2021-2022学年湖南省永州市高二上学期期末质量监测物理试题 （解析版）

永州市2021年下期高二期末质量监测试卷

物理

一、单选题（本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确，将你认为正确的答案选出来填在答题卡的指定位置）

1. 关于波的干涉和衍射现象，下列正确的是（　　）

A. 一切波都能够发生衍射现象，衍射是波特有的现象

B. 波只要遇到障碍物就能够发生明显的衍射现象

C. 只要是两列波叠加，都能产生稳定的干涉图样

D. 对于发生干涉现象两列波，它们的振幅一定相同

【答案】A

【解析】

【详解】A．干涉和衍射是波特有的现象，一切种类的波只要满足一定条件都能产生干涉和明显的衍射现象，故A正确；

B．明显的衍射现象必须是波的波长障碍物的尺寸大得多或相差不大，故B错误；．

C．要产生干涉现象的必要条件之一，就是两列波的频率相等，故C错误；

D．产生干涉的条件是两列波的频率相等，与振幅无关，故D错误。

故选A。

2. 如图所示，长直导线与闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中通有电流，下列情况中，闭合金属线框中有感应电流产生的是（　　）

A. 电流恒定，闭合金属线框向下平移

B. 电流恒定，闭合金属线框向上平移

C. 金属线框固定不动，电流增加

D. 电流恒定，导线和闭合金属线框以相同的速度向右平移

【答案】C

【解析】

【详解】AB．当闭合金属线框向上平移或向下平移时，穿过线框的磁通量保持不变，所以没有感应电流的产生，故AB错误；

C．金属线框固定不动，直导线的电流增加，其周期额穿过线框的磁通量增大，有感应电流的产生，故C正确；

D．电流恒定，导线和闭合金属线框以相同的速度向右平移时，穿过线框的磁通量保持不变，所以没有感应电流的产生，故D错误；

故选C。

3. 如图所示，真空中有一带正电的点电荷甲固定在O点，虚线是其在周围空间产生的电场的三个等势面，且相邻的两个等势面间电势差相同。实线是点电荷乙在电场中运动轨迹，S、M、N为运动轨迹与等势面的交点，下列正确的是（　　）

A. 乙为负电荷

B. 电势

C. 场强大小

D. 电荷乙的电势能

【答案】D

【解析】

【详解】A．曲线运动的合力指向弯曲一侧，故从电荷的运动轨迹可以看出，电荷受到排斥力，已知点电荷甲带正电，故乙为正电荷，A错误；

B．点电荷甲带正电荷，越靠近正电荷处的电势越高，则有

B错误；

C．根据

因为

故

C错误；

D．因为

所以正电荷乙在M点的电势能最大，则有

D正确。

故选D。

4. 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

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

【答案】B

【解析】

【详解】A．由乙图可知，A、B之间的距离为12cm，A错误；

B．在0.8~1.6s时间内，小球运动的路程为2个振幅，为12cm，B正确；

C．由图乙可知，在0.8s时，小球位于负的最大位移处，即B点，此时小球的加速度最大，C错误；

D．在0.4~0.8s时间内，小球从平衡位置处向负的最大位移处运动，小球运动的速度不断减小，弹簧弹性势能增大，D错误。

故选B。

5. 如图所示为回旋加速器的示意图，两个靠得很近的D形金属盒处在与盒面垂直的匀强磁场中，一质子从加速器的A处开始加速。已知D形盒的半径为R，磁场的磁感应强度为B，高频交变电源的电压为，质子质量为m、电荷量为q，下列正确的是（　　）

A. 高频交变电源的电压变化的周期为

B. 质子在回旋加速器中获得的最大动能为

C. 质子在回旋加速器中加速的次数为

D. 只增大磁感应强度，回旋加速器仍可正常工作

【答案】B

【解析】

【详解】A．质子在磁场中圆周运动的周期

要使质子一个周期内加速两次，则高频交变电源的电压变化的周期必须要与之相等，则高频交变电源的电压变化的周期也要等于，故A错误；

B．当质子从加速器中飞出有最大速度，则

最大动能

故B正确；

C．由动能定理可知，质子每被电场加速一次，动能增加量为，则加速的次数为

故C错误；

D．根据

磁感应强度增大，质子运动的周期减小，则频率增大，会大于高频交变电源的频率，使回旋加速器不能正常工作，故D错误。

故选B。

6. 一个质量为60kg的蹦床运动员，从离水平网面3.2m高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5.0m高处。已知运动员与网接触的时间为0.8s，g取10m/s2，不计空气阻力，则网对运动员的平均作用力大小为（　　）

A. 1950N B. 1350N C. 750N D. 150N

【答案】A

【解析】

【详解】设运动员从h1处下落，由匀变速直线运动规律

知运动员触网前瞬间的速度为

（方向向下）

同理，运动员反弹到达高度h2，离开网面时速度为

（方向向上）

在接触网的过程中，运动员受到向上的弹力F和向下的重力mg，设向上方向为正，由动量定理有

解得

F=1950 N

故BCD错误，A正确。

故选A。

7. 如图所示，宽为L的光滑金属导轨与水平面成θ角，质量为m、长为L的金属杆ab水平放置在导轨上。空间存在着匀强磁场，当回路中电流为I时，金属杆恰好能静止。重力加速度为g，则（　　）

A. 若磁场方向竖直向上，磁感应强度大小为

B. 若磁场方向竖直向上，磁感应强度大小为

C. 若磁场方向垂直导轨平面向上，磁感应强度大小为

D. 若磁场方向垂直导轨平面向上，磁感应强度大小为

【答案】C

【解析】

【详解】AB．若磁场方向竖直向上，如图甲，对金属棒，水平方向上有

竖直方向上

又

故可得

AB错误；

CD．若磁场方向垂直导轨平面向上，对金属棒分析如图乙，则有

可得

D错误，C正确。

故选C。

二、多选题（本题共4小题，每小题5分，共20分。每小题给出的四个选项中，有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分。将你认为正确的答案选出来填在答题卡的指定位置）

8. 利用双缝干涉测量光的波长的实验装置如图所示。某实验小组调整实验装置，在光屏上能观察到清晰的干涉条纹。关于该实验，下列正确的是（　　）

A. 只增大光屏与双缝间距L，光屏上相邻两条亮条纹中心间的距离增大

B. 只增大双缝间的距离d，光屏上相邻两条亮条纹中心间的距离增大

C. 只将入射光由红光变为紫光，相邻两条亮条纹中心间距将减小

D. 测出n条亮条纹间的距离a，则相邻两条亮条纹中心间距为

【答案】AC

【解析】

【详解】A．根据

可知，只增大光屏与双缝间距L，光屏上相邻两条亮条纹中心间的距离增大，选项A正确；

B．根据

可知，只增大双缝间的距离d，光屏上相邻两条亮条纹中心间的距离减小，选项B错误；

C．根据

可知，只将入射光由红光变为紫光，波长减小，则相邻两条亮条纹中心间距将减小，选项C正确；

D．测出n条亮条纹间的距离a，则相邻两条亮条纹中心间距为

选项D错误。

故选AC。

9. 如图所示，图甲是一列沿x轴传播的简谐横波在t=0.3s时的波形图，图乙为质点P的振动图像，下列正确的是（　　）

A. 该波的波速为1cm/s

B. 该波沿x轴负方向传播

C. 该波沿x轴正方向传播

D. t=0.3s后质点P比质点Q先到达波谷

【答案】AC

【解析】

【详解】A．波速为

A正确；

BC．根据振动图像，t=0.3s时，质点P向上振动，根据波动图像，波沿x轴正方向传播，B错误，C正确；

D．在t=0.3s时，质点P向上振动，再经过 到达波谷，质点Q向下振动，再经过到达波谷，所以t=0.3s后质点P比质点Q后到达波谷，D错误。

故选AC。

10. 如图所示，当开关闭合、滑动变阻器滑片位于某位置时，水平放置的平行板电容器间一带电液滴恰好处于静止状态，灯泡L正常发光。现将滑动变阻器滑片由该位置向b端滑动过程中（　　）

A. 灯泡将变亮

B. 电源的路端电压增大，输出功率也增大

C. R中有电流流过，方向竖直向上

D. 带电液滴电势能将增大

【答案】AD

【解析】

【详解】AB．将滑片由该位置向b端滑动时，变阻器接入电路的电阻减小，电路中总电阻减小，电路中电流增大，灯泡消耗的功率增大，则灯泡将变亮，外电路总电阻减小，路端电压减小，由于电源的内电阻与外电阻关系未知，所以不能判断输出功率如何变化，B错误，A正确；

C．液滴受力平衡，因电容器上极板带负电，板间场强向上，则知液滴带正电．滑片由该位置向b端滑动时，变阻器接入电路的电阻减小，电路中总电阻减小，电路中电流增大，电容器板间电压

减小，根据

可知，电荷量减小，R中有电流流过，方向竖直向下，C错误；

D．液滴受力平衡，因电容器上极板带负电，板间场强向上，则知液滴带正电．滑片由该位置向b端滑动时，变阻器接入电路的电阻减小，电路中总电阻减小，电路中电流增大，电容器板间电压

减小，场强减小，电场力减小，液滴向下运动，电场力做负功，电势能增加，D正确。

故选AD。

11. 如图甲所示，用轻绳拴着一个质量为m、电荷量为+q的小球在竖直面内绕O点做圆周运动，竖直面内加有竖直向下的匀强电场，不计一切阻力，小球运动到最高点时的动能Ek与绳中张力F间的关系如图乙所示，重力加速度为g，则（　　）

A. 轻绳的长度为

B. 电场强度大小为

C. 小球在最高点时的最小速度为

D. 小球在最低点和最高点所受绳子的拉力差为6b

【答案】BCD

【解析】

【详解】A．在最高点时，绳对小球的拉力、重力和电场力的合力提供向心力，则得：

即

故

由图象可知，图象斜率

即

故A错误；

B．当F=0时，由

解得，

故B正确；

C．当F=0时，重力和电场力提供向心力，此时为最小速度有

解得

故C正确；

D．小球在最低点时，有

小球在最高点时有

从最低点到最高点，由动能定理可得

联立解得

故D正确；

故选BCD。

三、实验题（本题共2小题，第12题6分，第13题10分，共16分。请将答案填在答题卡的指定位置）

12. 小华同学在做“用单摆测定重力加速度”的实验。

（1）用游标卡尺测小球的直径时示数如图甲所示，则小球的直径________。

（2）在实验中，若测得的重力加速度值偏大，其原因可能是_______。

A．所用摆球质量偏大

B．振幅太小导致测得的周期偏小

C．将n次摆动的时间误记为次摆动的时间

D．单摆的悬点未固定紧，振动中出现松动，摆长变大

（3）小华同学用标准的实验器材和正确的实验方法测量出几组不同摆长和对应的周期，然后根据数据描绘图像，进一步计算得到图像的斜率为，可知当地的重力加速度大小________（用含k的表达式表示）。

【答案】    ①. 2.18    ②. C    ③.

【解析】

【详解】（1）[1] 游标卡尺读数是主尺读数（mm的整数位）加上游标尺读数（mm的小数位），由甲图可读出游标卡尺读数为。

（2）[2]AB．由单摆周期公式得

周期测量值

可知重力加速度测量值偏大与摆球质量、振幅（不能太大）无关；AB错误;

D．单摆的悬点为固定，导致摆长变大，但是数据处理仍旧按照原来的摆长来计算加速度则测量值偏小，D错误；

C．将n次摆动当成（n+1）次则周期变小，因此测量值偏大，C正确；

故选C。

（3）[3]由可得

则图像的斜率

得

13. 某实验兴趣小组在测定一个蓄电池电动势和内阻的实验中，备有下列器材：

待测蓄电池（电动势约为2V）

电流表G（满偏电流2mA，内阻20Ω）

电流表A（0～0.6A，内阻约0.1Ω）

滑动变阻器R1（0～20Ω，10A）

滑动变阻器R2（0～200Ω，1A）

电阻箱R0（0-9999.99Ω）

开关和导线若干

（1）某同学利用上述器材将电流表G改装成2V的电压表并设计了图甲的实验电路。其中电阻箱R0应调为________Ω；在该电路中，为了操作方便且能较准确的进行测量，滑动变阻器应选________（填写器材的字母代号）。

（2）在闭合开关S前，应将滑动变阻器的滑片移动至________端（填“a”、“中央”或“b”）。

（3）图乙为该同学根据（1）设计实验电路，利用测出的数据绘出的I1－I2图线（I1为电流表G的示数，I2为电流表A的示数），则由图线可得被测电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω。（结果均保留三位有效数字）。

【答案】    ①. 980    ②. R1    ③. b    ④. 1.90（1.88~1.92）    ⑤. 1.33（1.30~1.40）

【解析】

【详解】（1）[1]根据串联电路特点可知，改装后电压表内阻

带入可得

R0=980Ω

[2]甲图中实验误差的来源于电压表分流，使得电流表读数小于总电流，要减小误差，由并联分流与阻值成反比规律，知滑动变阻器应选择小阻值可使电压表上分得的电流很少，所以应选R1。

（2）[3] 闭合开关S前，滑动变阻器接入电路的电阻应调到最大值，所以应将滑动变阻器的滑片移动至b端。

（3）[4][5]方法一．根据闭合电路欧姆定律有

由乙图可以看出：I2=0时I1=1.90mA，带入上式可得E=1.90V；

由上式结合乙图中数据还可得

方法二．由于改装电压表示数与电流表G的示数的关系为

所以乙图的纵轴可以转化为改装电压表的示数，纵轴上数值不变，单位换成V，乙图就转化为电源的图像，则图线与纵轴的截距表示E，可读出E=1.90V；图线斜率的绝对值表示电源内阻，则有

四、计算题（本题共3小题，共36分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

14. 如图所示，有一个横截面为等边三角形的玻璃三棱柱固定在桌面上，AB面与桌面平行，有一束光线垂直入射到AB面上的P点，已知AB=a，AP=，玻璃的折射率为n=，光在真空中的传播速度为c。

(1)通过计算说明光线能不能在AC面上发生全反射；

(2)若不考虑BC面的反射，则光线在玻璃中传播的总时间。

【答案】(1)见解析；(2)

【解析】

【详解】(1)由，得

C=45°

由几何关系，得

θ=60°

θ>45°，故光束在AC面上发生全反射

(2)设光在玻璃中传播的路程为s

由几何关系得

又

解得

15. 如图所示，某矩形区域abcd，ab边长为2L，bc边长为L，以对角线ac为边界分为上、下两个区域，对角线上方区域存在竖直向下的匀强电场，对角线下方区域存在垂直纸面向外的匀强磁场。质量为m、电荷量为＋q的粒子以速度v0从a点沿边界ab进入电场，恰好从对角线ac的中点O进入磁场，并恰好未从边界cd射出。粒子重力不计，求：

（1）电场强度E的大小；

（2）磁感应强度B的大小。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，设时间为t，到O点时电场线方向速度大小为有vy，加速度为a，则有

L=v0t

vy=at

解得

vy=v0

（2）带电粒子在匀强电场和磁场中的运动轨迹如图所示，设粒子进入磁场时速度方向与水平方向夹角为，在磁场中做匀速圆周运动，圆周半径为R，由几何关系得

又

=1

解得

16. 如图所示，一块质量为mA=1kg，右端带有薄挡板的木板A放置在光滑水平面上，另一质量为mB=2kg的可视为质点的物块B放在木板上P点，现分别同时使A获得水平向左的速度vA=8m/s，使B获得水平向右的速度vB=1m/s。经过时间t=1s物块与木板右端的挡板发生弹性碰撞。已知物块与木板间的动摩擦因数为μ=0.1，。

（1）求P点到挡板的距离；

（2）求从碰撞后到物块与木板共速所经历的时间；

（3）若木板长度为L=m，要使物块B恰好不滑出长木板A，则在物块与木板碰撞结束的瞬间，给木板A施加一水平向右的瞬时冲量I，求冲量I的大小。

【答案】（1）7.5m；（2）2s；（3）2kg·m/s

【解析】

【详解】（1）对A、B有

，

A、B运动的位移为

，

则P点到挡板的距离为

联立以上各式，解得

=7.5m

故P点到挡板的距离为7.5m。

（2）碰前A、B的速度大小为

，

解得

，

设碰后A、B的速度分别为vA2、vB2，以水平向左为正方向，有

，

解得

，

A、B碰撞后到共速时，有

解得

对B有

再根据（1）中

联立可求得

故从碰撞后到物块与木板共速所经历的时间为2s。

（3）给A一水平向右的瞬时冲量I，速度变为vA3，以水平向左为正方向，有

，

解得

，（不符合题意，舍去）

对A有

解得

故瞬时冲量的大小为2kg·m/s。