2022-2023学年陕西省咸阳市高二（下）期末物理试卷
一、选择题（本大题共10小题，共40分）
1. 为了模拟宇宙大爆炸初期的情境，科学家利用粒子加速器来加速两个带正电的重离子，使它们沿同一条直线相向运动而发生猛烈碰撞。若要碰撞前的动能尽可能多地转化为内能，应设法使这两个重离子在碰撞前的瞬间具有相同大小的( )
A. 速度 B. 动能 C. 动量 D. 质量
2. 某理想变压器的简化模型如图所示，原线圈所接交流电源电压的有效值不变，电流表和电压表均为理想电表，若副线圈所接的负载电阻的阻值变大，则下列说法正确的是( )
A. 负载的电功率变大 B. 电压表的示数变大
C. 电流表的示数变小 D. 电源的输出功率变大
3. 真空中有一点电荷仅在库仑力作用下绕固定的点电荷运动，其轨迹为椭圆，如图所示，已知位于椭圆的一个焦点上，和为轨迹上距最近和最远的点，则下列说法正确的是( )
A. 点电荷带正电荷 B. 点电荷在点的速率最小
C. 点电荷在点的速率最小 D. 点电荷在点的加速度比在点的小
4. 如图所示，高速公路上汽车定速巡航即保持汽车的速率不变，忽略空气阻力和摩擦阻力大小的变化汽车沿拱形路面上坡的过程中发动机的输出功率( )
A. 保持不变 B. 逐渐减小 C. 逐渐增大 D. 先增大后减小
5. 如图甲所示，在一些山区和机械无法到达的地区还沿用着用牛拉耙来耙地的农耕方式，牛通过两根耙索拉耙沿水平方向匀速耙地，两根耙索等长且对称，延长线的交点为，夹角，拉力大小均为，平面与水平面的夹角为为的中点，如图乙所示，忽略耙索质量，则地对耙的水平阻力大小为( )
A. B. C. D.
6. 年月日，神舟十六号载人飞船进入距离地面约小于地球同步卫星与地面的距离的轨道，成功对接于空间站天和核心舱径向端口，将新一批航天员送往空间站对接后组合体近似做匀速圆周运动，下列有关说法正确的是( )
A. 宇航员的质量比在地面上时小
B. 宇航员所受地球引力比在地面上时大
C. 组合体做圆周运动的线速度大于第一宇宙速度
D. 组合体做圆周运动的角速度大小比地球自转角速度大
7. 如图所示，将线圈套在长玻璃管上，线圈的两端与电流传感器可看作理想电流表相连。将强磁铁从长玻璃管上端由静止释放，磁铁下落过程中将穿过线圈。实验观察到如图所示的感应电流随时间变化的图像。下列说法正确的是( )
A. 时间内，磁铁受到线圈的作用力方向先向上后向下
B. 若将磁铁两极翻转后重复实验，将先产生负向感应电流，后产生正向感应电流
C. 若将线圈的匝数加倍，线圈中产生的电流峰值也将加倍
D. 若将线圈到玻璃管上端的距离加倍，线圈中产生的电流峰值也将加倍
8. 下列四幅图涉及不同的物理知识，如图所示，下列说法正确的是( )
A. 图甲，该核反应属于重核裂变，是人工无法控制的核反应
B. 图乙，处于基态的氢原子可以吸收能量为的光子并发生跃迁
C. 图丙，发生光电效应时光电子最大初动能与光的强度有关
D. 图丁，从图中可以得到该放射性核元素的半衰期为
9. 静电纺纱是利用高压静电场使纤维两端带异种电荷，在静电力作用下使纤维伸直其简化的工作原理如图，虚线为两个对称电极产生的电场线，、为电场中的两点，它们到各自附近电极间的距离相等则下列判断正确的是( )
A. 点电场强度比点的小
B. 点电势比点的低
C. 同一电荷在点所受电场力比点的小
D. 将一正电荷由点移到点，电荷的电势能增大
10. 如图甲所示，在倾角为的粗糙斜面的底端，一质量可视为质点的滑块压缩一轻弹簧并锁定，滑块与弹簧不相连，时解除锁定，计算机通过传感器描绘出滑块的速度时间图像如图乙所示，其中段为曲线，段为直线，若取，，则( )
A. 在内滑块的加速度一直在减小
B. 末，滑块到达斜面最高点
C. 滑块与斜面间的动摩擦因数
D. 滑块在末的速度与末的速度等大反向
二、非选择题（60分）
11. 用如图甲所示的实验装置做“验证机械能守恒定律”实验时，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始下落。
关于本实验下列说法正确的是______填字母代号。
A.应选择质量大、体积小的重物进行实验
B.释放纸带之前，纸带必须处于竖直状态
C.先释放纸带，后接通电源
实验中，得到如图乙所示的一条纸带。在纸带上选取三个连续打出的点、、，测得它们到起始点点与下一点的间距接近的距离分别为、、。已知当地重力加速度为，打点计时器的打点周期为。设重物质量为。从打点到点的过程中，重物的重力势能变化量______，动能变化量________。用已知字母表示
某同学用如图丙所示装置验证机械能守恒定律，将力传感器固定在天花板上，细线一端系着小球，一端连在力传感器上。将小球拉至水平位置从静止释放，到达最低点时力传感器显示的示数为。已知小球质量为，当地重力加速度为。在误差允许范围内，当满足关系式_______时，可验证机械能守恒。
12. 如图甲所示，将一根铜棒和一根锌棒插入一只苹果内，就成了一个简单的“水果电池”。小明同学做了两个这样的水果电池，并依次进行以下实验：
用多用电表的直流电压挡粗测其中一个水果电池的电动势，指针位置如图乙所，其示数为________；
用如图丙所示的电路测量该电池组两个水果电池串联的电动势和内阻，已知定值电阻，两只电流表规格相同，量程均为，内阻均为。若身边有两种规格的滑动变阻器：、，实验中应该选用的滑动变阻器是______填“”或“”；
根据上述实验中两只电流表读数的多组数据，在图中描点并作出图像，如图丁所示，可求得该电池组的电动势与内阻分别为_______、_______内阻的计算结果保留两位有效数字。
13. 如图所示，小物块从光滑轨道上的某一位置由静止释放，沿着轨道下滑后与静止在轨道水平段末端的小物块发生碰撞时间极短，碰后两物块粘在一起水平抛出，已知小物块、的质量均为，物块的释放点距离轨道末端的竖直高度为，、的抛出点距离水平地面的竖直高度为，取重力加速度，不计空气阻力，求：
两物块碰撞过程中损失的机械能；
两物块落地点距离轨道末端的水平距离。
14. 如图所示，两根电阻不计的倾斜光滑平行金属导轨、相距，导轨与水平面的夹角为，磁感应强度大小为的匀强磁场垂直于导轨平面斜向上，两金属板、水平放置，板间距离为，板间有一质量为的带电微粒，金属棒水平跨放在导轨上，金属棒的质量为，电阻为，长度为，接入电路的定值电阻的阻值为，将金属棒由静止释放，当金属棒的速度达到稳定时释放带电微粒，带电微粒恰好保持静止，已知重力加速度为，。
求带电微粒的电荷量；
求金属棒下滑的稳定速度大小。
15. 如图所示，离子源释放的初速度不计的离子经电压的电场加速后，从点水平向右进入电场强度、竖直向下的匀强电场中，恰好打到电场、磁场的竖直分界线最下方点未进入磁场，并被位于该处的金属靶材全部吸收，、两点的水平距离为，靶材溅射出部分金属离子沿各个方向进入两匀强磁场区域，打在固定基底上并被吸收，基底与水平方向夹角为，大小、方向相反均垂直纸面的两磁场分界线过点且与基底垂直已知离子的比荷，金属离子的比荷，两种离子均带正电，忽略重力及离子间相互作用力
求、两点的高度差；
若金属离子进入磁场的速度大小均为，点到基底的距离为，求在纸面内，基底上可被金属离子打中的区域长度。
16. 下列说法中正确的是( )
A. 当分子力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而减小
B. 单晶体有固定的熔点，具有规则的几何外形，物理性质具有各向异性
C. 一定质量的理想气体保持压强不变，在温度升高时，吸收的热量一定大于内能的增加量
D. 随着科技的发展，将来可以利用高科技手段，将散失在环境中的内能重新收集起来加以利用而不引起其他变化
17. 如图所示，向一个空的铝制饮料罐即易拉罐中插入一根透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱长度可以忽略。如果不计大气压的变化，这就是一个简易的气温计。已知铝罐的容积是，吸管内部粗细均匀，横截面积为，吸管的有效长度为，当温度为时，油柱离管口。已知大气压强为。
该气温计的最大测量值是多少；结果保留到小数点后一位
若该气温计的温度从缓慢上升到最大值的过程中，气体从外界吸收了的热量，则此过程中气体内能增加了多少？
18. 如图所示，实线为一列沿轴传播的简谐横波时刻的波形图，虚线非方格为时刻的波形图。介质中有、、三个质点，时刻，三个质点的纵坐标分别为、、。下列说法正确的是( )
A. 、两质点的速度总是大小相等、方向相反
B. 、两质点相对平衡位置的位移总是大小相等、方向相反
C. 此列波的周期可能为
D. 此列波的波速可能为
19. 负折射率材料是一种折射率为负值的材料，当光从空气照射到负折射率材料界面时，光波的折射与常规折射相反，入射光线和折射光线分布在法线的同侧，折射角取负值。如图为一负折射率材料制成的棱镜横截面，截面为一等边三角形，边长为。一束单色光在截面所在平面内，从中点射入棱镜，入射角为，正好从界面的中点射出，不考虑光线在棱镜中的反射，真空中光速为，求
该棱镜的折射率；
光在棱镜中的传播时间。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：要碰撞前的动能尽可能多地转化为内能，两个离子必须发生完全非弹性碰撞，即碰撞后两离子粘在一起，且共同速度为零，碰撞后系统的总动量为零。
在碰撞过程中，系统遵循动量守恒定律，可知，碰撞前系统的总动量为零，所以应设法使这两个重离子在碰撞前瞬间具有大小相等、方向相反的动量。故ABD错误，C正确。
故选：。
为了使碰撞前的动能尽可能多转化为内能，碰撞后两粒子粘在一起，且速度为零时，损失的动能最多，根据系统的动量守恒定律分析即可。
本题的关键是理解并掌握完全非弹性碰撞的特点，知道碰撞中损失的动能最多的情况就是碰撞后两物体粘在一起的碰撞，具有相同大小、方向相反的动量的粒子相碰后两粒子速度为零，动能全部转化为内能。
2.【答案】
【解析】
【分析】
此题考查了变压器的构造和原理。
根据电压与匝数关系分析电压表示数变化；可以根据的电阻的变化，进而可以确定副线圈的电流的变化的情况，根据电流与变压器的关系，来分析电流表的变化的情况；根据分析功率变化。
【解答】
B、变压器的输出电压是由输入电压和匝数比决定的，由于输入电压和匝数比不变，所以变压器的输出电压也不变，电压表的示数不变，故B错误；
、当负载电阻变大时，根据欧姆定律可知副线圈的电流减小，根据可知，负载的电功率大减小，则电源的输出功率减小，故AD错误；
C、副线圈电流减小，根据变流比可知，原线圈的电流也减小，则电流表示数减小，故C正确。
3.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查了库伦定律。
根据运动情况分析库仑力，从而分析的电性；根据库仑力做功分析动能变化，从而分析速度情况；根据分析加速度。
【解答】
A、点电荷仅在库仑力作用下绕固定的点电荷运动，所以与为库伦引力，所以点电荷带负电荷，故A错误；
、从到库仑力做正功，则动能增大，所以点电荷在点速率最大，在速率最小，故B正确，C错误；
D、根据可得，所以点电荷在点的加速度比在点的大，故D错误。
4.【答案】
【解析】
【分析】
对坡面上的汽车受力分析，根据分析在空气阻力和摩擦阻力不变的情况，角减小，从而分析牵引力变化，根据瞬时功率的计算公式分析输出功率。
解决本题的关键是需要对汽车的上坡过程进行受力而分析，找到变量与不变量，从而分析牵引力的变化，再由分析功率的变化，题目难度较小。
【解答】
设坡面与水平面夹角为，汽车速率不变，有
因上坡过程坡度越来越小，角在减小，空气阻力和摩擦阻力的大小不变，则牵引力变小，
由功率公式可知，汽车速率不变，输出功率变小，故B正确，ACD错误。
5.【答案】
【解析】耙索的拉力大小为
耙沿水平方向匀速耙地，所以地对耙的水平阻力大小为
故选D。
6.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了万有引力、第一宇宙速度、卫星运行规律。
质量不变；根据万有引力表达式解答；第一宇宙速度是卫星绕地运行的最大运行速度；根据分析组合体与同步卫星角速度的大小，而同步卫星的角速度等于地球自转角速度，据此解答。
【解答】
A、宇航员的质量与在地面上时一样，故A错误；
B、根据可知，宇航员所受地球引力比在地面上时小，故B错误；
C、第一宇宙速度是卫星绕地运行的最大运行速度，所以组合体做圆周运动的线速度不可能大于第一宇宙速度，故C错误；、
D、根据，可得，而地球同步卫星的轨道半径大于天和组合体的轨道半径，所以组合体角速度大于地球同步卫星的角速度，即大于地球自转角速度，故D正确。
7.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查法拉第电磁感应定律和欧姆定律的应用，要注意欧姆定律中的电阻为电路中的总电阻，要理解把整个运动过程分割为时间间隔极短的若干小段的思想。
根据楞次定律判断感应电流的方向，以及磁铁受到的安培力的方向；根据法拉第电磁感应定律求解出电路的电动势，再根据欧姆定律求解出电路中的电流强度。
【解答】
A、根据楞次定律的“来拒去留”可知，条形磁铁穿过铜线圈的过程中所受的磁场力都是向上，故A错误；
B、根据楞次定律，感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，可知若将磁铁两极翻转后重复实验，将先产生负向感应电流，由于磁场的方向相反，则磁场的变化也相反，所以产生的感应电流的方向也相反，即将先产生负向感应电流，后产生正向感应电流，故B正确；
C、若将线圈的匝数加倍，根据法拉第电磁感应定律：，可知线圈内产生的感应电动势将增大，所以对磁铁运动的阻碍作用增大，因此磁铁的最大速度将减小，所以将线圈的匝数加倍时，减小，所以线圈中产生的电流峰值不能加倍，故C错误；
D、若将线圈到玻璃管上端的距离加倍，假设磁铁做自由落体运动，根据穿过线圈时的速度，可知磁铁穿过线圈的速度增大为原来的倍，因此不能增大为原来的倍，所以线圈中产生的电流峰值也不能加倍，故D错误。
8.【答案】
【解析】A.图甲，该核反应属于重核裂变，是人工可以控制的核反应，故A错误；
B.图乙，处于基态的氢原子可以吸收能量为的光子跃迁到的能级，故B正确；
C.图丙，发生光电效应时光电子最大初动能为
最大初动能与光的强度无关，故C错误；
D.由图可知，该放射性元素从 变为 所需时间为
所以该放射性核元素的半衰期为，故D正确。
故选BD。
9.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了电势、电场强度。纤维两端带异种电荷，根据等量异种电荷的电场分布分析电场强度和电势；根据电场强度分析电场力；根据电势分析电势能。
【解答】
、、为电场中的两点，它们到各自附近电极间的距离相等，所以、两点的电场强度大小相等，根据电场力可知同一电荷在、两点所受电场力大小相等，故AC错误；
B、由图可知右边电极是正极，左边电极是负极，右边电极电势高于左边电极电势，电场方向由右边电极指向左边电极，电势沿电场线方向降低，所以点电势比点的低，故B正确；
D、根据，且、点电势比点的低，所以将一正电荷由点移到点，电荷的电势能增大，故D正确。
10.【答案】
【解析】A.速度时间图线切线的斜率表示物体运动的加速度，由图可知，滑块的加速度先减小后增大，故A错误；
B.由图可知，内，斜率不变，滑块做匀减速直线运动，其加速度大小为，所以速度减为零的时间为，即末滑块到达斜面的最高点，故B正确；
C.内，根据牛顿第二定律可得
解得
故C正确；
D.由于滑块上滑的加速度大于下滑的加速度，所以滑块在末的速度大于末的速度，但速度方向相反，故D错误。
故选BC。
11.【答案】；
；；
。
【解析】
【分析】
本题主要考查“验证机械能守恒定律”实验，熟悉实验过程、注意事项及误差分析，熟悉实验原理是解题的关键，难度一般。
由实验误差、注意事项及实验步骤得解；
由重力势能与重力做功的关系得解；由间的平均速度解得点的瞬时速度，从而解得重物到达点的动能及该过程的动能的变化量；
在最低点，由牛顿第二定律解得球的动能，再由机械能守恒定律得解。
【解答】
A、为减小空气阻力，在实验中，应选择质量大、体积小的重物进行实验，故A正确；
B、为减小纸带与限位孔间的摩擦，释放纸带之前，纸带必须处于竖直状态，故B正确；
C、由实验步骤可知，应先接通电源，当打点计时器工作稳定后，再释放纸带，故C错误；
故选AB；
由重力做功与重力势能的关系可知，从打点到点的过程中，重物的重力势能变化量：，
由平均速度解得打点时重物的瞬时速度：，
该过程的动能增量为：；
设小球做圆周运动的半径为，则在最低点，由牛顿第二定律可得：，解得此时球的动能为：，球由静止释放后，到到达最低点过程，若满足机械能守恒，则有：，联立解得：，解得：．
12.【答案】
【解析】读数约为 。
因为水果电池的内阻较大，为了实验中数据变化较为明显，减小实验误差，故选B。
由闭合回路欧姆定律可得
期中为电流表的电阻，由 图可知 ，
解得 ，
因为 图中的数据读取有误差，所以内阻的取值范围可为 ，电动势的取值范围可为 。
13.【答案】；
【解析】物块下滑过程中，根据机械能守恒定律有
解得
A、碰撞过程，有
联立解得
碰后一起做平抛运动，有，
解得
14.【答案】；
【解析】当金属棒的速度达到稳定时，设通过金属棒的电流为，对金属棒，根据平衡条件可得
此时金属板间的电压为
所以
设金属棒下滑的稳定速度大小为，则速度稳定时金属棒产生的感应电动势为
联立解得
15.【答案】；
【解析】离子经电场加速，根据动能定理可得
离子进入偏转电场中，有
联立解得
金属离子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力有
解得
离子沿着靶材和磁场边界入射，其圆心在点正上方的点处，离子沉积点为，分界线与基底的交点为，如图所示
根据几何关系可知，恰好在基底上，所以
所以
离子靠近方向射出，则落在点附近，范围不超出点，根据对称性可知，离子能够到达左侧的距离与右侧的距离相等，所以基底上可被金属离子打中的区域长度为
16.【答案】
【解析】A.当分子力表现为斥力时，分子间距减小，分子力做负功，分子势能增大，故A错误；
B.单晶体有固定的熔点，具有规则的几何外形，物理性质具有各向异性，故B正确；
C.根据热力学第一定律
可知，对于一定质量的理想气体保持压强不变，在温度升高时，体积增大，气体对外做功，为负值，而温度升高内能增大，为正值，因此吸收的热量一定大于内能的增加量，故C正确；
D.根据热力学第二定律，与热现象有关的宏观过程都具有方向性，故不能将散失的能量重新收集起来而不引起其他能量的变化，故D错误。
故选BC。
17.【答案】；
【解析】封闭气体做等压变化，当液体到达饮料罐的最上端时，气体的温度最高，由盖吕萨克定律
可得
气体对外做功为
根据热力学第一定律可得
18.【答案】
【解析】解：、由图可知，此波的波长为，、两质点平衡位置间的距离小于半个波长，所以、的振动情况不是总相反，则、两质点的速度不总是大小相等、方向相反；根据三角函数知识可知，、两质点平衡位置的距离等于半个波长，所以、的振动情况总是相反，故A错误，B正确；
、在时处质点位移为，结合波的周期性有，得
故波的周期为、、、，由于波长为，周期不可能为，故由知波速不可能为，故C正确，D错误。
故选：。
根据、两质点平衡位置的距离与半个波长的关系，分析它们速度关系。根据、两质点平衡位置的距离与半个波长的关系，分析它们位移关系。结合波的周期性，写出时间与周期的关系，得到周期的可能值，再求波速可能值。
解答本题的关键要抓住波的周期性，得到周期的通项，再分析周期的特殊值。
19.【答案】 ；
【解析】根据题意，在负折射率材料制成的棱镜中画出光路图，如图所示
由几何关系可得，入射光在点的折射角为，由折射定理可得，该材料的折射率为
由几何关系可得，光在棱镜中的传播距离为由公式
可得，光在棱镜中的传播速度为
则光在棱镜中的传播时间为
第1页，共1页
