湖南省长沙市周南中学2022-2023学年高二下学期期末物理Word版含解析.docx

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长沙市周南中学2023年高二年级上学期期末考试试题物理试题分量：100分时量：75分钟一、单项选择题（共6小题，每小题4分，共24分，每个小题只有一个选项是正确的）1.钻石是首饰和高强度的钻头、刻刀等工具中的主要材料。设钻石的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为，则质量为m的钻石所含有的分子数为（）A.B.C.D.【答案】C【解析】【详解】质量为m的钻石，物质的量为，所含分子数为。故选C2.日本福岛核废水中含有氚、锶90、铯137、碘129等放射性元素，如果将该废水倒入大海将对海洋生态造成恶劣影响。其中锶半衰期为30年，它通过β衰变变为钇核，下列说法正确的是（）A.钇核质量数与锶核的质量数相同B.锶核的比结合能比钇核大C.衰变产生β射线比γ射线穿透本领强D.如果核废水不排入大海，人们可以通过改变储藏环境缩短其放射性持续的时间【答案】A【解析】【详解】A．β衰变的本质是放出电子，质量数不变，所以钇核的质量数与锶核的质量数相同，故A正确；B．锶通过β衰变变为钇核，释放核能，比结合能变大，所以锶核的比结合能比钇核小，故B错误；C．衰变产生的β射线比γ射线穿透本领弱，故C错误；D．半衰期与外界环境因素无关，所以人们不能通过改变储藏环境缩短其放射性持续的时间，故D错误。故选A。3.如图所示是光电效应实验的原理图。当频率为的可见光照射到阴极K上时，灵敏电流计中有电流通过，则下列正确的是（） A.图中K板出来的光电子必须克服K板和A板间的电场力做功才能形成光电流B.只有入射光的频率大于或等于的情况下，灵敏电流计才会有示数C.将滑动触头P逐渐由A端移向B端时，灵敏电流计示数变大D.将图中电源正负极调换，将滑动触头P逐渐由A端移向B端，灵敏电流计示数可能变为0【答案】D【解析】【详解】A．在AK间加正向电压，因此图中K板出来的光电子在电场力的作用下加速向A板运动，电场力做正功，故A错误；B．只有入射光的频率大于或等于极限频率，才会产生光电流，而题中的不一定是极限频率，故B错误；C．将滑动触头P逐渐由A端移向B端过程中，如果达到饱和电流，再增加电压，电流也会保持不变，故C错误；D．将图中电源正负极调换，在AK间加反向电压，将滑动触头P逐渐由A端移向B端，若电压的值超过遏止电压，灵敏电流计示数就会减小到0，故D正确。故选D。4.如图所示，一演示用的“永动机”转轮由5根轻杆和转轴构成，轻杆的末端装有形状记忆合金制成的叶片，轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动。离开热水后，叶片形状迅速恢复，转轮因此能较长时间转动。下列说法正确的是（）A.热水将热量传递给叶片，所以热水的温度会降低B.由形状记忆合金自身提供了转轮转动的能量 C.转轮依靠自身惯性一直转动，不需要消耗外界能量D.叶片在热水中吸收的热量等于在空气中释放的热量【答案】A【解析】【详解】A．热水将热量传递给叶片，同时热水会向四周放出热量，根据热力学第一定律可知水的内能减少，故热水的温度会降低，故A正确；B．要维持转轮转动需要外力做功，转轮转动所需能量不能由转轮自身提供，故B错误；C．转轮转动的过程中克服摩擦力做功，转轮的速度越来越小，所以要维持转轮转动需要外力做功，故C错误；D．根据热力学第二定律，物体不可能从单一热源吸收能量全部用来对外做功而不引起其他变化，故叶片在热水中吸收的热量一定大于在空气中释放的热量，故D错误；故选A。5.通电直导线ab的质量为m，长为l，用两根细线把导线ab水平吊起，导线上的电流为I，方向如图所示。在竖直方向加一个方向向上的匀强磁场，磁感应强度为B，导线处于平衡时悬线与竖直方向成角，下列说法不正确的是（）A.B.悬线的拉力C.若增大磁感应强度，则悬线的偏角将增大D.若将导线ab拉到最低处由静止释放，则导线ab可摆过的最大角度为【答案】D【解析】【详解】导体棒受重力，绳子拉力T和安培力F，而如图所示 A．由受力分析可知可得重力加速度故A正确；B．悬线的拉力故B正确；C．若增大磁感应强度，安培力增大，从而悬线的偏角将增大，C正确；D．若将导线ab拉到最低处由静止释放，根据动能定理可得ab可摆过的最大角度为D错误。故不正确的选D。6.如图所示，图线OP、MN分别是做直线运动的质点A、B的位移—时间图像，其中OP为开口向下抛物线的一部分，P为图像上一点。PQ为过P点的切线，与x轴交于点Q。取A的速度方向为正方向，则下列说法正确的是（） A.t=4s时，质点A的速率为2.5m/sB.质点A的加速度为C.质点A的初速度大小为6m/sD.t=1.5s时A、B相遇【答案】BD【解析】【详解】A．位移—时间图像的斜率表示质点速度，t=4s时，质点A的速率为故A错误；BC．质点A的位移—时间图像为抛物线的一部分，质点A做匀变速运动，设初速度为v0，0-4s内的位移可表示为代入数据解得v0=4m/s加速度为故B正确，C错误；D．B质点的图像是一条直线，做匀速直线运动，速度为设A、B两质点相遇的时间为t，则有代入数据解得 t=2s（不符合题意）故D正确。故选BD。二、多项选择题（共4小题，每小题5分，共20分，每个小题至少有2个选项正确，少选记3分，多选、错选或不选记0分）7.如图所示，匝数为10匝的矩形线框处在磁感应强度的匀强磁场中，绕垂直磁场的轴以恒定角速度在匀强磁场中转动，线框电阻不计，面积为，线框通过滑环与一理想自耦变压器的原线圈相连，副线圈接有一只灯泡L（规格为“4W，100Ω”）和滑动变阻器，电流表视为理想电表，则下列说法正确的是（）A.若从图示线框位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值为VB.当灯泡正常发光时，原、副线圈匝数比为2：1C.若将自耦变压器触头向下滑动，灯泡两端的电压增大D.若将滑动变阻器滑片向上移动，则电流表示数减小【答案】BD【解析】【详解】A．感应电动势的最大值为若从图示线框位置开始计时，即从垂直中性面位置开始计时，线框中感应电动势随时间应按余弦规律变化，瞬时值表达式为故A错误；B．变压器输入电压的最大值为40V，则输入电压的有效值为U1=40V，由于灯泡正常发光，则 得则故B正确；C．若将自耦变压器触头向下滑动，则副线圈匝数减小，U1不变，n1不变，n2减小，由知，U2减小，灯泡两端的电压减小，故C错误；D．因线框电阻不计，则变压器原线圈电压U1不变，副线圈输出电压U2不变，若将滑动变阻器滑片向上移动，副线圈总电阻增大，副线圈中总电流减小，设副线圈干路电流为I2，原线圈中电流为I1，由可知I1减小，即电流表示数减小，选项D正确。故选BD。8.如图所示，在光滑绝缘水平面上有一正方形线框abcd，线框由均匀电阻丝制成，边长为L，总电阻值为r。两条平行虚线之间存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，磁场方向竖直向下。线框abcd沿垂直于cd方向的速度进入磁场，当对角线ac刚进入磁场时线框的速度大小为v，方向与磁场边界成45°角，则对角线ac刚进入磁场时（）A.线框产生的感应电动势为B.线框中的感应电流为 C.线框所受安培力大小为D.a、c两端的电压为BLv【答案】BC【解析】【详解】A．对角线ac刚进入磁场时线框切割磁感线的有效长度为，产生的电动势为故A错误；B．线框中的感应电流为故B正确；C．cd边受到的安培力为ad边受到的安培力为根据几何关系可知、方向垂直，线框所受安培力大小为故C正确；D．a、c两端的电压为故D错误。故选BC。9.如图，正方形区域ABCD中有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带正电粒子（不计重力）以一定速度沿AB边的中点M垂直于AB边射入磁场，恰好从A点射出。则（　　） A.如果粒子速度增加，但粒子在磁场中运动周期不变，所以粒子在该磁场中运动时间不变B.如果粒子速度增加一倍，粒子在该磁场中运动时间变为原来的一半C.如果仅将粒子的质量变为原来的5倍，则粒子从D点射出D.如果仅增加磁感应强度，粒子在磁场中运动的轨迹仍为半圆，粒子在磁场中运动时间不变【答案】BC【解析】【详解】A．根据，解得，可知如果粒子速度增加，但粒子在磁场中运动的周期不变，但轨道半径增大，可知粒子将从AD边之间某一位置射出，则轨迹对应圆心角减小，粒子在该磁场中运动时间减小，故A错误；B．根据上述，如果粒子速度增加一倍，则粒子圆周运动的轨道半径也增大一倍，可知粒子轨道以A为圆心，垂直于AD边飞出，对应圆心角变为，可知粒子在该磁场中运动时间变为原来的一半，故B正确；C．如果仅将粒子的质量变为原来的5倍，则轨道半径变为原来的5倍，令正方形边长为L，则原来轨道半径为，假设粒子从D点射出，则有解得 可知假设成立，即如果仅将粒子的质量变为原来的5倍，则粒子从D点射出，故C正确；D．如果仅增加磁感应强度，根据上述可知，粒子轨道半径减小，运动周期减小，在磁场中运动的轨迹仍为半圆，粒子在磁场中运动时间减小，故D错误。故选BC。10.如图所示，某工厂将圆柱形工件a放在倾角为θ的斜面上，为防止工件滚动，在其下方垫一段半径与a相同的半圆柱体b。若逐渐减小斜面倾角θ，a、b始终处于静止状态，不计a与接触面的摩擦，b的质量很小。则（　　）A.ab对斜面的压力逐渐变小B.斜面对a的弹力逐渐变大C.b对a的弹力逐渐变大D.斜面对ab的作用力保持不变【答案】BD【解析】【详解】A．根据题意b的质量很小，可以忽略不计，令a的质量为m，对ab整体分析有根据牛顿第三定律有减小斜面倾角θ，则ab对斜面的压力逐渐变大，故A错误；B．令ab圆心连线与斜面夹角为，根据几何关系有解得a受到重力、斜面支持力与b的弹力F三个力作用，对其分析有解得 可知，减小斜面倾角θ，斜面对a的弹力逐渐变大，故B正确；C．根据上述可知b对a的弹力为可知，减小斜面倾角θ，b对a的弹力变小，故C错误；D．对ab进行分析，整体受到重力，斜面对整体的支持力与摩擦力，根据平衡条件可知，支持力与摩擦力的合力与重力大小相等，方向相反，即斜面对ab的作用力保持不变，故D正确。故选BD。三、实验题（每空2分，共16分）11.传感器在实际生活中应用得相当广泛，周小南在实验室测定某热敏电阻的阻值R随温度t变化的图像如图甲所示，现在用该热敏电阻制作的简易火灾自动报警器电路图如图乙所示。请回答以下问题：（1）为使温度在升高到报警温度时，报警器响起，单刀双掷开关c应该接____________（选填“a”或“b”）。（2）为实现温度升高到60℃时报警器响起的目的，该同学先把热敏电阻放入60℃的恒温水中，然后调节滑动变阻器的电阻，直到报警器响起。在闭合两开关，之前，该同学还应将滑动变阻器的滑片滑至最____________（选填“左端”或“右端”）。（3）已知直流电源电动势V，内阻不计。若继电器线圈ed电阻忽略不计，流过继电器线圈的电流才会报警，欲使温度升高到60℃时报警器响起，则滑动变阻器接入电路的阻值应该是____________Ω。【答案】①.a②.左端③.220【解析】【详解】（1）[1]由图甲可知，热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在温度升高的过程中图乙中电流增大，螺旋管的磁感应强度增大，铁片受到的作用力增大将向左移动，要使报警器响起，单刀双掷开关c 应该接a；（2）[2]在闭合开关前，应使滑动变阻器接入电路的阻值最大，即应将滑动变阻器的滑片滑至最左端；（3）[3]由图甲可知，温度升高到60℃时热敏电阻的阻值为580，由闭合电路欧姆定律得解得12.某同学以墙面为背景，使用手机频闪照相功能拍摄小球自由下落过程，通过对频闪照片的研究，粗略测定当地的重力加速度。请回答下列问题：（1）该同学要从下列物体中选择做自由落体的小球，最为合理的是______；A.小塑料球B.小钢球C.小木球D.小泡沫球（2）如图为该同学拍得的频闪照片的一部分，发现每个频闪点相对于所在砖的位置均相同，测得图中部分墙的高度h=0.93m，手机曝光时间间隔为0.08s，则当地重力加速度g=______，小球到达位置4时的速度大小为______m/s；（结果均保留3位有效数字）（3）照片中位置1___________（选填“是”“不是”或“不确定”）小球自由下落的初始位置，由于空气阻力影响，测出的重力加速度值比实际值___________（选填“偏大”或“偏小”）。【答案】①.B②.③.4.27m/s④.不是⑤.偏小【解析】【详解】（1）[1]为减小空气阻力对实验造成的误差，需要选择密度较大的小钢球来做实验，质量相同的情况下体积相对较小。故选B。（2）[2]由题可得每块砖的厚度为 则[3]小钢球到达位置3时的速度小钢球到达位置4时的速度（3）[4]4个小球间竖直距离之比为3︰4︰5，故照片中位置1不是小球自由下落的初始位置。[5]由于空气阻力影响，小球加速度偏小，测出的重力加速度值比实际值偏小。四、计算题（13题10分，14题14分，15题16分）13.如图所示，一定质量的气体（可视为理想气体）从状态A变化到状态B，再由状态B变化到状态C。已知状态B的温度为400K。（已知）求：（1）气体在状态C的温度；（2）由状态A变化到状态B的过程中，气体内能增加了，则气体在此过程中是吸热还是放热，吸收或放出的热量是多少？【答案】（1）800K；（2）吸收热量【解析】【详解】（1）由B到C的过程为等容变化，有代入数据得 解得（2）气体在A到B过程中对外做功由状态A变化到状态B的过程中，气体内能增加了，根据热力学第一定律有代入得所以气体在此过程中吸收了的热量。14.蓝牙（Bluetooth）是一种短距离无线通信技术，可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换（使用2.4～2.485GHz的ISM波段的无线电波）。现有两同学用安装有蓝牙设备的玩具小车甲、乙进行实验：甲、乙两车开始时处于同一直线上相距d=4.0m的O1、O2两点，甲车从O1点以初速度v0=4m/s、加速度a1=1m/s2向右做匀加速运动，乙车从O2点由静止开始以加速度a2=2m/s2向右做匀加速运动，已知当两车间距超过s0=10.0m时无法实现通信，忽略信号传递的时间。已知=2.45。求：（1）甲、乙两车在相遇前的最大距离；（2）甲、乙两车在相遇前能保持通信的时间。【答案】（1）12m；（2）4.9s【解析】【详解】（1）当两车速度相等时相距最大，即解得所以两车相距最大距离为 （2）当两车的间距大于时，两车无法保持通信，由题可知，两车的间距先增大后减小，设时小车的运动时间为t，则解得即中间有的时间无法通信，又当乙车追上甲车时有即解得所以能保持通信的时间为15.如图甲所示，两平行导轨是由倾斜导轨（倾角为θ）与水平导轨用极短的圆弧导轨平滑连接而成的，并处于磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，两导轨间距为L，上端与阻值为R的电阻连接。一质量为、电阻为r的金属杆MN在t=0时由静止开始在平行倾斜导轨平面方向向下的拉力（图中未画出）作用下沿导轨下滑。当杆MN运动到处时撤去拉力，杆MN在水平导轨上继续运动，其速率v随时间t的变化图象如图乙所示，图中和为已知量。若全过程中电阻R产生的总热量为Q，杆MN始终垂直于导轨并与导轨保持良好接触，导轨的电阻以及一切摩擦均不计，重力加速度为g，求：（1）杆MN中的最大感应电流的大小和方向； （2）拉力做的功；（3）撤去拉力后杆MN在水平导轨上运动的路程s。【答案】（1），方向由M流向N；（2）；（3）【解析】【详解】（1）由题图2知杆AB运动到水平轨道P2Q2处时的速率为vmax，则回路中的最大感应电动势杆AB运动到水平轨道的P2Q2处时，回路中的感应电流最大，回路中的最大感应电流解得根据右手定则知Imax的方向由M流向N；（2）杆MN从静止开始下滑到最终停下来，这一过程中由动能定理，可得又所以（3）撤去拉力后杆AB在水平导轨上做减速运动感应电流 根据动量定理解得