湖北省天门市名校2022-2023高二上学期期末考试物理试题（答案）考试试卷

天门市名校2022-2023学年高二上学期期末考试
物理卷
第I卷（选择题）
一、单选题(共28分)
1．(本题4分)如图所示，光滑水平面上静止着一质量为M的小车，小车上有一光滑的、半径为R的圆弧轨道，右侧有一固定竖直挡板。现有一质量为m的光滑小球从轨道的上端由静止开始释放，下列说法中正确的是（　　）
A．小球下滑过程中，小车和小球组成的系统动量守恒
B．小球下滑过程中，小车和小球组成的系统在水平方向上动量守恒
C．撤去挡板，小球下滑过程中，小车和小球组成的系统动量守恒
D．撤去挡板，小球下滑过程中，小车和小球组成的系统水平方向上动量守恒
2．(本题4分)下列说法正确的是（　　）
A．磁电式电流表在运输过程中需要将正、负接线柱用导线连接起来以免损坏
B．地球的地理两极与地磁两极重合，地理南极对应地磁北极
C．为了减小变压器铁芯中的涡流，可以减小铁芯材料的电阻率
D．奥斯特发现了“磁生电”的现象
3．(本题4分)如图a所示，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方固定一螺线管Q，P和Q共轴，Q中通有变化电流i，电流随时间变化的规律如图b所示，P所受的重力为G，桌面对P的支持力为N，则在下列说法正确的是（　　）
A．时刻，且P有收缩的趋势
B．时刻，且穿过P的磁通量最大
C．时刻，且穿过P中无感应电流
D．时刻，且穿过P的磁通量最小
4．(本题4分)图甲是回旋加速器的示意图，两金属D形盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连。在加速带电粒子时，带电粒子从静止开始运动，其速率v随时间t的变化如图乙，已知tn时刻粒子恰好射出回旋加速器，粒子穿过狭缝的时间不可忽略，不考虑相对论效应及粒子的重力，下列判断不正确的是
A．
B．
C．
D．粒子在电场中的加速次数为
5．(本题4分)一圆柱形透明介质放在水平地面上，其横截面如图所示，点为圆心，直径竖直，右侧半圆面镀银。一光线从A点水平向右射入介质，光线在A点的入射角为，在镀银处发生一次反射后射出介质，且射出时光线水平向左，则该介质的折射率为（　　）
A． B． C． D．
6．(本题4分)篮球运动是一项同学们喜欢的体育运动，通过篮球对地冲击力大小判断篮球的性能.某同学让一篮球从高处自由下落，测出篮球从开始下落至反弹到最高点所用时间为，该篮球反弹时从离开地面至最高点所用时间为，篮球的质量，重力加速度取，不计空气阻力。则篮球对地面的平均作用力大小为（　　）
A． B． C． D．
7．(本题4分)光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法错误的是（　　）
A．在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象
B．激光全息照相是利用了激光相干性好的特性
C．日落时分拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使景像更清晰
D．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
二、多选题(共16分)
8．(本题4分)一列简谐横波沿x轴传播，波速v＝4m/s。已知坐标原点（x＝0）处质点的振动图像如图甲所示，t＝0.45s时部分波形图如图乙所示。下列说法正确的是（　　）
A．简谐横波的传播方向沿x轴正方向
B．x＝0.5m处的质点比x＝0处的质点振动滞后0.5s
C．x＝0处的质点经过0.6s的路程为0.6m
D．t＝0.45s时x＝0处的质点对应的纵坐标为0.05m
9．(本题4分)如图所示，空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，一带电液滴从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零，C点是运动的最低点，阻力不计，下列说法中正确的是（ ）
A．液滴一定带正电
B．液滴在C点时动能最大
C．液滴从A运动到C的过程中机械能守恒
D．液滴将可能由B点返回到A点
10．(本题4分)如图所示，空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图甲中虚线所示。正方形金属线圈固定在纸面内，电阻为，边长为。线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中。时磁感应强度的方向如图甲所示，磁感应强度随时间的变化关系如图乙所示，在到的时间间隔内（　　）
A．线圈中感应电流方向先顺时针后逆时针
B．t0时刻电流不为0，安培力为0
C．线圈所受安培力的最大值为
D．线圈所受安培力的冲量大小为
11．如图所示，足够长的光滑倾斜导电轨道与水平面夹角为，上端用阻值为R的电阻连接，下端断开，以上轨道平面无磁场，以下存在垂直于轨道平面向上的匀强磁场。两根一样的导体棒AB、CD质量均为m，电阻为R，用绝缘轻杆连接。将两导体棒从上方导轨处由静止释放，经过t时间CD边进入磁场，CD边刚进入磁场时的瞬时加速度为零，再经过t时间AB边进入磁场，运动过程中AB、CD始终与轨道接触良好且垂直于轨道，导电轨道的电阻忽略不计，重力加速度为g，则（　　）
A．AB边刚进入磁场的瞬间，流经AB的电流方向和电势差的正负均发生变化
B．导轨宽度为
C．第二个t时间内CD杆产生热量为
D．AB棒进入磁场后，导体棒先做加速度减小的变速运动，最终匀速运动
二、实验题（8分+8分+9分+15分+16分）
12．利用如图甲所示的可拆变压器零部件，组装后通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系。
（1）本实验要主要运用的科学方法是___________；
A．等效替代法 B．控制变量法 C．整体隔离法 D．理想模型法
（2）本实验可能要用到的测量仪器是___________；
A．直流电压表 B．电压互感器 C．多用电表 D．钳形电流表
（3）利用如图乙所示的装置，直接在原线圈的“0”和“800”两个接线柱之间接的交流电源，用电表测量副线圈的“0”和“400”两个接线柱之间的电压，则副线圈两端测得的电压可能是___________。
A．8.48V B．5.98V C．1.48V D．0V
13．某实验小组的同学用直角三棱镜做“测定玻璃折射率”的实验。
他们先在白纸上画出三棱镜的轮廓（用实线△ABC表示），然后放好三棱镜，在垂直于AB的方向上插上两枚大头针P1和P2，在棱镜的左侧观察，当的像恰好被P2的像挡住时，插上大头针P3，使P3挡住P1、P2像，再插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像。移去三棱镜和大头针，大头针在纸上的位置如图所示。
（1）将图中的光路图补充完整___________；
（2）根据图中所给数据，可得该玻璃的折射率n=___________；
（3）根据前面的结论，在BC一侧___________（填“能”或“不能”）看到大头针P1和P2的像；
（4）若实验中放置三棱镜的位置发生了微小的平移，移至图中虚线处，而测量时仍将△ABC作为实验中棱镜所处位置，由此得出该玻璃折射率的测量值___________真实值（选填“大于”、“小于”或“等于”）。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
三、解答题
14．某同学将篮球在空中水平向右抛出，篮球落地后又反弹。已知篮球的抛出点高度为1.8m，第一次反弹后上升的最大高度为0.8m，第一次落点与抛出点的水平距离为2.4m，前两次落点的水平距离为1.6m，已知该篮球质量为0.5kg，不计空气阻力，重力加速度，求该篮球：
（1）第一次落地前瞬间重力的功率；
（2）第一次落地时所受摩擦力的冲量I。
15．如图，POQ是折成60°角且固定于竖直平面内的光滑金属导轨，导轨关于竖直轴线对称，，整个装置处在足够大的匀强磁场中。已知匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度随时间变化规律为，规定垂直于轨道平面向里为磁场正方向。从0时刻起，一质量为1kg、长为L、电阻为、粗细均匀的导体棒锁定于OP、OQ的中点a、b位置。从后磁感应强度保持不变，接下来将导体棒解除锁定，导体棒在匀强磁场中由静止开始向下运动，下滑至导轨末端PQ位置离开导轨，此时导体棒的速度为，离开导轨前导体棒与导轨始终保持良好接触，导轨电阻不计，重力加速度为，求：
（1）导体棒下滑至导轨末端时的加速度大小；
（2）导体棒解除锁定后运动过程中产生的焦耳热。
16．如题图所示，水平放置的平行板电容器内存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场B1，电容器右侧的矩形区域以对角线QM为界分布有等大反向的匀强磁场B2（包含边界），QM与水平方向夹角α=30 （图中未画），在矩形区域上方有区域足够大竖直向下的匀强磁场B3，一质量为m，带电量为q的正粒子从P点以速度v水平射入平行板电容器，能沿水平直线PQ运动，并从Q点进入矩形磁场区域，一段时间后恰能从M点进入匀强磁场B3区域。不考虑带电粒子对电磁场的影响，不计粒子重力。求：
（1）匀强电场的电场强度大小E；
（2）粒子从Q点运动到M点的时间；
（3）粒子在B3区域运动过程中回到竖直线MN时上升的高度h。
参考答案：
1．D
【详解】A．当小球沿光滑曲面下滑时，小球和小车组成的系统合力不为零，动量不守恒。A错误；
B．小球下滑过程中，小车静止且受到墙壁的弹力，即小球和小车组成的系统水平方向所受合外力不为零，小车和小球组成的系统在水平方向上动量不守恒。B错误；
C．撤去挡板，小球下滑过程中，小车和小球组成的系统合力不为零，动量不守恒，C错误；
D．撤去挡板，小球下滑过程中，小车和小球组成的系统水平方向上合力为零，水平方向上动量守恒。D正确。
故选D。
2．A
【详解】A．磁电式电流表在运输过程中需要将两个接线柱用导线短接，是为了让内部产生感应电流从而阻碍指针的振动，从而防止振针因撞击而弯曲变形，故A正确；
B．地球的地理两极与地磁两极不重合，地理南极对应地磁北极，故B错误；
C．在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象，要损耗能量，可以通过增大铁芯材料电阻率的途径减小变压器铁芯中的涡流，故C错误；
D．奥斯特发现了“电生磁”的现象，故D错误。
故选A。
3．AB
【详解】A．由图可知，在时刻时，螺线管中电流增大，其形成的磁场不断增强，因此穿过线圈P中的磁通量增大，根据楞次定律可知线圈P将阻碍其磁通量的增大，故线圈有远离螺线管和面积收缩的趋势，所以此时线圈对桌面的压力大于线圈的重力，根据牛顿第三定律可知，线圈受到支持力大小等于线圈给桌面的压力的大小，所以有
故A项正确；
BD．由图可知，在时刻时，螺线管中电流不变，其形成磁场不变，因此穿过线圈P中的磁通量不变，因此磁铁线圈中无感应电流产生，故时刻线圈对于桌面的压力等于其自身的重力，根据牛顿第三定律可知，其支持力的大小等于压力的大小，所以
又因为由图可知，此时螺线管中的电流最大，所以此时螺线管产生的磁场最强，穿过P的磁通量根据公式
因为此时磁场的磁感应强度最大，所以此时期穿过线圈的磁通量最大。由图可知时刻螺线管内的电流也是不变的，同理可知，其压力与重力的关系为
而其电流并不是最小值，所以其产生的磁场也不是最小的，即穿过线圈的磁通量也不是最小的，故B正确，D错误；
C．时刻螺线管中电流为零，但是下一刻其电流反向，螺线管产生的磁场也反向，故时刻是穿过线圈P中磁通量的变化率不为零，所以此时仍然满足感应电流的产生条件，即线圈中仍然存在感应电流。但此时螺线管中的电流为零，即螺线管产生的磁场为零，所以其与线圈没有相互作用力，即
故C错误。
故选AB。
4．B
【详解】A．根据粒子在磁场中运动的周期
粒子回旋周期不变，在Ek-t图中应有
t2-t1=t4-t3= t6-t5
故A不符合题意；
B．粒子在电场中做匀加速运动，令加速位移为x，根据位移时间关系
前两次加速过程所用的时间为
前三次加速过程所用的时间为
则有
由图可知
所以
故B符合题意；
C．粒子在电场中做匀加速运动，令加速位移为x，根据速度位移时间关系
解得
前两次加速后的速度为
解得
前三次加速后的速度为
解得
联立可得
故C不符合题意；
D．设粒子被加速n次后的速度为vn，则由动能定理可知
粒子被第一次加速过程中，由动能定理可知
联立可得
故D不符合题意。
故选B。
5．C
【详解】由于只发生一次反射，根据对称性可知光路图如图所示
由几何关系可得
由折射率公式可知
故选C。
6．B
【详解】根据自由落体运动位移—时间公式
可得篮球下落的时间为
根据自由落体运动速度—位移公式
可得篮球下落到地面的速度为
篮球离开地面上升过程可逆向看作自由落体运动，根据速度—时间公式，可得篮球离开地面时的速度为
篮球和地面接触的时间为
根据动量定理，取向上为正方向，可得
代入数据解得
故选B。
7．D【详解】A．在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象，A正确；
B．激光全息照相是利用了激光相干性好的特性，B正确；
C．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上偏振滤光片，利用光的偏振，可以将反射光减弱，使景像更清晰，C正确；
D．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，D错误。
故选ABC。
8．AC
【详解】A．由图可知，x＝0处质点在t＝0.45s时沿y轴正方向振动，则该波沿x轴正方向传播，故A正确；
B．x＝0.5m处的质点比x＝0处的质点振动滞后时间
故B错误；
C．简谐波的周期T＝0.4s，x＝0处的质点经过0.6s的路程
故C正确；
D．x＝0处的质点的振动方程为
将t＝0.45s代入得
故D错误。
故选AC。
9．AB
【详解】A．带电液滴开始运动后，将受到洛仑兹力的作用，洛仑兹力指向弧线的内测，由左手定则可以判定液滴带正电，A正确；
B．从A点到C点，重力、电场力做正功，洛仑兹力不做功；从C点到B点，重力、电场力做负功，洛仑兹力不做功；根据动能定理可知，在C点时动能最大，B正确；
C．液滴从运动到的过程中，电场力做了正功，所以机械能要增大，C错误；
D．液滴到达B点后，将向右继续运动，并且和曲线ACB上的运动特征相同，不可能返回A点，D错误。
故选AB。
10．BC【详解】A．线圈产生的电动势恒定，大小为
则线圈中感应电流大小为
；
B．在内垂直纸面向里的磁场在减小，由楞次定律可知，线圈会产生顺时针方向电流，由左手定则可知，线圈所受安培力向左；在内垂直纸面向外的磁场增大，由楞次定律可知，线圈会产生顺时针方向电流，由左手定则可知，线圈所受安培力向右；故B错误；
C．线圈所受安培力的合力对应的有效长度为
则安培力的最大值为
故C错误；
D．在内，安培力的冲量向左，为
在内，安培力的冲量向右，大小为
则总的冲量大小为
11．BCD
【详解】A．CD棒进入磁场后，根据右手定则可知，感应电流方向为从，则AB棒电流方向为，当AB边刚进入磁场的瞬间，此时还是CD棒切割磁感线产生感应电流，故感应电流方向不变，且电势差也没有发生变化，故A错误；
B．经过t时间CD边进入磁场，则此时CD的速度为
CD边刚进入磁场时的瞬时加速度为零，则安培力等于重力的分力，即
解得
故B正确；
C．第二个t时间内，CD杆做匀速直线运动，则此过程中CD杆产生热量为
故C正确；
D．AB棒进入磁场后，棒、导轨、电阻组成的部分磁通量发生变化，产生感应电流，由左手定则和右手定则可知，安培力方向沿导轨向上，导体棒先做加速度减小的变速运动，最终匀速运动，故D正确。
故选BCD。
12． B C C
【详解】（1）[1]本实验中，主要通过改变一个物理量，保持其他物理量不变，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，利用了控制变量法。
故选B。
（2）[2]本实验需要测量副线圈两端的电压，需要用交流电压表，可用多用电表替代。
故选C；
（3）[3]由题可知，原线圈输入交流电的有效值为6V，若为理想变压器，根据原、副线圈的电压比与匝数比的关系
可得副线圈的电压
考虑到不是理想变压器，有漏磁等现象，则副线圈所测得得电压大于零小于3V，可能为1.48V。
故选C。
13． 不能 小于
【详解】（1）[1]如图所示
（2）[2]根据几何关系可知光线在AC面的入射角为30°，根据折射定律可得
（3）[3] 根据几何关系可知光线在BC面的入射角为60°，因为
则光线在BC面发生全反射，在BC一侧不能看到大头针P1和P2的像。
（4）[4]若实验中放置三棱镜的位置发生了微小的平移，移至图中虚线处，如图所示，可知出射光线相对于玻璃砖不动时的出射光线向下平移，所以对折射角的测量无影响，但测量时仍将△ABC作为实验中棱镜所处位置，所以作出的BC面的反射光线（图中红线）会比实际的反射光线（图中蓝线）向逆时针方向偏，由此造成所测光线在AC面的入射角比实际值偏大，所以该玻璃折射率的测量值小于真实值。
【点睛】
14．（1）；（2），方向水平向左
【详解】（1）篮球从抛出到第一次落地做平抛运动，由
解得
竖直速度为
重力的功率为
（2）设第一次抛出的速度为，有
解得
第一次反弹后篮球做斜上抛运动，水平方向的速度为，由
解得
由动量定理，落地时所受摩擦力的冲量为
方向水平向左。
15．（1）；（2）
【详解】（1）后的磁感应强度大小
方向垂直纸面向外，导体棒滑到导轨末端时，回路中的感应电动势为
通过导体棒的电流大小为
导体棒所受安培力大小为
设此时导体棒的加速度大小为，根据牛顿第二定律
解得
（2）导体棒从解除锁定到滑倒导轨末端的过程中，下落的高度为
设该过程导体棒产生的焦耳热为，由能量守恒定律可得
解得
16．（1）；（2）①（n=0、1、2、3…）；②；（3）①（k=1、2、3…）；②
【详解】（1）粒子从P到Q点做匀速运动，有
解得
（2）粒子进入矩形区域后做圆弧运动
运动周期
发生一次偏转圆心角，沿QM方向运动距离为，运动时间
①粒子完成奇数次偏转运动到M点，则
（n=0、1、2、3…）
②粒子完成偶数次偏转运动到M点，则
（3）①若粒子完成奇数次偏转从M点进入磁场区域，速度与竖直方向夹角为，竖直方向分速度
水平方向分速度
由于磁场方向竖直向下，粒子将做螺旋上升的运动，水平方向做匀速圆周运动
B=
圆周运动周期
粒子会多次旋转交于MN竖直线，则再次相交时上升高度
（k=1、2、3…）
解得
h=（k=1、2、3…）
②若粒子完成偶数次偏转到达M点，水平射出后完成水平方向圆周运动回到M点,则
答案第1页，共2页