2022-2023学年广东省佛山市高二（下）期末物理试卷（含解析）

这是一份2022-2023学年广东省佛山市高二（下）期末物理试卷（含解析），共18页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题，计算题等内容，欢迎下载使用。
2022-2023学年广东省佛山市高二（下）期末物理试卷
一、单选题（本大题共8小题，共32.0分）
1. 下列关于电磁波的说法正确的是(    )
A. 麦克斯韦预言了电磁波的存在，并通过实验捕捉到了电磁波
B. 5G网比4G网传输数据快，是因为5G的电磁波在真空中传播速度更快
C. 蓝牙通讯采用的电磁波和太阳光一样，传播时都可能发生折射、衍射、干涉等现象
D. 红外体温计可发射红外线，进而根据人体反射的红外线来测量人的体温
2. 1870年，英国物理学家丁达尔做了“水流导光”的实验.某学习小组进行类似的实验研究，在透明塑料瓶装满水，在其侧面开一小孔，打开瓶盖后，水从小孔流出形成弯曲不散开的水流，用细激光束透过塑料瓶水平射向该小孔，将看到光沿弯曲水流传播的现象.对此下列说法正确的是(    )


A. 这是一种光的折射现象
B. 这是一种光的全反射现象
C. 这是一种光的衍射现象
D. 该实验证明了光在均匀介质中可以不沿直线传播
3. 如图所示为一款玩具“弹簧小人”，由头部、弹簧及底部组成，弹簧质量不计.开始弹簧小人静止于桌面上，现轻压头部后由静止释放，小人开始上下振动，头部上升至最高点时，底部不离开桌面.不计阻力，该过程可近似为简谐运动.下列判断中正确的是(    )


A. 头部上升的时间比下降的时间短 B. 头部上升过程速度先变大再变小
C. 头部上升过程中所受合力越来越小 D. 头部处于平衡位置时弹簧弹性势能最小
4. 用扁担挑水时，有时桶里的水会荡得厉害，甚至从桶中溅出来.如图，农夫肩上的扁担与木桶(含水)的固有频率是2Hz，下列说法正确的是(    )


A. 农夫走路的步频越慢，桶里的水晃动得越剧烈
B. 农夫走路的步频越快，桶里的水晃动得越剧烈
C. 农夫走路时扁担与木桶(含水)上下振动的频率与农夫的步频无关
D. 当发现桶里的水晃得很厉害时，适当的把步频加快可减小水的晃动
5. 从高处跳下，为了安全着地，需遵循以下几个动作要领： ①落地前手臂后伸，脚尖主动触地; ②落地时屈膝、弓腰; ③落地后手臂从后向前摆.对于人从脚尖触地至站稳的过程，下列分析正确的是(    )


A. 脚尖先触地是为了减小动量变化量
B. 屈膝是为了减小地面对人体的冲量
C. 手臂从后向前摆可通过减小人的惯性避免前倾
D. 上述三个动作要领都是在延长动量变化的时间
6. 如图所示，某同学用三根黑色的细塑料条制成一个如图甲所示的简易的双缝.用激光笔射出的激光穿过双缝到达平整的墙面，在墙面上呈现出明暗相间的条纹.下列相关说法正确的是(    )


A. 仅增大墙面与双缝的距离，条纹间距变小
B. 仅增大激光笔与双缝的距离，条纹间距变大
C. 仅减小双缝间距，条纹间距变大
D. 条纹间距与所使用的激光颜色无关
7. 某人设计了如图所示的LC振荡电路来测量微小物体所受的重力，电容器的上极板是一片弹性金属薄膜，微小物体放置在金属膜中央会使其下凹.测量时先把开关拨到a，电路稳定后再把开关拨到b.通过电流传感器测出电流的频率就能测量出微小物体所受的重力.已知该电路振荡电流的频率满足以下关系式f=12π LC，则下列说法正确的是(    )


A. 物体质量越大，开关拨向a时，电容器存储的电量越小
B. 开关由a拨向b瞬间，流经电流传感器的电流最大
C. 开关由a拨向b后，该LC电路发生阻尼振荡，但周期不变
D. 测量时，传感器检测到的电流频率越大，表示物体质量越大
8. 运动员持球竖直起跳后，如图在空中某位置将球推出，投出的篮球做斜抛运动.下列相关说法正确的是(    )


A. 在空中将球推出的过程中，运动员与篮球组成的系统动量守恒
B. 在空中将球推出的过程中，运动员与篮球组成的系统机械能守恒
C. 在空中将球推出的过程中，运动员对球作用力的冲量等于球的动量变化量
D. 篮球在斜抛运动的上升和下落过程中，所受重力的冲量持续增加
二、多选题（本大题共3小题，共18.0分）
9. 小明制作一个远距离光传音装置，结构如下图所示.用互感器以及激光头组成的电路对音乐信号进行调制，使得激光亮度随音乐发生变化.在远处的接收电路中，被激光照射的敏感元件的电阻值会随激光亮度变化而变化，从而使得定值电阻R0两端电压发生相应的变化，再用扩音器把电信号转化成音乐.下列相关说法正确的是(    )


A. 敏感元件可以是光敏电阻
B. 激光频率会随音乐的变化而变化
C. 流经激光头的电流强度随音乐的变化而变化
D. 传音距离“远”是利用了激光的平行度好、亮度高的特点
10. 图甲为一列沿x轴传播的简谐横波在t=0s时的波形图，M、N、P是介质中的三个质点，M的平衡位置x=0.5m，N的平衡位置x=1.5m，P的平衡位置x=2m；图乙为P点的振动图像。下列说法正确的是(    )

A. 这列波沿x轴正方向传播
B. 这列波的传播速度大小为1m/s
C. t=0s，M与N的加速度方向相反
D. 从0∼4s内，P点通过的路程为16cm
11. 如图所示，质量M=4kg的木板静止在光滑水平面上，木板上表面粗糙且左端连有一轻弹簧.一质量为m=2 kg的小铁块以水平速度v0=6 m/s从木板的右端沿板向左滑行，压缩弹簧后又被弹回，恰好能回到木板右端并与木板保持相对静止.在上述过程中(    )


A. 弹簧具有的最大弹性势能为12J B. 木板具有的最大速度为2m/s
C. 铁块具有的最小速度为2m/s D. 两者摩擦产生的总热量为24J
三、实验题（本大题共2小题，共16.0分）
12. 智能手机自带许多传感器，某同学想到使用其中的磁感应强度传感器，结合单摆原理测量当地的重力加速度。具体操作如下：
  
a.用游标卡尺测量小钢球的直径d，测得结果如图甲所示，其读数d=___________mm；
b.将细绳一端固定在O点，另一端系一小钢球，用毫米刻度尺测量出细绳的长度L；
c.如图乙所示，将强磁铁吸附于小钢球下侧，在单摆的正下方放置一手机，打开手机中测量磁感应强度的应用软件；
d.使单摆小角度摆动，每当钢球经过手机时，磁传感器会采集到一个磁感应强度的峰值。采集到磁感应强度随时间变化的图像如图丙，由图得单摆的周期T=___________s(保留两位有效数字)；
e.若该同学把O点到钢球中心的距离作为单摆摆长，则重力加速度的表达式可表示为___________(用L、d、T进行表示)；
f.根据以上操作，该同学实验得出重力加速度值与当地重力加速度相比会___________(填“偏大”、“偏小”或“相等”)。

13. 某同学利用可伸缩万向支架、激光笔和长方体透明水槽测量水的折射率，如图激光笔固定在万向支架上，调节高度和角度，使激光平行于水槽正立面(下图中所示的横截面)，从水槽的左上角射入，用记号笔在水槽正立面记下激光在水槽底部的光点A。往水槽内缓慢注入清水，直到水面高度接近水槽高度的一半，用记号笔在水槽正立面记下激光在水槽底部光点B(图中未画出)和水面CD，在水槽正立面用记号笔画直线，连接水槽左上角和A点，相交CD于E点，用刻度尺分别测量EA的长度L1=20.0cm，EB的长度L2=15.0cm，水面CD距水槽底部高度h=12.0cm。由此可得：

(1)B点处于A点的___________侧(填左、右)。
(2)激光入射角的正弦值sini=___________(结果保留两位有效数字)。
(3)水的折射率n=___________(结果保留三位有效数字)。
(4)要使得测量到水的折射率更准确，实验操作可采取的措施有(答一点即可)：___________。

四、简答题（本大题共1小题，共8.0分）
14. 某同学用双手同步按压浮在水面上的两个浮球，原本平静的水面上出现如图所示的水波，图中可见有几条线状的平静区域，相邻两平静区域之间有起伏的水波.问：

(1)这是波的什么现象，两只手按压浮球的频率有什么要求⋅
(2)其他条件不变，若双手不再同步按压浮球而是上下交替按压，水面现象是否发生变化⋅如不变，请说明理由;若有变化，请简要描述会有水面会有怎样的变化。

五、计算题（本大题共2小题，共26.0分）
15. 如图所示，某种均匀透明介质制作成的圆柱体长度为 32d，直径为d，现有一束激光从圆柱体上端圆面中心O点射入介质中，与圆柱中轴线夹角为θ．

(1)当θ=60∘时，折射光线刚好能从圆柱体底面边缘射出(不考虑光在圆柱体侧面上的反射)，则该介质的折射率为多大⋅
(2)以不同角度从O点射入的光线，都不能从圆柱体的侧面射出，则该介质的折射率至少为多大⋅
16. 一根粗糙圆筒竖直固定，筒内有一质量为m=1kg的圆柱体小滑块，滑块与圆筒存在挤压，滑块在摩擦力的作用下静止在距圆筒底端h=6.2m处。现将一个直径略小于圆筒内径、质量为M=1kg的光滑弹性小球，距离滑块高度差为H=1.25m处静止释放，接下来小球将与滑块发生多次弹性碰撞，碰撞时间极短，不计空气阻力，假设圆筒对滑块滑动摩擦力恒为f=20N，重力加速度g取10m/s²。滑块与小球均可视为质点，求：
(1)小球与滑块第一次碰撞后，各自速度为多大；
(2)在第一第二次碰撞之间这段时间内，两物体相距的最大距离L；
(3)滑块从刚开始与小球碰撞到离开圆筒，所用的时间t。


答案和解析

1.【答案】C 
【解析】
【分析】
根据物理学史分析选项A。电磁波在真空中的传播速度相同。所有的波都可以发生折射、衍射和干涉现象。任何物体在任何情况下都可以发射红外线。
本题考查常见电磁波的掌握，要注意掌握常见电磁波的性质，并明确它们的应用。
【解答】
A.麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验捕捉到了电磁波，故A错误；
B.5G网和4G网的电磁波在真空中传播速度一样快，故B错误；
C.蓝牙通讯采用的电磁波和太阳光一样，传播时都可能发生折射、衍射、干涉等现象，因为这些现象是波特有的现象，故C正确；
D.人身体各个部位体温是有变化的，所以辐射的红外线强度就会不一样，温度越高红外线强度越高，温度越低辐射的红外线强度就越低，所以通过辐射出来的红外线的强度就会辐射出个各部位的温度，红外体温计并不是靠体温计发射红外线来测体温的，故D错误；
故选C。
  
2.【答案】B 
【解析】
【分析】
【分析】
根据光的全反射原理，让光完全限制在水束中，改变频率或改变光的强度均不能实现，只有从全反射条件的角度入手考虑，从而即可求解。
考查光的全反射现象的应用，注意光的全反射现象的条件，并掌握折射率与临界角的关系是解题的关键。
【解答】
这是光的全反射现象，当入射角超过临界角时，激光将发生全反射，不会射出水流，激光束完全被限制在水流内传播，故B正确。
  
3.【答案】B 
【解析】
【分析】
本题考查简谐振动运动规律，根据简谐运动特点分析判断，并由此逐项分析求解振幅、周期等相关物理量。
【解答】
A、根据简谐振动规律，上升和下降时间相等，A错误；
B、上升过程，到平衡位置过程速度增大，经过平衡位置之后速度减小，B正确；
C、根据回复力特点，向平衡位置运动过程，回复力减小，经过平衡位置后，回复力增大，C错误；
D、平衡位置处合力为零，重力和弹力平衡，此时有弹性形变，弹性势能不是最小，D错误。
  
4.【答案】D 
【解析】
【分析】
【分析】
本题考查受迫振动、共振。受迫振动的频率等于驱动力的频率，驱动力的频率接近或等于其固有频率时，振幅最大。
【解答】
扁担与木桶(含水)上下振动为受迫振动，受迫振动的频率与驱动力的频率相同，所以农夫走路时扁担与木桶(含水)上下振动的频率与农夫的步频有关，故C错误；
农夫走路的频率越接近扁担与木桶(含水)的固有频率2Hz，振幅最大，故AB错误D正确。
  
5.【答案】D 
【解析】
【分析】
人从高处跳到较硬的水平地面时，让脚尖先触地且着地时要弯曲双腿，延长了地面对人的作用时间，而动量的变化量相同，根据动量定理分析地面对人冲量，并分析人对地面的压强的变化。
本题考查运用动量定理分析实际问题的能力，不能定性分析，可以列式细化分析的过程。
【解答】
设人的质量为m，着地前速度大小为v，着地时间为t，地面对人冲量大小为I，作用力大小为F，取竖直向下方向为正方向。
AB.人着地过程，人的动量从一定值减到零，动量的变化量不变，根据动量定理得：mgt−I=0−mv，得到地面对人的冲量I=mgt+mv，m、v一定，t延长，则I增大，故AB错误；
C.手臂从后向前摆是延长时间，减小作用力，人的惯性没有改变，故C错误；
D.上述三个动作要领都是在延长动量变化的时间。故D正确。
故选D。
  
6.【答案】C 
【解析】
【分析】
【分析】
双缝干涉中，到两个缝的间距为波长整数倍的位置出现亮条纹，到两个缝的间距为半波长奇数倍的位置出现暗纹；条纹间距公式Δx=Ldλ。
【解答】
A、根据双缝干涉条纹间距公式Δx=Ldλ，仅增大墙面与双缝的距离，条纹间距增大，A错误；
B、仅增大激光笔与双缝的距离，条纹间距不变，B错误；
C、仅减小双缝间距，条纹间距变大，C正确；
D、条纹间距与所使用的激光颜色有关，颜色不同波长不同，D错误。
  
7.【答案】C 
【解析】
【分析】
根据C=εS4πkd  C=QU和f=12π LC分析即可，注意当电容器始终和电源相连接时，电容器两端的电压不变。
本题考查的含容电路及LC振荡电路解决生活中的物理问题，关键是弄清原理。
【解答】
A.物体质量越大，金属膜的型变量越大，根据电容的决定式得出C=εS4πkd，得出C变大，电容器储存的电荷量为Q=CU=CE，其中E是电源电动势，故电容器储存的电荷量越大，故A错误；
B.开关由a拨向b瞬间，电容器中储存的电荷量最大，流经电流传感器的电流最小，故B错误；
C.开关由a拨向b后，由于f=12π LC可知，LC电路发生阻尼振荡，频率不变，周期不变，故C正确；
D.测量时，传感器检测到的电流频率越大，说明C越小，说明金属膜的型变量越小，说明物体质量越小，故D错误；
故选C。
  
8.【答案】D 
【解析】
【分析】
本题考查动量守恒和机械能守恒的判断，动量定理的应用和冲量的计算，基础题目。
根据动量守恒的条件分析即可判断；根据机械能守恒的条件分析即可判断；根据动量定理分析即可判断；根据冲量的计算式分析即可判断。
【解答】
A、在空中将球推出的过程中，运动员与篮球组成的系统所受的合力为系统的重力，不为0，则系统动量不守恒，故A错误；
B、在空中将球推出的过程中，运动员要消耗体能，则运动员与篮球组成的系统机械能不守恒，故B错误；
C、在空中将球推出的过程中，球受到重力和运动员对球的作用力作用，由动量定理知，球受到重力和运动员对球的作用力的合力的冲量等于球的动量变化量，故C 错误；
D、篮球在斜抛运动的上升和下落过程中，时间逐渐增加，由冲量的定义知，篮球所受重力的冲量持续增加，故D 正确。
  
9.【答案】ACD 
【解析】
【分析】
根据变压器的原理和激光的特点及电路的工作原理分析即可。
本题考查物理知识在生活中的应用，基础题目。
【解答】
A.根据传音设备可知，此敏感元件是把激光信息转化为电学信息，故敏感元件可以是光敏电阻，故A正确；
B.互感器不会改变频率，故激光频率不会随音乐的变化而变化，故B错误；
C.根据变压器原理可知，流经激光头的电流强度随音乐的变化而变化，故C正确；
D.传音距离“远”是利用了激光的平行度好、亮度高的特点，故D正确。
故选ACD。
  
10.【答案】BD 
【解析】A.根据振动图像，t=0s时质点P沿y轴负向振动，结合波形图可知，这列波沿x轴负方向传播，选项A错误；
B.这列波的传播速度大小为
v=λT=44m/s=1m/s
选项B正确；
C.t=0s，M与N的加速度方向都沿y轴负向，方向相同，选项C错误；
D.从0∼4s内，即一个周期中，P点通过的路程为4A=16cm，选项D正确。
故选BD。


11.【答案】AD 
【解析】
【分析】
本题考查动量守恒定律和能量守恒定律的应用，涉及运动分析，基础题目。
根据动量守恒定律列方程得出木块与小铁块每次共速的速度大小，根据能量守恒定律列方程得出全过程摩擦产生的热量，木块与小铁块第一次共速过程，由能量守恒定律列方程得出弹簧的最大弹性势能即可判断；根据题设分析弹簧压缩最短时，弹簧弹力与摩擦力的大小关系，从而分析出此后木板与小铁块将发生的运动情况即可判断。
【解答】
AD、对木板和小铁块、弹簧组成的系统，由动量守恒定律：mv0=(M+m)v，解得木板与小铁块每次共速的速度大小v=2m/s，全过程，由能量守恒定律知，两者摩擦产生的总热量Q=12mv02−12(M+m)v2=24J，当木板与小铁块第一次共速时，弹簧的弹性势能最大，由能量守恒定律：12mv02=12(M+m)v2+Epm+Q2，解得弹簧的最大弹性势能Epm=12J，故AD正确；
BC、小铁块压缩弹簧后会回到木板右端，说明弹簧压缩最短时，弹簧弹力大于小铁块与木板间的滑动摩擦力，则此时小铁块所受的合力水平向右，木板所受的合力水平向左，则小铁块将继续减速，木板将继续加速，可见木板具有的最大速度应大于2m/s，铁块具有的最小速度应小于2m/s，故BC错误。  
12.【答案】 10.2     2.0     g=2π2(2L+d)T2      偏小 
【解析】[1]根据图甲可知，该游标卡尺的游标尺为10分度值，则可知精度为0.1mm，且游标尺第2格与主尺刻度线对齐，而主尺读数为10mm，则可知小钢球的直径
d=10mm+2×0.1mm=10.2mm
[2]当磁场最强时，摆球在手机的正上，即单摆的最低点，根据磁感应强度随时间变化的图象，可知相邻两次磁场最强的时间为单摆的半个周期，由此可得单摆的周期为
T=2.0s
[3]由题意可知，单摆的摆长为
l=L+d2
根据单摆的周期公式
T=2π lg
可得
g=2π2(2L+d)T2
[4]单摆的回复力来自重力的分量，当摆球下方吸附磁铁后，整体不再是规则的几何形状，摆球的重心不再是其几何中心，相应的下移，若仍然用O点到摆球几何中心的距离作为摆长，则根据重力加速度与摆长的关系式可知，所测重力加速度将偏小。


13.【答案】   左     0.80     1.33     保证可伸缩万向支架与透明水槽所处平面水平 
【解析】(1)[1]由于激光在水面发生折射，而光从光疏介质射入光密介质时，入射角大于折射角，做出光路图如图所示

可知，B点位于A点的左侧。
(2)[2]根据几何关系可知，激光入射角的正弦值
sini= EA2−h2EA=0.80
(3)[3]根据折射定律可知水的折射率为
n=sinisinr
而
sinr= EB2−h2EB=0.60
代数数据解得
n=1.33
(4)[4]进行多次测量以减小偶然误差，提高准确度；保证可伸缩万向支架与透明水槽所处平面水平。


14.【答案】(1)干涉；频率要相等；
(2)有变化，虽看起来依然会有起伏区域和平静区域，但是在其他条件不变的情况下，改为交替按压，使得两波源相位由相同变为相反，原来的振动加强区变为减弱区，原来的减弱区变为振动加强区，起伏区域和平静区域“互换”了。 
【解析】
【分析】
本题考查对干涉现象的认识，基础题目。
(1)根据干涉图样特征和干涉条件即可分析；
(2)结合题设和干涉特征分析即可解题。
【解答】
(1)由图知，这是波的干涉现象，由干涉的条件知，两只手按压浮球的频率要相等；
(2)有变化，虽看起来依然会有起伏区域和平静区域，但是在其他条件不变的情况下，改为交替按压，使得两波源相位由相同变为相反，原来的振动加强区变为减弱区，原来的减弱区变为振动加强区，起伏区域和平静区域“互换”了。  
15.【答案】解：(1)由几何关系得出折射角sinγ=d2 ( 3d2)2+(d2)2
得sinγ=12
由折射定律知n=sinθsinγ
解得：n= 3
(2)方法一：要保证所有从O点入射的光线不能从圆柱体侧面射出，根据临界条件，使从O点掠射(入射角接近90度)进入的光线能在圆柱体侧面发生全反射即可，设圆柱体的折射率至少为n′，掠射时折射角为α，有：
n′=1sinα
由几何关系可知，光线射往圆柱体侧面时，入射角为β，有sinβ=cosα
由全反射条件，得sinβ≥1n′
解得n′≥ 2
方法二：设光线从O点射入时入射角为θ，折射角为α，根据折射定律有
n′=sinθsinα
由几何关系可知，光线射往圆柱体侧面时，入射角为β，且α与β互余，有
sinβ=cosα
由全反射条件，得
sinβ≥1n′
由解得n′≥ 1+(sinθ)2
由于θ可取0到90∘，则n′≥ 2
方法三：要保证所有从O点入射的光线不能从圆柱体侧面射出，根据临界条件，使从O点掠射(入射角接近90度)进入的光线能在圆柱体侧面发生全反射即可，设圆柱体的折射率至少为n′，掠射时折射角等于临界角C，有
n′=1sinC
由几何关系可知，光线射往圆柱体侧面时，入射角为β，有
sinβ=cosC
由全反射条件，得sinβ≥sinC
解得n′≥ 2 
【解析】要能正确作出光路图，掌握折射定律和全反射条件、临界角公式这些基础知识。
(1)根据几何关系和折射定律求解折射率；
(2)根据几何关系、折射定律、临界角公式分析求解。

16.【答案】(1)5m/s，0；(2)0.625m；(3)2.4s 
【解析】(1)小球下落H时的速度
v0= 2gH=5m/s
小球和滑块碰撞时动量守恒机械能守恒，则
Mv0=Mv1′+mv1
12Mv02=12Mv1′2+12mv12
解得
v1=5m/s
v1′=0
(2)第一碰后，小球做自由落体运动，滑块向下做匀减速运动，加速度大小为
a=f−mgm=10m/s2
两物体相距最远时速度相等，即
v=gt′=v1−at′
解得
t＇=0.25s
v=2.5m/s
此时两球相距最远距离
L=v1+v2t′−v2t′=0.625m
(3)当滑块速度减为零时经过的时间
t1=v1a=0.5s
下滑的距离
h1=v12t1=1.25m
此过程中小球下落的距离
h1′=12gt12=1.25m
即此时小球恰好与滑块第二次相碰，此时小球的速度5m/s；同理碰后小球与滑块再次交换速度，即碰后小球速度为零，滑块速度 v2=5m/s ，以后运动过程与前一次相同，当两者第三次碰撞时，滑块下落h2=1.25m…….当两者第五次碰撞时滑块一共下滑了5m，则剩下的1.2m的时间，根据
h5=h−4h1=v5t5−12at52
即
1.2=5t5−12×10×t52
解得
t5=0.4s
(另一值0.6s舍掉)则滑块从刚开始与小球碰撞到离开圆筒，所用的时间
t=4t1+t5=2.4s