[物理][期末]天津市河东区2023-2024学年高二下学期7月期末试题(解析版)

这是一份[物理][期末]天津市河东区2023-2024学年高二下学期7月期末试题(解析版)，共15页。试卷主要包含了单项选择题，不定项选择题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择题（每题5分，共25分。每题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的）
1. 2016年在贵州建成了500米口径的球面射电望远镜——“中国天眼”，这是世界上单口径最大、灵敏度最高的射电望远镜，它对电磁波的各个波段都具有良好的接收能力。下列关于电磁波的说法正确的是（ ）
A. 频率越高的电磁波越容易发生明显的衍射现象
B. 在水中红外线的传播速度小于紫外线的传播速度
C. 利用X射线的穿透本领，可在机场等地进行安全检查
D. 红外线的显著作用是热效应，温度较低的物体不能辐射红外线
【答案】C
【解析】A．频率越高的电磁波波长越短，越不容易发生明显的衍射现象，选项A错误；
B．红外线的频率小于紫外线的频率，则红外线的折射率小于紫外线的折射率，根据
在水中红外线的传播速度大于紫外线的传播速度，选项B错误；
C．利用X射线的穿透本领，可在机场等地进行安全检查，选项C正确；
D．红外线的显著作用是热效应，任何温度的物体都能辐射红外线，选项D错误。
2. 图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴OO'沿逆时针方向匀速转动，从图甲所示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 该交流电的频率为100Hz
B. 电流表的示数为10A
C. t=0.01s时，线圈平面与磁场方向垂直
D. t=0.005s到t=0.015s这段时间，通过电阻R的电荷量为0
【答案】B
【解析】A．该交流电的频率为
选项A错误；
B．电流表的示数为
选项B正确；
C．t=0.01s时，感应电动势最大，此时线圈平面与磁场方向平行，选项C错误；
D．t=0.005s到t=0.015s这段时间，线圈从中性面位置转过半周回到中性面，磁通量的变化量为2BS，则根据
通过电阻R的电荷量不为0，选项D错误。
3. B超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波，遇到人体组织会产生不同程度的反射。探头接收到的超声波信号形成B超图像。如图为血管探头沿x轴正方向发送的简谐超声波图像， 时刻波恰好传到M质点。已知此超声波的周期为，下列说法正确的是（ ）

A. 质点开始振动的方向沿y轴正方向
B. 内质点M运动的位移为0.4mm
C. 超声波在血管中的传播速度为340m/s
D. 时质点N恰好处于波峰
【答案】D
【解析】A．根据同侧法可知，质点开始振动的方向沿轴负方向，故A错误；
B．由题可知，质点M运动了，因此M的位移为，故B错误；
C．根据图像读出波长为
根据波长与波速关系
解得
故C错误；
D．由图可知，M左侧的波峰与N之间的距离为
则波峰传播到N的时间为
可知在2.0×10-7s时质点N恰好处于波峰，故D正确。
故选D。
4. 为了装点夜景，常在喷水池水下安装彩灯。如图甲所示，水下有一点光源S，同时发出两种不同颜色的a光和b光，在水面上形成了一个有光射出的圆形区域，俯视如图乙所示，环状区域只有b光，中间小圆为复色光，下列说法正确的是（ ）
A. a光发生全反射的临界角大
B. a光在真空中的传播速度更大
C. 水对a光的折射率小于对b光的折射率
D. 用同一装置做双缝干涉实验，b光条纹间距更大
【答案】D
【解析】A．做出光路图，如下图所示。在被照亮的圆形区域边缘光线恰好发生了全反射，入射角等于临界角，由于a光照射的面积较小，则知a光的临界角较小，故A错误；
B．光在真空中的传播速度一致，故B错误；
C．根据临界角公式
可知
水对a光的折射率大于对b光的折射率，故C错误；
D．因为a光的折射率大，故a光波长短，又由双缝干涉条纹间距公式
可知用同一套装置做双缝干涉实验，b光条纹间距更大，故D正确。
故选D。
5. 如图所示，弹簧的一端固定在竖直墙上，质量为M的光滑弧形槽静止在光滑水平面上，底部与水平面相切，一个质量为m（mA. 在下滑过程中弧形槽对小球的弹力始终不做功
B. 在小球压缩弹簧的过程中，小球的机械能减小
C. 小球离开弹簧后，小球和弧形槽组成的系统机械能守恒，小球仍能回到弧形槽h高处
D. 在整个过程中，小球、弧形槽和弹簧组成的系统机械能守恒，水平方向动量守恒
【答案】B
【解析】A．在小球下滑过程中，虽然小球总是沿着弧形槽的上表面运动，但弧形槽有水平向左的位移，故小球相对于地面的速度方向不是沿着弧形槽的切线的，而弧形槽对小球的作用力是弹力，方向始终垂直于接触面，故弹力和小球运动速度不垂直，弹力对小球要做功，故A错误；
B．当小球压缩弹簧的过程中，弹簧和小球组成的系统机械能守恒。但弹簧对小球的弹力做负功，故小球的机械能减小，故B正确；
C．小球在弧形槽上下滑过程中，系统水平方向不受力，系统水平方向动量守恒，小球与弧形槽分离时两者动量大小相等，由于mD．整个运动过程中小球和弧形槽、弹簧所组成系统只有重力与系统内弹力做功，系统机械能守恒，小球与弹簧接触过程中，墙壁对系统作用力水平向左，系统水平方向动量不守恒，故D错误。
二、不定项选择题（每题5分，共15分。每题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，选错或不答的得0分）
6. 关于光现象的分析和理解，下列说法中正确的是（ ）
A. 图甲是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角θ1逐渐增大到某一值后不再会有光线从a'面射出
B. 图乙是自然光通过偏振片P、Q的实验结果，右边是光屏。当P固定不动缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将明暗交替变化，此现象表明光波是横波
C. 图丙是双缝干涉示意图，若只减小双缝到屏的距离，两相邻亮条纹间距离Δx将减小
D. 图丁是光经过大头针尖时的照片，这种现象反映了光的干涉现象
【答案】BC
【解析】A．图甲中，根据几何关系可知，上表面的折射角等于下表面的入射角，当θ1等于90°时，下表面的入射角才等于临界角，下表面才发生全反射，所以无论怎么增大入射角，下表面的入射角都不会达到临界角，下表面都不会发生全反射，光线一定能从下表面射出，A错误；
B．图乙是自然光通过偏振片P、Q的实验结果，右边是光屏。当P固定不动缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将明暗交替变化，此现象表明光波是横波，B正确；
C．图丙是双缝干涉示意图，根据 ，若只减小双缝到屏的距离L，两相邻亮条纹间距离Δx将减小，C正确；
D．图丁是光经过大头针尖时的照片，这种现象反映了光的衍射现象，D错误。
故选BC。
7. 图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，a、b两质点的横坐标分别为xa=2m和xb=6m，图乙为质点b从该时刻开始计时的振动图像，下列说法正确的是（ ）
A. t=1s时，质点a的位移沿y轴负向
B. t=1s时，质点a的加速度方向与速度方向相同
C. 质点a经过4s振动的路程为1m
D. 该波沿x轴的负方向传播，波速为0.5m/s
【答案】AC
【解析】D．根据质点b从该时刻开始计时的振动图像可知，t=0时刻质点b在平衡位置向上振动，结合波形图可知，波沿x轴负向传播，波速为
选项D错误；
AB．因t=0时刻质点a从平衡位置向下振动，可知t=1s时，质点a在平衡位置与最低点之间向下振动，此时质点a的位移沿y轴负向，加速度方向向上，速度方向向下，即t=1s时，质点a的加速度方向与速度方向相反，选项A正确，B错误；
C．质点a经过4s=0.5T振动的路程为2A=1m，选项C正确。
故选AC。
8. 如图所示的理想变压器，原、副线圈的匝数分别为8和5，且原线圈两端的输入电压U0不变，所接的电表均为理想交流电表，两个定值电阻的阻值均为R0，滑动变阻器的最大阻值为R0，两个端点分别是M、N，滑片为P，下列说法正确的是（ ）
A. 滑片P由M向N移动的过程中，电压表的示数会逐渐减小
B. 滑片P由M向N移动的过程中，电流表A1、A2的示数均逐渐增大
C. 滑片P由M向N移动的过程中，流过滑动变阻器的电流会增大
D. 当滑片P位于M点时，电源输出的功率为
【答案】CD
【解析】A．电压表的示数等于变压器的次级电压，由初级电压和匝数比决定，总是不变的，选项A错误；
BC．滑片P由M向N移动的过程中，滑动变阻器阻值减小，则次级总电阻减小，总电流变大，即电流表A1的示数逐渐增大、与A1串联的电阻R0的电压变大，则与A2串联的电阻R0上的电压减小，即电流表A2示数减小，则流过滑动变阻器的电流会增大，选项B错误，C正确；
D．变压器次级电压
当滑片P位于M点时
次级电阻
次级功率为
则电源输出的功率为，选项D正确。
故选CD。
9. 如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律。
（1）图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让入射球m1多次从斜轨上S位置由静止释放，找到其平均落点的位置P，测量平抛射程OP。然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球m1从斜轨上S位置由静止释放，与小球m2相碰，并多次重复。接下来要完成的必要步骤是______
A. 用天平分别测量两个小球的质量m1、m2
B. 测量小球m1开始释放时的高度h
C. 测量抛出点距地面的高度H
D. 分别找到m1、m2相碰后平均落点的位置M、N，测量OM、ON的长度
（2）为了尽量减小实验误差，两个小球的质量应满足m1______m2（选填“>”“<”或“=”）；
（3）若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为______（用前面测量的量表示）。
【答案】（1）AD （2）> （3）
【解析】（1）实验要验证的关系式为
因小球碰撞后均做平抛运动，且下落的高度相同，则运动时间相同，则水平位移与初速度成正比，可知可以由水平射程代替小球的水平速度，则要验证的关系可写成
接下来要完成的必要步骤是：用天平分别测量两个小球的质量m1、m2 ；分别找到m1、m2相碰后平均落点的位置M、N，测量OM、ON的长度，故选AD；
（2）为了尽量减小实验误差，防止入射球碰后反弹，则两个小球的质量应满足m1>m2；
（3）若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为
10. 小明同学想用单摆来测重力加速度，设计的实验装置如图甲所示，在摆球的平衡位置处安放一个光电门，连接数字计时器，记录小球经过光悬点电门的次数。
（1）下列说法中正确的是______
A. 在释放摆球的同时开始计时
B. 质量相同铁球和软木球，应选用铁球作为摆球
C. 可将摆球从平衡位置拉开一个较大角度然后释放摆球
D. 摆长就是绳子的长度
（2）在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺测得从悬点至摆球顶端的长度为L，再用螺旋测微器测量摆球直径，则摆球直径d=______mm；
（3）将摆球从平衡位置拉开一个合适的角度，静止释放摆球，摆球在竖直平面内稳定摆动后，启动数字计时器，摆球通过平衡位置时从1开始计数，同时开始计时，当摆球第n次（n为大于3的奇数）通过光电门时停止计时，记录的时间为t，此单摆的周期T=______（用t、n表示），重力加速度的大小为______（用L、d和T表示）。
【答案】（1）B （2）7.882##7.883##7.884 （3）
【解析】（1）A．在摆球摆到最低点时开始计时，选项A错误；
B．质量相同的铁球和软木球，应选用铁球作为摆球，以减小阻力的影响，选项B正确；
C．摆角应不超过5°，否则就不是简谐振动，选项C错误；
D．摆长是摆球半径与绳子的长度之和，选项D错误。
（2）摆球直径
d=7.5mm+0.01mm×38.3=7.883mm
（3）[1]单摆的周期
[2]根据
其中
解得重力加速度的大小为
11. 饭卡是学校等单位最常用的辅助支付手段，其内部主要部分是一个多匝线圈，当刷卡机发出电磁信号时，置于刷卡机上的饭卡线圈的磁通量发生变化，发生电磁感应，产生电信号，其原理可简化为如图所示。设线圈的匝数为1000匝，每匝线圈面积均为，线圈的总电阻为，线圈连接一电阻，其余部分电阻不计。线圈处磁场的方向不变，其大小按如图所示的规律变化，
（1）请计算时间内MN间的电压和电阻R产生的焦耳热；
（2）请计算时间内，通过电阻R的电荷量。
【答案】（1），；（2）
【解析】（1）0～0.1s时间内，由法拉第电磁感应定律，线圈产生的感应电动势为
根据闭合电路欧姆定律，则有
解得
时间内
电阻R产生的焦耳热为
（2）0.1～0.4s时间内，根据法拉第电磁感应定律有
根据闭合电路欧姆定律有
则通过电阻R的电荷量为
结合图像可得
12. 质量为的木板B静止于光滑水平面上，质量为的物块A停在B的左端，质量为的小球用长为的轻绳悬挂在固定点O上；将轻绳拉直至水平位置后，由静止释放小球，小球在最低点与A发生碰撞，碰撞时间极短且无机械能损失，物块与小球可视为质点，不计空气阻力。已知A、B间的动摩擦因数，重力加速度。求：
（1）小球与A碰撞前的瞬间，绳子对小球的拉力F的大小；
（2）小球与A碰撞后的瞬间物块A的速度的大小及为使A恰好不滑离木板时木板的长度L。
【答案】（1）；（2），
【解析】（1）小球下摆过程机械能守恒，由机械能守恒定律得
解得
对小球由牛顿第二定律得
解得
（2）小球与A碰撞过程系统动量守恒，以小球的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得
由机械能守恒定律得
联立解得
，
物块A与木板B相互作用过程，系统动量守恒，以A的速度方向为正方向，由动量守恒定律得
解得
由能量守恒定律得
解得
13. 如图所示，两根平行光滑足够长金属导轨固定在倾角θ=30°的斜面上，其间距L=1m。导轨间存在垂直于斜面向上的匀强磁场，磁感应强度B=1T。两根金属棒NQ和ab与导轨始终保持垂直且接触良好，NQ棒通过一绝缘细线与固定在斜面上的拉力传感器连接（连接前，传感器已校零），细线平行于导轨。已知ab棒和NQ棒的质量均为1kg，NQ棒和ab棒接入电路的电阻均为0.5Ω，导轨电阻不计。将ab棒从静止开始释放，其v—t图像如图乙所示，同时拉力传感器开始测量细线拉力FT，当ab棒的位移为x=10m时，其速度已达到了最大速度vm=5m/s，重力加速度g取10m/s2。求：
（1）金属棒ab的速度为v=2m/s时拉力FT的大小；
（2）金属棒ab的位移为10m过程中NQ棒上产生的焦耳热；
（3）金属棒ab的位移为10m过程中所用时间为多少。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）金属棒ab的速度为v=2m/s时，产生的电动势为
根据右手定则可知，电动势方向从b指向a。回路中的电流为
电流方向从N流向Q，对NQ棒受力分析，由平衡条件可知
解得
（2）金属棒ab的位移为10m过程中，由能量守恒定律可得
可得NQ棒上产生的焦耳热为
（3）对ab棒分析，由动量定理可得
又因为
，
联立解得