2021-2022学年河北省唐山市高二上学期期末物理试题 （解析版）

唐山市2021-2022学年度高二年级第一学期期末考试

物理试卷

注意事项：

1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。

2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。

3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 对下列四个有关光的实验示意图，分析正确的是（　　）

A. 图甲中若改变复色光的入射角，则b光先在玻璃球中发生全反射

B. 图乙若只减小屏到挡板的距离L，则相邻亮条纹间距离将减小

C. 图丙中若得到如图所示明暗相间条纹说明被检测工件表面平整

D. 若只旋转图丁中M或N一个偏振片，光屏P上的光斑亮度不发生变化

【答案】B

【解析】

【详解】A．根据图像可知

由于a光折射率较小，则临界角较大，入射时大，a光的折射率较大，则临界角较小，入射时小，故无法确定先后，A错误；
B．由于条纹间距

可知只减小屏到挡板的距离L，相邻亮条纹间距离将减小，B正确；

C．被检测件的上表面和样板件的下表面间的空气膜，形成一个空气劈，从空气劈上下表面反射的光线发生薄膜干涉，若得到明暗相间平行等距条纹说明待测工件表面平整，C错误；

D．自然光通过M后变成偏振光，若N的偏振方向与M的偏振方向相同，光屏上光斑最亮；若N的偏振方向与M的偏振方向垂直，光屏上几乎没有亮斑，因此当M和N发生相对转动时，光屏上的光斑亮度会发生变化，D错误。

故选B。

2. 一条绳子左端固定在挡板上，如图为以质点P为波源的机械波在绳上传到质点Q时的波形，关于这列波的说法正确的是（　　）

A. 这列波遇到障碍物不可能发生衍射现象

B. 再经过一段时间，质点Q将运动到挡板处

C. 质点P刚开始振动时，振动方向向下

D. 波传播到挡板处会被反射回去，反射波与前进波会发生干涉现象

【答案】D

【解析】

【详解】A．衍射是波特有的现象，绳波也可以衍射，故A错误；

B．绳波是横波，波上的质点并不会沿波的传播方向发生位移，只能在与传播方向垂直的方向来回振动，故B错误；

C．质点P刚开始振动时振动方向即为此刻Q的振动方向，波向左传播，右边质点带动左边质点，Q此刻右边质点位置比它高，说明Q此刻振动方向向上，所以质点P刚开始振动时振动方向也是向上的，故C错误；

D．故选。波遇到障碍物，也会发生反射，反射波频率不变，与前进波相遇会发生干涉现象，故D正确。

故选D。

3. 如图所示，一根导体棒用两根细线悬挂在匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度B=0.2T，导体棒与磁场方向垂直，长度L=0.2m，导体棒质量m=0.014kg，其中向右的电流I=1A，重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是（　　）

A. 该导体棒所受安培力大小为0.04N B. 该导体棒所受安培力大小为0.02N

C. 每根悬线的张力大小为0.07N D. 每根悬线的张力大小为

【答案】A

【解析】

【详解】AB．根据安培力公式，带入数据可得F=0.04N，故A正确，B错误；

CD．对导体棒受力分析，由正交分解法

带入数据可得

T=

故C、D均错误。

故选A。

4. 如图1所示，弹簧振子以点O为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动。取向右为正方向，振子的位移x随时间t的变化如图2所示，下列说法正确的是（   ）

A. t = 0.8s时，振子的速度方向向右

B. t = 0.2s时，振子在O点右侧6cm处

C. t = 0.4s和t = 1.2s时，振子的加速度等大反向

D. t = 0.4s到t = 0.8s的时间内，振子的速度逐渐减小

【答案】C

【解析】

【详解】A．由图象乙知，t = 0.8s时，图象的斜率为负，说明振子的速度为负，即振子的速度方向向左，A错误；

B．在0一0.4s内，振子做变减速运动，不匀速运动，所以t = 0.2s时，振子不在O点右侧6cm处，B错误；

C．t = 0.4s和t = 1.2s时，振子的位移完全相反，由

振子的加速度等大反向，C正确；

D．t = 0.4s到t = 0.8s的时间内，振子的位移减小，正向平衡位置靠近，速度逐渐增大，D错误。

故选C。

5. 如图所示，在张紧的绳上挂三个理想单摆，a、c两摆的摆长相等。使a摆振动，其余各摆在a摆的驱动下逐步振动起来。测得c摆的周期为T0。不计空气阻力，重力加速度为g，则（　　）

A. 可以估算出a摆的摆长 B. b摆的振幅始终最大

C. c摆的周期一定最大 D. 可以估算出b摆的摆长

【答案】A

【解析】

【详解】A．a摆振动起来后，b、c在a摆的驱动下做受迫振动，振动频率等于a摆的固有频率，与自身的固有频率无关，振动周期等于a的振动周期；已知c摆的周期为T0，所以a的振动周期也是T0，根据单摆周期公式，即可估算出a摆的摆长，故A正确；

B．b、c的振动幅度与自身固有频率以及驱动力的频率（a摆的固有频率）有关，即两者越接近振幅越大， 由于c的摆长与a相等，所以c的振动频率等于自身固有频率，所以c发生共振，振幅最大，故B错误；

C．b、c做受迫振动，振动周期都等于驱动力的周期（a摆的固有周期），故C错误；

D．无法得到b摆的固有周期，所以无法算出其摆长，D错误。

故选A。

6. 磁流体发电是一项新兴技术，下图是它的原理示意图：平行金属板M、N之间有很强的匀强磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负离子）喷入磁场，M、N两板间便产生电压。如果把M、N连接阻值为R的电阻，M、N就是直流电源的两个电极。设M、N两板间的距离为d，磁感应强度为B，等离子体以速度v沿垂直于磁场的方向射入M、N两板之间，则下列说法中正确的是（　　）

A. N是直流电源的负极 B. 流过电阻的电流为BvR

C. 电源的电动势为Bdv D. 电源的电动势为qvB

【答案】C

【解析】

【详解】A．等离子体进入磁场后，根据左手定则，知正离子向下偏，负离子向上偏，所以N板带正电，成为直流电源的正极，故A错误；

BCD．最终离子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，有

所以电动势

流过电阻的电流

故B、D错误，C正确。

故选C。

7. 两球A、B在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动，mA=1kg，mB=2kg，vA=4m/s，vB=2m/s。当A追上B并发生碰撞后，用vA′和vB′分别表示A、B两球碰后的速度，两球A、B速度的可能值是（　　）

A. vA′=3m/s，vB′=4m/s B. vA′=3m/s，vB′=2.5m/s

C. vA′=2m/s，vB′=3m/s D. vA′=-4m/s，vB′=6m/s

【答案】C

【解析】

【详解】依题意，根据动量守恒定律可得

根据碰撞过程系统机械能不会增多，可得

且碰后满足

代入数据可求得，碰前系统总动量为

碰前总动能为

A．如果，，则碰后总动量为

动量不守恒，不可能，A错误；

B．碰撞后，、两球同向运动，球在球的后面，球的速度大于球的速度，不可能，B错误；

C．如果，，则碰后总动量为

系统动量守恒，碰后总动能为

系统动能减小，满足碰撞的条件，C正确；

D．如果，，则碰后总动量为

系统动量不守恒，D错误

故选C。

二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

8. 下列说法正确的是（   ）

A. 波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率小于波源的频率

B. 光的偏振现象说明光是横波

C. “泊松亮斑”说明光不具有波动性

D. 阳光下的肥皂泡上有彩色条纹，这属于光的干涉现象

【答案】BD

【解析】

【详解】A．根据多普勒效应，当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率会增加，观察者接收到的频率大于波源的频率，A错误；

B．光的偏振现象说明光是横波，B正确；

C．“泊松亮斑”说明光具有波动性，C错误；

D．阳光下的肥皂泡上有彩色条纹，这属于光的干涉现象，D正确。

故选BD。

9. 沿x轴传播的简谐横波在t1时刻的波形如图中实线所示，t2时刻的波形如图中虚线所示。已知t2-t1=0.04s。则下列说法正确的是（　　）

A. 若波沿x轴正方向传播，波速可能是50m/s

B. 若波沿x轴正方向传播，波速可能是100m/s

C. 若波沿x轴负方向传播，波速可能是200m/s

D. 若波沿x轴负方向传播，波速可能是100m/s

【答案】AD

【解析】

【详解】AB．由波形图可知波长。若波沿x轴正方向传播，实线波形向左移动

, n=0，1，2，3…

就形成虚线波形，所以这段时间

，n=0，1，2，3…

由 ，带入得

，n=0，1，2，3…

当n=0时v=50m/s，故A正确，B错误；

CD．若波沿x轴负方向传播，实线波形向左移动

, n=0，1，2，3…

就形成虚线波形，所以这段时间

，n=0，1，2，3…

由 ，带入得

，n=0，1，2，3…

当n=0时v=100m/s，故C错误，D正确。

故选AD。

10. 如图甲是回旋加速器的示意图，利用该装置可以在有限的空间获得高能的粒子，其核心部分为正对的两个半圆形的盒子垂直放置在匀强磁场中。两盒子狭缝间加如图乙所示的方波型交变电压。欲加速的粒子从狭缝中心附近的A点源源不断的进入狭缝，被加速到最大动能后从粒子出口导出。忽略粒子的重力、初速度以及粒子在狭缝中运动的时间，下列说法正确的是（　　）

A. 粒子被加速时电势能转化为动能

B. 粒子被加速时磁场能转化为动能

C. 增大U0，粒子获得的最大动能将增大

D. 若将交变电压周期减小为，回旋加速器无法正常工作

【答案】AD

【解析】

【详解】A．粒子通过电场区域时，电场力做功使其动能增大，电势能转化为动能，故A正确；

B．磁场的洛伦兹力始终与粒子速度垂直，无法做功，所以B错误；

C．由于粒子圆周半径r增大到D型盒的半径R时就会射出，由

粒子最大动能

说明粒子最大动能与U0大小无关；

根据动能定理

可知增大U0会使加速的次数n较少，而不影响最大动能，故C错误；

D．回旋加速器正常工作，要求粒子回旋一周的时间要正好等于交变电压的周期，由于粒子在磁场中的周期T不变，所以电场的周期也不能变，故D正确。

故选AD。

三、非选题：共54分。

11. （某同学用如图甲所示的装置测量激光的波长。将一束激光照在双缝上，在光屏上观察到如图乙所示平行且等宽的明暗相间的条纹。该同学测得双缝间距为d（每个缝的宽度很窄可忽略），光屏到双缝的距离为L，经测量得出5条亮条纹中心之间的距离为a，图乙中的条纹是因为激光发生了______（填“干涉”、“衍射”）现象而产生的，经计算该激光的波长为______。

【答案】    ①. 干涉    ②.

【解析】

【详解】[1] 一束激光通过两条狭缝的挡板上，狭缝相距很近，光波会同时传到狭缝，它们就成了两个振动情况总是相同的波源，在后面的空间相互叠加，就发生了干涉现象，形成明暗相间的干涉条纹。

[2] 干涉条纹中相邻两条亮条纹间距

由题意知

带入可得

12. 在“验证动量守恒定律”的实验中：

（1）某同学先采用如图甲所示的装置进行实验。把两个小球用等长的细线悬挂于同一点，保持B球静止，拉起A球，由静止释放后使它们相碰，碰后粘在一起。

①实验中必须测量的物理有______（填选项前的字母）；

A.细线的长度L

B.A球质量mA和B球质量mB

C.释放时A球被拉起的角度θ1

D.碰后摆起的最大角度θ2

E.当地的重力加速度g

②利用上述测量的物理量，验证动量守恒定律的表达式为______；（用选项中所给字母表示）

（2）某同学又用如图乙所示的装置做验证动量守恒定律的实验，两球质量分别为m1和m2，下列说法中符合本实验要求的是______（填选项前的字母）；

A.斜槽轨道必须是光滑的

B.斜槽轨道末端的切线是水平的

C.入射小球每次都从斜槽上的同一位置由静止释放

D.入射小球与被碰小球必须满足m1<m2

（3）若该同学在用如图乙所示的装置的实验中，操作正确无误，得出的落点情况如图丙所示，其中P点为m1单独下落时的落点位置，则入射小球质量和被碰小球质量之比为______。

【答案】    ①. BCD    ②.     ③. BC    ④. 3：2

【解析】

【详解】（1）[1] 需测量的物理量为A球的质量mA和B球的质量mB以及释放时A球被拉起的角度θ1，和碰后摆起的最大角度θ2。

故选BCD；

[2]A球静止释放到两球碰撞前，根据机械能守恒定律有

mAgL(1 - cosθ1) = mAvA2

两球碰撞后到一起运动到最高点，根据机械能守恒定律有

(mA + mB)gL(1 - cosθ2) = (mA + mB)v2

碰撞中的不变量满足

mAvA = (mA + mB)v

验证动量守恒定律的表达式为

（2）[3]A．“验证动量守恒定律”的实验中是通过平拋运动的基本规律求解碰撞前后的速度，只要小球离开轨道后做平抛运动对斜槽是否光滑没有要求，A错误；

B．要保证每次小球都做平抛运动则轨道的末端必须水平，B正确；

C．要保证碰撞前的速度相同，所以入射球每次都要从同一高度由静止滚下，C正确；

D．为了保证小球碰撞为对心正碰，且碰后不反弹，要求

m1 > m2，r1= r2

D错误。

故选BC。

（3）[4]设落地时间为t，则有

，，

而动量守恒表达式为

m1v0= m1v1 + m2v2

即

m1OP = m1OM + m2ON

代入数据可得

m1：m2= 3∶2

13. 某机车关闭发动机后以0.4m/s速度驶向停在铁轨上的若干节车厢，与它们一一对接。机车与第一节车厢相碰后它们连在一起共同运动，紧接着又与第二节车厢相碰，就这样，直至碰上最后一节车厢共同的速度为0.05m/s。设机车和车厢的质量都相等，重力加速度g取10m/s2，机车和车厢运行过程中一切阻力忽略不计。

（1）求列车一共有多少节车厢；

（2）若机车与第一节车厢相碰时相互作用的时间是0.02s，求碰撞过程中平均作用力和车厢重力的比值是多少。

【答案】（1）7节；（2）1

【解析】

【详解】（1）设一共有n节车厢，每节车厢的质量为m，机车速度为v0，最后共同速度为v1，碰撞过程中动量守恒，根据动量守恒定律有

解得

n=7

（2）以机车和第一节车厢为研究对象，碰后速度为v2，由动量守恒定律得：

以第一节车厢为研究对象，设作用力大小为F，根据动量定理

可得

=1

14. 如图所示，等边三角形ABC为某透明玻璃三棱镜的截面图，边长等于L，在截面上一束足够强的细光束从AB边中点与AB边成30角由真空射入三棱镜，从BC边射出的光线与BC的夹角为30。光在真空中的速度为c，求：

（1）玻璃的折射率；

（2）光在三棱镜中的传播时间。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）光射入三棱镜的光路图如图所示

则有

光在BC边折射时，有

由光路可逆可知

由几何关系可得

由折射定律得

则

（2）由几何知识知：从AB边上射入的光在三棱镜中的传播路程为

光在三棱镜中的传播速度为

故光在三棱镜中的传播时间为

‍

15. 在芯片制造过程中，离子注入是其中一道重要的工序。如图所示是离子注入工作原理的示意图。静止于A处的离子，经电压为U的加速电场加速后，沿图中半径为R的虚线通过圆弧形静电分析器（静电分析器通道内有均匀辐向分布的电场）后，从P点沿竖直方向进入半径为r的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向外。该圆形磁场区域的直径PQ与竖直方向夹角为15°，经磁场偏转，离子最后垂直打在竖直放置的硅片上。已知离子的质量为m、电荷量为q，不计重力。求：

（1）离子进入圆形匀强磁场区域时的速度大小；

（2）静电分析器通道内虚线处电场强度的大小E；

（3）匀强磁场的磁感应强度B的大小。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）粒子通过加速电场，根据动能定理得

解得

离子通过静电分析器做匀速圆周运动，速度大小不变，所以离子进入圆形匀强磁场区域时的速度大小仍为；   

（2）离子经过静电分析器，根据牛顿第二定律和运动学公式得：

解得

（3）离子在磁场运动的轨迹如图所示，

O1、O2分别为磁场圆和轨迹圆的圆心，M为射出点，PM为公共弦，连接O1O2，则：，为等腰直角三角形，则

，，

设带电粒子在磁场中轨迹圆的半径为，则

根据牛顿第二定律和运动学公式得

解得