2022-2023学年江西省宜春市高二（下）期末物理试卷（含解析）

2022-2023学年江西省宜春市高二（下）期末物理试卷

一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）

1.  如图所示，美国物理学家康普顿在研究石墨对射线的散射时，发现散射后有的射线波长发生了改变。康普顿的学生，中国留学生吴有训测试了多种物质对射线的散射，证实了该效应的普遍性。以下说法正确的是(    )
 

A. 散射后，射线的频率变大，光子的能量也变大
B. 光子与电子碰撞时，不遵守动量守恒定律
C. 如果两个光子的动量相等，则这两个光子的能量也相等
D. 康普顿效应否定了光是电磁波

2.  飘在空气中的氢气球，在缓慢上升变大的过程中，不考虑气温的变化，以下说法正确的是(    )

A. 外界对气体做功，同时向外界放出热量 B. 泡内气体对外做功，同时向外界放出热量
C. 泡内气体对外做功，同时从外界吸收热量 D. 泡内气体压强增大

3.  我国航天员在“天宫课堂”中演示了多种有趣的实验，提高了青少年科学探索的兴趣。某同学设计了如下实验：细绳一端固定，另一端系一小球，给小球一初速度使其在竖直平面内做圆周运动。无论在“天宫”还是在地面做此实验(    )
 

A. 小球的速度大小均发生变化 B. 小球的向心加速度大小均发生变化
C. 细绳的拉力对小球均不做功 D. 细绳的拉力大小均发生变化

4.  图甲为一列横波在时刻的波动图像，图乙为介质中质点的振动图像。以下说法正确的是(    )
 

A. 波沿负方向传播，波速为
B. 在时刻，点在波峰位置
C. 在时间内，点沿正方向运动了
D. 从时刻到时刻的时间内，点运动的路程为

5.  如图甲所示，光子能量为的入射光照射在阴极上，当电压表读数大于或等于时，电流表读数为零。现把电路改为如图乙所示，入射光频率不变，调节滑动变阻器使电压表示数为。电压表和电流表都是理想电表，则以下说法正确的是(    )
 

A. 该阴极材料的逸出功等于
B. 从阴极射出的所有光电子的初动能都等于
C. 乙图中到达阳极的电子的最大动能是
D. 换用频率更大的入射光，阴极材料的逸出功将变大

6.  如图所示，有一个由同种均匀材料制成的正三角形金属线框，水平放置在粗糙水平桌面上。线框所在区域有如图示的垂直线框平面向里的匀强磁场。在之间加上图示直流电流，线框始终保持静止。已知间直导线受到的安培力大小为，则(    )
 

A. 线框受到的安培力大小为零
B. 线框受到的安培力大小为
C. 与未通电时相比，通电时线框对桌面的压力减小了
D. 桌面对线框的摩擦力方向垂直指向

7.  如图所示，用一轻弹簧把质量分别是和的甲乙两块物体连接起来，放置在水平地面上。用的力竖直向下作用在上方的物体上。已知弹簧的劲度系数，。现突然撤销外力，以下说法正确的是(    )
 

A. 甲物体上升的最大高度为
B. 甲物体做简谐运动，振幅
C. 地面受到的最小压力不为零
D. 甲物体运动到最高点时，弹簧的弹性势能为

二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）

8.  如图，真空区域有宽度为、磁感应强度为的匀强磁场，方向如图所示，、是磁场的边界。质量为、电荷量为的正电荷粒子不计重力沿着与夹角为度的方向射入磁场中，刚好没能从边界射出磁场。下列说法正确的是(    )
 

A. 粒子射入磁场的速度大小为 B. 粒子射入磁场的速度大小为
C. 粒子在磁场中运动的时间为 D. 粒子在磁场中运动的时间为

9.  如图所示，将力传感器固定在天花板上，在摆球与传感器间用细线相连，摆球在竖直面内的、之间来回摆动。图乙是细线对摆球的拉力大小随时间变化的曲线，取。以下说法正确的是(    )
 

A. 单摆的周期为 B. 单摆的周期为
C. 摆长为 D. 摆长为

10.  理想变压器连接电路如图甲所示，已知原、副线圈匝数比为：，当输入电压波形如图乙时，电流表读数为，则以下说法正确的是(    )
 

A. 电压表的示数为 B. 电压表的示数为
C. 理想变压器的输入功率为 D. 理想变压器的输入功率为

11.  如图所示是某同学模拟电磁炮的工作原理和发射过程，水平台面上有足够长的平行光滑金属导轨和置于塑料圆筒内，质量为的金属炮弹置于圆筒内的轨道上，轨道间距为，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为。导轨左端连着平行板电容器和电动势为的电源。先让单刀双置开关接接线柱对电容器充电，充电结束后，将开关接接线柱。金属炮弹在安培力作用下开始运动，达到最大速度后离开导轨，整个过程通过炮弹的电荷量为。已知在圆筒中金属炮弹始终与导轨接触良好，不计导轨电阻，炮弹电阻为。在这个过程中，以下说法正确的是(    )
 

A. 炮弹离开导轨时的速度为
B. 电容器的电容
C. 炮弹在导轨上的位移
D. 在其他条件不变时，炮弹的最大速度与电容器电容大小成正比

三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）

12.  在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，如图甲所示。

关于该实验，下列说法正确的是____；

A.单缝及双缝必须平行放置

B.干涉条纹与双缝垂直

C.干涉条纹疏密程度与单缝宽度有关

D.若用绿色滤光片替换红色滤光片，干涉条纹间距会变小

某同学在做该实验时，在同一视野中选取了、两条纹，第一次分划板中心刻度对齐条纹中心时图乙，游标尺的示数如图丙所示；第二次分划板中心刻度对齐条纹中心时图丁，游标尺的示数如图戊所示。已知双缝间距为，双缝到屏的距离为，则图丙游标尺的示数为____，两个相邻亮条纹或暗条纹间的距离为____。所测单色光波长为___。

13.  实验小组用伏安法测量某热敏电阻的阻值，并研究其阻值与温度的关系，实验室可提供的器材有：热敏电阻阻值在几百到几千欧的范围内；电压表量程为，内阻约；电流表量程为，内阻约；电流表量程为，内阻约；滑动变阻器最大阻值；蓄电池电动势为，内阻不计；开关、导线若干。

为了减小测量误差，电流表应该选________选填“”或“”，图甲中电压表右侧导线接__________选填“”或“”；

请根据图甲用笔画代替导线把如图乙所示的实物图补充完整__________。

正确连接电路后，调节恒温箱中的温度，调节滑动变阻器的滑片，记录对应的电流表和电压表的示数，并算出热敏电阻的阻值。多次改变温度，算出对应的阻值；

在坐标纸上作出与温度的关系图像如图丙所示。

实验小组用该热敏电阻设计了如图丁所示的保温箱温度控制电路，为热敏电阻，为电阻箱，控制系统可视为的电阻，电源的电动势内阻不计。当通过控制系统的电流小于时，加热系统将开启为保温箱加热；当通过控制系统的电流达到时，加热系统将关闭。若要使得保温箱内温度低于，加热系统就开启，应将调为_________；若要使得保温箱内温度低于，加热系统开启，应将________选填“调大”或“调小”。

四、计算题（本大题共3小题，共30.0分）

14.  一定质量的理想气体，在状态变化过程中的图像如图所示。已知气体在状态时的体积为，压强为。求：

气体在状态下的体积是多少？

气体从状态到状态的过程中，气体对外界做功是多少？

15.  如图所示，内壁光滑的圆筒竖直固定在地面上，筒内有质量分别为、的刚性小球、，两小球的直径略小于圆筒内径，销子离地面的高度为。现拔掉销子，两球自由下落。若球与地面间及、两球间的碰撞均为弹性碰撞，碰撞时间极短，重力加速度为。求：

自由下落过程中，重力对物体的冲量是多少？

、两个小球第一次碰撞后瞬间小球的速度是多少？

16.  如图所示，磁场只存在轴上方区域，磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里。轴下方有两块足够长的平行金属薄板，两板间距为，上板与轴重合，上板中心有一小孔，到坐标原点的距离为。位于坐标原点的粒子源能发射质量为，电荷量为的负离子，其速度方向与轴夹角最大值为，且各个方向均有速度大小在和之间的离子射出。未能射入孔的离子被接地外罩屏蔽图中没有画出。不计离子的重力及相互作用，不考虑离子间的碰撞。求：

垂直射入小孔的离子速度的大小；

若在两金属板间加载电压，使电流表示数为，求所加电压的大小；

若在两金属板间不加载电压，求离子打在下面金属板上区域的长度。

答案和解析

1.【答案】 

【解析】A.散射后，射线的频率变小，光子的能量也变小，A错误；

B.光子与电子碰撞时，动量守恒，能量守恒，B错误；

C.由
 

得

则光子动量相等，能量也相等，C正确；

D.康普顿效应揭示了光的粒子性，并没有否定光是电磁波，D错误。

故选C。

2.【答案】 

【解析】氢气球缓慢上升，体积变大，则泡内气体对外做功，温度不变，则内能不变，则气体同时从外界吸收热量，选项C正确，AB错误。

D.氢气球的体积变大，温度不变，则压强减小，选项D错误。

故选C。

3.【答案】 

【解析】在地面上做此实验，忽略空气阻力，小球受到重力和绳子拉力的作用，拉力始终和小球的速度垂直，不做功，重力会改变小球速度的大小；在“天宫”上，小球处于完全失重的状态，小球仅在绳子拉力作用下做匀速圆周运动，绳子拉力仍然不做功，A错误，C正确；

在地面上小球运动的速度大小改变，根据  和  重力不变可知小球的向心加速度和拉力的大小发生改变，在“天宫”上小球的向心加速度和拉力的大小不发生改变，BD错误。

故选C。

4.【答案】 

【解析】A.由图甲可知，在时刻质点位于平衡位置，由图乙可知，后的很短一段时间内，质点位移为正，由此可以判断波沿正方向传播。又由图甲可知

由图乙可知

波速

故A错误；

B.由图乙可知，在时刻，点在平衡位置。故B错误；

C.在时间内，点只是在平衡位置附近振动，不随波迁移。波向前传播的距离

故C错误；

D.从时刻到时刻的时间内，点运动的路程为

故D正确。

故选D。

5.【答案】 

【解析】A.由甲图知，加在光电管两端的电压为反向电压，当电压表读数大于或等于时，电流表读数为零，则可得打出光电子的最大初动能

根据爱因斯坦光电效应方程有

可得该阴极材料的逸出功

故A错误；

B.从阴极射出的所有光电子的最大初动能为，但并不是所有光电子的初动能都等于最大初动能，故B错误；

C.由乙图知，加在光电管两端的电压为正向电压，打出的所有光电子中，根据动能定理可得到达阳极的电子的最大动能  满足

即

选项C正确；

D.阴极材料的逸出功只与材料本身有关，所以换用频率更大的入射光，该金属材料的逸出功保持不变，故D错误。

故选C。

6.【答案】 

【解析】．与边电流相同，安培力大小相等，根据左手定则，可知两边安培力方向均垂直于边向外，因此边合力

方向竖直垂直边指向，边与边并联，故流过的电流为流过边的  ，故边安培力为

方向垂直边指向，因此整个线框受到的安培力为

方向垂直边指向，竖直方向支持力不变，因此AC错误，B正确；

D.水平方向，根据平衡条件可得

方向由垂直指向边，故D错误。

故选B。

7.【答案】 

【解析】B.甲物体重力和弹簧弹力的合力为回复力，故甲物体做简谐运动，平衡位置为

可得

甲物体位于最低点有

可得

振幅为

故B正确；

A.甲物体上升的最大高度

故B错误；

C.甲物体位于最低点有

甲物体位于最高点时，地面受到的压力最小，有

解得

对乙物体受力分析得

可得

根据牛顿第三定律可知地面受到的最小压力为零，故C错误；

D.甲物体运动到最高点时，弹簧的伸长量

甲物体运动到最高点时，弹簧的弹性势能

故D错误。

故选B。

8.【答案】 

【解析】根据题意可以分析粒子到达边界时速度方向与边界线相切，如图所示

则根据几何关系可知

在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力

解得

故A正确，B错误；

由粒子运动轨迹可知粒子转过的圆心角为  ，粒子在磁场中运动的周期为

则粒子在磁场中运动的时间为

故C正确，D错误。

故选AC。

9.【答案】 

【解析】由图可知，单摆的周期为

选项A正确，B错误；

根据

可得摆长为

选项C正确，D错误。

故选AC。

10.【答案】 

【解析】由乙图可知输入电压的最大值为

输入电压的有效值为

根据变压器电压与匝数关系有

解得

则电压表的示数为，故A错误，B正确；

理想变压器的输入功率为

故C错误，D正确。

故选BD。

11.【答案】 

【解析】A.对炮弹，根据动量定理

其中，平均安培力

可得

故A正确；

B.刚充电结束时，电容器电荷量为

导轨达到最大速度时，电容器电荷量

此时电容器电压

此时导轨产生的感应电动势等于，故

联立可得

解得

故B正确；

C.炮弹在导轨上运动过程，电容器有电压存在，通过炮弹的平均电流并不是  ，则，

故C错误；

D.根据分析可知

故炮弹的最大速度与电容器电容大小并不成正比，故D错误。

故选AB。

12.【答案】                 

【解析】

为使屏上的干涉条纹清晰，单缝和双缝必须平行放置，所得到的干涉条纹与双缝平行，A正确，B错误；

根据公式

可知，干涉条纹疏密程度与双缝间距离、双缝到屏的距离和光的波长有关，绿光的波长小于红光的波长，若用绿色滤光片替换红色滤光片，干涉条纹间距会变小，C错误，D正确。

故选AD。

由图丙可知，读数为

由图戊可知，读数为

由图乙和图丁可知，、两条纹间有个间距，则两个相邻亮条纹或暗条纹间的距离为

根据公式

代入数据解得所测单色光波长为

13.【答案】                        调小 

【解析】依题意，热敏电阻阻值在几百到几千欧的范围内，电路中电流为毫安数量级，为了减小测量误差，电流表应该选A。

热敏电阻的阻值接近电压表的内阻，为了减小实验误差，需要采用电流表内接法，即电压表右侧导线接。

实物连接如图

由丙图可知，保温箱内温度等于时，热敏电阻的阻值为，由闭合电路欧姆定律可得

解得

同理，温度等于时，热敏电阻的阻值为，可得

应将调小。

14.【答案】  ；  

【解析】根据等温变化

气体在状态下的体积

根据等压变化

气体对外界做功是

15.【答案】  ；  

【解析】拔掉销子，两球自由下落有

解得

重力对物体的冲量

设小球与地面碰撞后以速度反弹，有

取竖直向上为正方向，根据动量守恒

根据能量守恒有

解得

16.【答案】  ；  ； 

【解析】设粒子以速度垂直轴射入小孔

设粒子以速度  ，与轴成角射出，在磁场中运动的轨迹半径为，并射入小孔中，如图所示

根据

有

得

电流表示数为，则离子到达下极板时竖直速度为零，则

设能射入小孔的粒子的速度为  ，  满足

当  有

因此，粒子打在下面金属板上区域的长度