2022-2023学年高二下学期期末考前必刷卷：高二下期末物理（上海卷01）（全解全析）

上海市2022-2023学年度高二下学期期末考试

物理 考前必刷卷01

（考试时间：60分钟  试卷满分：100分）

注意事项：

1．本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。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．回答第Ⅰ卷时，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。写在本试卷上无效。

3．回答第Ⅱ卷时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。

4．测试范围：选择性必修第一册。

5．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。

第I卷（选择题）

共40分。

第1-8小题，每小题3分，第9-12小题，每小题4分。每小题只有一个正确答案。

一、单选题

1．如图所示，轻绳下悬挂一静止沙袋，一子弹水平射入并留在沙袋中，随沙袋一起摆动，不计空气阻力，在以上整个过程中，子弹和沙袋组成的系统（　　）

A．动量不守恒，机械能守恒

B．动量守恒，机械能不守恒

C．动量和机械能均不守恒

D．动量和机械能均守恒

【答案】C

【详解】子弹射入沙袋的过程，动量守恒，子弹与沙袋一起向右摆动过程中，系统的合外力不为零，动量不守恒，由于子弹射入沙袋过程中有阻力做功，所以机械能不守恒。

故选C。

2．一质量为2kg的物块在合外力F的作用下从静止开始沿直线运动。F随时间t变化的图线如图所示，则（　　）

A．t=1s时物块的速率为1m/s

B．t=2s时物块的动量大小为2kg·m/s

C．t=3s时物块的动量大小为5kg·m/s

D．t=4s时物块的速度为零

【答案】A

【详解】A．由动量定理可得

解得

t=1s时物块的速率为

故A正确；

BCD．t=2s时物块的动量大小

t=3s时物块的动量大小为

t=4s时物块的动量大小为

所以t=4s时物块的速度为1m/s，故BCD错误。

故选A。

3．质量相等的A、B两球在光滑水平面上沿同一直线同一方向运动，A球的动量是，B球的动量是，当A球追上B球时发生碰撞，则碰撞后A、B两球的动量可能值是（　　）

A．，

B．，

C．，

D．，

【答案】B

【详解】以两球组成的系统为研究对象，取甲球碰撞前的速度方向为正方向，两球的质量均为m，碰撞前系统的总动能

系统的总动量

A．若碰后甲、乙两球动量为，，系统的总动量

动量守恒；总动能：

总动能增加，是不可能发生的，故A错误；

B．若碰后甲、乙两球动量为：，，系统的总动量

动量守恒；总动能

总动能减小，是可能发生的，故B正确；

C．若碰后甲、乙两球动量为，系统的总动量

动量守恒；总动能

总动能增加，是不可能发生的，故C错误；

D．若碰后甲、乙两球动量为，，系统的总动量

动量不守恒，不可能发生的，故D错误。故选B。

4．如图所示，一辆质量M=3kg的小车A静止在光滑的水平面上，A车上有一质量m=1kg的光滑小球B，将一左端固定于A上的轻质弹簧压缩并锁定（B与弹簧不栓接），此时弹簧的弹性势能Ep=6J，B与A右壁间距离为l。解除锁定，B脱离弹簧后与A右壁的油灰阻挡层（忽略其厚度）碰撞并被粘住，下列说法正确的是（　　）

A．B碰到油灰阻挡层前A与B的动量相同

B．B脱离弹簧时，A的速度大小为3m/s

C．B和油灰阻挡层碰撞并被粘住的过程，B受到的冲量大小为3N·s

D．解除锁定后，B移动的总距离为l

【答案】C

【详解】A．B碰到油灰阻挡层前A与B的动量大小相同，方向相反，故A错误；

B．设B脱离弹簧时，A、B的速度大小分别为v1、v2，根据动量守恒定律有

①

根据能量守恒定律有

②

联立①②解得

，③

故B错误；

C．根据动量守恒定律可知B和油灰阻挡层碰撞并被粘住后，A、B的速度都将变为零，对B根据动量定理可得B受到的冲量大小为

④

故C正确；

D．从解除锁定到B和油灰阻挡层碰撞前瞬间，A、B的速度大小始终满足

⑤

所以整个过程A、B的移动的距离满足

⑥

根据位移关系有

⑦

联立⑥⑦解得

，⑧

故D错误。故选C。

5．下列有关机械振动和机械波的说法不正确的是（    ）

A．做简谐运动的弹簧振子，若某两个时刻位移相同，则这两个时刻的加速度也一定相同

B．火车鸣笛向我们驶来时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率低

C．单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关

D．在平静水面激起的水波波长与障碍物尺寸差不多或较大，才能观察到明显的衍射现象

【答案】B

【详解】A．弹簧振子做简谐运动时，若某两个时刻位移相同，则这两个时刻的加速度也相同，故A正确，不符合题意；

B．火车鸣笛向我们驶来时，根据多普勒效应，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高，故B错误，符合题意；

C．单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期是由驱动力的周期决定的，与单摆的摆长无关，故C正确，不符合题意；

D．当水波通过障碍物时，若障碍物的尺寸与波长差不多，或比波长小得多时，将发生明显的衍射现象，故D正确，不符合题意。

故选B。

6．一个质量为m的小球在半径为R的光滑圆弧槽上来回运动，如图，圆弧槽的长度。为了使小球振动的频率变为原来的，可以采用的办法是(   )

A．将R减小为原来的

B．将R增大为原来的倍

C．将圆弧长l增大为原来的倍

D．将m减小为原来的

【答案】B

【详解】小球在光滑圆弧槽上做简谐运动，根据

使小球振动的频率变为原来的，可将R增大为原来的2倍。圆弧长度与小球质量不影响频率。故选B。

7．图甲为一列简谐横波时的波形图，图乙为质点的振动图像，则下列说法正确的是（　　）

A．该波沿轴正方向传播

B．经过时间时，质点与的连线距离最远

C．该波与一波长为的声波能发生干涉

D．波在传播过程中，质点和的加速度始终相同

【答案】B

【详解】A．由图乙可知，质点在时沿轴正方向振动，结合图甲，由同侧法可知，该波沿轴负方向传播，故A错误；

B．由图乙可知，周期为，则经过时间时，质点到达波谷，质点到达波峰，质点与的连线距离最远，故B正确；

C．该波是横波，声波是纵波，属于不同性质的波，不能发生干涉，故C错误；

D．由图甲可知，质点和的距离为半个波长，则波在传播过程中，质点和的加速度始终大小相等，方向相反，故D错误。

故选B。

8．如图甲所示，弹簧振子的平衡位置为O点，在A、B两点之间做简谐运动，取向右为正方向，以振子从A点开始运动的时刻作为计时起点，振子的位移x随时间t的变化如图乙所示，下列说法正确的是（　　）

A．时，振子的速度方向向左

B．时，振子的加速度方向向右

C．到的时间内，振子的回复力逐渐增大

D．到的时间内，振子的动能逐渐减小

【答案】D

【详解】A．由振动图可知时，振子由平衡位置向正方向运动，说明振子的速度方向向右，故A错误；

B．由振动图可知，时，振子在正向最大位移处，所以振子的加速度方向向左，故B错误；

C．到的时间内，振子从最大位移处往平衡位置运动，所以振子的回复力逐渐减小，故C错误；

D．到的时间内，振子从平衡位置往最大位移处运动，振子的速度逐渐减小，振子的动能逐渐减小，故D正确。

故选D。

9．一束光由真空射入某种介质时发生折射，则光的（    ）

A．频率不变，波长变长 B．频率变大，波长不变

C．频率不变，波长变短 D．频率变小，波长不变

【答案】C

【详解】光由真空射入某种介质时频率不变，根据

光速变小，根据

可知波长变短，故选C。

10．如图甲所示，水面下有一点光源S，同时发射出a光和b光后，在水面上形成一个被照亮的圆形区域（见图乙），阴影区域为a、b两种单色光所构成的复色光，周边环状区域为b光，则下列说法中正确的是（    ）

A．a光的频率比b光小

B．水对a光的折射率比b光小

C．a光在水中的传播速度比b光小

D．在同一装置的杨氏双缝干涉实验中，a光的干涉条纹间距比b光宽

【答案】C

【详解】ABC．因单色光b照亮的区域半径较大，根据

可知b光的临界角较大，根据

可知，b光折射率较小，频率也较小，根据

可知，b光在水中的速度较大，选项C正确，AB错误；

D．因b光的频率较小，波长较大，根据

可知，在同一装置的杨氏双缝干涉实验中， b光的干涉条纹间距比a光宽，选项D错误。

故选C。

11．如图所示，某种频率的单色光以入射角从空气平行入射到半圆形玻璃砖的直径一侧的界面，该种单色光在玻璃砖中的折射率为，玻璃砖的半径为R。则在圆弧界面上有光透出部分的长度为（不考虑光线在圆弧面上的反射）（　　）

A． B． C． D．

【答案】A

【详解】分析圆心O左右两侧光线射入后在圆弧界面发生全反射的临界情况，在O点左侧若此时从A点射入刚好可以在圆弧界面发生全反射，可知在A左测的光线射入玻璃砖后必定会在圆弧界面发生全反射，单色光在玻璃砖中的折射率为，故临界角为

即

在A处有

解得折射角为

可得图中有

根据几何关系可知；同理，若此时从B点射入刚好可以在圆弧界面发生全反射，可知在B右侧的光线射入玻璃砖后必定会在圆弧界面发生全反射，此时有

根据几何关系可知，故可知圆弧间有光线透出，该段圆弧长度为

故选A。

12．如图所示，下列图片场景解释说法正确的有（　　）

A．如图甲，内窥镜利用了光的全反射原理

B．如图乙，肥皂膜上的彩色条纹是光的色散现象

C．如图丙，是单色平行光线通过狭缝得到的干涉图样

D．如图丁，立体电影原理和照相机镜头表面涂上的增透膜的原理一样

【答案】A

【详解】A．内窥镜利用了光的全反射原理，故A正确；

B．肥皂膜上的彩色条纹是从肥皂膜上下表面反射回来的两列光发生干涉的结果，故B错误；

C．图丙，是单色平行光线通过狭缝得到的单缝衍射条纹，故C错误；

D．立体电影原理是利用光的偏振原理，照相机镜头表面涂上的增透膜原理是利用光的干涉原理，故D错误。

故选A。

第II卷（非选择题）

二、填空题：本题共5小题，共20分。

13．时刻，位于坐标原点的波源开始上下振动，所形成的简谐横波沿x轴正方向传播，时恰好传播到处，波形图如图所示，则波源开始振动的方向是__________（选填“向上”或“向下”），该机械波的传播速度大小为__________。

【答案】     向上     1.8

【详解】[1]时恰好传播到处，处质点的振动情况与波源振动情况相同，根据同侧法可知波源开始振动的方向是向上；

[2]机械波的传播速度大小

14．如图所示，一质点做简谐运动，先后以相同的速度依次通过、两点，历时，质点通过点后再经过又第次通过点，在这内质点通过的总路程为。则质点的振动周期为______ s，振幅为______cm。

【答案】     4     6

【详解】[1][2]质点做简谐运动，先后以相同的速度依次通过、两点，历时，过点后再经过质点以方向相反、大小相同的速度再次通过点，可知开始时质点运动的方向向右；质点先后以相同的速度依次通过、两点，可知、两点关于平衡位置点对称，所以质点由到的时间与由到的时间相等，那么平衡位置到点的时间为

因过点后再经过质点以方向相反、大小相同的速度再次通过点，则质点从点到最大位移处的时间为

因此质点振动的周期为

结合以上分析可知，质点从到，然后以相反的方向再到恰好经过了半个周期，则质点在这内质点通过的总路程为

解得振幅为

15．折射率不仅和透明介质自身性质有关，还和入射光的频率有关。图为红、绿、蓝三束光从水中射向空气即将发生全反射时的光路图。已知是绿光的临界角，则红光的临界角为___（选填：、或）。在水中，______（选填：“红”或“蓝”）光的传播速度大于绿光的传播速度。

【答案】          红

【详解】[1]根据光谱可知红光的折射率小于绿光的折射率小于蓝光的折射率，根据

可知红光的临界角大于绿光的临界角大于蓝光的临界角，可知红光的临界角为；

[2]根据可知在水中，红光的传播速度大于绿光的传播速度。

16．如图所示，一束光沿AO从空气射入折射率为n的玻璃中，以O点为圆心、R为半径作圆，与折射光的交点为B，过B点向两介质的交界面作垂线，垂足为N，AO的延长线交BN于M，记OM＝r。再以O点为圆心、r为半径作圆。可知该液体的折射率的测量值n＝______。（用r、R表示）

【答案】

【详解】根据题意，设入射角为i，折射角为，由几何关系可得

，

由折射定律可得

17．如图所示的振动曲线，如果采用国际单位制（SI），则用余弦形式表示的振动表达式x =____________（SI）。

【答案】或者

【详解】若以正弦形式表示图中的振动表达式，则有

根据三角函数的转化可知，用余弦形式表示的振动表达式为

或者

三、实验题：本题共1小题，共10分。

18．某同学欲通过实验验证两物体碰撞过程中动量是否守恒。实验室提供器材如下：气垫导轨、一个侧边粘有橡皮泥的滑块总质量为、一个带撞针的滑块总质量为、天平、两个压力传感器及配件、两个相同的轻质弹簧。实验装置示意图如图所示：

实验步骤：

①按图安装好实验装置，注意将压力传感器固定在气垫导轨上并且轻质弹簧连接在传感器上。

②打开气泵给气垫导轨充气，将质量为的滑块静置在气垫导轨的左侧，将质量为的滑块向右水平推，使连接在右侧压力传感器上的弹簧压缩一些，然后将滑块由静止释放，两滑块碰撞后一起向左运动，并挤压连接在左侧压力传感器的弹簧。

③读取左右压力传感器示数的最大值、。

（2分）（1）实验开始前，为了保证动量守恒的条件，需要将气垫导轨调整为__________。

（5分）（2）已知弹簧的劲度系数为k，弹簧具有的弹性势能（其中k、x分别为弹簧的劲度系数和形变量），碰撞前系统的动量p＝__________。

（3分）（3）实验要验证动量守恒的表达式为__________。

【答案】     水平         

【详解】（1）[1]为了保证动量守恒的条件，即碰撞过程中系统合外力为0，需要将气垫导轨调整为水平。

（2）[2]碰撞过程中动量守恒，需要验证

由弹力公式和能量守恒定律可得

，

碰撞前系统的初动量

碰撞后系统的末动量

（3）[3]实验要验证动量守恒，需要验证的表达式为

代入（2）中的数据整理可得

四、解答题：本题共2小题，共30分。

（16分）19．将一测力传感器连接到计算机上就可以测量快速变化的力。图甲中O点为单摆的固定悬点，现将质量m=0.05kg的小摆球（可视为质点）拉至A点，此时细线处于伸直状态，释放摆球，则摆球将在竖直平面内的A、C之间来回摆动，其中B点为运动中的最低位置，∠AOB=∠COB=θ（θ小于10°且是未知量）。由计算机得到的细线对摆球的拉力大小F随时间t变化的曲线如图乙所示，且图中t=0时刻为摆球从A点开始运动的时刻，摆球运动到最低点时的速度大小为。取重力加速度g=10m/s2，求：

（1）单摆的振动周期和摆长；

（2）图乙中细线拉力最大值Fmax和最小值Fmin（结果保留3位小数）。

【答案】（1）T=0.4πs；L=0.4m；（2）0.510N；0.495N

【详解】（1）由F-t图可得T=0.4πs，由

得

L=0.4m

（2）摆球运动到最低点时

解得

Fmax=0.510N

摆球从A点运动到B点过程机械能守恒，可知

又

解得Fmin=0.495N

（14分）20．有一空心玻璃球，内径是，外径是，其过球心点的某截面如图所示，一束单色光在截面内从点射入玻璃球，入射光线与直线所成夹角，经折射后恰好与内球面相切，已知光在真空中的速度为，求：

（1）该单色光在玻璃球中传播速度的大小；

（2）不考虑光在外球面的反射，入射点不变改变入射角，求使折射光线可以进入玻璃球空心部分的i取值范围。

【答案】（1）；（2）

【详解】（1）设，则由几何关系得

由折射定律得

单色光在玻璃球中传播速度的大小为

（2）设入射角为时，折射光线恰好在内球面上发生全反射，此时折射角为，光路如图所示

由

得

即在图中

对三角形应用正弦定理得

解得

而

解得

得

所以当时折射光线可以进入玻璃球空心部分。