安徽名校2022-2023学年度第二学期高二期末调研试卷物理试题

试卷更新日期：2023-07-25 类型：期末考试

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一、单选题（本大题共7小题，共28分）

1. 观察水面波衍射的实验装置如图所示， $O$ 是波源， $A C$ 和 $B D$ 是两块挡板， $A B$ 是两块挡板间的空隙，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹 $($ 图中曲线 $)$ 之间的距离表示一个波长，关于波经过空隙之后的传播情况，下列说法正确的是（）

A、挡板前相邻波纹间距大于挡板后相邻波纹间距 B、此时能观察到明显的衍射现象 C、两挡板 $A B$ 间空隙增大 $10$ 倍，衍射现象会更明显 D、波源振动频率增大 $10$ 倍，衍射现象会更明显

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2. 如图为氢原子的部分能级示意图，下列说法正确的是（）

A、动能为 $10.4 e V$ 的电子射向大量处于基态的氢原子，氢原子不会发生跃迁 B、当氢原子从 $n = 3$ 能级跃迁到 $n = 2$ 能级时，向外辐射的光子能量为 $4.91 e V$ C、氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小，且总能量减小 D、用光子能量为 $12.58 e V$ 的光照射一群处于基态的氢原子，电子可能跃迁到其它能级上去

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3. 如图所示， $O - x y z$ 坐标系中，地球磁场沿 $y$ 轴正方向；环形金属线圈在 $y O z$ 平面内且以 $O$ 为中心； $O$ 处 $x O y$ 平面内有一小磁针 $($ 图中未画出 $)$ ，可绕 $z$ 轴在 $x O y$ 平面自由转动；当环形线圈中的电流为 $4.0 A$ 时，磁针与 $x$ 轴正方向的夹角为 $45 °$ 。已知线圈通有恒定电流时，环形电流在 $O$ 点产生磁场的磁感应强度大小和电流大小成正比，若要使小磁针与 $x$ 轴正方向的夹角变为 $53 °$ ，则线圈中的电流大小为（）

A、 $1.2 A$ B、 $1.5 A$ C、 $2.5 A$ D、 $3.0 A$

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4. 如图所示，两对等量异种电荷固定在正方形的四个顶点上， $K$ 、 $L$ 、 $M$ 、 $N$ 是正方形四边的中点，用一个小型金属箱将其中一个正电荷封闭，并将金属箱外壳接地，则（）

A、 $M$ 、 $N$ 两点处电场强度相等 B、 $O$ 点处电场强度为 $0$ C、将一带正电试探电荷从 $K$ 移动至 $L$ 点，电场力做功为0 D、将一带负电试探电荷从 $K$ 移动至 $L$ 点，电场力做正功

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5. 水平传送带匀速运动，速度大小始终为 $v$ ，现将一小工件放到传送带上。设工件初速为零，它在传送带上滑动一段距离后速度达到 $v$ 而与传送带保持相对静止。设工件质量为 $m$ ，它与传送带间的滑动摩擦系数为 $μ$ ，重力加速度为 $g$ ，则在工件相对传送带滑动的过程中下列说法错误的是（）

A、滑摩擦力对工件做的功为 $\frac{m v^{2}}{2}$ B、工件的机械能增量为 $\frac{m v^{2}}{2}$ C、工件相对于传送带滑动的路程大小为 $\frac{v^{2}}{2 μ g}$ D、工件与皮带间由于摩擦而产生的热量为 $m v ^{2}$

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6. 关于下面热学中的五张图片所涉及的相关知识，描述不正确的是（）

A、甲是分子间的作用力跟距离的关系图，当 $r > r_{0}$ 时，分子间的作用力表现为引力 B、要达到乙图的实验效果，应先将一滴油酸酒精溶液滴入水面，再把痱子粉撒在水面上 C、丙图中对同一气体而言，实线对应的气体分子温度高于虚线对应的气体分子温度 D、丁图中，悬浮在液体中的颗粒越小，布朗运动表现得越明显 E、戊图中，猛推推杆压缩筒内封闭的气体，气体温度升高、压强变大

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7. 如图所示，电阻不计的矩形线圈 $a b c d$ 处于磁感应强度大小 $B = 2 T$ 的匀强磁场中，线圈面积 $S = \frac{\sqrt{2}}{5} m^{2}$ ，匝数 $n = 10$ 。线圈绕中心轴 $O O'$ 匀速转动，转动角速度 $ω = 50 r a d / s$ 。线圈的输出端与理想变压器原线圈相连，变压器的原、副线圈的匝数比 $n_{1}$ ： $n_{2} =$ 5：1，副线圈通过电流表与定值电阻 $R_{1}$ 和滑动变阻器 $R_{2}$ 相连， $R_{1}$ 的电阻为 $80 Ω$ ， $R_{2}$ 的最大电阻为 $120 Ω$ 。电流表与电压表均为理想电表。下列说法正确的是（）

A、当线圈平面与磁场方向垂直时，线圈中的感应电动势最大 B、电阻 $R_{1}$ 中电流方向每秒变化100次 C、改变滑动变阻器 $R_{2}$ 接入电路的阻值，滑动变阻器 $R_{2}$ 两端电压最大瞬时值为 $24 V$ D、改变滑动变阻器 $R_{2}$ 接入电路的阻值，滑动变阻器 $R_{2}$ 中消耗的最大电功率为 $5 W$

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二、多选题（本大题共3小题，共12分）

8. 如图所示，两个位于x=0和x=6m处的波源分别处在介质I和Ⅱ中，x=3m是两介质的分界面。t=0时刻两波源同时开始沿y轴正方向作简谐振动，振幅A=1cm，分别产生沿x轴相向传播的两列机械波。t=2s时介质I的波恰好传到分界面，此时两波源都刚好第4次回到平衡位置，t=3s时，介质Ⅱ的波也刚好传到分界面。不计波传播过程中的能量损失，则（）

A、波在两介质中传播的波长相同 B、波在介质I和介质Ⅱ中的波速之比为2：3 C、t=3.25s时刻x=3m处的质点第一次达到最大位移 D、经过足够长时间后，在x轴上0m<x<6m区间共有9个振动加强点，有10个振动减弱点

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9. 如图甲为探究一电容器充电特性的电路。两次实验中电容器的电荷量 $q$ 随时间 $t$ 变化图像如乙图中 $① ②$ 所示，第一次充电时电容器两端电压 $U$ 与电荷量 $q$ 变化图像如图丙所示。不计电源内阻，则（）

A、第二次充电时，电容器 $U - q$ 图像斜率比丙图大 B、第一次充电过程中 $t_{1}$ 时刻比 $t_{2}$ 时刻电流大 C、 $① ②$ 两条曲线形状不同是由于 $E$ 不同引起的 D、 $① ②$ 两条曲线形状不同是由于 $R$ 不同引起的

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10. 如图，由绝缘材料制成、内壁光滑、半径为 $R$ 的圆形细管水平固定，过圆心 $O$ 的直线上有 $A$ 、 $D$ 、 $B$ 三点，半径 $O C ⊥ O D$ ， $∠ A C B = ∠ A B C = 3 0^{∘}$ 。 $A$ 处固定一电荷量为 $Q$ 的正点电荷， $B$ 处固定一个电荷量未知的负点电荷，使得管内电势处处相等。一个质量为 $m$ 、电荷量绝对值为 $q$ 的带电小球在管内运动，经 $C$ 处时合力刚好等于该处电场力，静电力常量为 $k$ ，则（）

A、小球带正电 B、 $B$ 处电荷的电荷量绝对值为 $\sqrt{3} Q$ C、小球经 $D$ 处时的速率为 $\sqrt{\frac{\sqrt{3} k Q q}{2 m R}}$ D、小球在运动过程中电场力的功率始终为零

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三、实验题（本大题共2小题，共20分）

11. 光电计时器同打点计时器一样，也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图甲所示； $a$ 、 $b$ 分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从 $a$ 、 $b$ 间通过时，光电计时器就可以显示出物体的挡光时间。气垫导轨是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为无摩擦的运动。

(1)、我们可以用带有光电门 $E$ 、 $F$ 的气垫导轨以及滑块 $A$ 和 $B$ 来验证动量守恒定律，实验装置如图乙所示，采用的实验步骤如下：
A.用天平分别测出滑块 $A$ 、 $B$ 的质量 $m_{A}$ 、 $m_{B}$ ；
B.调整气垫导轨，使导轨处于水平状态；
C.在 $A$ 和 $B$ 间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，系统静止放置在气垫导轨上。
D.用游标卡尺测量小滑块的宽度 $d$ ，卡尺示数如图丙所示，读出滑块的宽度 $d =$ $c m$ 。
E.按下电钮放开卡销，光电门 $E$ 、 $F$ 各自连接的计时器显示的挡光时间分别为 $5.0 \times 1 0^{- 3} s$ 和 $3.4 \times 1 0^{- 3} s$ 。滑块 $A$ 通过光电门 $E$ 的速度 $v_{1} =$ $m / s$ ，滑块 $B$ 通过光电门 $F$ 的速度 $v_{2} =$ $m / s$ 。 $($ 结果保留三位有效数字 $)$

(2)、利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是。 $($ 用题中字母表示 $)$

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12. 在“测定金属丝的电阻率”的实验中，所用金属电阻丝的电阻约为 $30 Ω$ 。现通过以下实验测量该金属材料的电阻率。

(1)、用螺旋测微器测量电阻丝直径，其示数如图所示，读数为 $d =$ $m m$ ；

(2)、实验中提供的器材有开关、若干导线及下列器材：
电压表 $V_{1} ($ 量程 $3 V$ ，内阻约 $3 k Ω)$ ；
电压表 $V_{2} ($ 量程 $15 V$ ，内阻约 $15 k Ω)$ ；
电流表 $A_{1} ($ 量程 $100 m A$ ，内阻约 $2 Ω)$ ；
电流表 $A_{2} ($ 量程 $0.6 A$ ，内阻约 $0.1 Ω)$ ；
滑动变阻器 $R_{1} ($ 最大阻值约 $10 Ω)$ ；
滑动变阻器 $R_{2} ($ 最大阻值约 $1 k Ω)$ ；
电源 $E ($ 电动势为 $4.5 V$ ，内阻不计 $)$ 。
为了便于调节电路并能较准确地测出电阻丝的阻值，电压表应选择、电流表应选择、滑动变阻器应选；

(3)、如图甲所示，将电阻丝拉直后两端固定在刻度尺两端的接线柱 $a$ 和 $b$ 上，刻度尺的中间有一个可沿电阻丝滑动的金属触头 $P$ ，触头上固定了接线柱 $c$ ，当按下触头 $P$ 时，触头 $P$ 才与电阻丝接触，触头的位置可从刻度尺上读出。实验采用的电路原理图如图乙所示，请在图丙中完成实物电路的连接；

(4)、实验中先移动滑动变阻器滑片，使电流表示数 $I$ 较大，以后不再移动滑动变阻器的滑片；再改变触头 $P$ 与电阻丝接触的位置，并分别测量出多组 $a$ 、 $P$ 间电阻丝的长度 $L$ 与对应的电压 $U$ 。利用测量数据画出 $U - L$ 图线，如图丁所示，其中 $(L_{0} ， U_{0})$ 是 $U - L$ 图线上的一个点的坐标。用电阻丝的直径 $d$ 、电流 $I$ 和坐标 $(L_{0} ， U_{0})$ 可计算得出电阻丝的电阻率 $ρ =$ 。 $($ 用所给字母表示 $)$

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四、计算题（本大题共3小题，共30.0分）

13. 如图甲所示，两条电阻忽略不计的平行金属导轨 $A B C$ 、 $A' B' C'$ ，导轨的间距为 $L = 0.5 m$ ，其中 $A B$ 、 $A' B'$ 段导轨水平放置， $B C$ 、 $B^{'} C^{'}$ 段导轨竖直放置。 $a$ 、 $b$ 是两根由相同材料制成的导体棒，电阻均为 $R = 0.5 Ω$ ，质量均为 $m = 0.5 k g$ ，与导轨间的动摩擦因数均为 $μ = 0.2$ 。 $t = 0$ 时把导体棒 $a$ 锁定在距 $B B'$ 距离为 $d = 2.0 m$ 处，把导体棒 $b$ 由 $B B'$ 处在竖直段导轨 $B C$ 、 $B^{^{'}} C^{^{'}}$ 右侧紧靠导轨由静止释放，同时给整个导轨装置加上如图乙所示的规律变化、竖直向上的磁场， $t = 2 s$ 时导体棒 $b$ 恰好匀速下落，此时解除对导体棒 $a$ 的锁定，并给导体棒 $a$ 一个瞬时冲量使导体棒 $a$ 获得一速度 $v$ ，同时给导体棒 $a$ 施加水平力 $F$ ，使导体棒 $b$ 仍保持匀速下落。若导轨足够长， $a$ 、 $b$ 两导体棒与导轨始终垂直且接触良好，重力加速度大小 $g$ 取 $10 m / s^{2}$ 。求：

(1)、磁场稳定时的磁感应强度大小 $B_{0}$ ；

(2)、导体棒 $a$ 的速度 $v$ 的大小和方向；

(3)、水平力 $F$ 的功率。

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14. 如图所示，在 $A$ 处有平行于 $y$ 轴的虚线，虚线左侧所有空间分布着水平向左的匀强电场，在虚线右侧所有空间分布着垂直纸面向里的匀强磁场，在 $O$ 点处，某时刻有一带负电的粒子以初速度 $v_{0}$ 沿 $y$ 轴正方向运动，粒子从 $A (L ， 2 L)$ 点进入磁场，在磁场中运动一段时间后恰好又回到 $O$ 点，已知粒子的质量为 $m$ ，电荷量大小为 $q$ ，不计粒子重力，求：

(1)、电场强度的大小和带电粒子运动到 $A$ 点的速度；

(2)、磁感应强度大小和带电粒子从开始运动到恰好回到 $O$ 点的时间。

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15. 如图所示，固定轨道由水平部分 $A B C D$ 和半圆形部分 $D E F$ 组成，两部分相切于 $D$ 点， $B C D E F$ 部分光滑， $A B$ 部分长度为 $L = 5 m$ ， $B D$ 部分足够长。三个小滑块 $P$ 、 $Q$ 和 $N$ 的质量分别为 $m_{1} = 2 k g$ 、 $m_{2} = 1 k g$ 和 $M = 9 k g$ ，它们与 $A B$ 部分的动摩擦因数均为 $μ = 0.25$ 。轻质弹簧固定在 $Q$ 右端， $N$ 与弹簧接触但不粘连，初始时系统保持静止。现给 $P$ 一个水平向右的瞬时冲量 $I = 26 N · s$ ， $P$ 开始向右滑行，与 $Q$ 碰后立刻粘在一起，碰撞时间极短，弹簧始终在弹性限度内，重力加速度 $g = 10 m / s^{2}$ 。

(1)、求 $P$ 与 $Q$ 碰撞过程中损失的机械能；

(2)、欲使 $N$ 在半圆轨道上运动时不脱离半圆轨道，试分析讨论轨道半径需要满足的条件。

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