2023-2024学年河南省郑州市宇华实验学校高二（下）期末物理试卷

这是一份2023-2024学年河南省郑州市宇华实验学校高二（下）期末物理试卷，共15页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
1．（4分）如图，倾角为30°的斜面静置于粗糙水平面。物块A由一轻绳与小球B相连，轻绳跨过光滑定滑轮，O点为轻绳与定滑轮的接触点。初始时小球B受到水平向右的拉力F，轻绳OB段与F的夹角θ＝120°，整个系统处于静止状态。现改变拉力F，将小球向右上方缓慢拉起，并保持夹角θ不变。从初始状态到轻绳OB段水平的过程中，斜面与物块A均保持静止，则在此过程中（ ）
A．拉力F先增大后减小
B．轻绳OB段的张力先增大后减小
C．地面对斜面的支持力逐渐增大
D．地面对斜面的摩擦力先增大后减小
2．（4分）地磁暴会使高层大气密度显著增加，进而导致低空航天器的运行轨道半径减小加快，若轨道变化前后航天器的运动均可视为匀速圆周运动，则轨道变化后低空航天器的（ ）
A．角速度变小B．运行周期变大
C．运行速度变大D．向心力变小
3．（4分）电子显微镜通过“静电透镜”实现对电子会聚或发散使微小物体成像。一种电子透镜的电场分布如图所示（截取其中一部分），虚线为等势面，相邻两等势面间的电势差相等，电子枪发射的电子仅在电场力作用下的运动轨迹如图中实线所示，a、b、c是轨迹上的三点，若c点处电势为3V，电子从a点运动到b点电势能变化了5eV，则下列说法正确的是（ ）
A．a点电势为7.5V
B．电子在b点的动能不可能为2.5eV
C．电子在b点加速度比在c点加速度大
D．电子在电场中运动的最小速度一定为零
4．（4分）B超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波，遇到人体组织会产生不同程度的反射，探头接收到的超声波信号形成B超图像。如图为探头沿x轴正方向发送的简谐超声波图像，t＝0时刻波恰好传到质点M。已知此超声波的频率为2×107Hz，下列说法中正确的是（ ）
A．超声波在血管中的传播速度为2.8×106m/s
B．t＝1.5×10﹣7s时，质点M恰好在平衡位置向上振动
C．质点M的振动方程是y＝0.4sin（4π×107t）mm
D．0∼1.625×10﹣7s内质点N运动的路程为3.2mm
5．（4分）如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为2：1，电源的输出电压u＝30sin100πt（V），定值电阻R1＝20Ω，R3＝2.5Ω，滑动变阻器R2的最大阻值为5Ω，a、b为滑动变阻器的两个端点，所有电表均为理想电表。现将滑动变阻器滑片P置于b端，则（ ）
A．电流表示数为
B．电压表示数为10V
C．滑片P由b向a缓慢滑动，R3消耗的功率减小
D．滑片P由b向a缓慢滑动，变压器的输出功率减小
6．（4分）一定质量理想气体经历如图所示的循环过程，a→b过程是等压过程，b→c过程中气体与外界无热量交换，c→a过程是等温过程。下列说法正确的是（ ）
A．a→b过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功
B．b→c过程，气体对外做功，内能增加
C．a→b→c过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功
D．a→b过程，气体从外界吸收的热量等于c→a过程放出的热量
7．（4分）如图所示，一定质量的理想气体从状态A经状态B变为状态C。则（ ）
A．.A到B过程中气体分子平均动能不变
B．.A到B过程中气体分子的数密度增大
C．.B到C过程中气体从外界吸收热量
D．.状态A的温度比状态C的温度高
（多选）8．（4分）长软绳OA与AB材质不同，从t＝0时刻开始，用手握住较长软绳的一端连续上下抖动，手每秒钟做一次振幅为6cm的全振动，以O点为原点向x轴正方向形成一列简谐横波，t＝4s时的部分波形图如图所示。已知OA＝24cm，AB＝12cm。下列说法正确的是（ ）
A．手刚开始抖动的方向向下
B．t＝0至t＝3s内，x＝28cm处质点经过的路程为12cm
C．时，质点B第二次到达波峰位置
D．若手上下抖动加快，OA段绳波的波长将变大
（多选）9．（4分）某国产手机采用磁吸式无线充电、通过磁铁的吸附力，把无线充电发射线圈和接收线圈紧密结合在一起、大大降低了能量损耗。已知无线充电底座线圈接在220V的交流电源上，手机在无线充电过程中、接收线圈提供的电压为5V，功率为20W。若不计能量损耗，下列说法正确的是（ ）
A．无线充电接收线圈主要工作原理是电磁感应
B．无线充电接收线圈主要工作原理是电流磁效应
C．发射线圈和接收线圈的匝数比为44：1
D．正常充电时、充电底座线圈的输入电流为A
（多选）10．（4分）氢原子的能级图如图甲所示，一群处于n＝4的激发态的氢原子自发跃迁，辐射出的光子中仅有a、b两种光能使图乙中的光电管电路产生光电流，测量得到的光电流I与电压U的关系曲线如图丙所示，则（ ）
A．a光光子的能量大于b光光子的能量
B．b光产生的光电子的最大初动能Ek＝9.8eV
C．阴极K的逸出功W＝2.95eV
D．a光的反向遏止电压Uc2＝9.41eV
二、非选择题：本题共5小题，共60分。
11．（10分）某实验小组利用图甲所示的实验装置验证牛顿第二定律。
（1）下列实验操作步骤。正确的顺序是 。
①将挂有槽码的细线绕过定滑轮系在滑块上，滑块移到光电门1右侧某位置A处
②改变槽码和滑块质量，重复实验
③把气垫导轨放在水平桌面上，将装有遮光条的滑块放在导轨上，打开气源开关，调节导轨至水平
④多次改变光电门2的位置，滑块每次都由A处静止释放，记录t1和t2
⑤从A处由静止释放滑块，记录滑块从光电门1运动到光电门2的时间t1和遮光条通过光电门2的遮光时间t2
（2）实验记录和处理的某组数据如表：
请根据表中数据，在图乙中作出图像。
（3）根据图像求得图线的斜率k＝ s﹣2（结果保留两位有效数字）。
（4）实验中，测得遮光条的宽度为d，滑块和遮光条的总质量为M，槽码的质量为m，用槽码的重力代替细线的拉力。已知重力加速度为g。在误差允许范围内，如果（3）中所求k满足k＝ （用符号d、m、M、g表示）。则验证了牛顿第二定律。
（5）实验小组发现图线斜率的测量值总小于理论值，产生该系统误差的原因是 （写出一个即可）。
12．（10分）如图所示是某快递点分拣快递装置的部分简化示意图，质量m＝1.5kg的快递从倾角为θ＝53°的斜面顶端A点静止释放，沿斜面AB下滑，进入水平传送带BC传送，最后能从水平末端C点水平抛出，落到水平地面上，斜面与传送带之间由一小段不计长度的光滑圆弧连接。已知斜面AB长L1＝2m，水平传送带BC长L2＝4m，传送带上表面距水平地面h＝1.25m，快递与斜面间动摩擦因数，与传动带间动摩擦因数，传送带以某一速度顺时针转动，不考虑传送带滑轮大小，不考虑快递受到的空气阻力，快递可视为质点，g＝10m/s2。求：
（1）快递刚滑到传送带上时速度的大小；
（2）调节传送带速度使快递落地点与抛出点C点的水平距离最大，则传送带速度至少多大，并求出与抛出点的最大水平距离xm和快递落地时的速度v0。
13．（12分）如图所示，光滑水平面上竖直固定有一半径为R的光滑绝缘圆弧轨道BC，水平面AB与圆弧BC相切于B点，O为圆心，OB竖直，OC水平，空间有足够大水平向右的匀强电场。一质量为m、电荷量为q的带正电绝缘小球自A点由静止释放，小球沿水平面向右运动，AB间距离为2R，匀强电场的电场强度，重力加速度大小为g，不计空气阻力。求：
（1）小球到达B点时的速度大小；
（2）小球在光滑绝缘圆弧轨道BC上运动时对轨道的最大压力值；
（3）小球离开圆弧轨道到落地前的最小速率。
14．（14分）某固定游戏装置的竖直截面如图所示，由弧形轨道AB、竖直圆轨道BCD、水平直轨道DE平滑连接而成，圆形轨道底端略微错开，在轨道末端E的右侧光滑水平面上紧靠着质量为M＝0.5kg的长木板，长木板上表面与轨道末端E所在的水平面平齐，长木板左端放置一质量m＝0.1kg的小物块，右端固定连有一轻质弹簧的竖直挡板。现将一质量也为m的小球从弧形轨道上高度为h处静止释放。已知圆轨道半径R＝0.4m，小物块与木板间的动摩擦因数μ＝0.5，小球和小物块均可视为质点，不计其他阻力。
（1）若小球恰能通过竖直圆轨道的最高点C，求小球经过圆轨道的最低点B时受轨道支持力的大小；
（2）要使小球第一次进入竖直圆轨道运动过程中不脱离轨道，求h的大小范围；
（3）当h＝1.8m时，小球经圆轨道运动到E点与小物块发生弹性碰撞，发现小物块最终恰好不滑离木板，求：
①小物块第二次到达长木板左端时的速度大小；
②弹簧被压缩到最短状态时的弹性势能。
15．（14分）如图所示，两根间距为L的固定光滑金属导轨MP和NQ平行放置，电阻可忽略不计，两导轨是由位于MN左侧的半径为R的四分之一圆弧和MN右侧足够长的水平部分构成，水平导轨范围内存在竖直向下磁感应强度为B的匀强磁场，两根长度均为L的导体棒ab和cd垂直导轨且与导轨接触良好，开始时cd静止在磁场中，ab从圆弧导轨的顶端由静止释放，两导体棒在运动中始终不接触。已知ab棒、cd棒的质量均为m，电阻均为r。重力加速度为g。求：
（1）ab棒到达圆弧底端时对轨道的压力FN大小；
（2）最后稳定时ab棒的速度大小和整个过程中ab棒产生的焦耳热Q；
（3）整个过程中，通过cd棒的电荷量q。
2023-2024学年河南省郑州市宇华实验学校高二（下）期末物理试卷
参考答案与试题解析
一、选择题：本题共10小题，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1至7小题只有一项符合题目要求，每小题4分。第8至10小题有多项符合题目的要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。
1．（4分）如图，倾角为30°的斜面静置于粗糙水平面。物块A由一轻绳与小球B相连，轻绳跨过光滑定滑轮，O点为轻绳与定滑轮的接触点。初始时小球B受到水平向右的拉力F，轻绳OB段与F的夹角θ＝120°，整个系统处于静止状态。现改变拉力F，将小球向右上方缓慢拉起，并保持夹角θ不变。从初始状态到轻绳OB段水平的过程中，斜面与物块A均保持静止，则在此过程中（ ）
A．拉力F先增大后减小
B．轻绳OB段的张力先增大后减小
C．地面对斜面的支持力逐渐增大
D．地面对斜面的摩擦力先增大后减小
【答案】D
2．（4分）地磁暴会使高层大气密度显著增加，进而导致低空航天器的运行轨道半径减小加快，若轨道变化前后航天器的运动均可视为匀速圆周运动，则轨道变化后低空航天器的（ ）
A．角速度变小B．运行周期变大
C．运行速度变大D．向心力变小
【答案】C
3．（4分）电子显微镜通过“静电透镜”实现对电子会聚或发散使微小物体成像。一种电子透镜的电场分布如图所示（截取其中一部分），虚线为等势面，相邻两等势面间的电势差相等，电子枪发射的电子仅在电场力作用下的运动轨迹如图中实线所示，a、b、c是轨迹上的三点，若c点处电势为3V，电子从a点运动到b点电势能变化了5eV，则下列说法正确的是（ ）
A．a点电势为7.5V
B．电子在b点的动能不可能为2.5eV
C．电子在b点加速度比在c点加速度大
D．电子在电场中运动的最小速度一定为零
【答案】B
4．（4分）B超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波，遇到人体组织会产生不同程度的反射，探头接收到的超声波信号形成B超图像。如图为探头沿x轴正方向发送的简谐超声波图像，t＝0时刻波恰好传到质点M。已知此超声波的频率为2×107Hz，下列说法中正确的是（ ）
A．超声波在血管中的传播速度为2.8×106m/s
B．t＝1.5×10﹣7s时，质点M恰好在平衡位置向上振动
C．质点M的振动方程是y＝0.4sin（4π×107t）mm
D．0∼1.625×10﹣7s内质点N运动的路程为3.2mm
【答案】D
5．（4分）如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为2：1，电源的输出电压u＝30sin100πt（V），定值电阻R1＝20Ω，R3＝2.5Ω，滑动变阻器R2的最大阻值为5Ω，a、b为滑动变阻器的两个端点，所有电表均为理想电表。现将滑动变阻器滑片P置于b端，则（ ）
A．电流表示数为
B．电压表示数为10V
C．滑片P由b向a缓慢滑动，R3消耗的功率减小
D．滑片P由b向a缓慢滑动，变压器的输出功率减小
【答案】C
6．（4分）一定质量理想气体经历如图所示的循环过程，a→b过程是等压过程，b→c过程中气体与外界无热量交换，c→a过程是等温过程。下列说法正确的是（ ）
A．a→b过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功
B．b→c过程，气体对外做功，内能增加
C．a→b→c过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功
D．a→b过程，气体从外界吸收的热量等于c→a过程放出的热量
【答案】C
7．（4分）如图所示，一定质量的理想气体从状态A经状态B变为状态C。则（ ）
A．.A到B过程中气体分子平均动能不变
B．.A到B过程中气体分子的数密度增大
C．.B到C过程中气体从外界吸收热量
D．.状态A的温度比状态C的温度高
【答案】D
（多选）8．（4分）长软绳OA与AB材质不同，从t＝0时刻开始，用手握住较长软绳的一端连续上下抖动，手每秒钟做一次振幅为6cm的全振动，以O点为原点向x轴正方向形成一列简谐横波，t＝4s时的部分波形图如图所示。已知OA＝24cm，AB＝12cm。下列说法正确的是（ ）
A．手刚开始抖动的方向向下
B．t＝0至t＝3s内，x＝28cm处质点经过的路程为12cm
C．时，质点B第二次到达波峰位置
D．若手上下抖动加快，OA段绳波的波长将变大
【答案】BC
（多选）9．（4分）某国产手机采用磁吸式无线充电、通过磁铁的吸附力，把无线充电发射线圈和接收线圈紧密结合在一起、大大降低了能量损耗。已知无线充电底座线圈接在220V的交流电源上，手机在无线充电过程中、接收线圈提供的电压为5V，功率为20W。若不计能量损耗，下列说法正确的是（ ）
A．无线充电接收线圈主要工作原理是电磁感应
B．无线充电接收线圈主要工作原理是电流磁效应
C．发射线圈和接收线圈的匝数比为44：1
D．正常充电时、充电底座线圈的输入电流为A
【答案】ACD
（多选）10．（4分）氢原子的能级图如图甲所示，一群处于n＝4的激发态的氢原子自发跃迁，辐射出的光子中仅有a、b两种光能使图乙中的光电管电路产生光电流，测量得到的光电流I与电压U的关系曲线如图丙所示，则（ ）
A．a光光子的能量大于b光光子的能量
B．b光产生的光电子的最大初动能Ek＝9.8eV
C．阴极K的逸出功W＝2.95eV
D．a光的反向遏止电压Uc2＝9.41eV
【答案】BC
二、非选择题：本题共5小题，共60分。
11．（10分）某实验小组利用图甲所示的实验装置验证牛顿第二定律。
（1）下列实验操作步骤。正确的顺序是 ③①⑤④② 。
①将挂有槽码的细线绕过定滑轮系在滑块上，滑块移到光电门1右侧某位置A处
②改变槽码和滑块质量，重复实验
③把气垫导轨放在水平桌面上，将装有遮光条的滑块放在导轨上，打开气源开关，调节导轨至水平
④多次改变光电门2的位置，滑块每次都由A处静止释放，记录t1和t2
⑤从A处由静止释放滑块，记录滑块从光电门1运动到光电门2的时间t1和遮光条通过光电门2的遮光时间t2
（2）实验记录和处理的某组数据如表：
请根据表中数据，在图乙中作出图像。
（3）根据图像求得图线的斜率k＝ 1.9×102 s﹣2（结果保留两位有效数字）。
（4）实验中，测得遮光条的宽度为d，滑块和遮光条的总质量为M，槽码的质量为m，用槽码的重力代替细线的拉力。已知重力加速度为g。在误差允许范围内，如果（3）中所求k满足k＝ （用符号d、m、M、g表示）。则验证了牛顿第二定律。
（5）实验小组发现图线斜率的测量值总小于理论值，产生该系统误差的原因是 将槽码的重力代替细线的拉力 （写出一个即可）。
【答案】（1）③①⑤④②；（2）图见解析；（3）1.9×102；（4）；（5）将槽码的重力代替细线的拉力。
12．（10分）如图所示是某快递点分拣快递装置的部分简化示意图，质量m＝1.5kg的快递从倾角为θ＝53°的斜面顶端A点静止释放，沿斜面AB下滑，进入水平传送带BC传送，最后能从水平末端C点水平抛出，落到水平地面上，斜面与传送带之间由一小段不计长度的光滑圆弧连接。已知斜面AB长L1＝2m，水平传送带BC长L2＝4m，传送带上表面距水平地面h＝1.25m，快递与斜面间动摩擦因数，与传动带间动摩擦因数，传送带以某一速度顺时针转动，不考虑传送带滑轮大小，不考虑快递受到的空气阻力，快递可视为质点，g＝10m/s2。求：
（1）快递刚滑到传送带上时速度的大小；
（2）调节传送带速度使快递落地点与抛出点C点的水平距离最大，则传送带速度至少多大，并求出与抛出点的最大水平距离xm和快递落地时的速度v0。
【答案】（1）快递刚滑到传送带上时速度的大小为2m/s；
（2）传送带速度至少为8m/s，与抛出点的最大水平距离xm为4m，快递落地时的速度为m/s，落地时速度与水平面的夹角正切为。
13．（12分）如图所示，光滑水平面上竖直固定有一半径为R的光滑绝缘圆弧轨道BC，水平面AB与圆弧BC相切于B点，O为圆心，OB竖直，OC水平，空间有足够大水平向右的匀强电场。一质量为m、电荷量为q的带正电绝缘小球自A点由静止释放，小球沿水平面向右运动，AB间距离为2R，匀强电场的电场强度，重力加速度大小为g，不计空气阻力。求：
（1）小球到达B点时的速度大小；
（2）小球在光滑绝缘圆弧轨道BC上运动时对轨道的最大压力值；
（3）小球离开圆弧轨道到落地前的最小速率。
【答案】（1）小球到达B点时的速度大小为；
（2）小球在光滑绝缘圆弧轨道BC上运动时对轨道的最大压力值为；
（3）小球离开圆弧轨道到落地前的最小速率为。
14．（14分）某固定游戏装置的竖直截面如图所示，由弧形轨道AB、竖直圆轨道BCD、水平直轨道DE平滑连接而成，圆形轨道底端略微错开，在轨道末端E的右侧光滑水平面上紧靠着质量为M＝0.5kg的长木板，长木板上表面与轨道末端E所在的水平面平齐，长木板左端放置一质量m＝0.1kg的小物块，右端固定连有一轻质弹簧的竖直挡板。现将一质量也为m的小球从弧形轨道上高度为h处静止释放。已知圆轨道半径R＝0.4m，小物块与木板间的动摩擦因数μ＝0.5，小球和小物块均可视为质点，不计其他阻力。
（1）若小球恰能通过竖直圆轨道的最高点C，求小球经过圆轨道的最低点B时受轨道支持力的大小；
（2）要使小球第一次进入竖直圆轨道运动过程中不脱离轨道，求h的大小范围；
（3）当h＝1.8m时，小球经圆轨道运动到E点与小物块发生弹性碰撞，发现小物块最终恰好不滑离木板，求：
①小物块第二次到达长木板左端时的速度大小；
②弹簧被压缩到最短状态时的弹性势能。
【答案】（1）小球经过圆轨道的最低点B时受轨道支持力的大小6N；
（2）h的大小范围0＜h≤0.4m或h≥1m；
（3）①小物块第二次到达长木板左端时的速度大小1m/s；
②弹簧被压缩到最短状态时的弹性势能0.75J。
15．（14分）如图所示，两根间距为L的固定光滑金属导轨MP和NQ平行放置，电阻可忽略不计，两导轨是由位于MN左侧的半径为R的四分之一圆弧和MN右侧足够长的水平部分构成，水平导轨范围内存在竖直向下磁感应强度为B的匀强磁场，两根长度均为L的导体棒ab和cd垂直导轨且与导轨接触良好，开始时cd静止在磁场中，ab从圆弧导轨的顶端由静止释放，两导体棒在运动中始终不接触。已知ab棒、cd棒的质量均为m，电阻均为r。重力加速度为g。求：
（1）ab棒到达圆弧底端时对轨道的压力FN大小；
（2）最后稳定时ab棒的速度大小和整个过程中ab棒产生的焦耳热Q；
（3）整个过程中，通过cd棒的电荷量q。
【答案】（1）ab棒到达圆弧底端时对轨道的压力FN大小为3mg；
（2）最后稳定时ab棒的速度大小为，整个过程中ab棒产生的焦耳热为mgR；
（3）整个过程中，通过cd棒的电荷量为。
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0.81
0.91
1.09
1.24
1.46
1.67

7.14
6.25
5.26
4.54
3.85
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题号
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答案
D
C
B
D
C
C
D
t1/s
0.81
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1.09
1.24
1.46
1.67

7.14
6.25
5.26
4.54
3.85
3.33

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