2022-2023学年安徽省合肥市合肥百花中学等六校高二（下）期末联考物理试卷（含解析）

这是一份2022-2023学年安徽省合肥市合肥百花中学等六校高二（下）期末联考物理试卷（含解析），共14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.我国已开展空气中PM2.5浓度的监测工作，PM2.5是指空气中直径小于2.5微米的悬浮颗粒物，可在显微镜下观察到，它漂浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，吸入后会进入血液对人体形成危害．矿物燃料燃烧时废弃物的排放是形成PM2.5的主要原因，下列关于PM2.5的说法中正确的是
( )
A. PM2.5在空气中的运动属于分子热运动
B. PM2.5的无规则运动说明了空气分子做分子热运动
C. PM2.5的质量越大，其无规则运动越剧烈
D. 温度越低，PM2.5的无规则运动越剧烈
2.下图中标出了磁场B的方向、通电直导线中电流I的方向以及通电直导线所受磁场力F的方向，其中正确的是( )
A. B.
C. D.
3.某磁场磁感线如图所示，有铜线圈自图示A位置落至B位置，在下落过程中，自上向下看，线圈中的感应电流方向是( )
A. 始终顺时针B. 始终逆时针C. 先顺时针再逆时针D. 先逆时针再顺时针
4.如图所示，一边长为a的正方形线圈与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中，磁感应强度为B。在Δt时间内将线圈绕虚线(磁场边界)翻转180∘，在此过程中线圈产生的感应电动势为( )
A. 零B. Ba22ΔtC. Ba2ΔtD. 2Ba2Δt
5.一只电阻分别通过四种不同形式的电流，电流随时间变化的情况如下列各选项所示，A、B选项中电流按正弦规律变化，在相同时间内电阻产生热量最大的是
( )
A. B.
C. D.
6.如图甲为一列简谐横波在t=2s时的波形图，图乙为这列波上质点P的振动图像，则下列说法正确的是( )
A. 该横波向右传播，波速为0.8m/s
B. t=2s时，质点Q的振动方向为y轴负方向
C. 在2～4s时间内，质点P沿x轴向右平移2.0m
D. 在2～4s时间内，质点Q通过的路程为10cm
7.如图所示，在xOy平面的第一象限内存在方向垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场。一带电粒子从y轴上的M点射入磁场，速度方向与y轴正方向的夹角θ=45°。粒子经过磁场偏转后在N点(图中未画出)垂直穿过x轴。已知OM=a，粒子电荷量为q，质量为m，重力不计。则( )
A. 粒子带正电荷B. 粒子速度大小为qBam
C. 粒子在磁场中运动的轨道半径为aD. N与O点相距( 2+1)a
二、多选题（本大题共3小题，共12分）
8.如图所示，用F表示两分子间的作用力，Ep表示分子间的分子势能，在两个分子之间的距离由10r0变为r0的过程中( )
A. F不断增大B. F先增大后减小
C. F对分子一直做正功D. Ep先增大后减小
9.如图所示，理想变压器的原线圈接在u=220 2⋅sin100πtV的交流电源上，副线圈接有R=55Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2：1，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是( )
A. 电流表的示数为1AB. 原线圈的输入功率为220W
C. 电压表的示数为110VD. 副线圈输出交流电的周期为0.01s
10.水平面上有质量相等的a、b两个物体，水平推力F1、F2分别作用在a、b上．一段时间后撤去推力，物体继续运动一段距离后停下．两物体的v−t图线如图所示，图中AB // CD.则整个过程中( )
A. F1的冲量大于F2的冲量
B. F1的冲量小于F2的冲量
C. 摩擦力对a物体的冲量等于摩擦力对b物体的冲量
D. 合外力对a物体的冲量等于合外力对b物体的冲量
三、实验题（本大题共2小题，共22分）
11.某同学用如图甲所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来寻找不变量，图中CQ是斜槽，QR为水平槽，二者平滑相接，实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面上的记录纸上，留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。然后把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹。重复这种操作10次。
图中O是水平槽末端口在记录纸上的垂直投影点，P为未放被碰球B时A球的平均落点，M为与B球碰后A球的平均落点，N为被碰球B的平均落点。若B球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于OP，米尺的零点与O点对齐。

(1)入射球A的质量mA和被碰球B的质量mB的关系是mA_________ mB (选填“>”“<”或“=”)；
(2)碰撞后B球的水平射程L0约为_______cm；
(3)下列选项中，属于本次实验必须测量的的物理量是_______(填选项前的字母)。
A.水平槽上未放B球时，测量A球平均落点位置到O点的距离L1
B.A球与B球碰撞后，测量A球平均落点位置到O点的距离L2
C.测量A球或B球的直径D
D.测量A球和B球的质量mA、mB
E.测量G点相对于水平槽面的高度H
(4)若mv为不变量，则需验证的关系式为______________。(用题中给出的字母表示)
12.实验小组的同学们用如图所示的装置做“用单摆测量重力加速度”的实验。
(1)选择好器材，将符合实验要求的单摆悬线上端固定在铁架台上，测出悬点到小球球心的距离l；
(2)将摆球拉离平衡位置一个小角度松手使其在竖直平面内摆动，测量单摆完成n次全振动所用的时间t，则重力加速度g=________。(用l、n、t表示)
(3)甲同学测得的重力加速度数值大于当地重力加速度的实际值，造成这一情况的原因可能是________。(填选项前的字母)
A.开始摆动时振幅较小
B.开始计时时，过早按下秒表
C.测量周期时，误将摆球(n−1)次全振动的时间记为n次全振动的时间
D.测量摆长时，以悬点到小球下端边缘的距离为摆长
(4)乙同学多次改变单摆的摆长并测得相应的周期，他根据测量数据画出了如图所示的图像，但忘记在图中标明横坐标所代表的物理量．你认为横坐标所代表的物理量是________(填“l2”“l”或“ l”)。若图线斜率为k，则重力加速度g=________(用k表示)。
(5)丙同学正确完成实验操作后，整理器材时突然发现单摆静止时摆球重心在球心的正下方，他测量时是将悬点到球心的距离作为摆长l，通过改变摆线的长度，测得5组l和对应的周期T。为了消除摆长不准对实验结果的影响，他画出l−T2图像，利用图像计算出重力加速度的表达式应为g=________。
四、计算题（本大题共3小题，共38分）
13.如图所示，截面ABCD为矩形的透明设备放置在真空环境中AB=2a，一束光入射到上表面与AD夹角为θ=30°，折射到AB而中点时恰好发生全反射，光在真空中的传播速度为c，求：
(1)该透明设备材料的折射率(可用根号表示)；
(2)光从射入到第一次射出经历的时间。
14.如图1所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L.M、P两点间接有阻值为R的电阻．一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直，整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下．导轨和金属杆的电阻可忽略．让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦．
(1)由b向a方向看到的装置如图2所示，请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图；
(2)在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v 时，求此时ab杆中的电流及其加速度的大小；
(3)求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度最大值．
15.如图所示，一个固定在竖直平面内的光滑四分之一圆弧轨道半径R=0.45m，下端恰好与平台平滑对接，在光滑的水平面上有一个静止的、足够长的木板c，木板的右端紧靠侧壁竖直的平台，平台的上表面光滑并与木板上表面等高，小滑块a、b可视为质点。已知两个小滑块与木板的质量均为m=1kg，小滑块a、b与木板间的动摩擦因数均为μ=0.1，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2。小滑块a由圆弧轨道顶端无初速释放，a、b碰撞时间极短。
(1)求小滑块a滑到圆弧轨道底端对圆弧轨道的压力大小；
(2)若初始小滑块b静止在木板右端，a、b碰后粘连在一起运动，求系统在整个运动过程中由于摩擦产生的热量；
(3)若初始小滑块b静止在距离木板右端L=2.5m处，a、b间发生弹性碰撞，求碰撞后小滑块a、b之间的最大距离。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】【分析】PM2.5是固体小颗粒，不是分子，温度越高、PM2.5的质量越小，其无规则运动越剧烈，由于周围大量空气分子对PM2.5碰撞的不平衡，使其在空中做无规则运动．
【详解】A. PM2.5是固体小颗粒，不是分子，故PM2.5在空气中的运动不属于分子热运动，故A错误；
B. PM2.5的无规则运动说明了空气分子做分子热运动，故B正确；
C. PM2.5的质量越小，其无规则运动越剧烈，故C错误；
D. 温度越高，PM2.5的无规则运动越剧烈，故D错误。
故选B。
【点睛】本题考查了PM2.5的有关问题，涉及的知识点是分子的热运动，难度不大，在当今雾霾天气严重的情况下，其与环保相结合具有很好的科普意义．
2.【答案】C
【解析】A.由左手定则可知，通电直导线所受安培力的方向竖直向上，故A错误；
B.由图可知，磁感应强度B与电流I平行，导线不受安培力，故B错误；
C.由左手定则可知，通电直导线所受安培力的方向竖直向下，故C正确；
D.由左手定则可知，通电直导线所受安培力的方向垂直纸面向外，故D错误。
故选C。
3.【答案】C
【解析】在下落过程中，磁感应强度先增大后减小，所以穿过线圈的磁通量先增大后减小，从A处落到O处，穿过线圈的磁通量增大，所以感应电流的磁场方向向下，则感应电流的方向为顺时针，从O处落到B处，穿过线圈的磁通量减少，产生的感应电流的磁场方向向上，则感应电流的方向为逆时针。
故选C。
4.【答案】C
【解析】在Δt时间内将线圈绕虚线(磁场边界)翻转180∘过程中，磁通量变化为ΔΦ=2B×a22=Ba2
由法拉第电磁感应定律可知产生的感应电动势为E=ΔΦΔt=Ba2Δt。
故选C。
5.【答案】D
【解析】A、B选项中电流的有效值均为2 2A= 2A，C选项中电流的有效值为1.5A，D选项中电流的有效值为2A，所以在相同时间内电阻产生热量最大的是D选项中的电流。
故选D。
6.【答案】D
【解析】A.由题图乙知，在t=2s时，质点P正通过平衡位置向下振动，根据“同侧法”可知波向右传播，由题图甲可知波长为λ=1.6m
由题图乙可知周期T=4s
则波速为v=λT=1.64m/s=0.4m/s
故A错误；
B.质点Q与质点P相距半个波长，故振动方向相反，则t=2 s时，质点Q沿y轴正方向运动，故B错误；
C.质点不会随波迁移，只在平衡位置附近振动，故C错误；
D.由题图甲可知振幅A=5 cm
在2～4 s时间内，质点振动半个周期，所以质点Q通过的路程为s=2A=10cm，故D正确。
故选D。
7.【答案】D
【解析】A.粒子向下偏转，根据左手定则判断洛伦兹力，可知粒子带负电，A错误；
BC.粒子运动的轨迹如图
由于速度方向与y轴正方向的夹角θ=45∘，根据几何关系可知∠OMO1=∠OO1M=45∘，OM=OO1=a
则粒子运动的轨道半径为r=O1M= 2a
洛伦兹力提供向心力qvB=mv2r
解得v= 2qBam
BC错误；
D.N与O点的距离为NO=OO1+r=( 2+1)a
D正确。
故选D。
8.【答案】BC
【解析】ABD.分子间的作用力是矢量，其正负不表示大小；分子势能是标量，其正负表示大小。读取图像信息知，由10r0变为r0的过程中，F先增大后变小至0。Ep则不断减小，故B正确，AD错误；
C.该过程中，分子力始终为引力，做正功，故C正确。
故选BC。
9.【答案】ABC
【解析】AC.原线圈电压有效值为U1=220V，则根据匝数比可得次级电压有效值U2=110V，即电压表的示数为110V，则次级电流有效值I2=U2R=11055A=2A
则初级电流表的读数为I1=n2n1I2=1A
故AC正确；
B.原线圈的输入功率为P1=U1I1=220×1 W= 220W
故B正确；
D.副线圈输出交流电的周期为T=2πω=2π100πs=0.02s
故D错误。
故选ABC。
10.【答案】BD
【解析】ABC.由图，AB与CD平行，说明推力撤去后两物体的加速度相同，而撤去推力后物体的合力等于摩擦力，根据牛顿第二定律可知，两物体受到的摩擦力大小相等，但a的运动总时间小于b的时间，根据I=ft
可知，摩擦力对a物体的冲量小于摩擦力对b物体的冲量，根据动量定理，对整个过程研究得
F1t1−ftOB=0
F2t2−ftOD=0
由图看出tOB则有F1t1即F1的冲量小于F2的冲量，故 B正确，AC错误；
D.根据动量定理可知，合外力的冲量等于物体动量的变化量，a、b两个物体动量的变化量都为零，所以相等，故 D正确。
故选BD。
11.【答案】(1)>； (2)64.7； (3)ABD； (4)mA⋅OP=mA⋅OM+mB⋅ON
【解析】(1)要使两球碰后都向右运动应有A球质量大于B球质量，即mA>mB；
(2)将10个点圈在圆内的最小圆的圆心作为平均落点，可由米尺测得碰撞后B球的水平射程约为64.7cm。
(3)从同一高度做平抛运动，飞行的时间t相同，而水平方向为匀速直线运动，故水平位移x=vt
所以只要测出小球飞行的水平位移，就可以用水平位移的测量值代替平抛初速度。故需测出未放B球时A球飞行的水平距离OP和碰后AB球飞行的水平距离OM和ON，及AB两球的质量。
故选ABD。
(4)若mv为不变量，需验证的关系式为mAvA=mAv′A+mBv′B，
将vA=OPt，v′A=OMt，v′B=ONt
代入上式得mA⋅OP=mA⋅OM+mB⋅ON。
12.【答案】(2)4π2n2lt2 ；(3)CD；(4) l； 4π2k2；(5) 4π2(lB−lA)TB2−TA2。
【解析】【分析】
(2)应用单摆周期公式求出重力加速度；
(3)应用单摆周期公式求出重力加速度，然后分析实验误差；
(4)应用单摆周期公式求出图象的函数表达式，然后分析答题；
(5)应用单摆周期公式求出图象的函数表达式，然后根据图示图象求出重力加速度。
本题考查了应用单摆测重力加速度实验，理解实验原理是解题的前提与关键，应用单摆周期公式即可解题。
【解答】
(2)单摆的周期T=tn
由单摆周期公式T=2π lg
可知重力加速度：g=4π2lT2=4π2l(tn)2=4π2n2lt2；
(3)由单摆周期公式T=2π Lg可知，重力加速度g=4π2LT2
A、重力加速度的测量值与振幅无关，开始摆动时振幅较小不会造成重力加速度的测量值偏大，故A错误；
B、开始计时时，过早按下秒表，所测周期T偏大，所测重力加速度偏小，故B错误；
C、测量周期时，误将摆球(n−1)次全振动的时间记为n次全振动的时间，所测周期T偏小，导致所测重力加速度偏大，故C正确；
D、测量摆长时，以悬点到小球下端边缘的距离为摆长，所测摆长偏大，所测重力加速度偏大，故D正确；
故选：CD；
(4)由单摆周期公式T=2π lg可知：T=2π g× l，T与 l成正比，横坐标所代表的物理量是 l，图象的斜率k=2π g，重力加速度g=4π2k2；
(5)设重心与球心的距离为x，则
由T=2π l+xg得l=gT24π2−x，
则l−T2图线的斜率lB−lATB2−TA2=g4π2，可得g=4π2(lB−lA)TB2−TA2．
13.【答案】(1)设该设备材料的折射率为n，在AD面上，设折射角为r，由折射定律得n=sin60∘sinr
光线折射到AB面中点时恰好发生全反射，入射角等于临界角，则sinc=1n
绘出光路图如下
由几何关系知c+r=90°
联立解得折射率n= 72；
(2)光在介质中传播速度v=cn
光从射入到第一次射出所经过的路程为s=2acsr
则所需要的时间t=sv
联立解得t=7a2c。

【解析】本题是折射现象和全反射现象的综合应用，关键是作出光路图，掌握全反射的条件和临界角公式，结合几何关系处理。
14.【答案】解：(1)杆受力图如图所示：
重力mg，竖直向下，支持力N，垂直斜面向上，安培力F，沿斜面向上．
(2)当ab杆速度为v时，感应电动势E=BLv，此时电路中电流：I=ER=BLvR
ab杆受到安培力：F=BIL=B2L2vR
根据牛顿运动定律，有：
ma=mgsinθ−F=mgsinθ−B2L2vRa=gsinθ−B2L2vmR
故此时ab杆中的电流大小为：I=BLvR，加速度的大小为：a=gsinθ−B2L2vmR．
(3)当：B2L2vmR=mgsinθ，时，ab杆达到最大速度vm，
此时：vm=mgRsinθB2L2
故在下滑过程中，ab杆可以达到的速度最大值为：vm=mgRsinθB2L2．
【解析】(1)杆ab受到沿导轨向上的安培力和重力以及支持力作用，根据各力的大小方向关系可正确画出受力图．
(2)根据右手定则可以判断出杆中的电流方向，正确受力分析，根据牛顿第二定律可求出杆的加速度大小．
(3)当合外力为零时，即重力沿导轨向下的分力等于安培力时，杆的速度达到最大．
解答这类问题的关键是正确分析安培力大小、方向的变化情况，弄清导体棒的运动规律，然后依据相应规律求解．
15.【答案】(1)小滑块a释放到达圆弧轨道底端的过程，根据动能定理得mgR=12mv02
可得v0= 2gR=3m/s
根据牛顿第二定律可得FN−mg=mv02R
可得FN=30N
根据牛顿第三定律可知轨道受到的压力大小为30N；
(2)ab相碰过程由动量守恒定律可得mv0=2mv1
ab与c相互作用过程由动量守恒定律可得2mv1=3mv2
系统在整个运动过程中由于摩擦产生的热量Q=12×2mv12−12×3mv22=112mv02=0.75J ；
(3)a滑上c后做匀减速直线运动，加速度大小为a1=μmgm=μg=1m/s2
b、c一起匀加速运动的加速度为a2=μmg2m=0.5m/s2因此a滑上c后，先做减速运动，与b发生弹性碰撞后，由动量守恒定律和能量守恒定律可知，a、b速度互换，b相对ac向前运动，由于摩擦力作用，三者最后共速，由动量守恒可得mv0=3mv共
则v共=1m/s
由功能关系可得μmg(L+x)=12mv02−12⋅3mv共2
可得x=0.5m。

【解析】本题是一道力学综合题，物体运动过程复杂，难道较大，根据题意分析清楚物体的运动过程是解题的前提与关键，应用动量守恒定律、能量守恒定律与牛顿第二定律、运动学公式可以解题。