2022-2023学年河南省郑州市高二上学期期末物理试题含解析

郑州市2022-2023学年高二上学期期末物理试题

第I卷（选择题共48分）

一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第小题只有一个选项符合题目要求，第小题有多个选项符合题目要求，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. 如图所示，将带正电荷Q的导体球丙靠近不带电的椭球形导体。若沿虚线将椭球形导体分成大小不同的甲、乙两部分,这两部分所带电荷量分别为Q甲、Q乙。下列关于电性和电荷量大小的比较正确的是（　　）

A. 甲带负电，乙带正电， B. 甲乙都带负电，

C. 甲带正电，乙带负电， D. 甲带正电，乙带负电，

【答案】C

【解析】

【详解】当导体处于静电平衡状态时，沿虚线将导体分开时，两部分所带异种电荷量的大小相等，即

由于虚线左侧距正电荷较远，甲部分感应出的正电荷，乙部分感应出的负电荷。

故选C。

2. 如图所示，半径均为r的两个金属球，其球心相距为3r，现使两球带上等量的同种电荷，电荷量都为q，设静电力常量为k。则对两球间的静电力F的判断正确的是（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】带同种电荷的两金属球，由于同种电荷相互排斥，所带电量集中在两球的外侧，两带电金属球等效的点电荷间距离大于3r，故由库仑定律可知，库仑力一定小于距离是3r时的库仑力，即

故选D

3. 把一个试探电荷q放在某点电荷Q产生的电场中的a点，测得它所受的静电力为F；再把该试探电荷q放在电场中的b点，测得它所受的静电力为3F；在电场中另有一点c，c点处于a点和点电荷Q的中点。则a、b、c三点电场强度之比为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】根据点电荷场强公式可知，a点的场强为

b点的场强为

c点的场强

则a、b、c三点电场强度之比为。

故选A。

4. 试探电荷带电荷量为，把该试探电荷放在电场中的点，具有的电势能，把同样的试探电荷放在电场中的点，具有的电势能。下列说法正确的是（　　）

A. 电场中点的电势为

B. 电场中两点间的电势差

C. 如果用带负电的试探电荷放入电场，点的电势将低于点的电势

D. 把该试探电荷从点移到点的过程中，克服电场力做功

【答案】B

【解析】

【详解】A．试探电荷带的电荷量为，在电场中的点具有的电势能，电场中点的电势

A错误；

B．电场中点的电势

电场中两点间的电势差

B正确；

C．电势大小与试探电荷无关，如果用带负电的试探电荷放入电场，点的电势仍高于点的电势。C错误；

D．把该试探电荷从点移到点的过程中，静电力做功

D错误。

故选B。

5. 研究与平行板电容器电容有关因素实验装置如图所示。首先使电容器a板带正电、b板带负电。下列说法正确的是（   ）

A. 实验中，只将电容器b板向左平移少许，静电计指针张角变大

B. 实验中，只将电容器b板向上平移少许，静电计指针的张角变小

C. 实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大

D. 实验中，保持极板不动，继续给电容器充电，发现静电计指针的张角变大，表明电容增大

【答案】A

【解析】

【详解】平行板电容器电容的定义式和决定式为

A．实验中，b板向左平移，则两极板间距d增大，C减小，而Q不变，所以U增大，静电计指针的张角变大，A正确；

B．实验中，只将电容器b板向上平移，则两极板正对面积S减小，C减小，而Q不变，所以U增大，静电计指针的张角变大，B错误；

C．实验中，只在极板间插入有机玻璃板，则两极板间介电常数εr增大，C增大，而Q不变，所以U减小，静电计指针的张角变小，C错误；

D．电容与极板所带电量无关，实验中，继续给电容器充电，只增加极板带电量Q，C不变，则U增大，所以静电计指针的张角变大，D错误。

故选A。

6. 在如图所示的电路中，电源的电动势，内阻为。定值电阻的阻值为，滑动变阻器的最大阻值为。闭合电键后，将滑动变阻器的滑片从最右端缓慢滑向最左端，在此过程中（　　）

A. 滑片在的最左端时，路端电压为最大值

B. 和上的电压之和越大，流经电源的电流越大

C. 滑片在最右端时，电源的工作效率最高

D. 滑片在的最右端时，外电路消耗的功率最大

【答案】C

【解析】

【详解】A．滑片在的最右端时，外电路电阻最大，此时路端电压为最大值，选项A错误；

B．和上的电压之和越大，则内阻上的电压越小，此时流经电源的电流越小，选项B错误；

C．滑片在的最右端时，外电路电阻最大，此时电源的工作效率

则电源效率最高，选项C正确；

D．因当外电路电阻等于电源内阻时外电路消耗功率最大；滑片在的最右端时，外电路电阻为

则此时外电路消耗的功率不是最大，选项D错误。

故选C。

7. 滑板运动是青少年比较喜欢的一种户外运动。现有一个质量为的小孩站在一辆质量为的滑板车上，小孩与滑板车一起在光滑的水平路面上以速度匀速运动，突然发现前面有一个小水坑，由于来不及转向和刹车，该小孩立即以相对地面的速度向前方跳离滑板车，滑板车的速度大小将变为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】设向右为正方向，则由动量守恒定律可知

解得

故选B。

8. 下列关于电磁波、能量子和热辐射的说法正确的是（　　）

A. 在真空中，频率越高的电磁波传播速度越大

B. 麦克斯韦提出变化的电场产生磁场

C. 频率越高的电磁波传播的能量子的能量越低

D. 高温物体会发生热辐射，低温物体不会热辐射

【答案】B

【解析】

【详解】A．真空中，所有电磁波的传播速度都相同，故A错误；

B．变化的电场产生磁场是麦克斯韦提出的，故B正确；

C．由

其中是定值，可得频率越高的电磁波传播的能量子的能量越高，故C错误；

D．高温低温物体都会发生热辐射，不过是辐射强度不同。故D错误。

故选B。

9. 一个质量为0.18kg的垒球以的水平速度飞向球棒，被球棒击打后，反向水平飞回，速度的大小为45m/s。球棒与垒球的作用时间为0.002s。则（　　）

A. 垒球的动量变化量大小为3.6kg⋅m/s

B. 垒球的动量变化量大小为12.6kg⋅m/s

C. 球棒对垒球的平均作用力大小为6300N

D. 球棒对垒球的平均作用力大小为1800N

【答案】BC

【解析】

【详解】设垒球的初速度v0=25m/s的方向为正方向，则末速度为v1=−45m/s。

AB．动量的变化量为矢量，有

Δp=mv1−mv0=−12.6kg⋅m/s

即垒球的动量变化量大小为12.6kg·m/s，负号表示方向与初速度方向相反，故A错误，B正确；

CD．由

I=Ft=Δp

可知，球棒对垒球的平均作用力

F=-6300N

负号表示方向与初速度方向相反，故C正确，D错误。

故选BC。

10. 下列四个选项分别对以下四幅图中的物理量的方向给予了说明，其中正确的有（　　）

A. 甲图长直导线中通有竖直向下的电流，周围激发出的磁场方向如图中同心圆环的箭头所示

B. 乙图中倾斜导体棒受到的安培力的方向如图所示

C. 丙图中的导体棒在静止的磁场中向右运动，产生的感应电流方向如图中导体棒内箭头所示

D. 丁图中磁感应强度在增大，在金属圆环中产生的感应电流的方向如图中箭头所示

【答案】CD

【解析】

【详解】A．根据右手定则，甲图长直导线中通有竖直向下的电流，周围激发出的磁场方向从上向下看，应该是是顺时针方向的，与甲图相反，故A错误；

B．根据左手定则，乙图中倾斜导体棒受到的安培力的方向应该与导体棒垂直，指向右下角方向。故B错误；

C．根据右手定则，导体棒中电动势方向沿着导体棒竖直向上，故感应电流方向也竖直向上，与图中相同。故C正确；

D．根据电磁感应规律，金属圆环中磁感应强度增大，电流方向应该是逆时针方向。故D正确。

故选CD。

11. 如图所示，一个弹簧振子在竖直方向做简谐振动。以其平衡位置为坐标原点，竖直向上为正方向建立坐标轴，振子的位移随时间的变化如图所示，下列说法正确的是（　　）

A. 该弹簧振子的振幅为

B. 在0到内弹簧振子做了2次全振动

C. 时，振子的速度为正向最大值

D. 在0到内弹簧振子的动能先减小后增大

【答案】CD

【解析】

【详解】A．由振动图像可知，该弹簧振子的振幅为

故A错误；

B．由振动图像可知，该弹簧振子的周期为

在0到内弹簧振子做了1次全振动，故B错误；

C．时，振子在平衡位置，向y轴正向运动，速度最大，故C正确；

D．在0到内，弹簧振子由平衡位置运动到最大位移处，再由最大位移处运动回平衡位置，速度先减小后增大，所以弹簧振子的动能先减小后增大，故D正确。

故选CD。

12. 光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（　　）

A. 飘在空中的肥皂泡看起来常常是彩色的，这是光的衍射现象

B. 晴朗的夏天，中午看到远处路面特别明亮，仿佛有水，这是光的衍射现象

C. 用标准平面样板检查光学平面的平整程度，这是利用了光的干涉

D. 拍摄池中的游鱼时在照相机前装上偏振滤光片能过滤掉水面反射光，这说明光波是纵波

【答案】C

【解析】

【详解】A．飘在空中的肥皂泡看起来常常是彩色的，这是光的干涉现象，选项A错误；

B．晴朗的夏天，中午看到远处路面特别明亮，仿佛有水，这是光的全反射现象，选项B错误；

C．用标准平面样板检查光学平面的平整程度，这是利用了光的干涉，选项C正确；

D．拍摄池中的游鱼时在照相机前装上偏振滤光片能过滤掉水面反射光，这说明光波是横波，选项D错误。

故选C。

第II卷（非选择题共52分）

二、实验题（本题共3小题,共14分。请按题目要求作答。）

13. 某同学做“用双缝干涉测量光的波长”的实验，装置如图甲所示，双缝到屏的距离为，双缝间距为。

（1）测得图乙中两条纹间的距离为，则该单色光的波长________（用表示）；

（2）如果想让目镜中看到的条纹间距变宽，下列操作可行的是________。

A.把绿色滤光片换成红色滤光片

B.将甲图中单缝向左移动少许

C.增加光源的亮度

D.调节遮光筒长度，增加双缝和屏之间的距离

E.调节双缝的方向，使双缝与单缝方向垂直

【答案】    ①.     ②. AD

【解析】

【详解】（1）[1]由图乙可知，相邻两条暗条纹间距为

根据

可得该单色光的波长

（2）[2]A．由于绿光波长比红光波长短，根据

可知把绿色滤光片换成红色滤光片，条纹间距变宽，故A正确；

B．单缝到双缝距离不影响条纹间距，故B错误；

C．光源的亮度也不影响条纹间距，故C错误；

D．调节遮光筒长度，增加双缝和屏之间的距离，即l增大，根据

可知条纹间距将变宽，故D正确；

E．若将双缝与单缝方向垂直，会导致光屏得到的不再是亮暗相间的清晰条纹，无法继续测量结果，故E错误。

故选AD。

14. 如图所示为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E是电池，R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻，R6是可变电阻。虚线方框内为换挡开关，P端和Q端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位：直流电压1V挡和6V挡、直流电流1mA挡和2.5mA挡以及欧姆挡。

（1）图中的P端与________（填“红”或“黑”）色表笔相连接。

（2）虚线框内的________号挡位是直流电流1mA挡，________号挡位是直流电压6V挡。

（3）关于R6的使用，下列说法正确的是________（填正确答案标号）。

A．在使用多用电表之前，调整R6表指针指在表盘左端电流“0”位置

B．使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端“满偏”位置

C．使用电流挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端“满偏”位置

D．使用电压挡时，两表笔不接触，调整R6使电表指针指在刻度盘中央，再进行测量

【答案】    ①. 黑    ②. 2    ③. 5    ④. B

【解析】

【详解】（1）[1]P端与欧姆表内电源正极相连，根据“红进，黑出”，可知P端与黑表笔相连。

（2）[2]由图所示电路可知，换挡开关置于“1”时，分流电阻阻值较小，电流表量程大，选择开关置于“2”时分流电阻较大，电流表量程较小，由此可知，换挡开关置与“2”连接时电流表量程为1mA。

[3]由图所示电路可知，换挡开关置于“4”时，分压电阻阻值较小，电压表量程小，选择开关置于“5”时分压电阻较大，电压表量程较大，由此可知，换挡开关置与“5”连接时电压表量程为6V。

（3）[4]R6是可变电阻，它的作用就是欧姆表调零，也就是使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”即表盘右端“满偏”位置。

故选B。

15. 某同学为研究小灯泡（额定电压，额定电流）的伏安特性，所使用的器材有：

A．电压表（，内阻约为）

B．电压表（，内阻约为）；

C．电流表（，内阻约为）；

D．电流表（，内阻约为）；

E．滑动变阻器（）；

F．滑动变阻器（）；

G．直流电源（电动势，内阻不计）；

H．开关，导线若干

（1）实验要求能够在的范围内对小灯泡的电压进行测量，并尽可能减小误差。根据要求在图1虚线框中画出实验电路图___________。

（2）电路中电压表应选用___________，电流表应选用___________，滑动变阻器应选用___________。（用序号字母表示）

（3）测得此灯泡的伏安特性曲线如图2所示，当工作电压是时，此灯泡的电阻为___________。（结果保留3位有效数字）

（4）若将此灯泡与输出电压恒为的电源相连，要使灯泡正常发光，需串联一个阻值为___________的电阻。

【答案】    ①.     ②. A    ③. D    ④. F    ⑤. 5.30##5.31##5.32##5.33##5.34##5.35##5.36##5.37    ⑥. 8.0##8

【解析】

【详解】（1）（2）[1][2][3][4]因灯泡额定电压，额定电流，可知电压表选择A，电流表选择D；则由于电压表内阻远大于灯泡电阻，可知应该采用电流表外接；滑动变阻器选择阻值较小的F，并接成分压电路，则电路如图；

（3）[5]根据灯泡的伏安特性曲线，当工作电压是时，灯泡的电流为300mA=0.3A，则此灯泡的电阻为

（4）[6]若将此灯泡与输出电压恒为的电源相连，要使灯泡正常发光，需串联的阻值为

三、计算题（本题共4小题,共38分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题,答案中必须写出数值和单位。）

16. 如图所示，一个电子由静止开始经加速电场加速后，又从点沿中心轴线射人偏转电场，并从另一侧射出。已知电子质量，电荷量，加速电场电压，偏转电场电压，极板的长度，板间距离，（忽略电子所受重力）。求：

（1）电子射人偏转电场时的初速度；

（2）电子射出偏转电场时的竖直偏移量及速度偏转角的正切值。

【答案】（1）；（2），

【解析】

【详解】（1）电子在加速电场中，由动能定理

解得

（2）电子在偏转电场中垂直电场方向匀速运动

电子在偏转电场中沿电场方向匀加速运动，应有

解得

由速度关系可知

其中

解得

17. 一列简谐横波沿轴正方向传播，振幅。时，波传播到轴上的点，在它左边的质点恰在负向最大位移处，如图所示。在时，质点第一次出现在正向最大位移处。求：

（1）该波的传播速度大小；

（2）从图示时刻起再经多长时间，处的质点第一次在正向最大位移处。

【答案】（1）5 m/s；（2）0.9s

【解析】

【详解】（1）由题意可知该横波周期

T=0.4s

由图可知波长

λ=2 m

由传播速度，解得

v= 5 m/s

（2）x= 0.5 m处的波峰传播到D点时质点D第一次在正向最大位移处。则

解得

t= 0.9 s

18. 如图1所示，水槽长，高，槽内水深。水槽底部边缘处的光源发出的激光束，经过水面中心位置的点从水面出射后恰好从水槽边缘射出。

（1）求水槽内水的折射率；

（2）如图2，现把光源竖直向上移动到距离水面处，光源发出的激光束仍然射向点，请将光路图补充完整。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）光路图如图   

由图中几何条件可知

根据折射率定义式有

解得

（2）由于

可知光线将会在水面分界处发生全反射，光路图如图

19. 如图所示，光滑水平面上放置长板A（上表面粗糙）和滑块C，滑块B置于A的左端，滑块B与长板A之间的动摩擦因数,A、B、C三者质量分别为。开始时A、B静止，C以的速度匀速向左运动。C与A发生碰撞（时间极短）后C的速度仍然向左，大小为v；经过一段时间后，A、B达到的共同速度大小恰好也为v。重力加速度。求：

（1）最后A与B的共同速度的大小；

（2）C与A碰撞后的瞬间的速度的大小；

（3）B相对A滑动的距离。

【答案】（1）2 m/s；（2）3 m/s；（3）0.6 m

【解析】

【详解】（1）从C向左运动到最终三者共速，由动量守恒定律得：

mC v0 = ( mA+ mB+ mC) v

解得：

v=2 m/s

（2）C与A碰撞过程动量守恒

mC v0 = mAvA+ mC v

解得

vA=3 m/s

（3）B在A上相对运动过程，B与A组成的系统能量守恒

解得

L= 0.6 m