2023年湖北省三市联考物理高二下期末综合测试试题含解析

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、准考证号码填写清楚，将条形码准确粘贴在条形码区域内。

2．答题时请按要求用笔。

3．请按照题号顺序在答题卡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、试卷上答题无效。

4．作图可先使用铅笔画出，确定后必须用黑色字迹的签字笔描黑。

5．保持卡面清洁，不要折暴、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，当开关接a时，理想变压器原、副线圈的匝数比为10:1，b是原线圈的中心抽头，图中电表均为理想交流电表，定值电阻R=10Ω，其余电阻均不计．从某时刻开始在原线圈c、d两端加上如图乙所示的交变电压，则下列说法正确的是
A．当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为31.1V
B．当单刀双掷开关与b连接且t=0.01s时，电流表示数为4A
C．当单刀双掷开关由a拨向b时，副线圈输出交流电的频率增大
D．当单刀双掷开关由a拨向b时，原线圈输入功率变大
2、如右图所示，ACB是一光滑的、足够长的、固定在竖直平面内的“∧”形框架，其中CA、CB边与竖直方向的夹角均为θ.P、Q两个轻质小环分别套在CA、CB上，两根细绳的一端分别系在P、Q环上，另一端和一绳套系在一起，结点为O.将质量为m的钩码挂在绳套上，OP、OQ两根细绳拉直后的长度分别用l1、l2表示，若l1∶l2＝2∶3，则两绳受到的拉力之比F1∶F2等于( )
A．1∶1 B．2∶3
C．3∶2 D．4∶9
3、氢原子从a能级跃迁到b能级时辐射波长为λ1的光子，从a能级跃迁到c能级时辐射波长为λ1的光子，已知λ1＞λ1．那
么氢原子从b能级跃迁到c能级时将要辐射光子的波长为（）
A．B．C．λ1﹣λ1D．λ1+λ1
4、如图所示的电路中，A1和A2是完全相同的灯泡，线圈L的电阻可以忽略，下列说法中正确的是（）
A．合上开关S接通电路时，A1和A2始终一样亮
B．合上开关S接通电路时，A2先亮，A1后亮，最后一样亮
C．断开开关S时，A2立即熄灭，A1过一会儿才熄灭
D．断开开关S时，A1和A2都要过一会儿才熄灭，且通过两灯的电流方向都与原电流方向相同
5、如图所示，虚线右侧空间有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，直角扇形导线框OMN的半径为
→→→为正，l，电阻为R绕垂直于纸面的轴O以角速度ω顺时针匀速转动．设线框中感应电流的方向以O M N O
线框处于图示位置为计时零点．下列图中能正确表示线框转动一周感应电流变化情况的是（）
A．B．
C．
D．
6、导轨水平固定在竖直向下，磁感应强度为B的匀强磁场中，导轨左端接有电阻R，导轨上垂直放置一根金属棒(与导轨接触良好)，导轨和金属棒电阻不计．现给金属棒施加一水平向右的恒定拉力，使金属棒沿导轨由静止开始向右加速运动，最终匀速运动．当恒定拉力的大小变为原来的k倍时，则金属棒最终匀速运动时的速度大小和拉力的功率分别变为原来的
A．k倍，k倍B．k2倍，k倍C．k倍，k2倍D．k2倍，k2倍
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，初速为零的电子经电压U1加速后，垂直进入偏转电场，离开偏转电场时侧向位移位y，已知偏转板间距离为d，偏转电压为U2，板长为l．为了提高偏转灵敏度（每单位偏转电压引起的侧向位移），可采用下面哪个办法（）
A．增大加速电压U1B．增大偏转电压U2
C．减小板间距离d D．增大板长l
8、某日白天的气温是20 ℃，空气中水蒸气的压强是1.1×103 Pa；夜间，空气中水蒸气的压强不变，气温降到10 ℃，已知20 ℃时水的饱和汽压为2.3×103 Pa，10 ℃时水的饱和汽压为1.2×103 Pa，则我们感觉到的潮湿与干爽情况是A．夜间干爽B．白天潮湿C．白天干爽D．夜间潮湿
9、以下说法中正确的是．
A．系统在吸收热量时内能一定增加
B．悬浮在空气中做布朗运动的PM2.5微粒，气温越高，运动越剧烈
C．封闭容器中的理想气体，若温度不变，体积减半，则单位时间内气体分子在容器壁单位面积上碰撞的次数加倍，气体的压强加倍
D．用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，说明此时分子间只存在引力而不存在斥力
10、如图所示，导热的气缸固定在水平地面上，用活塞把一定质量的理想气体封闭在气缸中，气缸的内壁光滑。

现用水平外力F作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动，在此过程中如果环境温度恒定，下列说法正确的是___________
A．每个气体分子的速率都不变
B．气体分子平均动能不变
C．水平外力F逐渐变大
D．气体对外界做功，气体内能减小
E. 气体对外界做功，吸收热量
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）要描绘一个小灯泡的伏安特性曲线，现提供下列器材:
A．电压表
B．电流表
C．滑动变阻器
D．学生电源，还有电键、导线若干
（1）为使实验误差尽量减小，要求从零开始多取几组数据，请在方框内画出满足实验要求的电路图____．
（2）实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示，如果将这个小灯泡与电动势为、内阻为的电源和一个阻值为的定值电阻串联形成闭合回路，此时小灯泡消耗的电功率为________．（保留2位有效数字）
12．（12分）橡皮筋也像弹簧一样，在弹性限度内伸长量x与弹力F成正比，即F=kx，k的值与橡皮筋的原长L、横
截面积S有关，理论与实验都证明
S
k Y
L
，其中Y是由材料决定的常数，材料力学中称之为杨氏模量
（2）在国际单位中，杨氏模量Y的单位应为_______．
A．N B．m C．N/m D．2
N/m
（2）某同学通过实验测得该橡皮筋的一些数据，做出了外力F与伸长量x之间的关系图像如图所示，由图像可求得该橡皮筋的劲度系数k=_____________ N/m
（3）若橡皮条的原长为2．0cm，面积为2．02
mm，则该橡皮筋的杨氏模量Y的大小是_________（只填数字，单位取（2）中正确单位，结果保留两位有效数字）
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，某棱镜的横截面为等腰直角三角形ABC 23
.一束单色光从AB面入射，恰好在
AC面上发生全反射，求：
(1)光在AB面的入射角的正弦值；
(2)光在棱镜中的传播速度．
14．（16分）如图所示，MN和PQ为水平放置的足够长的光滑平行导轨，导轨间距为L，其左端连接一个阻值为R 的电阻，垂直导轨平面有一个磁感应强度为B的有界匀强磁场．质量为m、电阻为r的金属棒与导轨始终保持垂直且接触良好．若金属棒以向右的初速度υ0进入磁场，运动到右边界（图中虚线位置）时速度恰好为零．导轨电阻不计，求：
(1)金属棒刚进入磁场时受到的安培力大小；
(2)金属棒运动过程中，定值电阻R上产生的焦耳热；
(3)金属棒运动过程中在导轨上通过位移的大小．
15．（12分）如图所示，在方向竖直向上的磁感应强度为B的匀强磁场中有两条光滑固定的平行金属导轨MN、PQ，导轨足够长，间距为L，其电阻不计，导轨平面与磁场垂直，ab、cd为两根垂直于导轨水平放置的金属棒，其接入回路中的电阻均为R，质量均为m，与金属导轨平行的水平轻质细线一端固定，另一端与cd棒的中点连接。

一开始细线处于伸直状态，ab棒在平行于导轨的水平拉力F的作用下从静止开始以恒定加速度a向右做匀加速直线运动，经时间t0细线被拉断，两根金属棒运动时始终与导轨接触良好且与导轨相垂直。

求：
（1）细线能承受的最大拉力F0；
（2）绳拉断前的过程中通过导体ab的电量q；
（3）若在细线被拉断瞬间撤去拉力F，求两根金属棒之间距离增量△x的最大值及绳断后回路中产生的总焦耳热。

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、D
【解析】
由图象可知，电压的最大值为311V，交流电的周期为2×10-2s，所以交流电的频率为
1
50Hz f
T
==.
A.交流电的有效值为220V，根据电压与匝数成正比可知，副线圈的电压为22V;所以A错误.
B.当单刀双掷开关与b连接时，副线圈电压为44V，所以副线圈电流为4.4A，电流表示数为电流的有效值，不随时间的变化而变化，所以电流表的示数为4.4A;故B错误.
C.变压器不会改变电流的频率，所以副线圈输出电压的频率为50Hz;所以C错误.
D.当单刀双掷开关由a拨向b时，原线圈的匝数变小，所以副线圈的输出的电压要变大，电阻R上消耗的功率变大，原线圈的输入功率也要变大;所以D正确.
2、A
【解析】
试题分析：对P、Q小环分析，小环受光滑杆的支持力和绳子的拉力，根据平衡条件，这两个力是一对平衡力，支持力是垂直于杆子向上的，故绳子的拉力也是垂直于杆．
对结点O受力分析如图所示．根据平衡条件可知，F P和F Q的合力与F T等值反向，如图所示．
在四边形OQCP中，由几何关系可知，α=β．故F P=F Q．
即F1︰F2=1︰1，故选项A正确．
考点：解答本题时要能正确的进行受力分析，并且能熟练运用几何知识分析力的关系．
3、B
【解析】
因为λ1＞λ1，根据，知，a到b辐射光子的能量小于a到c辐射光子的能量，所以b能级能量比c能级能
量大，跃迁时辐射光子，b、c间的能级差。

又知，解得，故ACD错误，B正确。

4、B
【解析】
合上开关K接通电路，A2立即亮，线圈对电流的增大有阻碍作用，所以通过A1的电流慢慢变大，最后两灯泡的电压一样大，所以一样亮，A错误B正确；断开开关K切断电路时，通过A2的用来的电流立即消失，线圈对电流的减小有阻碍作用，线圈相当于电源，左端相当于正极，所以通过A1的电流会慢慢变小，并且通过A2，所以两灯泡一起过一会儿熄灭，但通过A2的灯的电流方向与原来的方向相反，CD错误．
【点睛】
在分析此类型题目时，一定要注意线圈的特点，如果是理想线圈，则阻抗很大，类似与断路，阻抗消失后，电阻为零，类似一条导线，另外需要注意在开关闭合时，线圈和谁串联，则影响谁，在开关断开时，线圈和谁能组成闭合回路，则影响谁．
5、A
【解析】
当线框进入磁场过程中，切割的有效长度为半圆的半径不变，即电动势及电流大小不变，电流大小为
2
2
Bl
R
ω
，由右手
定则可知，电流为逆时针，故为正值；
当线框全部进入磁场，磁通量不变，无感应电流；
当线框离开磁场过程中，切割的有效长度为半圆的半径不变，即电动势及电流大小不变，电流大小为
2
2
Bl
R
ω
，由右手
定则可知，电流为顺时针，故为负值，故选A.
6、C
【解析】
当导体棒匀速运动时，有：F=BIL=
22
B L v
R
，解得匀速运动的速度为：v=
22
FR
B L
，当拉力变为原来的k倍，则速度变为
原来的k倍，拉力的功率为：P=Fv=
2
22
F R
B L
，当拉力变为原来的k倍，则功率变为原来的k2倍，故C正确，ABD错误．故
选C．
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、CD
【解析】 粒子经电场加速后，根据动能定理有2112eU mv =，得电子加速后的速度12eU v m =，粒子进入偏转电场做类平抛运动：水平方向L vt =，可得粒子运动时间12L m t L v eU ==，竖直方向2222211
11••2224eU U L m y at L md eU dU ===，每单位偏转电压引起的侧向位移2
21
4y L U dU =，所以要增加每单位偏转电压引起的侧向位移，可以增加板长L ，或减小极板距离d ，或减小加速电压U 1，故CD 正确，AB 错误；
故选CD ．
【点睛】关键是运用动能定理和类平抛运动分析出带电粒子在电场中偏转的位移的表达式，根据表达式分析要增加偏位移y 可采取的措施．
8、CD
【解析】相对湿度=；所以白天20℃时的相对湿度为：=0.48；夜间10℃时的相对湿度为： ，故我们干酒白天干爽，夜间潮湿，故选CD.
9、BC
【解析】
试题分析：做功和热传递都可以改变内能，根据热力学第一定律
，若系统吸收热量Q>0，对外做功W ＜0，由可能
小于零，即系统内能减小，故A 错误；温度越高，布朗运动越剧烈，故B 正确；根据理想气体状态方程知，若温度不变，体积减半，则气体压强加倍，单位时间内气体分子在容器壁单位面积上碰撞的次数加倍，故C 正确；用力拉铁棒的两端，铁棒没有断，分子间有引力，也有斥力对外宏观表现的是分子间存在吸引力，故D 错误．
考点：本题考查气体内能、布朗运动、理想气体状态方程、分子间作用力
10、BCE
【解析】
A 、封闭气体等温膨胀过程,温度是分子热运动平均动能的标志,故分子热运动的平均动能不变,但不是每个分子速率都不变,故A 错误,
B 正确;气体等温膨胀,根据玻意耳定律PV
C =,可以知道气压不断减小,故内外压力差变大,向左,故F 逐渐变大,故C 正确；封闭气体等温膨胀过程,温度是分子热运动平均动能的标志,故分子热运动的平均动能不变,气体分子势能不计,故内能不变,故
D 错误；根据热力学第一定律U Q W ∆=+,内能不变,气体膨胀,对外做功,即气体对外界做功，
吸收热量，故E 正确；故选BCE
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、图见解析； 0.09-0.11；
【解析】
（1）[1]．由于小灯泡的内阻和电流表内阻相接近，所以为了避免电流表分压过大，所以电流表应采用电流表外接法，小灯泡两端电压从零开始，所以采用滑动变阻器的分压接法，电路图如图所示
（2）[2]．将定值电阻和电源内阻看成一体，在图中作出电源的伏安特性曲线，与纵轴的交点表示电源电动势，短路电流 1.50.3A 32
I ==+，图线的交点为灯泡的工作点，由图可知，电流为0.2A ；电压为0.5V ，则灯泡的功率为： P=UI=0.2×0.5=0.1W ；
【点睛】
根据滑动变阻器分压及限流接法的不同作用，结合题意选择滑动变阻器的接法；由电流表、电压表与灯泡内阻间的大小关系确定电流表的接法．在U-I 图线上做出电源的外电压和电流的关系图线，与伏安特性曲线的交点所对应的电流、电压为灯泡的实际电流和电压，根据P=UI 求出灯泡的实际功率．
12、D 2510/N m ⨯ 725.010/N m ⨯
【解析】
（2）由题意知Y=kL S ，故Y 的单位是22·/N m m N m m =，故选D
（2）橡皮筋的劲度系数是F-x 图象的斜率，由图象得k=-215.0500/3.010N m =⨯ （3）根据杨氏模量公式知Y=kL S =72-65000.100 5.010/1.010
N m ⨯=⨯⨯ 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）3sin 3i =
；（2）833102
c v n ==⨯m/s 【解析】
（1）光路如图
1sin C n
= 得60C =︒030r =
sin sin i n r
= 解得3sin 3
i = （2）83310c v n ==m/s 14、 (1)220B L F R r
υ=+安；(2)202()R m R Q R r υ=+；(3)022()m R r x B L υ+= 【解析】
【分析】根据法拉第定律求出金属棒刚进入磁场时感应电动势，根据欧姆定律求出金属棒的电流，根据安培力公式求出金属棒刚进入磁场时受到的安培力大小；由能量守恒，得电路中产生的总热量求出电路中产生的总热量，然后求出定值电阻R 上产生的焦耳热；根据动量定理求出金属棒运动过程中在导轨上通过位移的大小；
解：(1)金属棒刚进入磁场时感应电动势E =BLυ0
此时的电流E I R r
=+ 金属棒刚进入磁场时受到的安培力F 220B L v F BIL R r
==+安 (2)由能量守恒，得电路中产生的总热量2012
Q mv =总 故定值电阻R 上产生的焦耳热202()
R mv R R Q Q R r R r ==++总 (3)Δt 时间内安培力对金属棒的冲量大小22
B L I F t v t R r
安=∆=⋅∆+ 上式对任意微小间隔Δt 都成立，累计相加后，得整个过程中安培力的冲量22
B L I x R r
总=-⋅+ 由动量定量，得00I m υ=-总 故022()m R r x B L
υ+= 15、（1）2202B L at R （2）204BLat R
（3）022mRat B L ，22012ma t 【解析】
（1）ab 棒以加速度a 向右运动，当细线断时，ab 棒运动的速度：0v at =
回路中的感应电动势：E BLv = 回路中的感应电流为：2E I R
= cd 棒受到的安培力为：A 0F BIL F == 联立解得：22002B L at F R
= （2）在t ∆时间内平均感应电动势：E t Φ=∆ 回路中的平均电流强度为：2E I R
= 流过ab 棒的电量为：2q I t R
Φ=⋅∆= ab 棒在t 0时间内位移：20012
x at =
回路中磁通量变化量：0NS BLx ∆Φ== 联立解得：20BLat q 4R
= （3）细线断后，ab 棒做减速运动，cd 棒做加速运动，两棒之间的距离增大，经过t ∆时间两棒达相同速度v ′而稳定运动时，两棒之间的距离增量△x 达到最大值，由动量守恒定律得：2mv mv '=
对于cd 棒，由动量定理得：BLI t mv mv '-∆=- 22BL x q I t R R
Φ∆=⋅∆== 联立解得：022mRat x B L ∆=
绳断后回路中产生的焦耳热由能量关系得：222201112222Q mv mv ma t '=
-⨯=。