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【物理】福建省三明市2023-2024学年高二下学期期末考试试题（解析版）
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这是一份【物理】福建省三明市2023-2024学年高二下学期期末考试试题（解析版），共20页。试卷主要包含了考试结束后，将答题卡交回等内容，欢迎下载使用。
（满分：100分；考试时间：90分钟）
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将答题卡交回。
一、单项选择题（本题共8小题，每小题3分，共24分）
1. 与光的偏振原理有关的是（ ）
A. 泊松亮斑B. 3D电影
C. 小孔成像D. 海市蜃楼
【答案】B
【解析】A．泊松亮斑是光的衍射现象，故A错误；
B．3D电影的播放和观看利用了光的偏振现象，故B正确；
C．小孔成像利用的是光沿直线传播，故C错误；
D．海市蜃楼是由于光在不均匀介质中发生折射造成的，故D错误。
故选B。
2. 我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星，它标志着我国雷达研究又创新的里程碑，米波雷达发射无线电波的波长在1~10m范围内，则对该无线电波的判断正确的是（ ）
A. 米波的频率比厘米波频率高B. 和机械波一样须靠介质传播
C. 同光波一样均为横波D. 比声波的传播速度小
【答案】C
【解析】A．由
可知波长越长频率越低，所以米波频率比厘米波的频率低，故A错误；
B．无线电波是电磁波，电磁波的传播不需要介质，故B错误；
C．电磁波与光波都为横波，故C正确；
D．电磁波的传播速度为光速，故比声波波速大，故D错误。
故选C。
3. 如图甲，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，下列说法中正确的是（ ）
A. 换用间距更小的双缝，观察到的条纹宽度会变小
B. 若用红光替换绿光实验，观察到的条纹个数会增加
C. 若实验中将条纹数量多数一条，则波长测量值将偏小
D. 若乙图中亮条纹与分划板中心刻线未对齐，需旋转双缝进行调整
【答案】C
【解析】A．根据可知，换用间距更小的双缝，观察到的条纹宽度会变大，选项A错误；
B．根据可知，若用红光替换绿光实验，红光波长较长，则条纹间距变大，则观察到的条纹个数会减小，选项B错误；
C．若实验中将条纹数量多数一条，则条纹间距偏小，则波长测量值将偏小，选项C正确；
D．若乙图中亮条纹与分划板中心刻线未对齐，若要使两者对齐，则需要旋转测量头进行调整，选项D错误。
故选C。
4. 如图甲，轻弹簧上端固定，下端拴接一钢球，将钢球从平衡位置向下拉一段距离A，然后由静止释放。以钢球的平衡位置为坐标原点，竖直向下为正方向建立x轴，当钢球经过平衡位置时开始计时，钢球运动的位移一时间图像如图乙所示。若振动过程中弹簧始终未恢复原长，则钢球（ ）
A. 在时处于失重状态B. 在时速度方向向上
C. 在内动能逐渐增大D. 在内机械能逐渐减小
【答案】B
【解析】A．在时小球正向上做加速运动，则处于超重状态，选项A错误；
B．在时小球正向上做减速运动，即速度方向向上，选项B正确；
C．图像的斜率等于速度，则在内速度先增加后减小，则动能先增大后减小，选项C错误；
D．在内弹簧的弹力一直对球做正功，则机械能逐渐增加，选项D错误。
故选B。
5. 如图，光滑水平面上一质量为m、速度大小为v的A球与质量为2m、静止的B球发生对心正碰。碰后A的速度方向与碰撞前相反，则碰后B的速度大小可能是（ ）
A. 0.40vB. 0.50vC. 0.60vD. 0.70v
【答案】C
【解析】设碰撞后A的速度为，B的速度为，根据动量守恒可得
由于碰后A的速度方向与碰撞前相反，则有，可得
若AB发生弹性碰撞，根据机械能守恒可得
解得
则碰后B的速度大小可能为
故选C。
6. 利用所学物理知识，可以初步了解常用的公交一卡通（IC卡）的工作原理及相关问题．IC卡内部有一个由电感线圈L和电容C构成的LC的振荡电路．公交卡上的读卡机（刷卡时“嘀”的响一声的机器）向外发射某一特定频率的电磁波．刷卡时，IC卡内的线圈L中产生感应电流，给电容C充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输．下列说法正确的是（ ）
A. IC卡工作场所所需要的能量来源于卡内的电池
B. 仅当读卡器发射该特定频率的电磁波时，IC卡才能有效工作
C. 若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，在线圈L中不会产生感应电流
D. IC卡只能接收读卡器发射的电磁波，而不能向读卡机传输自身的数据信息
【答案】B
【解析】A.IC卡中有一个LC线圈和电容，当读卡机发出的电磁波被LC电路接收到，使得IC卡汇总的电路充电，所以IC卡的能量来源于读卡机发射的电磁波，选项A错误．B.LC振荡电路接收与其固有频率相同的电磁波，读卡机发出的电磁波频率与之匹配，才能得到最优的充电效果，使电容电压达到预定值，才能进行数据传输，选项B正确．C.如果是其它频率的电磁波，根据法拉第电磁感应定律，穿过线圈的磁通量发生了变换，依然会有感应电流，选项C错误．D.据题意电容达到一定电压之后，驱动卡芯片进行数据传输，选项D错误．故选B．
7. 如图甲，水波干涉实验中形成两列水波相向传播，波长为1.2cm，振幅为A。取两波源连线上某点为坐标原点，以两波源连线为x轴，以垂直于水面方向向上为y轴正方向，某时刻两波源传播的波形如图乙所示，实线与虚线分别为向右、向左传播的波形图，则0.2cm处质元（ ）
A. 为振动减弱点，位移始终为零
B. 为振动加强点，振动方向沿y轴正方向
C. 再经过，位移为2A
D. 再经过，振动方向沿y轴负方向
【答案】D
【解析】AB．根据“上下坡”法，可知两列波在0.2cm处均为沿y轴负方向，叠加后其振动方向沿y轴负方向，为振动加强点，故AB错误；
C．由振动特点可知，0~时间内该质元从平衡位置运动到负向最大位移处，可知再经过，振动方向沿y轴负方向，再经过，位移为，故C错误，D正确。
故选D。
8. 喷砂除锈是将砂料以高速喷射到工件表面，通过磨料的冲击和切削作用，去除工件表面的铁锈污渍。若高速射流时间t内均匀喷出砂料的质量为m，平均密度为，射流垂直喷到工件表面反弹后速度大小变为原来的k倍（）。现对工件的某一平面进行除锈，需要高速射流在工件表面产生的压强为p。忽略高速射流在空中的形状变化与速度变化，则喷嘴横截面积的最大值为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】令喷嘴横截面积的最大值为S，则有
根据动量定理有
其中
代入解得射流的速度
则喷嘴横截面积的最大值
故选A。
二、双项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，全部选对得4分，选对但不全得2分，有选错或不答得0分）
9. 体积相同的两容器，装着质量相等，温度分别为0℃与100℃的氮气。如图所示是二者的分子速率分布图像，则（ ）
A. 分布曲线的峰值是相同的B. a线对应的气体压强更小
C. a线对应的气体温度是0℃D. b线对应的气体分子平均动能更小
【答案】BC
【解析】C．温度升高时，大速率分子数目占总分子数目的比例增大，小分子速率的数目占总分子数目的比例减小，可知，a线对应的气体温度比b线对应的气体温度低，即a线对应的气体温度是0℃，故C正确；
A．结合上述可知，a线对应的气体温度比b线对应的气体温度低，则a线对应的小分子速率占总分子数目的比例大一些，即a线对应的峰值大于b线对应的峰值，故A错误；
B．体积相同的两容器，装着质量相等，温度越高，压强越大，a线对应的气体温度比b线对应的气体温度低，则a线对应的气体压强更小，故B正确；
D．a线对应的气体温度比b线对应的气体温度低，温度越高，分子平均动能越大，则b线对应的气体分子平均动能更大，故D错误。
故选BC。
10. 一列沿x轴正方向传播的横波，时刻恰好传播至Q点，其波形如图甲所示，图乙为M、N、P、Q四个质点中某一质点的振动图像。则（ ）
A. 该波的传播速度为1m/s
B. 波源起振方向沿y轴正方向
C. 图乙为质点M的振动图像
D. 质点Q起振后的振动方程为
【答案】AD
【解析】A．该波的传播速度为
选项A正确；
B．由波形图可知，Q点开始振动时沿y轴负向，可知波源起振方向沿y轴负方向，选项B错误；
C．由图乙可知质点在t=0时刻在平衡位置向y轴正向振动，结合波形图可知，图乙为质点N的振动图像，选项C错误；
D．因Q点开始振动时沿y轴负向，质点Q起振后的振动方程为
选项D正确。
故选AD。
11. 如图为一圆柱状的光导纤维，其纵截面MNPQ为矩形，MQ为材料的截面直径。与MNPQ在同一平面内的一束单色光，以入射角从空气经圆心O射入光导纤维内，恰好未从MN边界射出，则（ ）
A. 临界角为60°B. 折射率为
C. 单色光射入后波长变长D. 减小入射角α，传播时间变短
【答案】BD
【解析】AB．由题意可知
可得
选项A错误，B正确；
C．单色光射入后波速变小，频率不变，根据
则波长变短，选项C错误；
D．减小入射角α，折射角变小，则光线射到侧壁上的入射角β变大，根据
传播的时间变短，选项D正确。
故选BD。
12. 如图甲，湖泊水面上有一列浮球，用来警示过往船只注意安全。图乙为简化俯视图，所有浮球等间距排成一条直线，水面上的O点垂直于水面xOy持续沿z轴振动，形成了沿水面传播波长的水波。当所有浮球全部振动后开始计时，以竖直向上为z轴正方向，其中浮球A、B的振动图像如图丙所示，已知，，。则（ ）
A. 时，1号浮球位于平衡位置下方且沿z轴正向运动
B. 时，6号浮球位于平衡位置上方且沿z轴负向运动
C. 时，1号浮球与2号浮球都位于平衡位置的上方且运动方向相反
D. 时，5号浮球与6号浮球都位于平衡位置的上方且运动方向相反
【答案】AC
【解析】A．由于，，由图可知A球的振动比B球振动落后，则
又
所以
，
设两浮球之间的距离为，则
相邻两浮球与O点距离差小于，1号浮球比A浮球振动滞后，由于时，A浮球位于平衡位置且沿z轴正向运动，则时，1号浮球位于平衡位置下方且沿z轴正向运动；故A正确；
B．6号浮球比B浮球振动滞后，由于时，B浮球位于波峰，时，6号浮球位于平衡位置上方且沿z轴正向运动，故B错误；
C．时，A浮球位于波峰位置，2号浮球比A浮球振动超前，时，1号浮球位于平衡位置的上方且沿z轴正向运动，2号浮球都位于平衡位置的上方且运动方向相反沿z轴负向运动，故C正确；
D．时，B浮球位于平衡位置且沿z轴负向运动，5号浮球比B浮球振动超前，5号浮球位于平衡位置下方且沿z轴负向运动，6号浮球都位于平衡位置的上方且沿z轴负向运动，故D错误。
故选AC。
三、填空实验题（本大题共5小题，共21分）
13. 一定质量的理想气体，经历如图所示A→B→C的状态变化，则此过程气体温度变化情况是______（选填“先减后增”“先增后减”或“不变”），温度______（（选填“>”“<”或“=”）。
【答案】先增后减 >
【解析】[1]由理想气体的状态方程
pV=CT
可知从状态A到状态C的过程中，气体温度先升高后降低。
[2]由图可知
则
>
14. 双缝干涉实验中，光的波长越长，干涉条纹的间距______（选填“越大”“越小”或“不变”）。如图所示，用波长为的单色光垂直照射双缝、，点P出现第2条暗条纹，则P到、的路程差______。
【答案】越大
【解析】[1]双缝干涉实验中，根据
可知，光的波长越长，干涉条纹的间距越大。
[2]用波长为的单色光垂直照射双缝、，点P出现第2条暗条纹，则P到、的路程差
15. 高空作业须系安全带。如果质量为m的高空作业人员不慎跌落，从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前，用时为，再经历时间安全带伸长到最长，则内人的动量______（选填“始终减小”或“先增大后减小”），若安全带对人的作用力始终竖直向上，重力加速度为g，则内，安全带对人的平均作用力大小为______。
【答案】先增大后减小
【解析】[1]在内人的速度先增加后减小，根据p=mv，则人的动量先增大后减小；
[2]若竖直向上为正方向，则内根据动量定理
安全带对人的平均作用力大小为
16. 某同学通过实验测定玻璃砖的折射率n。开始玻璃砖的位置如图甲所示，描出玻璃砖的两个透光面边界a和。两大头针、插在玻璃砖的一侧，同时在另一侧透过玻璃砖观察、的像，且的像挡住的像，再依次插上大头针和。
（1）在插时，应使______（选填选项前的字母）
A. 只挡住的像B. 同时挡住、的像
（2）如图乙，请在答题卡上画出光路图，标出在a界面的法线、入射角和折射角_____；根据光路图，该玻璃砖的折射率______。
（3）下列说法正确的是______。
A. 入射角越小，误差越小
B. 、间与、间距离应适当大些
（4）如图丙，因为操作不当，玻璃砖下边界描成图中虚线，该测量值______真实值（选填“大于”“等于”或“小于”）。
【答案】（1）B （2） （3）B （4）小于
【解析】（1）在插时，应使同时挡住、的像，故选B；
（2）[1]光路如图：
[2]根据光路图，该玻璃砖的折射率
（3）A．入射角越小，误差会越大，选项A错误；
B．、间与、间距离应适当大些，这样可减小记录光线方向时产生的误差，选项B正确。
（4）若把下边界a＇画在了虚线位置，则光线在a边界折射角偏大，根据可知，折射率偏小。
17. “用单摆测量重力加速度的大小”实验中：
（1）先用游标卡尺测量摆球直径d，测量的示数如图甲所示，则摆球直径______cm；
（2）如图乙所示，安装力传感器、连接计算机进行测量。根据图丙显示的图像信息中可测出摆球的周期______s，若测得摆长为0.64m，，则______（保留3位有效数字）
（3）若将摆球直径d计入摆长中，g测量值将______（填“偏大”“相等”或“偏小”）。
【答案】（1）1.84 （2）1.6 9.86 （3）偏大
【解析】（1）10分度游标卡尺的精确值为，由图甲可得摆球的直径为
（2）[1]小球每次经过左侧或右侧最高点时，拉力最小，根据图丙显示图像可知摆球的周期为
[2]根据单摆周期公式
解得
（3）根据
若将摆球直径d计入摆长中，则摆长测量值偏大，g测量值将偏大。
四、计算题（本大题3小题，共39分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要步骤，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）
18. 英国物理学家查德威克通过实验测出某种不带电的“未知粒子”的质量几乎与质子的质量相等，进而发现这就是中子。其测量思路是：用初速度的“未知粒子”与静止的原子核弹性正碰。
（1）若“未知粒子”的质量为m，被碰原子核的质量为M。求弹性正碰后“未知粒子”的速度大小和被碰原子核的速度大小；
（2）若实验测得“未知粒子”以初速度与静止的氢原子核（）发生弹性正碰后，氢原子核的速度为，求“未知粒子”的质量m与氢原子核的质量M之比。
【答案】（1），；（2）
【解析】（1）粒子碰撞过程中由动量守恒和能量守恒关系可得
联立得
（2）由题意可知
解得
19. 如图甲为一气压型弹跳杆，其核心部分可简化为由连杆、活塞及竖直倒立的、导热性良好的圆柱形汽缸组成。如图乙所示，连杆一端与水平地面接触，另一端与面积为S的活塞连接，汽缸内密封有一定质量的气体（可视为理想气体），初始气体压强为。没有站人时，活塞位于A处与缸底的距离为H；当人踩在踏板上稳定时（静止在汽缸顶端），活塞位于B处与缸底的距离为。已知大气压强为p0，，外界温度为27℃，人的质量，重力加速度为g，汽缸始终保持竖直，忽略汽缸质量与厚度，不计其与活塞间的摩擦。
（1）求活塞位于B处与缸底的距离；
（2）人静止在踏板上，通过热传递使活塞回到A处，求气体升高的温度。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）以被密封气体为研究对象，在位置处由平衡条件得
活塞从位置A到位置B，由玻意耳定律
联立，解得
（2）活塞从B回到A的过程
解得
可得
20. 如图，两平行光滑长直金属导轨水平放置，间距为L。abcd区域有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向竖直向上。初始时刻，磁场内的金属杆N处于静止状态，磁场外的金属杆M以初速度向右运动。两金属杆与导轨接触良好且运动过程中始终与导轨垂直。杆M、N的质量分别为m、2m，在导轨间的电阻分别为R、2R，除两金属杆电阻外，其他电阻不计，忽略金属杆的粗细及感应电流产生的磁场。
（1）求M刚进入磁场时受到安培力F的大小和方向；
（2）若两杆在磁场内未相撞，杆N出cd时的速度为，求：
（ⅰ）杆N在磁场内运动过程，整个回路产生的焦耳热；
（ⅱ）初始时刻N到ab的最小距离x；
（3）若金属杆N的质量为。初始时刻，杆N到ab的距离为kx（x为前问中的最小距离），从ab至右侧无穷远处区域均有大小、方向不变的上述匀强磁场。试分析，无论n取何值，两杆在磁场内都不相撞，满足该条件下求k的取值范围。
【答案】（1），方向水平向左；（2）（ⅰ）；（ⅱ）；（3）
【解析】（1）金属杆以初速度向右刚进入磁场时
电动势
电流
安培力
联立解得
安培力的方向水平向左；
（2）（ⅰ）到边的速度大小恒为，根据动量守恒定律可知
解得
回路中产生的焦耳热
解得
（ⅱ）法一：对金属杆，由动量定理有
若两杆在磁场内刚好相撞，到最小距离为
解得
法二：
设两杆在磁场中相对靠近的位移为，有
金属杆在磁场内运动过程中，由动量定理有
联立解得
若两杆在磁场内刚好相撞，到的最小距离为
（3）法一：因右侧磁场区域足够大，两杆的最终状态速度必相等，根据动量守恒定律可知
对金属杆由动量定理有
解得
两杆在磁场内不相撞条件需满足
解得
当时，故
法二：
当时，杆质量远大于杆，极限情形下，等效于杆固定，杆以速度进入磁场做减速运动 ；
金属杆在磁场内运动过程中，由动量定理有
解得
故
（满分：100分；考试时间：90分钟）
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将答题卡交回。
一、单项选择题（本题共8小题，每小题3分，共24分）
1. 与光的偏振原理有关的是（ ）
A. 泊松亮斑B. 3D电影
C. 小孔成像D. 海市蜃楼
【答案】B
【解析】A．泊松亮斑是光的衍射现象，故A错误；
B．3D电影的播放和观看利用了光的偏振现象，故B正确；
C．小孔成像利用的是光沿直线传播，故C错误；
D．海市蜃楼是由于光在不均匀介质中发生折射造成的，故D错误。
故选B。
2. 我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星，它标志着我国雷达研究又创新的里程碑，米波雷达发射无线电波的波长在1~10m范围内，则对该无线电波的判断正确的是（ ）
A. 米波的频率比厘米波频率高B. 和机械波一样须靠介质传播
C. 同光波一样均为横波D. 比声波的传播速度小
【答案】C
【解析】A．由
可知波长越长频率越低，所以米波频率比厘米波的频率低，故A错误；
B．无线电波是电磁波，电磁波的传播不需要介质，故B错误；
C．电磁波与光波都为横波，故C正确；
D．电磁波的传播速度为光速，故比声波波速大，故D错误。
故选C。
3. 如图甲，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，下列说法中正确的是（ ）
A. 换用间距更小的双缝，观察到的条纹宽度会变小
B. 若用红光替换绿光实验，观察到的条纹个数会增加
C. 若实验中将条纹数量多数一条，则波长测量值将偏小
D. 若乙图中亮条纹与分划板中心刻线未对齐，需旋转双缝进行调整
【答案】C
【解析】A．根据可知，换用间距更小的双缝，观察到的条纹宽度会变大，选项A错误；
B．根据可知，若用红光替换绿光实验，红光波长较长，则条纹间距变大，则观察到的条纹个数会减小，选项B错误；
C．若实验中将条纹数量多数一条，则条纹间距偏小，则波长测量值将偏小，选项C正确；
D．若乙图中亮条纹与分划板中心刻线未对齐，若要使两者对齐，则需要旋转测量头进行调整，选项D错误。
故选C。
4. 如图甲，轻弹簧上端固定，下端拴接一钢球，将钢球从平衡位置向下拉一段距离A，然后由静止释放。以钢球的平衡位置为坐标原点，竖直向下为正方向建立x轴，当钢球经过平衡位置时开始计时，钢球运动的位移一时间图像如图乙所示。若振动过程中弹簧始终未恢复原长，则钢球（ ）
A. 在时处于失重状态B. 在时速度方向向上
C. 在内动能逐渐增大D. 在内机械能逐渐减小
【答案】B
【解析】A．在时小球正向上做加速运动，则处于超重状态，选项A错误；
B．在时小球正向上做减速运动，即速度方向向上，选项B正确；
C．图像的斜率等于速度，则在内速度先增加后减小，则动能先增大后减小，选项C错误；
D．在内弹簧的弹力一直对球做正功，则机械能逐渐增加，选项D错误。
故选B。
5. 如图，光滑水平面上一质量为m、速度大小为v的A球与质量为2m、静止的B球发生对心正碰。碰后A的速度方向与碰撞前相反，则碰后B的速度大小可能是（ ）
A. 0.40vB. 0.50vC. 0.60vD. 0.70v
【答案】C
【解析】设碰撞后A的速度为，B的速度为，根据动量守恒可得
由于碰后A的速度方向与碰撞前相反，则有，可得
若AB发生弹性碰撞，根据机械能守恒可得
解得
则碰后B的速度大小可能为
故选C。
6. 利用所学物理知识，可以初步了解常用的公交一卡通（IC卡）的工作原理及相关问题．IC卡内部有一个由电感线圈L和电容C构成的LC的振荡电路．公交卡上的读卡机（刷卡时“嘀”的响一声的机器）向外发射某一特定频率的电磁波．刷卡时，IC卡内的线圈L中产生感应电流，给电容C充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输．下列说法正确的是（ ）
A. IC卡工作场所所需要的能量来源于卡内的电池
B. 仅当读卡器发射该特定频率的电磁波时，IC卡才能有效工作
C. 若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，在线圈L中不会产生感应电流
D. IC卡只能接收读卡器发射的电磁波，而不能向读卡机传输自身的数据信息
【答案】B
【解析】A.IC卡中有一个LC线圈和电容，当读卡机发出的电磁波被LC电路接收到，使得IC卡汇总的电路充电，所以IC卡的能量来源于读卡机发射的电磁波，选项A错误．B.LC振荡电路接收与其固有频率相同的电磁波，读卡机发出的电磁波频率与之匹配，才能得到最优的充电效果，使电容电压达到预定值，才能进行数据传输，选项B正确．C.如果是其它频率的电磁波，根据法拉第电磁感应定律，穿过线圈的磁通量发生了变换，依然会有感应电流，选项C错误．D.据题意电容达到一定电压之后，驱动卡芯片进行数据传输，选项D错误．故选B．
7. 如图甲，水波干涉实验中形成两列水波相向传播，波长为1.2cm，振幅为A。取两波源连线上某点为坐标原点，以两波源连线为x轴，以垂直于水面方向向上为y轴正方向，某时刻两波源传播的波形如图乙所示，实线与虚线分别为向右、向左传播的波形图，则0.2cm处质元（ ）
A. 为振动减弱点，位移始终为零
B. 为振动加强点，振动方向沿y轴正方向
C. 再经过，位移为2A
D. 再经过，振动方向沿y轴负方向
【答案】D
【解析】AB．根据“上下坡”法，可知两列波在0.2cm处均为沿y轴负方向，叠加后其振动方向沿y轴负方向，为振动加强点，故AB错误；
C．由振动特点可知，0~时间内该质元从平衡位置运动到负向最大位移处，可知再经过，振动方向沿y轴负方向，再经过，位移为，故C错误，D正确。
故选D。
8. 喷砂除锈是将砂料以高速喷射到工件表面，通过磨料的冲击和切削作用，去除工件表面的铁锈污渍。若高速射流时间t内均匀喷出砂料的质量为m，平均密度为，射流垂直喷到工件表面反弹后速度大小变为原来的k倍（）。现对工件的某一平面进行除锈，需要高速射流在工件表面产生的压强为p。忽略高速射流在空中的形状变化与速度变化，则喷嘴横截面积的最大值为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】令喷嘴横截面积的最大值为S，则有
根据动量定理有
其中
代入解得射流的速度
则喷嘴横截面积的最大值
故选A。
二、双项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，全部选对得4分，选对但不全得2分，有选错或不答得0分）
9. 体积相同的两容器，装着质量相等，温度分别为0℃与100℃的氮气。如图所示是二者的分子速率分布图像，则（ ）
A. 分布曲线的峰值是相同的B. a线对应的气体压强更小
C. a线对应的气体温度是0℃D. b线对应的气体分子平均动能更小
【答案】BC
【解析】C．温度升高时，大速率分子数目占总分子数目的比例增大，小分子速率的数目占总分子数目的比例减小，可知，a线对应的气体温度比b线对应的气体温度低，即a线对应的气体温度是0℃，故C正确；
A．结合上述可知，a线对应的气体温度比b线对应的气体温度低，则a线对应的小分子速率占总分子数目的比例大一些，即a线对应的峰值大于b线对应的峰值，故A错误；
B．体积相同的两容器，装着质量相等，温度越高，压强越大，a线对应的气体温度比b线对应的气体温度低，则a线对应的气体压强更小，故B正确；
D．a线对应的气体温度比b线对应的气体温度低，温度越高，分子平均动能越大，则b线对应的气体分子平均动能更大，故D错误。
故选BC。
10. 一列沿x轴正方向传播的横波，时刻恰好传播至Q点，其波形如图甲所示，图乙为M、N、P、Q四个质点中某一质点的振动图像。则（ ）
A. 该波的传播速度为1m/s
B. 波源起振方向沿y轴正方向
C. 图乙为质点M的振动图像
D. 质点Q起振后的振动方程为
【答案】AD
【解析】A．该波的传播速度为
选项A正确；
B．由波形图可知，Q点开始振动时沿y轴负向，可知波源起振方向沿y轴负方向，选项B错误；
C．由图乙可知质点在t=0时刻在平衡位置向y轴正向振动，结合波形图可知，图乙为质点N的振动图像，选项C错误；
D．因Q点开始振动时沿y轴负向，质点Q起振后的振动方程为
选项D正确。
故选AD。
11. 如图为一圆柱状的光导纤维，其纵截面MNPQ为矩形，MQ为材料的截面直径。与MNPQ在同一平面内的一束单色光，以入射角从空气经圆心O射入光导纤维内，恰好未从MN边界射出，则（ ）
A. 临界角为60°B. 折射率为
C. 单色光射入后波长变长D. 减小入射角α，传播时间变短
【答案】BD
【解析】AB．由题意可知
可得
选项A错误，B正确；
C．单色光射入后波速变小，频率不变，根据
则波长变短，选项C错误；
D．减小入射角α，折射角变小，则光线射到侧壁上的入射角β变大，根据
传播的时间变短，选项D正确。
故选BD。
12. 如图甲，湖泊水面上有一列浮球，用来警示过往船只注意安全。图乙为简化俯视图，所有浮球等间距排成一条直线，水面上的O点垂直于水面xOy持续沿z轴振动，形成了沿水面传播波长的水波。当所有浮球全部振动后开始计时，以竖直向上为z轴正方向，其中浮球A、B的振动图像如图丙所示，已知，，。则（ ）
A. 时，1号浮球位于平衡位置下方且沿z轴正向运动
B. 时，6号浮球位于平衡位置上方且沿z轴负向运动
C. 时，1号浮球与2号浮球都位于平衡位置的上方且运动方向相反
D. 时，5号浮球与6号浮球都位于平衡位置的上方且运动方向相反
【答案】AC
【解析】A．由于，，由图可知A球的振动比B球振动落后，则
又
所以
，
设两浮球之间的距离为，则
相邻两浮球与O点距离差小于，1号浮球比A浮球振动滞后，由于时，A浮球位于平衡位置且沿z轴正向运动，则时，1号浮球位于平衡位置下方且沿z轴正向运动；故A正确；
B．6号浮球比B浮球振动滞后，由于时，B浮球位于波峰，时，6号浮球位于平衡位置上方且沿z轴正向运动，故B错误；
C．时，A浮球位于波峰位置，2号浮球比A浮球振动超前，时，1号浮球位于平衡位置的上方且沿z轴正向运动，2号浮球都位于平衡位置的上方且运动方向相反沿z轴负向运动，故C正确；
D．时，B浮球位于平衡位置且沿z轴负向运动，5号浮球比B浮球振动超前，5号浮球位于平衡位置下方且沿z轴负向运动，6号浮球都位于平衡位置的上方且沿z轴负向运动，故D错误。
故选AC。
三、填空实验题（本大题共5小题，共21分）
13. 一定质量的理想气体，经历如图所示A→B→C的状态变化，则此过程气体温度变化情况是______（选填“先减后增”“先增后减”或“不变”），温度______（（选填“>”“<”或“=”）。
【答案】先增后减 >
【解析】[1]由理想气体的状态方程
pV=CT
可知从状态A到状态C的过程中，气体温度先升高后降低。
[2]由图可知
则
>
14. 双缝干涉实验中，光的波长越长，干涉条纹的间距______（选填“越大”“越小”或“不变”）。如图所示，用波长为的单色光垂直照射双缝、，点P出现第2条暗条纹，则P到、的路程差______。
【答案】越大
【解析】[1]双缝干涉实验中，根据
可知，光的波长越长，干涉条纹的间距越大。
[2]用波长为的单色光垂直照射双缝、，点P出现第2条暗条纹，则P到、的路程差
15. 高空作业须系安全带。如果质量为m的高空作业人员不慎跌落，从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前，用时为，再经历时间安全带伸长到最长，则内人的动量______（选填“始终减小”或“先增大后减小”），若安全带对人的作用力始终竖直向上，重力加速度为g，则内，安全带对人的平均作用力大小为______。
【答案】先增大后减小
【解析】[1]在内人的速度先增加后减小，根据p=mv，则人的动量先增大后减小；
[2]若竖直向上为正方向，则内根据动量定理
安全带对人的平均作用力大小为
16. 某同学通过实验测定玻璃砖的折射率n。开始玻璃砖的位置如图甲所示，描出玻璃砖的两个透光面边界a和。两大头针、插在玻璃砖的一侧，同时在另一侧透过玻璃砖观察、的像，且的像挡住的像，再依次插上大头针和。
（1）在插时，应使______（选填选项前的字母）
A. 只挡住的像B. 同时挡住、的像
（2）如图乙，请在答题卡上画出光路图，标出在a界面的法线、入射角和折射角_____；根据光路图，该玻璃砖的折射率______。
（3）下列说法正确的是______。
A. 入射角越小，误差越小
B. 、间与、间距离应适当大些
（4）如图丙，因为操作不当，玻璃砖下边界描成图中虚线，该测量值______真实值（选填“大于”“等于”或“小于”）。
【答案】（1）B （2） （3）B （4）小于
【解析】（1）在插时，应使同时挡住、的像，故选B；
（2）[1]光路如图：
[2]根据光路图，该玻璃砖的折射率
（3）A．入射角越小，误差会越大，选项A错误；
B．、间与、间距离应适当大些，这样可减小记录光线方向时产生的误差，选项B正确。
（4）若把下边界a＇画在了虚线位置，则光线在a边界折射角偏大，根据可知，折射率偏小。
17. “用单摆测量重力加速度的大小”实验中：
（1）先用游标卡尺测量摆球直径d，测量的示数如图甲所示，则摆球直径______cm；
（2）如图乙所示，安装力传感器、连接计算机进行测量。根据图丙显示的图像信息中可测出摆球的周期______s，若测得摆长为0.64m，，则______（保留3位有效数字）
（3）若将摆球直径d计入摆长中，g测量值将______（填“偏大”“相等”或“偏小”）。
【答案】（1）1.84 （2）1.6 9.86 （3）偏大
【解析】（1）10分度游标卡尺的精确值为，由图甲可得摆球的直径为
（2）[1]小球每次经过左侧或右侧最高点时，拉力最小，根据图丙显示图像可知摆球的周期为
[2]根据单摆周期公式
解得
（3）根据
若将摆球直径d计入摆长中，则摆长测量值偏大，g测量值将偏大。
四、计算题（本大题3小题，共39分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要步骤，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）
18. 英国物理学家查德威克通过实验测出某种不带电的“未知粒子”的质量几乎与质子的质量相等，进而发现这就是中子。其测量思路是：用初速度的“未知粒子”与静止的原子核弹性正碰。
（1）若“未知粒子”的质量为m，被碰原子核的质量为M。求弹性正碰后“未知粒子”的速度大小和被碰原子核的速度大小；
（2）若实验测得“未知粒子”以初速度与静止的氢原子核（）发生弹性正碰后，氢原子核的速度为，求“未知粒子”的质量m与氢原子核的质量M之比。
【答案】（1），；（2）
【解析】（1）粒子碰撞过程中由动量守恒和能量守恒关系可得
联立得
（2）由题意可知
解得
19. 如图甲为一气压型弹跳杆，其核心部分可简化为由连杆、活塞及竖直倒立的、导热性良好的圆柱形汽缸组成。如图乙所示，连杆一端与水平地面接触，另一端与面积为S的活塞连接，汽缸内密封有一定质量的气体（可视为理想气体），初始气体压强为。没有站人时，活塞位于A处与缸底的距离为H；当人踩在踏板上稳定时（静止在汽缸顶端），活塞位于B处与缸底的距离为。已知大气压强为p0，，外界温度为27℃，人的质量，重力加速度为g，汽缸始终保持竖直，忽略汽缸质量与厚度，不计其与活塞间的摩擦。
（1）求活塞位于B处与缸底的距离；
（2）人静止在踏板上，通过热传递使活塞回到A处，求气体升高的温度。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）以被密封气体为研究对象，在位置处由平衡条件得
活塞从位置A到位置B，由玻意耳定律
联立，解得
（2）活塞从B回到A的过程
解得
可得
20. 如图，两平行光滑长直金属导轨水平放置，间距为L。abcd区域有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向竖直向上。初始时刻，磁场内的金属杆N处于静止状态，磁场外的金属杆M以初速度向右运动。两金属杆与导轨接触良好且运动过程中始终与导轨垂直。杆M、N的质量分别为m、2m，在导轨间的电阻分别为R、2R，除两金属杆电阻外，其他电阻不计，忽略金属杆的粗细及感应电流产生的磁场。
（1）求M刚进入磁场时受到安培力F的大小和方向；
（2）若两杆在磁场内未相撞，杆N出cd时的速度为，求：
（ⅰ）杆N在磁场内运动过程，整个回路产生的焦耳热；
（ⅱ）初始时刻N到ab的最小距离x；
（3）若金属杆N的质量为。初始时刻，杆N到ab的距离为kx（x为前问中的最小距离），从ab至右侧无穷远处区域均有大小、方向不变的上述匀强磁场。试分析，无论n取何值，两杆在磁场内都不相撞，满足该条件下求k的取值范围。
【答案】（1），方向水平向左；（2）（ⅰ）；（ⅱ）；（3）
【解析】（1）金属杆以初速度向右刚进入磁场时
电动势
电流
安培力
联立解得
安培力的方向水平向左；
（2）（ⅰ）到边的速度大小恒为，根据动量守恒定律可知
解得
回路中产生的焦耳热
解得
（ⅱ）法一：对金属杆，由动量定理有
若两杆在磁场内刚好相撞，到最小距离为
解得
法二：
设两杆在磁场中相对靠近的位移为，有
金属杆在磁场内运动过程中，由动量定理有
联立解得
若两杆在磁场内刚好相撞，到的最小距离为
（3）法一：因右侧磁场区域足够大，两杆的最终状态速度必相等，根据动量守恒定律可知
对金属杆由动量定理有
解得
两杆在磁场内不相撞条件需满足
解得
当时，故
法二：
当时，杆质量远大于杆，极限情形下，等效于杆固定，杆以速度进入磁场做减速运动 ；
金属杆在磁场内运动过程中，由动量定理有
解得
故
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