湖南省岳阳市岳阳县2022-2023学年高二下学期4月期中物理试卷(含答案)

这是一份湖南省岳阳市岳阳县2022-2023学年高二下学期4月期中物理试卷(含答案)，共25页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。


一、单选题
1．下列有关物理学知识错误的是( )
A.在科学研究中，理想模型是为了便于研究问题，对研究对象进行理想化抽象的过程。物理学中通过抽象方法构建的理想化模型有很多，例如质点、点电荷、单摆、弹簧振动子、理想变压器、理想气体等。
B.1918-1922年美国物理康普顿在研究石墨对X射线时，发现散射的X射线中，除了与入射光线波长相同的成分外，还有大于入射光波长的成分，这种现象称为康普顿效应。中国留学生吴有训测试了多种物质对X射线的散射，证实了康普顿效应的普遍性。
C.1925年，德国物理学家海森堡和玻恩等人对玻尔的氢原子理论进行了推广和改造，使之可以适用于更普遍的情况。建立了矩阵力学理论。
D.1895年年末，德国物理学家伦琴发现了一种新的射线——X射线，即伦琴射线。它具有一定的辐射性，现在我们知道X射线是原子外层电子跃迁时发射的波长很短的电磁波。
2．如图所示，匀强电场中的A、B、C、D、E、F、G、H八个点处于棱长为2cm的正方体的八个顶点上.如果已知A、B、C、G四点的电势分别为2V、0、2V、2V.一比荷为的带正电粒子沿AC方向只在电场力作用下从A点射入该电场后恰好经过B点，已知元电荷，则下列说法正确的是( )
A.匀强电场的场强大小为
B.匀强电场的场强方向由B指向D
C.带正电粒子在A点的速度为
D.将一个电子由B移到D点，其电势能增加
3．2019球王故里五华马拉松赛于12月1日在广东五华鸣枪开赛。据悉，本次赛事项目分别有全程马拉松、半程马拉松、全民健康跑、MINI(亲子)欢乐跑。假设如图是此次半程马拉松赛中两位选手参赛的某一情形，甲、乙两人起跑时都做匀加速直线运动；达到某一速度后都各自做匀速直线运动直至终点，他们的速度-时间图像如图，则下列说法正确的是( )
A.乙选手起跑1s后刚好追上甲选手
B.乙选手起跑时，甲选手正好跑了1m
C.相遇前甲、乙两选手之间的最大距离为4m
D.乙选手超过甲选手后，两选手可能再次相遇
4．如图所示，光滑直杆OA、OB在O点由铰链固定，两杆间夹角不变，在两杆上分别套上质量相等的小环P、Q，两小环由不可伸长的轻绳连接，初始时，杆OA竖直，现缓慢顺时针转动两杆至OB竖直，则在转动过程中( )
A.杆对环P的弹力先变大后变小B.杆对环Q的弹力一直变大
C.杆对环P的弹力一直变大D.杆对环Q的弹力先变小后变大
5．如图所示，导体棒ab垂直放在水平面内两根平行固定导轨上，导轨右端与理想变压器原线圈A相连，线圈C接图示电路，线圈A与线圈C的匝数比，不计导体棒、导轨的电阻；两导轨间距为20cm；磁感应强度B为0.2T，方向竖直向上；，，滑动变阻器(阻值0~20Ω)，V为理想交流电压表。导体棒在外力作用下做往复运动，其速度随时间变化关系符合。以下说法正确的是( )
A.电压表示数为
B.滑动变阻器滑片向下滑动时变压器输入功率减小
C.滑动变阻器滑片滑到正中间位置，在1min内外力对导体棒做的功为192J
D.导体棒的最大速度变为，则变压器的输出功率也变为原来的一半
6．光刻机是生产大规模集成电路的核心设备。一个光刻机的物镜投影原理简化图如图所示，三角形ABC为一个等腰直角三棱镜，半球形玻璃砖的半径为R，球心为O，为玻璃砖的对称轴。间距为的两条平行光线，从左侧垂直AB边射入三棱镜，经AC边反射后进入半球形玻璃砖，最后汇聚在硅片上M点。已知半球形玻璃砖的折射率为，反射光线关于轴线对称。则OM两点间距离为( )
A.RB.C.D.
7．如图所示，2022年7月15日，由清华大学天文系祝伟教授牵头的国际团队近日宣布在宇宙中发现两个罕见的恒星系统。该系统均是由两颗互相绕行的中央恒星组成，被气体和尘埃盘包围，且该盘与中央恒星的轨道成一定角度，呈现出“雾绕双星”的奇幻效果。若其中一个系统简化模型如图所示，质量不等的恒星A和B绕两者连线上某一定点O做匀速圆周运动，由天文观察测得其运动周期为T，A到O点的距离为，A和B的距离为r，已知引力常量为G，则A的质量为( )
A.B.C.D.
8．如图甲，绝缘水平面上有一“<”型光滑金属导轨，Oa与Ob夹角为；将质量为m的长直导体棒PQ放在导轨上并与Oa垂直，除轨道Ob上的电阻R外，其余电阻不计，导体棒与导轨接触良好。空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度为B。时刻导体棒与O点间的距离为2L，棒在外力作用下，向左做直线运动，其速度的倒数随位移x变化的关系如图乙所示，导体棒从PQ向左运动距离L到达MN的过程中( )
A.流过导体棒的电流恒为B.导体棒运动的时间为
C.通过回路的电荷量为D.外力做功为+
二、多选题
9．图中为一列沿x轴传播的一列简谐横波，其中实线为时的波形，A是波上一质点，虚线为时的波形，且小于一个周期。则下列判断正确( )
A.此波一定沿x轴正方向传播B.波速可能为0.015m/s
C.波的周期可能为8sD.时刻质点A正向y轴正方向运动
10．一种未知粒子跟静止的氢原子核正碰，测出碰撞后氢原子核的速度是7v。该未知粒子(速度不变)跟静止的氮原子核正碰时，测出碰撞后氮原子核的速度是v。已知氢原子核的质量是，氮原子核的质量是，上述碰撞都是弹性碰撞，则下列说法正确的是( )
A.碰撞前后未知粒子的机械能减小
B.未知粒子在两次碰撞前后的方向均相反
C.未知粒子的质量为
D.未知粒子可能是α粒子
11．如图所示，水平面内固定有光滑不闭合梯形金属导轨OMNQP，导轨顶点O处有一个小缺口，，，，平行导轨足够长且间距为，E、F分别为OM、OP中点，在N、Q之间接有定值电阻，在导轨平面有垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度。质量为的足够长金属杆在外力F作用下从EF位置以初速度向右运动，此过程中回路中电流大小始终不变；当金属杆到达MP位置时，撤去外力，金属杆继续向右运动直至停止。金属杆、导轨电阻均忽略不计，则下列说法正确的有( )
A.导体杆由EF运动至MP过程中，导轨回路中电动势逐渐变大
B.导体杆由EF运动至MP过程中，通过电阻R的电荷量为0.375C
C.导体杆由EF运动至MP过程中，外力做功大小为1.875J
D.撤去外力F前后，回路中产生的焦耳热之比为
三、实验题
12．某同学为研究橡皮筋伸长与所受拉力的关系，做了如下实验：
①如图所示，将白纸固定在制图板上，橡皮筋一端固定在O点，另一端A系一小段轻绳(带绳结)，将制图板竖直固定在铁架台上。
②将质量为的钩码挂在绳结上，静止时描下橡皮筋下端点的位置；用水平力拉A点，使A点在新的位置静止，描下此时橡皮筋下端点的位置；逐渐增大水平力，重复5次…
③取下制图板，量出、…各点到O的距离、…量出各次橡皮筋与之间的夹角、…
④在坐标纸上作出的图像如图所示。
完成下列填空：
(1)已知重力加速度为g，当橡皮筋与间的夹角为α时，橡皮筋所受的拉力大小为______________(用g、m、α表示)。
(2)取，由图像可得橡皮筋的劲度系数______________N/m，橡皮筋的原长______________m。(结果均保留两位有效数字)
13．某兴趣小组自制了一个多量程的欧姆表，其电路图如图甲所示。其中电池的电动势，内阻可忽略不计；表头G量程，内阻，表头的表盘如图乙所示。
①开关拨至挡，将滑动变阻器滑片调到最左端。
②将红、黑表笔短接，此时表头的读数如图乙所示，该读数为______μA。由此可知，滑动变阻器的最大阻值为______kΩ(结果保留两位有效数字)。
③调节滑动变阻器的滑片位置，使电流表指针满偏。
④将被测电阻接在红、黑表笔之间，此时电表指针指向20μA处，则该被测电阻的阻值为______kΩ(结果保留两位有效数字)。
⑤根据上述原理，将表头的电流刻度改成与之相对的电阻值刻度，即做成一个欧姆表。
(1)图中的阻值为______kΩ(结果保留三位有效数字)。
(2)电池使用一段时间后电动势E减小为1.44V，改装后的欧姆表仍可以调零。若某次测量结果的读数为50kΩ，则该被测电阻的真实阻值是______kΩ；若测量结果的读数为25Ω，则该被测电阻的真实阻值是______Ω。(结果均保留两位有效数字)
四、计算题
14．如图所示，内壁光滑的导热汽缸竖直放置在水平桌面上，汽缸内封闭一定质量的气体。活塞质量，活塞横截面积。活塞初始状态位于离底部高度处。假设外界空气温度恒为27℃，大气压强，.
(1)用外力F将活塞缓慢提升4cm，求此时汽缸内气体的压强；
(2)对汽缸内气体缓慢加热，当温度升到57℃时，气体吸收了10J的热量，求此过程中气体内能的增加量。
15．如图所示，在平面坐标系第Ⅰ象限内有沿x轴负方向的匀强电场，虚线PQ为在同一平面内的竖直直线边界，在第Ⅱ、Ⅲ象限内虚线PQ与y轴之间有垂直坐标平面向里的大小为B的匀强磁场。C、D两个水平平行金属板之间的电压为U。一质量为m、电荷量为e的带正电的粒子(不计粒子重力)从靠近D板的S点由静止开始做加速运动，从x轴上处的A点垂直于x轴射入电场，从y轴上处进入磁场，粒子速度方向与y轴正方向夹角，不计粒子的重力。要使粒子不从PQ边界射出，求：
(1)粒子运动到A点的速度大小；
(2)匀强电场的场强大小E；
(3)虚线PQ与y轴之间磁场的最小宽度d。
16．如图所示，金属圆管固定在水平地面上。劲度系数的弹簧一端固定于金属圆管的底部，另一端连接小圆柱体A。金属圆管壁左右两侧开有两条缝，B由小圆柱体及两侧的支柱构成，其两侧的支柱通过管壁的缝伸出金属圆管，与管壁无摩擦，静置于A上与A不粘连，A、B质量均为1kg且都可视为质点。小圆柱体B正上方有一带圆孔的挡板(厚度不计)固定在金属圆管壁上，质量为2kg的小圆柱体C放于圆孔上方不掉落。在B的左右支柱上始终施加竖直向上、大小为5N的恒力F，使A、B开始运动。经过一段时间后A、B分离，分离时B未与C碰撞。分离瞬间，A被金属圆管内一卡件作用使其速度突变为零，以后此卡件不再对A和B有任何作用。B继续向上运动恰好穿过圆孔与C发生弹性碰撞，且以后每次碰撞前C均已静止在圆孔上方。已知弹簧的弹性势能(x为弹簧的形变量)，重力加速度g取，B与A、C的碰撞时间极短且均为弹性碰撞，A、B、C运动过程中始终在竖直方向，且未与金属圆管壁接触(空气阻力不计)。求：
(1)二力开始作用瞬间，A对B的支持力的大小；
(2)A、B第一次碰撞后物体A向下运动的最大距离；
(3)与B第一次碰撞开始，A物体运动的总路程。
参考答案
1．答案：D
解析：A.在科学研究中，理想模型是为了便于研究问题，对研究对象进行理想化抽象的过程。物理学中通过抽象方法构建的理想化模型有很多，例如质点、点电荷、单摆、弹簧振动子、理想变压器、理想气体等；故A正确，不符题意；
B.1918-1922年美国物理康普顿在研究石墨对X射线时，发现散射的X射线中，除了与入射光线波长相同的成分外，还有大于入射光波长的成分，这种现象称为康普顿效应。中国留学生吴有训测试了多种物质对X射线的散射，证实了康普顿效应的普遍性；故B正确，不符题意；
C.1925年，德国物理学家海森堡和玻恩等人对玻尔的氢原子理论进行了推广和改造，使之可以适用于更普遍的情况，建立了矩阵力学理论；故C正确，不符题意；
D.1895年年末，德国物理学家伦琴发现了一种新的射线——X射线，即伦琴射线。它具有一定的辐射性，现在我们知道X射线是原子的内层电子跃迁时发射的波长很短的电磁波；故D错误，符合题意。
故选D。
2．答案：C
解析：由题，A、C、G点的电势都是2V，所以它们是等势点，由此可知，A、C、G在同一个等势面上，匀强电场的电场线一定与之垂直；B点的电势等于0，所以：，代入数据可得：.故A错误；A点的电势高于B点的电势，A、C、G在同一个等势面上，所以匀强电场的场强方向由D指向B.故B错误；带正电粒子沿AC方向进入电场后做类平抛运动，受到的电场力：；粒子的加速度：；粒子沿AC方向的位移：；沿DB的方向的位移：；联立可知：.故C正确；根据匀强电场特点可知：，即，所以，所以：；把一个电子从B点移到D点，电场力做功：，其电势能减小，故D错误.故选C.
3．答案：B
解析：A.乙选手起跑1s末甲选手的位移为
乙选手起跑1s末乙选手的位移为
乙选手起跑1s末没有追上甲选手，A错误；
B.乙选手起跑时，甲选手的位移为
乙选手起跑时，甲选手正好跑了1m，B正确；
C.速度相等时距离最大，相遇前甲、乙两选手之间的最大距离为
相遇前甲、乙两选手之间的最大距离为1.5m，C错误；
D.乙选手超过甲选手后，乙选手的速度比甲选手大，两选手不能再次相遇，D错误。
故选B。
4．答案：C
解析：对两环和绳整体受力分析，作力矢量三角形如图所示，缓慢顺时针转动两杆至杆OB竖直，在转动过程中，初始时杆对环P的弹力最小，当逐渐增大到辅助圆的直径时，杆对环Q的弹力水平，杆对环P的弹力全过程一直变大，杆对环Q的弹力一直变小。
故选C。
5．答案：B
解析：A.感应电动势最大值
变压器原线圈有效值
又
则电压表示数
选项A错误；
B.滑动变阻器滑片向下滑动，变阻器接入电路的电阻增大，变压器输出电流减小，输出功率减小，选项B正确；
C.滑动变阻器滑片滑到中间位置时接入电路的电阻为10Ω，可求得次级电阻为10Ω，则次级消耗的功率
则初级输入功率即导体棒产生的功率
在1min内外力对导体棒做的功为
选项C错误；
D.导体棒的最大速度变为，则产生的感应电动势最大值变为原来的一半，有效值变为原来的一半，变压器次级电压有效值变为原来的一半，则根据
变压器次级功率变为原来的，则变压器的输出功率也变为原来的，选项D错误。
故选B。
6．答案：C
解析：根据对称性，先来分析一下a光线，光路图如图
第一次折射在D点，入射角α，折射角β。根据折射率公式，有
由几何知识，可得
又
解得
可得
第二次折射发生在F点，设入射角为，折射角。根据折射率公式，有
又
解得
由三角形知识可得
又
解得
故选C。
7．答案：A
解析：取B为研究对象，B绕O点做匀速圆周运动，设A、B的质量分别为和，由万有引力定律及牛顿第二定律得
解得
又根据
则A的质量为
故选A。
8．答案：D
解析：由图乙可知，导体棒运行的速度与位移的关系为
A.由于Oa与Ob夹角为，则
当位移为x时，回路中产生的感应电动势
代入数据可得
回路中的电流
A错误；
B.在图像中，图线与横轴围成的面积等于所用时间，可知
B错误；
C.通过回路的电荷量
C错误；
D.根据能量守恒可知，外力做的功一部分转化为导体棒的动能，一部分转化为焦耳热，即
D正确。
故选D。
9．答案：BC
解析：A.题中没有说明质点A振动方向，因此也无法判断出波的传播方向，故A错误；
BC.由题意可知，
当波向右传播时，结合波形图可知
解得
则波速为
当波向左传播时，结合波形图可知
解得
则波速为
故BC正确；
D.若已知波的传播方向，可以确定质点的振动方向，所以由于本题没有确定波的传播方向，因此不能确定质点的振动方向，故D错误。
故选BC。
10．答案：AC
解析：A.根据题意可知，未知粒子与静止的原子核碰撞过程中总机械能守恒，而碰撞后原子核的机械能增加，所以未知粒子的机械能减小，故A正确；
CD.设未知粒子质量为m，速度为，碰后未知粒子的速度为，未知粒子跟静止的氢原子核弹性正碰，根据动量守恒和能量守恒可知
未知粒子与氮原子弹性正碰后，碰后未知粒子的速度为，根据动量守恒和能量守恒可知
联立可得未知粒子质量为
，，
因为α粒子的质量是氢原子核质量的4倍，所以该未知粒子不是α粒子，故C正确，D错误；
B.因，，则未知粒子跟静止的氢原子核碰撞前后的方向相同，未知粒子跟静止的氦原子核碰撞前后的方向相反，故B错误。
故选AC。
11．答案：BD
解析：A.导体杆由EF运动至MP过程中，回路中电流不变，由知，导轨回路中电动势不变，A错误；
B.导体杆由EF运动至MP过程中，通过电阻R的电荷量
代入数据得
B正确；
C.撤去F之前
回路中产生的焦耳热
设杆到达MP位置时速度为v，则有
对杆分析，由动能定理
代入数据得外力做功
C错误；
D.撤去F之后，回路中产生的焦耳热
所以撤去外力F前后，回路中产生的焦耳热之比为
D正确。
故选BD。
12．答案：(1)
(2)；0.21
解析：(1)对结点及钩码，由平衡条件得，橡皮筋所受的拉力
。
(2)橡皮筋所受的拉力
则
图像的斜率
则橡皮筋的劲度系数
图像在横轴上的截距即为橡皮筋的原长，则原长。
13．答案： ②49；29
④50
(1)2.78
(2)48；24
解析：②将红、黑表笔短接，此时表头的读数为49μA。由此可知，滑动变阻器的最大阻值为
④当电流表指针满偏时
当电表指针指向20μA处时
解得
(1)由以上计算可知当电表指针指向20μA处时，此时电流计以及两端电压为
当在“”位置时，对应的待测电阻为50kΩ，可知当在“”位置时，对应的待测电阻为
此时两端电压为
则电流为
此时通过R3的电流为
则
(2)若电池电动势为时，调零后
若电池电动势为时，调零后
当测量某电阻时，则
联立可得
当时，带入解得
当时，带入解得
14．答案：(1)；(2)
解析：(1)设初状态压强，对活塞受力分析有
又
解得
(2)对汽缸内气体缓慢加热过程有
解得
气体对外做功
根据热力学第一定律有
解得
15．答案：(1)；(2)；(3)
解析：方法一：
(1)由动能定理得
可得粒子运动到A点的速度大小
(2)进入匀强电场，粒子水平方向做匀加速运动，竖直方向做匀速运动，粒子从y轴进入磁场时速度v与y轴正方向夹角为
根据动能定理
联立解得
(3)带电粒子进入磁场中洛伦兹力提供向心力
解得
当粒子运动的轨迹刚好与边界PQ相切时，粒子不从PQ边界射出，虚线PQ与y轴之间磁场的最小宽度
解得
方法二：
(1)由动能定理得
可得粒子运动到A点的速度大小
(2)竖直方向做匀速运动
水平方向做匀加速运动
牛顿第二定律
联立解得
(3)由题意知
带电粒子进入磁场中洛伦兹力提供向心力
当粒子运动的轨迹刚好与边界PQ相切时，粒子不从PQ边界射出，虚线PQ与y轴之间磁场的最小宽度
解得
16．答案：(1)5N；(2)；(3)7.07cm
解析：(1)初态时A、B均静止，有
解得
由牛顿第二定律可得，对A、B整体有
对B有
解得
(2)在F的作用下，A、B分离时，二者加速度相等，对A、B分别有
联立解得
两物体从开始运动到分离时上升的高度为
从开始运动到A、B分离，设竖直向上为正方向，据功能关系，对A、B整体有
解得A、B分离时，B的速度为
分离后，由于
B物体匀速上升至B、C碰撞，由于是弹性碰撞，据动量守恒及机械能守恒分别可得
联立解得
B向下运动，然后B、A发生弹性碰撞，有
解得
，
可知碰后二者速度互换，B静止，A从平衡位置向下运动，设A向下运动的最大距离为，由能量守恒定律有
可得
解得
(3)A、B第一次碰撞后A先向下减速，再反向加速，回到原位后，与B碰撞，A、B交换速度，B再次匀速上升与C发生碰撞，然后B向下运动与A发生碰撞，二者交换速度，由碰撞结论可知碰后
解得
同理可知以后的运动情况与上面的情况类似，则归纳可得
A运动的总路程为