2023-2024学年山西省长治市高二（下）期末物理试卷（含答案）

这是一份2023-2024学年山西省长治市高二（下）期末物理试卷（含答案），共10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。

1.高光谱仪能又快又准地鉴别毒豆芽。检测时，将一束光近距离照射在物体上，靠反射回来的光谱信息进行分析判断。下列说法错误的是
A. 每一种物质都有自己独特的光谱特征
B. 检测原理：先提取原始物质的光谱信息再通过检测物与光谱库数据的比对分析来完成
C. 光谱检测只能检测高温稀薄气体中游离态原子的光谱
D. 物质中的原子吸收光的能量跃迁到高能级再回到较低能级时能发出自己独特的光谱
2.2024年4月11日《光明日报》报道，东华大学团队研发出集无线能量采集、信息感知与传输等功能于一体的新型智能纤维，由其编织制成的智能纺织品无须依赖芯片和电池便可实现发光显示、触控等人机交互功能。添加特定功能材料后，仅经过人体触碰，这种新型纤维就会展现发光发电的“神奇一幕”。电磁场和电磁波无处不在，这种新型纤维利用了电磁感应原理。下列说法错误的是
A. 变化的电磁场使纤维导体中磁通量变化产生感应电动势
B. 人体接触纤维时，纤维、人体、大地组成导体回路
C. 当手接触电阻为R的纤维两端，纤维发光时电流为I，则纤维中感应电动势等于IR
D. 纤维中磁通量变化越快产生的感应电动势越大
3.某同学做了一个“消失的树冠”魔术，如图所示，先在白纸上画树冠，在很薄的塑料密封袋外面画黑色的树干，把白纸装进密封袋，树冠和树干组成完整的树，塑料袋口密封好，然后把塑料袋竖直放入装满水的杯子中，发现树冠浸入水中后，真的消失不见了。他蹲低身子，发现视线与水平方向夹角很小时又能看到树冠。已知水的折射率为43。假设塑料袋壁折射率和水相同，忽略很薄的塑料袋壁中光路的变化。关于“树冠消失”的解释，下列说法正确的是( )
A. 由塑料袋内树冠上发出的光经空气射向水面时发生了全反射
B. 光经袋中空气射向水再射向水面上方空气时入射角小于临界角，发生了全反射
C. 水的临界角为37∘
D. 如果光从塑料袋射入水中折射角小于30∘，再从水射向水面上方空气时一定会发生全反射
4.在如图所示的水平向右的电场中，质子在坐标原点由静止释放，电场强度沿x轴变化的关系满足E= 1−x2，则质子运动到1m处获得的动能为( )
A. 4×1020JB. 4π×10−20JC. 4π×10−18JD. 4×10−18J
5.风力发电绿色环保、低碳，通过变压器和远距离输电线给用户供电，工作原理如图所示。发电机线圈面积为S、匝数为N匝、电阻不计，处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，线圈绕垂直磁场的水平轴匀速转动，转速为n，其输出端与升压变压器的原线圈相连，输出电压为U1，升压变压器原、副线圈的匝数比为n1n2，输出功率为P，降压变压器的副线圈连接用户，两变压器间的输电线总电阻为R，变压器均为理想变压器。用户端工作电压为U4。下列说法正确的是
A. U1=2πnNBS
B. 两变压器间输电线上的电流为n1P2πnn2NBS
C. 用户获得的功率为P−n1P2πnn2NBS2R
D. 若其他条件不变，只减小n1n2，则U4增大
6.大型文艺晚会常模拟麦浪滚滚的简谐横波传播过程，图甲为该简谐横波在t=0.4 s时刻的波形图，此时演员P位于平衡位置，演员Q平衡位置坐标为0.5 m，图乙为演员P的振动图像，以向上为y轴正方向。下列说法正确的是
A. 图甲中演员P正在向上运动
B. P总是重复Q的动作，只是比Q迟0.2 s开始运动
C. 与P相隔1 m的演员总是与P运动方向相反
D. 该波的传播速度为0.8 m/s
7.如图所示，一半径为R圆心为O的圆形区域内部存在磁感应强度大小为B垂直于纸面向外的匀强磁场。一群单个质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子从图中磁场边界O′点以初速度v从不同方向沿纸面射入磁场，不计粒子重力及粒子间的相互作用。下列说法正确的是
A. 若v=qBRm，则所有粒子出射方向平行
B. 若v=qBRm，则所有粒子偏转角度相同
C. 若v= 3qBR2m，则所有粒子均从某段圆弧边界射出，其圆弧长度为3πR2
D. 若v= 3qBR2m，则粒子在磁场中运动的最长时间是t=πmqB
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.鹊桥二号中继星自3月20日发射升空后，经过中途修正、近月制动、环月轨道机动，于4月2日按计划进入24小时周期的环月大椭圆冻结轨道作为使命轨道(图甲)。鹊桥二号中继星将在冻结轨道上分别与正在月球背面开展探测任务的嫦娥四号和嫦娥六号探测器(月球南极地面状态)开展对通测试(图乙)。环月大椭圆冻结轨道是处于稳定状态的环月轨道，近月点在月球北极附近，远月点在月球南极一侧，后期将调整到周期为12小时的环月椭圆轨道，为嫦娥七号、八号服务(图丙)。下列说法正确的是
A. 鹊桥二号的发射速度大于11.2 km/s，飞向月球过程机械能一定守恒
B. 图乙中鹊桥二号在远月点附近运行时，与月球的连线每秒扫过的面积相等
C. 图乙中鹊桥二号每转一圈与月球南极附近的嫦娥六号保持通信的时间可超过12小时
D. 图丙中内侧椭圆是12小时周期轨道，大小椭圆长轴比为34:1
9.如图所示为冰舞比赛中，世界冠军韩聪拉着隋文静的手在旋转，双方都以韩聪的左脚尖和手所在的竖直轴为轴心在匀速旋转，已知周期为1s，韩聪和隋文静的体重分别为80kg、50kg，此时隋文静的身体与韩聪手臂在一条直线上，且与冰面的夹角θ为30∘，此时隋文静的脚刚要离开地面，近似认为π2≈10，g取10m/s2，忽略冰面的摩擦力。韩聪和隋文静的重心离轴线的水平距离之比为K，隋文静的重心离韩聪的手的距离为L。下列说法正确的是( )
A. K=5:8B. K=8:5C. L=0.5mD. L=0.8m
10.如图所示，一质量为m=0.4 kg的物体，带电量q为+1 C，从半径为R=0.6 m的圆弧轨道的A端，在电场力作用下沿圆弧缓慢运动到B端(圆弧AB在竖直平面内)。电场强度E的方向与物体所在处的切线间的夹角θ随位置变化，E的大小随θ变化，且满足E=50πcsθN/C。圆弧轨道所对应的圆心角为60°，BO边沿竖直方向。g取10 m/s2，则这一过程中，下列说法正确的是
A. 电场力对物体做功10 JB. 电场力对物体做功10πJ
C. 重力对物体做功1.2 JD. 克服摩擦力做功8.8 J
三、实验题：本大题共2小题，共22分。
11.如图(a)是第四次天宫课堂中的小球斜碰大球实验，为了验证天宫课堂斜碰实验中动量是否守恒，利用仿真物理实验室软件模拟航天员的数据，结合频闪照相和留下质心轨迹的技术得到如图(b)的结果，并且把每一大格10cm的横纵坐标分成了更精细的10等分。为方便精密计算球的位置，设水平向右为x轴正方向，竖直向上为y轴正方向，网格每大格为10cm×10cm，初状态，质量为M=500g，半径为49.5mm的大钢球静止在质心坐标(30cm,0.1cm)处，小钢球质量m=100g，从质心坐标(70cm,1cm)处沿x轴负方向向大球运动，从小球出发开始，每隔2s记录两球位置。
(1)碰撞前小球的动量为p0=_________kg⋅cm/s(保留2位有效位数)。
(2)若碰撞后小球的水平、竖直分速度分别为v1x、v1y，大球的水平、竖直分速度分别为v2x、v2y，要用计算法验证碰撞过程中动量是否守恒，可验证两个公式，即：p0=_________和0=_________(用已知量和测定量的字母表示)。
(3)请你再提供一种简略方法验证碰撞过程系统动量是否守恒：_________。
(4)实验结果表明，在误差允许的范围内，碰撞过程中两球组成的系统动量_________(填“守恒”或“不守恒”)。
12.某同学想测如图(1)所示的集成电路里很薄的方块电阻R0的电阻率ρ，同时测干电池的电动势E和内阻r，他设计了如图(2)所示的电路。已知方块电阻的上、下表面是边长为L的正方形，上下表面间的厚度为d，连入电路时电流方向如图(1)所示。
①断开开关K，闭合开关S，改变电阻箱R阻值，记录不同R对应的电压表的示数U；
②将开关S、K均闭合，改变电阻箱R阻值，再记录不同R对应的电压表的示数U；
(1)画出步骤①②记录的数据对应的1U随1R变化关系的图像如图(3)所示，图中两个横截距为−2 Ω−1、−3 Ω−1，纵截距为0.2 V−1、b，不考虑电压表的内阻，则步骤①对应的图像是________(填“甲”或“乙”)，电源的电动势E=________，电源内阻r=________，方块电阻R0=________。
(2)要测出方块电阻的电阻率，先用螺旋测微器测量上下表面间的厚度d。在测微螺杆和测砧相接时，示数如图4(a)所示。在夹方块电阻测厚度时示数如图4(b)所示，则厚度d=________mm。
(3)方块电阻的电阻率ρ=________Ω·m。
四、计算题：本大题共3小题，共32分。
13.如图所示为某品牌精华液瓶子，瓶盖和胶头吸管是一体化设计。已知装液体的大瓶A内还有大概一半液体，插入吸管后，液体上方除胶头吸管外的空气体积为V0，吸管B玻璃部分管内横截面积为S，长为L，上面胶头中空部分容积为V，挤压胶头把胶头内空气全部挤出，玻璃吸管中的液体也会全部挤出。保持胶头捏紧状态把吸管插入液体中，放松胶头让其恢复体积为V，发现玻璃吸管中被吸进了长为0.7L的液体，已知大气压为p0，瓶中气体可看成理想气体，不考虑气体温度变化。
(1)求此时胶头内空气压强p1；
(2)若排空吸管内液体后放松胶头，将吸管插入液体密封瓶盖不漏气(若此时大瓶A液体上方和吸管中气体压强都为p0，液体还未进入吸管)，迅速完全把胶头挤瘪，放手后，吸管内吸进长度为0.8L的液体，忽略大瓶上方细管口的容积，求此时大瓶A内气体压强p2。
14.如图所示，两根足够长的金属直导轨水平平行放置，导轨间距为L=1 m，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B=1 T。现将质量均为m=1 kg的金属棒a、b垂直导轨放置，a、b金属棒接入导轨之间的电阻分别为R、3R，R=1 Ω。a棒光滑，b棒与轨道间动摩擦因数μ=0.1，运动过程中金属棒与导轨始终垂直且接触良好，金属棒始终未滑出导轨，导轨电阻忽略不计，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小g=10 m/s2，当给a棒施加水平向右恒定的拉力F=2 N，则：
(1)a棒速度v0为多大时，b棒开始运动？此时a棒的加速度大小为多少？
(2)从b棒运动开始计时，经过时间t0=8 s，a、b棒速度之比va:vb=3:1，求此时b棒的速度vb的大小；若t0时间内流过b棒的电量为q，求时间t0内a棒相对于b棒运动的距离Δx。
15.如图所示，左、右侧斜面倾角分别为β=45°、α=30°的光滑斜面固定在水平面上，斜面足够长，一足够长的轻质绸带跨过斜面的顶端铺放在斜面的两侧。将质量分别为mA=2.5 kg、mB=2 kg的小物块A、B同时轻放在斜面两侧的绸带上。两物块与绸带间的动摩擦因数均为μ= 24，且最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，重力加速度g=10 m/s2。求(结果可用根号表示)：
(1)A、B所受的摩擦力fA、fB分别为多大？
(2)A、B的加速度aA、aB分别为多大？
(3)若将A的质量改为m2=2 2kg，仍然同时由静止释放，当B的位移为0.1 2m时，系统机械能的损失量ΔE为多少？
参考答案
1.C
2.C
3.D
4.B
5.D
6.C
7.A
8.BCD
9.AC
10.AD
11.(1)碰前小球的速度
v0=−20cm2s=−10cm/s
动量为
p0=mv0=−1.0kg⋅cm/s
(2)[1][2]动量是矢量，类比力的合成与分解，动量的合成和分解同样遵循平行四边形定则，若要验证碰撞过程中的动量守恒，则应有
p0=mv1x+Mv2x
0=mv1y+Mv2y
(3)可以采用做图法，分别做出两球碰撞前后的动量差，若在误差允许范围内，动量差等大反向则验证系统动量守恒。
(4)由图(b)可知碰后小球的水平分速度
v1x=5.5cm/s
竖直分速度
v1y=4.3cm/s
大球的水平分速度
v2x=−3.1cm/s
竖直分速度
v2y=−0.83cm/s
将数据带入
p0=mv1x+Mv2x
0=mv1y+Mv2y
可知，在误差允许范围内，可得系统动量守恒。

12.(1)乙；5V；0.5Ω；1Ω；
(2)0.008(0.005−0.009均可)；
(3)8×10−6(5×10−6∼9×10−6均可)
13.解：(1)吸管内气体初状态压强为p0，体积为SL，
吸管内末状态气体体积V1=V+SL−0.7SL=V+0.3SL，
吸管内气体发生等温变化p0SL=p1V1，
解得p1=SLV+0.3SLp0。
(2)吸管内液体增加了0.8SL，则大瓶内液体减少了0.8SL，
末状态液面上方空气体积V2=V0+0.8SL，
密封前大瓶内气体压强为p0，体积为V0，初状态胶头内空气p0V挤入大瓶p0(V+V0)=p2V2，
解得p2=V+V0V0+0.8SLp0。
14.解：(1)b棒开始运动时，安培力等于最大静摩擦力，BIL=μmg，电动势由a棒产生，E=BLv0，
由闭合电路欧姆定律I=ER+3R，联立求得v0=4m/s，
对a棒，由牛顿第二定律：F−BIL=ma，解得a棒的加速度a=1m/s2。
(2)从b棒运动到t0=8s时，对a棒动量定理：Ft0−BILt0=mva−mv0，
对b棒动量定理：−μmgt0+BILt0=mvb，联立解得vb=3m/s，
此过程流过b棒的电荷量为q，则有q=It0，
联立b棒动量定理可得q=11C，
q=It0=E4Rt0=BLΔx4R，
Δx=44m。
15.解：(1)轻质绸带合力为零，则两物块给它的摩擦力大小相等方向相反，都等于绸带的张力。再据牛顿第三定律，得B和A受到绸带反作用的摩擦力大小也相等，fB=fA，
因为μmBgcsβ<μmAgcsα，
则B受滑动摩擦力fB=μmBgcsβ=5N，
A受静摩擦力，fA=fB=5N。
(2)A带着绸带一起加速下滑，据牛顿第二定律，mAgsinα−fA=mAaA，
解得aA=3m/s2，
对B，据牛顿第二定律，mBgsinβ−μmBgcsβ=mBaB，
解得aB=(5 2−52)m/s2。
(3)仍有μmBgcsβ<μmAgcsα，则fB=fA=μmBgcsβ=5N，
对A，据牛顿第二定律：m2gsinα−fA=m2a2，
对B，据牛顿第二定律：mBgsinβ−fB=mBaB，
m2gsinα=mBgsinβ，则二者受合外力大小相等，
B向左下滑距离xB=12aBt2，
绸带随A一起向右下滑距离xA=12a2t2，
综合得xA:xB=a2:aB=mB:m2，
当B的位移为0.1 2m时，此时A带着绸带向右下滑的位移xA=0.1m，
B与绸带相对位移d=xA+xB，
解得d=0.1(1+ 2)m，
摩擦生热Q=μmBgdcsβ，
系统机械能的损失转化为B与绸带摩擦生热，ΔE=Q，
ΔE=0.5(1+ 2)J。