北京市昌平區(qū)2022-2023學(xué)年高二下學(xué)期期末考試物理試卷（含答案）

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物理

2023．7

本試卷共8頁，共100分?？荚嚂r(shí)長90分鐘。考生務(wù)必將答案答在答題卡上，在試卷上作答無效?？荚嚱Y(jié)束后，將答題卡交回。

第一部分

本部分共14題，每題3分，共42分。在每題列出的四個(gè)選項(xiàng)中，選出最符合題目要求的一項(xiàng)。

1．電磁波與機(jī)械波具有的共同性質(zhì)是

A．都是橫波B．都能傳輸能量

C．都能在真空中傳播D．都以光速傳播

2．下列說法正確的是

A．泊松亮斑屬于光的干涉現(xiàn)象

B．光的干涉和衍射現(xiàn)象說明光是一種橫波

C．用光導(dǎo)纖維傳輸信息利用了光的全反射現(xiàn)象

D．測(cè)體溫的額溫槍是通過測(cè)量人體輻射的紫外線進(jìn)行測(cè)溫

3．分子間的作用力F與分子間距離r的關(guān)系如圖1所示，r0為分子間的平衡位置。下列說法正確的是

A．當(dāng)r=r0時(shí)，分子間的作用力最小

B．當(dāng)r=r1時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力

C．分子間的作用力總是隨分子間距離增大而減小

D．分子間的作用力總是隨分子間距離增大而增大

4．如圖2所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，沿圖示路徑先后達(dá)到狀態(tài)b和c。下列說法正確的是

A．a(chǎn)→b的過程中，氣體體積增大，外界對(duì)氣體做功

B．a(chǎn)→b的過程中，氣體溫度升高，從外界吸收熱量

C．b→c的過程中，氣體壓強(qiáng)減小，從外界吸收熱量

D．b→c的過程中，氣體溫度保持不變，內(nèi)能保持不變

5．某變壓器銘牌上標(biāo)示的部分信息如圖3所示，以下判斷正確的是

A．該變壓器原線圈的匝數(shù)比副線圈的匝數(shù)少

B．輸入直流電壓，該變壓器也能實(shí)現(xiàn)變壓效果

C．當(dāng)原線圈輸入交流電壓220V、副線圈不接負(fù)載時(shí)，副線圈兩端的電壓為0

D．當(dāng)原線圈輸入交流電壓220V、副線圈接負(fù)載時(shí)，副線圈中電流比原線圈中電流大

6．在“用油膜法估測(cè)分子的大小”實(shí)驗(yàn)中，下列的假設(shè)與該實(shí)驗(yàn)無關(guān)的是

A．油膜中分子沿直線排列

B．油膜為單分子層且分子都是球形

C．油膜的體積等于總的分子體積之和

D．油膜中分子一個(gè)挨一個(gè)排列，不計(jì)它們的間隙

7．某同學(xué)用如圖4所示的實(shí)驗(yàn)裝置觀察光的干涉現(xiàn)象。光源發(fā)出的光經(jīng)紅色濾光片（裝在單縫前）成為單色光，經(jīng)過單縫、雙縫發(fā)生干涉，通過目鏡觀察到干涉條紋。若要使條紋間距變寬，以下措施可行的是

A．增大單縫到雙縫的距離B．換用更短的遮光筒

C．換用間距更小的雙縫D．換用綠色的濾光片

8．一列簡諧橫波某時(shí)刻的波形圖如圖5甲所示。由該時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)情況如圖5乙所示。下列說法正確的是

A．該波沿x軸正方向傳播B．該波的波速為8m/s

C．質(zhì)點(diǎn)P經(jīng)過1.5s運(yùn)動(dòng)的路程為12mD．質(zhì)點(diǎn)P經(jīng)過1.5s運(yùn)動(dòng)的位移為6m

9．如圖6所示，振幅和頻率均相同、相位差恒定、振動(dòng)方向相同的兩列波相遇，實(shí)線與虛線分別表示兩列波的波峰和波谷。某時(shí)刻，M點(diǎn)處波峰與波峰相遇，下列說法中正確的是

A．M點(diǎn)處質(zhì)點(diǎn)始終處于波峰位置

B．N點(diǎn)處質(zhì)點(diǎn)始終處在平衡位置

C．從該時(shí)刻起經(jīng)過半個(gè)周期，O點(diǎn)處質(zhì)點(diǎn)處在平衡位置

D．隨著時(shí)間的推移，M點(diǎn)處質(zhì)點(diǎn)將沿波的傳播方向向O點(diǎn)移動(dòng)

10．圖7甲為LC振蕩電路，取回路中順時(shí)針電流方向?yàn)檎?，回路中電流i隨時(shí)間t變化的圖像如圖7乙所示，下列說法正確的是

A．在t1～t2內(nèi)，電容器C在放電

B．在t1～t2內(nèi)，電容器C的上極板帶正電

C．在t2～t3內(nèi)，磁場(chǎng)能正在轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能

D．在t2～t3內(nèi)，電容器C兩極板間電壓在不斷減小

11．一炮彈以一定傾角斜向上發(fā)射，它達(dá)到最高點(diǎn)時(shí)速度為v，若此時(shí)炮彈炸裂成a和b兩部分，爆炸后瞬間，a的速度方向與v相同。下列說法正確的是

A．爆炸后，b可能做自由落體運(yùn)動(dòng)

B．爆炸后，b可能做豎直上拋運(yùn)動(dòng)

C．爆炸后瞬間，b的速度方向一定與v相反。

D．爆炸后瞬間，b的速度方向一定與v相同。

12．遠(yuǎn)距離輸電線路的示意圖如圖8所示。若發(fā)電機(jī)的輸出電壓不變，升壓變壓器和降壓變壓器都是理想變壓器，輸電導(dǎo)線有一定的電阻，下列說法正確的是

A．升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓

B．升壓變壓器的輸出功率等于降壓變壓器的輸入功率

C．當(dāng)用戶用電器總電阻減少時(shí)，升壓變壓器原線圈中電流變小

D．當(dāng)用戶用電器總電阻減少時(shí)，降壓變壓器原線圈中電壓變小

13．如圖9所示，光滑的半圓槽靜止在光滑的水平地面上，從一定高度自由下落的小球恰好能沿槽右邊緣的切線方向滑入槽內(nèi)，沿槽內(nèi)壁運(yùn)動(dòng)直至從槽左邊緣飛出。小球第一次離開槽時(shí)，下列說法正確的是

A．半圓槽正在向右運(yùn)動(dòng)B．半圓槽正在向左運(yùn)動(dòng)

C．小球?qū)⒆鲐Q直上拋運(yùn)動(dòng)D．小球?qū)⑾蛴疑戏阶鲂睊佭\(yùn)動(dòng)

14．利用霍爾元件可以進(jìn)行微小位移的測(cè)量。如圖10甲所示，在兩塊磁感應(yīng)強(qiáng)度相同、N極相對(duì)放置的磁體縫隙中放入霍爾元件。該霍爾元件長為a，寬為b，厚為c。建立如圖10乙所示的空間坐標(biāo)系，保持沿+x方向通過霍爾元件的電流I不變，霍爾元件沿±z方向移動(dòng)時(shí)，由于不同位置處磁感應(yīng)強(qiáng)度B不同，在M、N表面間產(chǎn)生的霍爾電壓UMN不同。當(dāng)霍爾元件處于中間位置時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B為0，UMN為0，將該點(diǎn)作為位移的零點(diǎn)。在小范圍內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小與位移z的大小成正比。這樣就可以把電壓表改裝成測(cè)量物體微小位移的儀表。下列說法中不正確的是

A．該儀表的刻度線是均勻的

B．該儀表不僅能測(cè)量位移的大小，還能確定位移的方向

C．某時(shí)刻測(cè)得霍爾電壓為UMN，則霍爾電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為

D．若霍爾元件中導(dǎo)電的載流子為電子，則當(dāng)Δz<0時(shí)，M表面電勢(shì)低于N表面的電勢(shì)

第二部分

本部分共6題，共58分。

15．（8分）

某同學(xué)用如圖所示的裝置做“用單擺測(cè)量重力加速度”實(shí)驗(yàn)。

（1）為了比較準(zhǔn)確地測(cè)出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，?yīng)選用下列器材中的__________（選填選項(xiàng)前的字母）。

A．長約1m的細(xì)線B．長約30cm的細(xì)線

C．直徑約1cm的勻質(zhì)鐵球D．直徑約10cm的勻質(zhì)木球

E．分度值為1cm的刻度尺F．分度值為1mm的刻度尺

（2）為減小誤差，該實(shí)驗(yàn)并未直接測(cè)量單擺的周期T，而是先測(cè)量n次全振動(dòng)的用時(shí)t再求出T。下列實(shí)驗(yàn)采用了類似方法的有__________（選填選項(xiàng)前的字母）。

A．“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中1滴油酸酒精溶液體積的測(cè)量

B．“用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測(cè)量光的波長”實(shí)驗(yàn)中相鄰亮條紋間距離的測(cè)量

C．“探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中氣體體積的測(cè)量

（3）該同學(xué)測(cè)得的重力加速度數(shù)值小于當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣鹊膶?shí)際值，造成這一情況的原因可能是＿＿＿＿（選填選項(xiàng)前的字母）。

A．開始擺動(dòng)時(shí)振幅較小

B．開始計(jì)時(shí)時(shí)，過早按下秒表

C．測(cè)量周期時(shí)，誤將擺球（n-1）次全振動(dòng)的時(shí)間記為n次全振動(dòng)的時(shí)間

（4）若將該裝置放置在電梯中，電梯靜止時(shí)，測(cè)得周期為T1；電梯勻加速上升時(shí)，測(cè)得周期為T2。擺長為L。則電梯勻加速上升時(shí)的加速度為__________。（用L、T1、T2表示）

16．（10分）

用如圖12所示的裝置研究在斜槽末端小球碰撞時(shí)的動(dòng)量守恒。實(shí)驗(yàn)中入射小球和被碰小球半徑相等，用天平測(cè)得兩小球質(zhì)量分別為m1、m2。圖12中O點(diǎn)是重垂線所指的位置，實(shí)驗(yàn)時(shí)先讓入射小球多次從斜軌上位置S由靜止釋放，通過白紙和復(fù)寫紙找到其平均落地點(diǎn)的位置P，然后，把被碰小球靜置于軌道的水平部分末端，仍將入射小球從斜軌上位置S由靜止釋放，與被碰小球相碰，并多次重復(fù)該操作，兩小球平均落地點(diǎn)位置分別為M、N。

（1）在實(shí)驗(yàn)中可以不測(cè)量速度的具體數(shù)值，僅通過測(cè)量__________（選填選項(xiàng)前的字母）間接地解決這個(gè)問題。

A．小球開始釋放的高度h

B．小球做平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移OP、OM、ON

C．小球拋出點(diǎn)距地面的高度H

（2）本實(shí)驗(yàn)必須滿足的條件是________（選填選項(xiàng)前的字母）。

A．同一組實(shí)驗(yàn)中，入射小球必須從同一位置由靜止釋放

B．軌道傾斜部分必須光滑

C．軌道末端必須水平

（3）在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，若滿足關(guān)系式______________（用所測(cè)物理量的字母表示），則可以認(rèn)為兩球碰撞前后的動(dòng)量守恒；若再滿足關(guān)系式______________（用所測(cè)物理量的字母表示），則可以認(rèn)為兩球發(fā)生的是彈性碰撞。

（4）實(shí)驗(yàn)中入射小球的質(zhì)量m1應(yīng)該______________（選填“大于”“小于”和“等于”）被碰小球的質(zhì)量m2，請(qǐng)說明理由。

17．（9分）

如圖13所示，一半圓形玻璃磚放在真空中，一束單色光以θ1=30°角入射到AB界面的圓心O，折射光線與法線的夾角θ2=60°。已知真空中的光速m/s。求：

（1）玻璃磚的折射率n；

（2）光在玻璃磚中的傳播速度v；

（3）若增大入射角，光線入射到O點(diǎn)后剛好沒有折射光線射出，求此時(shí)入射角θ。（可以用三角函數(shù)表達(dá)）

18．（9分）

圖14甲是交流發(fā)電機(jī)的示意圖，裝置中兩磁極之間產(chǎn)生的磁場(chǎng)可近似為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。矩形線圈abcd的面積為S，共有n匝，線圈總電阻為r，線圈繞垂直于磁場(chǎng)的固定對(duì)稱軸OO′逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度為ω。線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以通過滑環(huán)K、L和電刷E、F保持與外電路電阻R的連接。圖14乙為正視圖，ab和cd分別用它們的橫截面來表示。（不計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸及滑環(huán)與電刷的摩擦）

（1）求轉(zhuǎn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值Em；

（2）線圈平面與中性面成φ角時(shí)開始計(jì)時(shí)，如圖14乙所示，寫出t時(shí)刻線圈中的電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值e的表達(dá)式；

（3）求線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量Q。

19．（10分）

動(dòng)量守恒定律的適用范圍非常廣泛，不僅適用于低速、宏觀的問題，也適用于研究高速（接近光速）、微觀（小到分子、原子的尺度）的問題。

（1）光滑水平面上，一個(gè)質(zhì)量為m的小球以速度v碰撞豎直墻壁，碰后小球以相同的速度大小反彈。求此過程中小球的動(dòng)量變化量△p。

（2）氣體對(duì)容器的壓強(qiáng)是大量氣體分子對(duì)容器壁的頻繁撞擊引起的。正方體密閉容器中有大量運(yùn)動(dòng)的粒子，每個(gè)粒子質(zhì)量為m，單位體積內(nèi)粒子數(shù)量為n。為簡化問題，我們假定：粒子大小可以忽略；速率均為v，且與容器壁各面碰撞的機(jī)會(huì)均等；與容器壁碰撞前后瞬間，粒子速度方向都與容器壁垂直，且速率不變。推導(dǎo)容器壁受到的壓強(qiáng)P與m、n和v的關(guān)系。

（3）可以認(rèn)為光是由一個(gè)個(gè)不可分割的光子組成的。光子不僅具有能量，還具有動(dòng)量。一個(gè)電子和一個(gè)正電子以相同的動(dòng)能對(duì)心碰撞發(fā)生湮滅，轉(zhuǎn)化為光子。這個(gè)過程能否只生成一個(gè)光子，并說明理由。

20．（12分）類比是研究問題的常用方法。

（1）如圖15甲所示，把一個(gè)有小孔的小球連接在彈簧一端，彈簧的另一端固定，小球套在光滑的桿上，能夠自由滑動(dòng)。以彈簧處于原長時(shí)小球所處位置為坐標(biāo)原點(diǎn)O，水平向右為正方向建立x軸。把小球向右拉動(dòng)一段距離a，然后由靜止釋放，小球振動(dòng)起來。彈簧的質(zhì)量和空氣阻力忽略不計(jì)。請(qǐng)?jiān)趫D15乙中畫出彈簧的彈力F隨x變化的圖像。

（2）雙原子分子中兩原子A和B在其平衡位置附近振動(dòng)，以A為坐標(biāo)原點(diǎn)O，沿著A和B的連線建立r軸，如圖16甲所示。如果選定原子距離無窮遠(yuǎn)處勢(shì)能為零，則A和B之間的勢(shì)能EP隨距離r變化的規(guī)律如圖16乙所示。

a．若B只在r=r0點(diǎn)附近小范圍內(nèi)振動(dòng)，EP隨r變化的規(guī)律可近似寫作，式中和k均為常量。假設(shè)A固定不動(dòng)，B振動(dòng)的范圍為，其中a遠(yuǎn)小于r0。請(qǐng)?jiān)趫D17中畫出B在上述振動(dòng)范圍內(nèi)受分子力F隨距離r變化的圖線，并求出振動(dòng)過程中這個(gè)雙原子系統(tǒng)的動(dòng)能的最大值Ekm。

b．若某固體由大量這種分子組成，請(qǐng)結(jié)合圖16乙分析說明，當(dāng)溫度升高時(shí)，物體體積膨脹的現(xiàn)象。

參考答案

第一部分

本部分共14題，每題3分，共42分。在每題列出的四個(gè)選項(xiàng)中，選出最符合題目要求的一項(xiàng)。

題號(hào)12345678910

答案BCABDACCBD

題號(hào)11121314

答案ADCD

第二部分

本部分共6題，共58分。

15．（8分）

（1）ACF（2分）（2）AB（2分）

（3）B（2分）（4）（2分）

16．（10分）

（1）B（2分）（2）AC（2分）

（3）（2分）（2分）

（4）大于（1分）

確保碰撞后入射球可以直接水平飛出，不會(huì)反彈。（1分）

17．（9分）

（1）由，得（3分）

（2）由，得m/s（3分）

（3）光線入射到O點(diǎn)后剛好沒有折射光線射出，即剛好可以發(fā)生全反射。（或）（3分）

18．（9分）

（1）線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值（3分）

（2）線圈平面與中性面成φ角時(shí)開始計(jì)時(shí)，t時(shí)刻線圈中的電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值

（2分）

（3）根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，線圈中感應(yīng)電流的最大值

通過電阻R的電流的有效值

線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一圈的時(shí)間

線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一圈過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量

解得：（4分）

19．（10分）

（1）設(shè)小球碰撞之前的速度v為正方向

小球碰撞之前動(dòng)量

小球碰撞之后動(dòng)量

則

小球的動(dòng)量變化量為2mv，方向與v方向相反。（4分）

（2）在容器壁附近，取面積為S，高度為vt的體積內(nèi)的粒子為研究對(duì)象

該體積中粒子個(gè)數(shù)

一個(gè)撞擊容器壁的氣體分子對(duì)其產(chǎn)生的壓力用F來表示，根據(jù)牛頓第三定律容器壁對(duì)氣體分子的力大小也為F

由

得

容器壁受到的壓強(qiáng)（4分）

（3）這個(gè)過程不能只生成一個(gè)光子。（1分）

正負(fù)電子對(duì)撞過程遵循動(dòng)量守恒定律。撞前正負(fù)電子組成的系統(tǒng)總動(dòng)量為0，若只生成一個(gè)光子，則對(duì)撞后動(dòng)量不可能為0，只有生成兩個(gè)及兩個(gè)以上的光子時(shí)系統(tǒng)總動(dòng)量才有可能為