2022-2023学年陕西省汉中市高二（下）期末物理试卷
一、选择题（本大题共10小题，共40分）
1. 如图所示，一只蚂蚁可视为质点在半球形碗内从底部经点缓慢爬到点处，整个过程中蚂蚁受到的合力( )
A. 逐渐增大 B. 逐渐减小 C. 始终不变 D. 先减小后增大
2. 托卡马克装置主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电，氘核聚变反应的方程为：。已知氘核的质量为，的质量为，下列说法正确的是( )
A. 核聚变可以在常温下发生 B. 为
C. 的质量为 D. 氘的比结合能大于的比结合能
3. 高层建筑室外玻璃清洗风险较大，为保障安全，工人身上都绑有安全带，安全带上有救生缓降器。工人从高处通过缓降器返回地面全过程的图像如图所示，下列说法正确的是( )
A. 时间内工人下降的高度小于
B. 时间内工人下降的高度小于
C. 时间内工人的加速度逐渐增大
D. 时间内工人的加速度先增大后减小
4. 物体从某一高度处水平抛出，其初速度为，一段时间后物体运动方向与水平方向的夹角为，不计空气阻力，重力加速度大小为，则物体运动的时间为( )
A. B. C. D.
5. 质量为的物体在水平拉力作用下，沿着光滑的水平面从静止开始做匀加速直线运动，水平拉力作用后，物体的速度大小为，则( )
A. 水平拉力的大小为
B. 水平拉力作用后，物体的速度大小为
C. 第末，拉力的瞬时功率为
D. 内，拉力的冲量大小为
6. 如图所示，和是输电线，所接入的电压互感器原、副线圈的匝数比为，电流互感器原、副线圈的匝数比为，电压表的示数为，电流表的示数为，则输电线路输送的功率为( )
A. B. C. D.
7. 如图所示，倾角为的光滑斜面体静止地放在光滑水平面上，将一滑块从斜面顶端由静止释放，一段时间后滑块到达斜面底端，下列说法正确的是( )
A. 下滑过程中，对的支持力小于对的压力
B. 下滑过程中，对做正功
C. 下滑过程中，、组成的系统水平方向上动量守恒
D. 下滑过程中，、组成的系统动量守恒
8. 太阳周围除了八大行星，还有许多的小行星，在火星轨道与木星轨道之间有一个小行星带地球轨道在火星轨道内侧，假设此小行星带中的行星只受太阳引力作用，并绕太阳做匀速圆周运动，则( )
A. 木星的周期大于年
B. 小行星带中各行星的线速度大于火星的线速度
C. 小行星带中各行星绕太阳做圆周运动的角速度小于木星公转的角速度
D. 小行星带中各行星绕太阳做圆周运动的加速度大于木星做圆周运动的加速度
9. 如图所示，等腰三角形中，底边长为，。分别在、两点固定两个点电荷，已知固定在点的电荷为正电荷，电荷量为。将一带正电的试探电荷放置在点，其受到的电场力垂直于向上，已知静电力常量为，则下列说法正确的是( )
A. 固定在点的点电荷带正电 B. 固定在点的点电荷带负电
C. 点的电场强度大小为 D. 点的电场强度大小为
10. 如图所示，半径为的圆形区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场，甲、乙两个带电粒子先后以相同的速度沿磁场区域的直径方向从点射入磁场，从射入磁场到射出磁场，甲粒子的速度方向偏转了角，乙粒子的速度方向偏转了角，两粒子的重力均忽略不计，下列说法正确的是( )
A. 甲粒子在磁场中运动的轨迹半径为
B. 甲、乙两粒子在磁场中运动的轨迹半径之比为：
C. 甲、乙两粒子在磁场中运动的时间之比为：
D. 甲、乙两粒子的比荷之比为：
二、非选择题（60分）
11. 某实验小组利用图甲所示的电路测量圆柱形金属丝的电阻率图中表示待测金属丝的电阻。

正确操作螺旋测微器，测量金属丝的直径结果如图乙所示，则该次测得的金属丝的直径为_______。
连接好电路后，开关闭合前滑动变阻器的滑片应滑至_______。填“左端”或“右端”
若电流表的示数为，电压表的示数为，金属丝的直径和长度分别用、表示，则用、、、表示的电阻率的关系式为_______。
12. 小明同学发现用如图甲所示的装置既可以完成“探究速度随时间变化规律”的实验，又可以完成“测量滑块与长木板间的动摩擦因数”的实验。

探究速度随时间变化规律时，小明发现实验室只能提供的交流电源，而电磁打点计时器和电火花计时器都能提供，则小明应选用_______ 填“电磁打点”或“电火花”计时器。
小明同学在做测量滑块与长木板间的动摩擦因数的实验时，正确实验后得到的纸带如图乙所示。

已知相邻两计数点间的时间间隔为，则滑块的加速度大小_______结果保留两位有效数字；
实验中长木板是水平的，使用托盘天平测得滑块的质量为，钩码的质量为，取重力加速度大小，则滑块与长木板间的动摩擦因数_______结果保留两位有效数字；
若考虑到空气阻力以及纸带与打点计时器之间的摩擦力，则测得的动摩擦因数_______填“小于”、“等于”或“大于”真实值。
13. 如图所示，光滑的四分之一圆弧轨道竖直放置，底端与一水平传送带相切，一质量的小物块视为质点从圆弧轨道最高点由静止释放。已知圆弧轨道半径，传送带的长度，传送带以速度顺时针匀速转动，小物块与传送带间的动摩擦因数，取重力加速度大小。求：
小物块到达最低点时，圆弧轨道对小物块的支持力大小；
小物块从传送带的左端运动到右端所需要的时间。
14. 如图所示，足够长的光滑绝缘斜面的倾角，空间中自上而下依次分布着垂直斜面向下的匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ，磁场Ⅰ下边界与磁场Ⅱ上边界的距离。一边长、质量、电阻的正方形导线框放在斜面的顶端，导线框的下边距磁场Ⅰ上边界的距离，将导线框由静止释放，导线框匀速穿过每个磁场区域。取重力加速度大小，，求：
磁场Ⅰ、Ⅱ的磁感应强度大小、；
整个过程中导线框产生的焦耳热。
15. 如图所示，一开口向下的固定绝热容器内，用轻质绝热活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸无摩擦。现在活塞下方挂上一重物，活塞向下移动一小段距离后停止，下列说法正确的是( )
A. 此过程中气体对外界做正功
B. 活塞再次静止后气体的分子平均动能比未挂重物时更大
C. 活塞再次静止后气体的压强比未挂重物时小
D. 活塞再次静止后气体的内能比未挂重物时小
E. 活塞再次静止后气体分子在单位时间内撞击单位面积器壁的次数比未挂重物时多
16. 如图所示，结构相同的绝热汽缸与导热汽缸均固定于水平地面，刚性杆连接横截面积均为的绝热活塞、，两汽缸中均封闭一定量的理想气体。开始时活塞静止，、的体积均为，压强均等于大气压。中气体热力学温度为，设环境温度始终不变，现通过电热丝加热中的气体，停止加热达到稳定后，中气体的体积减小了，活塞、与两汽缸内壁之间的摩擦可忽略不计，求：
停止加热后中气体的压强；
停止加热后中气体的热力学温度。
17. 彩虹的形成可以简化为如图所示的模型，球是空中的球形雨滴，太阳光复色光从点射入，在雨滴内经反射和折射后射出，因雨滴对不同色光的折射率不同，从而形成了彩虹。下列说法正确的是( )
A. 光的频率大于光的频率
B. 在真空中，光的波长大于光的波长
C. 在真空中，光的传播速度比光大
D. 在雨滴中，光的传播速度比光大
E. 若用同一装置进行双缝干涉实验，光的条纹间距大于光的条纹间距
18. 一列沿轴传播的简谐横波在时刻的波形图如图甲所示，质点的平衡位置坐标在处，该质点的部分振动图像如图乙所示。求：
该简谐横波的传播方向及传播速度的大小；
从时刻到时间内，质点通过的路程。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查平衡条件的应用，基础题目。
根据缓慢的含义，结合平衡条件分析即可判断。
【解答】
蚂蚁缓慢爬行过程，可认为处于动态平衡过程，由平衡条件知，蚂蚁受到的合力为，始终不变，故C正确，ABD错误。

2.【答案】
【解析】A.核聚变反应，必须在高温条件下才可能发生，故A错误；
B.根据核反应的质量数和电荷数守恒可得，为 ，故B正确；
C.因为核聚变反应会将部分质量转化成能量，因此根据爱因斯坦质能方程可得
解得
的质量为 ，故C错误；
D.核聚变生成物的比结合能大于反应物的比结合能，因此氘的比结合能小于 的比结合能，故D错误。
故选B。
3.【答案】
【解析】
【分析】本题主要考查图像的应用，解题的关键在于知道图像的斜率代表加速度，围成的面积代表位移。
【解答】时间内工人向下加速运动，速度时间图像的斜率逐渐减小，故加速度逐渐减小；时间内题图的斜率先增大后减小，故时间内加速度先减小，再增大，最后再减小，故CD错误；
图线与时间轴围成的面积表示位移，则时间内工人下降的高度大于，时间内工人下降的高度小于，故B正确，A错误。
4.【答案】
【解析】当物体运动方向与水平方向的夹角为时，则竖直速度
根据
可得
故选D。
5.【答案】
【解析】A.由匀加速直线运动规律
由牛顿第二定律
故A正确；
B.由匀加速直线运动规律，水平拉力作用后，物体的速度大小为
故B错误；
C.第末，拉力的瞬时功率为
故C错误；
D.内，拉力的冲量大小为
故D错误。
故选A。
6.【答案】
【解析】
【分析】本题主要考查变压器的基本关系，掌握变压器的原副线圈电压之比与匝数关系以及电流之比与匝数关系，结合功率计算公式即可求解。
【解答】由题意可知，电压互感器两端电压满足，则；电流互感器的电流满足，解得，则输电线路输送的功率为，故D正确，ABC错误。
7.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查动量守恒知识。
相互作用力总是等大反向；根据力与位移方向的夹角判断做功情况；根据动量守恒的条件分析判断。
【解答】
A、对的支持力与对的压力是一对相互作用力，等大反向，故A错误；
B、下滑过程中，向左移动，对的压力垂直斜面向下，压力与位移方向夹角成锐角，做正功，故B正确；
、下滑过程中，、组成的系统水平方向上不受外力，竖直方向上的合外力不为零加速下滑，系统水平方向上动量守恒，但是系统总动量不守恒，故C正确，D错误。
8.【答案】
【解析】A.根据牛顿第二定律得
解得
轨道半径越大，周期越大，木星轨道半径大于地球轨道半径，所以木星的周期大于年，A正确；
B.根据牛顿第二定律得
解得
轨道半径越大，线速度越小，所以小行星带中各行星的线速度小于火星的线速度，B错误；
C.根据牛顿第二定律得
解得
轨道半径越小，角速度越大，所以，小行星带中各行星绕太阳做圆周运动的角速度大于木星公转的角速度，C错误；
D.根据牛顿第二定律得
解得
轨道半径越小，加速度越大，所以小行星带中各行星绕太阳做圆周运动的加速度大于木星做圆周运动的加速度，D正确。
故选AD。
9.【答案】
【解析】根据放在点的电荷的受力情况可知，点的正电荷对点的试探电荷有斥力，则点的电荷对试探电荷有吸引力，则固定在点的点电荷带负电，选项A错误，B正确；
在点的试探电荷受电场力
点的电场强度大小为
选项C正确，D错误。
故选BC。
10.【答案】
【解析】A.根据题意作出粒子运动的轨迹如图所示
粒子从磁场中射出时速度方向改变了 角，所以粒子做圆周运动的圆心角为 ，根据几何关系有
则甲粒子在磁场中运动的轨迹半径为
故A错误；
B.由前面分析可知，甲、乙两粒子在磁场中运动的轨迹半径之比
故B正确；
C.粒子在磁场中运动的时间
则甲、乙两粒子在磁场中运动的时间之比为
故C错误；
D.带电粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力，有
则粒子在磁场中运动时的轨迹半径
则甲、乙两粒子的比荷之比为
故D正确。
故选BD。
11.【答案】 左端
【解析】测得的金属丝的直径为
为保护电路，开关闭合前滑动变阻器的滑片应滑至最左端使待测支路电流为零；
根据电阻定律有
根据欧姆定律
电阻率的关系式为
12.【答案】 电火花 大于
【解析】电火花打点计时器的工作电压是，因此选用电火花打点计时器；
根据逐差法得
解得
根据牛顿第二定律可得
解得
若考虑到空气阻力以及纸带与打点计时器之间的摩擦力，则计算中的活动摩擦力大于真实值，因此测得的动摩擦因数偏大。
13.【答案】 ；
【解析】小物块从圆弧轨道最高点 到达最低点 的过程中机械能守恒，设小物块到达最低点 时的速度为 ，则
解得
小物块到达最低点 时，设圆弧轨道对小物块的支持力为 ，根据向心力公式有
解得
设小物块在传送带上的加速度为 ，根据牛顿第二定律有
设小物块从滑上传送带到与传送带速度相等，小物块的位移为 ，根据运动学公式有
解得
小物块从滑上传送带到与传送带速度相等，所用的时间为
此后，小物块做匀速直线运动直到到达传送带右端，所用时间为
故小物块从传送带的左端运动到右端所需要的时间
14.【答案】解：设导线框进入磁场Ⅰ瞬间的速度大小为，根据动能定理有：
代入数据解得：
进入磁场Ⅰ后，根据受力平衡有：
其中：
联立解得：；
设导线框进入磁场Ⅱ瞬间的速度大小为，根据动能定理有：
代入数据解得：
再次对导线框受力分析，根据受力平衡有：
其中：
联立解得：；
由于导线框能够匀速穿过每个磁场区域，则每个磁场区域沿斜面方向的长度均为。
对整个过程分析，根据功能关系有：
代入数据解得：。
答：磁场Ⅰ、Ⅱ的磁感应强度大小分别为、；
整个过程中导线框产生的焦耳热为。
【解析】根据动能定理求解导线框进入磁场Ⅰ瞬间的速度大小，根据受力平衡结合安培力的计算公式求解磁感应强度的大小；同理可求解磁感应强度的大小；
对整个过程分析，根据功能关系求解导线框产生的焦耳热。
对于电磁感应问题研究思路常常有两条：一条从力的角度，根据牛顿第二定律或平衡条件列出方程；另一条是能量，分析涉及电磁感应现象中的能量转化问题，根据动能定理、功能关系等列方程求解。
15.【答案】
【解析】A.此过程中气体体积变大，则气体对外界做正功，选项A正确；
活塞再次静止后，因气体对外做功，且汽缸绝热，可知气体内能减小，温度降低，则气体的分子平均动能比未挂重物时更小，气体的内能比未挂重物时小，选项B错误，D正确；
C.根据
可知，活塞再次静止后气体的压强比未挂重物时小，选项C正确；
E.活塞再次静止后气体压强减小，温度降低，体积变大，气体数密度减小，则气体分子在单位时间内撞击单位面积器壁的次数比未挂重物时小，选项E错误。
故选ACD。
16.【答案】解：稳定后，中气体的体积，
对中气体，根据玻意耳定律有，
解得：；
稳定后，中气体的体积，
对刚性杆连接的活塞、整体受力分析，根据平衡条件有，
对中气体，根据理想气体状态方程有，
解得：。
【解析】本题主要考查玻意耳定律和理想气体状态方程的应用，明确初末状态的参量是解决问题的关键。
根据题意，求得停止加热达到稳定后中气体的体积，明确初末状态的参量，对中气体根据玻意耳定律列方程即可求得停止加热后中气体的压强；
根据题意，求得停止加热达到稳定后中气体的体积，对刚性杆连接的活塞、整体受力分析，根据平衡条件列方程，对中气体根据理想气体状态方程即可求得停止加热后中气体的热力学温度。
17.【答案】
【解析】A. 由图可知光的偏折程度较大，则光的折射率较大，则光的频率大于光的频率，故A正确；
在真空中，各种色光的传播速度相同均为，根据
光的波长小于光的波长，故BC错误；
D. 根据
可知，在雨滴中，光的传播速度比光大，故D正确；
E. 若用同一装置进行双缝干涉实验，根据
可知，光的条纹间距大于光的条纹间距，故E正确。
故选ADE。
18.【答案】解：由题图乙可知，时质点的振动方向向上在题图甲上，根据同侧法可知，简谐横波沿轴负方向传播，由题图甲可知，由题图乙可知
，则则简谐横波的波速大小
因为，且质点在任意时间内通过的路程均为，所以∽从时刻到时间内，质点通过的路程
【解析】由图乙得到周期、质点振动方向；即可由图甲得到波的传播方向及波长，从而得到波速；
根据波前振动及图象得到波前位置；根据波速得到质点振动时间，从而由周期及振幅得到运动路程。
机械振动问题中，一般根据振动图或质点振动得到周期、质点振动方向；再根据波形图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。
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