2022-2023学年山东省临沂第十九中学高二上学期期末考试 物理试题（含答案）

2022-2023学年山东省临沂第十九中学

高二上学期期末考试 物理试题（含答案）

一、选择题（1——8题有一个选题正确，每题3分，9——12题有多个选项正确，每题4分，共46分）

1.根据高中物理所学知识，分析下列生活中的物理现象：

闻其声而不见其人                  

夏天雷雨后路面上油膜呈现彩色

当正在鸣笛的火车向着我们疾驰而来时，我们听到汽笛声的音调变高；

观众在看立体电影时要戴上特质的眼镜，这样看到电影画面的效果和眼睛直接观看物体的效果一样具有立体感； 这些物理现象分别属于波的(    )

1. 折射、干涉、多普勒效率、偏振 B. 干涉、衍射、偏振、多普勒效应
2. C. 衍射、偏振、折射、多普勒效应 D. 衍射、干涉、多普勒效应、偏振

2.光刻机是生产大规模集成电路的核心设备，光刻机的曝光波长越短，分辨率越高．“浸没式光刻”是一种通过在光刻胶和投影物镜之间加入浸没液体，从而减小曝光波长、提高分辨率的技术．如图所示，若浸没液体的折射率为，当不加液体时光刻胶的曝光波长为，则加上液体时光刻胶的曝光波长变为

1.        B.  C.         D.

3．下列关于单摆周期的说法正确的是（　　）

A．用一个装满沙的漏斗和长细线做成一个单摆，在摆动时沙从漏斗中缓慢漏出，周期不变

B．只将摆球的质量增大，单摆振动周期增大

C．将摆由赤道移到北极，单摆振动周期减小

D．将单摆的摆角由3°增加到5°（不计空气阻力），单摆的周期减小

4.如图所示，两质量分别为和的弹性小球叠放在一起，从高度为处自由落下，且远大于两小球半径，所有的碰撞都是完全弹性碰撞，且都发生在竖直方向．已知，不计空气阻力，则小球反弹后能达到的高度为(    )

A.  B.            C.  D.

5. 如图所示,在光滑水平面上,有一质量m0=3 kg的薄板和质量m=1 kg的物块都以v=4 m/s的初速度相向运动,它们之间有摩擦,薄板足够长。当薄板的速度为2.9 m/s时,物块的运动情况是(　　)

A.做减速运动

B.做加速运动

C.做匀速运动

D.以上运动都有可能

6（2022·北京·高二期末）利用如图所示装置可探究感应电流产生的条件。线圈A通过滑动变阻器和开关S连接到电源上，线圈B的两端连接到电流表上，把线圈A装在线圈B的里面。某同学发现闭合开关S时，电流表指针向右偏转，由此可以判断（　　）

A．线圈A向上移动时，电流表指针向左偏转

B．线圈A中铁芯向上拔出时，电流表指针向右偏转

C．滑动变阻器的滑片向右滑动时，电流表指针向左偏转

D．断开开关S时，电流表指针向右偏转

7.为探究小灯泡L的伏安特性，连好图示的电路后闭合开关，通过移动变阻器的滑片，使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大，直到小灯泡正常发光．由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的U-I图象应是

A B. C. D.

8．铜的电阻率为，单位体积内的自由电子数为。如图所示，长方体铜柱长、宽、高分别为a、b、c，当将与接入电压为的电路中形成电流时，已知电子的电荷量为，则该铜柱内自由电子定向移动的速率为（　　）

A． B． 

B． D．

9．(多选)为探讨磁场对脑部神经组织的影响及临床医学应用，某小组查阅资料得知：“将金属线圈放置在头部上方几厘米处，给线圈通以上千安培、历时约几毫秒的脉冲电流，电流流经线圈产生瞬间的高强度脉冲磁场，磁场穿过头颅对脑部特定区域产生感应电场及感应电流，而对脑神经产生电刺激作用，其装置如图所示。”同学们讨论得出的下列结论正确的是（　　）

A．脉冲电流流经线圈会产生高强度的磁场是电磁感应现象

B．脉冲磁场在线圈周围空间产生感应电场是电流的磁效应

C．若将脉冲电流改为恒定电流，则不会持续对脑神经产生电刺激作用

D．若脉冲电流最大强度不变，但缩短脉冲电流时间，则在脑部产生的感应电场及感应电流会增强

10. (多选)一列简谐横波从左向右以的速度传播，某时刻的波形图如图所示．下列说法中正确的是(　　)

A．处质点再经过周期将传播到点

B．处质点正在向下运动

C．处质点再经过回到平衡位置

D．处质点再经过将到达波峰的位置

11. (多选)如图所示，△OMN为玻璃等腰三棱镜的横截面，、两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面(两束可见单色光关于对称)，在棱镜侧面、上反射和折射的完整光路如图所示，下列说法正确的是(　　)

A．若光束从玻璃棱镜中射向空气，则光束更容易发生全反射

B．在玻璃棱镜中，光的传播速度小于光的传播速度

C．若保持光入射点位置不变，将光束顺时针旋转，则面可能有光线射出

D．用、光在同样的装置做“双缝干涉”实验，光的条纹间距大

12．(多选)如图所示，直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流变化的特性图线，曲线Ⅲ是一个小灯泡的U－I图线，如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接，则下列说法正确的是(　　)

A．电源1比电源2的内阻大

B．电源1和电源2的电动势相等

C．小灯泡与电源1连接时消耗的功率比与电源2连接时消耗的功率小

D．小灯泡与电源1连接时消耗的功率比与电源2连接时消耗的功率大

二、实验题（共16分）

13.光电计时器同打点计时器一样，也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图甲所示；、分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从、间通过时，光电计时器就可以显示出物体的挡光时间。气垫导轨是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为无摩擦的运动。

我们可以用带有光电门、的气垫导轨以及滑块和来验证动量守恒定律，实验装置如图乙所示，采用的实验步骤如下：

A.用天平分别测出滑块、的质量、；

B.调整气垫导轨，使导轨处于水平状态；

C.在和间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，系统静止放置在气垫导轨上。

D.用游标卡尺测量小滑块的宽度，卡尺示数如图丙所示，读出滑块的宽度________。

E.按下电钮放开卡销，光电门、各自连接的计时器显示的挡光时间分别为和。滑块通过光电门的速度________，滑块通过光电门的速度________。结果保留三位有效数字

利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是________。用题中字母表示

14.如下图所示：某同学对实验装置进行调节并观察实验现象：

图甲、图乙是光的条纹形状示意图，其中干涉图样是_________填或．

下述现象中能够观察到的是：(    )

A.将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽

B.将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽

C.换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄

D.去掉滤光片后，干涉现象消失

已知双缝之间距离为，测的双缝到屏的距离为，相邻条纹中心间距为，由计算公式_________，可求得波长。如果测得第一条亮条纹中心与第六条亮条纹中心间距是，求得这种色光的波长为__________。已知双缝间距，双缝到屏的距离，计算结果保留一位小数。

三、计算题（共38分）

15.（8分）如图所示，一质量为的物体放在水平地面上，一劲度系数为N/m的轻质弹簧，下端与物体相连，上端与一质量为kg的物体相连，在的上方放一物体，弹簧呈竖直状态且整体静止不动。现在突然去掉物体后，物体就沿竖直方向上下做简谐运动，且当物体竖直向上运动到最高点时，物体对地面压力刚好为零。，试求：

（1）沿竖直方向上下做简谐运动的振幅；

（2）物体的质量。

16.（8分）如图所示,“∠”形金属框架MON所在平面与匀强磁场垂直,磁场的磁感应强度大小为B,导体棒ab能紧贴金属框架运动,且始终与ON垂直。

(1)若B=0.1 T,ab从O点出发,向右以1 m/s的速度匀速运动4 s时,穿过回路的磁通量的变化量是多少?

(2)在图中,若回路面积从S0=8 m2变成St=18 m2,B从B0=0.2 T变到Bt=0.8 T,则穿过回路的磁通量的变化量是多少?

17.（10分）超强超短光脉冲产生方法曾获诺贝尔物理学奖，其中用到的一种脉冲激光展宽器截面如图所示。在空气中对称放置四个相同的直角三棱镜，顶角为。一细束脉冲激光垂直第一个棱镜左侧面入射，经过前两个棱镜后分为平行的光束，再经过后两个棱镜重新合成为一束，此时不同频率的光前后分开，完成脉冲展宽。已知相邻两棱镜斜面间的距离，脉冲激光中包含两种频率的光，它们在棱镜中的折射率分别为和。取，，。

为使两种频率的光都能从左侧第一个棱镜斜面射出，求的取值范围；若，求两种频率的光通过整个展宽器的过程中，在空气中的路程差保留位有效数字。

18.（12分）光滑的水平地面上停一小车，车上固定一“L”型轻杆（不可形变），轻杆的末端用轻绳悬挂一小球，将小球用外力悬起，如图所示，轻绳与竖直方向夹角为，从静止释放小球，小车也从静止开始运动。当小球运动至最低点时，长为的轻绳恰好断开，此时小球距地面高度为，小球落地后停止运动。不计一切阻力，，轻绳始终没有松弛，小球可视为质点，则：

（1）轻绳能够承受的最大拉力；

（2）小球从最低点飞出后，小球和小车之间的距离。

答案

1.【答案】 【解析】衍射是绕过阻碍物继续传播，而干涉是两种频率相同的波相互叠加出现明暗相间的现象，对于多普勒效应现象是接收到的频率在发生变化。

无论反射、衍射还是干涉，其频率均不变，而多普勒效应接收到的频率发生变化。

【解答】“闻其声而不见其人”，听到声音，却看不见人，这是声音的衍射；

夏天里雷雨后路面上油膜呈现彩色是薄膜干涉现象；

当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高。音调变高就是频率变高，因此这是多普勒效应现象；

观众在看立体电影时要戴上特质的眼镜，这样看到电影画面的效果和眼睛直接观看物体的效果一样具有立体感是利用光的偏振现象；

由以上分析可知ABC错误，D正确故选D。  

2.【答案】 【解析】根据求解光在空气中的波长，由求解光在液体中的传播速度，再根据求解光在液体中的波长。

解决该题需要熟记光速与波长、频率之间关系，掌握光速与折射率之间的关系式，知道光的频率由光源来决定，与介质无关。

【解答】加上液体时光刻胶的曝光波长为：，

光在液体中的传播速度为，

不加液体时

联立得

故B正确，ACD错误。故选B。  

3．答案：C

4.【答案】 【解析】下降过程为自由落体运动，触地时两球速度相同，但碰撞地之后，速度瞬间反向，大小相等，而也会与碰撞，选与碰撞过程为研究过程，碰撞前后动量守恒，能量守恒，列方程解得速度，之后做竖直上抛运动，由运动学公式求解反弹高度．

选准作用过程，应用动量守恒定律和能量守恒定律列方程解决，有一定难度．

【解答】下降过程为自由落体运动，触地时两球速度相同，，碰撞地之后，速度瞬间反向，大小相等，选与碰撞过程为研究过程，碰撞前后动量守恒，设碰后、速度大小分别为、，选向上方向为正方向，则：

由能量守恒定律得：，，

联立解得：，反弹后高度为：，故选D．

5. 【解析】选A。开始阶段,物块向左减速,薄板向右减速,当物块的速度为零时,设此时薄板的速度为v1。规定向右为正方向,根据动量守恒定律得(m0-m)v=m0v1,代入数据解得v1=2.67m/s<2.9m/s。所以当薄板的速度为2.9m/s时,物块处于向左减速的过程中,故选项A正确。

6.【解析】选A。闭合开关S时即通过线圈B的磁通量增加，可知当穿过线圈B的磁通量增大时，电流表指针向右偏转。线圈A向上移动时、线圈A中铁芯向上拔出时、断开开关S时，穿过线圈B的磁通量均减小，电流表指针均应向左偏转， A正确，BD错误；C．滑动变阻器的滑片向右滑动时，通过A的电流增大，则穿过线圈B的磁通量增加，电流表指针向右偏转，C错误。故选A。

7.【解析】选C。当滑动变阻器在最左端时，灯泡连端电压为0，滑动变阻器逐渐向右移动，小灯泡的亮度逐渐变亮，直到正常发光．随着小灯泡两端电压的升高，电流也在升高，但是，小灯泡灯丝的电阻随着温度的升高而增大，在图像上各点切线斜率应越来越大．故C正确

8．答案：B

【详解】沿电流方向铜柱的电阻为

通过铜柱的电流为

电流的微观表达式为

联立以上三式解得

故选B。

9．答案：CD

【详解】A．脉冲电流流经线圈会产生高强度的磁场是电流的磁效应，故A错误；

B．脉冲磁场在线圈周围空间产生感应电场是电磁感应现象，故B错误；

C．若将脉冲电流改为恒定电流，线圈将会产生恒定磁场，脑部特定区域不会产生持续的感应电场及感应电流，对脑神经不会持续产生电刺激作用，故C正确；

D．脉冲磁场对脑部特定区域产生感应电场及感应电流，满足

若脉冲电流最大强度不变，但缩短脉冲电流时间，则脑部特定区域的磁通量改变量大小不变，但磁通量改变的时间缩短，所以感应电场及感应电流增大，故D正确。

故选D。

10. 【答案】BD

【解析】

在波的传播过程中，质点不随波传播，处质点不可能传播到点，故A错误；波向右传播，根据“平移法”判断质点的振动方向，可知处质点正在向上振动，故B正确；处质点向上振动，靠近平衡位置平均速度大，回到平衡位置所用时间小于八分之一周期，故C错误；由波的传播方向可判断处质点正向下运动，经过四分之三周期将到达波峰的位置，D正确．

11. 【答案】ACD

【解析】

由光路图看出，光束在面上发生了全反射，而光束在面上没有发生全反射，而入射角相同，说明光的临界角小于光的临界角，由分析得知，玻璃对光束的折射率小于光束的折射率，由得知，在玻璃砖中光的传播速度比光大，故A正确，B错误；由以上分析可知，若保持光入射点位置不变，将光束顺时针旋转，在面上的入射角减小，入射角可能小于临界角，则面可能有光线射出，故C正确；由于玻璃对光的折射率小于的折射率，则光的频率比光的低，光的波长比光的长，而双缝干涉条纹间距与波长成正比，所以光束的条纹间距大，故D正确．

12．答案ABC解析:由闭合电路的欧姆定律E＝U＋Ir知，当I＝0时电动势E等于路端电压U，即电源的U－I图线与U轴的交点就是电源电动势的大小，由题图知，电源1和电源2的电动势相等，故B正确；电源内阻r＝，即电源的U－I图线的斜率的绝对值表示电源的内阻，由题图知r1>r2，故A正确；小灯泡的U－I图线与电源的U－I图线的交点即为小灯泡的工作状态，由题图知，小灯泡与电源1连接时消耗的功率P1＝U1I1小于小灯泡与电源2连接时消耗的功率P2＝U2I2，故C正确，D错误

二、实验题（共16分）

13.【答案】；；；。 

【解析】游标卡尺的读数的方法是先读主尺的刻度，再看游标尺上有多少个刻度，再看游标尺的第几个刻度线与主尺上的刻度线对齐，则游标尺的读数为，则总的读数为主尺上的读数游标尺的读数为。

滑块的宽度除以滑块通过光电门的时间即为滑块通过光电门时的速度。

由于系统水平方向所受合外力为，故系统水平方向动量守恒，在释放前系统的动量为，故在释放后系统的动量仍然为，则有。

一定要掌握游标卡尺的读数的方法，这是高考的重点内容。

【解答】滑块的宽度应该是主尺的示数与副尺的示数的和，而副尺共有个小格，即精确到，由于第三个小格与主尺刻度线对齐，故读数为，所以滑块的宽度为；

滑块通过光电门的速度；

滑块通过光电门的速度；

 由于系统水平方向所受合外力为，故系统水平方向动量守恒，在释放前系统的动量为，故在释放后系统的动量仍然为，则有。  

14.【答案】；；  ； 

【解析】双缝干涉条纹特点是等间距、等宽度、等亮度；

根据双缝干涉条纹的间距公式判断干涉条纹的间距变化；

根据，求得相邻亮纹的间距；根据双缝干涉条纹的间距公式推导波长的表达式，并求出波长的大小。

本题关键是明确实验原理，体会实验步骤，最好亲手做实验；解决本题的关键掌握双缝干涉条纹的间距公式；解决本题的关键掌握双缝干涉的条纹间距公式，明确相邻亮纹的间距与亮纹中心间距的关系。

【解答】双缝干涉条纹特点是等间距、等宽度、等亮度；衍射条纹特点是中间宽两边窄、中间亮、两边暗，且不等间距；根据此特点知甲图是干涉条纹，故选A；

根据双缝干涉条纹的间距公式知，将滤光片由蓝色的换成红色的，频率减小，波长变长，则干涉条纹间距变宽，故A正确；

B.根据双缝干涉条纹的间距公式，将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距不变，故B错误；

C.根据双缝干涉条纹的间距公式，换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄，故C正确；

D.去掉滤光片后，通过单缝与双缝的光是白色光，白色光通过双缝后，仍然能发生干涉现象．故D错误．故选AC；

根据双缝干涉条纹的间距公式，可得；

已知第条亮纹中心到第条亮纹中心间距，可得，由得：；

代入得：

故答案为；；  ；  

三、计算题（共38分）

15.（8分）【答案】（1）0.07m；（2）3.5kg

【解析】

（1）当处于简谐运动的平衡位置时，设弹簧的压缩量为，对物体，有

（1分）

解得

0.03m（1分）

当物体C运动到最高点时，设弹簧的伸长量为，对物体，有

（1分）

解得

0.04m（1分）

设物体在竖直方向做简谐运动的振幅为，由简谐运动规律知

（1分）

（2）设物体的质量为，物体放上之后，整体静止时，设弹簧的压缩量为，对物体和整体，有

（1分）

又

（1分）

解得

（1分）

16.（8分）答案.(1)0.8 Wb　(2)12.8 Wb

解析：(1)导体棒向右以1 m/s的速度匀速运动4 s时,位移为

x=vt=1×4 m=4 m(2分)

由于∠MON=45°,此时回路的面积为

S=x2=×42 m2=8 m2(2分)

穿过回路的磁通量的变化量为

ΔΦ1=BS-0=0.8 Wb(2分)

(2)初始时Φ0=B0S0=1.6 Wb(2分)

回路面积从S0=8 m2变到St=18 m2,B从B0=0.2 T变到Bt=0.8 T时的磁通量为

Φt=BtSt=0.8×18 Wb=14.4 Wb(2分)

故穿过回路的磁通量的变化量为

ΔΦ2=Φt-Φ0=12.8 Wb(2分)

17.（10分）【答案】解：设是全反射的临界角，光线在第一个三梭镜右侧斜面上恰好发生全反射时，

根据折射定律得：

代入较大的折射率得：

所以顶角的范围为或；

脉冲激光从第一个三棱镜右侧斜面射出时发生折射，设折射角分别为和，由折射定律得：

，

设两束光在前两个三棱镜斜面之间的路程分别为和，则满足：

，，

联立并代入数据得：

答：为使两种频率的光都能从左侧第一个棱镜斜面射出，的取值范围为；

若，求两种频率的光通过整个展宽器的过程中，在空气中的路程差为。 

18.（12分）【答案】（1）；（2）

【解析】

（1）小球摆至最低点的过程，小球和小车水平方向上动量守恒

系统机械能守恒

解得小球速度为

小车速度为

小球在最低点根据牛顿第二定律

解得

（2）小球飞出后做平抛运动，竖直方向满足

解得

小球做平抛运动的水平位移为

小车做匀速直线运动的位移为

）

二者的间距