北京市丰台区2022-2023学年高二（下）期末物理试卷

试卷更新日期：2023-08-23 类型：期末考试

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一、单选题（本大题共14小题，共42.0分）

1. 下列核反应方程中，属于衰变的是（）

A、 $_{7}^{14} N +_{2}^{4} H e \to_{8}^{17} O +_{1}^{1} H$ B、 $_{92}^{238} U \to_{90}^{234} T h +_{2}^{4} H e$ C、 $_{1}^{2} H +_{1}^{3} H \to_{2}^{4} H e +_{0}^{1} n$ D、 $_{92}^{235} U +_{0}^{1} n \to_{56}^{144} B a +_{36}^{89} K r + 3_{0}^{1} n$

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2. 下列说法正确的是（）

A、天然放射现象说明原子核内部是有结构的 B、汤姆逊发现电子说明原子具有核式结构 C、卢瑟福根据 $α$ 粒子散射实验提出原子的能级结构模型 D、放射性元素的半衰期随温度的升高而变短

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3. 一束由 $a$ 、 $b$ 两种单色光组成的复色光沿 $A O$ 方向从真空射入玻璃后分别从 $B$ 、 $C$ 点射出，下列说法正确的是（）

A、玻璃对 $a$ 光的折射率小于对 $b$ 光的折射率 B、 $a$ 光在玻璃中的速度大于 $b$ 光在玻璃砖中的速度 C、两种单色光由玻璃射向空气时， $a$ 光的临界角较小 D、在相同条件下进行双缝干涉实验， $a$ 光的干涉条纹间距较大

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4. 下列关于电磁波的说法正确的（）

A、变化的电场周围一定能产生电磁波 B、 $γ$ 射线比 $X$ 射线更容易发生衍射现象 C、与红外线相比，紫外线光子能量更大 D、麦克斯韦证实了电磁波的存在

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5. 如图所示为某物体做简谐运动的图像，关于物体的振动，下列说法正确的是（）

A、物体振动的振幅为 $4 c m$ B、物体振动的周期 $T = 0.4 s$ C、 $t = 0.5$ $s$ 时，物体沿 $x$ 轴正方向运动 D、 $0.4 ～ 0.6 s$ ，物体的加速度在增大

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6. 一列简谐横波在 $t = 0$ 时的波形图如图所示，此时介质中 $x = 2 m$ 处的质点 $P$ 向 $y$ 轴正方向做简谐运动的表达式为 $y = 10 s i n 5 π t (c m)$ 。则这列波（）

A、波长为 $2 m$ B、周期为 $2.5 s$ C、波速为 $5 m / s$ D、波沿 $x$ 轴正方向传播

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7. 关于教材中的四幅插图，下列说法正确的是（）

A、图甲，摇动手柄使磁铁转动，铝框不动 B、图乙，真空冶炼炉可以接高电压的恒定电流 C、图丙，铜盘转动时，穿过铜盘的磁通量不变，铜盘中没有感应电流 D、图丁，微安表在运输时把正、负接线柱用导线连在一起，对电表起到了保护作用

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8. 如图所示， $L$ 是自感系数很大的线圈，其自身的电阻几乎为 $0$ ， $A$ 和 $B$ 是两个相同的小灯泡。下列说法正确的是（）

A、当开关 $S$ 由断开变为闭合时， $A$ 立即亮， $B$ 缓慢地亮 B、保持开关 $S$ 闭合电路稳定后， $A$ 、 $B$ 一样亮 C、当开关 $S$ 由闭合变为断开时， $A$ 、 $B$ 同时熄灭 D、当开关 $S$ 由闭合变为断开时， $A$ 立即熄灭， $B$ 闪亮一下后熄灭

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9. 如图是街头变压器给用户供电的示意图。变压器的输入电压基本保持不变，两条输电线的总电阻用 $R_{0}$ 表示，变阻器 $R$ 代表用户用电器的总电阻。用电高峰时， $R$ 的值会减小。忽略变压器上的能量损失，用电高峰与用电低谷相比，下列说法正确的是（）

A、 $V_{2}$ 不变， $V_{3}$ 减小 B、 $V_{2}$ 和 $V_{3}$ 都减小 C、 $A_{1}$ 和 $A_{2}$ 均减小 D、 $A_{1}$ 增大， $A_{2}$ 减小

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10. 图甲是研究光电效应的电路图， $K$ 极金属的逸出功为 $2.30 e V$ 。图乙为氢原子能级图。下列说法正确的是（）

A、当 $P$ 移至与最左端时，电流表示数一定变为 $0$ B、电压表示数增大，电流表示数一定增大 C、氢原子从 $n = 5$ 能级跃迁到 $n = 2$ 能级，放出光子 D、从 $n = 5$ 能级跃迁到 $n = 3$ 能级产生的光能让图甲中的 $K$ 极金属发生光电效应

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11. 如图所示，一个边长为 $l$ 的正方形导线框沿 $x$ 轴正方向匀速穿过匀强磁场区域。以 $x$ 轴的正方向为安培力的正方向，从线框在图示位置的时刻开始计时，关于线框所受的安培力随时间变化的图像，正确的是（）

A、 B、 C、 D、

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12. 如图是苹果自动分拣装置的示意图，该装置能够按一定质量标准自动分拣大苹果和小苹果。该装置的托盘秤压在一个以 $O_{1}$ 为转动轴的杠杆上，杠杆末端压在电阻 $R_{1}$ 上， $R_{1}$ 的阻值随压力的变化而变化。小苹果通过托盘秤时， $R_{2}$ 两端的电压较小，分拣开关在弹簧向上弹力作用下处于水平状态，小苹果进入上面通道；当大苹果通过托盘秤时， $R_{2}$ 两端能够获得较大电压，电磁铁吸动分拣开关的衔铁，打开下面通道，让大苹果进入下面通道。设定进入下面通道的大苹果最小质量 $m_{0}$ 为该装置的分拣标准，下列说法正确的是（）

A、压力越小 $R_{1}$ 越小 B、调节 $R_{2}$ 的大小不可以改变苹果的分拣标准 C、若要提高分拣标准，可只适当减小 $R_{2}$ 的阻值 D、若要提高分拣标准，可只增大电路中电源的电动势

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13. 如图所示，甲、乙两人静止在水平冰面上，甲推乙后，两人向相反方向沿直线做减速运动。已知甲的质量小于乙的质量，两人与冰面间的动摩擦因数相同，两人之间的相互作用力远大于地面的摩擦力。下列说法正确的是（）

A、甲推乙的过程中，甲和乙的机械能守恒 B、乙停止运动前任意时刻，甲的速度总是大于乙的速度 C、减速过程中，地面摩擦力对甲做的功等于对乙做的功 D、减速过程中，地面摩擦力对甲的冲量大于对乙的冲量

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14. 如图所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，小球从 $A$ 点自由下落，至 $B$ 点时开始压缩弹簧，下落到最低点 $C$ 。可以证明，小球与弹簧接触之后的运动为简谐运动。以 $B$ 点为坐标原点，沿着竖直方向建立坐标轴，规定竖直向下为正方向，重力加速度为 $g$ 。小球从 $B$ 运动到 $C$ 过程中，位移、速度、加速度的图像正确的是（）

A、 B、 C、 D、

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二、实验题（本大题共2小题，共18.0分）

15. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验方法、实验操作、数据分析等。

(1)、用 $10$ 分度的游标卡尺测单摆的摆球直径，示数如图 $1$ 所示。摆球直径 $d =$ $m m$ 。

(2)、下列实验中，在测量某一物理量时为减小误差，利用了累积放大思想的是。
A.用单摆测量重力加速度
B.用双缝干涉测量光的波长
C.验证动量守恒定律
D.探究变压器原副线圈电压与匝数的关系

(3)、某实验小组用插针法测量玻璃的折射率。
$①$ 如图所示，A、B、C、D表示大头针，下列说法正确的是。

A.为减小实验误差，大头针A、B及C、D之间的距离应适当大些

B.在眼睛这一侧观察，插第三个大头针C时，应使C挡住A和B

C.可用玻璃砖代替尺子画出边界线

$②$ 如图2所示，该小组确定了界面以及四枚大头针的位置，并画出了光路图。通过测量和计算，玻璃砖的折射率 $n =$ $($ 保留 $3$ 位有效数字 $)$ 。

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16.

(1)、某小组利用如图 $1$ 所示装置验证动量守恒定律。光电门 $1$ 、 $2$ 分别与数字计时器相连，两滑块 $A$ 、 $B$ 上挡光条的宽度相同，已测得两滑块 $A$ 、 $B ($ 包含挡光条 $)$ 质量分别为 $m_{1}$ 、 $m_{2}$ 。
$①$ 接通气源后，轻推放在导轨上的滑块使它从右向左运动，发现滑块通过光电门 $2$ 的时间大于通过光电门 $1$ 的时间。为使导轨水平，可调节旋钮 $Q$ 使轨道右端 $($ 选填“升高”或“降低” $)$ 一些。
$②$ 实验前，滑块 $A$ 、 $B$ 静置于图中所示位置。用手向左轻推一下 $A$ ，使其经过光电门 $1$ 后与 $B$ 发生碰撞，碰后两滑块先后通过光电门 $2$ 。光电门 $1$ 记录的挡光时间为 $t_{1}$ ，光电门 $2$ 记录的挡光时间依次为 $t_{2}$ 、 $t_{3}$ 。若已知挡光条的宽度为 $d$ ，则滑块 $A$ 通过光电门 $1$ 时的速度大小为 $v_{1} =$ 。为减小实验误差，应选择宽度 $($ 选填“窄”或者“宽” $)$ 的挡光条。若 $m_{1}$ 、 $m_{2}$ 、 $t_{1}$ 、 $t_{2}$ 、 $t_{3}$ 满足关系式，则可验证动量守恒定律。

(2)、某同学想用如图 $2$ 所示的装置验证碰撞过程动量守恒：用轻绳将两个小球 $($ 小球半径与绳长相比可忽略不计 $)$ 悬挂起来，将一个小球从某一高度由静止释放，小球摆到最低点后将与另一小球发生碰撞。实验中仅有天平和刻度尺两种测量工具，请说明要测量的物理量，以及利用测量量验证动量守恒定律的表达式。

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三、简答题（本大题共4小题，共12.0分）

17. 如图所示，竖直平面内半径 $R = 0.2 m$ 的四分之一光滑圆弧轨道下端与水平桌面相切。质量均为 $m = 0.1 k g$ 的小滑块 $A$ 和 $B$ 分别静止在圆弧轨道的最高点和最低点。现将 $A$ 无初速度释放， $A$ 与 $B$ 碰撞后结合为一个整体沿桌面滑动。 $g$ 取 $10 m / s^{2}$ 。求：

(1)、碰撞前瞬间 $A$ 速度的大小；

(2)、碰撞后瞬间 $A$ 与 $B$ 整体速度的大小；

(3)、A与 $B$ 碰撞过程中损失的机械能。

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18. 如图所示，光滑水平导线框放在磁感应强度 $B = 2 T$ 的匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，线框中接有电阻 $R = 4 Ω$ ，线框的电阻不计。长度 $l = 0.2 m$ 、电阻 $r = 1 Ω$ 的导体棒 $a b$ 向右做匀速运动，速度 $v = 5 m / s$ 。则：

(1)、求回路中的电流；

(2)、ab棒向右运动时所受的安培力的大小；

(3)、电阻 $R$ 的发热功率。

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19. 2023年6月4日6时33分，神舟十五号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。

如图甲所示，返回舱在距离地表约 $10 k m$ 的高度打开降落伞，速度减至 $8 m / s$ 后保持匀速向下运动。在距离地面的高度约 $1 m$ 时，返回舱底部配备的 $4$ 台着陆反推发动机开始点火竖直向下喷气，使返回舱的速度在 $0.2 s$ 内由 $8 m / s$ 降到 $2 m / s$ 。假设反推发动机工作时主伞与返回舱之间的绳索处于松弛状态，此过程返回舱的质量变化和受到的空气阻力均忽略不计。返回舱的总质量为 $3 \times 1 0^{3} k g$ ， $g$ 取 $10 m / s^{2}$ 。

(1)、求反推发动机工作过程中返回舱动量变化量的大小；

(2)、为了估算反推发动机工作过程中返回舱受到的平均推力大小，

A

、

B

两位同学给出了如下两种不同的解法：

$A$ 同学的解法：

设反推发动机受到的推力为 $F$ ，根据动量定理

$F Δ t = m v_{2} - m v_{1}$

解得

$\begin{array}{l} F = \frac{m v_{2} - m v_{1}}{Δ t} \\ = (\frac{3000 \times 2 - 3000 \times 8}{0.2}) N \\ = - 9.0 \times 1 0^{4} N \end{array}$

$B$ 同学的解法：

设反推发动机受到的推力为 $F$ ，根据动量定理

$(F - m g) Δ t = m v_{2} - m v_{1}$

解得

$\begin{array}{l} F = m g + \frac{m v_{2} - m v_{1}}{Δ t} \\ = (3.0 \times 1 0^{4} + \frac{3000 \times 2 - 3000 \times 8}{0.2}) N \\ = - 6.0 \times 1 0^{4} N \end{array}$

请分析判断以上两种解法是否正确。若不正确，请说明错误原因。

(3)、若已知反推发动机喷气过程中返回舱受到的平均推力大小为

F

，喷出气体的密度为

ρ

，

4

台发动机喷气口的直径均为

D

，喷出气体的重力忽略不计，喷出气体的速度远大于返回舱运动的速度。求喷出气体的速度。

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20. 如图甲所示的半径为 $r$ 的圆形导体环内，存在以圆环为边界竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小随时间的变化关系为 $B = k t (k > 0$ 且为常量 $)$ 。该变化的磁场会在空间产生圆形的感生电场，如图乙所示，感生电场的电场线是与导体环具有相同圆心的同心圆，同一条电场线上各点场强大小相同，方向沿切线。导体环中的自由电荷会在感生电场的作用下定向运动，产生感应电流，或者说导体中产生了感应电动势。涡旋电场力充当非静电力，其大小与场强的关系与静电场相同。

(1)、请根据法拉第电磁感应定律求导体环中产生的感应电动势 $ε$ ；

(2)、请根据电动势的定义推导导体环所在位置处感生电场场强 $E$ 的大小，并判断 $E$ 的方向 $($ 从上往下看，“顺时针”或“逆时针” $)$ ；

(3)、若将导体圆环替换成一个半径为 $r$ 的光滑、绝缘、封闭管道，管道水平放置，如图丙所示。管道内有质量为 $m$ 、电荷量为 $+ q$ 的小球， $t = 0$ 时小球静止。不考虑小球的重力及阻力，求 $t = t_{0}$ 时，管道对小球作用力的大小和方向 $($ 填“沿半径向外”或“沿半径向内” $)$ 。

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A.用单摆测量重力加速度	B.用双缝干涉测量光的波长	C.验证动量守恒定律	D.探究变压器原副线圈电压与匝数的关系