2022-2023學年湖南省長沙市能源有限公司子弟學校高二物理下學期期末試卷含解析

2022-2023學年湖南省長沙市能源有限公司子弟學校高二物理下學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15分．每小題只有一個選項符合題意1.假設人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，當衛(wèi)星繞地球運動的軌道半徑增大到原來的2倍時，則有(

)A．衛(wèi)星運動的線速度將增大到原來的2倍

B．衛(wèi)星所受的向心力將減小到原來的一半C．衛(wèi)星運動的周期將增大到原來的2倍

D．衛(wèi)星運動的線速度將減小到原來的參考答案：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為負載電阻，交流電壓表和交流電流表都是理想電表．下列結論正確的是(

)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)增加到原來的2倍，則電流表的讀數(shù)減小到原來的一半C．若輸入電壓不變，負載電阻的阻值增加到原來的2倍，則輸入功率也增加到原來的2倍D．若保持負載電阻的阻值不變．輸入電壓增加到原來的2倍，則輸出功率增加到原來的4倍參考答案：AD3.（單選）關于電磁感應，下列說法中正確的是（

）A．穿過線圈的磁通量越大，感應電動勢越大；B．穿過線圈的磁通量為零，感應電動勢一定為零；C．穿過線圈的磁通量的變化越大，感應電動勢越大；D．通過線圈的磁通量變化越快，感應電動勢越大。參考答案：D4.對于點電荷的理解，正確的是DA．點電荷就是帶電量很少的帶電體B．點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電荷D．帶電體如果本身大小和形狀對它們間的相互作用影響可忽略，則可視為點電荷參考答案：D5.如圖所示電路中，A、B是相同的兩小燈泡。L是一個帶鐵芯的線圈，電阻可不計，調節(jié)R，電路穩(wěn)定時兩燈泡都正常發(fā)光，則在開關合上和斷開時 A．兩燈同時點亮、同時熄滅 B．合上S時，B比A先到達正常發(fā)光狀態(tài)C．斷開S時，A、B兩燈都不會立即熄滅，通過A、B兩燈的電流方向都與原電流方向相同D．斷開S時，A燈會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16分6.已知氘核的質量為，中子的質量為，的質量為．兩個速率相等的氘核對心碰撞聚變成并放出一個中子，質量虧損為1u時，釋放的能量為931.5MeV．（1）計算上述核反應中釋放的能量．（2）若兩個氘核以相等的動能發(fā)生對心碰撞即可發(fā)生上述核反應，且釋放的核能全部轉化為機械能，則反應中生成的和中子的動能各是多少？參考答案：（1）（2）中子動能為：氦的動能為：【詳解】（1）由質量數(shù)守恒和核電荷數(shù)守恒，寫出核反應方程為：則反應過程中質量減少了：反應過程中釋放的核能為：。（2）設核和的動量分別為和，由動量守恒定律得：由此得和大小相等，由動能和動量關系及核和質量關系，得中子的動能是核動能的3倍，即：：：1由能量守恒定律得：由以上可以算出中子動能為：，氦的動能為：7.原子從一個能級躍遷到一個較低的能級時，有可能不發(fā)射光子。例如在某種條件下，鉻原子n=2能級上的電子躍遷到n=1能級上時并不發(fā)射光子，而是將相應的能量轉交給n=4能級上的電子，使之脫離原子，這一現(xiàn)象叫做俄歇效應。以這種方式脫離了原子的電子叫做俄歇電子。已知鉻原子的能級公式可簡化表示為，式中n=1，2，3…表示不同的能級，A是正的已知常數(shù)。上述俄歇電子的動能是

。參考答案：8.金屬導體通電時，導體中自由電子定向移動的方向與電流方向

【7】

（選填“相同”或“相反”）。一段金屬電阻絲的電阻為R，當在它的兩端加上電壓U時，則在通電時間t內通過金屬電阻絲橫截面的電子個數(shù)為n=

【8】

（已知一個電子的電荷量為e）參考答案：相反；

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

N/m；當彈簧受F=800N的拉力作用時，彈簧的伸長量為

cm。

參考答案：2000，4010.如圖所示，在均勻導電的碳紙上壓著兩根長方形的銀條A1A2、B1B2，兩根銀條上的A0、B0點接電動勢為6V內阻不計的電池，一理想電壓表負端接A0，而正端接探針P.(1)當P接于B1時，電壓表的讀數(shù)為_______,將P沿B1B2移動時電壓表讀數(shù)將________。(2)現(xiàn)將P沿A0B0移動，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x處的電場強度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實驗，發(fā)現(xiàn)光電流與電壓的關系如圖所示，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，則甲光對應的遏止電壓為

．（頻率用v，元電荷用e表示）參考答案：=，甲，．【考點】光電效應．【分析】根據(jù)光的強度越強，形成的光電流越大；并根據(jù)光電效應方程，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)光的強度越強，則光電子數(shù)目越多，對應的光電流越大，即可判定甲光的強度較大；由光電效應方程mv2=hv﹣W0，可知，電子的最大初動能EKm=hv﹣W0；那么甲光對應的遏止電壓為Uc=；故答案為：=，甲，．12.兩質量均為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，質量為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.電流強度：（1）定義：通過導體________的電荷量與通過這些電荷量所用_____的比值叫電流強度，公式為____；（2）電流是____量，規(guī)定_____電荷定向移動的方向為電流方向。參考答案：（1）橫截面，時間，I=；（2）標，正三、實驗題：本題共2小題，每小題11分，共計22分14.某同學用如圖所示的(a)圖裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來探究碰撞中的守恒量，圖中PQ是斜槽，QR為水平槽，實驗時先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡，重復上述操作10次，得到10個落點痕跡，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痕跡，重復這種操作10次，圖(a)中O點是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點，B球落點痕跡如圖(b)，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零點與O點對齊（1）從圖（b）可以測出碰撞后B球的水平射程應取為

cm.（2）在以下選項中，__________是本次實驗必須進行的測量（填選項號）

A．水平槽上未放B球時，測量A球落點位置到O點的距離OPB．A球與B球碰撞后，測量A球落點位置到O點的距離OMC．測量A球或B球的直徑D．測量A球和B球的質量（或兩球質量之比）E．測量G點相對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《測定金屬的電阻率》的實驗中，若待測電阻絲的電阻約為5Ω，要求測量結果盡量準確，備有以下器材：A.電池組(3V、內阻lΩ)B.電流表(0～3A，內阻約0.0125Ω)C.電流表(0～0.6A，內阻約0.125Ω)D.電壓表(0～3V，內阻約4kΩ)E.電壓表(0-15V，內阻約15kΩ)F.滑動變阻器(0-20Ω，允許最大電流lA)G.滑動變阻器(0～2000Ω，允許最大電流0.3A)H.開關、導線(1)上述器材中應選用的是____________

.(只填寫字母代號)(2)某同學采用了如圖10所示的部分電路測量電阻，則測量值比真實值偏________(選填“大”或“小”).根據(jù)測量數(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)在本實驗中，某同學用游標卡尺和螺旋測微器測該電阻絲的長度和直徑如圖12所示，則其長度為

cm，直徑為

mm．參考答案：（1）

ACDFH，（2）小

、

A

（3）

10.025

cm、

4.487

四、計算題：本題共3小題，共計47分16.（20分）目前，大功率半導體激光器的主要結構形式是由許多發(fā)光區(qū)等距離地排列在一條直線上的長條狀，通常稱為激光二極管條．但這樣的半導體激光器發(fā)出的是很多束發(fā)散光束，光能分布很不集中，不利于傳輸和應用．為了解決這個問題，需要根據(jù)具體應用的要求，對光束進行必需的變換（或稱整形）．如果能把一個半導體激光二極管條發(fā)出的光變換成一束很細的平行光束，對半導體激光的傳輸和應用將是非常有意義的．為此，有人提出了先把多束發(fā)散光會聚到一點，再變換為平行光的方案，其基本原理可通過如下所述的簡化了的情況來說明．如圖，S1、S2、S3是等距離（h）地排列在一直線上的三個點光源，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．請使用三個完全相同的、焦距為f=1.50h、半徑為r=0.75h的圓形薄凸透鏡，經加工、組裝成一個三者在同一平面內的組合透鏡，使三束光都能全部投射到這個組合透鏡上，且經透鏡折射后的光線能全部會聚于z軸（以S2為起點，垂直于三個點光源連線，與光束中心線方向相同的射線）上距離S2為L=12.0h處的P點．（加工時可對透鏡進行外形的改變，但不能改變透鏡焦距．）1．求出組合透鏡中每個透鏡光心的位置；2．說明對三個透鏡應如何加工和組裝，并求出有關數(shù)據(jù)。參考答案：解析：1．考慮到使3個點光源的3束光分別通過3個透鏡都成實像于P點的要求，組合透鏡所在的平面應垂直于z軸，三個光心O1、O2、O3的連線平行于3個光源的連線，O2位于z軸上，如圖1所示．圖中表示組合透鏡的平面，、、為三個光束中心光線與該平面的交點．

＝u就是物距．根據(jù)透鏡成像公式

(1)可解得

因為要保證經透鏡折射后的光線都能全部會聚于P點，來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，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個點光源與P點的連線．為使3個點光源都能同時成像于P點，3個透鏡的光心O1、O2、O3應分別位于這3條連線上（如圖1）．由幾何關系知，有

(3)即光心O1的位置應在之下與的距離為

(4)同理，O3的位置應在之上與的距離為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．2．現(xiàn)在討論如何把三個透鏡L1、L2、L3加工組裝成組合透鏡．因為三個透鏡的半徑r=0.75h，將它們的光心分別放置到O1、O2、O3處時，由于＝＝0.854h<2r，透鏡必然發(fā)生相互重疊，必須對透鏡進行加工，各切去一部分，然后再將它們粘起來，才能滿足(3)式的要求．由于對稱關系，我們只需討論上半部分的情況．圖2畫出了L1、L2放在平面內時相互交疊的情況（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，W1、W2分別為C1、C2與O1O2的交點．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時產生的光斑的邊緣，其半徑均為

(5)根據(jù)題意，圓1和圓2內的光線必須能全部進入透鏡．首先，圓1的K點（見圖2）是否落在L1上？由幾何關系可知

(6)故從S1發(fā)出的光束能全部進入L1．為了保證全部光束能進入透鏡組合，對L1和L2進行加工時必須保留圓1和圓2內的透鏡部分．下面舉出一種對透鏡進行加工、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透鏡L1和L2進行切割，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L2的下半部和L3進行切割，然后將L2的下半部和L3粘合起來，就得到符合需要的整個組合透鏡．這個組合透鏡可以將S1、S2、S3發(fā)出的全部光線都會聚到P點．現(xiàn)在計算和的位置以及對各個透鏡切去部分的大小應符合的條件．設透鏡L1被切去部分沿O1O2方向的長度為x1，透鏡L2被切去部分沿O1O2方向的長度為x2，如圖2所示，則對任意一條切割線，x1、x2之和為

（7）由于必須在和之間，從圖2可看出，沿切割時，x1達最大值(x1M)，x2達最小值(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，x2達最大值(x2M)，x1達最小值(x1m)，代入r和r的值，得

(10)

（11）由對稱性，對L3的加工與對L1相同，對L2下半部的加工與對上半部的加工相同．評分標準：本題20分．第1問10分，其中（2）式5分，（3）式5分，第2問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．如果學生解答中沒有(7)—(11)式，但說了“將圖2中三個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，再說明將加工后的透鏡組裝成透鏡組合時必須保證O1O2=O1O2=0.854h，再給1分，即給(7)—(11)式的全分（4分）．17.如圖所示，足夠長的光滑平行金屬導軌MN、PQ豎直放置，一個磁感應強度B=0.50T的勻強磁場垂直穿過導軌平面，導軌的上端M與P間連接阻值為R=0.30Ω的電阻，長為L=0.40m、電阻為r=0.20Ω的金屬棒ab緊貼在導軌上．現(xiàn)使金屬棒ab由靜止開始下滑，通過傳感器記錄金屬棒ab下滑的距離，其下滑距離與時間的關系如下表所示，導軌電阻不計．（g=10m/s2）時

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的時間內，金屬棒ab電動勢的平均值；（2）金屬棒的質量；（3）在前0.7s的時間內，電阻R上產生的熱量．參考答案：解：（1）法拉第電磁感應定律，則有平均感應電動勢為：（2）從表格中數(shù)據(jù)可知，0.3s后棒作勻速運動的速度為：由mg﹣F=0；安培力表達式：F=BIL；歐姆定律：I=；感應電動勢為：E=BLv；解得：m=0.04kg（3）棒在下滑過程中，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的時間內，金屬棒ab電動勢的平均值0.