福建省福州第二中学2023-2024学年高二下学期4月期中考试物理试卷(含答案)

这是一份福建省福州第二中学2023-2024学年高二下学期4月期中考试物理试卷(含答案)，共23页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。


一、单选题
1．关于下列四幅图片所对应的物理规律，下列说法正确的是( )
A.图1：弹簧振子的周期与振幅有关
B.图2：若把单摆从北京移到赤道上，则单摆的振动频率会增加
C.图3：如图甲为汽车消音器，图乙为其结构简化图，声音从入口进入，经a、b传播后从出口排出，消音原理主要是波的干涉
D.图4：观察者不动，波源S向右运动，相等的时间内，左边观察者接收到波的个数比右边的多
2．潜艇在水下活动时需要用声呐对水下物体及舰船进行识别、跟踪、测向和测距。某潜艇声呐发出的一列超声波在时的波动图像如图甲所示，图乙为质点P的振动图像，则( )
A.该超声波的波速为
B.该超声波沿x轴负方向传播
C.内，质点P沿x轴运动了
D.该超声波遇到的障碍物会产生明显的衍射现象
3．如图所示，半圆形玻璃砖的半径为R，O为圆心，M为直径上的一点，F为半圆的顶点，让一细激光束从M点沿纸面射入，当时，光线恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当时，光线从玻璃砖圆形表面的顶点F射出，且射出的光线与从M点入射的光线平行。已知真空中的光速为c，则( )
A.M点到O点的距离为
B.玻璃砖的折射率为
C.当光在玻璃砖中的传播时间为
D.光在玻璃砖中发生全反射的临界角为
4．某实验小组用电池、电动机等器材自制风力小车，如图所示，叶片匀速旋转时将空气以速度v向后排开，叶片旋转形成的圆面积为S，空气密度为ρ，下列说法正确的是( )
A.风力小车的原理是将风能转化为小车的动能
B.t时间内叶片排开的空气质量为
C.叶片匀速旋转时，空气对小车的推力为
D.叶片匀速旋转时，单位时间内空气流动的动能为
二、多选题
5．一绳波形成过程的示意图如图所示，软绳上选9个等间距的质点，相邻两个质点间距离为2cm，时刻质点1在外力作用下开始沿竖直方向振动，其余质点在相互作用力的带动下依次振动，从而形成简谐波。当时质点5开始振动，下列说法正确的是( )
A.该绳波的波长为18cm
B.绳波上每个质点的振动频率相同
C.质点1起振方向竖直向下
D.时，质点2加速度方向竖直向下
6．某款手机防窥屏的原理如图所示；在透明介质中有相互平行排列的吸光屏障，屏障垂直于屏幕，改变某些条件时可实现对像素单元可视角度θ的控制，已知相邻两屏障间距离为L，透明介质折射率为,发光像素单元紧贴防窥屏的下表面，可视为点光源，位于相邻两屏障的正中间，下列说法正确的是( )
A.屏障的高度d越大，可视角度θ越小
B.防窥屏的厚度越大，可视角度θ越大
C.透明介质的折射率越大，可视角度θ越小
D.当可视角度时，屏障高度为
7．有一列沿x轴传播的简谐横波，从某时刻开始，介质中位置在处的质点a和在处的质点b的振动图线分别如图甲图乙所示。则下列说法正确的是（）
A.质点a的振动方程为
B.质点a处在波谷时，质点b一定处在平衡位置且向y轴正方向振动
C.若波沿x轴正方向传播，这列波的最大传播速度为3m/s
D.若波沿x轴负方向传播，这列波的最大波长为24m
8．如图所示为大球和小球叠放在一起、在同一竖直线上进行的超级碰撞实验，它可以使小球弹起并上升到很大高度。某次实验大球（在下）质量是小球（在上）质量的3倍，从距地面高h处由静止释放，h远大于球的半径，两球均可视为质点，不计空气阻力。假设大球和地面、大球与小球的碰撞均为弹性碰撞，且碰撞时间极短。下列说法正确的是( )
A.两球一起下落过程中，小球对大球的弹力大小为mg
B.大球与地面碰撞前的速度大小为
C.大球与小球碰撞后，小球上升的高度为4h
D.若大球的质量增大，小球上升的最大高度会更高
三、填空题
9．湄洲岛旅游度假区是我国著名5A景区，众多游客在岛上观日出。游客看到的太阳位置比实际位置______（填“高”或“低”），这是太阳光经过大气层发生______（填“折射”或“干涉”）现象；若没有大气层，游客将更______（填“早”或“迟”）看到日出。
10．如图所示，一列简谐横波沿轴正方向传播，实线为时的波形图，虚线为时的波形图。已知该简谐波的周期大于0.5s。关于该简谐波，则该波的波长为___________m，该波的波速为___________m/s；横坐处的质点P（图中未画出）在时的振动方向沿y轴___________（选填“向上”或“向下”）。
11．甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中传播，波源位于处的甲波沿x轴正方向传播，波源位于处的乙波沿x轴负方向传播，时刻两列波的波形图如图所示。已知甲的波速为，回答下列问题：
甲、乙两列波__________发生稳定的干涉；（填“能”或“不能”）
两列波叠加后，处为振动的__________点；（“减弱”或“加强”）
时刻，处的质点位移为__________cm。
四、实验题
12．在“测玻璃的折射率”实验中：
（1）如图所示，用插针法测定平行玻璃砖折射率的实验中，下列说法中正确的是______；
A.若的距离较大时，通过玻璃砖会看不到的像
B.为减少测量误差，的连线与法线的夹角应尽量小些
C.为了减小作图误差，和的距离应适当取大些
D.若的连线与法线夹角较大时有可能在面发生全反射，所以在一侧就看不到的像
（2）如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度_______（填“大”或“小”）的玻璃砖来测量。
（3）在该实验中，光线是由空气射入玻璃砖，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线如图所示，从图线可知玻璃砖的折射率是_______。
（4）在该实验中，某位同学在纸上画出的界面、与玻璃砖实际位置的关系如图所示。他的其它操作均正确，且以、为界面画光路图。则该同学测得的折射率与真实值相比_________。（填“偏大”、“偏小”或“不变”）
13．某同学想用一支新HB铅笔笔芯(粗细均匀)的电阻来探索石墨的导电性。
（1）先用多用电表直接测量笔芯的电阻，先把选择开关调至欧姆“×10”挡，经过正确的操作后，发现指针偏转角度过大，此时应将选择开关调至欧姆______（填“×1”或“×100”）挡，并重新进行_______调零，最终测量结果如图甲所示，则该铅笔笔芯的电阻为_______Ω。
（2）该同学想更准确地测出这支铅笔笔芯的电阻，他从实验室找到如下器材：
A、电源E：电动势约为3.0V；
B、电流表：量程为0~10mA。内阻：；
C、电流表：量程为0~100mA，内阻：
D、滑动变阻器R最大阻值为5Ω；
E、电阻箱：最大阻值为999.9Ω；
F、开关S、导线若干。
为了尽量准确地测量这支铅笔笔芯电阻的阻值，根据实验室提供的仪器，他设计图乙所示的电路，其中图中电流表a应选用______，电流表b则选用另外一只。（填“”或“”）
（3）要将电流表a与电阻箱改装为量程为3V的电压表，则电阻箱的阻值应调至=______________。
（4）闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，记录电流表的示数和电流表的示数，根据测得的多组数据描绘出图像，如图丙所示，则笔芯电阻的阻值_________________。
五、计算题
14．如图，xOy平面内有区域Ⅰ和Ⅱ，其中区域Ⅰ存在以原点O为圆心的圆形匀强磁场，区域Ⅱ存在范围足够大的匀强磁场和匀强电场：电场强度大小为E，方向沿y轴负方向；两区域磁场的磁感应强度大小均为B，方向均垂直坐标平面向里。某带电粒子以速度从M点沿y轴负方向射入区域Ⅰ，从N点离开区域Ⅰ并立即进入区域Ⅱ，之后沿x轴运动。已知，M点坐标为（0，0.1），粒子的比荷，不计粒子的重力。
（1）求粒子的速度；
（2）求电场强度E；
（3）某时刻开始电场强度大小突然变为2E（不考虑电场变化产生的影响），其他条件保持不变，一段时间后，粒子经过P点，P点的纵坐标，求粒子经过P点的速度大小。
15．如图，粗糙斜面与光滑水平面通过光滑小圆弧平滑连接，斜面倾角.小滑块(可看作质点)A的质量为，小滑块B的质量为，其左端连接一轻质弹簧.若滑块A在斜面上受到，方向垂直斜面向下的恒力作用时，恰能沿斜面匀速下滑.现撤去F，让滑块A从距斜面底端处，由静止开始下滑.取，，.求：
（1）滑块A与斜面间的动摩擦因数；
（2）撤去F后，滑块A到达斜面底端时的速度大小；
（3）滑块A与弹簧接触后的运动过程中弹簧最大弹性势能.
16．如图所示，上方的平行金属导轨与间距为，下方的金属导轨由圆弧导轨、与水平导轨、平滑连接而成，上方导轨和下方导轨没有连接在一起，圆弧导轨与的圆心角为、半径为，与的间距，与的间距，与的高度差为。导轨、左端接有的电阻，导轨与间的圆弧区域内没有磁场，平直部分存在宽度为d、磁感应强度方向竖直向上的匀强磁场；圆弧导轨与的区域内没有磁场，平直部分右侧存在磁感应强度方向竖直向上的匀强磁场（图中没有画出），导体棒a质量为，棒a接在电路中的电阻；导体棒b质量为，棒b接在电路中的电阻。导体棒a从距离导轨、平直部分处静止释放，恰好沿圆弧轨道与的上端切线方向落在圆弧轨道上端，接着沿圆弧轨道下滑；导体棒b最初静止在水平导轨与上。重力加速度：，不计导轨电阻、一切摩擦及空气阻力。求：
（1）导体棒a刚进入磁场时电阻R的电流大小和方向；
（2）d的大小；
（3）导体棒b从静止开始到匀速运动的过程中，导体棒b上产生的焦耳热。（导轨与、与均足够长，导体棒a只在导轨与上运动）
参考答案
1．答案：C
解析：A.图1：弹簧振子的周期，与振子的质量和弹簧的劲度系数有关，与振幅无关，选项A错误；
B.图2：若把单摆从北京移到赤道上，重力加速度减小，根据
可知单摆的周期变大，则单摆的振动频率会减小，选项B错误；
C.图3：如图甲为汽车消音器，图乙为其结构简化图，声音从入口进入，经a、b传播后从出口排出，因两个路径的路程差等于半波长的奇数倍，使得振动减弱，即消音原理主要是波的干涉，选项C正确；
D.图4：观察者不动，波源S向右运动，相等的时间内，左边观察者接收到波的个数比右边的少，选项D错误。
故选C。
2．答案：A
解析：A.由图1可知，该波的波长由图2可知
周期为
该波的波速为
故A正确；
B.由图2可知，在时刻，P质点速度沿y轴正方向，根据上下坡法可知该波沿x轴正方向传播，故B错误；
C.质点P在平衡位置上下附近振动，不会随波迁移，故C错误；
D.只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能发生明显的衍射现象。障碍物的宽度有1m，远大于波的波长，故不会产生明显的衍射现象，D错误。
故选A。
3．答案：C
解析：A.当时，光线恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；设长度为x，如图所示
当时，光线从玻璃砖圆形表面的顶点F射出
由几何关系知
联立得
故A错误；
B.由临界角公式知
代入得
故B错误；
C.当光在玻璃砖中的传播时间为
由折射率关系知
代入得
故C正确；
D.由临界角公式知
故D错误。
故选C。
4．答案：C
解析：A.风力小车的原理是消耗电能，先转化成风能，再推动小车运动，所以是电能转化为小车的动能，故A错误；
B.t时间内叶片排开的空气质量为
故B错误；
C.由动量定理可得叶片匀速旋转时，空气受到的推力为
根据牛顿第三定律可知空气对小车的推力为，故C正确；
D.叶片匀速旋转时，单位时间内空气流动的动能为
故D错误。
故选C。
5．答案：BC
解析：A.当时质点5开始振动，此时质点1第一次回到平衡位置，则有
则该绳波的波长为16cm，故A错误；
B.绳子上每一个质点的起振方向都相同、振动频率都相同，都与波源的相同，故B正确；
C.该波向右传播，由图可知，质点5起振方向竖直向下，则质点1起振方向竖直向下，故C正确；
D.当时质点5开始振动，则0.2s传播了半个波长，即半个周期
所以周期T为0.4s，则波速为
则该波传到质点2的时间为
则质点2在内振动的时间为
则时，质点2加速度方向竖直向上，故D错误。
故选BC。
6．答案：AD
解析：A.根据几何关系可知，屏障的高度d越大，图中可视角度对应的入射光折射时的入射角越小，根据折射定律
可知，光在空气中的折射角越小，可知，可视角度θ越小，故A正确；
B.根据几何关系可知，当屏障的高度一定时，图中可视角度对应的入射光折射时的入射角一定，与防窥屏的厚度无关，即可视角度θ与防窥屏的厚度无关，可知，防窥屏的厚度变大，可视角度θ不变，故B错误；
C.根据上述，当入射光折射时的入射角一定时，透明介质的折射率越大，则在空气中的折射角越大，则可视角度θ越大，故C错误；
D.可视角度时，根据透明介质的折射率为
可解得光线在透明介质中的入射角为30°，根据几何关系得屏障高度为
故D正确。
故选AD。
7．答案：BD
解析：A.根据甲图可得质点a的振幅、周期、初相位分别为
，，
根据振动方程
可得质点a的振动方程为
故A错误；
BCD.根据甲乙两图质点a、b的振动图像可知，在题述该时刻，质点a在波谷，质点b在平衡位置，且两质点在该时刻后均向上振动，则根据“同侧法”可知，若该波沿x轴负方向传播，则两质点之间的距离为应满足
（）
解得
（）
当时，该波波长有最大值
若该波沿x轴正方向传播，则两质点之间的距离应满足
（）
解得
（）
根据波速与波长之间的关系
可得该波的波速的可能值为
（）
当时，向x轴正方向传播的速度有最大值
而无论该波向左传播还是向右传播，两质点之间的距离总是半波长的奇数倍，由此可知，质点a处在波谷时，质点b一定处在平衡位置且向y轴正方向振动，故BD正确，C错误。
故选BD。
8．答案：BCD
解析：A.不计空气阻力，两球下落过程做自由落体运动，处于完全失重状态，小球对大球的弹力为零，故A错误；
B.大球做自由落体运动，由匀变速直线运动的速度—位移公式
可知，大球与地面碰撞前的速度大小为
故B正确；
C.大球与地面发生弹性碰撞，大球与地面碰撞后，速度瞬间反向，大小相等，大球速度反向后与小球发生弹性碰撞，两球碰撞过程系统内力远大于外力，系统动量守恒、机械能守恒，设碰撞后小球的速度大小为，大球速度大小为，选向上方向为正方向，由动量守恒定律得
由机械能守恒定律得
解得
大球与小球碰撞后小球做竖直上抛运动，小球上升的高度
故C正确；
D.设小球质量为m，大球质量为M，两球发生弹性碰撞，两球碰撞过程系统内力远大于外力，系统动量守恒、机械能守恒，设碰撞后小球的速度大小为，大球速度大小为，选向上方向为正方向，由动量守恒定律得
由机械能守恒定律得
解得
若大球的质量增大，速度增大，小球上升的最大高度会更高，故D正确。
故选BCD
9．答案：高；折射；迟
解析：因为太阳光经过大气层发生折射的原因，所以游客看到的太阳位置比实际位置高，若没有大气层，游客将更迟看到日出。
10．答案：6；2；向下
解析：由波长的定义可知波长为。
该波的周期满足
，
解得
，
由题意可知，则，，由
解得
经过
波传播到P点，则在时P点的振动时间
此时P点的振动方向沿y轴向下。
11．答案：能；加强；
解析：同种介质中两列简谐波的波速相等均为，由图可知甲、乙的波长均为
根据
可得甲、乙的频率均为，频率相同的简谐波能发生稳定的干涉；
各质点的振动周期为
乙的波峰第一次到达处的时间为
在时间内即2T时间内，对甲处的质点完成两次全振动，仍处于波峰位置，则时刻甲、乙的波峰相遇，两列波叠加后，处为振动加强点；
经过0.5s甲、乙两波在处相遇，1.5s时两列波在处的质点的平衡位置的位移为0，再经过0.25s即1.75s的时刻，甲的波峰与乙的波谷在处相遇，甲乙两波叠加后位移为。
12．答案：（1）C（2）大（3）1.5（4）偏小
解析：（1）A.光在界面上的折射角与界面上的入射角相等，根据光路可逆，可知，光线一定会从下表面射出，光线不会在玻璃砖内发生全反射，即、的距离较大，通过玻璃砖也会看到、的像，故A错误；
B.为了减小误差，入射角应适当大一些，即、的连线与法线的夹角应适当大些，故B错误；
C.为了减小作图误差，便于作出光路，和的距离应适当取大些，故C正确；
D.有几何知识可知，光线在上表面的折射角等于下表面的入射角，根据光路可逆，可知，光线一定会从下表面射出，光线不会在玻璃砖内下表面发生全反射，故D错误。
故选C。
（2）玻璃板的厚度越大，则光线通过玻璃板的侧移量越大，测量误差越小，故如果有几块宽度大小不同的玻璃砖可供选择，为了减小误差应选宽度大的玻璃砖来测量。
（3）根据折射率公式有
则有
结合图像有
解得
（4）下图为该同学测定折射率时，作出的折射光线如下图中虚线所示
实线表示实际光线，可见折射角增大，则由折射定律可知，折射率将偏小。
13．答案：（1）×1；欧姆；28（2）（3）280（4）30
解析：（1）指针偏角过大，说明倍率选择过大，因此应换用更小倍率进行测量，则应把选择开关调至欧姆的“×1”挡；
每次换挡后都必须让红、黑表笔短接进行欧姆调零，然后再进行笔芯电阻的测量；
欧姆表盘为多用电表最上面弧线所示刻度，根据图甲中表盘示数可读得该铅笔笔芯的电阻为
（2）通过电流表a的电流小于通过电流表b的电流，为使金属电阻阻值的测量结果尽量准确，图中a应选用量程小的，b应选用量程大的。
（3）根据电压表的改装原理，即串联分压的原理，有
可得
（4）根据串、并联电路特点和欧姆定律可得
整理得
图像的斜率为k，则
解得金属电阻的阻值为
14．答案：（1）（2）（3）
解析：（1）带电粒子在区域Ⅰ中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律有
又有
且
联立解得
（2）带电粒子在区域Ⅱ中做匀速直线运动，由平衡条件有
解得
（3）电场强度突然变为，粒子运动到P点过程，由动能定理有
解得
15．答案：（1）（2）（3）
解析：（1）滑块沿着斜面匀速下滑时受力如图1所示
由平衡知,,
解得
（2）滑块沿鞋面加速下滑时受力如图2所示，
设滑块A滑到斜面底端时速度为，根据动能定理
代入数据解得
（3）以弹簧为研究对象，设它们共同的速度为v，根据动量守恒定律
根据能量守恒
代入数据解得：
16．答案：（1）2A，电流的方向为由N到M（2）（3）
解析：（1）根据动能定理可知
解得导体棒a刚进入磁场时的速度大小为
导体棒a产生的电动势为
由闭合电路欧姆定律可得
联立解得
由右手定则可判断，此时电阻R的电流的方向为由N到M。
（2）导体棒a到达时速度方向与水平方向的夹角为，则
导体棒a到达时的速度为
由题可知在导轨与平直部分从左到右，根据动量定理可得
又
联立解得
（3）导体棒a到达时的速度为
导体棒a刚进入磁场时的速度为，则
解得
最终匀速运动时，电路中无电流，则有
此过程中，对导体棒a由动量定理得
对导体棒b由动量定理得
联立解得
，
该过程中整个回路产生的总焦耳热为
解得
金属棒b上产生的焦耳热为