[物理][期末]新疆巴音郭楞蒙古自治州2023-2024学年高二下学期7月期末考试试题(解析版)

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1.答题时，务必将自己的学校、班级、姓名、准考证号填写在答题卡规定的位置上。
2.答选择题时，必须使用2B铅笔将答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦擦干净后，再选涂其他答案标号。
3.答非选择题时，必须使用黑色墨水笔或黑色签字笔，将答案书写在答题卡规定的位置上。
4.所有题目必须在答题卡上作答，在试题卷上答题无效。
一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求；第9~12题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1. 我国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中记录了“古琴正声”实验：剪小纸人放在需要调整音准的弦上，然后拨动另一个音调准确的琴上对应的琴弦，同样的拨动力度下，小纸人跳动越明显代表音调越准确，此现象为（ ）
A. 干涉现象B. 全反射现象C. 多普勒效应D. 共振现象
【答案】D
【解析】调弦过程中音调准确的琴弦的振动导致另一根要调整的弦也发生受迫振动，小纸人跳动越明显，说明要调整的琴弦与音调准确的琴弦产生了共振，此时两琴弦的频率相同，“古琴正声”实验是利用了声音的共振现象。
2. 如图所示，P为桥墩，A为靠近桥墩浮在水面的树叶，波源S连续振动形成水波，此时树叶几乎不动。为了使水波能带动树叶明显振动，可采用的方法是（ ）
A. 减小波源的振幅B. 增大波源距桥墩的距离
C. 减小波源的频率D. 增大波源的频率
【答案】C
【解析】CD．根据题意，为使水波能带动树叶明显振动，即发生明显衍射现象，应减小障碍物的尺寸或者增大波长，根据
可知，减小波源的频率，波长增大，故C正确，D错误；
AB．减小波源的振幅，减小波源距桥墩的距离对波长无影响，故AB错误。
故选C。
3. 如图甲所示，一个小球与轻弹簧连接套在光滑水平细杆上，在A、B间做简谐运动，O点为AB的中点。以O点为坐标原点、水平向右为正方向建立坐标系，得到小球的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 小球振动的频率是2Hz
B. t=0.5s时，小球在A位置，此时弹簧的弹性势能最大，速度为零
C. t=1s时，小球经过O 点向右运动，此时小球受到弹簧向左的力的作用
D. 小球的振动方程是x=10sinπt（cm）
【答案】D
【解析】A．小球的振动周期为
频率
故A错误；
B．因为水平向右为正方向，t=0.5s时，小球在B位置，故B错误；
C．t=1s时，小球经过O点向负方向运动，即向左运动，故C错误；
D．由图乙知，振幅
A=10cm
小球的振动方程是
x==10sinπt（cm）
故D正确。
故选D。
4. 如图所示，铝环A用轻线静止悬挂于长直螺线管左侧，且与长直螺线管共轴。下列说法正确的是（ ）
A. 闭合开关S 瞬间，铝环A将向左摆动
B. 闭合开关S稳定后，断开开关S瞬间，铝环A的面积有收缩趋势
C. 保持开关S闭合，将滑动变阻器的滑片迅速向右滑，从左往右看铝环A 中将产生逆时针方向的感应电流
D. 保持开关S闭合，将滑动变阻器的滑片迅速向左滑，铝环A将向右摆动
【答案】A
【解析】A．闭合开关S 瞬间，穿过铝环A的磁通量突然增加，铝环A中产生感应电流阻碍原磁场在铝环A中的磁通量增加，故铝环A将向左摆动，A正确；
B．闭合开关S稳定后，断开开关S瞬间，穿过铝环A的磁通量减小，根据楞次定律中阻碍观点，铝环A的面积有扩张趋势，B错误；
C．保持开关S闭合，将滑动变阻器的滑片迅速向右滑，总电阻变大，螺线管中的电流减小，铝环A 中将产生与螺线管上同方向的感应电流，则从左往右看铝环A 中将产生顺时针方向的感应电流，C错误；
D．保持开关S闭合，将滑动变阻器的滑片迅速向左滑，电路中电流变大，穿过铝环A的磁通量突然增加，根据楞次定律中阻碍观点，铝环A将向左摆动，D错误。
5. 关于传感器的应用，下列说法正确的是（ ）
A. 全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置可能是压力传感器
B. 光敏电阻在被光照射时电流发生改变，将光照强度这个光学量转化为电流这个电学量
C. 发光二极管是一种常用的光传感器，其作用是将光信号转换为电信号
D. 霍尔元件能把电压这个电学量转换成磁感应强度这个磁学量
【答案】A
【解析】A．全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置利用压力传感器制成，故A正确；
B．光敏电阻在被光照射时电阻发生变化，光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量，故B错误；
C．发光二极管不是光传感器，故C错误；
D．霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量，故D错误。
故选A。
6. 电磁波的发现和使用极大地改变了人类的生活。下列说法正确的是（ ）
A. 根据麦克斯韦的电磁理论，变化的磁场产生变化的电场，变化的电场产生变化的磁场
B. 所有物体都发射红外线，人们利用红外线灭菌消毒
C. 与机械波不同，电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播
D. 电磁波在真空中传播时，它的电场强度E与磁感应强度 B 相互平行，且二者与波的传播方向垂直
【答案】C
【解析】A．根据麦克斯韦电磁理论，均匀变化的磁场产生恒定的电场，均匀变化的电场产生恒定的磁场；所以变化的磁场一定产生电场，变化的电场一定产生磁场，A错误；
B．所有物体都发射红外线，人们利用紫外线灭菌消毒，B错误；
C．机械波是机械振动在介质中的传播过程，必须依赖于介质，没有介质不能形成机械波；而电磁波传播的是电磁场，电磁场本身就是一种物质，不需要借助其它物质来传播，所以电磁波可以在真空中传播，C正确；
D．电磁波属于横波，它的电场强度E与磁感应强度 B 相互垂直，二者与波的传播方向垂直，D错误。
故选C。
7. 如图所示，一束光线从长直玻璃棒的AB端面入射，入射角，折射角。下列说法正确的是（ ）
A. 玻璃棒的折射率为
B. 玻璃棒的折射率为
C. 此束光线在AD边发生全反射，将从BC边射出
D. 改变光线的入射角，当入射角增大到某一角度时，这束光线将不会在界面发生折射，进入玻璃棒中
【答案】B
【解析】AB．根据折射定律可得
故A错误，B正确；
C．根据
则
所以光在AD边发生全反射，射到BC后，根据对称性可知，在BC边的入射角大于临界角，故会发生全反射，故C错误；
D．由光疏介质到光密介质不会发生全反射，一直会在界面发生折射，进入玻璃棒中，故D错误。
故选B。
8. 下列关于教材中四幅插图的说法正确的是（ ）
A. 图甲：金属探测器通过使用恒定电流的长柄线圈来探测地下是否有金属
B. 图乙：摇动手柄使得蹄形磁体转动，则铝框会同向转动，但与蹄形磁体转速不同
C. 图丙：真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈中会因为电流的热效应产生大量热量，从而冶炼金属
D. 图丁：微安表的表头在运输时应连接正、负接线柱保护电表指针，这是利用了电磁驱动的原理
【答案】B
【解析】A．金属探测器通过使用交变电流的长柄线圈来探测地下是否有金属，故A错误；
B．摇动手柄使得蹄形磁体转动，铝框会同向转动产生电磁驱动现象，但铝框转速小于蹄形磁体转速。故B正确；
C．真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，由于电磁感应，在金属块中产生涡流，从而产生热量进行冶炼金属。故C错误；
D．微安表的表头在运输时应连接正、负接线柱保护电表指针，这是利用了电磁阻尼的原理。故D错误。
9. 如图甲所示，将两块平板玻璃M、N放在水平桌面上，并在两块玻璃之间右侧边缘垫上两个纸条，用平行单色光竖直向下照射玻璃板，从上往下就可以看到如图乙所示的明暗相间的条纹。下列说法正确的是（ ）
A. 图乙中的条纹是M的下表面、N的上表面的反射光发生干涉的结果
B. 在任意一条明条纹的下方，空气薄膜的厚度都是均匀变化的
C. 任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定
D. 若在如图所示装置中加上一个纸条，则条纹间距将变宽
【答案】AC
【解析】A．这些明暗相间的条纹间距相等，是M的下表面、N的上表面两列反射光在M的下表面发生干涉的结果，故A正确；
B．在任意一条明条纹的下方，两列反射光的光程差都相等，所以空气薄膜的厚度都相等，故B错误；
C．任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定，相差一个波长，故C正确；
D．光线在空气膜的上、下表面发生反射，并发生干涉，从而形成干涉条纹。设空气膜顶角为，、处为两相邻亮条纹，如图所示
则此两处的光程分别为
因为光程差
所以
设此两相邻亮纹中心的距离为，则由几何关系得
即
若在如图所示装置中加上一个纸条，空气层的倾角变大，则条纹间距将变窄，故D错误。
故选AC。
10. 如图所示，L是自感系数很大、电阻很小的线圈，L₁、L₂是两个相同的小灯泡。下列说法正确的是（ ）
A. 开关S闭合瞬间，两灯同时亮起
B. 开关S闭合瞬间，L₂ 中的电流大于L₁ 中的电流
C. 开关S闭合稳定后，L₁熄灭，L₂继续发光，且与开关S刚闭合时的亮度相同
D. 开关S闭合稳定后再断开，L₂立即熄灭，L₁先变亮后熄灭
【答案】AD
【解析】AB．线圈的自感系数很大，开关S闭合瞬间，由于自感现象，线圈所在支路视为断路，两灯串联，故两灯同时亮起，L₂ 中的电流等于L₁ 中的电流，A正确，B错误；
C．开关S闭合稳定后，由于线圈的直流电阻较小，故L1变暗，L2比刚闭合时更亮，C错误；
D．开关S闭合稳定后再断开，L2立即熄灭，稳定时线圈上的电流大于L1上的电流，所以L₁先变亮后熄灭，D正确。
故选AD。
11. 如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为5∶1，，现在电源输入电压如图乙所示的交流电，电流表和电压表均为理想电表，电流表 的示数为4A。下列说法正确的是（ ）
A. 电压表的示数为20V
B. 电源输入电压为220V
C. 电路消耗总功率为80W
D. 若的阻值增大，则电压表的示数将减小
【答案】AB
【解析】A．电压表的示数
故A正确；
B．电源输入电压最大值为
有效值
故B正确；
C．根据理想变压器原副线圈的电流关系
原线圈电流
电路消耗的总功率为
故C错误；
D．将变压器与看成一等效电阻，则有
由欧姆定律可得
若的阻值增大，则原线圈电流I1减小，R1两端电压减小，原线圈输入电压增大，电压表的示数增大，故D错误。
故选AB。
12. 如图甲所示是我国建造的第一台回旋加速器，该加速器存放于中国原子能科学研究院，其工作原理如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 随着粒子速度被逐渐加大，它在 D 形盒中的运动周期越来越小
B. 随着粒子速度被逐渐加大，加速极板所加的交流电周期要相应减小
C. 粒子从加速器出来的最大速度与D形盒的半径大小及磁场磁感应强度有关
D. 粒子增加的动能来源于加速电场
【答案】CD
【解析】AB．粒子在 D 形盒中运动周期为
所以粒子在 D 形盒中的运动周期与其速度大小无关，交变电场的周期与粒子回旋的周期相同， AB错误；
C．粒子在磁场中做圆周运动的半径为
所以粒子从加速器出来的最大速度与D形盒的半径大小及磁场磁感应强度有关，C正确；
D．电场力对粒子做正功，洛伦兹力对粒子不做功，所以粒子增加的动能来源于加速电场，D正确。
故选CD。
二、非选择题：本题共5小题，共52分。
13. 某研究性学习小组在进行“用单摆测量重力加速度”的实验中（实验装置如图甲所示），已知单摆在摆动过程中的最大偏角小于5°。在测量单摆的周期时，单摆进行n次全振动的时间为t。在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得摆球悬挂后的摆线长（从悬点到摆球的最上端）为L，再用螺旋测微器测得摆球的直径为d（读数如图乙所示）。
（1）实验时除用到停表、刻度尺外，还应该用到下列器材中的 （选填选项前的字母）。
A. 长约1m的无弹性细线
B. 长约1m 的橡皮筋
C. 直径约 1 cm的均匀实心铁球
D. 直径约10 cm的均匀实心木球
（2）从图乙可知，摆球的直径为d=_______mm。
（3）用上述物理量的符号写出重力加速度的一般表达式g=________。
（4）按照实验步骤进行实验，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，单摆摆动后才按下停表
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
D. 摆线上端悬点未固定好，摆动中出现松动
【答案】（1）AC （2）5.980 （3） （4）CD
【解析】（1）AB．悬挂摆球的摆线要细，而且没有弹性，A正确，B错误；
CD．为了减小空气阻力影响，摆球需要选择密度大体积小的，C正确，D错误。
故选AC。
（2）半毫米刻度线已露出，可动刻度第48个刻线与基准线对齐，所以从图乙可知，摆球的直径为
d=5.980mm
（3）由单摆的周期公式得
解得
（4）A．开始摆动时振幅较小对单摆周期没有任何影响，A不符合题意；
B．开始计时时，单摆摆动后才按下停表，导致时间测量偏小，导致单摆的周期测量偏大，B不符合题意；
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，这样将会使单摆的周期测量偏大，测得的重力加速度数值偏小，C符合题意；
D．摆线上端悬点未固定好，摆动中出现松动，会使摆长变大，代入重力加速度表达式中的摆长还是原摆长，这样会使测得的重力加速度数值偏小，D符合题意。
故选CD。
14. 某同学利用如图甲所示装置测量某种单色光波长。实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。请回答下列问题：
（1）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可（ ）。
A. 将单缝向双缝靠近B. 将屏向靠近双缝的方向移动
C. 将屏向远离双缝的方向移动D. 使用间距更小的双缝
（2）用测量头来测量光屏上干涉亮条纹中心的距离，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对准屏上亮纹的中心，记下此时手轮的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的刻度。当分划板的中心刻线分别对准第1条亮纹和第4条亮纹的中心时，对准第1条亮纹时读数 对准第4条亮纹时的读数 则相邻亮条纹的间距∆x=________ mm（结果保留3位小数）。
（3）已知该次测量时，双缝与屏的距离L=700 mm，双缝间距所测单色光的波长为________nm（结果保留3位有效数字）。
【答案】（1）B （2）1.893 （3）676
【解析】（1）A．根据双缝与条纹间距公式
可知若想增加从目镜中观察到的条纹个数，只要能使减小的方案均可满足题意，将单缝向双缝靠近不会有任何影响，A不合题意；
BC．将屏向靠近双缝的方向移动，即l减小，减小，B符合题意，C不符合题意；
D．使用间距更小的双缝，即减小d，将会使增加，D不符合题意。
故选B。
（2）相邻亮条纹的间距
（3）单色光的波长为
15. 如图所示，在均匀介质中，位于和处的两波源和沿y轴方向不断振动，在x轴上形成两列振幅均为4cm、波速均为2m/s的相向传播的简谐横波，时刻的波形如图所示。请回答下列问题：
（1）求0~5s内，处的质点运动的路程；
（2）形成稳定的干涉图样后，求x轴上两波源间（不含波源）振动加强点的个数，并写出两波源间（不含波源）所有振动加强点的横坐标。
【答案】（1）；（2）见解析
【解析】（1）根据上下坡法可知波源的起振方向沿y轴负方向。由图可知两列波的波长为，波的周期为
左侧的波传播至处的时间为
右侧的波传播至处的时间为
可知0~内，处的质点振动的时间为
0~内，处的质点振动的路程为
两列波一起振动了，即，且处的质点为振动加强点，故时，处的质点振动的路程为
故0~5s内，处的质点运动的路程为
（2）由图可知波源的起振方向沿y轴正方向，波源的起振方向沿y轴负方向，但波源比波源早起振半个周期，故在波源S1起振后，二者的步调相同，设振动加强点的坐标为x，根据振动加强公式有

满足条件的振动加强点有
x轴上两波源间（不含波源）振动加强点的个数为9个。
16. 质谱仪示意图如图甲所示，一粒子束从两极板和的中心轴线水平入射，通过两极板中间区域后部分粒子能够从狭缝处射入质谱仪，最终分裂为a、b、c三束，分别运动到磁场边界的核乳胶片上，它们的运动轨迹如图所示。已知极板和中间区域同时有电场强度大小为E的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为，在狭缝右侧空间有面积不限、垂直纸面向外、磁感应强度大小为的匀强磁场。不计粒子的重力。请回答下列问题：
（1）请判断粒子所带电性，并求出能够进入狭缝的粒子的速度v；
（2）若沿a、b、c轨迹运动的离子带电量相同，测得它们在胶片上成像处到的距离之比为2：3：4，求它们的质量之比；
（3）若缩小狭缝右侧空间匀强磁场区域，使其宽度为，下方长度为，如图乙所示。若一束电荷量为q的带电粒子从两极板中心轴线水平入射，能够从狭缝处水平射入质谱仪，且所有带电粒子均不从磁场区域的右边界射出，求带电粒子的质量m的范围。（结果用式子表示）
【答案】（1）带正电，，方向水平向右；（2）ma:mb:mc=2:3:4；（3）
【解析】（1）根据粒子在磁场B2中的运动轨迹，由左手定则可知粒子带正电荷。粒子在两极板间做直线运动时，合力为零，粒子所受洛伦兹力竖直向上，则电场力竖直向下，电场强度向下，可知极板P1带正电。粒子在两极板间运动，由合力为零可得
可得进入狭缝S0的粒子的速度为
方向水平向右。
（2）粒子在右侧磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，则有
粒子在胶片上成像处到S0距离
d=2r
代入数据可得
可知
已知
da:db:dc=2:3:4
则
ma:mb:mc=2:3:4
（3）由题可知，所有带电粒子均不从磁场区域的右边界射出，则当射出的粒子与磁场区域的右边界相切时，带电粒子的运动半径最大，此时带电粒子的运动半径为
r=d1
由
可知，此时带电粒子的质量最大，最大值为
带电粒子质量的取值范围为
17. 如图所示，MN、PQ 为间距 足够长的平行导轨， 导轨平面与水平面间的夹角θ=37°，NQ 间连接有一个的电阻。有一匀强磁场垂直于导轨平面向上，磁感应强度为。现将一根质量为 ，轨道间有效电阻为的金属棒ab紧靠 NQ放置在导轨上，且与导轨接触良好，导轨的电阻不计。现由静止释放金属棒ab，金属棒 ab沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数 0.5，且金属棒滑行至 cd处时已经达到稳定速度。请回答下列问题：（g=，， cs 37°=0.8）
（1）当金属棒 ab滑行至 cd处时，回路中的电流多大？
（2）当金属棒 ab滑行至 cd处时，金属棒ab两端的电势差为多大？
（3）已知从ab到cd过程中，通过金属棒 ab横截面积的电量为0.2 C，求此过程中电阻R产生的热量。
【答案】（1）0.2A；（2）0.8V；（3）0.08J
【解析】（1）金属棒滑行至 cd处时已经达到稳定速度，则
解得回路中的电流为I=0.2A
（2）金属棒ab两端的电势差为
（3）设金属棒到达cd时的速度为v，由闭合电路欧姆定律得
由电流的定义式得
又
解得x=2m，v=2m/s
由动能定理得
解得Q=0.1J
从ab到cd过程中，电阻R产生的热量为