湖北省荊州市四機中學2022年高二物理上學期期末試卷含解析

湖北省荊州市四機中學2022年高二物理上學期期末試卷含解析一、選擇題：本題共5小題，每小題3分，共計15分．每小題只有一個選項符合題意1.對同一質(zhì)點，下面說法中不正確的是（

）A．勻速圓周運動中，動量是不變的B．勻速圓周運動中，在相等的時間內(nèi)，動量的改變量大小相等C．平拋運動、豎直上拋運動，在相等的時間內(nèi)，動量的改變量相等D．只要質(zhì)點的速度不變，則它的動量就一定不變參考答案：A2.如圖所示，汽車以某一速率通過半圓形拱橋頂點，下列關于汽車在該處受力的說法中正確的是：A．汽車受重力、支持力、向心力B．汽車受重力、支持力、牽引力、摩擦力、向心力C．汽車的向心力就是重力D．汽車受的重力和支持力的合力充當向心力參考答案：D3.如圖所示，豎立在水平地面上的輕彈簧，下端固定在地面上，將一個金屬球放置在彈簧頂端，并向下壓球，使彈簧壓縮，用細線把彈簧栓牢，如圖a．燒斷細線，球?qū)⒈粡椘?，且脫離彈簧后能繼續(xù)向上運動，如圖b．忽略空氣阻力，從細線被燒斷到剛脫離彈簧的運動過程中錯誤的是（

）A．球的動能在剛脫離彈簧時最大

B．球剛脫離彈簧時彈簧的彈性勢能最小C．球受到的合力最大值大于小球的重力D．球和彈簧組成系統(tǒng)的機械能不變參考答案：A4.汽車拉著拖車在水平道路上沿直線加速行駛，根據(jù)牛頓運動定律可知A.汽車拉拖車的力大于拖車拉汽車的力

B.汽車拉拖車的力等于拖車拉汽車的力C.汽車拉拖車的力小于拖車受到的阻力

D.汽車拉拖車的力等于拖車受到的阻力參考答案：B5.關于物體內(nèi)能的改變，下列說法中正確的是(

)A.只有做功才能改變物體的內(nèi)能

B.外界對物體做功，物體的內(nèi)能一定增加C.物體放出熱量，它的內(nèi)能一定減少

D.做功和熱傳遞在改變物體的內(nèi)能上是等效的參考答案：D二、填空題：本題共8小題，每小題2分，共計16分6.如圖所示為玻璃厚度檢測儀的原理簡圖，其原理是：固定一束激光AO以不變的入射角θ1照到MN表面，折射后從PQ表面射出，折射光線最后照到光電管C上，光電管將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，依?jù)激光束在C上移動的距離，可以確定玻璃厚度的變化。設θ1＝45°，玻璃對該光的折射率為，C上的光斑向左移動了Δs，則可確定玻璃的厚度比原來變________(填“厚”或“薄”)了________。參考答案：厚Δs7.光纖通信中,光導纖維遞光信號的物理原理是利用光的現(xiàn)象，要發(fā)生這種現(xiàn)象，必須滿足的條件是：光從光密介質(zhì)射向，且入射角等于或大于.參考答案：全反射

光疏介質(zhì)

臨界角8.（4分）兩塊帶電的平行金屬板相距10㎝，兩板之間的電勢差為U=9.0×103V。在兩板之間與兩板等距離處有一帶電的塵埃，帶有q=－1.6×10-7C的電荷，這顆塵埃受到的電場力為

；這顆塵埃在電場力的作用下運動到帶正電的金屬板上，電場力所做的功為

。參考答案：1.44×10-2N

；7.2×10-4J9.如圖所示，某同學在做“研究勻變速直線運動”實驗中，由打點計時器得到表示小車運動過程的一條清晰紙帶，紙帶上兩相鄰計數(shù)點的時間間隔為T=0.10s，其中S1=7.05cm、S2=7.68cm、S3=8.33cm、S4=8.95cm、S5=9.61cm、S6=10.26cm，則A點處瞬時速度的大小是

m/s，小車運動的加速度計算表達式為

，加速度的大小是

m/s2（計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．參考答案：0.86，a=，0.64．【考點】探究小車速度隨時間變化的規(guī)律．【分析】紙帶實驗中，若紙帶勻變速直線運動，測得紙帶上的點間距，利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度和加速度．【解答】解：利用勻變速直線運動的推論得：vA==0.80m/s．由于相鄰的計數(shù)點間的位移之差不等，故采用逐差法求解加速度．根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT2可以求出加速度的大小，得：s4﹣s1=3a1T2s5﹣s2=3a2T2s6﹣s3=3a3T2為了更加準確的求解加速度，我們對三個加速度取平均值，得：a=（a1+a2+a3）小車運動的加速度計算表達式為a=代入數(shù)據(jù)得：a=0.64m/s2．故答案為：0.86，a=，0.64．10.將一帶電量為2×10－８Ｃ的檢驗電荷放入點電荷Ｑ的電場中的ｐ點時，受到的電場力為2×10－２Ｎ，則ｐ點的電場強度為N/C，如果移走檢驗電荷，則ｐ點的電場強度為N/C。參考答案：1×106；1×10611.(4分)甲圖和乙圖分別是做簡諧運動的甲音叉和乙音叉的振動圖象，已知這兩個音叉形成的機械波(甲波和乙波)在同種介質(zhì)中的傳播速度大小相同。則：①甲、乙兩波比較，在同種介質(zhì)中，

波更容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象；②圖丙中，在甲音叉和乙音叉振動的過程中，虛線框所示區(qū)域內(nèi)，

(填“能夠”或“不能”)發(fā)生明顯的干涉現(xiàn)象。參考答案：乙

不能12.平行板電容器所帶量Q=4×l0-8C，它的兩極板之間電壓U=2v如果兩板電量各減少一半，則兩板間電勢差變?yōu)?/p>

V，兩板間的電場強度將變?yōu)樵瓉淼?/p>

。參考答案：1，1/213.有一個未知電阻R，用圖中P和Q兩種電路分別對它進行測量，用P圖電路測量時，兩表讀數(shù)分別為5.5V，0.49A，用Q圖電路測量時，兩表讀數(shù)分別為4.4V，0.50A，則用

圖所示電路測該電阻的阻值誤差較小，測量值Rx=

，測量值比真實值偏

（填“大”或“小”）．參考答案：三、簡答題：本題共2小題，每小題11分，共計22分14.分子勢能隨分子間距離r的變化情況可以在如圖所示的圖象中表現(xiàn)出來，就圖象回答：（1）從圖中看到分子間距離在r0處分子勢能最小，試說明理由．（2）圖中分子勢能為零的點選在什么位置？在這種情況下分子勢能可以大于零，也可以小于零，也可以等于零，對嗎？（3）如果選兩個分子相距r0時分子勢能為零，分子勢能有什么特點？參考答案：解：（1）如果分子間距離約為10﹣10m數(shù)量級時，分子的作用力的合力為零，此距離為r0．當分子距離小于r0時，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力，要減小分子間的距離必須克服斥力做功，因此，分子勢能隨分子間距離的減小而增大．如果分子間距離大于r0時，分子間的相互作用表現(xiàn)為引力，要增大分子間的距離必須克服引力做功，因此，分子勢能隨分子間距離的增大而增大．從以上兩種情況綜合分析，分子間距離以r0為數(shù)值基準，r不論減小或增大，分子勢能都增大．所以說，分子在平衡位置處是分子勢能最低點．（2）由圖可知，分子勢能為零的點選在了兩個分子相距無窮遠的位置．因為分子在平衡位置處是分子勢能最低點，據(jù)圖也可以看出：在這種情況下分子勢能可以大于零，也可以小于零，也可以等于零是正確的．（3）因為分子在平衡位置處是分子勢能的最低點，最低點的分子勢能都為零，顯然，選兩個分子相距r0時分子勢能為零，分子勢能將大于等于零．答案如上．【考點】分子勢能；分子間的相互作用力．【分析】明確分子力做功與分子勢能間的關系，明確分子勢能的變化情況，同時明確零勢能面的選取是任意的，選取無窮遠處為零勢能面得出圖象如圖所示；而如果以r0時分子勢能為零，則分子勢能一定均大于零．15.（6分）（1）開普勒第三定律告訴我們：行星繞太陽一周所需時間的平方跟橢圓軌道半長徑的立方之比是一個常量。如果我們將行星繞太陽的運動簡化為勻速圓周運動，請你運用萬有引力定律，推出這一規(guī)律。

（2）太陽系只是銀河系中一個非常渺小的角落，銀河系中至少還有3000多億顆恒星，銀河系中心的質(zhì)量相當于400萬顆太陽的質(zhì)量。通過觀察發(fā)現(xiàn)，恒星繞銀河系中心運動的規(guī)律與開普勒第三定律存在明顯的差異，且周期的平方跟圓軌道半徑的立方之比隨半徑的增大而減小。請你對上述現(xiàn)象發(fā)表看法。

參考答案：（1）

（4分）

（2）由關系式可知：周期的平方跟圓軌道半徑的立方之比的大小與圓心處的等效質(zhì)量有關，因此半徑越大，等效質(zhì)量越大。

（1分）

觀點一：銀河系中心的等效質(zhì)量，應該把圓形軌道以內(nèi)的所有恒星的質(zhì)量均計算在內(nèi)，因此半徑越大，等效質(zhì)量越大。

觀點二：銀河系中心的等效質(zhì)量，應該把圓形軌道以內(nèi)的所有質(zhì)量均計算在內(nèi)，在圓軌道以內(nèi)，可能存在一些看不見的、質(zhì)量很大的暗物質(zhì)，因此半徑越大，等效質(zhì)量越大。

說出任一觀點，均給分。

（1分）

四、計算題：本題共3小題，共計47分16.在某介質(zhì)中形成一列簡諧波，t=0時刻的波形如圖中的實線所示。(1)若波向右傳播，零時刻剛好傳到B點，且再經(jīng)過0.6s，P點也開始起振，求：①該列波的周期T；②從t=0時刻起到P點第一次達到波峰時止，O點對平衡位置的位移y0及其所經(jīng)過的路程S0各為多少？(2)若該列波的傳播速度大小為20m/s，且波形中由實線變成虛線需要經(jīng)歷0.525s時間，則該列波的傳播方向如何？參考答案：由圖象知，λ=2m，A=2cm。（1）若波向右傳播，則①波速，由得：。②由t=0到P點第一次到達波峰為止，經(jīng)歷的時間。O點在t=0時的振動方向沿y軸正方向，經(jīng)過時間，O點振動到波谷。17.（10分）如圖所示的電路，電源電動勢E＝9V，電阻R1＝2.5Ω，R2＝3Ω，當變阻器R3調(diào)到3Ω時，電流表示數(shù)為2A。試求：（1）電源的內(nèi)阻；（2）調(diào)節(jié)變阻器，使電流表示數(shù)為2.5A時變阻器R3上的電壓；（3）電阻R1上消耗最大的電功率。參考答案：解析：（1）當R3＝3Ω時，外電路總電阻R＝R1＋R23＝R1＋＝2.5＋＝4（Ω）

2分

由，內(nèi)阻r＝－R＝－4＝0.5（Ω）

2分

（2）由E＝U3＋I(R1+r)

1分

變阻器兩端的電壓U3＝E－I(R1+r)＝9－2.5×（2.5＋0.5）＝1.5（V）1分

（3）當變阻器R3＝0時，R1上的電流最大，消耗的功率最大

1分這時＝＝1.5（A）

2分

R1上消耗的功率P1＝＝1.52×2.5＝5.625（W）

1分18.（18分）近代的材料生長和微加工技術，可制造出一種使電子的運動限制在半導體的一個平面內(nèi)（二維）的微結(jié)構器件，且可做到電子在器件中像子彈一樣飛行，不受雜質(zhì)原子射散的影響，這種特點可望有新的應用價值。圖l所示為四端十字形。二維電子氣半導體，當電流從l端進人時，通過控制磁場的作用，可使電流從2，3或4端流出。對下面摸擬結(jié)構的研究，有助于理解電流在上述四端十字形導體中的流動。在圖2中，a、b、c、d為四根半徑都為R的圓柱體的橫截面，彼此靠得很近，形成四個寬度極窄的狹縫1、2、3、4，在這些狹縫和四個圓柱所包圍的空間（設為真空）存在勻強磁場，磁場方向垂直于紙面指向紙里。以B表示磁感應強度的大小。一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子，在紙面內(nèi)以速度v0沿與a、b都相切的方向由縫1射人磁場內(nèi)，設粒子與圓柱表面只發(fā)生一次碰撞，碰撞是彈性的，碰撞時間極短，且碰撞不改變粒子的電荷量，也不受摩擦力作用。試求B為何值時，該粒子能從縫2處且沿與b、c都相切的方向射出。

參考答案：解析：解法一在圖中紙面內(nèi)取Oxy坐標（如圖），原點在狹縫l處，x軸過縫1和縫3。粒子從縫1進入磁場，在洛侖茲力作用下作圓周運動，圓軌道在原點與x軸相切，故其圓心必在y軸上．若以r表示此圓的半徑，則圓方程為

x2+(y－r)2=r2

（1）根據(jù)題的要求和對稱性可知，粒子在磁場中作圓周運動時應與d的柱面相碰于縫3、4間的圓弧中點處，碰撞處的坐標為

x=2R－Rsin450

（2）

y=R－Rcos450

（3）由（l）、（2）、（3）式得

r=3R

（4）由洛侖茲力和牛頓定律有

（5）由（4）、（5）式得

（6）評分標準：本題18分。（1）、（2）、（3）式各4分，（4）、（5）、（6）式各2分。解法二如圖所示，A為a、b兩圓圓心的連線與縫l的交點，F(xiàn)為c、d兩圓圓心的連線與縫3的交點．從1縫中射人的粒子在磁場作用下與圓柱d的表面發(fā)生彈性碰撞后，反彈進人縫2，這個過程一定對連結(jié)b、d兩圓圓心的直線OP對稱，故直線OP與d圓的交點C必是碰度點。由于粒子在磁場中做圓運動過A點，因此這個軌道的圓心必在過A點并垂直于AF的直線AE上；同時這個軌道經(jīng)過C點，所以軌道的圓心也一定在AC的垂直平分線DE上。這樣AE與DE的交點E就是軌道的圓心，AE就是軌道的半徑r。過C點作AF的垂線與AF交于H點，則 有

（1）由圖可知