2022年春季鄂东南省级示范高中教育教学改革联盟学校期中联考高二物理详解

2022 年春季鄂东南省级示范高中教育教学改革联盟学校期中联考 高二物理试卷 一、选择题（本题共11 小题，每小题4 分，共44 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—11 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. 2022 年2 月5 日，北京冬奥会短道速滑混合团体接力决赛结束，武大靖领衔的中国队以2 分37 秒348 的 成绩夺得金牌！这也是中国代表团在本届冬奥会上夺得的首金。下列说法中正确的是（ ） A. “2 分37 秒348”指的是时刻 B. 运动员在椭圆形比赛场地滑行一圈的过程中，路程为零 C. 运动员在滑行过程中，裁判在观察其动作时，可以将运动员视为质点 D. 武大靖冲过终点线时的速度为瞬时速度 【1 题答案】 【答案】D 【解析】 【详解】A．“2 分37 秒348”指的是时间段，而非时刻，故A 错误； B．运动员在椭圆形比赛场地滑行一圈的过程中，位移为零，路程为椭圆的周长不为零，故B 错； C．运动员在滑行过程中，因裁判观察其动作，此时不可以将运动员视为质点，故C 错误； D．瞬时速度，是表示物体在某一时刻或经过某一位置时的速度，武大靖冲过终点线时的速度为瞬时速度， 故D 正确。 故选D。 2. 甲乙两人一起以 的速度在冰面上沿直线滑行，甲的质量是乙的两倍，某一时刻甲把乙沿滑行方向 推出去，乙的速度变为 ，则甲的速度变为（ ）（冰面阻力忽略不计） A. B. C. D. 【2 题答案】 【答案】C 【解析】 【详解】由动量守恒定律可得 可得甲的速度变为 故ABD 错误，C 正确。 故选C。 3. 在2022 央视元宵晚会上，还在执行航天任务的宇航员王亚平在空间站送上元宵祝福，她还用一把古筝弹 奏出悠扬的《茉莉花》，让我们感受了跨越时空的东方意蕴。可认为空间站绕地球做匀速圆周运动，下列 说法中正确的是（ ） A. 王亚平手中的古筝所受的合外力为零 B. 空间站内可以利用托盘天平测质量 C. 空间站的发射速度小于 D. 空间站绕地球一周所用的时间大于84 分钟 【3 题答案】 【答案】D 【解析】 【详解】A．古筝绕地球做匀速圆周运动，合外力不为零，A 错误； B．空间站中的物体处于完全失重状态，对托盘天平压力为零，无法利用托盘天平测质量，B 错误； C． 是第一宇宙速度，是最小的发射速度，空间站的发射速度应大于 ，C 错误； D．空间站绕地球做匀速圆周运动时，万有引力充当向心力 故周期为 当卫星为近地卫星时 ，又因为 故 将 ， 代入估算可得 所以空间站绕地球一周所用的时间大于84 分钟，D 正确。 故选D。 4. 运动员从平台上的A 点以初速度 水平飞出，在空中飞行一段时间后刚好落在斜面 上面的K 点，落 在K 点时，速度v 与斜面的夹角为 ，已知斜面 的倾角 为 ，A、K 间的高度差为 ，则A、 K 间的水平距离为（ ）（重力加速度g 取 ） A. B. C. D. 【4 题答案】 【答案】C 【解析】 【详解】由题意可知运动员落在K 点时速度v 与水平方向的夹角为45°，运动员从A 到K 做平抛运动的时 间为 运动员在K 点时的竖直分速度大小为 根据速度的合成与分解有 解得 A、K 间的水平距离为 故选C。 5. 如图所示，上表面光滑的半圆形的台面放置在水平地面上，圆心为O 点，天花板上的A 点在O 点的正上 方，一段不可伸长的轻绳，一段系在A 点，另一端系在一个质量为m 的小球上（小球可视为质点）。小球 静止在台面上，台面对小球的支持力记为N，绳子对小球的拉力记为T。现在把台面向右稍微移一小段距 离，则小球再次处于静止状态时，N 和T 与之前相比较（ ） A. T 变小，N 变大 B. T 变小，N 不变 C. T 不变，N 变大 D. T 变大，N 变小 【5 题答案】 【答案】A 【解析】 【详解】设绳子与竖直方向夹角为 ，受力分析如图所示 根据平衡条件得 把台面向右稍微移一小段距离， 增大，则T 变小，N 变大，故A 正确，BCD 错误。 故选A。 6. 光刻机是制造芯片的核心装备，利用光源发出的光将精细图投影在硅片上，再经技术处理制成芯片，已 知光的波长越短，成像的精度越高。如图为a、b、c 三种光在同一光电效应装置中测的光电流和电压的关 系，这三种光中成像精度最高的是（ ） A. a 光 B. b 光 C. c 光 D. 三种一样 【6 题答案】 【答案】B 【解析】 【详解】由题图可知三种光中，b 光的遏止电压最大，根据爱因斯坦光电效应方程有 所以b 光的频率最大，波长最短，成像精度最高。 故选B。 7. 如图，半径为R 的半球形玻璃砖，底面镀银，球心为O 点，一与底面垂直的细束光线从圆弧表面射入， 从O 点正上方的P 点射出球面。已知入射光线与O 点之间的水平距离为 ，此玻璃砖的折射率为（ ） A. B. C. D. 【7 题答案】 【答案】C 【解析】 【详解】作出光路图如图 由几何关系得 可得 则 根据 可得 即 解得 根据几何关系得 则 可得 折射率 故C 正确，ABD 错误。 故选C。 8. 如图所示，矩形 区域内（包含边界线）存在垂直矩形平面的匀强磁场，磁感应强度为B，矩形区 域边长 ，一带电粒子从a 点沿 方向以 的初速度射入磁场，恰好通过磁场中的c 点。 不计粒子重力，下列说法正确的是（ ） A. 带电粒子的比荷为 B. 带电粒子的比荷为 C. 粒子在磁场中由a 到c 的运动时间为 D. 粒子的初速度 越大，在磁场中运动的时间越短 【8 题答案】 【答案】ACD 【解析】 【详解】AB．设粒子运动的轨道半径为r，则由几何关系可知 解得 r=2l 由 可得 选项A 正确，B 错误； C．由几何关系可知，粒子在磁场中转过的角度为 ，时间为 选项C 正确； D．粒子的初速度 越大，粒子在磁场中圆周半径就越大，圆弧对应的圆心角就越小，所以在磁场 中运动的时间越短，故D 正确。 故选ACD。 9. 如图所示为一列沿x 轴正方向传播的简谐横波在某时刻的波形图，已知这列波周期为 ，则下列判断中 正确的是（ ） A. 这列波的振幅为 B. 这列波的波速为 C. 图示时刻质点P 正沿y 轴正方向运动 D. 此后经一个周期，质点P 将向右迁移一个波长 【9 题答案】 【答案】BC 【解析】 【详解】A．由题图可知这列波的振幅为2cm，故A 错误； B．由题图可知这列波的波长为4m，所以波速为 故B 正确； C．图示时刻质点P 正位于波传播方向波形的下坡上，所以此时P 正沿y 轴正方向运动，故C 正确； D．质点P 只在平衡位置附近沿y 轴振动，不会沿波传播方向迁移，故D 错误。 故选BC。 10. 如图，理想变压器原、副线圈匝数比为 ，输入端C、D 接入电压有效值恒定的交变电源，灯泡L 的阻值始终与定值电阻 的阻值相同。在滑动变阻器R 的滑片从a 端滑动到b 端的过程中，灯泡始终发光 且工作在额定电压以内，电流表内阻不计，下列说法正确的是（ ） A. 电流表 的示数先变小后变大 B. 电流表 的示数先变大后变小 C. 灯泡L 逐渐变亮 D. 灯泡L 先变亮后变暗 【10 题答案】 【答案】AC 【解析】 【详解】AB．设滑动变阻器的总电阻为R，滑片左侧接入电路的阻值为R 左，则副线圈总电阻为 根据数学知识可知，当 时，r 随R 左的增大而增大；当 ，即滑片在中央时，r 最大；当 时，r 随R 左的增大而减小。所以滑动变阻器的滑片从a 端滑动到b 端的过程中，r 先增大后减小， 又因为原线圈所接电源电压有效值恒定，所以副线圈压不变，根据欧姆定律可知电流表A2的示数先变小后 变大，则电流表A1的示数先变小后变大，故A 正确，B 错误； CD．通过灯泡的电流为 因为U2不变，R 左增大，所以IL增大，灯泡L 逐渐变亮，故C 正确，D 错误。 故选AC。 11. 如图所示，实线圆位于竖直面内， 和 为圆的两条直径，相互间夹角为 ，其中 位于竖直 方向。竖直平面内有足够大的匀强电场，方向与圆周平面平行，在圆周平面内将质量为m、带电量为 的小球（可视为质点）从D 点以相同的速率向各个方向抛出，小球会经过圆周上不同的点，其中到达C 点 时小球的动能最大。到达B 点的小球的电势能减少量是到达C 点的小球的电势能减少量的两倍。已知重力 加速度为g，则下列说法中正确的是（ ） A. C 点为圆周上的电势最低点 B. 小球运动过程中的加速度大小等于 C. 电场场强大小为 D. 经过C 点时小球的机械能与经过A 点时小球的机械能相等 【11 题答案】 【答案】CD 【解析】 【详解】小球受重力和电场力作用，因为到达C 点时小球的 动能最大，可知，小球受的电场力与重力的合 力方向应该沿着OC 方向；因为到达B 点的小球的电势能减少量是到达C 点的小球的电势能减少量的两倍， 则 即DB 在场强方向的投影长度等于DC 在场强方向的投影长度的2 倍，结合几何关系可知，场强方向垂直 于AC 方向；又电场力与重力的合力方向沿着AC 方向，可知场强方向垂直于AC 斜向上； A．因为沿电场线方向电势逐渐降低，可知C 点不是电势最低的点，选项A 错误； B．小球运动过程的合外力为 解得 选项B 错误； C．因为 可得电场场强大小为 选项C 正确； D．小球运动过程中，只有电场力和重力做功，则小球的机械能与电势能之和守恒，因电场线垂直于AC， 可知AC 是等势面，则AC 两点电势相等，小球在AC 两点的电势能相等，则机械能也相等，选项D 正确。 故选CD。 二、非选择题（本题共5 小题，共56 分．） 12. 如图所示的实验装置可以用来验证机械能守恒定律。一根不可伸长的轻绳一段固定在O 点，另一端系 住质量为m 的小球，O 点到小球重心的距离为L，将绳子拉开一定的角度后（绳子与竖直方向的夹角为 ），将小球由静止释放。在最低点附近放置一组光电门，可测出小球通过时的挡光时间t：（小球摆到最 低点时球心正对光电门），再用游标卡尺测出小球的直径D，重力加速度为g。 （1）用游标卡尺测量小球的直径D 时，示数如下，则小球的直径D 为________ ； （2）若等式________成立（用D、L、t、g、 表示），说明小球在下摆过程中机械能守恒； （3）若小球在下摆过程中机械能守恒，则小球运动到最低点时，绳子对小球的拉力 ________N（ 、 、 ）。 【12 题答案】 【答案】 ①. 11.4 . ② . ③20 【解析】 【详解】（1）[1]游标卡尺的主尺读数为10mm，游标读数为 4×0.1mm=0.4mm 则最终读数为 D=11mm+4×0.1mm=11.4mm （2）[2]小球经过光电门时间极短，则 若机械能守恒定律，则有 联立可得 （3）[3]若机械能守恒，则小球运动到最低点过程中 根据牛顿第二定律有 代入数据可解得 T=20N 13. 利用伏安法测电阻，可以选电流表内接法和电流表外接法两种方法。 （1）关于两种方法测得的电阻值 产生的误差，下列说法正确的是 （ ） A．无论哪种方法，采用多次测量取平均值的方式，就能有效减小误差，使误差几乎为0 B．采用图甲电路测得的电阻值大于电阻的真实值 C．采用图乙电路测得的电阻值小于电阻的真实值 （2）某同学设计了如图所示的电路进行改进。所选实验器材均符合实验要求，实验中的主要操作步骤如 下： ①正确连接实验电路后，调节滑动变阻器 的滑片至适当位置； ②断开开关 ，闭合开关 ，调节滑动变阻器 的滑片，使电流表 的示数恰好为电流表 示数 的三分之二，记录此时电压表V 的示数 和电流表 的示数 ； ③保持滑动变阻器 的滑片位置不变，再闭合开关 ，记录电压表V 的示数 和电流表 的示数 ； ④根据以上测量数据可得 ________；该实验也可测得电流表 的内阻 ________（用 表示）。实验计算得到的 值与真实值相比_________（填“偏大”“偏小”或“相等”）。 【13 题答案】 【答案】 ①. BC##CB . ② . ③ . ④相等 【解析】 【详解】（1）[1] ABC．甲图中电流表内接，电压表测量的是待测电阻和电流表总电压，所以由欧姆定律知 即采用图甲电路测得的电阻值大于电阻的真实值，而乙图中电流表测的是电压表和待测电阻的总电流，故 即采用图乙电路测得的电阻值小于电阻的真实值，所以两种情况下产生的都是系统误差，通过采用多次测 量取平均值的方式，不能有效减小误差，故A 错误，BC 正确。 故选BC。 （2）④[2]因为断开开关 时，电流表 测得是待测电阻 和滑动变阻器 的总电流，所以使电流表 的示数恰好为电流表 示数的三分之二时，由并联电路分流规律知，待测电阻 是滑动变阻器 电 阻的2 倍。又因为保持滑动变阻器 的滑片位置不变，再闭合开关 时，电流表 被短路，则可得此时 滑动变阻器 的电阻为 则待测电阻为 [3]由欧姆定律知，开始时 的比值为电流表 的内阻和待测电阻 与滑动变阻器 的并联总电阻之和， 而待测电阻 与滑动变阻器 的并联总电阻为 所以电流表 的内阻为 [4]因为改进后的电测电阻两端的电压和通过待测电阻的电流都是实际值，可以消除系统误差，故实验计算 得到的 值与真实值相等。 14. 如图所示，高为h 的导热性能良好的汽缸开口向上放置在水平面上，汽缸中间和缸口均有卡环，缸内一 质最为m 的活塞将缸内封闭一定质量的气体，活塞的横截面积为S，活塞与汽缸内壁无摩擦且不漏气，开 始时，活塞对中问的卡环压力大小为 ，活塞离缸底的高度为 ，大气压强为 ，环境温度为 ， 重力加速度为g，不计卡环、活塞及汽缸的厚度，现缓慢升高环境温度，求： （1）环境温度 为多少时，活塞对中间卡环的压力恰好为零； （2）若活塞距离底部的高度为 ，此时环境温度 为多少。 【14 题答案】 【答案】（1） ；（2） 【解析】 【详解】（1）设开始时缸内封闭气体压强为 ，根据力的 平衡有 解得 当活塞对中间卡环的压力恰好为零时，缸内气体的压强 设升高后的温度为 ，则 解得 （2）活塞离开卡环，压强 根据气体状态方程，有 解得 15. 如图所示，倾角为 的传送带以 的速度顺时针匀速转动．一个小木块以 的初速度从水平面 的右端C 点开始向左运动，恰好可以滑到斜面 的顶端A 点．已知 斜面的倾角为 ， 两点间的高度差h 为 ， 两点间的水平距离s 为 ，小木块与水平 面、斜面之间的动摩擦因数为 ，小木块与传送带之间的动摩擦因数为 ，小木块在通过B 点和C 点时动能没有损失，水平面 和传送带的底端相接于C 点（计算时取 ， ， ） （1）求出动摩擦因数 ； （2）当小木块从A 点返回后，恰好可以滑到传送带的 顶端D 点，试求出 间的距离。 【15 题答案】 【答案】（1） ；（2） 【解析】 【详解】（1）设 两点间的水平距离为 ， 间距离为 ，则木块从C 到B 过程中摩擦生热 木块从B 到A 过程中摩擦生的热 木块从C 到A 过程中摩擦生的热为 木块从C 到A 过程中动能转化为重力势能和内能 代入数据，解得 （2）设木块返回到C 点时的速度为 ，木块在从A 返回到C 的过程中摩擦生的热也同样为Q，全过程中， 减小的动能转变为内能 代入数据，解得 木块滑上传送带后，由于 ，木块和传送带不能保持相对静止，木块沿传送带向上做匀减速运动， 加速度大小为 当木块速度减到0 时，刚好运动到D 点，设这段过程中木块发生的位移为L，根据运动学公式，有 解得 故 间的 距离为 。 16. 如图所示，两条足够长的平行金属导轨 和 固定在水平面上，阻值为 的定值电阻与导 轨的M、P 端相连， 和导轨垂直，平行导轨的间距 ，导轨电阻不计，穿过导轨平面的匀强磁 场方向垂直导轨平面向上，磁感应强度 。质量 、长度也为L、阻值也为R 的金属杆 垂直 于导轨放置并且和导轨接触良好，金属杆与导轨间的动摩擦因数为 。现在金属杆 的中点处系一 根不可伸长的轻绳，轻绳跨过定滑轮与一质量也为m 的物块相连接，滑轮左侧轻绳伸直并与导轨平面保持 平行。将金属杆由静止释放，已知从金属杆由静止释放到达恰匀速的过程中，定值电阻产生的焦耳热 ，金属杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，金属杆所受最大静摩擦力等于 滑动摩擦力，取 。在此过程中，求： （1）金属杆的内电流的方向及其最大速度v； （2）物块下降的高度h； （3）此过程所经历的时间t。 【16 题答案】 【答案】（1）电流方向 ； ；（2） ；（3） 【解析】 【详解】（1）由右手定则，电流方向 ； 速度最大时， 杆受力平衡，此时绳中拉力为 由相关电磁感应知识，有 ， ， 物块受力平衡 联立解得 （2）金属杆 与定值电阻R 阻值相等，在相同时间产生的焦耳热也为 。 对整体，由能量守恒得 代入数据得 （3）对金属杆，以向右为正方向，由动量定理得 又因为 ， ， 对物块由动量定理得 联立解得