速度小于当地重力加速度的原因可能是由于水滴下落过程受到空气阻力的作用。

13. 某同学要将量程为3mA的毫安表G改装成量程为30mA的电流表。他先测量出毫安表G的内阻，然后对电表进行改装，最后再利用一标准毫安表对改装后的电流表进行校准，可供选择的器材如下：毫安表头G（量程3mA，内阻约为几百欧姆）

A.滑动变阻器R1（0~1kΩ）；

B.滑动变阻器R2（0~10kΩ）；

C.电阻箱R（0~9999.9Ω）；

D.电源E1（电动势约为1.5V）；

E.电源E2（电动势约为9V）；开关、导线若干具体实验步骤如下：

①按电路原理图a连接电路；

②将滑动变阻器的阻值调到最大，闭合开关S1后调节滑动变阻器的阻值，使毫安表G的指针满偏；

③闭合S2，保持滑动变阻器不变，调节电阻箱的阻值，使毫安表G的指针偏转到量程的三分之一位置；

④记下电阻箱的阻值

回答下列问题：

（1）为减小实验误差，实验中电源应选用________（填器材前字母），滑动变阻器应选用________（填器材前的字母）；

（2）如果按正确操作步骤测得电阻箱的阻值为90.0Ω，则毫安表G内阻的测量值Rg=________Ω，与毫安表内阻的真实值Rg'相比，Rg________（填“＞”“=”或“＜”）Rg'；

（3）若按照第（2）问测算Rg，将上述毫安表G并联一个定值电阻R改装成量程为30mA的电流表，接着该同学对改装后的电表按照图b所示电路进行校准，当标准毫安表的示数为16.0mA时，改装表的指针位置如图c所示，由此可以推测出改装的电表量程不是预期值，要想达到实验目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，只需要将定值电阻R换成一个阻值为kR的电阻即可，其中k=________；

（4）若用该电流表量程3mA，内阻按照第（2）问测算的Rg按正确的步骤改装成欧姆表并测标准电阻Rx的阻值时（如图d），理论上其测量结果与标准电阻Rx实际阻值相比较________（填“偏大”“偏小”或“相等”）。

答案：    ①. E    ②. B    ③. 180    ④. <    ⑤.     ⑥. 相等

解析：（1）[1][2]根据实验原理，当闭合后，电路总电阻会减小，总电流会变大，则当毫安表G的指针偏转到量程的三分之一位置时，通过电阻箱的电流会大于毫安表读数的2倍，会产生误差；为了使得当闭合后电路总电阻变化较小，则滑动变阻器用电阻阻值较大的，这样的话要想能使毫安表能调节到满偏，则所用电源的电动势应该较大，即采用。

（2）[3][4]根据以上分析可知，如果按正确操作步骤测得的阻值为，因认为通过电阻箱的电路等于毫安表电流的2倍，则毫安表G内阻等于电阻箱的阻值的2倍，即毫安表G内阻的测量值

实际上因通过电阻箱的电流会大于毫安表读数的2倍，则毫安表内阻的真实值偏大，即与毫安表内阻的真实值相比

（3）[5]当标准毫安表的示数为16.0mA时，改装表的读数为15.0mA，则当改装表满偏时，对应的真实电流为32.0mA，即把毫安表G改装成32mA的电流表时

把毫安表G改装成30mA的电流表时

所以

（4）[6]测量时欧姆表进行欧姆调零，表头的内阻的误差不影响欧姆表的内阻，所以，测量值等于真实值。

14. 如图，劲度系数为的弹簧连接了一个质量的物块（将物块视为质点），用手托住物块从弹簧原长时开始释放，之后物块做简谐运动，以弹簧原长时物块位置为坐标原点，竖直向下建立轴，物块运动的最低点坐标为，运动中的最大速度。重力加速度取，求：

（1）弹簧劲度系数；

（2）物块运动到平衡位置时弹簧的弹性势能。

答案：（1）；（2）1.5J

解析：（1）根据题意，物块从弹簧原长位置释放，最低点坐标为，可知该简谐振动的振幅为

根据简谐运动的对称性可知，平衡位置时物块的速度最大，此时距离最高点的距离均为A，即弹簧的形变量为A，根据共点力平衡，有

解得

（2）对物块由最高点运动到平衡位置的过程，根据能量守恒，有

代入数据解得

15. 如图甲所示，半径的四分之一光滑圆弧轨道A与长的平板B粘在一起，成为一个整体，静置于光滑水平地面上，A与B刚好接触且二者的上表面相切，一物块C（可视为质点）静置于B的最右端，C与B上表面的动摩擦因数从左往右随距离均匀变化，其变化关系如图乙所示。已知A、B、C的质量均为，重力加速度。现给C一水平向左的初速度。

（1）若AB固定在地面上，其他条件均不变，求C刚滑到A最低点时对轨道的压力大小；

（2）若AB不固定在地面上，其他条件均不变，求C由B最右端滑至最左端过程中克服摩擦力做的功。

答案：（1）；（2）

解析：（1）根据数学方法可知与的关系为

物块C所受摩擦力f与l的关系为

f与l成线性关系，滑块C从最右端滑到P点时摩擦力做功为

根据动能定理有

在P点根据牛顿第二定律有

代入数据解得

根据牛顿第三定律可知C刚滑到A最低点时对轨道的压力大小为

（2）C由B的最右端滑至B的最左端过程中，规定向左为正方向，对ABC系统根据动量守恒定律有

对系统根据能量守恒定律有

对C根据动能定理有

C由B最右端滑至最左端过程中克服摩擦力做的功

16. 如图所示，在平面直角坐标系的第一象限内存在垂直于坐标平面的匀强磁场（未画出），第二象限存在水平向左的匀强电场。质量为、电荷量为的带电粒子从第三象限无初速度释放后，经电压为的电场加速后从点垂直轴进入第二象限，然后从点进入第一象限，经磁场偏转后由轴上的点（图中未画出）垂直于轴进入第四象限。不计粒子重力。（已知：，）

（1）求第二象限内电场强度的大小；

（2）若第一象限均匀分布有匀强磁场，方向垂直纸面向里，大小设为，求；

（3）若第一象限内的匀强磁场分布在某矩形区域内，方向垂直纸面向外，大小设为B，粒子经磁场偏转后仍从点垂直轴进入第四象限，求此矩形区域的最小面积与的关系式。

答案：（1）；（2）；（3）

解析：（1）设粒子从P点进入电场的速度为v0，根据动能定理有

粒子进入第二象限的电场后做类平抛运动，根据运动的合成与分解，水平方向，有

竖直方向，有

其中

联立解得

（2）根据粒子在第二象限的运动，可知从A点进入第一象限时的水平速度为

竖直速度也为v0，所以粒子经过A点的速度方向与y轴正方向的夹角为45°，速度大小为

之后做匀速圆周运动，设粒子的轨迹半径为R，画出运动轨迹如图

根据几何关系，有

根据洛伦兹力提供向心力，有

（3）粒子在磁场中做匀速圆周运动，设磁感应强度为B，轨迹半径为r，根据题意画出轨迹图

根据题意，粒子在矩形磁场中运动轨迹所对圆心角为225°，所以最小面积的矩形的长为轨迹所对的弦长

矩形的宽为

所以矩形的最小面积为

根据洛伦兹力提供向心力

联立得此矩形区域的最小面积与的关系式为