河北省唐山市2024-2025学年高二(上)期末考试物理试卷（解析版）

这是一份河北省唐山市2024-2025学年高二(上)期末考试物理试卷（解析版），共19页。
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B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，将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题
1. 蜘蛛用蜘蛛网来捕捉猎物。蜘蛛网是由丝线构成的，有研究表明，当有昆虫“落网”时，网上的丝线会传递振动信号，蜘蛛通过特殊的感知器官，如腿上的刚毛和体表的感压器来接收和解读这些振动信息。若蜘蛛网的固有频率为，则下列说法正确的是（ ）
A. “落网”昆虫翅膀振动的频率越大，蜘蛛网的振幅就越大
B. 当“落网”昆虫翅膀振动的频率低于时，蜘蛛网不振动
C. 当“落网”昆虫翅膀振动的频率为时，蜘蛛网的振幅最大
D. 昆虫“落网”时，蜘蛛网振动的频率与“落网”昆虫翅膀振动的频率无关
【答案】C
【解析】A．根据共振的条件可知，系统的固有频率等于驱动力的频率时，系统达到共振，振幅最大，故A错误；
B．当“落网”昆虫翅膀振动的频率低于200Hz时，蜘蛛网仍然振动，故B错误；
C．当“落网”昆虫翅膀振动的频率为时，系统的固有频率等于驱动力的频率，蜘蛛网的振幅最大，故C正确；
D．受迫振动的频率等于驱动力的频率，所以昆虫“落网”时，蜘蛛网振动的频率由“落网”昆虫翅膀振动的频率决定，故D错误。
故选C。
2. 我国规定电动自行车骑乘人员必须依法配戴具有缓冲作用的安全头盔。数据表明，在电动自行车发生交通事故时，佩戴安全头盔可大大减轻头部损伤程度。则下列说法正确的是（ ）
A. 头盔减少了驾驶员头部撞击过程中的动量变化量
B. 头盔减小了驾驶员头部撞击过程中撞击力的冲量
C. 事故中头盔对头部的冲量与头部对头盔的冲量相同
D. 事故中头部受到的冲量与头部的动量变化量相等
【答案】D
【解析】AB．根据
可得
依题意，佩戴具有缓冲作用的安全头盔，头盔内部的缓冲层与头部的撞击时间延长了，减小了驾驶员头部撞击过程中的动量变化率，动量变化量与撞击力的冲量相等，不变，故A错误，B错误；
C．根据
知头盔对头部的作用力与头部对头盔的作用力等大反向，作用时间相同，所以事故中头盔对头部的冲量与头部对头盔的冲量等大反向，故C错误；
D．根据动量定理
知事故中头部受到的冲量与头部的动量变化量相等，故D正确。
3. 如图所示的电路中，是自感系数很大的线圈，其自身的电阻几乎为0，A和B是两个相同的小灯泡，则（ ）
A. 闭合开关S时，两灯同时点亮
B. 闭合开关S时，B立即变亮，A灯逐渐变亮
C. 断开开关S时，B灯立即熄灭，A灯逐渐变暗直至熄灭
D. 断开开关S时，A灯突然闪亮一下后再熄灭
【答案】B
【解析】AB．闭合开关S时，由于线圈产生自感电动势阻碍通过线圈电流的增大，则B立即变亮，与线圈串联的A灯逐渐变亮，故A错误，B正确；
CD．由于线圈自身的电阻几乎为0，A和B是两个相同的小灯泡，则闭合开关S稳定后，通过A、B两灯泡的电流相等；断开开关S时，由于线圈产生自感电动势阻碍通过线圈电流的减小，且线圈与A、B两灯泡构成回路，由于线圈的电流与开关断开前A、B两灯泡的电流相等，所以A、B都是逐渐变暗直至熄灭，并不会闪亮一下，故CD错误。
故选B。
4. 如图所示，质量为、长为的金属杆静止于水平导轨上，空间存在磁感应强度为的匀强磁场，磁场方向与金属杆垂直且与导轨平面成角。若闭合开关，金属杆通过的电流大小为，金属杆仍静止，则（ ）
A. 金属杆受到的安培力为
B. 金属杆对轨道的压力为
C. 若磁场反向，金属杆对轨道的压力为
D. 若磁场反向，金属杆所受的摩擦力为
【答案】B
【解析】A ．受力分析如图
导线跟磁场垂直，所以安培力为
故A错误；
B．金属杆ab受到的支持力为
根据作用力与反作用力的关系知，金属杆对轨道的压力为，故B正确；
C．若磁场反向，由左手定则可知，安培力水平反向，则
金属杆ab受到的支持力为
根据作用力与反作用力的关系知，金属杆对轨道的压力为，故C错误；
D．若磁场反向，金属杆仍静止，根据受力图，金属杆ab受到的摩擦力大小为
若D错误。
故选B。
5. 如图所示，一列简谐横波沿x轴传播，图中的实线与虚线分别为t = 0和t = 0.3 s时的波形图。若平衡位置在x = 1 cm处的质点在0到0.3 s内运动方向不变，则下列说法中正确的是（ ）
A. 该简谐波沿x轴正方向传播
B. 该简谐波的传播速度为
C. 该简谐波波源的振动频率为1.2 Hz
D. 在0 ~ 1.2 s内x = 1 cm处的质点经过的路程为40 cm
【答案】D
【解析】A．由t = 0时的波形图可知，平衡位置在x = 1 cm的质点此后将向y轴负方向运动，因此t = 0.3 s时该质点也向y轴负方向运动，结合t = 0.3 s时的波形图，根据同侧法可知，该简谐波沿x轴负方向传播，故A错误；
B．由图可知，波长为
由于平衡位置在x = 1 cm处的质点在0到0.3 s内运动方向不变，可知
周期为
波速为
故B错误；
C．该简谐波波源振动频率为
故C错误；
D．在0 ~ 1.2 s内，质点运动一个周期，因此质点经过的路程为
故D正确。
6. 图甲为用手机和轻弹簧制作的一个简谐运动装置。图乙为手机内置的加速度传感器记录其竖直方向的图像，图像为正弦曲线，取向上为正方向。下列说法正确的是（ ）

A. 手机做简谐运动的周期为
B. 时，手机位于最低点
C. 时，手机的速度为0
D. 从至，手机的动能逐渐增大
【答案】C
【解析】A．由图可知，手机做简谐运动的周期为0.4s，故A错误；
B．时，加速度为负向最大值，可知手机位于最高点，故B错误；
C．时，加速度为正向最大值，可知手机位于最低点，所以手机的速度为0，故C正确；
D．时，加速度为0，所以手机处于平衡位置，从至，手机从平衡位置移动至最高点，所以手机的动能逐渐减小，故D错误。
故选C。
7. 回旋加速器的原理如图所示，加速器由两个间距很小的半圆形金属盒D1、D2构成，两个金属盒处于与盒面垂直的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，粒子源置于盒的圆心，带电粒子在两盒之间被电场加速。现粒子源产生某种带电粒子在加速器中恰能被周期性加速。已知交流电源的频率为f，带电粒子的电荷量为q，则下列说法正确的是（ ）
A. 带电粒子的质量为
B. 电源的电压越大，带电粒子最终射出加速器的速度越大
C. 带电粒子在回旋加速器中做圆周运动的周期随半径的增大而增大
D. 该回旋加速器接频率为2f的交流电源时，仍可以对该带电粒子加速
【答案】A
【解析】A．因为带电粒子在加速器中恰能被周期性加速，所以粒子在加速器中做圆周运动的频率与交流电源的频率相同，均为f，则粒子做圆周运动的周期为
粒子在磁场中，根据牛顿第二定律可知
粒子做圆周运动的周期为
联立，解得
故A正确；
B．当粒子做圆周运动的半径与D形盒的半径相等时，粒子离开D形盒，此时粒子的速度最大，动能最大，根据
最大速度为
所以，带电粒子最终射出加速器的速度与电源的电压无关，故B错误；
C．带电粒子在回旋加速器中做圆周运动的周期为
保持不变，故C错误；
D．该回旋加速器接频率为2f的交流电源时，则加速电场的方向改变时间变为原来的，而粒子在磁场中做圆周运动的周期不变，则粒子在电场中加速后，在磁场中做半个圆周运动后，电场又变成与原来粒子加速时相同，此时粒子在电场中减速，所以，不能对带电粒子加速，故D错误。
二、多项选择题
8. 关于甲、乙两幅图片描述情景说法正确的是（ ）
A. 图甲主动降噪技术主要利用了波的反射原理
B. 图甲主动降噪技术主要利用了波的干涉原理
C. 图乙“彩超”检查心脏病变主要利用了超声波的衍射原理
D. 图乙“彩超”检查心脏病变主要利用了超声波的多普勒效应
【答案】BD
【解析】AB．图甲主动降噪技术主要利用了波的干涉原理，在相位上差180度的奇数倍，从而互相干涉而抵消，故A错误，B正确；
CD．图乙“彩超”检查心脏病变主要利用了超声波的多普勒效应，故C错误，D正确。
9. 1834年，洛埃利用平面镜同样得到了杨氏干涉的结果（称洛埃镜实验）。洛埃镜实验的基本装置如图所示，S为单色光源。S发出的光直接照在光屏上，同时S发出的光还通过平面镜反射在光屏上，从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像发出的，这样就形成了两个相同的相干光源。光源S到平面镜的距离和到光屏的距离分别为和，则下列说法正确的是（ ）
A. 若将光屏向右移动，光屏上条纹间距增加
B. 若将S向下移动一个微小距离，光屏上条纹间距增大
C. 若将平面镜向下移动一个微小距离，光屏上条纹间距减小
D. 若将平面镜向右移动一个微小距离，光屏上条纹间距减小
【答案】ABC
【解析】从光源直接发出的光和被平面镜反射的光实际上是同一列光，故是相干光，该干涉现象可以看做双缝干涉，光路图如图所示
所以等效双缝间的距离为
双缝到光屏的距离为，所以，相邻亮条纹中心间距为
A．若将光屏向右移动，则双缝到光屏的距离变大，则相邻亮条纹中心间距变大，故A正确；
B．若将S向下移动一个微小距离，则双缝间的距离减小，所以相邻亮条纹中心间距变大，故B正确；
C．若将平面镜向下移动一个微小距离，则双缝间距离增大，所以相邻亮条纹中心间距变小，故C正确；
D．若将平面镜向右移动一个微小距离，则双缝间的距离不变，双缝到光屏的距离也不变，所以相邻亮条纹中心间距不变，故D错误。
10. 在光学仪器中，“道威棱镜”被广泛用来进行图形翻转。如图所示，棱镜的横截面ABCD是底角为45°的等腰梯形。现有与BC平行的两条同种单色光从AB边射入棱镜，两束光均能直接到达BC边，已知棱镜材料的折射率为，则（ ）
A. 两条光线都在BC边发生全反射
B. 从CD面上射出的光线与入射光线不平行
C. 光线1、2在棱镜中传播的时间相同
D. 光线1在棱镜中传播的时间小于光线2在棱镜中传播的时间
【答案】AC
【解析】A．光线在棱镜中传播时光路图如图所示
根据折射定律有
解得
由几何关系知
根据折射率与临界角的关系
可知，临界角为
所以，两条光线都在BC边发生全反射，故A正确；
B．因为两束光为同种单色光，折射率相同，所以两束光在棱镜中全反射前和全反射后都是相互平行的。其中，对光线1，根据几何关系有
根据折射定律
解得
由此可知，光线1从CD边射出的光线与射入AB边的光线平行，同理可知，光线2从CD边射出的光线与射入AB边的光线平行，故B错误；
CD．由光路的可逆性可知，光线1和光线2在棱镜中的传播路程相同，由于光线1和光线2属于相同单色光，传播速度相同，故传播时间也相等，故C正确，D错误。
三、非选择题
11. 某同学做“测量玻璃的折射率”的实验时。

（1）如图1所示，通过插大头针确定入射光线和折射光线，其实验步骤如下：
A．在替代入射光的直线AO上插上大头针P1、P2；
B．在玻璃砖的另一侧确定大头针P3、P4的位置，请用简洁的文字描述出大头针P3、P4的插法。
①插P3时，应使它_____；
②插P4时，应使它_____。
（2）某同学在完成了正确的实验操作后，他以入射光线与玻璃砖的交点O为圆心，以适当长度为半径作出圆周，与OA交于P，与OO′的延长线交于Q，如图2所示，从P、Q分别作玻璃砖界面的法线NN′的垂线，图中P′、Q′为垂足，用刻度尺量得PP′ = 45.0 mm，QQ′ = 30.0 mm，则玻璃砖的折射率为_____。
【答案】（1）挡住P1、P2的像 挡住P3和P1、P2的像 （2）1.5
【解析】（1）[1][2]根据光路可逆原理，要确定出射光线的方向，应该在插P3时，使它挡住P1、P2的像，插P4时，应使它挡住P3和P1、P2的像。
（2）入射角和折射角的正弦为
，，
所以，玻璃砖的折射率为
12. 某同学做“用单摆测量重力加速度”的实验，操作步骤如下：
①将金属球用细线系好，结点为，将细线的上端固定于点；
②用刻度尺测出间的细线长度作为摆长；
③将金属球拉开大约的角度，然后由静止释放；
④从金属球摆到最低点时开始计时并计数为0，当金属球第次到达最低点时结束计时，记录总时间为，得出摆动周期；
⑤改变间的细线长度重复实验，记下相应的和值。
（1）该同学实验过程中得到的小球摆动周期为_____（用字母和表示）；
（2）该同学根据实验数据作出的图像如下图所示。
①由图像求出的重力加速度_____；（取3.14，结果保留三位有效数字）；
②由于图像没有能通过坐标原点，求出的重力加速度值与当地真实值相比_____（选填“偏大”“偏小”或“相等”）；
③若利用计算出的重力加速度值与当地真实值相比_____（选填“偏大”“偏小”或“相等”）。
【答案】（1） （2）9.86 相等 偏小
【解析】（1）该同学实验过程中得到的小球摆动周期为
（2）①[1]设金属球的半径为r，则有
可得
解得图像可得
解得
②[2]根据
可得
可知图像虽然没有能通过坐标原点，图像的斜率不变，所以求出的重力加速度值与当地真实值相比相等；
③[3]若利用计算，由于细线长度l小于实际摆长L，则求出的重力加速度g值与当地真实值相比偏小。
13. 如图所示，水平放置平行金属导轨间距为，两金属导轨间接一定值电阻，质量为、长度为的金属杆垂直导轨静止放置，在虚线右侧有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为。现对金属杆施加水平向右、大小恒为的拉力，经过时间，金属杆刚好进入磁场并做匀速运动。已知杆与导轨间的动摩擦因数为0.2，杆与导轨始终保持垂直且接触良好，两者电阻均忽略不计，重力加速度取。求：
（1）金属杆在磁场中运动时产生的电动势大小；
（2）定值电阻的阻值。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）进入磁场前，根据牛顿第二定律
即
解得
杆进入磁场（磁场足够大）时恰好开始做匀速直线运动，速度
故金属杆在磁场中运动时产生的电动势大小
（2）杆进入磁场（磁场足够大）时恰好开始做匀速直线运动，由平衡条件有
即
解得
根据欧姆定律
解得
14. 如图所示，可视为质点的物块和长木板静止在光滑平面上，物块位于长木板的最左端，小球的悬线与竖直方向成角。现由静止释放小球，小球到达最低点时恰与物块发生碰撞，小球与物块碰撞时间极短，此后的运动过程中物块恰好不从长木板上滑下。已知悬线长为，物块的质量为，木板的质量为，小球的质量为，、间的动摩擦因数为0.2，木板长为，重力加速度取，求：
（1）小球和物块碰后，物块的速度；
（2）小球和物块碰撞过程中损失的机械能。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）对小球C与A球碰撞后的过程中，由物块A恰好不从长木板B上滑下，可知两者共速设为，板长为，对此过程由动量守恒可知
由功能关系
联立代入数据得
（2）设绳长为，物块A和长木板B的质量分别为，小球C的质量为，小球C与A球碰撞前速度为，碰后小球C速度为、物块A的速度为，对小球从开始到与A碰前的过程，由动能定律得
对小球C与A球碰撞的过程
由动量守恒可知
由功能关系
联立代入数据得
15. 如图所示，平面直角坐标系中，在区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为，轴上的点距离坐标原点，在虚线和间无磁场，、区域有垂直纸面向外的匀强磁场（图中未画出），、区域有垂直纸面向里的匀强磁场（图中未画出），磁感应强度为。比荷为的带正电的粒子沿轴正方向由点射入磁场，不计粒子的重力。
（1）要使粒子不进入虚线右侧，求射入磁场粒子的最大速度；
（2）要使粒子进入无场区域后直接到达点，求射入磁场粒子的速度；
（3）现将一块长度为的荧光板放置在轴上，板的中点位于轴上的处，欲使进入无场区域后直接到达点的粒子恰能打在荧光板的上表面，求匀强磁场磁感应强度的大小范围（计算结果保留两位有效数字）。
【答案】（1） （2） （3）或
【解析】（1）要使粒子不进入虚线右侧，则粒子轨迹与虚线相切，由几何关系可知粒子运动的最大半径
根据洛伦兹力提供向心力
联立解得
（2）粒子可以通过磁场边界后通过P点，在左侧磁场半径为r2，由几何关系可知
解得
根据洛伦兹力提供向心力
联立解得
（3）由几何关系可知粒子过 P点时与x轴为为
粒子通过P点后，在右下方磁场中运动半径为r3，则有
解得
根据几何关系可知
从上方直接打到荧光板左端，由几何关系可得
且有
联立解得
从上方直接打到荧光板右端，由几何关系可得
且有
联立解得
同理，当经过x轴上下各2次打到荧光板左端，由几何关系可得
且有
联立解得-
假设经过x轴上下各2次打到荧光板右端，由几何关系可得
因为
说明经过两次x轴下方已经打到Q板的下方，无法经过x轴上下各2次打到荧光板右端，所以假设不成立。当经过x轴上方1次，下方2次打到荧光板左端，由几何关系可得
且有
联立解得
综上匀强磁场磁感应强度的大小范围
或