2022-2023學(xué)年湖南省長(zhǎng)沙市能源有限公司子弟學(xué)校高二物理下學(xué)期期末試卷含解析

2022-2023學(xué)年湖南省長(zhǎng)沙市能源有限公司子弟學(xué)校高二物理下學(xué)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(jì)15分．每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意1.假設(shè)人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)的軌道半徑增大到原來(lái)的2倍時(shí)，則有(

)A．衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的線速度將增大到原來(lái)的2倍

B．衛(wèi)星所受的向心力將減小到原來(lái)的一半C．衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的周期將增大到原來(lái)的2倍

D．衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的線速度將減小到原來(lái)的參考答案：D2.（多選）如右圖，一理想變壓器原副線圈匝數(shù)之比為4：1，原線圈兩端接入一正弦交流電源；副線圈電路中R為負(fù)載電阻，交流電壓表和交流電流表都是理想電表．下列結(jié)論正確的是(

)A．若電壓表讀數(shù)為6V，則輸入電壓的最大值為VB．若輸入電壓不變，副線圈匝數(shù)增加到原來(lái)的2倍，則電流表的讀數(shù)減小到原來(lái)的一半C．若輸入電壓不變，負(fù)載電阻的阻值增加到原來(lái)的2倍，則輸入功率也增加到原來(lái)的2倍D．若保持負(fù)載電阻的阻值不變．輸入電壓增加到原來(lái)的2倍，則輸出功率增加到原來(lái)的4倍參考答案：AD3.（單選）關(guān)于電磁感應(yīng)，下列說(shuō)法中正確的是（

）A．穿過(guò)線圈的磁通量越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大；B．穿過(guò)線圈的磁通量為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)一定為零；C．穿過(guò)線圈的磁通量的變化越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大；D．通過(guò)線圈的磁通量變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大。參考答案：D4.對(duì)于點(diǎn)電荷的理解，正確的是DA．點(diǎn)電荷就是帶電量很少的帶電體B．點(diǎn)電荷就是體積很小的帶電體C．體積大的帶電體肯定不能看成點(diǎn)電荷D．帶電體如果本身大小和形狀對(duì)它們間的相互作用影響可忽略，則可視為點(diǎn)電荷參考答案：D5.如圖所示電路中，A、B是相同的兩小燈泡。L是一個(gè)帶鐵芯的線圈，電阻可不計(jì)，調(diào)節(jié)R，電路穩(wěn)定時(shí)兩燈泡都正常發(fā)光，則在開(kāi)關(guān)合上和斷開(kāi)時(shí) A．兩燈同時(shí)點(diǎn)亮、同時(shí)熄滅 B．合上S時(shí)，B比A先到達(dá)正常發(fā)光狀態(tài)C．?dāng)嚅_(kāi)S時(shí)，A、B兩燈都不會(huì)立即熄滅，通過(guò)A、B兩燈的電流方向都與原電流方向相同D．?dāng)嚅_(kāi)S時(shí)，A燈會(huì)突然閃亮一下后再熄滅參考答案：B二、填空題：本題共8小題，每小題2分，共計(jì)16分6.已知氘核的質(zhì)量為，中子的質(zhì)量為，的質(zhì)量為．兩個(gè)速率相等的氘核對(duì)心碰撞聚變成并放出一個(gè)中子，質(zhì)量虧損為1u時(shí)，釋放的能量為931.5MeV．（1）計(jì)算上述核反應(yīng)中釋放的能量．（2）若兩個(gè)氘核以相等的動(dòng)能發(fā)生對(duì)心碰撞即可發(fā)生上述核反應(yīng)，且釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，則反應(yīng)中生成的和中子的動(dòng)能各是多少？參考答案：（1）（2）中子動(dòng)能為：氦的動(dòng)能為：【詳解】（1）由質(zhì)量數(shù)守恒和核電荷數(shù)守恒，寫(xiě)出核反應(yīng)方程為：則反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量減少了：反應(yīng)過(guò)程中釋放的核能為：。（2）設(shè)核和的動(dòng)量分別為和，由動(dòng)量守恒定律得：由此得和大小相等，由動(dòng)能和動(dòng)量關(guān)系及核和質(zhì)量關(guān)系，得中子的動(dòng)能是核動(dòng)能的3倍，即：：：1由能量守恒定律得：由以上可以算出中子動(dòng)能為：，氦的動(dòng)能為：7.原子從一個(gè)能級(jí)躍遷到一個(gè)較低的能級(jí)時(shí)，有可能不發(fā)射光子。例如在某種條件下，鉻原子n=2能級(jí)上的電子躍遷到n=1能級(jí)上時(shí)并不發(fā)射光子，而是將相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)交給n=4能級(jí)上的電子，使之脫離原子，這一現(xiàn)象叫做俄歇效應(yīng)。以這種方式脫離了原子的電子叫做俄歇電子。已知鉻原子的能級(jí)公式可簡(jiǎn)化表示為，式中n=1，2，3…表示不同的能級(jí)，A是正的已知常數(shù)。上述俄歇電子的動(dòng)能是

。參考答案：8.金屬導(dǎo)體通電時(shí)，導(dǎo)體中自由電子定向移動(dòng)的方向與電流方向

【7】

（選填“相同”或“相反”）。一段金屬電阻絲的電阻為R，當(dāng)在它的兩端加上電壓U時(shí)，則在通電時(shí)間t內(nèi)通過(guò)金屬電阻絲橫截面的電子個(gè)數(shù)為n=

【8】

（已知一個(gè)電子的電荷量為e）參考答案：相反；

9.如圖所示是探究某根彈簧的伸長(zhǎng)量x與所受拉力F之間的關(guān)系圖，由圖可知，彈簧的勁度系數(shù)是

N/m；當(dāng)彈簧受F=800N的拉力作用時(shí)，彈簧的伸長(zhǎng)量為

cm。

參考答案：2000，4010.如圖所示，在均勻?qū)щ姷奶技埳蠅褐鴥筛L(zhǎng)方形的銀條A1A2、B1B2，兩根銀條上的A0、B0點(diǎn)接電動(dòng)勢(shì)為6V內(nèi)阻不計(jì)的電池，一理想電壓表負(fù)端接A0，而正端接探針P.(1)當(dāng)P接于B1時(shí)，電壓表的讀數(shù)為_(kāi)______,將P沿B1B2移動(dòng)時(shí)電壓表讀數(shù)將________。(2)現(xiàn)將P沿A0B0移動(dòng)，并將所記錄的電壓表讀數(shù)U、探針與A0的距離x繪成圖線（如圖乙所示），點(diǎn)x處的電場(chǎng)強(qiáng)度E=________v/m，其方向_________。參考答案：（1）6V，

不變。

（2）75

，由x垂直指向A1A2方向。11.用甲、乙兩種光做光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)光電流與電壓的關(guān)系如圖所示，由圖可知，兩種光的頻率v甲v乙（填“＜”，“＞”或“=”），（選填“甲”或“乙”）光的強(qiáng)度大．已知普朗克常量為h，被照射金屬的逸出功為W0，則甲光對(duì)應(yīng)的遏止電壓為

．（頻率用v，元電荷用e表示）參考答案：=，甲，．【考點(diǎn)】光電效應(yīng)．【分析】根據(jù)光的強(qiáng)度越強(qiáng)，形成的光電流越大；并根據(jù)光電效應(yīng)方程，即可求解．【解答】解：根據(jù)eUc=hv0=hv﹣W0，由于Uc相同，因此兩種光的頻率相等，根據(jù)光的強(qiáng)度越強(qiáng)，則光電子數(shù)目越多，對(duì)應(yīng)的光電流越大，即可判定甲光的強(qiáng)度較大；由光電效應(yīng)方程mv2=hv﹣W0，可知，電子的最大初動(dòng)能EKm=hv﹣W0；那么甲光對(duì)應(yīng)的遏止電壓為Uc=；故答案為：=，甲，．12.兩質(zhì)量均為M的冰船A、B靜止在光滑冰面上，軸線在一條直線上，船頭相對(duì)，質(zhì)量為m的小球從A船跳入B船，又立刻跳回，A、B兩船最后的速度之比是_______________。參考答案：；

提示：根據(jù)，∴13.電流強(qiáng)度：（1）定義：通過(guò)導(dǎo)體________的電荷量與通過(guò)這些電荷量所用_____的比值叫電流強(qiáng)度，公式為_(kāi)___；（2）電流是____量，規(guī)定_____電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较?。參考答案：?）橫截面，時(shí)間，I=；（2）標(biāo)，正三、實(shí)驗(yàn)題：本題共2小題，每小題11分，共計(jì)22分14.某同學(xué)用如圖所示的(a)圖裝置通過(guò)半徑相同的A、B兩球的碰撞來(lái)探究碰撞中的守恒量，圖中PQ是斜槽，QR為水平槽，實(shí)驗(yàn)時(shí)先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開(kāi)始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡，重復(fù)上述操作10次，得到10個(gè)落點(diǎn)痕跡，再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓A球仍從位置G由靜止開(kāi)始滾下，和B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡，重復(fù)這種操作10次，圖(a)中O點(diǎn)是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點(diǎn)，B球落點(diǎn)痕跡如圖(b)，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零點(diǎn)與O點(diǎn)對(duì)齊（1）從圖（b）可以測(cè)出碰撞后B球的水平射程應(yīng)取為

cm.（2）在以下選項(xiàng)中，__________是本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行的測(cè)量（填選項(xiàng)號(hào)）

A．水平槽上未放B球時(shí)，測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離OPB．A球與B球碰撞后，測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離OMC．測(cè)量A球或B球的直徑D．測(cè)量A球和B球的質(zhì)量（或兩球質(zhì)量之比）E．測(cè)量G點(diǎn)相對(duì)于水平槽面的高度參考答案：（1）65（填64cm—65cm之間均可）

（2）ABD15.在做《測(cè)定金屬的電阻率》的實(shí)驗(yàn)中，若待測(cè)電阻絲的電阻約為5Ω，要求測(cè)量結(jié)果盡量準(zhǔn)確，備有以下器材：A.電池組(3V、內(nèi)阻lΩ)B.電流表(0～3A，內(nèi)阻約0.0125Ω)C.電流表(0～0.6A，內(nèi)阻約0.125Ω)D.電壓表(0～3V，內(nèi)阻約4kΩ)E.電壓表(0-15V，內(nèi)阻約15kΩ)F.滑動(dòng)變阻器(0-20Ω，允許最大電流lA)G.滑動(dòng)變阻器(0～2000Ω，允許最大電流0.3A)H.開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(1)上述器材中應(yīng)選用的是____________

.(只填寫(xiě)字母代號(hào))(2)某同學(xué)采用了如圖10所示的部分電路測(cè)量電阻，則測(cè)量值比真實(shí)值偏________(選填“大”或“小”).根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)得到的伏安特性曲線如圖11所示，圖中MN段向上彎曲的主要原因是下面的___(填A(yù)或B)A.

隨著電阻絲中的電流增大，溫度升高，電阻率增大，電阻增大

B.

隨著電阻絲中的電流增大，溫度升高，電阻率減小，電阻減小

(3)在本實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器測(cè)該電阻絲的長(zhǎng)度和直徑如圖12所示，則其長(zhǎng)度為

cm，直徑為

mm．參考答案：（1）

ACDFH，（2）小

、

A

（3）

10.025

cm、

4.487

四、計(jì)算題：本題共3小題，共計(jì)47分16.（20分）目前，大功率半導(dǎo)體激光器的主要結(jié)構(gòu)形式是由許多發(fā)光區(qū)等距離地排列在一條直線上的長(zhǎng)條狀，通常稱為激光二極管條．但這樣的半導(dǎo)體激光器發(fā)出的是很多束發(fā)散光束，光能分布很不集中，不利于傳輸和應(yīng)用．為了解決這個(gè)問(wèn)題，需要根據(jù)具體應(yīng)用的要求，對(duì)光束進(jìn)行必需的變換（或稱整形）．如果能把一個(gè)半導(dǎo)體激光二極管條發(fā)出的光變換成一束很細(xì)的平行光束，對(duì)半導(dǎo)體激光的傳輸和應(yīng)用將是非常有意義的．為此，有人提出了先把多束發(fā)散光會(huì)聚到一點(diǎn)，再變換為平行光的方案，其基本原理可通過(guò)如下所述的簡(jiǎn)化了的情況來(lái)說(shuō)明．如圖，S1、S2、S3是等距離（h）地排列在一直線上的三個(gè)點(diǎn)光源，各自向垂直于它們的連線的同一方向發(fā)出半頂角為a=arctan的圓錐形光束．請(qǐng)使用三個(gè)完全相同的、焦距為f=1.50h、半徑為r=0.75h的圓形薄凸透鏡，經(jīng)加工、組裝成一個(gè)三者在同一平面內(nèi)的組合透鏡，使三束光都能全部投射到這個(gè)組合透鏡上，且經(jīng)透鏡折射后的光線能全部會(huì)聚于z軸（以S2為起點(diǎn)，垂直于三個(gè)點(diǎn)光源連線，與光束中心線方向相同的射線）上距離S2為L(zhǎng)=12.0h處的P點(diǎn)．（加工時(shí)可對(duì)透鏡進(jìn)行外形的改變，但不能改變透鏡焦距．）1．求出組合透鏡中每個(gè)透鏡光心的位置；2．說(shuō)明對(duì)三個(gè)透鏡應(yīng)如何加工和組裝，并求出有關(guān)數(shù)據(jù)。參考答案：解析：1．考慮到使3個(gè)點(diǎn)光源的3束光分別通過(guò)3個(gè)透鏡都成實(shí)像于P點(diǎn)的要求，組合透鏡所在的平面應(yīng)垂直于z軸，三個(gè)光心O1、O2、O3的連線平行于3個(gè)光源的連線，O2位于z軸上，如圖1所示．圖中表示組合透鏡的平面，、、為三個(gè)光束中心光線與該平面的交點(diǎn)．

＝u就是物距．根據(jù)透鏡成像公式

(1)可解得

因?yàn)橐ＷC經(jīng)透鏡折射后的光線都能全部會(huì)聚于P點(diǎn)，來(lái)自各光源的光線在投射到透鏡之前不能交叉，必須有2utana≤h即u≤2h．在上式中取“－”號(hào)，代入f和L的值，算得

≈1.757h (2)此解滿足上面的條件．

分別作3個(gè)點(diǎn)光源與P點(diǎn)的連線．為使3個(gè)點(diǎn)光源都能同時(shí)成像于P點(diǎn)，3個(gè)透鏡的光心O1、O2、O3應(yīng)分別位于這3條連線上（如圖1）．由幾何關(guān)系知，有

(3)即光心O1的位置應(yīng)在之下與的距離為

(4)同理，O3的位置應(yīng)在之上與的距離為0.146h處．由(3)式可知組合透鏡中相鄰薄透鏡中心之間距離必須等于0.854h，才能使S1、S2、S3都能成像于P點(diǎn)．2．現(xiàn)在討論如何把三個(gè)透鏡L1、L2、L3加工組裝成組合透鏡．因?yàn)槿齻€(gè)透鏡的半徑r=0.75h，將它們的光心分別放置到O1、O2、O3處時(shí)，由于＝＝0.854h<2r，透鏡必然發(fā)生相互重疊，必須對(duì)透鏡進(jìn)行加工，各切去一部分，然后再將它們粘起來(lái)，才能滿足(3)式的要求．由于對(duì)稱關(guān)系，我們只需討論上半部分的情況．圖2畫(huà)出了L1、L2放在平面內(nèi)時(shí)相互交疊的情況（紙面為平面）．圖中C1、C2表示L1、L2的邊緣，、為光束中心光線與透鏡的交點(diǎn)，W1、W2分別為C1、C2與O1O2的交點(diǎn)．為圓心的圓1和以（與O2重合）為圓心的圓2分別是光源S1和S2投射到L1和L2時(shí)產(chǎn)生的光斑的邊緣，其半徑均為

(5)根據(jù)題意，圓1和圓2內(nèi)的光線必須能全部進(jìn)入透鏡．首先，圓1的K點(diǎn)（見(jiàn)圖2）是否落在L1上？由幾何關(guān)系可知

(6)故從S1發(fā)出的光束能全部進(jìn)入L1．為了保證全部光束能進(jìn)入透鏡組合，對(duì)L1和L2進(jìn)行加工時(shí)必須保留圓1和圓2內(nèi)的透鏡部分．下面舉出一種對(duì)透鏡進(jìn)行加工、組裝的方法．在O1和O2之間作垂直于O1O2且分別與圓1和圓2相切的切線和．若沿位于和之間且與它們平行的任意直線對(duì)透鏡L1和L2進(jìn)行切割，去掉兩透鏡的弓形部分，然后把它們沿此線粘合就得到符合所需組合透鏡的上半部．同理，對(duì)L2的下半部和L3進(jìn)行切割，然后將L2的下半部和L3粘合起來(lái)，就得到符合需要的整個(gè)組合透鏡．這個(gè)組合透鏡可以將S1、S2、S3發(fā)出的全部光線都會(huì)聚到P點(diǎn)．現(xiàn)在計(jì)算和的位置以及對(duì)各個(gè)透鏡切去部分的大小應(yīng)符合的條件．設(shè)透鏡L1被切去部分沿O1O2方向的長(zhǎng)度為x1，透鏡L2被切去部分沿O1O2方向的長(zhǎng)度為x2，如圖2所示，則對(duì)任意一條切割線，x1、x2之和為

（7）由于必須在和之間，從圖2可看出，沿切割時(shí)，x1達(dá)最大值(x1M)，x2達(dá)最小值(x2m)，代入r，r和的值，得

(8)代入(7)式，得

(9)由圖2可看出，沿切割時(shí)，x2達(dá)最大值(x2M)，x1達(dá)最小值(x1m)，代入r和r的值，得

(10)

（11）由對(duì)稱性，對(duì)L3的加工與對(duì)L1相同，對(duì)L2下半部的加工與對(duì)上半部的加工相同．評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：本題20分．第1問(wèn)10分，其中（2）式5分，（3）式5分，第2問(wèn)10分，其中(5)式3分，(6)式3分，(7)式2分，(8)式、(9)式共1分，(10)式、(11)式共1分．如果學(xué)生解答中沒(méi)有(7)—(11)式，但說(shuō)了“將圖2中三個(gè)圓錐光束照射到透鏡部分全部保留，透鏡其它部分可根據(jù)需要磨去（或切割掉）”給3分，再說(shuō)明將加工后的透鏡組裝成透鏡組合時(shí)必須保證O1O2=O1O2=0.854h，再給1分，即給(7)—(11)式的全分（4分）．17.如圖所示，足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ豎直放置，一個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.50T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)導(dǎo)軌平面，導(dǎo)軌的上端M與P間連接阻值為R=0.30Ω的電阻，長(zhǎng)為L(zhǎng)=0.40m、電阻為r=0.20Ω的金屬棒ab緊貼在導(dǎo)軌上．現(xiàn)使金屬棒ab由靜止開(kāi)始下滑，通過(guò)傳感器記錄金屬棒ab下滑的距離，其下滑距離與時(shí)間的關(guān)系如下表所示，導(dǎo)軌電阻不計(jì)．（g=10m/s2）時(shí)

間t（s）00.100.200.300.400.500.600.70下滑距離s（m）00.100.300.701.201.702.202.70求：（1）在前0.4s的時(shí)間內(nèi)，金屬棒ab電動(dòng)勢(shì)的平均值；（2）金屬棒的質(zhì)量；（3）在前0.7s的時(shí)間內(nèi)，電阻R上產(chǎn)生的熱量．參考答案：解：（1）法拉第電磁感應(yīng)定律，則有平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：（2）從表格中數(shù)據(jù)可知，0.3s后棒作勻速運(yùn)動(dòng)的速度為：由mg﹣F=0；安培力表達(dá)式：F=BIL；歐姆定律：I=；感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：E=BLv；解得：m=0.04kg（3）棒在下滑過(guò)程中，有重力和安培力做功，克服安培力做的功等于回路的焦耳熱．則：mgs7﹣Q=﹣0QR=解得：Q=0.348J答：（1）在前0.4s的時(shí)間內(nèi)，金屬棒ab電動(dòng)勢(shì)的平均值0.