河北唐山市第一中学2022-2023学年物理高二下期末监测试题含解析

2022-2023学年高二下物理期末模拟试卷
注意事项：
1． 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B 铅笔填涂；非选择题必须使用0．5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。

在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1、如图所示，磁感应强度为B 的匀强磁场垂直于纸面，边长为a 的正方形线框与磁场垂直，且一条对角线与磁场边界重合．则通过线圈平面的磁通量为
A ．212Ba
B ．Ba
C ．Ba 2
D ．2Ba
2、如图所示，一物块从一光滑且足够长的固定斜面顶端O 点无初速释放后，先后通过P 、Q 、N 三点，已知物块从P 点运动到Q 点与从Q 点运动到N 点所用的时间相等，且PQ 长度为3m ，QN 长度为4m ，则由上述数据可以求出OP 的长度为（ ）
A ．2m
B ．m
C ．m
D ．3m
3、据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置（又称“人造太阳”）已完成了首次工程调试。

下列关于“人造太阳”的说法正确的是
A ．“人造太阳”的核反应方程是
B ．“人造太阳”的核反应方程是
C ．“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是
D ．“人造太阳”核能大小的计算公式是
4、如图所示为氢原子的能级图，甲、乙、丙是氢原子由不同激发态向低能级发生的跃迁，甲、乙、丙跃迁辐射光子的
频率分别为v v v 123、、,则（ ）
A ．312v v =
B ．312v v v =+
C ．12v v >
D ．23v v >
5、甲、乙两个同学对挑乒乓球，设甲同学持拍的拍面与水平方向成α角，乙同学持拍的拍面与水平方向成β角，如图所示，设乒乓球击打拍面时速度与拍面垂直，且乒乓球每次击打球拍前与击打后速度大小相等，方向相反．不计空气阻力，则乒乓球击打甲的球拍的速度1υ与乒乓球击打乙的球拍的速度2υ之比为
A ．sin sin βα
B ．cos cos αβ
C ．tan tan αβ
D ．tan tan βα
6、如图所示，质量为m 的物块静止在倾角为θ的斜面上．重力加速度为g ．则物块
A ．受到重力、支持力、摩擦力和下滑力作用
B ．受到的摩擦力大小为mg cos θ
C ．受到的支持力大小为mg sin θ
D ．受到的摩擦力与支持力的合力大小为mg
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。

在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。

全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

7、如图所示，甲分子固定在坐标原点O ，乙分子位于x 轴上，甲分子对乙分子的作用力F 与两分子间距离x 的关系如图中曲线所示，F>0为斥力，F<0为引力，a 、b 、c 、d 为x 轴上四个特定的位置，则
A．乙分子由a到c的过程中，作用力F-直减小
B．乙分子由a到c的过程中，作用力F先减小后增大
C．乙分子由b到d的过程中，作用力F一直做负功
D．乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能先减小后增大
8、如图所示，闭合的矩形导体线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，沿着OO′方向观察，线圈沿顺时针方向转动。

已知匀强磁场的磁感应强度为B，线圈匝数为n，ab边的边长为L1，ad边的边长为L2，线圈电阻为R，转动的角速度为ω，则当线圈转至图示位置时（）
A．线圈中感应电流的方向为abcda
B．线圈中的感应电动势为2nBL2ω
C．穿过线圈的磁通量的变化率最大
D．线圈ad边所受安培力的大小为
22
12
n B L L
R
，方向垂直纸面向里
9、用相对论的观点判断下列说法是否正确（）
A．时间和空间都是绝对的，在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变
B．在地面上的人看来，以3km/s的速度升空的火箭中的时钟会变快，但是火箭中的宇航员却看到时钟可能是准确的C．在地面上的人看来，以3km/s的速度升空的火箭在运动方向上会变短，而火箭中的宇航员却感觉到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些
D．当物体运动的速度v c时，“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计
10、如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图乙中曲线a、b所示，则（）
A．曲线a、b对应的线圈转速之比为2：3
B．曲线b表示的交变电动势有效值为10V
C．曲线a表示的交变电流方向每秒改变50次
D．两次t＝0时刻线圈平面均位于中性面
三、实验题：本题共2小题，共18分。

把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。

11．（6分）某同学设计了如下实验装置，用来测定小滑块与桌面间的动摩擦因数．
如图甲所示，水平桌面上有一滑槽，其末端与桌面相切．让小滑块从滑槽的最高点由静止滑下，滑到桌面上后再滑行一段距离L，随后离开桌面做平抛运动，落在水面地面上的P点，记下平抛的水平位移x．平移滑槽的位置后固定，
-图象，即可根据图象信多次改变距离L，每次让滑块从滑槽上同一最高点释放，得到不同的水平位移x．作出2x L
息得到滑块与桌面间的动摩擦因数μ．
（1）每次让滑块从滑槽上同一高度释放，是为了__________．
（2）除了L和x外，本实验还需要测量或告知的物理量是__________．
A．滑槽最高点与桌面的高度差h B．小滑块的质量m
C．桌面与地面的高度差H D．当地的重力加速度g
-图象的斜率绝对值为k，纵轴上的截距为b，如图乙所示，则滑块与桌面间的动摩擦因数的表达式为（3）若2x L
__________．（用本题中提供的物理量符号表示）
12．（12分）采用验证玻马定律实验的主要器材针管及其附件来测定大气压强的值，实验步骤如下：
a. 将针管水平固定，拔下橡皮帽，向右将活塞从针管中抽出；
b.用天平称出活塞与固定在其上的支架的总质量为M；
c.用卡尺测出活塞直径d；
d.再将活塞插入针管中，保持针管中有一定质量的气体，并盖上橡皮帽，此时，从针管上可读出气柱体积为1V ，如图丙所示；
e.将弹簧秤挂钩钩在活塞支架上，向右水平缓慢拉动活塞到一定位置，此时弹簧秤的示数为F ，气柱体积为2V . 试用以上测量的数据，写出大气压强的表达式0p =______________，本实验中_____________步骤是多余的。

四、计算题：本题共2小题，共26分。

把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。

13．（10分）如图所示，质量为13m kg =的12光滑圆弧形轨道ABC 与一质量为21m kg =的物块P 紧靠着(不粘连)静置于光滑水平面上，B 为半圆轨道的最低点，AC 为轨道的水平直径，轨道半径0.3R m =，一质量为32m kg =的小球(可视为质点)从圆弧轨道的A 处由静止释放，g 取210/m s ，求:
①小球第一次滑到B 点时的速度1v ；
②小球第一次经过B 点后，相对B 能上升的最大高度h .
14．（16分）质量是45kg 的铁锤从5m 高处落下，打在水泥柱上而不弹起，它与水混柱撞击的时间是0.05s ．求撞击时铁锤对桩的平均冲击力．
15．（12分）如图所示,,M N 为两块带等量异种电荷的平行金属板,两板间电压可取从零到最大值m U 之间的各种数值．静止的带正电粒子电荷量为q ,质量为m (不计重力),从紧靠金属板的P 点经电场加速后,从小孔Q 进入N 板右侧足够大的匀强磁场区域,磁感应强度大小为B ,磁场方向垂直于纸面向外．带电粒子在磁场中运动,碰到N 板或CD 接收板立即被接收.CD 接收板长度为1L ,它可绕过C 点垂直纸面的轴自由转动,小孔Q 到N 板的下端C 的距离为
()212L L L >．当,M N 两板间电压取0~m U 间各种数值时,带电粒子从小孔Q 进入磁场的速度为0~m V ,且m V 足够大．
(1)若CD接收板水平放置时,CD接收板接收到速度与板垂直的带电粒子,此时,
M N两板间电压为多大;
(2)若CD接收板由水平位置向上转动至与水平方向成45︒的位置,有带电粒子在磁场中的
运动轨迹恰好与CD相切,求该带电粒子从进人磁场到与CD板相切所需时间;
(3)若CD接收板由水平位置向下转动至与水平方向成45︒的位置,求CD板所接收带电粒子的速度范围?
参考答案
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。

在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1、A
【解析】
线框在匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直，则通过线框的磁通量是
2
1
22
Ba
BS
Φ==，故A正确．
2、C
【解析】
在相邻的相等时间内的位移差是恒量，即，结合Q的速度等于PN段的平均速度，求出Q的速度，再结合运动学公式求出OQ的距离，结合PQ距离求出OP长度；
【详解】
设相等的时间为t，加速度为a，
由：，得加速度：
Q 点瞬时速度的大小等于PN 段的平均速度的大小：
则OQ 间的距离：
则OP 长度为：
，故ABD 错误，C 正确。

【点睛】 解决本题的关键掌握匀变速运动的两个重要推论，某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度；在相邻的相等时间内的位移差是恒量，即。

3、C
【解析】
核聚变都是氘核和氚核进行的核聚变反应，所有的核聚变都可以根据爱因斯坦质能方程求释放的能量．
【详解】 人造太阳的核聚变是氘核和氚核进行的核聚变反应，核反应方程是，故AB 错误；核聚变的过程中，只有亏损的质量转化为能量，并不是全部的质量都转化为能量，所以根据质能方程可知，“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是
，故C 正确，D 错误；故选C 。

【点睛】
本题考查核聚变与核裂变的定义，核聚变的核反应方程，爱因斯坦质能方程，多读课本，掌握了基础知识才能顺利解决此类问题．
4、B
【解析】
n=3跃迁到n=1能级所释放光子的能量等于n=3跃迁到n=2，n=2跃迁到n=1能级释放的光子能量之和：hv 1+hv 2=hv 3，则有312v v v =+，且321v v v >>，故ACD 错误，B 正确。

故选B ．
5、A
【解析】
由题可知，乒乓球在甲与乙之间做斜上抛运动，根据斜上抛运动的特点可知，乒乓球在水平方向的分速度大小保持不
变，竖直方向的分速度是不断变化的，由于乒乓球击打拍面时速度与拍面垂直，在甲处：
v x =v 1sinα；在乙处：v x =v 2sinβ；所以：12 x x v v v
sin v sin sin sin βαβα
＝：＝．故A 正确，BCD 错误；故选A ．
【点睛】
解答该题，关键是理解斜上抛运动的对称性，明确甲、乙两处的速度沿水平方向的分速度是相等的．
6、D
【解析】
对物体受力分析，受重力、支持力和静摩擦力，如图所示：
根据平衡条件，有：N=mgcosθ，f=mgsinθ，故ABC 错误；根据平衡条件，支持力和摩擦力的合力与重力等值、反向、共线，所以受到的摩擦力与支持力的合力大小为mg ，方向竖直向上，故D 正确；故选D ．
点睛：本题是力平衡问题，关键是根据平衡条件列式求解，利用正交分解方法解体的一般步骤：①明确研究对象；②进行受力分析；③建立直角坐标系，建立坐标系的原则是让尽可能多的力落在坐标轴上，将不在坐标轴上的力正交分解；④x 方向，y 方向分别列平衡方程求解．
二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。

在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。

全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

7、BC
【解析】
乙分子由a 到c 的过程中，作用力F 先是斥力后是引力，先减小后增大，选项A 错误，B 正确；乙分子由b 到d 的过程中，分子力是引力，则作用力F 一直做负功，两分子间的分子势能一直变大，选项C 正确，D 错误；故选BC. 点睛：解决本题的关键知道分子力的特点，知道分子力做正功，分子势能减小，分子力做负功，分子势能增大． 8、AC
【解析】
图示时刻，ad 速度方向向外，bc 速度方向向里，根据右手定则判断出ad 中感应电流方向为d→a ，bc 中电流方向为b→c ，线圈中感应电流的方向为abcda 。

故A 正确。

线圈中的感应电动势为E=nBSω=nBL 1L 1ω．故B 错误。

图示时刻ad 、bc 两边垂直切割磁感线，线圈中产生的感应电动势最大，由法拉第电磁感应定律分析得知，磁通量的变化率最大。

故C 正确；线圈ad 边所受安培力的大小为F=nBIL 1=nB 12
nBL L R
•L 1．故D 错误。

故选AC 。

9、CD
【解析】
A ．经典力学理论的观点认为时间和空间都是绝对的，在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变；而相对论的观点认为时间和空间都是相对的，在不同的参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度会发生改变，故Ａ错误．
B
．根据时间间隔的相对性：t 可知，时间延缓效应，因此地面上的人看飞船中的时钟会变慢，但是飞船中的宇航员却看到时钟是准确的，故B 错误；
C
．根据长度的相对性：l l ＝，可知，在运动方向上长度缩短，所以在地面上的人看来，以３km/s 的速度运动的飞船在运动方向上会变窄，而飞船中的航天员却感到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些，故C 正确； D ．当低速宏观物体时，v ＜＜c 时，△t ≈△t ′，l ≈l 0，可知“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计，故D 正确； 10、CD
【解析】
A.由图可知，a 的周期为4×10﹣2s ；b 的周期为6×10﹣2s ，则曲线a 、b 对应的线圈周期之比为2：3；转速n =1/T ，所以曲线a 、b 对应的线圈转速之比为3：2，故A 错误；
B.曲线b 对应的线圈转速之比为3：2，曲线a 表示的交变电动势最大值是15V ，根据E m ＝nBSω得曲线b 表示的交变电动势最大值是10V ，则有效值为U
＝
V ；故B 错误； C.曲线a 的交变电流的频率f =1/T =25Hz ；电流方向每周改变2次，所以曲线a 表示的交变电流方向每秒改变50次，故C 正确；
D.在t ＝0时刻，感应电动势为零，则线圈一定处在中性面上；故D 正确；
三、实验题：本题共2小题，共18分。

把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。

11、（1）使滑块到达滑槽末端的速度相等 （2）C （3）4k H μ=
【解析】
（1）每次让滑块从滑槽上同一高度释放，是为了保证滑块到达滑槽末端的速度相同；
（2）滑块从桌边做平抛运动，则有：
H =12
gt 2 x =vt
设到达滑槽末端的速度为v 0，与桌面的摩擦因数为μ 在桌面上的加速度大小为：mg
m a g μμ=＝
在桌面上有：−2μgL ＝v 2-v 02 联立解得：22
024Hv x HL g μ-＝ 要根据2x L -图象信息得到测定滑块与桌面间的动摩擦因数，除了L 和x 外，还需要测量或告知的物理量是桌面与地面的高度差H ，故选C.
（3）若x 2-L 图象的斜率绝对值为k ，则有：4μH =k 解得：4k H
μ＝ 12、()
22214FV d V V π- b 【解析】
第一空.开始时气体的压强为0p ，向右水平缓慢拉动活塞到一定位置，弹簧秤的示数为F 时气体的压强为1p ，则有10002242F F F p p p p S d d ππ=-=-=-⎛⎫ ⎪⎝⎭
，该过程中温度不变，则有0112p V p V =，整理得()202214FV p d V V π=-. 第二空.由上面的式子可知，在表达式中与活塞及固定在其上的支架的总质量无关，所以b 步骤是多余的.
四、计算题：本题共2小题，共26分。

把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。

13、（1）12/v m s =-方向向右；（2）0.27h m =；
【解析】
试题分析：（1）小球向下滑动过程中，小球、弧形轨道ABC 和物块P 组成的系统水平方向动量守恒，系统的机械能守恒，此过程中，小球和物块P 的过程相同，据此列方程可求出小球第一次滑到B 点时的速度1v ；（2）小球经过B 点后，物块P 与弧形轨道ABC 分离，小球与弧形轨道水平方向动量守恒，当二者速度相同时，小球上升高度最大，根据动量守恒和机械能守恒列方程即可求解．
（1）设小球第一次滑到B 点时的速度为1v ，轨道和P 的速度为2v ，取水平向左为正方向
根据水平方向动量守恒得：()122310m m v m v ++= 根据系统机械能守恒得：()223122311122
m gR m m v m v =++ 联立解得：12/v m s =-，方向向右，21/v m s =，方向向左
（2）小球经过B 点后，物块P 与轨道分离，小球与轨道水平方向动量守恒，且小球上升到最高点时，与轨道共速，
设为v
根据水平方向动量守恒得：()123113 m v m v m m v +=+ 根据系统机械能守恒得：
()2221231133111 222
m v m v m m v m gh +=++ 联立解得：h=0.27m
【点睛】本题考查了动量守恒与机械能守恒的综合应用，在解题时要注意，由于存在小球重力的作用，故系统动量不守恒，但水平方向只受内力作用，故水平方向的动量是守恒的．
14、9450N
【解析】
质量是45Kg 的铁锤从5m 高处落下，打在水泥桩上前瞬间的速度为v ： 根据动能定理得：2
2
mv mgh = 即2
45451052
v ⨯⨯⨯=得m 10s v = 与水泥桩撞击，由动量定理可得：()mv F mg t =-
代入数据解得：F =9450N ；
根据牛顿第三定律可知，铁锤对桩的作用力F′=F =9450N ．
15、 (1)2222qB L U m = (2)34m t Bq π=
(3)
22
121232Bq L L L BqL v m +≤≤ 【解析】
（1）带点粒子在磁场中作匀速圆周运动的半径为2L
根据2
2
v Bvq m L = 根据212
qU mv = 得：22
22qB L U m
=
（2）带点粒子进入磁场到与CD 板相切转过圆心角34πθ= 带电粒子在磁场中匀速圆周运动的周期T 2m T Bq
π= 33424m t T Bq
π
ππ==
（3）设带点粒子恰好击中C 点时在磁场中作匀速圆周运动的半径为2R 322
L R = 根据2
v Bqv m R
= 得：312BqL v m
= 设带点粒子恰好击中D 点时在磁场中作匀速圆周运动的半径为3R
()()2231221222cos 45R L R L L R L =+---︒ 22
1212321
222L L L L R L L ++=+根据2
v Bqv m R
=， 得：()22
1212221222Bq L L L L V m L L ++=+
因此CD 板接收到得带电粒子速度范围为：
22
121232Bq L L L BqL V m ++≤≤。