2023-2024学年河北省唐山市百师联盟高二（下）期末物理试卷（含答案）

这是一份2023-2024学年河北省唐山市百师联盟高二（下）期末物理试卷（含答案），共9页。试卷主要包含了单选题，多选题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1.“嫦娥五号”携在月球采集的约2kg月壤返回地球。从月球带来的“土”特产中有地球上含量极少且被誉为“月壤宝藏”的氦−3，它是既环保又安全的核反应原料，可将氦−3原子核与氘原子核结合时释放的能量用来发电，其核反应方程 23He+12H→ZAY+11H，则下列说法正确的是( )
A. 该反应为原子核的人工转变B. 23He与 ZAY相比， ZAY的结合能较小
C. 由核反应方程可知，A为4，Z为2D. 氦−3是Y的同位素，比Y少一个质子
2.如图甲所示，t=0时，一小船停在海面上的P点，一块浮木漂在纵坐标y=0.5m的R点，其后小船的振动图像如图乙所示，可知( )
A. 水波的振动向x轴负方向传播B. 水波波速为4.8m/s
C. 1.2s末，小船运动到Q点D. 1.5s末，浮木向下运动
3.根据宇宙大爆炸理论，密度较大区域的物质在万有引力作用下，不断聚集可能形成恒星。恒星最终的归宿与其质量有关，如果质量为太阳质量的1～8倍将坍缩成白矮星，质量为太阳质量的10～20倍将坍缩成中子星，质量更大的恒星将坍缩成黑洞。设恒星坍缩前后可看成质量均匀分布的球体，质量不变，体积缩小，自转变快。不考虑恒星与其它物体的相互作用。已知逃逸速度为第一宇宙速度的 2倍，中子星密度大于白矮星。根据万有引力理论，下列说法正确的是( )
A. 同一恒星表面任意位置的重力加速度相同
B. 恒星坍缩后表面两极处的重力加速度比坍缩前的大
C. 恒星坍缩前后的第一宇宙速度不变
D. 中子星的逃逸速度小于白矮星的逃逸速度
4.血压仪由加压气囊、臂带、压强计等构成，如图所示。加压气囊可将外界空气充入臂带，压强计示数为臂带内气体的压强高于大气压强的数值。充气前臂带内气体压强为大气压强，体积为V；每次挤压气囊都能将60cm3的外界空气充入臂带中，经5次充气后，臂带内气体体积变为5V，压强计示数为150mmHg。已知大气压强等于750mmHg，气体温度不变。忽略细管和压强计内的气体体积。则V等于( )
A. 30cm3B. 40cm3C. 50cm3D. 60cm3
5.如图甲为教学用交流发电机，转动手柄，两个磁极之间的线圈随着转动，就能产生感应电动势，从而为小灯泡供电。把小灯泡与教学用发电机按图乙所示电路通过变压器相连，小灯泡发光。变压器副线圈的匝数可通过移动调节器的滑片P改变。下列说法正确的是( )
A. 调节器滑片位置不变时，手柄转速变大，变压器副线圈两端电压变小
B. 调节器滑片位置不变时，手柄转速变大，小灯泡的亮度变暗
C. 手柄转速一定时，向下移动调节器的滑片，小灯泡变亮
D. 若希望小灯泡亮度保持不变，当手柄转速变大时，可向下移动调节器的滑片
6.近些年高压水枪水射流清洗技术迅速发展，可以用于清洗汽车上许多种类的污垢层。设高压水枪洗车时，垂直射向车身的圆柱形水流的横截面直径为d，水从出水口水平出射，水打到车身后不反弹顺车身流下。已知车身受到水的平均冲力大小为F，水的密度为ρ，则水的流量Q(单位时间流出水的体积)为( )
A. 12 ρdπF
B. d2 πFρ
C. 2 ρdπF
D. 2d πFρ
7.质量为M的玩具动力小车在水平面上运动时，牵引力F和受到的阻力f均为恒力。如图所示，小车用一根不可伸长的轻绳拉着质量为m的物体由静止开始运动。当小车拖动物体驶的位移为S1时，小车达到额定功率，轻绳从物体上脱落。物体继续滑行一段时间后停下，其总位移为S2。物体与地面间的动摩擦因数不变，不计空气阻力。小车的额定功率P0为( )
A. 2F2(F−f)(S2−S1)S1(M+m)S2−MS1B. 2F2(F−f)(S2−S1)S1(M+m)S2−mS1
C. 2F2(F−f)(S2−S1)S2(M+m)S2−MS1D. 2F2(F−f)(S2−S1)S2(M+m)S2+mS1
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.如图(甲)所示为太空探索公司猎鹰火箭助推器回收画面。火箭发射后，助推器点火提供向上的推力，到达某一高度后与火箭分离，并立即关闭发动机，在接近地面某处重启发动机减速并使助推器的速度在着陆时为零。从火箭发射开始计时，助推器上速度传感器测得助推器竖直方向的速度如图(乙)所示，忽略空气阻力，则下列说法正确的是( )
A. t1～t3的过程中，助推器先处于超重状态然后处于失重状态
B. t3～t4的过程中助推器处于超重状态
C. t2时刻助推器与火箭分离并关闭发动机
D. 若t2v2
9.光导纤维(简称光纤)由内芯和外套两层组成。如图所示，某光纤内芯半径为a，折射率为n，外套折射率小于n，真空中的光速为c，传播的信号从光纤轴线上的O点射向光纤。若一段该光纤长为L，则光在该光纤中传播的最短时间为t(未知)；若光信号在光纤内芯中传播时相对外套的临界角为C，为保证射入光纤内芯的光信号在传播过程中发生全反射，O点到光纤左端面距离的最小值为x(未知)。则( )
A. t=Lcn
B. t=nLc
C. x=ancsC 1−n2cs2C
D. x=nacsC 1+n2cs2C
10.如图所示，x轴上的电势分布关于φ轴对称，x1处电势为φ1，x3处电势为φ2，且该处图线切线斜率绝对值最大，x3=−x2，将一电荷量为−q(q>0)的电荷从x1处由静止释放，只在电场力作用下运动，下列说法正确的是( )
A. 电荷运动到x2处加速度最大，且与x3处加速度等大反向
B. 电荷在x3处的动能为−q(φ2−φ1)
C. 电荷从x1到x2，电场力做功为q(φ2−φ1)
D. 电荷一直向x轴正方向运动
三、计算题：本大题共4小题，共48分。
11.用电压表和电流表测电源的电动势和内电阻，有如图甲、乙所示的两种电路，测得多组数据，把它们标在丙图的坐标纸上，并作出路端电压U与干路电流I间的关系(U−I)图像。

(1)由丙图的图像可知，电源的电动势E= ______V，内电阻r= ______Ω。(结果均保留两位有效数字)
(2)如果丙图是采用乙图所示的电路进行测量并作出的图像，所得的电源电动势E的测量值______(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。
(3)如果做实验时，实验室没有合适量程的电表，需要进行改装，以下电表改装正确的是______。
A.将一个量程为10mA、内阻为20Ω的电流表，串一个280Ω的电阻可以改装为量程为3V的电压表
B.将一个量程为10mA、内阻为20Ω的电流表，并一个1Ω的电阻可以改装为量程为0.6A的电流表
C.将一个量程为10mA、内阻为20Ω的电流表，并一个300Ω的电阻可以改装为量程为3V的电压表
D.将一个量程为3V、内阻为2kΩ的电压表，串一个8kΩ的电阻可以改装为量程为10V的电压表
12.如图所示，倾角α=37°的直轨道AB与半径R=0.15m的圆弧形光滑轨道BCD相切于B点，O为圆弧轨道的圆心，CD为竖直方向上的直径，质量m=0.1kg的小滑块可从斜面上的不同位置由静止释放，已知小滑块与直轨道AB间的动摩擦因数μ=0.5，重力加速度取g=10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8。
(1)若释放点距B点的长度l=0.75m，求小滑块到最低点C时对轨道的压力大小；
(2)若小滑块恰好能通过圆弧轨道的最高点D，求释放点距B点的距离。
13.如图所示，竖直xOy坐标平面内第Ⅱ象限内有相互正交的匀强磁场与匀强电场(图中未画出)，一个质量为mA=0.2kg的带正电小球A以速度v0从x轴上P点与x轴负方向成θ=60°进入磁场与电场区域，小球恰好能在电场与磁场区域内做匀速圆周运动，小球A由垂直于y轴上的N点离开电场、磁场区域，小球A立即与静置于N点的绝缘小球C发生弹性碰撞，碰撞后两球均落在第I象限内的x轴上，已知匀强磁场磁感应强度B0=3.0T，小球A带电量为q=1.0C，A、C两球体积相同，小球A质量为C的质量的2倍，N点与x轴的距离为ℎ=0.45m，不计空气阻力，重力加速度g=10m/s2，π取3；求：
(1)第Ⅱ象限内匀强电场的大小与方向；
(2)小球A由P点出发到落回x轴所用时间；
(3)A、C两小球在x轴上的落点间距Δx。
14.如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，两导轨间距为L=1m，导轨左侧有两个开关S1、S2，S1与一个阻值为R=2Ω的定值电阻串联，S2与一个电容为C=0.5F的电容器串联。导体棒ab垂直于导轨放置，其长度为L、质量m=0.5kg、电阻r=1Ω。整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度大小为B=1T的匀强磁场中。一质量为M=0.1kg的重物通过轻质定滑轮用绝缘轻绳与导体棒ab的中点连接，开始时轻绳张紧，轻绳水平部分与导轨和导体棒在同一水平面。现将S1闭合，S2断开，使重物由静止释放，经时间t=3s导体棒达到最大速度。已知导轨足够长，不计导轨电阻，导体棒始终垂直导轨且与导轨接触良好，重物始终未落地，取重力加速度为g=10m/s2，不计一切摩擦。求：
(1)导体棒的最大速度vm；
(2)导体棒从开始运动到刚达到最大速度时，运动的距离d；
(3)导体棒从开始运动到刚达到最大速度时，电阻R中产生的热量；
(4)导体棒达到最大速度后，将S1断开、S2闭合，同时撤去重物，导体棒速度再次稳定时电容器所带的电荷量。
参考答案
1.C
2.D
3.B
4.D
5.D
6.B
7.A
8.BD
9.BC
10.AC
11.1.5 1.0 小于 A
12.解：(1)设C点的速度大小为vC，从释放点到B点根据动能定理可得
12mvC2=(mgsinα−μmgcsα)⋅l+mgR(1−csα)
设小滑块在C点受到轨道的支持力为F′，根据牛顿第二定律可得
F′−mg=mvC2R
根据牛顿第三定律可得小滑块在C点对轨道的压力为
F=F′
联立解得
F=3.4N
(2)小滑块恰好能通过轨道最高点，则在D点恰好由重力提供向心力，设D点速度大小为vD，根据牛顿第二定律可得
mg=mvD2R
设释放点到B点的距离为s，从释放点到D点运用动能定理可得
12mvD2=(mgsinα−μmgcsα)⋅s−mgR(1+csα)
联立解得
s=1.725m
答：(1)若释放点距B点的长度l=0.75m，小滑块到最低点C时对轨道的压力大小为3.4N；
(2)若小滑块恰好能通过圆弧轨道的最高点D，释放点距B点的距离为1.725m。
13.解：(1)依题意得小球恰好能在电场与磁场区域内做匀速圆周运动，所以重力与电场力大小相等，方向相反，令匀强电场为E，有
Eq=mAg
解得
E=2N/C
因为小球带正电，所以电场方向方向竖直向上；
(2)小球A在磁场中运动轨迹如图所示

小球运动的轨道半径为R，根据牛顿第二定律，得
B0qv0=mAv02R
由几何关系得
Rcsθ+R=ℎ
A小球在磁场中运动时间为t1，则有
t1=(π−θ)Rv0
小球A离开电磁场区后小落时间t2，根据自由落体运动公式
ℎ=12gt22
小球运动的总时间为
t=t1+t2
联立并代入数据解得
t=1330s
(3)A、C两球碰撞后速度分别为vA、vC，满足动量守恒定律，取向右为正方向，有
mAv0=mAvA+mCvC
机械能守恒定律得
12mAv02=12mAvA2+12mCvC2
落地点相距
Δx=(vC−vA)t2
联立并代入数据解得
Δx=1.35m
答：(1)第Ⅱ象限内匀强电场的大小2N/C，方向竖直向上；
(2)小球A由P点出发到落回x轴所用时间1330s；
(3)A、C两小球在x轴上的落点间距1.35m。
14.解：(1)导体棒的速度最大时，由平衡条件有
BLI=Mg
又有BLvm=I⋅(R+r)
联立解得：vm=3m/s
(2)导体棒从开始运动到刚达到最大速度的过程中，取棒的运动方向为正方向，分别对重物和导体棒组成的系统，由动量定理得
Mgt−BI−Lt=(M+m)vm
又q=I−t=BLv −tR+r=BLdR+r
联立解得：d=3.6m
(3)从导体棒开始运动到刚达到最大速度时，由能量守恒定律得
Mgd=12×(M+m)vm2+Q
解得：Q=0.9J
电阻R中产生的热量为
QR=RR+rQ
联立解得：QR=0.6J
(4)设稳定时导体棒的速度为v，则电容器两端电压为
U=BLv
电容所带的电荷量为
q′=CU
对导体棒，取棒的运动方向为正方向，由动量定理有
−BI′−L⋅Δt=mv−mvm
通过导体棒的电荷量为
q′=I′−Δt
联立解得：q′=0.75C
答：(1)导体棒的最大速度vm为3m/s；
(2)导体棒从开始运动到刚达到最大速度时，运动的距离d为3.6m；
(3)导体棒从开始运动到刚达到最大速度时，电阻R中产生的热量为0.6J；
(4)导体棒速度再次稳定时电容器所带的电荷量为0.75C。