物理：安徽省宣城市2022-2023学年高二下学期期末试题（解析版）

这是一份物理：安徽省宣城市2022-2023学年高二下学期期末试题（解析版），共21页。

1．本试卷分满分100分，考试时间75分钟
2．考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
一、单项选择题（每小题4分，共28分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的）
1. 如图（a）所示的无人机具有4个旋翼，可以通过调整旋翼倾斜度而产生不同方向的升力。某次实验，调整旋翼使无人机受竖直向上的恒定升力F从地面静止升起，到达稳定速度过程中，其运动图像如图（b）所示。假设无人机飞行时受到的空气阻力与速率成正比，即，方向与速度方向相反，则下列说法正确的是（ ）
A. 无人机在第内的位移等于
B. 无人机在第内的速度变化量与第内的速度变化量相等
C. 空气给无人机的作用力逐渐增大
D. 空气给无人机的作用力逐渐减小
【答案】D
【解析】A．根据图像与横轴围成的面积表示位移，可知无人机在第内的位移满足
故A错误；
B．根据图像的切线斜率表示加速度，可知到达稳定速度的过程中，无人机的加速度逐渐减小，无人机在第内的速度变化量大于第内的速度变化量，故B错误；
CD．空气给无人机的作用力是升力和阻力的合力，由于无人机的加速度逐渐减小，根据牛顿第二定律可得
可知空气给无人机的作用力逐渐减小，故C错误，D正确。
故选D。
2. 北京时间2023年5月30日上午，神舟十六号载人飞船在酒泉卫星发射中心发射升空。当天下午，神舟十六号飞船成功对接于空间站天和核心舱径向端口。神舟十六号的“博士乘组”景海鹏、朱杨柱、桂海潮，与神舟十五号的“圆梦乘组”费俊龙、邓清明、张陆在天宫顺利会师。已知空间站离地面的高度为h，这个高度低于地球同步卫星的高度。地球的半径为R，地球表面的重力加速度为g，万有引力常量为G，忽略地球自转。若空间站可视为绕地心做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（ ）
A. 空间站的线速度大小为
B. 空间站的向心加速度大小为
C. 空间站运行周期大于24小时
D. 地球质量为
【答案】A
【解析】D．忽略地球自转，地球表面物体所受重力等于万有引力，则
解得地球质量为
故D错误；
A．空间站绕地心做匀速圆周运动时，万有引力提供向心力
解得空间站的线速度大小为
故A正确；
B．空间站绕地心做匀速圆周运动时，由牛顿第二定律可得
解得空间站的向心加速度大小为
故B错误；
C．空间站离地面的高度低于地球同步卫星的高度，由开普勒第三定律，可知空间站的运行周期小于24小时，故C错误。
故选A。
3. 如图所示，虚线为位于位置的点电荷形成电场中的等势面，已知三个等势面的电势差关系为，图中的实线为一带负电的粒子进入该电场后的运动轨迹，与等势面相交于图中的、、、四点，已知该粒子仅受电场力的作用，则下列说法正确的是（ ）
A. 位置的点电荷带正电
B. 该粒子在点的加速度小于在点的加速度
C. 、、、d四点中，该粒子在处的电势能最小
D. 该粒子从点飞到点动能的变化量等于从点飞到d点动能的变化量
【答案】D
【解析】A．由带负电的粒子的运动轨迹可知，靠近点电荷时受到阻力作用，所以位置的点电荷带负电，故A错误；
B．等差等势面的疏密表示场强强弱，b处的场强比a处大，所以该粒子在点的加速度大于在点的加速度，故B错误；
C．由位置的点电荷带负电，所以b点电势在、、、d四点中最低，由，可知该粒子在处的电势能最大，故C错误；
D．由动能定理可知，该粒子从点飞到点动能的变化量
该粒子从点飞到d点动能的变化量
由，可得
所以该粒子从点飞到点动能的变化量等于从点飞到d点动能的变化量，故D正确。
故选D。
4. 关于以下四幅图的说法正确的是（ ）

A. 图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中a光束在水珠中传播的速度一定小于b光束在水珠中传播的速度
B. 图乙是一束单色光进入足够长的平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i从增大到（不包括）过程中，始终有光线从bb'面射出
C. 图丙是双缝干涉示意图，若只减小屏到挡板间距离L，相邻两条亮条纹间的距离将增大
D. 图丁是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的
【答案】B
【解析】A．根据图甲中光进入水珠时，入射角相等，a光束的折射角大于b光束的折射角，根据
可知，a光束的折射率小于b光束的折射率，根据
可知，a光束在水珠中传播的速度一定大于b光束在水珠中传播的速度，A错误；
B．图乙中，光从空气进入介质，由于两界面平行，则第一个界面的折射角等于第二个界面的入射角，根据光路可逆，不可能发生全反射，即当入射角i从增大到（不包括）过程中，始终有光线从bb'面射出，B正确；
C．图丙是双缝干涉示意图，根据
可知，若只减小屏到挡板间距离L，相邻两条亮条纹间的距离将减小，C错误；
D．图丁中，干涉条纹弯曲位置是空气膜层厚度较小的区域提前出现了空气膜层厚度较厚区域的条纹，可知，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凹下的，D错误。
5. 如图甲所示，为特高压输电线路上使用六分裂阻尼间隔棒的情景。其简化如图乙，间隔棒将6条输电导线分别固定在一个正六边形的顶点a、b、c、d、e、f上，O为正六边形的中心，A点、B点分别为Oa、Od的中点。已知通电导线在周围形成磁场的磁感应强度与电流大小成正比，与到导线的距离成反比。6条输电导线中通有垂直纸面向外，大小相等的电流，其中a导线中的电流对b导线中电流的安培力大小为F，则（ ）

A. A点和B点的磁感应强度相同
B. 其中b导线所受安培力大小为F
C. a、b、c、d、e五根导线在O点的磁感应强度方向垂直于ed向下
D. a、b、c、d、e五根导线在O点的磁感应强度方向垂直于ed向上
【答案】C
【解析】A．根据对称性可知A点和B点的磁感应强度大小相等，方向不同，关于点对称，故A错误；
B．根据题意可知a、c对导线b的安培力大小F，f、d对导线b的安培力大小为
e对导线b的安培力大小为，根据矢量的合成可得b导线所受安培力
故B错误；
CD．根据安培定则，a、d两条导线在O点的磁感应强度等大反向，b、e两条导线在O点的磁感应强度等大反向，a、b、c、d、e五根导线在O点的磁感应强度方向与c导线在O点的磁感应强度方向相同，垂直于ed向下，故C正确，D错误。
故选C。
6. 微信运动步数的测量是通过手机内电容式加速度传感器实现的。如图所示，电容M极板固定，N极板可运动，当手机的加速度变化时，N极板只能按图中标识的“前后”方向运动。图中R为定值电阻。下列对传感器描述正确的是（ ）

A. 静止时，电流表示数为零，且电容器两极板不带电
B. 保持向前匀加速运动时，电路中存在恒定电流
C. 由静止突然向后加速时，电流由a向b流过电流表
D. 由向前加速突然停下时，电流由b向a流过电流表
【答案】C
【解析】A．静止时，N板不动，电容器的电容不变，则电容器电量不变，则电流表示数为零，电容器保持与电源相连，两极板带电，故A错误；
B．保持向前匀加速运动时，加速度恒定不变，则N板位置在某位置不动，电容器电容不变，电容器保持与电源相连电压不变，由
知电量不变，电路中无电流，故B正确；
C．由静止突然向后加速时，N板相对向前移动，则板间距减小，根据
知电容C增大，则电容器电量增大，电容器充电，电流由a向b流过电流表，故C正确；
D．由前加速突然停下时，N板相对向前移动，则板间距减小，根据
知电容C减增大，电压不变，由
知电容器电量增大，电容器充电，电流由a向b流过电流表，故D错误；
7. 如图所示，磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直纸面向里，图中虚线为磁场的边界，其中bc段是半径为R的四分之一圆弧，ab、cd的延长线通过圆弧的圆心，Ob长为R。一束质量为m、电荷量为q的粒子，在纸面内以不同的速率从O点垂直ab射入磁场，已知所有粒子均从圆弧边界射出，其中M、N是圆弧边界上的两点，不计粒子间的相互作用和重力。则下列分析中正确的是（ ）
A. 粒子带负电
B. 从M点射出粒子速率一定大于从N点射出粒子的速率
C. 从M点射出粒子在磁场中运动时间一定小于从N点射出粒子所用时间
D. 所有粒子所用最短时间为
【答案】D
【解析】A．粒子做逆时针的匀速圆周运动，根据左手定则，可知粒子带正电，A错误；
B．由洛伦兹力提供向心力，可得
得
从M点射出粒子的圆周半径更小，则速度更小，B错误；
C．由B选项解析可知，粒子的运动周期为
设粒子在磁场中做圆周运动的轨迹所对应的圆心角为θ，如图所示，可知粒子在磁场中运动时间为
可知粒子运动的周期不变，圆周运动的圆心角越大，运动时间越长，由图可知，从M点射出粒子的轨迹半径小于从N点射出粒子轨迹半径，则从M点射出粒子的速率一定小于从N点射出粒子的速率，又有从M点射出粒子的轨迹所对应的圆心角大于从N点射出粒子的轨迹所对应的圆心角，由此可知从M点射出的粒子在磁场中运动时间一定大于从N点射出的粒子所用时间，C错误；
D．由解析图可知，弦切角等于圆心角的一半，当弦切角越小，运动时间越短，当弦与bc圆弧边界相切时，弦切角最小。Ob等于R，由几何关系，此时圆周运动的圆心角为 ，则最短时间为
D正确。
故选D。
二、多项选择题（每小题给出的四个选项中，有多个选项正确。每小题6分，全对的得6分，选不全得3分，选错或不答得0分，共18分）
8. 如图甲所示的电路，理想变压器原、副线圈的匝数分别为100和50，定值电阻，电源两端电压随时间变化的关系图象如图乙所示，已知电压表和电流表为理想电表，则（ ）
A. 副线圈中电流频率为50HzB. 电流表示数为1A
C. 电压表示数为50VD. 电阻的功率为80W
【答案】BD
【解析】A．变压器不改变交流电的频率，所以副线圈中电流频率为
A错误；
BC．由图乙可知，电源电压的有效值为100V，则有
，
其中、为原、副线圈两端的电压有效值，、为原、副线圈中的电流，又有
且
联立可得
，，，
即电压表示数为40V，电流表的示数为1A，B正确，C错误；
D．电阻的功率为
D正确。
故选BD。
9. 如图甲所示为某一列沿x轴正向传播的简谐横波在t＝1s时的波形图，图乙为参与波动的某一质点的振动图像，则下列说法正确的是（ ）
A. 该简谐横波的传播速度为4m/s
B. 从此时刻起，经过2s，P质点运动了8m的路程
C. 从此时刻起，P质点比Q质点先回到平衡位置
D. 图乙可能是图甲中x＝2m处质点的振动图像
【答案】ACD
【解析】A．由甲图可得λ=4m，由乙图中可得T=1.0s，所以该简谐横波的传播速度为
故A正确；
B．t=2s=2T，则从此时刻起，经过2s，P质点运动的路程为
故B错误；
C．简谐横波沿x轴正向传播，此时刻Q质点向上运动，而P质点直接向下运动，所以P质点比Q质点先回到平衡位置，故C正确；
D．由乙图知t=0时刻质点的位移为0，振动方向沿y轴负方向，与甲图x=2m处t=0时刻的状态相同，所以乙图可能是甲图x=2m处质点的振动图像，故D正确。
10. 如图所示，在光滑水平桌面上有一个质量为m的质点，在沿平行于桌面方向的恒定外力F作用下，以初速度v0从A点开始做曲线运动，图中曲线是质点的运动轨迹．已知在ts末质点的速度达到最小值v，到达B点时的速度方向与初速度v0的方向垂直，则（ ）
A. ts内恒力F做功为m(v02-v2)
B. 质点所受合外力的大小为
C. 质点到达B点时的速度大小为
D. 恒定外力F的方向与初速度的反方向成θ角指向曲线内侧，且
【答案】BCD
【解析】A.根据动能定理，ts内恒力F做的功为
，
故A错误；
BD.到达B点时的速度方向与初速度v0的方向垂直，恒力F的方向与速度方向成钝角，如图所示：
在x′方向上根据数学知识可得：
v=v0sinθ
在y′方向根据数学知识可得：
v0csθ=ayt
根据牛顿第二定律有：F=may
解得：，
即恒定外力F方向与初速度的反方向成θ角指向曲线内侧，且，故B、D正确；
C.设质点从A点运动到B经历时间t1，设在v0方向上的加速度大小为a1，在垂直v0方向上的加速度大小为a2，
根据牛顿第二定律可得：
Fcsθ=ma1，Fsinθ=ma2
根据运动学公式可得：
v0=a1t1，vB=a2t1，
解得质点到达B点时速度大小为
，
故C正确；
三、实验题（每空2分，11题8分，12题10分，共18分）
11. 实验小组用甲图所示的装置测量当地的重力加速度。
请完成下列实验步骤中的填空：
（1）按图甲装配好器材：跨过轻滑轮的不可伸长的光滑轻绳两端分别与钩码和力传感器相连，力传感器可测出轻绳的拉力。重物用轻绳挂在动滑轮上，其下端与纸带相连，让纸带穿过固定好的打点计时器上的限位孔；
（2）接通电源，释放钩码后重物上升，打点计时器在纸带上打出一系列的点，如图乙所示，记下此过程中力传感器的示数F。
已知打点计时器使用的交流电源的频率为，相邻两计数点之间还有四个点未画出，此次实验打D点时重物的速度___________，重物的加速度____________；
（3）改变钩码的质量，多次重复实验步骤（2），得到多组a、F数据；
（4）实验得到重物的加速度a与力传感器示数F的关系如图丙所示，用图丙中b、c表示的当地的重力加速度______________，重物和动滑轮的总质量______________。
【答案】（2）0.195 0.30或0.3 （4）b
【解析】（2）[1]根据匀变速直线运动的推论可得
[2]根据逐差法可得重物的加速度为
（4）[3][4]对重物和滑轮为研究对象，根据牛顿第二定律，有
可得
由此可知，a-F图线的斜率为
截距为
所以重力加速度为
滑轮和重物的质量为
12. 某实验小组欲利用图甲所示的电路测定电源的电动势E和内阻r，已知图中电源的电动势为，内阻为，定值电阻的阻值为，电压表可视为理想电压表，S为单刀双挪开关。
（1）当S与1接通前，滑动变阻器的滑片P应置于_______（填“左”或“右”）端。
（2）S与1接通，改变滑片Р的位置，记下电压表的示数，保持P不动，S与2接通，记下电压表的示数，重复以上操作，得到多组和的值。
（3）该同学作出的的图像如图乙所示，若测得图线的斜率为k，纵轴上的截距为b，则电源的电动势为______，内阻为_______。（均用、、、、表示）
（4）若考虑电压表的内阻，电源电动势的测量值_______真实值，内阻的测量值_______真实值。（均填“大于”“小于”或“等于”）
【答案】（1）左 （3） （4）等于 大于
【解析】（1）[1]为保护电路，S与1接通前，应使滑动变阻器接入电路的阻值最大，故滑动变阻器的滑片P应置于左端。
（3）[2][3]当S与1接通时，由闭合电路欧姆定律，有
即
同理，当S与2接通时，有
联立可得
结合图乙可知
故
（5）[4]若考虑电压表的内阻，则流过电源的电流为
即
结合（3）的分析知，电源的电动势为
表明电源电动势的测量值等于真实值，据测量原理
因，故
表明电源内阻的测量值大于真实值。
四、解答题（13题8分，14题12分，15题16分，共36分）
13. 如图所示，电阻R为的正方形单匝线圈abcd的边长L为，bc边与匀强磁场边缘重合。磁场的宽度等于线圈的边长，磁感应强度B大小为。在水平拉力作用下，线圈以的速度向右穿过磁场区域。求线圈在上述过程中：
（1）所受拉力的大小F；
（2）感应电流产生的热量Q。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）根据导体切割磁感线产生的感应电动势计算公式可得
根据闭合电路的欧姆定律可得感应电流为
拉力的大小等于安培力，即
解得
（2）根据功能关系可知，产生的焦耳热等于克服安培力做的功，即等于拉力F做的功，所以有
代入数据得
14. 如图所示，在竖直平面内建立直角坐标系xOy，其第一象限存在着正交的匀强电场和匀强磁场，电场强度的方向水平向右，磁感应强度的方向垂直纸面向里。一带电荷量为＋q、质量为m的微粒从原点出发，以某一初速度沿与x轴正方向的夹角为45°的方向进入复合场中，正好做直线运动，当微粒运动到A（l，l）时，电场方向突然变为竖直向上（不计电场变化的时间），微粒继续运动一段时间后，正好垂直于y轴穿出复合场。不计一切阻力，重力加速度为g，求：
（1）电场强度E的大小；
（2）磁感应强度B的大小；
（3）微粒在复合场中的运动时间。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）微粒到达A(l，l)之前做匀速直线运动，对微粒受力分析如图甲
可知
得
.
（2）由平衡条件得
电场方向变化后，微粒所受重力与静电力平衡，微粒在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，轨迹如图乙
由几何知识可得
l
联立解得
解得
（3）微粒做匀速直线运动的时间
微粒做匀速圆周运动的时间
微粒在复合场中的运动时间
15. 如图所示，质量为m的小滑块1，沿着光滑曲面下滑，曲面末端A与水平传送带平滑连接，传送带右端与光滑水平面平滑连接，水平面上有一个质量为km的小滑块2。当小滑块1滑到传送带右端B处时恰好与传送带共速，接着再与小滑块2发生弹性碰撞。已知传送带长为L，以速度v0顺时针方向运行，小滑块1与传送带之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，求：
（1）k=2时，小滑块1和2第一次碰撞后瞬间的速度；
（2）小滑块1下滑的高度；
（3）k值应满足什么条件，使得小滑块1和2能且只能发生两次碰撞。
【答案】（1）小滑块1的速度大小为，方向水平向左；小滑块2的速度大小为，方向水平向右；（2）见解析；（3）
【解析】（1）设小滑块1、2第一次碰后瞬间速度为v1与v2，由动量守恒和能量守恒得
解得
，
若k=2得
，
即碰后小滑块1的速度大小为，方向水平向左，小滑块2的速度大小为，方向水平向右；
（2）假设小滑块1从高h处滑下，到曲面末端时速度为v，下滑过程由机械能守恒定律可得
若小滑块1冲上传送带时的速度小于传送带速度，由动能定理得
解得
若小滑块1冲上传送带时的速度大于传送带速度，由动能定理得
解得
（3）要使小滑块1和2能且只能发生两次碰撞，需要满足
即
小滑块1再次被传送至水平面时，由运动的对称性可知其速度为，发生第二次碰撞的条件是
即
对第二次碰撞，设碰后小滑块1、2速度分别为和，由动量守恒和机械能守恒得
解得
若，则一定不会发生第三次碰撞；
若，且，则会发生第三次碰撞，则由可得
解得
综合可得