江苏省盐城市2023_2024学年高二物理上学期期中试题含解析

这是一份江苏省盐城市2023_2024学年高二物理上学期期中试题含解析，共19页。试卷主要包含了单选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
1. 一台发电机用0.5A电流向外输电，在1min内将180J的机械能转化为电能，则发电机的电动势为（）
A. 6 VB. 360VC. 120VD. 12V
【答案】A
【解析】
【详解】设发电机的电动势为E，电流I=0.5A，时间t=60s，产生的电能W=180J，则由电功公式W=EIt得发电机的电动势
故选A．
2. 在如图所示的电路中，灯泡A和灯泡B原来都是正常发光的。现在突然发现灯泡A比原来变暗了些，灯泡B比原来变亮了些，则电路中出现的故障可能是（ ）
A. R3断路B. R1短路
C. R2断路D. R1、R2同时短路
【答案】C
【解析】
【详解】A．若R3断路，外电阻增大，路端电压U增大，A、B两灯的电压和电流均增大，两灯均变亮，故A错误；
B．若R1短路，外电阻减小，总电流增大，路端电压减小，通过R3的电流减小，则通过A灯的电流增大，A灯变亮。B灯的电流增大，B灯变亮，故B错误；
C．R2断路，外电阻增大，路端电压U增大，干路电流I减小，R3电流I3增大，则通过A的电流
IA=I-I3
减小，A灯变暗。B灯电压
UB=U-IA（RA+R1）
增大，B灯变亮，故C正确；
D．R2短路，B灯被短路了，将会不亮，故D错误。
故选C。
3. 以下关于电磁场理论和电磁波的有关说法正确的是（ ）
A. 变化的电场周围一定产生电磁波
B. 当穿过未闭合的金属线圈的磁通量发生变化，就有感应电流产生
C. 麦克斯韦预言了电磁波的存在，法拉第用实验验证了电磁波的存在
D. 普朗克能量子理论成功解释黑体辐射，能量只能采取某些分离数值的特征叫能量量子化
【答案】D
【解析】
【详解】A．均匀变化的电场产生稳定的磁场，而非均匀变化的电场产生非均匀变化的磁场；均匀变化的磁场一定产生稳定的电场，而周期性变化的磁场将产生周期性变化的电场，故变化的磁场周围不一定产生电磁波，A错误；
B．当穿过未闭合的金属线圈的磁通量发生变化，会产生感应电动势，但由于线圈断路，感应电流不会产生，B错误；
C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验验证了电磁波的存在，C错误；
D．普朗克能量子理论成功解释黑体辐射，能量只能采取某些分离数值的特征叫能量量子化，D正确。
故选D。
4. 如图所示为圆柱形透明介质的截面，圆的半径为R，S为过圆心O的水平线上的一个光源，S到O的距离为。从S点射出一束单色光，照射到圆面上的A点，折射光线从圆面上的B点射出，出射光线恰好与SO平行，光束SA与SO的夹角，则透明介质对该单色光的折射率为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】过A点和B点分别做法线，如图所示
在中，由正弦定理可得
解得
，
因此可知
而根据几何关系可知
而由折射定律有
则可得
而
则可得
因此可得
由此可知
故选A
5. 如图所示，由6根长度均为L的相同的金属棒组成的正四面体线框ACDE放在匀强磁场中，磁场方向垂直CDE面向上，磁感应强度大小为B，将C、D两点接入电路，从C点通入大小为I的恒定电流，正四面体保持不动，则下列判断正确的是（ ）
A. CD边受到的安培力大小为
B. 整个线框受到的安培力的方向指向正四面体中心
C. DE、CE两条边受到的安培力相同
D. AE、AC、AD三条边受到的安培力大小相同
【答案】A
【解析】
【详解】A．设每条边的电阻为R，给C、D两端通电，AE边没有电流，电路总电阻为
CD边受到的安培力大小为
故A正确；
B．整个线框有效长度为CD连线的长，根据左手定则，整个线框受到的安培力在CDE面内垂直CD向右，故B错误；
C．DE、CE两条边受到的安培力大小相等，方向不同，故C错误；
D．AE边没有电流，AE边不受安培力，AC、AD两条边受到的安培力大小相同，故D错误。
故选A。
6. 直角坐标xy的y轴为两种均匀介质Ⅰ、Ⅱ的分界线。位于和处的波源先后发出的两列频率都为1Hz的机械波相向传播（不考虑波在界面的反射），某时刻两列波均第一次传到处，该时刻波形图如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 两列波波源的起振方向相反
B. 右边的波传到处时，处的质点正处于平衡位置
C. 两列波波源频率相同，相遇后会发生干涉，且处为振动减弱点
D. 两列波波源频率相同，但从一种介质传到另一种介质过程频率变化，故不会发生干涉
【答案】C
【解析】
详解】A．根据带动法可知波源起振方向均沿y轴正方向，起振方向相同，故A错误；
B．两列频率都为1Hz，则周期
左边介质中传播速度为
右边介质中传播速度为
机械波的波速由介质决定，从图示时刻起，右边的波一旦进入左边介质速度也变为4m/s，传到－3m处需要
此时的质点在波谷处，故B错误；
C．右边的波传到－3m处时起振方向沿y轴正方向，而经过0.75s即时左边－3m的质点向沿y轴负方向振动，两列波相遇振动减弱，故C正确；
D．从一种介质传到另一种介质过程频率不会发生变化，故D错误。
故选C。
7. 如图所示，把一平凸透镜置于一平板玻璃上方，如果用平行单色光垂直地照射到平凸透镜上，顺着平行光入射的方向观测可看到透镜中央出现明暗相间平行单色光的条纹，这种现象最早是牛顿发现的，因此称为牛顿环。以下说法正确的是（ ）
A. 牛顿环的出现是光的衍射现象
B. 牛顿环是明暗相间的半径均匀增大的同心圆条纹
C. 若在透镜AB面施加向下压力，则可看到同心圆向外扩展
D. 若在C处不小心沾上了灰尘，明暗相间的同心圆条纹排列将比没有灰尘时疏
【答案】C
【解析】
【详解】.
AB．由图可知，空气薄层是两个反射面，所以可以得到，两束干涉光是图中圆弧面与平面反射形成，空气薄层厚度不是均匀增加，而是越向外越厚，所以干涉条纹不是疏密均匀的同心圆，越向外越密，即为中央疏边缘密的同心圆，故AB错误；
C．若透镜上施加向下的压力，当压力逐渐增大时，出现亮条纹的这一厚度向外移，即亮环向远离圆心的方向平移，则可看到同心圆向外扩展，故C正确；
D．若在C处不小心沾上了灰尘，空气膜厚度并未发生改变，明暗相间的同心圆条纹排列不变，故D错误；
故选C。
8. 荡秋千是一项古老的休闲体育运动。某秋千简化模型如图所示，长度为L的两根细绳下端栓一质量为m的小球，上端固定在水平横梁上，小球静止时，细绳与竖直方向的夹角均为。保持两绳处于伸直状态，将小球拉高H后由静止释放，已知重力加速度为g，忽略阻力，以下判断正确的是（ ）
A. 小球释放瞬间处于平衡状态
B. 小球释放瞬间，每根细绳的拉力大小均为
C. 小球摆到最低点时，每根细绳的拉力大小均为
D. 小球摆到最低点时，每根细绳的拉力大小均为
【答案】B
【解析】
【详解】AB．设每根绳的拉力大小为T，小球释放瞬间，受力分析如图1，所受合力不为0，不是平衡状态，由于速度为0，则有
如图2，由几何关系有
联立得
A错误，B正确；
CD．小球摆到最低点时，图1中的，此时速度满足
由向心力公式得
其中
联立解得
CD错误。
故选B。
9. 小飞同学在洗盘子的时候发现当水流稳定时，从水龙头流下的水柱从上到下越来越细，如图所示。小飞同学将盘子放在水龙头下一定距离，仔细观察后，水流对盘子的冲击力基本稳定，经过测量，水流对盘子的冲击力为F。已知水龙头的横截面积为，出水速度为，水的密度为，重力加速度为g。水接触盘子后速度立刻变为零，空气阻力不计。下列说法正确的是（）
A. 盘子距水龙头的高度为B. 盘子距水龙头的高度无法求出
C. 与盘子接触的水柱横截面积无法求出D. 与盘子接触的水流速度可以求出
【答案】D
【解析】
【详解】水的流量不变，即
设水与盘子刚要接触时速度为，与盘子接触的水柱横截面积为，则
由动量定理得
解得
水从出口到与盘子接触做匀加速直线运动，则盘子距水龙头的高度
故ABC错误，D项正确。
故选D。
10. 两物块A、B用轻弹簧相连，质量均为2kg，初始时弹簧处于原长，A、B两物块都以v=6m/s的速度在光滑的水平地面上运动，质量4kg的物块C静止在前方，如图所示，B与C碰撞后二者会粘在一起运动，则下列说法正确的是（ ）
A. B、C碰撞刚结束时BC的共同速度为3m/s
B. 弹簧的弹性势能最大时，物块A的速度为3m/s
C. 弹簧的弹性势能最大值为36J
D. 弹簧再次恢复原长时A、B、C三物块速度相同
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A．B与C碰撞时B、C组成的系统动量守恒，设碰后瞬间B、C两者速度为vBC，规定向右为正方向，则
解得
故A错误；
BC．当A、B、C三者的速度相等时弹簧的弹性势能最大，由A、B、C三者组成的系统动量守恒，设向右为正方向
解得
设物块ABC速度相同时弹簧的弹性势能最大为Ep，根据能量守恒
故B正确，C错误；
D．若三者共速时系统减少的动能最多，一定是变成储存的弹性势能，则此时弹簧不会是原长，故D错误。
故选B。
【点睛】本题是含有非弹性碰撞的过程，不能全过程列出机械能守恒方程，这是学生经常犯的错误。
二、实验题。（本题共6空，每空3分，共18分）
11. 某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。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。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）若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx，则单色光的波长λ=_________；
（3）某次测量时，选用的双缝的间距为0．300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm。则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. ③. 630
【解析】
【详解】（1）[1]相邻两亮（暗）干涉条纹的Δx=，要增加观察到的条纹数，即Δx越小，需增大d或减小l，因此应将屏向靠近双缝的方向移动，或使用间距更大的双缝，故A、C、D错误，B正确；
（2）[2]由
得
（3）[3]所测单色光的波长
12. 某实验小组利用如图甲所示的“碰撞实验装置”验证两个小球碰撞前后的动量守恒。他们的主要操作步骤如下：
①使A球多次从斜轨上同一位置P由静止释放，找到其平均落地点的位置E；
②将与A球半径相同的B球静置于水平轨道的末端，再将A球从斜轨上位置P，由静止释放，多次重复上述过程，分别找到碰后A球和B球的平均落地点的位置D和F；
③O为轨道末端在地面的投影点，用刻度尺测量出水平射程OD、OE、OF，分别记为；
④将A球放置在如图乙所示的光滑水平旋转平台靠近压力传感器处，使平台绕竖直转轴以角速度匀速转动，记录压力传感器的示数；
⑤将B球放置在靠近压力传感器处，仍使平台绕竖直转轴以角速度匀速转动，记录压力传感器的示数。
回答下列问题：
（1）实验测得，则A球和B球的质量之比为______；
（2）当满足表达式______时，即说明A球和B球在碰撞过程中动量守恒；（用表示）
（3）当满足表达式______时，即可说明A、B两球发生的是弹性碰撞。
A． B．
C． D．
【答案】 ①. 6∶1 ②. ③. BC
【解析】
【详解】（1）[1]设A球和B球转动的轨道半径为r，压力传感器的示数等于A球转动的向心力，压力传感器的示数等于B球转动的向心力，由牛顿第二定律得
解得
（2）[2]A球和B球碰撞前后做平抛运动，由
和
可知
若A球和B球在碰撞过程中动量守恒，则
解得
（3）[3]若两小球发生弹性碰撞，可得
解得
联立
可得
故选BC。
三、解答题（本题共42分，第12题8分，第13题8分，第14题12分，第15题14分）
13. 甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中沿x轴相向传播，波速，某时刻的波形如图所示。
（1）处的质点开始振动时刻作为计时起点，请写出其振动方程；
（2）x=9m处的质点从图示时刻开始经过5s的过程中通过的路程s。
【答案】（1）；（2）20cm
【解析】
【详解】（1）根据波形图可知，两列波速相同的波将同时传播到处，且在处的振动方向相同，因此可知该处质点的振幅最大振动加强，而根据图像可知两列波的波长相同，根据
可知两列波将在该介质中发生稳定干涉，由此可知，处的质点振幅的最大值为
而该波的周期为
可得其振动方程为
（2）内x=9m处的质点不振动，在1s末乙波传播到x=9m处，使该处质点开始振动，而甲波传播到x=9m处需要3s，即3s末甲波传播到x=9m处，此后使该处质点开始振动，则在甲波传播到该处之前，乙波已经使该处质点振动了，其路程为
而3s末乙波在该处引起的振动使该质点从平衡位置向下振动，而甲波引起的振动使该处质点在平衡位置向上振动，则可知，内该处质点振动减弱，这期间该处质点的路程为
由此可知，x=9m处的质点从图示时刻开始经过5s的过程中通过的路程为
14. 近年来，对具有负折射率人工材料光学性质及应用的研究备受关注，该材料折射率为负值（）。如图甲所示，光从真空射入负折射率材料时，入射角和折射角的大小关系仍然遵从折射定律，但折射角取负值，即折射线和入射线位于界面法线同侧。如图乙所示，在真空中对称放置两个完全相同的负折射率材料制作的直角三棱镜A、B，顶角为，A、B两棱镜斜面相互平行放置，两斜面间的距离为d。一束包含有两种频率光的激光，从A棱镜上的P点垂直入射，它们在棱镜中的折射率分别为，，在B棱镜下方有一平行于下表面的光屏，P点为P点在光屏上的投影。
（1）为使两种频率的光都能从棱镜A斜面射出，求的取值范围；
（2）若30，求两种频率的光通过两棱镜后，打在光屏上的点距P点的距离分别多大？
【答案】（1）；（2），
【解析】
【详解】（1）分析可知两光线的入射角等于棱镜的顶角，若两光线能从棱镜A斜面射出，应小于两光线最小的临界角，由
得
所以的取值范围为
（2）两束光传播的光路图如图所示
由折射定律可知
由几何关系可知
得
15. 如图所示，在xOy平面的第一象限以OA为分界线分成两部分，OA与x轴的夹角为45°，OA与y轴正方向之间有一沿y轴负方向的匀强电场，OA与x轴正方向之间有方向垂直于纸面向里的匀强磁场。有一质量为m，带电荷量为+q的粒子，从y轴上的P点以速度v0平行于x轴正方向射入匀强电场，在电场中运动后从OA上的M点垂直OA方向进入磁场，经磁场偏转后第二次到达OA上的N点（M、N点图中均未标出），已知OP=L，不计粒子的重力。求：
（1）匀强电场的电场强度E的大小；
（2）求O、N两点间距离的最大值以及所对应的磁感应强度B的大小。
【答案】（1）；（2）；
【解析】
【详解】(1)粒子的运动轨迹如图所示，由题意可知
根据粒子在匀强电场中做类平抛运动知
距离关系为
竖直速度为
加速度为
解以上各式得
(2)当粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨迹与x轴相切时，O、N两点间的距离最大如图所示，设此时圆周运动的半径为R，圆心为则由几何关系可知
解得
O、N两点间的距离最大值
根据洛伦兹力提供向心力可知
速度关系为
解得
16. 如图所示，两个半径均为R、质量均为2m四分之一光滑圆槽AB、CD静置在光滑水平地面上，圆槽低端点B、C所在平面与水平地面相切，BC相距R。将质量为m的小球从距A点正上方H处（H可调）静止释放，恰好从圆槽上端点A进入圆槽。小球可视为质点，重力加速度为g，不计空气阻力。
（1）若，同时用水平向右的外力F使AB槽静止不动，求：
①小球到达AB槽低端B处时的向心加速度a；
②在小球下滑的过程中水平外力F的最大值。
（2）若，求：
③小球到达C点时，B、C之间的距离L；
④小球冲上CD槽后上升的最大高度h。
【答案】（1）①2g，方向向上，②；（2）③2R，④
【解析】
【详解】（1）①根据机械能守恒得
根据向心加速度与线速度得关系得
an的方向向上。
②下滑过程根据功能关系得
结合合力提供向心力得
综上解得
所以
（2）③全过程根据动量守恒
解得
即
，
④下滑过程根据能量守恒
解得
，
上滑过程中
得