2023-2024学年江西省丰城中学高二（上）期末物理试卷（含解析）

这是一份2023-2024学年江西省丰城中学高二（上）期末物理试卷（含解析），共18页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.关于电磁波的下列说法，正确的是( )
A. 做变速运动的电荷可以在周围的空间产生电磁波
B. 电磁波不具有能量
C. 麦克斯韦第一次通过实验验证了电磁波的存在
D. 赫兹预言了电磁波的存在
2.下列说法正确的是( )
A. 图(a)中，观看3D电影时佩戴特殊的眼镜是运用了双缝干涉的原理
B. 图(b)叫牛顿环，是光的衍射现象
C. 图(c)水中的气泡看上去特别明亮，是由于光发生了折射引起的
D. 图(d)所示光导纤维的内芯折射率比外套大
3.图甲所示是两个同心且共面的金属圆环线圈A和B，A中的电流按图乙所示规律变化，规定顺时针方向为电流的正方向。下列说法中正确的是
( )
A. 0～t1时间内，线圈B中的感应电流沿逆时针方向
B. 0～t1时间内，线圈B有扩张的趋势
C. t1时刻，线圈B有收缩的趋势
D. 0～t2时间内，线圈B中的感应电流大小、方向均不变
4.如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为3：1，RT为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，R1为定值电阻，电压表和电流表均为理想电表。原线圈所接电压u随时间t按正弦规律变化，如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 理想变压器输入、输出功率之比为3：1
B. 理想变压器原、副线圈中的电流之比为3：1
C. u随t变化的规律为u=54sin100πt(V)
D. 若热敏电阻RT的温度升高，则电压表的示数不变，电流表的示数变大
5.如图为一有效摆长为L的单摆，现将质量为m的摆球A向左拉高平衡位置一个很小的角度，使得A球升高了h，然后由静止释放。A球摆至平衡位置P时，恰与静止在P处，质量为0.2m的B球发生正碰，碰后A继续向右摆动，B球以速度v沿光滑水平面向右运动，与距离为d的墙壁碰撞后以原速率返回，当B球重新回到位置P时，A球恰好碰后第一次回到P点，则下列说法不正确的是( )
A. 单摆的周期为T=4dv
B. 当地的重力加速度为g=lπ2v24d2
C. A球释放到达P经历的时间小于A球碰后再次到达最高点的时间
D. A球碰后的速度大小为vA= 2gh−v5
6.在光滑水平地面上放一个质量为2kg的内侧带有光滑弧形凹槽的滑块M，凹槽的底端切线水平，如图所示。质量为1kg的小物块m以v=6m/s的水平速度从滑块M的底端沿槽上滑，恰好能到达滑块M的顶端。重力加速度取g=10m/s,不计空气阻力。在小物块m沿滑块M滑行的整个过程中，下列说法正确的是( )
A. 小物块m沿滑块M上滑的最大高度为0.3m
B. 小物块m沿滑块M上滑的最大高度为0.6m
C. 合力对滑块M的冲量大小为8N·s
D. 合力对滑块M的冲量大小为16 N·s
二、多选题：本大题共4小题，共22分。
7.如图所示，光滑水平导轨置于磁场中，磁场的磁感应强度为B，左侧导轨间距为l，右侧导轨间距为2l，导轨均足够长。质量为m的导体棒ab和质量为2m的导体棒cd均垂直于导轨放置，处于静止状态。ab的电阻为R，cd的电阻为2R，两棒始终在对应的导轨部分运动，两金属棒始终与导轨垂直且接触良好，导轨电阻不计。现瞬间给cd一水平向右的初速度v0，则此后的运动过程中下列说法正确的是( )
A. ab棒最终的速度13v0
B. 全过程中，通过导体棒cd的电荷量为mv03Bl
C. 从cd获得初速度到二者稳定运动，此过程系统产生的焦耳热为23mv02
D. 导体棒ab和cd组成的系统动量守恒
8.一列简谐横波沿x轴方向传播，t=5.5s时刻的波形图如图甲，质点P的振动图像如图乙。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0.4m/s
C. 质点P起振后，9s内经过的路程可能为55cm
D. t=5.5s时刻质点P的纵坐标为y=5cm
9.如图所示，ΔABC为一直角三棱镜的横截面，BC面涂有反光膜，∠A=30∘，CM⊥AB，垂足M与B点的距离为L。与AC平行的一光线PM从M点射入三棱镜，经BC反射后的光线射到CA上的E点(图中未画出)。三棱镜对该光线的折射率n= 3，光在真空中的传播速度大小为c。下列说法正确的是( )
A. 该光线射到E点时不会发生全反射
B. 该光线射到E点时会发生全反射
C. 该光线从M点传播到E点的时间为3Lc
D. 该光线从M点传播到E点的时间为3 3Lc
10.(多选)如图所示，S为一离子源，MN为足够长的荧光屏，S到MN的距离为SP=L，MN左侧区域有足够大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里。某时刻离子源S一次性沿平行纸面各个方向均匀地喷发大量的质量为m、电荷量为q、速率为qBLm的正离子(此后不再喷发)，不计离子重力，不考虑离子之间的相互作用力。则
( )
A. 打中荧光屏的最短时间为πm3qB
B. 打中荧光屏的最长时间为πmqB
C. 打中荧光屏的宽度为2 3L
D. 打到荧光屏的离子数与发射的离子数比值为12
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.如图甲所示是用“双缝干涉测量光的波长”实验装置图。
(1)已知单缝与双缝间的距离L1=100 mm，双缝与屏间的距离L2=800mm，双缝间距d=0.25mm。用测量头来测量亮纹中心间的距离，测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻度线对准第1条亮纹的中心(如图乙所示)，此时手轮的读数如图丙所示，是____mm，转动测量头，使分划板中心刻度线对准第4条亮纹的中心，此时手轮的读数如图丁所示。则该被测光的波长为____m(保留两位有效数字)。
(2)图戊为上述实验装置的简化示意图。S为单缝，S1、S2为双缝，屏上会出现明暗相间的干涉条纹。若实验时单缝偏离光轴，向下微微移动，则可以观察到____。
A.干涉条纹消失
B.仍能看到干涉条纹，且条纹整体向上平移
C.仍能看到干涉条纹，且条纹整体向下平移
12.某同学用伏安法测电源的电动势和内阻，实验室提供的器材有：
A.待测电源(电动势约为6V，内阻约为1Ω)
B.电压表(量程为3V，内阻约为6kΩ)
C.电流表(量程为2A，内阻约为0.3Ω)
D.滑动变阻器(0∼5Ω,3A)
E.电阻箱(最大阻值9999.9Ω)
F.开关和导线若干
(1)为完成实验，该同学需扩大电压表的量程。为测量电压表的内阻，他设计了图甲所示的电路图，该同学按照图甲连接好电路，进行了如下几步操作：
①将滑动变阻器触头滑到最左端，把电阻箱的阻值调到零；
②闭合开关，缓慢调节滑动变阻器的触头，使电压表指针指到3.0V；
③保持滑动变阻器触头不动，调节电阻箱的阻值，当电压表的示数为1.5V时，电阻箱的读数为5970.0Ω，则电压表的内阻为_______Ω，该值_______电压表内阻的真实值(选填“大于”“小于”或“等于”)。
④保持电阻箱的阻值不变，使电阻箱和电压表串联，改装成新的电压表，改装后电压表的量程为_______V。
(2)将④中改装后的电压表(表盘未换)与电流表连成如图乙所示的电路，测量电源的电动势和内阻，调节滑动变阻器的触头，读出电压表示数U和电流表示数I，作出U−I图像如图丙所示，则电源的电动势为_______V，内阻为_______Ω(结果保留两位小数)。
四、计算题：本大题共3小题，共38分。
13.如图所示，两根足够长、电阻不计且相距L=0.2m的平行金属导轨固定在倾角θ=37∘的绝缘斜面上，顶端接有一盏额定电压为U=3.6V的小灯泡(电阻恒定)，两导轨间有一磁感应强度大小为B=5T、方向垂直导轨平面向下的匀强磁场。今将一根长为L、质量m=0.2kg、电阻r=1Ω的金属棒垂直于导轨放置，在顶端附近无初速度释放，金属棒与导轨接触良好，金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5。已知金属棒下滑x=6m后速度稳定，且此时小灯泡恰能正常发光，重力加速度g取10m/s2，sin37∘=0.6，cs37∘=0.8。求：
(1)金属棒稳定下滑时的速度大小；
(2)金属棒从开始下滑到稳定过程中，金属棒产生的焦耳热。
14.如图所示，在xOy平面的第二象限内存在沿y轴负向的匀强电场，在x≥0区域中存在垂直于平面向里的匀强磁场。电场中P点坐标为(−L, 32L)，带电粒子a自P点以初速度v0水平向右射入电场，一段时间后，与静止在坐标原点的不带电粒子b相碰并立即结合成粒子c，此后c又恰好回到了P点，已知a、b的质量均为m，a的电荷量为q，不计粒子重力。求：
(1)电场强度E的大小；
(2)碰撞过程损失的机械能；
(3)磁感应强度B的大小。
15.如图所示，水平地面上固定一个倾角θ=30∘、长L=14.4m的光滑斜轨道，斜轨道底部通过一段很小的光滑圆弧与静止在水平地面上、质量为mB=1kg薄木板B平滑连接，B板右边某处有一质量为mC=3kg的薄木板C。现让质量为mA=1kg的小物块A(可以视为质点)，从斜轨道顶端由静止滑下，物块A滑上B木板后，B开始向右运动，当A滑到B的右端时，A、B速度刚好相等，而且B、C刚好碰撞，碰撞过程中无机械能损失，已知A与B间的动摩擦因数为μ1=0.4，B与地面间的动摩擦因数为μ2=0.1，重力加速度g取10m/s2。求：
(1)物块A在斜轨道上运动的时间；
(2)B在运动的整个过程中木板B和地面间因摩擦而产生的热量；
答案和解析
1.【答案】A
【解析】解：A、根据麦克斯韦的电磁场理论可知，做变速运动的电荷会在空间产生变化的电磁场，变化的电磁场在空间传播，形成电磁波，故A正确；
B、电磁波能够传播能量，说明电磁波具有能量，故B错误；
CD、麦克斯韦预言了电磁波的存在，是赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故CD错误。
故选：A。
根据麦克斯韦的电磁场理论分析，做变速运动的电荷会在空间产生变化的电磁场，形成电磁波。
电磁波可以传播能量。
麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在。
此题考查了电磁波的基本性质，知道电磁波的传播特点，并明确麦克斯韦的电磁场理论，掌握电磁场的产生规律是解题的关键。
2.【答案】D
【解析】【分析】
本题考查了光学常见现象和应用，基础题。
【解答】
A、观看3D电影时佩戴特殊眼镜是偏振眼镜，选项 A错误；
B、牛顿环属于光的干涉现象，故B错误；
C、水中的气泡看上去特别明亮，是由于光发生了全反射，选项 C错误；
D、在光导纤维中，光发生全反射，所以内芯折射率比外套大，选项 D正确。
3.【答案】D
【解析】【分析】
本题考查了安培定则与楞次定律的应用，根据磁场的变化结合楞次定律即可解题。
先根据安培定则判断出A产生的磁场的方向，然后由楞次定律判断出B内产生的感应电流的方向即可，以及B的趋势。
【解答】
AB.在0～t1时间内，线圈A中顺时针电流在减小，电流产生磁场在减小，根据安培定则与磁场叠加原则可知，穿过线圈B的磁通量方向向里且在减小，根据楞次定律可知线圈B的感应电流方向为顺时针，两线圈的电流同向，则有相互吸引趋势，所以线圈B有收缩趋势，故AB错误；
C.t1时刻，线圈A中的电流为零，没有磁场，因此线圈B既没有扩张的趋势，也没有收缩的趋势，故C错误；
D.当t1～t2时间内，线圈A中逆时针电流在增大，电流产生磁场在增强，根据安培定则与磁场叠加原则可知，穿过线圈B的磁通量的方向向外，且在增大，根据楞次定律可知线圈B的感应电流方向为顺时针，所以0～t2时间内，线圈B中的感应电流方向不变，又由于线圈A中的电流变化率相同，因此线圈B中的感应电流大小也不变，故D正确。
故选D。
4.【答案】D
【解析】A.理想变压器输入功率等于输出功率，比值为1：1，故A错误；
B.变压器原、副线圈中的电流强度与匝数成反比，即I1I2=n2n1=13，故B错误；
C.由图(b)可知交流电压最大值 Um=27 2V ，周期T=0.02s，角速度ω=100πrad/s，则可得u=27 2sin100πt(V)
故C错误；
D.由题图知电压表的读数总等于输入电压的有效值，所以电压表示数不变，变压器的次级电压也不变，则RT的温度升高时，阻值减小，电流表的示数变大，故D正确。
故选D。
变压器原副线圈的功率相等；
根据变压器的匝数比得出电流值比；
根据图像得出周期和最大值，结合角速度和周期的关系得出角速度，由此得出电压的瞬时表达式；
匝数保持不变，则副线圈的电压保持不变，当温度升高时，电阻变小，根据欧姆定律分析电流表的变化。
本题主要考查了变压器的构造和原理，理解原副线圈的功率相等，同时熟记电压、电流之比与匝数比的关系，根据欧姆定律分析出电流的变化。
5.【答案】A
【解析】A
【详解】A.物块随圆盘做圆周运动时静摩擦力提供向心力，当转速足够大时，最大静摩擦力不足提供向心力时，物块将发生离心运动，故A正确；
B.向心力是效果力，受力分析时不能分要，则物块随圆盘一起运动时受到重力、支持力、摩擦力作用，故B错误；
C.物块随圆盘做圆周运动时静摩擦力提供向心力，则
f=mω2r
不一定等最大静摩擦力，故C错误；
D.因为物块和圆盘一起做匀速圆周运动，所以物块所受力的合力提供向心力，故D错误。
故选A。
6.【答案】D
【解析】D
【详解】A.由图像可知，0 ∼ 3.6s内，弹力等于重力，运动员在3.6s ∼ 4.2s内，弹力大于重力，故运动员处于超重状态，A正确；
B.由图乙可知，运动员在8.4s ∼ 9.4s内，运动员受到的弹力先小于重力，再大于重力，然后再小于重力，故运动员先处于失重状态再处于超重状态再处于失重状态，B正确；
C.由图像可知运动员离开蹦床后做竖直上抛运动，离开蹦床的时刻为6.8s或9.4s，再下落到蹦床上的时刻为8.4s或11s，它们的时间间隔均为1.6s，故处于完全失重状态的最长时间为1.6s，C正确；
D.由图像可知，离开蹦床的最长时间为1.6s，由对称性可知，上升时间为0.8s，则上升的最大高度为
H=12gt22=12×10×1.622m=3.2m
D错误。
故选D。
7.【答案】CD
【解析】CD
【详解】A.伽利略通过“理想实验”推理推翻了亚里士多德的观点，选项A错误；
B.亚里士多德认为，力是维持物体运动状态的原因；伽利略认为，力是改变物体运动状态的原因，选项B错误；
C.伽利略通过“理想实验”得出结论：运动物体具有一定速度，如果它不受力，没有加速或减速的原因，它将以这一速度永远运动下去，选项C正确；
D.笛卡尔指出：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向，选项D正确。
故选CD。
8.【答案】ABD
【解析】【分析】从质点P的振动图像可知当 t=5.5s 时刻质点P沿y轴负方向运动，根据图甲波动图由波形平移法可知波的传播方向；由图甲可知波长为 λ ，由图乙可知周期为 T ，则由v=λT可求波速；由于9s=32T，则质点P起振后，9s内经过的路程为s=32×4A；写出P的振动方程，将 t=5.5s 代入可得刻质点P的纵坐标。
【解答】
A.从质点P的振动图像可知当 t=5.5s 时刻质点P沿y轴负方向运动，根据波形平移法可知波沿x轴正方向传播，故A正确；
B.由图甲可知波长为 λ=2.4m ，由图乙可知周期为 T=6s ，则波速为v=λT=0.4m/s，故B正确；
C.由图乙可知周期为 T=6s ，由于9s=32T，则质点P起振后，9s内经过的路程为s=32×4A=32×4×10cm=60cm，故C错误；
D.从乙图可得质点P的振动方程为y=−Asin2πTt=−10sin2π6t(cm)=−10sinπ3t(cm)，将 t=5.5s 代入可得y=−10sin π3×5.5cm=5cm，故D正确。
故选ABD。
9.【答案】BC
【解析】BC
【详解】A.图甲中，传动装置转动过程中a，b两点的线速度相等，但半径不相等，根据 v=ωr 可知，传动装置转动过程中a，b两点的角速度不相等，A错误；
B.图乙中，无论用多大的力打击，A球在竖直方向上与B球在竖直方向上都是自由落体运动，且从同一高度下落，因此总是同时落地，B正确；
C.图丙中，对汽车在最高点受力分析，由牛顿第二定律可得
mg−FN=mv2R
FN=mg−mv2R
汽车通过拱桥顶端的速度越大，桥面对汽车的支持力 FN 就越小，由牛顿第三定律可得，汽车通过拱桥顶端的速度越大，汽车对桥面的压力就越小，C正确；
D.图丁中，当火车以规定速度经过外轨高于内轨的弯道时，火车的重力与斜轨道的支持力的合力恰好等于向心力，内外轨对火车均无侧压力，若火车以大于规定速度经过外轨高于内轨的弯道时，火车有做离心运动的趋势，则有外轨对火车有侧压力，D错误。
故选BC。
10.【答案】AD
【解析】【分析】
本题考查了离子在磁场中的运动，离子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，分析清楚离子运动过程是解题的关键，应用牛顿第二定律即可解题。
【解答】解：A、离子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律得：
qvB=mv2r
解得离子轨道半径为：r=mvqB=L
离子轨迹对应弦长最短时运动时间最短，即离子轨迹恰好经过P点，如图所示。
根据几何关系可知，轨迹对应的圆心角为60°，能打中荧光屏的最短时间为tmin=60°360∘T=16⋅2πmqB=πm3qB，故A正确；
B、当v=qBLm时，离子的轨道半径为R=mvqB=L
离子运动轨迹如图所示
离子速度为v1从下侧回旋，刚好和边界相切，离子速度为v2时从上侧回旋，刚好和上边界相切，打在荧光屏上的离子的周期
T=2πmqB
打中荧光屏的最长时间为tmax=270°360∘T=34⋅2πmqB=3πm2qB，故B错误；
C.离子打中荧光屏的范围总长度为图中得AB长度，由几何关系可知
|AB|=( 3+1)R
打中荧光屏的宽度为( 3+1)R，故C错误；
D、当v=qBLm时，离子的轨道半径R=mvqB=L。离子恰好打到MN上的临界运动轨迹如图所示。
离子速度为v1从下侧回旋，刚好和边界相切；离子速度为v2时从上侧回旋，刚好和上边界相切，打到N点的离子离开S时的初速度方向和打到M′点的离子离开S时的初速度方向夹角θ=π
故能打到荧光屏上的离子数与发射的粒子总数之比为k=θ2π=12，故D正确。
故选：AD。
11.【答案】(1)2.190；5.9×10−7；(2)B。
【解析】(1)对准第1条亮纹中心时手轮的读数为x1=2 mm+0.01×19.0 mm=2.190 mm；
对准第4条亮纹中心时手轮的读数为x2=7.5 mm+0.01×37.0 mm=7.870 mm。
相邻两亮条纹的间距为Δx=x2−x13=7.870−2.1903×10−3 m≈1.89×10−3 m。根据Δx=ldλ得波长为λ=Δx·dL2=1.89×10− 3×0.25×10− 30.8 m=5.9×10−7 m。
(2)实验时单缝偏离光轴，向下微微移动，通过双缝S1、S2的光仍是相干光，仍可产生干涉条纹，A错误；
对于中央亮纹来说，从单缝S经过S1、S2到中央亮纹的路程差仍等于0，SS1>SS2，SS1+S1P=SS2+S2P，那么S1P