湖北省武汉市武昌区2022-2023学年高二下学期期末质量检测物理试题

试卷更新日期：2023-07-13 类型：期末考试

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一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

1. 我国嫦娥四号探测器搭载的放射性同位素温差电池（RTG），使用的同位素热源是人造同位素钚238，生成钚238的核反应方程是：① ${}_{92}^{238}U +_{1}^{2} D \to {}_{93}^{238}N p + 2 X$ ；② ${}_{93}^{238}N P \to {}_{94}^{238}N p + Y$ 。下列说法正确的是（　　）

A、粒子X的质量数为2，电荷数为0 B、粒子Y是来自原子核外的电子 C、核反应①前后电荷数守恒，但质量不守恒 D、核反应②是 $α$ 衰变

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2. 有四种磁场，其磁感应强度B随时间t变化的图像如图所示。下列说法正确的是（　　）

A、这四种磁场都能产生电场 B、除了图甲中的磁场，其它三种磁场都可以产生电场 C、只有图丙中的磁场可以产生电磁波 D、除了图甲中的磁场，其它三种磁场都可以产生电磁波

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3. 如图所示，两个带等量正电的点电荷分别位于 $O_{1}$ 、 $O_{2}$ 点，A为 $O_{1} O_{2}$ 的中点，以 $O_{1}$ 为球心， $O_{1} A$ 为半径作球面，直径AB、CD、MN两两垂直。下列说法正确的是（　　）

A、A点的电势比B点的电势小 B、A点的电场强度比B点的电场强度大 C、C、D、M、N四个点的电势相等 D、C、D、M、N四个点的电场强度相同

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4. $t = 0$ 时刻，位于坐标原点O的质点开始振动，形成的机械波在 $t = 2 s$ 时刻，恰好传播到 $x = 4 m$ 处，波形如图所示。下列说法正确的是（　　）

A、原点O处的质点开始振动的方向为y轴负方向 B、这列机械波的波速大小为 $1 m / s$ C、 $t = 2 s$ 时刻，质点K正在向y轴负方向运动 D、 $t = 0.5 s$ 时刻，位于 $x = 3 m$ 处的质点L开始振动

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5. “儿童散学归来早，忙趁东风放纸鸢。”纸鸢即风筝，如图所示，一张四边形平面风筝悬停在空中，风筝平面与水平面夹角为 $α$ 。空气对风筝的作用力F始终垂直于风筝平面，风筝线的拉力 $F_{T}$ 与水平面夹角为 $β$ 。某时刻风力增大导致F增大，通过拉线调整，风筝再次恢复平衡状态时，风筝平面与水平面夹角仍为 $α$ 。则再次平衡后较之初态悬停时，下列说法正确的是（　　）

A、风筝所受合力增大 B、风筝线与水平面夹角 $β$ 变小 C、风筝线对风筝的拉力 $F_{T}$ 减小 D、若风筝线长度不变，风筝距离地面的高度增大

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6. “筋膜枪”利用其内部特制的高速电机带动枪头，产生的高频振动可以作用到肌肉深层，以达到缓解疼痛、促进血液循环等作用。如图所示为某款筋膜枪的内部结构简化图，连杆OB以角速度 $ω$ 绕垂直于纸面的O轴匀速转动，带动连杆AB，使套在横杆上的滑块左右滑动，从而带动枪头振动。已知AB杆长为L，OB杆长为R，当 $A B ⊥ O B$ 时，滑块的速度大小为（　　）

A、 $ω R$ B、 $\frac{ω R \sqrt{L^{2} + R^{2}}}{L}$ C、 $\frac{ω L \sqrt{L^{2} + R^{2}}}{R}$ D、 $\frac{ω R L}{\sqrt{L^{2} + R^{2}}}$

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7. 由“三舱三船”组成的中国空间站在轨运行时，会受到稀薄大气的影响，轨道高度每个月下降 $Δ h$ ，因此每个月要对其进行周期性的修正。已知空间站质量为m，正常运行轨道可近似为圆形轨道，距离地面的高度为h。地球半径为R，地球表面的重力加速度为g。规定距地球无限远处的为地球的引力零势能点，地球附近物体的引力势能可表示为 $E_{p} = - G \frac{M m_{0}}{r}$ ，其中 $M$ 为地球质量， $m_{0}$ 为物体的质量， $r$ 为物体到地心的距离，则下列说法正确的是（　　）

A、空间站在正常运行轨道上做圆周运动的速率为 $\sqrt{\frac{g R}{R + h}}$ B、空间站在正常运行轨道上做圆周运动的动能为 $\frac{m g R^{2}}{(R + h)}$ C、空间站高度下降 $Δ h$ 的过程中，其机械能增大了 $\frac{m g R^{2}}{2} (\frac{1}{R + h - Δ h} - \frac{1}{R + h})$ D、一次周期性修正过程，合外力对空间站做的功为 $\frac{m g R^{2}}{2} (\frac{1}{R + h} - \frac{1}{R + h - Δ h})$

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8. 如图所示电路中的变压器为理想变压器，4个相同的灯泡额定功率均为9W，且都正常发光。已知A、B端输入的正弦交变电流的电压瞬时值表达式为 $u = 120 \sqrt{2} s i n (100 π t) V$ ，导线电阻可忽略不计。下列说法正确的是（　　）

A、灯泡的额定电压为 $60 V$ B、灯泡的额定电流为 $0.3 A$ C、变压器的原、副线圈匝数比为 $3 ： 1$ D、如果并联的灯泡中有一个灯泡的灯丝烧断熄灭，则剩下的三个灯泡都会变亮

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9. 压力罐有平衡水管网内压力波动的作用，常被用于高楼的二次供水，其简要结构如图所示。该压力罐的膨胀罐和气室的总容积为500L，当环境温度为7℃并保持不变时，若罐内存水减少到200L，气室内的气体压强便会降到0.1Mpa，导致供给用户的水压不足，此时电接点压力表接通电源，启动水泵给膨胀罐补水；当存水量达到某值时，气室内压强增大到0.3Mpa，电接点压力表便自动断开电源，停止补水。压力罐密闭性、导热性能均良好，气室内气体可视为理想气体。下列说法正确的是（　　）

A、若环境温度为7℃且保持不变，则该压力罐的最大蓄水量为300L B、若环境温度为7℃且保持不变，则该压力罐的最大蓄水量为400L C、环境温度越高，膨胀罐中的最大储水量越大 D、环境温度越高，膨胀罐中的最大储水量越小

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10. 倾角均为 $θ = 37 °$ 且足够长的甲、乙两斜面固定在水平地面上，甲的斜面光滑，乙的斜面粗糙。如图所示，有两个可看做质点的滑块，以相同的初速度分别从甲、乙的底端沿斜面上滑，且向上滑行的最大距离分别为 $x_{1}$ 和 $x_{2}$ 。已知 $x_{1} ： x_{2} = 3 ： 2$ ，重力加速度大小为 $g = 10 m / s^{2}$ ， $s i n 37 ° = 0.6$ 。下列说法正确的是（　　）

A、两滑块分别沿甲、乙斜面向上滑行的加速度之比为 $2 ： 3$ B、滑块与乙斜面的动摩擦因数为 $μ = 0.375$ C、两滑块沿甲、乙斜面向上滑行的时间之比为 $\sqrt{3} ： \sqrt{2}$ D、两滑块沿甲、乙斜面向下滑行的时间之比为 $\sqrt{3} ： 2$

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二、非选择题：本题共5小题，共60分。

11. 实验小组的同学欲通过测绘小灯泡的 $I – U$ 图像，研究小灯泡的电阻随电压变化的规律。实验室提供的器材有：
待测小灯泡：额定电压约为2.5V，电阻约为几欧；

直流电源E：电动势为3.0V，内阻约 $1 Ω$ ；

电压表V：量程为3.0V，内阻约 $3 k Ω$ ；

电流表A：量程为0.6A，内阻为 $0.25 Ω$ ；

滑动变阻器R：最大阻值为 $10 Ω$ ；

开关S和导线若干。

(1)、请将图甲中的实验原理图的连线补充完整。

(2)、根据实验记录的电流表和电压表的读数I和U，描绘出 $I – U$ 图像，如图乙所示，则小灯泡的电阻随电压的增大而（填“增大”或“减小”）。当电流表示数为0.4A时，小灯泡正常发光，由此可推算出小灯泡正常发光时的电阻为 $Ω$ ，功率为W（结果均保留3位有效数字）。

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12. 某实验小组采用如图所示的实验装置，对斜槽末端两个小球碰撞过程进行研究。实验步骤如下：

⑴用天平测出半径相同的两个小球的质量分别为 $m_{1} = 16.5 g$ 和 $m_{2} = 2.7 g$ ，并选定质量为（选填“ $m_{1}$ ”或“ $m_{2}$ ”）的小球为入射球。

⑵在水平桌面上安装好实验装置，调整斜槽使其末端，然后固定。

⑶在桌面适当的位置，上、下铺放好复写纸和白纸，记下悬挂于斜槽末端边缘的重锤线所指的位置O。

⑷将被碰小球置于斜槽末端，让入射小球从斜槽的某一高度处无初速滚下，使两球发生碰撞。保持入射小球释放高度不变，重复实验10次。标出碰撞后入射小球落点的平均位置M和被碰小球落点的平均位置N，并用刻度尺测量出OM的间距x₁、ON的间距x₂。

⑸改变入射小球沿斜槽滚下的高度，重复步骤（3）和（4），多次测量的数据如下表所示

	1	2	3	4	5
$x_{1} / c m$	7.65	11.23	12.30	18.89	23.52
$x_{2} / c m$	18.95	26.64	30.42	45.97	56.25
$k = \frac{x_{1}}{x_{2}}$	0.40	0.42	$k_{3}$	0.41	0.42

⑹表中的 $k_{3} =$ （保留2位有效数字）。

⑺ $\frac{x_{1}}{x_{2}}$ 的平均值为（保留2位有效数字）。

⑻理论研究表明，对本实验的碰撞过程是否为弹性碰撞可由 $\frac{x_{1}}{x_{2}}$ 判断。若两小球的碰撞为弹性碰撞，则 $\frac{x_{1}}{x_{2}}$ 的理论表达式为（用 $m_{1}$ 和 $m_{2}$ 表示），本实验中其值为（保留2位有效数字）；若该值与（7）中结果间的差别在误差允许范围内，则可认为斜槽末端两个小球的碰撞为弹性碰撞。

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13. 一位潜水爱好者在水下活动时，利用激光器向岸上救援人员发射激光信号，激光光束与水面的夹角为 $α$ ，如图所示。他发现只有当 $α$ 大于37°时，岸上救援人员才能收到他发出的激光信号，已知光在真空的传播速度 $c = 3.0 \times 1 0^{8} m / s$ ， $s i n 37 ° = 0.6$ ，求水的折射率和激光光束在水中传播的速度大小。

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14. 如图所示，空间存在着磁感应强度大小为 $B = 0.2 T$ ，竖直向上的匀强磁场。两根间距 $L = 0.5 m$ 的足够长的平行金属导轨，与水平面夹角成 $θ = 53 °$ 固定放置，导轨的一端接有开关S、滑动变阻器R和电动势 $E = 44 V$ 的直流电源。一根质量 $m = 0.04 k g$ 的金属杆ab，水平放置在导轨上，杆ab与导轨间的动摩擦因数为 $μ = 0.5$ ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。若其余电阻不计，重力加速度大小为 $g = 10 m / s^{2}$ ， $s i n 53 ° = 0.8$ 。求

(1)、闭合S后，要保持杆ab静止在倾斜导轨上，滑动变阻器的阻值调节范围为多少？

(2)、若滑动变阻器接入的阻值为 $22.15 Ω$ ，闭合S后，杆ab从足够高处，由静止开始沿导轨运动，并始终保持水平且与导轨接触良好。则杆ab的速度最大值 $v_{m}$ 为多少？

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15. 如图所示，直角坐标系 $x O y$ 中，有一以原点O为中心的正方形ABCD区域，其边长为4a且分别与x轴、y轴平行。还有一个以原点O为圆心，半径为a的圆形区域，圆形区域内分布有匀强电场，方向与x轴负方向、y轴负方向夹角均为45°。圆形区域外，正方形区域内分布有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。位于A点的粒子源，向磁场中沿AD方向喷射出质量为m，带电量为 $q (q > 0)$ 的粒子，粒子的速度大小可调，不计粒子的重力，忽略边缘效应。

(1)、若粒子进入磁场偏转后，能进入圆形区域的电场中，求粒子被射入磁场时的速度大小的范围；

(2)、M、N是AC连线与圆形区域边界的交点，若某粒子射入磁场后，经M点射入电场，然后仅从N点射出电场，最后从C点离开磁场。求电场的电场强度大小，以及该粒子从A点运动到C点的时间。

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