天津市新四区示范校2022-2023学年高二下学期期末物理试题

试卷更新日期：2023-08-23 类型：期末考试

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一、单选题

1. 关于曲线运动，下列说法正确的是（　　）

A、曲线运动不一定是变速运动 B、物体做曲线运动时，加速度一定不为零，但可以为恒量 C、物体做曲线运动时，不可能受恒力的作用 D、物体做曲线运动时，加速度方向与速度方向可能在同一直线上

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2. 下列说法正确的是（　　）

A、由 $E = \frac{F}{q}$ 可知，检验电荷q的电性改变，场强E的方向随之改变 B、沿电场线的方向，电场强度越来越小 C、电场线越稀疏的地方同一试探电荷所受的静电力就越大 D、顺着电场线移动正电荷，该电荷的电势能一定减小

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3. 随着时速高达350公里的“复兴号”动车组高铁列车投入运营，中国已成为世界上高铁商业运营速度最快的国家。假设“复兴号”受到的阻力大小正比于它速率的二次方，如果“复兴号”动车组发动机的输出功率变为原来的8倍，则它的最大速率变为原来的（　　）

A、2倍 B、 $\sqrt{2}$ 倍 C、4倍 D、8倍

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4. 近年来，无人机的使用已经越来越频繁，在某次救援过程中，有救援人员利用悬停的无人机，由静止释放急救包。急救包在下落过程中仅受到重力及恒定水平风力的作用。则急救包（　　）

A、做平抛运动 B、运动轨迹为曲线 C、机械能逐渐减小 D、做匀加速直线运动

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5. 交通事故发生时，车上的部分物品会因碰撞而脱离车体，位于车上不同高度的物品散落到地面上的位置是不同的，如图所示，散落物品A、B分别从距地面高h和H的位置水平抛落，则（　　）

A、散落物品B的初速度更大 B、散落物品B的飞行的时间更长 C、抛出瞬间物品A、B的动能一样大 D、散落物品B着地时所受重力的瞬时功率较大

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6. 如图所示，A、B、C三点为等边三角形的三个顶点，把电荷量为 $+ Q$ 的正点电荷固定在A点。下列说法正确的是（　　）

A、 $B$ 、 $C$ 两点的电势相等 B、 $B$ 、 $C$ 两点的电场强度相同 C、把电荷量为 $+ q$ 的正点电荷从 $B$ 点移动到 $C$ 点，电场力对 $+ q$ 做正功 D、把电荷量为 $- q$ 的负点电荷从 $B$ 点移动到 $C$ 点，点电荷 $- q$ 的电势能增加

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7. 2022年11月，梦天实验舱完成转位操作，中国空间站“T”字基本构型在轨组装完成，空间站运行周期约为90分钟。北斗系统的GEO卫星是地球同步卫星，空间站和GEO卫星绕地球均可视为匀速圆周运动，下列说法正确的是（　　）

A、GEO卫星可以在地面任何一点的正上方，但离地心的距离是一定的 B、空间站的轨道半径比GEO卫星的轨道半径大 C、空间站的线速度比GEO卫星的线速度大 D、空间站的向心加速度比GEO卫星的向心加速度小

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8. 如图，篮球运动员站在广场上的某一喷泉水柱旁边，虚线“1”“2”“3”所在水平面分别是地面、运动员的头顶、该水柱最高点所在的水平面。若喷管管口直径为6cm。根据图中信息和生活经验，估算一个喷管喷水消耗的功率与哪个最接近（　　）

A、3kW B、15kW C、30kW D、45kW

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9. 下列有关安培力和洛伦兹力的说法正确的是（）

A、判断安培力的方向用左手定则，判断洛伦兹力的方向用右手定则 B、安培力与洛伦兹力的本质相同，所以安培力和洛伦兹力都不做功 C、一小段通电导体在磁场中某位置受到的安培力为零，但该位置的磁感应强度不一定为零 D、静止的电荷在磁场中一定不受洛伦兹力作用，运动的电荷在磁场中一定受到洛伦兹力的作用

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10. 如图所示，公园里有一仿制我国古代欹器的U形水桶，桶可绕水平轴转动，水管口持续有水流出，过一段时间桶会翻转一次，决定桶能否翻转的主要因素是（）

A、水桶自身重力的大小 B、水管每秒出水量的大小 C、水流对桶撞击力的大小 D、水桶与水整体的重心高低

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11. 如图甲所示，一弹簧左端固定在竖直墙壁上，右端连接一小球，弹簧无形变时小球静止于光滑水平地面上O点处。若把小球拉至A点后由静止释放，小球向左运动最远位置为B点，以水平向右为正方向，小球的振动图像如图乙所示，则下列正确的是（　　）

A、A、B之间的距离为 $6 c m$ B、在0.8~1.6s时间内，小球运动的路程为12cm C、t=0.8s时刻小球位于B点，且此时小球的加速度最小 D、在0.4~0.8s时间内，小球运动的速度逐渐减小，弹簧弹性势能逐渐减小

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12. 关于下列实验或现象的说法，正确的是（　　）

A、图甲说明薄板一定是非晶体 B、图乙说明气体分子速率分布随温度变化，且T₁＞T₂ C、图丙的实验情景可以说明气体压强的大小既与分子动能有关，也与分子的密集程度有关 D、图丁中的现象说明水黾受到了浮力作用，且浮力与重力平衡

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13. 海浪机械能是未来可使用的绿色能源之一，利用海浪发电可加速地球上碳中和的实现．某科技小组设计的海浪发电装置的俯视图如图所示，圆柱体磁芯和外壳之间有辐射状磁场，它们可随着海浪上下浮动，磁芯和外壳之间的间隙中有固定的环形导电线圈，线圈的半径为L，电阻为r，所在处磁场的磁感应强度大小始终为B，磁芯和外壳随海浪上下浮动的速度为v，v随时间t的变化关系为 $v = v_{0} s i n \frac{2 π}{T} t$ ，其中的T为海浪上下浮动的周期．现使线圈与阻值为R的电阻形成回路，则该发电装置在一个周期内产生的电能为（　　）

A、 $\frac{2 π^{2} B^{2} v_{0}^{2} L^{2} T}{R + r}$ B、 $\frac{4 π^{2} B^{2} v_{0}^{2} L^{2} T}{R + r}$ C、 $\frac{2 B^{2} v_{0}^{2} L^{2} T}{R + r}$ D、 $\frac{4 B^{2} v_{0}^{2} L^{2} T}{R + r}$

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二、多选题

14. 月球绕地球的运动可以近似看作匀速圆周运动，设月球绕地球运动的周期为T ，月球中心到地心的距离为r ，引力常量为G ，地球半径为R ，地球表面的重力加速度为g ，则（　　）

A、地球的质量为 $\frac{g R^{2}}{G}$ B、月球的质量为 $\frac{4 π^{2} r^{3}}{G T^{2}}$ C、月球表面的重力加速度为 $\frac{g R^{2}}{r^{2}}$ D、月球运动的加速度为 $\frac{4 π^{2} r}{T^{2}}$

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15. 在星球表面发射探测器，当发射速度为 $v$ 时，探测器可绕星球表面做匀速圆周运动；当发射速度为 $2 v$ 时，可摆脱星球引力束缚脱离该星球。已知地球、火星两星球的质量比约为10：1、半径比约为2：1，下列说法正确的是（　　）

A、探测器的质量越大，脱离星球所需要的发射速度越大 B、探测器在地球表面受到的引力比在火星表面的大 C、探测器分别脱离两星球所需要的发射速度相等 D、探测器脱离星球的过程中，势能逐渐增大

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16. 如图，跳水运动员踏板的过程可以简化为下述模型：运动员从高处落到处于自然状态的跳板上（A位置），随跳板一同向下做变速运动到达最低点（B位置）。运动员从位置A运动到位置B的过程中，下列说法正确的是（　　）

A、运动员的机械能守恒 B、运动员的动能先增大后减小 C、重力做的功小于跳板的作用力对她做的功 D、到达位置B时，运动员所受合外力为零

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17. 如图甲，足够长的光滑斜面倾角为30°，t=0时质量为2kg的物块在沿斜面方向的力F作用下由静止开始运动，设沿斜面向上为力F的正方向，力F随时间t的变化关系如图乙。取物块的初始位置为零势能位置，重力加速度取10m/s² ，则物块（）

A、在0~1s过程中机械能减少4J B、在t=1s时动能为1J C、在t=2s时机械能为-4J D、在t=3s时速度大小为15.5m/s

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18. 如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为3：1，电路中的5个灯泡完全相同，当A、B端输入如图乙所示的正弦交变电压时，每个灯泡消耗的电功率均为18W，下列说法正确的是（　　）

A、每个灯泡两端的电压为40V B、通过每个灯泡的电流为0.6 $\sqrt{2}$ A C、通过定值电阻R的电流为0.6A D、定值电阻R的电功率为54W

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19. 甲、乙两位同学利用假期分别在两个地方做“用单摆测重力加速度”的实验，回来后共同绘制了 $T^{2}$ -L图像，如图甲中A、B所示，此外甲同学还顺便利用其实验的单摆探究了受迫振动，并绘制了单摆的共振曲线，如图乙所示，那么下列说法正确的是（　　）

A、单摆的固有周期由摆长和摆球质量决定 B、A图线所对应的地点重力加速度较小 C、若将单摆放入绕地球稳定飞行的宇宙飞船中，则无法利用单摆测出飞船轨道处的重力加速度 D、如果甲同学减小摆长，他得到的共振曲线的峰将向右移动

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20. “世界上第一个想利用火箭飞行的人”是明朝的士大夫万户。他把 $47$ 个自制的火箭绑在椅子上，自己坐在椅子上，双手举着大风筝，设想利用火箭的推力，飞上天空，然后利用风筝平稳着陆。假设万户及所携设备 $[$ 火箭（含燃料）、椅子、风筝等 $]$ 总质量为M ，点燃火箭后在极短的时间内，质量为 $m$ 的炽热燃气相对地面以 $v_{0}$ 的速度竖直向下喷出。忽略此过程中空气阻力的影响，重力加速度为g ，则（　　）

A、火箭的推力来源于燃气对它的反作用力 B、在燃气喷出后的瞬间，火箭的速度大小为 $\frac{m v_{0}^{}}{M - m}$ C、喷出燃气后万户及所携设备能上升的最大高度为 $\frac{m^{2} v_{0}^{2}}{g {(M - m)}^{2}}$ D、在火箭喷气过程中，万户及所携设备机械能守恒

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三、实验题

21. 在“验证机械能守恒定律”的实验中。
图（甲）是打点计时器打出的一条纸带，选取其中连续的计时点标为A、B、C……G、H、I ，对BH段进行研究，已知打点计时器电源频率为50Hz。

(1)、用刻度尺测量距离时如图（乙），读出A、C两点间距为cm，B点对应的速度 $v_{B}$ m/s（保留三位有效数字）；

(2)、若H点对应的速度为 $v_{H}$ ，重物下落的高度为 $h_{B H}$ ，当地重力加速度为 $g$ ，为完成实验，要比较 $\frac{1}{2} v_{B}^{2}$ 与大小（用字母表示）。

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22. 某同学用如图a所示装置探究向心力与角速度和运动半径的关系。装置中竖直转轴固定在电动机的转轴上（未画出），光滑的水平直杆固定在竖直转轴上，能随竖直转轴一起转动。水平直杆的左端套上滑块 $P$ ，用细线将滑块 $P$ 与固定在竖直转轴上的力传感器连接，细线处于水平伸直状态，当滑块随水平直杆一起匀速转动时，细线拉力的大小可以通过力传感器测得。水平直杆的右端最边缘安装了宽度为 $d$ 的挡光条，挡光条到竖直转轴的距离为 $D$ ，光电门可以测出挡光条经过光电门所用的时间（挡光时间）。滑块 $P$ 与竖直转轴间的距离可调。

(1)、若某次实验中测得挡光条的挡光时间为 $t_{0}$ ，则电动机的角速度为。

(2)、若保持滑块P到竖直转轴中心的距离为 $L$ 不变，仅多次改变竖直转轴转动的快慢，测得多组力传感器的示数F和挡光时间 $Δ t$ 。画出 $F - {(\frac{1}{Δ t})}^{2}$ 图像，如图b所示。实验中，测得图线的斜率为 $k$ ，则滑块的质量为。

(3)、若保持竖直转轴转速不变，调节滑块P到竖直转轴中心的距离r ，测得多组力F和r的数据，以F为纵轴，以(填“r”“ $\frac{1}{r}$ ”或“ ${(\frac{1}{r})}^{2}$ ”)为横轴，将所测量的数据描绘在坐标系中，可以更直观地反映向心力大小与圆周运动半径r之间的关系。现测得挡光条的挡光时间为 $t_{1}$ ，则图线的斜率应为。

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四、填空题

23.

(1)、某个走时准确的时钟，分针与时针的运动看作匀速圆周运动。分针与时针由转动轴到针尖的长度之比是3︰2，分针与时针针尖的线速度大小之比是。

(2)、拖把由拖杆和拖把头构成，如图所示。设拖把的质量为m ，拖把头与地板之间的动摩擦因数为μ ，重力加速度为g。某同学用这种拖把在水平地板上拖地时，沿拖杆方向施加力F来推拖把。若拖杆与竖直方向的夹角为θ ，拖把在地板上沿直线向前移动距离s，则摩擦力对拖把头做的功为。

(3)、如图，A、B、C、D是正方形的四个顶点，在A点和C点放有电荷量都为q的正电荷，在B点放了某个未知电荷 $q^{'}$ 后，恰好D点的电场强度等于0，则放在B点的电荷 $q^{'}$ 的电性和电荷量分别是、。

(4)、电场中有A、B两点，电荷量 $q_{1}$ 为 $2 \times 1 0^{- 9} C$ 的试探电荷放在电场中的A点，具有 $- 4 \times 1 0^{- 8} J$ 的电势能； $q_{2}$ 为 $3 \times 1 0^{- 9} C$ 的试探电荷放在电场中的B点，具有 $9 \times 1 0^{- 8} J$ 的电势能。现把 $q_{3}$ 为 $5 \times 1 0^{- 9} C$ 的试探电荷由A点移到B点，静电力做的功是J。

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五、实验题

24. 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：

(1)、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。

(2)、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。

(3)、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。
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。
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
表中的 $k_{3} =$ （保留2位有效数字）。

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

(5)、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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六、解答题

25. 如图甲所示，粗糙水平面CD与光滑斜面DE平滑连接于D处；可视为质点的物块A、B紧靠一起静置于P点，某时A、B突然分别向左、向右分离，分离瞬间A、B速度大小之比为 $4 ： 5$ 。已知：斜面的高度 $H = 1.2 m$ ；A、B质量分别为 $1 k g$ 和 $0.8 k g$ ，且它们与CD段的动摩擦因数相同；A向左运动的速度平方与位移大小关系如图乙；重力加速度g取 $10 m / s^{2}$ 。

(1)、求A、B与CD段的动摩擦因数 $μ$ ；

(2)、要使B能追上A，试讨论P、D两点间距x的取值范围。

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26. 如图1所示，两条足够长的平行金属导轨间距为0.5m，固定在倾角为37°的斜面上。导轨顶端连接一个阻值为1 $Ω$ 的电阻。在MN下方存在方向垂直于斜面向上、大小为1T的匀强磁场。质量为0.5kg的金属棒从AB处由静止开始沿导轨下滑，其运动过程中的v-t图象如图2所示。金属棒运动过程中与导轨保持垂直且接触良好，不计金属棒和导轨的电阻，取g=10m/s² ， sin37°=0.6，cos37°=0.8。

(1)、求金属棒与导轨间的动摩擦因数；

(2)、求金属棒在磁场中能够达到的最大速率；

(3)、已知金属棒从进入磁场到速度达到5m/s时通过电阻的电荷量为1.3C，求此过程中电阻产生的焦耳热。

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27. 如图所示，是某次研究小球做平抛运动过程得到的频闪照片的一部分。已知背景中小正方形的边长为b ，闪光频率为f。求：（各问的答案均用b、f表示）

(1)、当地的重力加速度g的大小；

(2)、小球通过C点时的瞬时速度v_C的大小；

(3)、小球从开始平抛到运动到A点位置经历的时间t_A。

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28. 如图，在竖直平面内存在竖直方向的匀强电场。长度为l的轻质绝缘细绳一端固定在O点，另一端连接一质量为m、电荷量为+q的小球（可视为质点），初始时小球静止在电场中的a点，此时细绳拉力为2mg，g为重力加速度。

(1)、求电场强度E和a、O两点的电势差U；

(2)、若小球在a点获得一水平初速度 $v_{a} = 4 \sqrt{g l}$ ，使其在竖直面内做圆周运动，求小球运动到b点时细绳拉力F的大小.

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29. 如图所示，在光滑水平桌面EAB上有质量为M＝0.2 kg的小球P和质量为m＝0.1 kg的小球Q ， P、Q之间压缩一轻弹簧（轻弹簧与两小球不拴接），桌面边缘E处放置一质量也为m＝0.1 kg的橡皮泥球S ，在B处固定一与水平桌面相切的光滑竖直半圆形轨道。释放被压缩的轻弹簧，P、Q两小球被轻弹簧弹出，小球P与弹簧分离后进入半圆形轨道，恰好能够通过半圆形轨道的最高点C；小球Q与弹簧分离后与桌面边缘的橡皮泥球S碰撞后合为一体飞出，落在水平地面上的D点。已知水平桌面高为h＝0.2 m，D点到桌面边缘的水平距离为x＝0.2 m，重力加速度为g＝10 m/s² ，求：

(1)、小球P经过半圆形轨道最低点B时对轨道的压力大小N_B′；

(2)、小球Q与橡皮泥球S碰撞前瞬间的速度大小v_Q；

(3)、被压缩的轻弹簧的弹性势能E_p。

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30. 如图所示，垂直于纸面的匀强磁场磁感应强度为B。纸面内有一正方形均匀金属线框abcd，其边长为L，总电阻为R，ad边与磁场边界平行。从ad边刚进入磁场直至bc边刚要进入的过程中，线框在向左的拉力作用下以速度v匀速运动，求：

(1)、感应电动势的大小E；

(2)、拉力做功的功率P；

(3)、ab边产生的焦耳热Q。

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	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