2022-2023学年嘉兴市南湖区高二（下）期末测试物理试卷
第I卷（选择题）
一、单选题（本大题共16小题，共48分）
1. 下列属于力的单位是( )
A. B. C. D.
2. 如图所示，一只气球用轻绳拉着在风中处于静止状态，风对气球的作用力可认为水平向右。轻绳与竖直方向的夹角为，轻绳对气球的拉力为，则风对气球作用力的大小为( )
A. B. C. D.
3. 沈阳第八届“和平杯”国际青少年足球邀请赛暨首届中国青少年足球联赛沈阳赛区开幕。关于足球运动，下列说法正确的是( )
A. 守门员看到足球迎面飞来，守门员描述足球的运动选取的参考系是足球
B. 以运动员为参考系，守门员是静止的
C. 一场球赛分钟，这里的“分钟”指的是时间间隔
D. 运动中的足球，其位移大小一定等于路程
4. 质量为的物体，从静止开始以的加速度竖直向下运动，不计空气阻力。则( )
A. 物体的机械能保持不变 B. 物体的重力势能减少
C. 物体的动能增加 D. 物体的机械能增加
5. 正电子是电子的反粒子，与电子质量相同、带等量正电荷。在云室中有垂直于纸面的匀强磁场，从点发出两个电子和一个正电子，三个粒子运动轨迹如图中、、所示。下列说法正确的是( )
A. 磁场方向垂直于纸面向里 B. 轨迹对应粒子运动速度越来越大
C. 轨迹对应的粒子初速度比轨迹的大 D. 轨迹对应的粒子是正电子
6. 下列判断正确的是( )
A. 图甲中磁铁向右插入不闭合线圈，线圈中会产生感应电动势
B. 图乙中矩形金属线圈水平向右移动，矩形线圈中会产生感应电流
C. 图丙中闭合导线框以其任何一条边为轴在磁场中旋转，都能产生感应电流
D. 图丁中水平放置的圆形线圈直径正上方导线中电流增大，线圈中产生感应电流
7. 如图所示，一汽车装备了具有“全力自动刹车”功能的城市安全系统，系统传感器监视前方的交通状况。当车速且与前方静止的障碍物之间的距离接近安全距离时，如果司机未采取制动措施，系统就会立即启动“全力自动刹车”，使汽车避免与障碍物相撞。在上述条件下，若该车在不同路况下的“全力自动刹车”的加速度取之间的某一值，则该车应设计的安全距离至少为( )
A. B. C. D.
8. 年月日，我国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置东方超环成功实现稳态高约束模式等离子体运行时间秒，创造了新的世界纪录。对于核聚变下列说法正确的是( )
A. 原子弹爆炸属于核聚变
B. 人类已经实现完全可控的核聚变
C. 氢核聚变方程为，氦核的比结合能大于氘核
D. 在聚变反应中核子结合过程需通过高温克服核子间的强相互作用
9. 俄罗斯火箭科学先驱者齐奥尔科夫斯基，曾经设想过一种太空电梯，他提议在地球同步轨道建立一个太空堡垒，再从地球赤道一直修建一个坚固的直通电梯，可成为向太空运输人和物的新捷径。假如未来人类真的做成了这样的太空堡垒和太空电梯，如图所示，某个宇航员乘坐太空电梯到达某个高度已经超出大气层，但未到达太空堡垒，电梯停下，下列说法正确的是( )
A. 宇航员在电梯里处于完全失重的状态，以任意姿态在电梯中漂浮，感受都完全相同
B. 该宇航员比赤道地面上的人在太空电梯一楼地面处每天更早看到日出，更晚看到日落
C. 假如宇航员把随身带的物品在电梯窗口外侧无初速释放，则物体会竖直落到地面
D. 假如宇航员把随身带的物品在电梯窗口外侧无初速释放，则物体会在该高度绕着地球转动，成为该高度轨道上的一颗人造地球卫星
10. 在第二次“天宫课堂”中，中国航天员王亚平老师给同学们演示了很多实验，其中一个是把冰墩墩水平抛出，在空间站视角看来是做近似匀速直线运动，如图所示。从站在地球上的人的角度来观察，下列说法正确的是( )
A. 抛出后的冰墩墩不受外力作用 B. 抛出后的冰墩墩处于受力平衡状态
C. 抛出后的冰墩墩做匀速直线运动 D. 抛出后的冰墩墩随空间站一起做曲线运动
11. 某同学用如图所示的双缝干涉实验仪测量光的波长，已知双缝间距为，双缝到屏的距离为，测得相邻两条亮条纹中心间距为，则光的波长为( )
A. B. C. D.
12. 一列简谐横波沿轴正方向传播，波速为。时刻波形如图所示，且波刚传到点。下列说法正确的是( )
A. 波源振动的频率
B. 质点起振方向沿轴负方向
C. 在内，质点运动通过的路程为
D. 时，平衡位置在处的质点将运动到处
13. 如图所示，长均为的两根轻绳，一端共同系住质量为的小球，另一端分别固定在等高的、两点，、两点间的距离也为，重力加速度大小为。现使小球在竖直平面内以为轴做圆周运动，若小球以速率通过最高点时，两根绳的拉力大小为，当小球以速率通过最低点时每根绳的拉力大小也为不计空气阻力，则的值( )
A. B. C. D.
14. 图甲为氢原子能级图，图乙为氢原子的光谱，、、、是可见光区的四条谱线，其中谱线是氢原子从能级跃迁到能级辐射产生的，下列说法正确的是( )
A. 这四条谱线中，谱线光子频率最大
B. 氢原子的发射光谱属于连续光谱
C. 用能量为的光子照射处于激发态的氢原子，氢原子不发生电离
D. 若、、、中只有一种光能使某金属产生光电效应，那一定是
15. 如图甲所示，小张同学在操场上从位置运动到位置。以为坐标原点建立直角坐标系，他的运动过程与图乙对应。从到过程中该同学( )
A. 做匀速直线运动 B. 做曲线运动 C. 速度越来越大 D. 加速度恒定
16. 如图所示，下列图片场景解释说法正确的有( )
A. 如图甲，内窥镜利用了光的全反射原理
B. 如图乙，肥皂膜上的彩色条纹是光的色散现象
C. 如图丙，是单色平行光线通过狭缝得到的干涉图样
D. 如图丁，立体电影原理和照相机镜头表面涂上的增透膜的原理一样
第II卷（非选择题）
二、实验题（本大题共2小题，共9分）
17. 如图所示为“探究加速度与物体所受合外力关系”的实验装置图。图中小车的质量为，连接在小车后的纸带穿过电火花打点计时器，它们均置于水平放置一端带有定滑轮且足够长的木板上，重物的质量为，为测力传感器，实验时改变的质量，可以读出测力器不同读数，不计绳与滑轮的摩擦。
实验过程中，______填“需要”或“不需要”满足。
接通打点计时器的电源，然后释放小车，得到如图乙所示的纸带．已知打点计时器打点的周期，其中、、、、每相邻两个计数点之间还有个点没有标出，根据纸带提供的数据，计算小车加速度的表达式为______用题和图中物理量符号表示，算得小车加速度的大小为______。计算结果保留两位有效数字
某同学将长木板左端适当垫高，其目的是为了平衡摩擦力，但他把长木板的左端垫得高度不足，使得倾角过小。用表示小车的加速度，表示细线作用于小车的拉力。则他绘出的关系图像是______。
A. ．C. ．
18. 某同学测量一节干电池的电动势和内阻。图、图分别为实验原理图和所需的器件图。
请在图中画出连线，将器件按原理图连接起来。
根据实验的结果画出图线如图，则电池的电动势______，内阻______。结果均保留两位小数
如果电源内阻太小，电压表示数变化并不明显，不利于数据处理，请提出一条改进措施：______。
三、计算题（本大题共4小题，共43分）
19. 如图所示，固定汽缸内由面积为的活塞封闭一定质量的理想气体，开始时活塞处于静止状态，与气缸右端相距，气缸内气体温度为，用电热丝对气体加热后活塞缓慢向左移动，气体与外界环境没有热交换，某时刻电热丝停止通电，最终气缸内气体与电热丝达到热平衡时温度达到，气体内能增加了，已知大气压强为，不计移动过程中活塞与汽缸的摩擦和电热丝的体积，求气体
温度为时在气缸内的体积？
整个过程对外界做了多少功？
整个过程吸收了多少热量？
20. 如图所示，光滑的水平地面与倾角为的足够长的光滑斜坡平滑相连，某时刻球在斜坡底位置，球在球左边相距的地方，球以小的初速度滑上斜坡，此时球也以的速度向右匀速运动。两小球经过点时速度大小不变，己知，两球沿斜坡上滑和下滑时加速度不变，两球加速度大小均为，方向均沿斜坡向下。求：
沿斜坡上滑的最大位移；
到达点时两球间的距离；
滑上斜坡后经过多长时间两物块相遇。
21. 如图，灯泡与电动机中串联在一个稳压电源上，电源的输出电压为，灯泡的电阻为，电动机线圈的电阻为，与电动机并联的理想电压表读数为电动机的转轴的摩擦可忽略，求：
通过灯泡的电流。
电动机线圈的发热功率。
电动机输出的机械功率。
22. 如图所示，在平面的第二象限有一匀强电场，电场强度大小可调，方向平行于轴沿轴正向。第三象限有一垂直平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为。电子源在平面内向各个方向发射速度大小不同的电子，已知电子质量为，电荷量为。轴上的点与点的连线垂直于轴，点与点的距离为，不考虑重力和电子间相互作用。
若从发出的电子能在磁场中直接到达点，求电子的最小速度；
若通过点的电子在电场和磁场中沿闭合轨迹做周期性运动，求场强的大小。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查力学单位制，基础题。
【解答】
根据牛顿第二定律有
则力的单位为
故选A。
2.【答案】
【解析】解：以气球为研究对象，受力情况如图所示。
由图可知：，故正确，错误。
故选：。
根据题意可知，对气球进行受力分析，结合共点力平衡得出风对气球作用力大小。
本题考查了共点力平衡问题，解题的关键是正确进行受力分析。
3.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了参考系、时间和时刻、位移和路程等基本概念，基础题。
【解答】
A.守门员看到足球迎面飞来，守门员描述足球的运动选取的参考系是地面，A错误。
B.以运动员为参考系，若守门员与运动员之间没有位置的变化，则守门员是静止的；若守门员与运动员之间有位置的变化，则守门员是运动的，B错误。
C.一场球赛分钟，这里的“分钟”对应时间轴上的一段，指的是时间间隔，C正确。
D.若足球运动的轨迹是曲线，则运动中的足球，其位移大小一定小于路程，D错误。
故选C。
4.【答案】
【解析】
【分析】
根据重力做功的大小判断重力势能的变化，根据动能定理，通过合力做功判断动能的变化。根据机械能等于动能与重力势能之和分析机械能如何变化。
解决本题的关键是掌握功能关系，知道重力做功与重力势能的关系，合力做功与动能的关系。
【解答】
物体所受合外力大小为，根据动能定理有，则物体的动能增加，物体重力做功为，则重力势能减小量为，动能的增量不等于重力势能减小量，物体的机械能不守恒，AB错误，C正确；
D.物体动能增加，物体重力势能减小，则物体的机械能增加，D错误。
故选C。
5.【答案】
【解析】
【分析】
根据左手定则：将左手掌摊平，让磁感线垂直穿过手掌心，四指表示正电荷运动方向，则和四指垂直的大拇指所指方向即为洛伦兹力的方向，但须注意，运动电荷是正的，大拇指的指向即为洛伦兹力的方向；对负电荷应用左手定则的方法是，用四指表示负电荷运动的反方向，那么大拇指的指向就是洛伦兹力方向。
掌握左手定则是正确求解的关键。
【解答】
根据题图可知，和粒子绕转动方向一致，则和粒子为电子，为正电子，电子带负电且顺时针转动，根据左手定则可知磁场方向垂直纸面向里，A正确，D错误；
B.电子在云室中运行，受到云室内填充物质的阻力作用，粒子速度越来越小，B错误；
C.可认为带电粒子在点仅在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律可知：
解得粒子运动的半径为：
根据题图可知在点处，轨迹对应的粒子运动的半径更大，速度更大，C错误。
6.【答案】
【解析】【详解】图甲中磁铁向右插入不闭合线圈，线圈中磁通量发生变化，线圈中会产生感应电动势由于线圈不闭合，线圈中不会产生感应电流，选项A正确；
B.图乙中矩形金属线圈水平向右移动，由于线圈的磁通量保持不变，矩形线圈中不会产生感应电流，选项B错误；
C.图丙中的闭合导线框，若以竖直边为轴在磁场中旋转，不能产生感应电流，选项C错误；
D.图丁中水平放置的圆形线圈直径正上方导线中电流增大，线圈的磁通量一直为零，保持不变，线圈中没有感应电流，选项D错误。
故选A。
7.【答案】
【解析】
【分析】
根据刹车的最大初速度和刹车的加速度，由推导公式可得系统设置的安全距离。
解答此题的关键是知道末速度为隐含条件，找到题干告诉的已知量初速度和加速度，利用匀变速直线运动公式可解。
【解答】
由题意知，车速，最后末速度减为，由推导公式可得，故选C。
8.【答案】
【解析】【详解】原子弹是利用核裂变的链式反应原理制成的，选项A错误；
B.目前人类还没有实现完全可控的核聚变，选项B错误；
C.氢核聚变方程为
聚变过程释放出核能，说明氦核比氘核更加稳定，由于比结合能越大，原子核越稳定，可知氦核的比结合能大于氘核的比结合能，选项C正确；
D.聚变反应中带正电的 与 结合过程需通过高温克服核子间的强大的库仑斥力作用，选项D错误。
故选C。
9.【答案】
【解析】
【分析】
本题要明确整个太空电梯上每一点的角速度都与同步卫星的角速度相等，太空堡垒下方的人做圆周运动需要的向心力都小于万有引力，所以不是完全失重状态。
人所受的万有引力和支持力的合力提供圆周运动的向心力，掌握万有引力等于重力这一理论，并能灵活运用。
【解答】
A、假设有一颗卫星与宇航员处在同一个圆周轨道上，则根据万有引力提供向心力，解得，可见对于绕地做圆周运动的卫星，轨道半径越大，角速度越小，所以该卫星的角速度大于同步卫星的角速度，而同步卫星角速度与宇航员的角速度相等，则对于宇航员必有，所以宇航员在电梯里面并不是重力完全提供向心力，还受到向上的支持力，所以不是完全失重状态，故A错误；
B、如下图所示，太阳光从图中左侧照射而来，明显点比点晚看到日落，比点早看到日出，故B正确；
、假如宇航员把随身带的物品在电梯窗口外侧无初速释放，物体有切向速度，但是由于此位置的重力大于物体做圆周运动需要的向心力，所以物体将做近心运动，不会做匀速圆周运动，更不会竖直下落，故CD错误。
故选B。
10.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了受力分析和运动分析，注意完全失重不是不受重力。
冰墩墩和悬浮球都受地球的万有引力的作用，合力都不为零，都随空间站一起做圆周运动。
【解答】
从站在地球上的人的角度观察，抛出后的冰墩墩仍受地球的引力作用，随空间站一起做曲线运动，则不是受力平衡状态；
故ABC错误，D正确。
11.【答案】
【解析】解：根据双缝干涉相邻两条亮纹间距公式
可得：，故C正确，ABD错误；
故选：。
根据光的波长的计算公式代入数据计算出波长的大小。
本题主要考查了双缝干涉实验测量光的波长，根据波长的计算公式代入数据即可完成分析，难度不大。
12.【答案】
【解析】
【分析】
由图得到波长，即可根据波速求得周期；根据波的传播方向得到质点开始振动方向；根据质点振动方程求质点位移；质点不会随波逐流。
机械振动问题中，一般根据振动图像或质点振动得到周期、质点振动方向；再根据波形图像得到波长和波的传播方向，从而得到波速及质点振动，进而根据周期得到路程。
【解答】
A.根据图像可知，波的波长 ，根据，解得，周期，A错误；
B.根据同侧法，可知波沿轴正方向传播，则质点的振动方向是沿轴正方向，则质点起振方向沿轴正方向，B错误；
C.根据，质点的振动方程为，在内，质点为位移，通过的路程为，C正确；
D.平衡位置在处的质点只能在平衡位置振动不能移动，D错误。
故选C。
13.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了竖直平面内的圆周运动；解决本题的关键知道最高点和最低点的小球的受力情况，抓住小球向心力的来源，结合牛顿第二定律进行求解。
在最高点和最低点，根据牛顿第二定律求得做圆周运动的线速度即可求得。
【解答】
由题意可得，在最高点满足
其中
由几何关系知
解得
同理在最低点
解得
所以
故选D。
14.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查能级跃迁和氢原子光谱，解决本题的关键知道能级间跃迁所满足的规律，以及知道光子频率、波长的大小与能量变化的关系。
根据图线中波长，结合，即可判定光子频率大小；氢原子的发射光谱属于线状光谱；能级间跃迁时，辐射的光子能量等于两能级间的能级差，即可求解；根据即可判定谱线能量的大小，并依据光电效应产生条件判定。
【解答】
A.由图乙可知，谱线对应光子的波长最长，结合可知谱线光子频率最小，故A错误；
B.氢原子的发射光谱属于线状光谱，不属于连续光谱，故B错误；
C.根据能级图可知氢原子处于能级的能量为，故要使其电离至少需要吸收的能量，故用能量为的光子照射处于激发态的氢原子，氢原子能发生电离，故C错误；
D.根据可知， 波长最短，谱线对应光子的能量最大，若、、、中只有一种光能使某金属产生光电效应，那一定是 ，故D正确。
故选 D。
15.【答案】
【解析】
【分析】
根据轨迹图像可知做曲线运动；根据曲线运动性质判断运动情况。
本题考查曲线运动的性质，需要熟悉曲线运动的特性和条件。
【解答】
由题意可知，图乙为小张同学从到的运动轨迹，则小张同学从到做曲线运动，故A错误，B正确；
由题意可知，只知道曲线运动的运动轨迹，无法确定速度大小和加速度变化情况，故CD错误。
故选B。
16.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了光的全反射、薄膜干涉、单缝衍射、光的偏振等知识，比较简单，要能用我们学到的知识解释这些现象。
【解答】
A.内窥镜利用了光的全反射原理，故A正确；
B.肥皂膜上的彩色条纹是从肥皂膜上下表面反射回来的两列光发生干涉的结果，故B错误；
C.图丙，是单色平行光线通过狭缝得到的单缝衍射条纹，故C错误；
D.立体电影原理是利用光的偏振原理，照相机镜头表面涂上的增透膜原理是利用光的干涉原理，故D错误。
17.【答案】不需要；
；；
【解析】
【分析】
本题为探究加速度与力、质量的关系实验。
对于此类实验，某些情况下要求沙和沙桶的质量远小于小车的质量，目的是为了使沙和沙桶的重力近似等于绳子的拉力，而本题有力传感器可以直接测量绳子拉力，故不需要满足这一条件；
解决纸带问题一般是求瞬时速度和加速度，利用匀变速直线运动中间时刻速度等于平均速度求某一点的速度，利用逐差法求加速度；
倾角过小，则摩擦力平衡不足，当时，，则图像在横轴有截距。
【解答】
由于拉力的大小可以直接用测力计测出，故不需要；
根据结合逐差法可得，小车加速度的表达式为
带入数据得小车加速度的大小为；
由于木板的右端垫得高度不足，倾角过小，则拉力的一部分需要抵消摩擦力，即要有一定的力才有加速度，D正确。
故选D。
18.【答案】；
；；
在电池干路上串联一个定值电阻。
【解析】
【分析】
根据电路图画出对应的实物连线图；
根据闭合电路欧姆定律结合图像得出电动势和内阻；
根据实验原理提出对应的改进措施。
本题主要考查了电源电动势和内阻的测量，解题关键点是根据闭合电路欧姆定律结合图像分析出电源的电动势和内阻。
【解答】
因为一节干电池的电动势大约为，所以电压表量程选择，电路中的电流也较小，故选择的量程即可。则实物连线图如下图所示：
根据闭合电路欧姆定律可知，，则在图像，图像的纵截距表示电池的电动势，则有
图像斜率的绝对值表示内阻，则有
如果电源内阻太小，电压表示数变化并不明显，不利于数据处理，可以在电池干路上串联一个定值电阻。
19.【答案】解：初始状态的体积
气体做等压变化有
代入数据解得
整个过程对外界做功
其中
代入数据解得
由热力学第一定律得
解得
【解析】见答案
20.【答案】解：沿斜坡上滑的最大位移；
球滑到最大位移所用时间为，球到达点所用时间为，
故A球在斜面上上滑时球才滑到斜面底端，此时两球间距；
从开始出发计时，设经过时间两球相遇，球位移为，
球沿斜面位移为，其中，
相遇时满足，代入可得。
【解析】根据速度位移公式得出沿斜坡滑上的最大位移。
21.【答案】解：
灯两端的电压为： ，
所以通过灯泡的电流为：；
电动机线圈的发热功率：；
电动机消耗的电功率为：，
输出的机械功率：。
【解析】本题切入点在于根据闭合电路欧姆定律求解干路电流，突破口在于根据电功率表达式列式求解，注意电动机是非纯电阻电路。
电动机正常工作时的电路是非纯电阻电路，欧姆定律不成立，而灯泡是纯电阻，可以对灯泡，运用用欧姆定律求电路中的电流；
发热功率根据即可求解；
电动机输出的机械功率。
22.【答案】从发出电子在磁场中做圆周运动能直接到达点的最小半径
由向心力公式有
解得
设电子初速度为，初速度方向与的夹角为，从点由电场进入磁场，如图所示：
设该轨迹圆半径为，由几何关系可知
由向心力公式有
设电子每次在电场中运动的时间为，则
方向有
方向有
联立解得
【解析】根据题意画出电子在磁场和电场中的运动轨迹，画出电子在磁场中圆周运动的半径，找出圆心，然后根据题目条件找出几何关系，然后列方程求解。
第1页，共1页
