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北京市昌平区2022-2023学年高二下学期期末考试
物 理
2023．7
本试卷共8页，共100分。考试时长90分钟。考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效。考试结束后，将答题卡交回。
第一部分
本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。
1．电磁波与机械波具有的共同性质是
A．都是横波 B．都能传输能量
C．都能在真空中传播 D．都以光速传播
2．下列说法正确的是
A．泊松亮斑属于光的干涉现象
B．光的干涉和衍射现象说明光是一种横波
C．用光导纤维传输信息利用了光的全反射现象
D．测体温的额温枪是通过测量人体辐射的紫外线进行测温
3．分子间的作用力F与分子间距离r的关系如图1所示，r0为分子间的平衡位置。下列说法正确的是
A．当r = r0时，分子间的作用力最小
B．当r = r1时，分子间的作用力表现为斥力
C．分子间的作用力总是随分子间距离增大而减小
D．分子间的作用力总是随分子间距离增大而增大
4．如图2所示，一定质量的理想气体从状态a开始，沿图示路径先后达到状态b和c。下列说法正确的是
A．a→b的过程中，气体体积增大，外界对气体做功
B．a→b的过程中，气体温度升高，从外界吸收热量
C．b→c的过程中，气体压强减小，从外界吸收热量
D．b→c的过程中，气体温度保持不变，内能保持不变
5．某变压器铭牌上标示的部分信息如图3所示，以下判断正确的是
A．该变压器原线圈的匝数比副线圈的匝数少
B．输入直流电压，该变压器也能实现变压效果
C．当原线圈输入交流电压220 V、副线圈不接负载时，副线圈两端的电压为0
D．当原线圈输入交流电压220 V、副线圈接负载时，副线圈中电流比原线圈中电流大
6．在“用油膜法估测分子的大小”实验中，下列的假设与该实验无关的是
A．油膜中分子沿直线排列
B．油膜为单分子层且分子都是球形
C．油膜的体积等于总的分子体积之和
D．油膜中分子一个挨一个排列，不计它们的间隙
7．某同学用如图4所示的实验装置观察光的干涉现象。光源发出的光经红色滤光片（装在单缝前）成为单色光，经过单缝、双缝发生干涉，通过目镜观察到干涉条纹。若要使条纹间距变宽，以下措施可行的是
A．增大单缝到双缝的距离 B．换用更短的遮光筒
C．换用间距更小的双缝 D．换用绿色的滤光片
8．一列简谐横波某时刻的波形图如图5甲所示。由该时刻开始计时，质点P的振动情况如图5乙所示。下列说法正确的是
A．该波沿x轴正方向传播 B．该波的波速为8 m/s
C．质点P经过1.5 s运动的路程为12 m D．质点P经过1.5 s运动的位移为6 m
9．如图6所示，振幅和频率均相同、相位差恒定、振动方向相同的两列波相遇，实线与虚线分别表示两列波的波峰和波谷。某时刻，M点处波峰与波峰相遇，下列说法中正确的是
A．M点处质点始终处于波峰位置
B．N点处质点始终处在平衡位置
C．从该时刻起经过半个周期，O点处质点处在平衡位置
D．随着时间的推移，M点处质点将沿波的传播方向向O点移动
10．图7甲为LC振荡电路，取回路中顺时针电流方向为正，回路中电流i随时间t变化的图像如图7乙所示，下列说法正确的是
A．在t1～t2内，电容器C在放电
B．在t1～t2内，电容器C的上极板带正电
C．在t2～t3内，磁场能正在转化为电场能
D．在t2～t3内，电容器C两极板间电压在不断减小
11．一炮弹以一定倾角斜向上发射，它达到最高点时速度为v，若此时炮弹炸裂成a和b两部分，爆炸后瞬间，a的速度方向与v相同。下列说法正确的是
A．爆炸后，b可能做自由落体运动
B．爆炸后，b可能做竖直上抛运动
C．爆炸后瞬间，b的速度方向一定与v相反。
D．爆炸后瞬间，b的速度方向一定与v相同。
12．远距离输电线路的示意图如图8所示。若发电机的输出电压不变，升压变压器和降压变压器都是理想变压器，输电导线有一定的电阻，下列说法正确的是
A．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压
B．升压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率
C．当用户用电器总电阻减少时，升压变压器原线圈中电流变小
D．当用户用电器总电阻减少时，降压变压器原线圈中电压变小
13．如图9所示，光滑的半圆槽静止在光滑的水平地面上，从一定高度自由下落的小球恰好能沿槽右边缘的切线方向滑入槽内，沿槽内壁运动直至从槽左边缘飞出。小球第一次离开槽时，下列说法正确的是
A．半圆槽正在向右运动 B．半圆槽正在向左运动
C．小球将做竖直上抛运动 D．小球将向右上方做斜抛运动
14．利用霍尔元件可以进行微小位移的测量。如图10甲所示，在两块磁感应强度相同、N极相对放置的磁体缝隙中放入霍尔元件。该霍尔元件长为a，宽为b，厚为c。建立如图10乙所示的空间坐标系，保持沿+x方向通过霍尔元件的电流I不变，霍尔元件沿±z方向移动时，由于不同位置处磁感应强度B不同，在M、N表面间产生的霍尔电压UMN不同。当霍尔元件处于中间位置时，磁感应强度B为0，UMN为0，将该点作为位移的零点。在小范围内，磁感应强度B的大小与位移z的大小成正比。这样就可以把电压表改装成测量物体微小位移的仪表。下列说法中不正确的是
A．该仪表的刻度线是均匀的
B．该仪表不仅能测量位移的大小，还能确定位移的方向
C．某时刻测得霍尔电压为UMN，则霍尔电场的电场强度大小为
D．若霍尔元件中导电的载流子为电子，则当Δz<0时，M表面电势低于N表面的电势
第二部分
本部分共6题，共58分。
15．（8分）
某同学用如图所示的装置做“用单摆测量重力加速度”实验。
（1）为了比较准确地测出当地的重力加速度，应选用下列器材中的__________（选填选项前的字母）。
A．长约1 m的细线 B．长约30 cm的细线
C．直径约1 cm的匀质铁球 D．直径约10 cm的匀质木球
E．分度值为1 cm的刻度尺 F．分度值为1 mm的刻度尺
（2）为减小误差，该实验并未直接测量单摆的周期T，而是先测量n次全振动的用时t再求出T。下列实验采用了类似方法的有__________（选填选项前的字母）。
A．“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中1滴油酸酒精溶液体积的测量
B．“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中相邻亮条纹间距离的测量
C．“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”实验中气体体积的测量
（3）该同学测得的重力加速度数值小于当地的重力加速度的实际值，造成这一情况的原因可能是＿＿＿＿（选填选项前的字母）。
A．开始摆动时振幅较小
B．开始计时时，过早按下秒表
C．测量周期时，误将摆球（n-1）次全振动的时间记为n次全振动的时间
（4）若将该装置放置在电梯中，电梯静止时，测得周期为T1；电梯匀加速上升时，测得周期为T2。摆长为L。则电梯匀加速上升时的加速度为__________。（用L、T1、T2表示）
16．（10分）
用如图12所示的装置研究在斜槽末端小球碰撞时的动量守恒。实验中入射小球和被碰小球半径相等，用天平测得两小球质量分别为m1、m2。图12中O点是重垂线所指的位置，实验时先让入射小球多次从斜轨上位置S由静止释放，通过白纸和复写纸找到其平均落地点的位置P，然后，把被碰小球静置于轨道的水平部分末端，仍将入射小球从斜轨上位置S由静止释放，与被碰小球相碰，并多次重复该操作，两小球平均落地点位置分别为M、N。
（1）在实验中可以不测量速度的具体数值，仅通过测量__________（选填选项前的字母）间接地解决这个问题。
A．小球开始释放的高度h
B．小球做平抛运动的水平位移OP、OM、ON
C．小球抛出点距地面的高度H
（2）本实验必须满足的条件是________（选填选项前的字母）。
A．同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放
B．轨道倾斜部分必须光滑
C．轨道末端必须水平
（3）在实验误差允许范围内，若满足关系式______________（用所测物理量的字母表示），则可以认为两球碰撞前后的动量守恒；若再满足关系式______________（用所测物理量的字母表示），则可以认为两球发生的是弹性碰撞。
（4）实验中入射小球的质量m1应该______________（选填“大于”“小于”和“等于”）被碰小球的质量m2，请说明理由。
17．（9分）
如图13所示，一半圆形玻璃砖放在真空中，一束单色光以θ1=30°角入射到AB界面的圆心O，折射光线与法线的夹角θ2=60°。已知真空中的光速 m/ s。求：
（1）玻璃砖的折射率n；
（2）光在玻璃砖中的传播速度v；
（3）若增大入射角，光线入射到O点后刚好没有折射光线射出，求此时入射角θ。（可以用三角函数表达）
18．（9分）
图14甲是交流发电机的示意图，装置中两磁极之间产生的磁场可近似为匀强磁场，磁感应强度为B。矩形线圈abcd的面积为S，共有n匝，线圈总电阻为r，线圈绕垂直于磁场的固定对称轴OO′逆时针匀速转动，角速度为ω。线圈在转动时可以通过滑环K、L和电刷E、F保持与外电路电阻R的连接。图14乙为正视图，ab和cd分别用它们的横截面来表示。（不计转动轴及滑环与电刷的摩擦）
（1）求转动过程中产生的感应电动势的最大值Em；
（2）线圈平面与中性面成φ角时开始计时，如图14乙所示，写出t时刻线圈中的电动势瞬时值e的表达式；
（3）求线圈转动一周过程中电阻R上产生的热量Q。
19．（10分）
动量守恒定律的适用范围非常广泛，不仅适用于低速、宏观的问题，也适用于研究高速（接近光速）、微观（小到分子、原子的尺度）的问题。
（1）光滑水平面上，一个质量为m的小球以速度v碰撞竖直墙壁，碰后小球以相同的速度大小反弹。求此过程中小球的动量变化量△p。
（2）气体对容器的压强是大量气体分子对容器壁的频繁撞击引起的。正方体密闭容器中有大量运动的粒子，每个粒子质量为m，单位体积内粒子数量为n。为简化问题，我们假定：粒子大小可以忽略；速率均为v，且与容器壁各面碰撞的机会均等；与容器壁碰撞前后瞬间，粒子速度方向都与容器壁垂直，且速率不变。推导容器壁受到的压强P与m、n和v的关系。
（3）可以认为光是由一个个不可分割的光子组成的。光子不仅具有能量，还具有动量。一个电子和一个正电子以相同的动能对心碰撞发生湮灭，转化为光子。这个过程能否只生成一个光子，并说明理由。
20．（12分）类比是研究问题的常用方法。
（1）如图15甲所示，把一个有小孔的小球连接在弹簧一端，弹簧的另一端固定，小球套在光滑的杆上，能够自由滑动。以弹簧处于原长时小球所处位置为坐标原点O，水平向右为正方向建立x轴。把小球向右拉动一段距离a，然后由静止释放，小球振动起来。弹簧的质量和空气阻力忽略不计。请在图15乙中画出弹簧的弹力F随x变化的图像。
（2） 双原子分子中两原子A和B在其平衡位置附近振动，以A为坐标原点O，沿着A和B的连线建立r轴，如图16甲所示。如果选定原子距离无穷远处势能为零，则A和B之间的势能EP随距离r变化的规律如图16乙所示。
a．若B只在r=r0点附近小范围内振动，EP随r变化的规律可近似写作，式中和k均为常量。假设A固定不动，B振动的范围为，其中a远小于r0。请在图17中画出B在上述振动范围内受分子力F随距离r变化的图线，并求出振动过程中这个双原子系统的动能的最大值Ekm。
b．若某固体由大量这种分子组成，请结合图16乙分析说明，当温度升高时，物体体积膨胀的现象。
参考答案
第一部分
本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B C A B D A C C B D
题号 11 12 13 14
答案 A D C D
第二部分
本部分共6题，共58分。
15．（8分）
（1）ACF （2分） （2）AB （2分）
（3）B （2分） （4） （2分）
16．（10分）
（1）B （2分） （2）AC （2分）
（3）（2分） （2分）
（4）大于 （1分）
确保碰撞后入射球可以直接水平飞出，不会反弹。 （1分）
17．（9分）
（1）由，得 （3分）
（2）由，得 m/s （3分）
（3）光线入射到O点后刚好没有折射光线射出，即刚好可以发生全反射。 （或） （3分）
18．（9分）
（1）线圈产生感应电动势的最大值 （3分）
（2）线圈平面与中性面成φ角时开始计时，t时刻线圈中的电动势瞬时值
（2分）
（3）根据闭合电路欧姆定律可知，线圈中感应电流的最大值
通过电阻R的电流的有效值
线圈转动一圈的时间
线圈转动一圈过程中电阻R上产生的热量
解得： （4分）
19．（10分）
（1）设小球碰撞之前的速度v为正方向
小球碰撞之前动量
小球碰撞之后动量
则
小球的动量变化量为2mv，方向与v方向相反。 （4分）
（2）在容器壁附近，取面积为S，高度为vt的体积内的粒子为研究对象
该体积中粒子个数
一个撞击容器壁的气体分子对其产生的压力用F来表示，根据牛顿第三定律容器壁对气体分子的力大小也为F
由
得
容器壁受到的压强 （4分）
（3）这个过程不能只生成一个光子。 （1分）
正负电子对撞过程遵循动量守恒定律。撞前正负电子组成的系统总动量为0，若只生成一个光子，则对撞后动量不可能为0，只有生成两个及两个以上的光子时系统总动量才有可能为0。 （1分）
20．（12分）
（1）弹簧的弹力F随x变化的图像如答图1所示。 （3分）
（2）a．原子B振动过程中受力随距离变化的图线如答图2所示。 （4分）
由题意可知，原子B处于r1=r0处时，
系统的动能为最大值 Ek1=Ekm
系统的势能为最小值
原子B处于r2=r0-a处时，
系统的动能 Ek2=0
系统的势能为最大值
根据能量守恒定律可得
解得 （4分）
b．温度升高时，分子的平均动能增大，分子的活动范围将增大。当r=r1、r=r2时分子动能为0，分子势能相等为Epm，如答图3所示，其中，增大主要向r＞r0方向偏移，从宏观上表现为体积增大。 （1分）

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