2022-2023学年亳州市利辛县高二（下）期末物理试卷
一、单选题（本大题共7小题，共28分）
1. 年月日第二十二届世界杯足球赛在卡塔尔举行。如图所示，阿根廷球员梅西正在练习用头颠球。假设足球从静止开始下落，被头竖直顶起，离开头部后足球上升的最大高度仍为，足球与头部的接触时间为，足球的质量为，不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 头向上顶球的过程中，足球的动量变化量大小为
B. 头向上顶球的过程中，头对足球的冲量等于足球动量的变化量
C. 头向上顶球的过程中，头部对足球的平均作用力大小为
D. 从最高点下落至回到最高点的过程中，足球重力的冲量为零
2. 如图所示，木块与水平弹簧相连放在光滑水平面上，子弹沿水平方向射入木块后留在木块内，入射时间极短，而后木块将弹簧压缩到最短，关于子弹和木块组成的系统，下列说法中正确的是( )
子弹射入木块的过程中系统动量守恒
子弹射入木块的过程中系统机械能守恒
木块压缩弹簧过程中，系统总动量守恒
木块压缩弹簧过程中，子弹、木块和弹簧组成的系统机械能守恒
A. B. C. D.
3. 如图所示，弹簧振子以点为平衡位置，在、两点之间做简谐运动。取向右为正方向，振子的位移随时间的变化如图所示，下列说法正确的是( )
A. 时，振子的速度方向向右
B. 时，振子在点右侧处
C. 和时，振子的加速度等大反向
D. 到 的时间内，振子的速度逐渐减小
4. 一列横波向右传播，某时刻介质中质点的位置如图。经周期后，质点位于平衡位置( )
A. 上方，且向上运动 B. 下方，且向上运动 C. 上方，且向下运动 D. 下方，且向下运动
5. 如图所示，由两种单色光组成的复色光，通过足够大的长方体透明材料后分成、两束，则( )
A. 在该透明材料中，光的折射率小于光的折射率
B. 在该透明材料中，光的传播速度大于光的传播速度
C. 增大入射角，光有可能在透明材料下表面全反射
D. 、两束出射光互相平行
6. 如图，一质量为、长为的直导线用两等长的绝缘细线悬挂于等高的、两点，整个导线处于匀强磁场中。现给导线通以沿方向的电流，当细线与竖直方向的夹角为时，直导线保持静止，重力加速度大小为。若磁感应强度方向刚好沿细线向下，则磁感应强度大小为( )
A. B. C. D.
7. 如图所示，由交流发电机、定值电阻、交流电流表组成的闭合回路，线圈逆时针方向转动，图示位置磁感线与线圈平面平行，下列说法正确的是
A. 、时刻线圈中感应电动势最小
B. 、时刻线圈中感应电流方向改变
C. 线圈转到图示位置时，线圈中磁通量变化率为零
D. 线圈转动到图中位置时，感应电流方向为
二、多选题（本大题共3小题，共18分）
8. 多选如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是( )
A. 干涉现象是由凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
B. 干涉现象是由凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
C. 干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的
D. 干涉条纹越来越密是因为空气膜厚度越来越大
9. 如图所示，一定质量的理想气体从状态开始，经历、、、四个过程到达状态，其中的延长线经过原点，连线与横轴平行，连线与纵轴平行，下列说法正确的是( )
A. 过程中气体分子热运动平均动能增加
B. 过程中气体分子单位时间内击容器壁次数不变
C. 过程中气体从外界吸热大于气体内能增量
D. 过程中气体对外放出热量，内能不变
10. 如图所示为光电效应实验中某金属的遏止电压与入射光的频率的关系图像。仅根据该图像不能得出的是( )
A. 饱和光电流 B. 该金属的逸出功 C. 普朗克常量 D. 该金属的截止频率
三、实验题（本大题共2小题，共12分）
11. 某实验小组用如图所示装置探究气体做等温变化的规律。已知压力表通过细管与注射器内的空气柱相连，细管隐藏在柱塞内部未在图中标明。压力表中读取空气柱的压强，从注射器旁的刻度尺中读取空气柱的长度。
为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是
实验过程中，下列说法正确的
A.推拉活塞时，动作要快，以免气体进入或漏出
B.推拉活塞时，手不可以握住整个注射器
C.活塞移至某位置时，应迅速记录此时注射器内气柱的长度和压力表的压强值
某同学测出了注射器内封闭气体的几组压强和体积的值后，以为纵轴、为横轴，画出图象如图所示，则产生的可能原因是 ；
A.实验过程中有漏气现象
B.实验过程中气体温度降低
C.实验过程中气体温度升高
在相同温度环境下，不同小组的同学均按正确的实验操作和数据处理的方法完成了实验，并在相同坐标标度的情况下画出了压强与体积的关系图线，如图所示。两组图线不相同的原因是 。
12. 如图所示为验证“碰撞中的动量守恒”的实验装置示意图。
本实验中，必须要求的条件是____________。
A.斜槽轨道是光滑的
B.斜槽轨道末端的切线是水平的
C.每次入射球都要从同一高度由静止开始滚下
D.碰撞的瞬间两球心连线与轨道末端的切线平行且入射球质量大于被碰球质量
已知点为入射球自由释放时的平均落点，、点分别为入射球与被碰球落点的平均位置，重锤线所指的位置为点，应该比较下列哪组数值在误差允许范围内相等，从而验证动量守恒定律：___________。
A.
C.
四、计算题（本大题共3小题，共42分）
13. 年香港中文大学校长高锟在一篇论文中提出以石英基玻璃纤维作长程信息传递，引发了光导纤维的研发热潮，年康宁公司最先发明并制造出世界第一根可用于光通信的光纤，使光纤通信得以广泛应用。被视为光纤通信的里程碑之一，高锟也因此被国际公认为“光纤之父”。如图为某种新型光导纤维材料的一小段，材料呈圆柱状，半径为，长度为，将一束光从底部中心点以人射角射入，已知光在真空中的速度为。
若已知这种材料的折射率为，入射角，求光线穿过这段材料所需的时间；
这种材料的优势是无论入射角为多少，材料侧面始终不会有光线射出，求材料的折射率的最小值。
14. 北京举办第届冬季奥运会，催生了许多室内冰雪项目。如图所示，为室内冰雪乐园中一个游玩项目，倾斜冰面与水平面夹角，冰面斜长、横宽，冰面两侧均安装有安全护网，底部有缓冲装置未画出。周末某父子俩前往游玩，设父亲与滑板总质量为，儿子与滑板总质量为，工作人员将载有人的凹形滑板由冰面顶端中点静止释放的瞬间，父亲沿水平方向推了一下儿子，父子俩迅速分开，并沿冰面滑下。假设运动中始终没有碰到护网，父子俩都能安全到达冰面底端不计一切阻力，父子俩均视为质点，重力加速度取，求：
父子俩下滑的时间多长？
父亲推儿子时最多做功为多少？
15. 如图甲所示，宽为的光滑导轨与水平面成角，空间存在着垂直于导轨平面，方向斜向上的匀强磁场，磁感应强度大小为。质量为的通电金属杆静止在导轨上。已知重力加速度。
在图乙中画出从端看，金属杆在导轨上受力的示意图；
判断金属杆中的电流方向；
求金属杆中电流的大小。
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.取向下为正方向，由题知，下落、上升的高度都为，
则下落到与头部刚接触时有，解得：，
与头部碰撞后，速度反向，大小不变，即为，
则动量变化量为，即足球的动量变化量大小为，故A错误；
B.设头对足球的冲量为，根据动量定理可得，故B错误；
C.根据动量定理可得，即，解得，故C正确；
D.从最高点下落至回到最高点的过程中，足球重力的作用时间不为零，根据冲量的定义可知，足球重力的冲量不为零，故D错误。
2.【答案】
【解析】子弹射入木块的过程中系统所受合外力远远小于内力，系统动量守恒，故正确；
子弹射入木块的过程中要克服阻力做功，系统机械能不守恒，故错误；
木块压缩弹簧过程中，弹簧对木块有弹力作用，系统所受合外力不为零，系统动量不守恒，故错误；
木块压缩弹簧过程中，只有弹簧的弹力做功，子弹、木块和弹簧组成的系统机械能守恒，故正确；
故ABD错误，C正确。
故选C。
3.【答案】
【解析】A.由图象乙知， 时，图象的斜率为负，说明振子的速度为负，即振子的速度方向向左，A错误；
B.在一内，振子做变减速运动，不是匀速运动，所以 时，振子不在点右侧处，B错误；
C. 和 时，振子的位移完全相反，由，振子的加速度等大反向，C正确；
D. 到 的时间内，振子的位移减小，正向平衡位置靠近，速度逐渐增大，D错误。故选C。
4.【答案】
【解析】根据题图，由同侧法可知，此时 点正向下运动，则经 周期后，质点位于平衡位置下方，向下运动。故选D。
5.【答案】
【解析】A.在该透明材料中，光的偏折角度大，光的折射率大于光的折射率，故A错误；
B.根据，光的折射率大于光的折射率，在该透明材料中，光的传播速度小于光的传播速度，故B错误；
C.根据折射定律得， ；
又因为，所以；
从透明材料射出的光线一定与射入透明材料的光线平行，所以增大入射角，光不可能在透明材料下表面全反射，故C错误；
D.从透明材料射出的光线一定与射入透明材料的光线平行，所以、两束出射光互相平行，故D正确。
6.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查安培力作用下的平衡问题。
此类问题解决办法，对平衡的物体进行受力分析，根据左手定则分析安培力的方向，根据安培力公式分析安培力的大小，应用该公式时要注意磁场方向是否与电流方向垂直，若不垂直，则需要用求安培力大小其中为磁场与电流方向的夹角，然后根据平衡条件列式求解。
【解答】
磁感应强度方向沿细线向下，安培力方向与细线垂直，此时，解得，故B正确。
7.【答案】 A.根据图乙，由交流发电机工作原理可知，在、时刻，穿过线圈的磁通量为零，但磁通量变化率却最大，则线圈中产生的感应电动势最大，故 A错误
B.由图乙知线圈在、时刻，穿过线圈的磁通量最大，线圈位于中性面，线圈中感应电流方向改变，故 B正确
C.线圈转到图示位置时，穿过线圈中磁通量为零，但磁通量变化率却最大，故 C错误
D.线圈逆时针方向转动，根据右手定则可判断知当线圈转动到图中位置时，感应电流方向为，故 D错误。
8.【答案】
【解析】由于在凸透镜和平板玻璃之间的空气形成薄膜，所以形成相干光的反射面是凸透镜的下表面和平板玻璃的上表面，故A正确，B错误；
由于凸透镜的下表面是圆弧面，所以形成的薄膜厚度不是均匀变化的，形成不等间距的干涉条纹，故C正确，D错误。
选AC。
9.【答案】
【解析】A.过程气体温度升高，分子平均动能增大，故A正确；
B.过程温度升高，气体分子平均动能增大，为保持压强不变，单位时间内气体分子与器壁碰撞次数应减少，故B错误；
C.过程压强减小，温度升高，气体体积增大，故对外做功，内能增大，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸收热量且大于内能增量，故C正确；
D.过程气体温度不变，压强减小，则体积增大，对外做功，内能不变，则气体从外界吸收热量，故D错误。
故选AC。
10.【答案】
【解析】
【分析】
根据光电效应方程得出遏止电压与入射光频率的关系，通过图线的斜率求出普朗克常量。遏止电压为零时，入射光的频率等于截止频率。
解决本题的关键掌握光电效应方程以及最大初动能与遏止电压的关系，注意光电效应方程的应用。
【解答】
解：根据光电效应方程可得 ，
根据动能定理可得 ，
联立可得 ，
由于不知道电子的电荷量，故根据该图像不能得出的是：饱和光电流、该金属的逸出功和普朗克常量；图像中横轴截距对应的频率等于该金属的截止频率。
故选ABC。
11.【答案】在注射器的柱塞上涂上润滑油保证封闭气体质量不变的措施都可以； ； ； 他们选取气体质量不同
【解析】
【分析】
本题考查的是“探究气体等温变化的规律”的实验，关键是明确实验原理，特别是会通过克拉伯龙方程即可，然后进行分析；同时要知道实验误差的来源及减小实验误差。
为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是注射器上涂上润滑油防止漏气；
根据实验原理，结合注意事项分析即可；
以压强为纵坐标，以体积的倒数为横坐标作出图象，通过图象的斜率来判断压强与体积成反比；根据图象的斜率为，则质量相同时，温度越大，则图象的斜率越大；
根据克拉伯龙方程即可判断。
【解答】
为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是注射器上涂上润滑油防止漏气保证封闭气体质量不变的措施都可以；
、若急速推拉活塞，则有可能造成等温条件的不满足，所以应缓慢推拉活塞，故A错误；
B、手握活塞造成温度变化，故B正确；
C、应等状态稳定后，记录此时注射器内气柱的长度和压力表的压强值，故C错误；
图象发生了弯曲，则说明在实验中温度发生了变化，因图象向上弯曲，图象的斜率为，故温度升高了，故C正确，AB错误；
图线的斜率，根据克拉柏龙方程可知，由于温度相同，说明他们选取气体质量不同。
12.【答案】；
【解析】
【分析】
实验是要验证两个小球碰撞过程系统动量守恒；为防止小球反弹，还要保证入射球质量要大于被碰球质量；
实验要验证两个小球系统碰撞过程动量守恒，可以通过平抛运动将速度的测量转化为水平射程的测量。
实验注意事项：前提条件是保证碰撞是一维的，即保证两物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿这条直线运动；利用斜槽进行实验，入射球质量要大于被碰球质量，防止碰后反弹。
【解答】
A.斜面是否光滑对实验没有影响，故A错误；
B.为了保证小球做平抛运动，安装轨道时，轨道末端必须水平，故B正确；
C.在同一组实验的不同碰撞中，每次入射球必须从同一高度由静止释放，保证碰前的速度相同，故C正确；
D.为了保证入射小球与被碰小球发生对心碰撞且不反弹，则入射小球的质量大于被碰小球的质量，且两小球球心等高，故D正确。
故选BCD。
放上被碰小球后小球、的落地点依次是图中水平面上的点和点。 碰撞过程中，如果水平方向动量守恒，由动量守恒定律得：， 小球做平抛运动时抛出点的高度相等，它们在空中的运动时间相等，两边同时乘以时间，可得，故A正确，BCD错误
故选A。
故答案为： ；。
13.【答案】解：如图所示
由折射定律可得
解得
根据几何关系，光在圆柱体中的路程为
又
传播时间为
解得，光线穿过这段材料所需的时间为
如图所示
若将逐渐增大，图中也将不断增大，而光线在侧面的入射角将不断减小。当趋近于时，由折射定律及全反射可知，图中将趋于临界角，而此时光线射到侧面处时的入射角将达到最小，若此时刚好发生全反射，则所有到达侧面的光线将全部发生全反射，不会从侧面射出。因此可得
联合以上各式解得折射率的最小值为
答：光线穿过这段材料所需的时间为；
这种材料的优势是无论入射角为多少，材料侧面始终不会有光线射出，材料的折射率的最小值为。
14.【答案】解：父子俩都沿冰面做类平抛运动，沿冰面向下的加速度为，根据匀变速直线运动规律，代入数据解得。
推开后，设父亲获得初速度为，儿子获得初速度，父子俩水平动量守恒，则，
因儿子质量小些，只要儿子安全即可，水平滑动距离为，根据位移与时间关系，
代入数据得，
代入动量守恒公式得，
根据功能关系，
代入数据得最多做功为。
15.【答案】解：金属杆处于静止状态，受到向下的重力，垂直导轨的支持力，沿导轨向上的安培力，受力如图所示：
据左手定则可知，
金属杆中的电流方向由流向；
由平衡条件可得，
解得金属杆中电流大小为。
