2022-2023学年江西省新余市高二(下)期末统一考试物理试卷（含解析）

2022-2023学年江西省新余市高二(下)期末统一考试物理试卷

一、单选题（本大题共8小题，共32.0分）

1.  年月日，中央电视台对神舟十四号飞船与天和核心舱交会对接进行了直播，其间航天员与北京飞控中心保持通话联络，直播画面通过电磁波传送到地面接收站。下列关于电磁波和声波的说法正确的是(    )
 

A. 电磁波是一种物质，也具有能量
B. 电磁波跟声波一样，不能在真空中传播
C. 麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验捕捉到了电磁波
D. 航天员讲话时画面与声音同步，说明电磁波与声波具有相同的传播速度

2.  在图所示的交流电路中，电源电压的有效值为，理想变压器原、副线圈的匝数比为，，，均为固定电阻，，，各电表均为理想电表。已知电阻中电流随时间变化的正弦曲线如图所示。下列说法正确的是(    )
 

A. 所用交流电的频率为 B. 电压表的示数为
C. 电流表的示数为 D. 变压器传输的电功率为

3.  如图为小丽玩小皮筋球的瞬间，小球正在向上运动，手正在向下运动，橡皮筋处于绷紧状态。对于小球的运动，下列说法正确的是(    )
 

A. 图示瞬间小球一定处于超重状态
B. 图示瞬间小球一定正在向上减速
C. 在此后的一小段时间内，小球的动能一定增加
D. 在此后的一小段时间内，小球机械能一定增加

4.  如图所示，两相同灯泡、，与一理想二极管连接，线圈的直流电阻不计。下列说法正确的是(    )
 

A. 闭合开关后，、会立刻亮，电流由指向
B. 闭合开关稳定后，、亮度相同，电流由指向
C. 断开的瞬间，点的电势比点高
D. 断开的瞬间，会逐渐熄灭，电流由指向

5.  物理课上老师做了这样一个实验，将一平整且厚度均匀的铜板固定在绝缘支架上，将一质量为的永磁体放置在铜板的上端，时刻给永磁体一沿斜面向下的瞬时冲量，永磁体将沿斜面向下运动，如图所示。若永磁体下滑过程中所受的摩擦力大小不变，且式中为铜板与水平面的夹角。取地面为重力势能的零势面。则图乙中关于永磁体下滑过程中动能和机械能随磁体下滑高度变化的图像一定错误的是(    )
 

A.  B.
C.  D.

6.  人们对电磁炮的研究不断深入。某高中科研兴趣小组利用学过的知识制造了一台电磁炮，其原理示意图如图甲所示，高压直流电源电动势为，大电容器的电容为。线圈套在中空的塑料管上，管内光滑，将直径略小于管的内径的金属小球静置于管口附近。首先将开关接，使电容器完全充电，然后立即将转接，此后电容器放电，通过线圈的电流随时间的变化如图乙所示，金属小球在的时间内被加速发射出去，时刻刚好运动到管口。下列关于该电磁炮的说法正确的是(    )
 

A. 小球在塑料管中做加速度增大的加速运动
B. 在的时间内，小球中产生的涡流从左向右看是顺时针方向的
C. 在时刻，小球受到的线圈磁场对它的作用力为零
D. 在的时间内，电容器储存的电能全部转化为小球的动能

7.  桶装纯净水及压水装置原理如图所示。柱形水桶直径为，高为；柱压水蒸气囊直径为，高为，水桶颈部的长度为。当人用力向下压气囊时，气囊中的空气被压入桶内，桶内气体的压强增大，水通过细出水管流出。已知水桶所在处大气压强相当于水压产生的压强，当桶内的水还剩高时，桶内气体的压强等于大气压强，忽略水桶颈部的体积。至少需要把气囊完全压下几次，才能有水从出水管流出？不考虑温度的变化(    )

A. 次 B. 次 C. 次 D. 次

8.  磁场可以对带电粒子的运动施加影响，只要设计适当的磁场，就可以控制带电粒子进行诸如磁聚焦、磁扩散、磁偏转、磁约束与磁滞留等运动。利用电场和磁场来控制带电粒子的运动，在现代科学实验和技术设备中有广泛的应用，如图所示，以点为圆心、半径为的圆形区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，圆形区域外有垂直纸面向里的匀强磁场，两个磁场的磁感应强度大小都是。有一质量为、所带正电荷电荷量为的带电粒子从点沿半径垂直磁场射入圆形区域，粒子两次穿越磁场边界后又回到点，不计粒子重力，则(    )
 

A. 粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径为
B. 粒子从点射入磁场的速度大小为
C. 粒子从点射出到第一次回到点所需的时间为
D. 如果圆形区域外的磁场在一个以为圆心的圆环内，则该圆环的面积至少为

二、多选题（本大题共3小题，共12.0分）

9.  一列沿轴正方向传播的简谐横波，时刻波源质点从平衡位置开始振动，图甲是简谐横波在时的部分波形图，图乙是这列波上处的质点从时刻开始振动的图像，下列说法正确的是(    )
 

A. 波源的起振方向向上
B. 时，处的质点在波谷处
C. 波的频率
D. 波源的振动方程为

10.  仙女湖湖水下装有红绿两色彩灯，如图所示。、为水下同一深度处两个相距较远的彩灯均可看做点光源，夜晚站在岸上俯看平静的水面，灯在水面形成的亮斑的半径较大。下列说法正确的是(    )
 

A. 灯是绿色光源
B. 在水中灯发出的光的传播速度小于灯发出的光的传播速度
C. 灯发出的光的频率小于灯发出的光的频率
D. 灯、发出的光用同一装置做双缝干涉实验，屏幕上相邻亮条纹间距的较大

11.  如图所示，在光滑的水平地面上方，有两个磁感应强度大小均为、方向相反的水平匀强磁场，为两个磁场的边界，磁场范围足够大。一个半径为、质量为、电阻为的金属圆环垂直磁场方向，以速度从图示位置实线所示开始运动，当圆环运动到直径刚好与边界线重合时虚线所示，圆环的速度变为，则下列说法正确的是(    )
 

A. 此时圆环的电功率为
B. 此时圆环的加速度大小为
C. 此过程中通过圆环截面的电荷量为
D. 此过程中回路产生的电能为

三、实验题（本大题共1小题，共9.0分）

12.  在探究楞次定律的实验中，除需要已知绕向的螺线管、条形磁铁外，还要用到一个电表，请从下列电表中选择_____________。

A.量程为的电压表         量程为的电流表

C.量程为的电流表        零刻度在中间的灵敏电流计

某同学按下列步骤进行实验：

将已知绕向的螺线管与电表连接；

设计表格：记录将磁铁、极插入或抽出过程中引起感应电流的磁场方向、磁通量的变化、感应电流的方向、感应电流的磁场方向；

分析实验结果，得出结论。

上述实验中，漏掉的实验步骤是要查明___________的关系。

在上述实验中，当磁铁插入螺线管的速度越快，电表指针偏角___________选填“不变”“变大”或“变小”。

四、计算题（本大题共4小题，共40.0分）

13.  磁敏电阻是一种对磁敏感，具有磁阻效应的电阻元件。磁敏电阻在磁场中电阻值发生变化的现象称为磁阻效应。某同学利用伏安法测量一磁敏电阻的阻值约几千欧随磁感应强度的变化关系。所用器材：电源、开关，滑动变阻器最大阻值为，电压表内阻约为和毫安表可视为理想电表。

在图所给的器材符号之间画出连线，组成测量电路图______；

实验时，将磁敏电阻置于待测磁场中，记录不同磁感应强度下电压表和毫安表的示数，计算出相应的磁敏电阻阻值。若某次测量中电压表和毫安表的示数分别为和，则此时磁敏电阻的阻值为______保留位有效数字。实验中得到的该磁敏电阻阻值随磁感应强度变化的曲线如图所示；

某次测量中，测得磁敏电阻的阻值为，此时磁感应强度为______保留位有效数字；

太阳风是指从太阳上层大气射出的超声速带电粒子流，当太阳风激烈爆发时，可能会给地球带来无法预计的磁暴灾难。某同学利用实验中的磁敏电阻制作了一种搭载在人造卫星上的探测磁感应强度的报警器，其电路的一部分如图所示。图中为直流电源电动势为，内阻可忽略，当图中的输出电压达到或超过时，便触发报警器图中未画出报警。若要求开始报警时磁感应强度为，则图中______填“”或“”应使用磁敏电阻，另一固定电阻的阻值应为______保留位有效数字；如果要提高此装置的灵敏度即在磁感应强度更小时就能触发报警，应该______填“增大”或“减小”。

14.  如图所示为一透明介质制成的棱镜的截面图，其中，，两束完全相同的激光甲、乙由边斜射入棱镜，乙光到达边和甲光到达边所用时间相同，且均从点射出棱镜。已知两激光束与边的夹角均为。

求该透明介质的折射率并说明乙激光在边上是否发生全反射；

若，求激光束甲、乙从射入棱镜到第一次射出棱镜过程中在棱镜中传播的时间之比。

15.  如图所示，质量为的可移动“”型导轨位于光滑水平桌面上，两条平行轨道间的距离为。质量为的金属杆可垂直于导轨滑动，与轨道之间存在摩擦力，金属杆接入回路中的电阻为。初始时金属杆位于图中的虚线处，的左侧有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度的大小为。在时，用一平行于导轨的恒力作用于金属杆，使之由静止开始沿导轨向左运动。时刻回路中的电流为，此过程中导轨向左移动的距离为杆与轨道始终保持相对运动，尚未进入磁场。不考虑导轨的电阻与回路的自感，求：

时刻金属杆的速度大小；

金属杆与“”型导轨间的滑动摩擦因数；

该过程中金属杆移动的距离。

16.  如图所示，在区域内存在沿轴负向的匀强电场，在区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁场的右边界为延长线，为位于轴上的水平绝缘薄板，一质量为、电荷量为的粒子在轴负半轴的点以初速度方向与轴正向夹角射入电场，随后从轴上的点垂直轴进入磁场。粒子打到绝缘板上碰撞时间极短反弹前后水平分速度不变，竖直分速度大小不变、方向相反。若粒子电量保持不变且不计其重力，求：

匀强电场的场强的大小；

当时，粒子从点进入磁场后，与绝缘板碰撞两次从右边界的点图中未标离开，且。粒子从点运动到点的时间；

若粒子刚好不从磁场左边界射出，磁感应强度的大小。

答案和解析

1.【答案】 

【解析】A.电磁波是一种物质，也具有能量，故A正确；

B.电磁波的传播不依赖介质，可在真空中传播，声波是机械波只能在介质中传播，故B错误；

C.麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，故C错误；

D.航天员讲话时画面能与声音同步，那是因为画面与声音同时转化成电信号，通过电磁波传回到地面接收器再转化成画面和声音。电磁波的速度为光速，声波的传播速度约为，故D错误。

故选A。

2.【答案】 

【解析】A.变压器不会改变交流电的频率，由图像可知交流电的周期为，则交流电的频率为

故A错误；

B.由图像可知通过  电流的最大值为  ，有效值为

则副线圈两端的电压为

根据变压器电压与匝数关系有

解得

则电压表的示数为

故B正确；

C.根据并联电路特点有

解得

故C错误；

D.通过副线圈的电流为

变压器传输的电功率为

故D错误。

故选B。

3.【答案】 

【解析】由于小球受到的重力与拉力关系未知，故无法判断加速度方向，无法判断图示瞬间小球处于超重还是失重状态，无法判断图示瞬间小球向上做何种运动，故AB错误；

C.在此后的一小段时间内，小球受到的拉力可能小于重力，小球受到的合力向下，小球的动能减小，故C错误；

D.在此后的一小段时间内，小球受到的拉力方向向上，拉力对小球做正功，小球机械能一定增加，故D正确。

故选D。

4.【答案】 

【解析】A.闭合开关后，线圈自感，但两灯和线圈不是串联的关系，则两灯立刻亮，电流由指向，故A正确；

B.闭合开关稳定后，因线圈的直流电阻不计，所以与二极管被短路，导致灯泡不亮，而将更亮，因此、亮度不同，电流由指向，故B错误；

断开的瞬间，会立刻熄灭，线圈与灯泡及二极管构成回路，因线圈产生感应电动势， 端的电势低于端，而二极管具有单向导电性，所以回路没有感应电流，也立即熄灭，故CD错误。

故选A。

5.【答案】 

【解析】永磁体下滑时，由于涡流的产生会有阻尼作用，且随速度的增大而增大，由动能定理可得

结合图像易知，图线的斜率表示

随下滑高度的增加，斜率变小。故A正确，与题意不符；B错误，与题意相符；

C.永磁体下滑过程中机械能为

结合图像易知，图线的斜率表示

随下滑高度的增加，斜率变大。故C正确，与题意不符；

D.若开始下落时永磁体满足

将匀速下滑，机械能表示为

故D正确，与题意不符。

本题选错误的，故选B。

6.【答案】 

【解析】线圈中的磁场强弱程度与通过线圈的电流大小成正比，根据乙图可知，线圈中产生的磁感应强度磁通量变化步调与电流的变化步调一致，在时间内，线圈电流从逐渐增大，但其变化率却逐渐减小至，所以线圈中的磁通量变化率也逐渐减小至，金属小球中感应电动势也逐渐减小至，金属小球中的涡流也逐渐减小至，可知时刻，金属小球受到线圈磁场对它的作用力为，时刻，金属小球受到线圈磁场对它的作用力也为，故时间内，金属小球受到线圈磁场对它的作用力应先增大后减小，即加速度应先增大后减小，故A错误，C正确；

B.时间内，由安培定则知线圈电流在线圈内的磁场方向向右，线圈电流在增大，则产生的磁场在增大，通过金属小球磁通量在增大，根据楞次定律可知金属小球中产生涡流的磁场方向向左，由安培定则可知，金属小球中产生的涡流从左向右看是逆时针方向的，故B错误；

D.在的时间内，电容器减少的电场能转化为磁场能，磁场能有一部分转化为小球的动能，还留有一部分磁场能，所以减少的电场能大于小球增加的动能，故D错误。

故选C。

7.【答案】 

【解析】设至少需要把气囊完全按压  次，才能有水从出水管流出，设大气压强为  ，水桶内气体体积为  ，气囊体积为  ，根据等温变化有

其中

解得

故至少需要把气囊完全按压  次，故ABD错误，C正确。

故选C。

8.【答案】 

【解析】A.因为粒子两次穿越磁场边界后又回到点，画出粒子轨迹示意图如图所示：

设粒子做圆周运动的轨迹半径为，则有

可得

选项A错误；

B.由

可得

选项B错误；

C.粒子在磁场中匀速圆周运动的周期为

粒子从点射出到第一次回到点所需要的时间为

选项C错误；

D.由几何关系可知，圆环的大圆半径为  ，小圆半径为，所以其面积为

选项D正确。

故选D。

9.【答案】 

【解析】A.质点振动方向与波源振动方向相同，由图乙可知，处质点的起振方向向下，则波源起振方向向下，故A错误；

B.由图甲可知，该波的波长为，根据图中信息，时，处的质点位于波谷，故B正确；

C.由题意可知该波的波速为

结合上述分析，可得波的周期为

频率为

故C错误；

D.有图可知，波的振幅，根据上述分析可得，波源的振动方程为

带入数据可得

故D正确。

故选BD。

10.【答案】 

【解析】灯在水面形成的亮斑的半径较大，可知灯发出的光的临界角较大，根据

可知折射率较小，频率较小，则灯是红色光源，故A错误，C正确；

B.根据

可知，在水中灯发出的红光的传播速度大于灯发出的绿光的传播速度，故B错误；

D.灯、发出的光用同一装置做双缝干涉实验，根据

可知，屏幕上相邻亮条纹间距红光的条纹间距较大，即

故D正确。

故选CD。

11.【答案】 

【解析】A.当圆环的直径与边界线重合时，圆环左右两半环均产生感应电动势，故圆环中的感应电动势为

圆环的电功率

A错误；

B.此时圆环产生的感应电流

受到的安培力

由牛顿第二定律可得，加速度

B正确；

C.圆环中的平均电动势为

通过圆环截面的电荷量

C正确；

D.此过程中回路产生的电能等于动能的减少量

D错误。

故选BC。

12.【答案】         电流流入电表方向与电表指针偏转方向     变大 

【解析】在探究楞次定律的实验中，除需要已知绕向的螺线管、条形磁铁外，为了观察到明显的现象，还需要一个零刻度在中间的灵敏电流计。

故选D。

根据上述实验的操作，实验中，漏掉的实验步骤是要查明电流流入电表方向与电表指针偏转方向的关系。

当磁铁插入螺线管的速度越快，磁通量变化就越快，感应电流也越大，电表指针偏角变大。

13.【答案】                               减小  

【解析】因毫安表可视为理想电表，则可以采用伏安法的内接法可以消除电流表内阻而产生的系统误差；滑动变阻器的总阻值为，待测磁敏电阻约几千欧，属于小电阻控制大电阻，则用滑变的分压式接法便于操作和多测数据，电路图如图所示

根据部分电路的欧姆定律可得磁敏电阻的阻值为

根据  图像可知，当  时，磁感应强度  ；

根据闭合电路可得输出电压为

要求输出电压达到或超过时报警，即要求磁感应强度增大时，电阻的阻值增大，从而需要输出电压增大，故需要  的阻值增大才能实现此功能，故  为磁敏电阻；

已知报警电压为  ，而  时，  ，各数据解得

在磁感应强度更小时  的阻值较小，根据串联分压原理可知将减小，从而让  分得更多的电压，达到就可以报警，即如果要提高此装置的灵敏度，应该减小  。

14.【答案】  ，发生了全反射；  

【解析】由题意画出光路图，如图所示

两束激光的入射角相同，进入同一介质发生折射的折射角也相同，且乙、甲两束光到达、边所用时间相同，则

且

由几何知识可知

由反射定律可知

则

则该透明介质的折射率为

设该激光在该透明介质中发生全反射的临界角为，则有

解得

由几何知识可知，激光束乙经  边折射后，在  边上的入射角为，大于临界角  ，所以此激光束在  点发生了全反射。      

由几何知识可知，四边形  是平行四边形，有

又

所以三角形为等边三角形，因为

所以

则有

又

解得

所以激光束甲、乙在棱镜中的路程分别为

 ， 

由于两激光束在棱镜中的传播速度相同，则激光束甲、乙在棱镜中传播的时间之比为

15.【答案】  ；  ；  

【解析】由闭合电路欧姆定律得

切割感应电动势

解得

滑动摩擦力为

对导轨受力分析，由牛顿第二定律得

导轨匀加速运动

解得

在任意短的时间内对金属杆分析，由动量定理得

叠加求和有

而

联立解得

联立解得

16.【答案】  ；  ；  

【解析】在点沿电场线方向的分速度

由位移公式得

根据牛顿第二定律

解得

当

时，粒子在磁场中运动的轨道半径

圆周运动的周期

粒子斜向上射出磁场，如图中位置所示

粒子在磁场中运动的时间

解得

粒子斜向下射出磁场，如图中位置所示；粒子在磁场中运动的时间

解得

设粒子在磁场中运动半径为，则

粒子入磁场速度

解得