2022-2023学年山东省聊城市莘县第一中学高二上学期期末线上测试物理试题含解析

聊城市莘县第一中学2022-2023学年高二上学期期末线上测试物理试题

第I卷（选择题）

一、单选题（共32分）

1. 关于下列四幅图的说法，不正确的是（　　）

A. 图甲中C摆开始振动后，A、B、D三个摆中A摆的振幅最大

B. 图乙为两列水波在水槽中产生的干涉图样，这两列水波的频率一定相同

C. 图丙是两种光现象图案，上方为光的干涉条纹、下方为光的衍射条纹

D. 图丁中观看3D电影时，观众戴的偏振眼镜两个镜片的透振方向相平行

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据图甲可知，A与C的摆长相等，两者的固有频率相等，当C摆开始振动后，A发生共振，则A、B、D三个摆中A摆的振幅最大，故A正确，不符合题意；

B．两列波要发生干涉，则他们必须是相干波源，可知图乙为两列水波在水槽中产生的干涉图样，这两列水波的频率一定相同，故B正确，不符合题意；

C．干涉条纹宽度相同，衍射条纹宽度不相同，则图丙中，上方为光的干涉条纹、下方为光的衍射条纹，故C正确，不符合题意；

D．图丁中观看3D电影时，观众戴的偏振眼镜两个镜片的透振方向相垂直，故D错误，符合题意。

故选D。

2. 下列关于磁场的相关判断和描述正确的是（　　）

A. 甲图中导线所通电流与受力后导线弯曲的图示符合物理事实

B. 乙图表明条形磁铁磁感线从N极出发，到S极终止

C. 丙图中导线通电后，其产生磁场的磁感应强度B方向符合物理事实

D. 丁图中环形导线通电后，其轴心位置小磁针N极向纸面内旋转符合物理事实

【答案】A

【解析】

【详解】A．甲图中导线所通电流与受力后导线弯曲的图示符合物理事实，因为异向电流之间产生的磁场相互排斥，所以导线向外侧弯曲，故A正确；

B．乙图表明在条形磁铁的外部，磁感线从极出发，到极终止；在条形磁铁内部，磁场线从S极出发，到N极终止，故B错误；

C．丙图中导线通电后，由右手螺旋定则可知，电流由右方流入，内部磁感线应向右；故C错误；

D．丁图中环形导线通电后，环内磁感应强度方向为垂直纸面向外，由于小磁针N极所指为磁感线方向，所以小磁针N极应向纸面外旋转，故D错误。

故选A。

3. 有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I，此时导线中自由电子定向移动的平均速率为v。设导线在单位体积内的自由电子数为n，电子的电荷量为e。则在时间内（　　）

A. 通过导线横截面的电荷量为ne

B. 通过导线横截面的自由电子数为

C. 通过导线横截面的自由电子数为

D. 通过导线横截面的电荷量为

【答案】B

【解析】

【详解】AD．根据电流的定义式

可得，在时间内过导线横截面的电荷量为

AD错误；

BC．在时间内过导线横截面自由电子数为

B正确，C错误

故选B。

4. 下列各图的线圈中能产生感应电流的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】A．该图中的线圈不闭合，不会产生感应电流，选项A错误；

B．该图中两个导体棒向左右运动时，穿过回路的磁通量增加，会产生感应电流，选项B正确；

C．该图中线圈向右移动时，穿过线圈的磁通量总为零，不会产生感应电流，选项C错误；

D．该图中线圈向右移动时，穿过线圈的磁通量不变，不会产生感应电流，选项D错误；

故选B。

5. 在如图所示的电路中，灯泡L的电阻等于电源的内阻r，闭合电键S，将滑动变阻器滑片P向右移动一段距离后，电压表示数变化量的绝对值为，电流表示数变化量的绝对值为，电压表和电流表均视为理想电表，下列结论正确的是（　　）

A. 灯泡L变暗 B. 电源的输出功率减小

C. 不变 D. 电容器C上电荷量增大

【答案】C

【解析】

【详解】A．滑动变阻器滑片向右移动一段距离，电阻减小，总电阻减小，干路电流增大，小灯泡变亮，A错误；

B．由于灯泡的电阻等于电源内阻，外电路总电阻为灯泡的电阻和电阻之和，当滑动变阻器滑片向右移动时，外电路总电阻大于电源内阻且不断减小，根据电路规律可知电源的输出功率随外电阻的减小而变大，B错误；

C．由路端电压随干路电流变化的关系可知

故移动过程中保持不变，C正确；

D．电容器两端电压等于滑动变阻器两端电压，由

可知电容器两端电压变小，根据公式

可知电容器上的电荷量减小，D错误。

故选C。

6. 三根在同一平面（纸面）内的长直绝缘导线组成一等边三角形，通过导线的电流均为I，方向如图所示，a、b、c三点分别位于三角形的三个顶角的平分线上，且到相应顶点的距离相等。将a、b、c处的磁感应强度大小分别记为B1、B2、B3，下列说法正确的是（　　）

A.

B.

C. a处磁感应强度方向垂直于纸面向里，b处和c处磁感应强度方向垂直于纸面向外

D. a处磁感应强度方向垂直于纸面向外，b处和c处磁感应强度方向垂直于纸面向里

【答案】B

【解析】

【详解】a、b、c三处的磁感应强度是三根通电导线所产生的磁感应强度的叠加，根据安培定则可知左、右两根导线在a处产生的磁场方向相反，因为距离相等，所以磁感应强度大小相等，所以左、右两根导线在a处产生的磁感应强度的矢量和为零，a处的磁感应强度等于下面导线在该处产生的磁感应强度，所以a处的磁感应强度方向垂直于纸面向外；同理可知，b处的磁感应强度等于右面的导线在该处产生的磁感应强度，所以b处的磁感应强度方向也垂直于纸面向外，三根通电导线在c处产生的磁场方向均垂直于纸面向里，所以合磁感应强度方向垂直于纸面向里，所以有

故选B

7. 如图所示，在光滑水平面上放置一个质量为m滑块，滑块的一侧是一个弧形槽，槽半径为R，A点切线水平，B为最高点，C是AB间某位置。另有一个质量也为m的小球以速度v0从A点冲上滑块，重力加速度大小为g，不计摩擦和阻力，下列说法中正确的是（　　）

A. 当时，小球刚好到达B点

B. 当时，小球在弧形凹槽上运动的过程中，滑块的动能先增大再减小

C. 小球回到斜槽底部离开A点后做自由落体运动

D. 小球回到斜槽底部离开A点后可能做平抛运动

【答案】C

【解析】

【详解】A．滑块与小球水平方向动量守恒，小球恰能到达B点时有

系统机械能守恒，有

联立可得

故A错误；

B．当时，小球未到达B点，小球从进入凹槽至最高点的过程中，小球对滑块的作用力始终做正功，所以滑块的动能一直增大，故B错误；

CD．由系统水平方向动量守恒得

系统机械能守恒，有

联立可得

所以小球回到斜槽底部离开A点后做自由落体运动，故C正确，D错误。

故选C。

8. 如图所示，一半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一质量为m、电荷量为q的负电荷（重力忽略不计）以速度沿正对着圆心O的方向射入磁场，从磁场中射出时速度方向改变了，若仅改变速度大小为，从磁场中射出时速度方向改变了。则的值为（　　）

A. 2 B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】轨迹图，如图所示

有几何关系可知

根据

可知速度v与轨道半径r成正比，则半径之比即为速度之比，故

故选C。

二、多选题（共20分）

9. 光的干涉现象在技术中有重要应用。例如，在磨制各种镜面或其他精密的光学平面时，可以用干涉法检查平面的平整程度。如图所示，在被测平面上放一个透明的样板，在样板的一端垫一个薄片，使样板的标准平面与被测平面之间形成一个楔形空气薄层。用单色光从上面照射，在样板上方向下观测时可以看到干涉条纹。如果被测表面是平整的，干涉条纹就是一组平行的直线（如图甲），下列说法正确的是（　　）。

A. 干涉条纹是空气薄层的上下两表面的反射光干涉产生的

B. 将薄片向着劈尖移动使劈角变大时，条纹变疏

C. 如果干涉条纹如图乙所示发生弯曲，就表明被测表面弯曲对应位置向下凹

D. 如果干涉条纹如图乙所示发生弯曲，就表明被测表面弯曲对应位置向上凸

【答案】AC

【解析】

【详解】A．，用单色光从标准平面上面照射，从楔形空气薄膜上下表面分别反射的两列光波频率相同，符合相干条件，在样板平面的下表面处发生干涉现象，出现明暗相间的条纹，A正确；

B．出现亮条纹时光程差应满足

将薄片向着劈尖移动使劈角变大时，则光程差变化较快，条纹变密，B错误；

CD．在空气层厚度d相等的地方，光程差2d相等，属于同一条纹，图中条纹向左弯曲，条纹提前出现，表明被测表面弯曲对应位置向下凹，C正确，D错误。

故选AC。

10. 碰碰车是大人和小孩都喜欢的娱乐活动，游乐场上，大人和小孩各驾着一辆碰碰车正对迎面相撞，碰撞前后两人的位移−时间图像如图所示，已知小孩的质量为30kg，大人的质量为60kg，碰碰车质量相同，碰撞时间极短。下列说法正确的是（　　）

A. 碰后大人的速度大小为2m/s

B. 碰撞前后大人的运动方向保持不变

C. 碰碰车的质量为30kg

D. 碰撞过程中小孩和其驾驶的碰碰车受到的总冲量大小为60N·s

【答案】BC

【解析】

【详解】A．位移−时间图像斜率表示速度，由图可知，碰前瞬间小孩的速度为，大人的速度为，碰后两人的共同速度为，故A错误；

B．位移−时间图像的斜率表示速度，斜率的正负表示速度的方向，由图可知规定了大人初始运动方向为负方向，碰后两车一起向负方向运动，故碰撞前后大人的运动方向保持不变，故B正确；

C．设碰碰车的质量为，由动量守恒定律有

解得

故C正确；

D．碰前小孩与其驾驶的碰碰车的总动量为

碰后总动量为

由动量定理可知碰撞过程中小孩和其驾驶的碰碰车受到的总冲量为

故其大小为，故D错误。

故选BC。

11. 如图甲是一列简谐横波在时刻的波形图，P是平衡位置距离原点1.5m的一个质点，Q是平衡位置距离原点2m的一个质点，图乙是质点Q的振动图像。则（　　）

A. 这列简谐波的波速为12m/s

B. 这列简谐波的传播方向为-x方向

C. 0.3s时P的速度正在减小，加速度正在增大

D. 到质点P通过的路程为4cm

【答案】BCD

【解析】

【详解】A．由甲、乙两图可知，，则由波速与波长、周期的关系可得

故A错误；

B．乙图为Q点的振动图像，由图可知，当t=0.2s时，Q点的振动方向沿着y轴的负方向；对应到甲图，由同侧法可知，这列简谐波的传播方向为-x方向，故B正确；

C．与0.2s时相比，0.3s时这列波向左传播了

此时P点正在远离平衡位置向下振动，可知此时P点的速度在减小，加速度在增大，故C正确；

D．从t=0.4s到t=0.6s，P点振动了半个周期，故P点通过的路程为

故D正确。

故选BCD。

12. 现有一三棱柱工件，由透明玻璃材料组成，如图所示，其截面ABC为直角三角形，。现有一条光线沿着截面从AC边上的O点以45°的入射角射入工件，折射后到达BC边发生全反射，垂直AB边射出。已知，下列说法正确的是（　　）

A. 光线在AC边的折射角为37°

B. 该透明玻璃的折射率为

C. 该光线在透明玻璃材料中发生全反射的临界角为60°

D. 光线在BC边的入射角为60°

【答案】BD

【解析】

【详解】A．画出光路图，如图所示，由图中几何关系可知光线在AC边的折射角为30°，故A错误；

B.光线在O点的入射角为45°，折射角为30°，由折射定律有

故B正确；

C．由

可得发生全反射的临界角

C=45°

故C错误；

D．根据图中几何关系可知，光线在BC边的入射角为60°，故D正确。

故选BD。

第II卷（非选择题）

三、实验题（共0分）

13. 我们用如图所示的装置来做“用双缝干涉测量光的波长”的实验。

英国物理学家托马斯·杨巧妙地解决了相干光源问题，第一次在实验室观察到了光的干涉现象，并测出了单色光的波长。图甲为实验装置简图，M为竖直线状光源，N和O均为有狭缝的遮光屏，P为光屏，现有如图乙所示四种刻有不同狭缝的遮光屏。

（1）在实验中为使P上的条纹清晰，N、O选用遮光屏的序号为________。

A．1、4    B.2、1    C.1、2    D.2、3

（2）已知该装置中双缝间距，双缝到光屏的距离0，在光屏上得到的干涉图样如图（a）所示，分划板在图中A位置时游标卡尺如图（b）所示，其读数为________mm；在B位置时游标卡尺如图（c）所示。由以上所测数据可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为________。

【答案】    ①. C    ②. 111.10    ③.

【解析】

【详解】（1）[1]单缝衍射条纹宽度是中央亮纹最宽，双缝干涉条纹是明暗相间的条纹，条纹间距等宽，图（a）是双缝干涉条纹，因此光要先经单缝后再经双缝，形成相干光源，所以N应选遮光屏1，O应选遮光屏2。

故选C。

（2）[2]图（b）所示，游标卡尺的主尺刻度读数为111mm，游标尺的第2个刻度与主尺的某刻线对齐，读数为

0.05mm×2=0.10mm

所以游标卡尺的读数为

111mm+0.10mm=111.10mm

[3]如图（c）所示，游标卡尺的主尺刻度读数为115mm，游标尺的第9个刻度与主尺的某刻线对齐，读数为

0.05mm×9=0.45mm

所以游标卡尺的读数为

115mm+0.45mm=115.45mm

可得两个相邻条纹间距

由干涉条纹间距公式

可得

14. 在“测电源电动势和内电阻”的实验中，有以下器材：

待测干电池（电动势约为3V，内阻约为2.5Ω）；

电压表（量程0~3.0V，内阻3kΩ）；

电流表（量程0~0.6A，内阻1.0Ω）；

滑动变阻器（最大阻值100Ω，额定电流0.1A）

滑动变阻器（最大阻值10Ω，额定电流2.0A）

（1）实验中滑动变阻器应选用___________；（选填或）

（2）为了减小误差，应选择如图所示电路中的__________；（选填甲或乙）

（3）在实验中测得多组电压和电流值，得到如图所示的电压与电流关系图线，根据U-I图线求出的电源电动势E=_______V；（结果保留3位有效数字）内阻r=_______Ω。

【答案】    ①.     ②. 甲    ③.     ④.

【解析】

【详解】（1）[1]由题可知，电源的电动势为3V，内阻约为2.5，电流表满偏电流为0.6A，故为了易于调节，准确测量，滑动电阻器采用限流式接法，阻值选用内阻为10Ω即可，故选用  R2；

（2）[2] 由等效电路可知，甲图电源内阻的测量值为电源内阻与电压表的并联值，乙图电源内阻的测量值为电源内阻与电流表内阻的串联值，由串联、并联特点可知，甲图的测量误差较小，所以为了减小误差，应选择甲图；

（3）[3][4]由闭合电路的欧姆定律可知

由数学知识可得，图像与纵坐标的交点为电源的电动势，图像斜率的绝对值表示内电阻。故电源电动势

电源内电阻

四、解答题

15. 如图所示为直流电动机提升重物装置，电动机的内阻一定，闭合开关K，当把它接入电压为的电路时，电动机不转，测得此时流过电动机的电流是；当把电动机接入电压为的电路中，电动机正常工作且电动机匀速提升重物，工作电流是，求：

（1）电动机线圈的电阻r；

（2）当电动机正常工作时的输出功率及电动机的效率；

（3）如果重物质量，当时电动机提升重物的速度大小是多少？（g取）

【答案】（1）1Ω；（2）4W，80%；（3）0.4m/s

【解析】

【详解】（1）电动机不转时，此时电动机为纯电阻元件，可得

（2）电动机正常工作时消耗的功率为

电动机正常工作时线圈电阻损耗的功率为

电动机正常工作时输出功率为

电动机正常工作时效率为

（3）匀速提升时，拉力等于重力，即

根据电动机的输出功率

可得提升重物的速度为

16. 如图所示，用长为1m的不可伸长的轻绳将质量为1kg的小球C悬挂于O点，小球C静止。质量为1kg的物块A放在质量也为1kg的木板B的右端，以共同的速度的，沿着光滑水平面向着小球滑去，小球与物块发生弹性正碰，物块与小球均可视为质点，且小球C返回过程不会碰到物块A，不计一切阻力，重力加速度。求：

（1）碰后瞬间小球C的速度大小；

（2）若物块与木板间的动摩擦因数为0.2，木板B至少要多长，物块A才不会从长木板的上表面滑出。

【答案】（1）2m/s；（2）0.5m

【解析】

【详解】（1）设物块质量，小球质量为，由于发生弹性正碰，则由动量守恒得

由机械能守恒得

解得

v1=0，v2=2m/s

（2）此后物块加速，木板减速，物块刚好和木板共速时，物块运动到木板左端，设木板质量为，共速速度为，由动量守恒得

由能量守恒得

解得

L=0.5m

17. 如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.40 m，金属导轨所在平面与水平面夹角θ=37°，在导轨所在的平面内，分布着磁感应强度B=0.50 T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=4.5 V、内阻r=0.50 Ω的直流电源。现把一个质量m=0.040 kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5 Ω，金属导轨电阻不计，取g=10 m/s2，sin 37°=0.60，cos 37°=0.80。求：

(1)通过导体棒的电流；

(2)导体棒受到的安培力大小；

(3)导体棒受到的摩擦力。

【答案】(1)1.5 A；(2)0.3 N；(3)0.06 N，方向沿导轨向下

【解析】

【详解】(1)导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路，根据闭合电路欧姆定律有

(2)导体棒受到的安培力

F安＝BIL＝0.3 N

(3)导体棒所受重力沿导轨所在平面向下的分力

F1＝mgsin 37°＝0.24 N

由于F1小于安培力，故导体棒受沿导轨所在平面向下的摩擦力Ff，根据共点力平衡条件

mgsin 37°＋Ff＝F安

解得

Ff＝0.06 N

18. 如图所示，在的空间中存在沿轴负方向的匀强电场，在的空间中存在方向垂直平面（纸面）向外的匀强磁场，一电荷量为、质量为的带正电的粒子，比荷，自轴上的点以速率沿轴正方向射入电场；然后经过轴上的点进入磁场，经磁场偏转后，经过坐标原点返回第一象限。已知，，不计粒子重力。求：

（1）电场强度的大小；

（2）磁感应强度的大小；

（3）粒子从点到第一次经过坐标原点所用的时间。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）粒子在电场中做类平抛运动，则有

解得

（2）设粒子在P2点时的速度为v，且v与水平方向的夹角为α，则有

解得

粒子进入磁场做匀速圆周运动，设半径为R，洛伦兹力提供向心力，则有

如下图，设粒子过P2点的半径与水平方向夹角为β，则由几何关系得

联立解得

（3）粒子进入磁场做匀速圆周运动，设周期为T，洛伦兹力提供向心力，则有

解得

粒子在磁场中由P2点运动到O点的时间为

则粒子从点到第一次经过坐标原点所用的时间为