[物理][期末]福建省龙岩市2023-2024学年高二下学期7月期末联考试题(解析版)

这是一份[物理][期末]福建省龙岩市2023-2024学年高二下学期7月期末联考试题(解析版)，共16页。试卷主要包含了单项选择题，双项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

注意：请将试题的全部答案填写在答题卡上。
一、单项选择题（本大题共4小题，每小题4分，共16分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求。）
1. 光在生产、生活中有着广泛的应用，下列对光的应用的说法正确的是（ ）
A. 光学镜头上的增透膜是利用光的衍射现象
B. 光导纤维传输信号利用的是光的全反射现象
C. 3D电影技术利用了光的干涉现象
D. 全息照相利用了光的偏振现象
【答案】B
【解析】A．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，A错误；
B．光导纤维是一种由玻璃或塑料制成的纤维，光在其中传播过程发生全反射，因此光导纤维传输信号利用的是光的全反射现象，B正确；
C．3D电影技术利用了光的偏振现象，C错误；
D．全息照相利用了光的干涉现象，D错误。
故选B。
2. 如图甲所示为家庭电路中的漏电保护器，其原理简图如图乙所示，变压器原线圈采用双线绕法，由火线和零线并绕而成，副线圈接有控制器，当副线圈两端有电压时，控制器会控制脱扣开关断开，从而起保护作用。关于漏电保护器，下列说法正确的是（ ）
A. 当无漏电时，副线圈内的磁通量不为零
B. 当无漏电时，通过副线圈的磁通量随原线圈中电流的增加而增加
C. 当站在地面人误触火线时，脱扣开关会断开
D. 当站在绝缘凳上的人双手同时误触火线和零线时，脱扣开关会断开
【答案】C
【解析】AB．控制器中线圈内的磁通量，是由火线和零线中的电流产生的，当无漏电时，火线和零线中的电流等大反向，在副线圈内的磁通量始终为零，故AB错误；
C．当站在地面的人误触火线时，有一部分的电流会通过人体流入大地，火线和零线中的电流不相等，发生漏电现象，则此时线圈中的磁通量不为零，则在次级产生感应电动势，通过控制器，则脱扣开关会自动断开，故C正确；
D．当站在绝缘凳上的人双手同时误触火线和零线时，人相当于一个用电器，火线与零线的电流同时增大，但是电流仍相等，脱扣开关不会断开，故D错误。
故选C。
3. 如图所示，光滑的水平面上静止放置一个表面光滑的弧形槽、物块和滑板，小孩站在静止的滑板上将物块向弧形槽推出，物块滑上弧形槽后未冲出弧形槽的顶端，则（ ）
A. 小孩推出物块过程，小孩和物块组成系统动量守恒
B. 物块在弧形槽上运动过程，物块和弧形槽组成的系统动量守恒
C. 物块离开弧形槽时的速率比冲上弧形槽时的速率更大
D. 物块离开弧形槽时，弧形槽、物块、小孩和滑板组成的系统总动量为零
【答案】D
【解析】A．小孩推出物块过程，小孩、滑板和物块系统合外力为0，动量守恒，故A错误；
B．冰块在凹槽上运动过程，冰块和凹槽系统水平方向合外力为0，所以水平方向动量守恒，但系统动量不守恒，故B错误；
C．冰块在凹槽上滑和下滑过程，凹槽对冰块做负功，速度减小，冰块离开凹槽时的速率比冲上凹槽时的速率小，故C错误
D．初始动量为0，物块离开弧形槽时，弧形槽、物块、小孩和滑板组成的系统总动量为零，故D正确。
4. 如图甲所示，在倾角α＝30°光滑的斜面上固定一摆长为L的单摆，单摆在斜面上以θ＜5°的角度来回摆动。某实验小组通过力传感器得到了摆线的拉力大小F随时间t变化的图线，如图乙所示（图中所标字母均为已知量）。已知重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. 该单摆的周期为
B. 若把此单摆移至地球两极，单摆的周期变大
C. 摆球的质量
D. 摆球在最低点时的速度大小
【答案】D
【解析】A．由题图乙可知，时刻是摆球自开始摆动后第一次所受拉力最小的时刻，对应于到达最高点的时刻，而2时刻才是摆球第一次回到释放点的时刻，故该单摆的周期为2，故A错误；
B．根据单摆周期公式
可知若把此单摆移至地球两极，重力加速度变大，则单摆的周期变小，故B错误；
CD．设摆球质量为m，在最低点时的速度大小为v。小球在最高点时沿摆线方向受力平衡，有
小球在最低点时，根据牛顿第二定律有
小球从最高点运动到最低点的过程中，根据机械能守恒定律有
联立可得
故D正确，C错误；
故选D。
二、双项选择题（本大题共4小题，每小题6分，共24分。每小题给出的四个选项中，有两个选项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全得3分，有错选得0分。）
5. 关于电磁波，下列说法正确的是（ ）
A. CT机是通过X射线拍摄人体组织
B. 验钞机通过发出红外线使钞票荧光物发光
C. 常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机
D. 医院里经常通过射线摧毁病变细胞来对患者进行治疗
【答案】AD
【解析】A．医院里“CT”机使用的电磁波是X射线，利用X射线能够穿透物质，来检查人体的内部器官，故A正确；
B．验钞机利用的是紫外线的荧光效应，故B错误；
C．用来控制电视机的遥控器发出的电磁波属于红外线,，故C错误；
D．可以摧毁病变细胞，来治疗癌症利用的是射线高能量的特点，故D正确；
故选AD。
6. 图甲为一列横波在t＝0.10s时刻的波形图，Q是平衡位置为x＝4m处的质点，图乙为质点Q的振动图像。则下列说法正确的是（ ）
A. 该波沿x轴正方向传播
B. Q处质点的振动方程为（cm）
C. Q处质点再经过0.10s沿x轴方向传播4m
D. 若此波遇到另一列横波并发生干涉现象，则所遇到波频率为5Hz
【答案】BD
【解析】A．由Q点的振动图像可知，在t=0.10s时刻质点Q在平衡位置向下振动，结合波形图可知，该波沿x轴负方向传播，选项A错误；
B．因
可得Q处质点的振动方程为
（cm）
选项B正确；
C．质点只能在平衡位置附近振动，而不随波迁移，选项C错误；
D．因该波的频率为
则若此波遇到另一列横波并发生干涉现象，则所遇到波的频率为5Hz，选项D正确。
故选BD。
7. 如图甲所示，我国航天员王亚平在天宫课堂上演示了微重力环境下的神奇现象。液体呈球状，往其中央注入空气，可以在液体球内部形成一个同心球形气泡。假设此液体球其内外半径之比为，由a、b两种颜色的光组成的细复色光束在过球心的平面内，从A点以i＝45°的入射角射入球中，a、b两条折射光线如图乙所示，其中b光的折射光线刚好与液体球内壁相切。下列说法正确的是（ ）
A. 该液体材料对a光的折射率大于对b光的折射率
B. a光在液体球中的传播速度比b光的大
C. 该液体材料对b光的折射率为2
D. 若增大入射角i，b光可能因发生全反射而无法射出液体球
【答案】AC
【解析】AB．根据折射率的公式
可知，以相同的入射角射入球中时，a光的折射角较小，故其折射率较大，由
可知a光在液体球中的传播速度比b光的大小，故A正确，B错误；
C．如图所示
可知b光线的折射角
故该液体对b光的折射率
故C正确；
D．若继续增大入射角i，b光的折射角增大，光线远离同心球形气泡，光线从液体材料射出时的入射角与射入液体材料时的折射角大小相等，根据光的可逆性可知不会发生全反射，故D错误。
故选AC。
8. 我国自主设计建造航空母舰“福建舰”采用了世界上最先进的电磁弹射技术。图甲为飞机在航空母舰甲板上起飞的电磁弹射装置，其工作原理可简化为如图乙所示，足够长的水平固定金属轨道处于竖直向下的匀强磁场中，左端与充满电的电容器相连，与机身相连的金属牵引杆ab垂直静置在轨道上，开关S掷于1位置后，飞机向右加速到速度为v时与牵引杆ab脱离并起飞。已知两金属轨道电阻不计，间距为L，磁感应强度大小为B，ab杆质量为、电阻为R，飞机质量为m，不计飞机与甲板之间的摩擦和空气阻力。则下列说法正确的是（ ）
A. 飞机起飞过程做匀加速直线运动
B. 飞机起飞过程做加速度减小的加速直线运动
C. 飞机起飞过程中通过ab杆的电荷量为
D. 飞机起飞瞬间，开关S自动掷于2位置，ab杆能再向前运动的最大距离为
【答案】BD
【解析】AB．飞机向右加速，金属杆ab切割磁感线产生电磁感应，阻碍其运动，且随着速度的增大，感应电流减小，向左的安培力的阻碍作用减小，所以飞机起飞过程做加速度减小的加速直线运动，A错误，B正确；
C．对金属杆与飞机，由动量定理可得
又
联立可得
故C错误；
D．飞机起飞瞬间，开关S自动掷于2位置，对金属杆由动量定理可得
又
则有
解得ab杆能再向前运动的最大距离为
故D正确。
故选BD。
三、非选择题（共60分，考生根据要求作答）
9. 如图所示，将附着肥皂膜的圆形金属线圈竖直放置，用单色光照射肥皂膜时可以观测到如图所示的干涉条纹，用紫光照射产生的条纹比红光照射时产生的条纹___________（选填“窄”或“宽”）；若用白光照射，可以观测到___________（选填“黑白”或“彩色”）条纹；若将金属线圈在竖直平面内缓慢旋转90°，则干涉条纹___________（选填“同步旋转”或“保持不变”）。
【答案】窄 彩色 保持不变
【解析】[1]紫光的波长比红光波长短，根据
可知用紫光照射产生的条纹比红光照射时产生的条纹窄。
[2]若用白光照射，因为白光为复色光，所以观察到的条纹为彩色的。
[3]将金属线圈在竖直平面内缓慢旋转90°，肥皂膜在重力的作用下厚度的分布不会随着改变，因此，干涉条纹保持不变。
10. 单匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生如图所示的电动势。则线圈转动的角速度________rad/s。穿过线圈的磁通量最大值________Wb，在时，线圈平面与磁感强度方向的夹角等于________。
【答案】100 1 60°
【解析】[1]由图像可知，线圈转动的周期为，故线圈转动的角速度为
[2]根据线圈转动产生感应电动势的最大瞬时值表达式为
结合题图得穿过线圈的磁通量最大值
[3]由图像可知，线圈从中性面开始转动，在时刻，线圈转过的角度为
则线圈平面与磁感强度方向的夹角等于。
11. 为了节能环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统。如图为街道路灯自动控制电路，
利用直流电源E为电磁铁供电，照明电源为路灯供电，光控开关由光敏电阻R控制。为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，路灯应接在___________（填“AB”或“CD”）之间；清晨，天逐渐变亮，通过电磁铁螺线管的电流变（“大”或“小”）___________，为了更加节能，让天色稍亮时，路灯熄灭，变阻器R＇的阻值应适当调些___________（选填“大”或“小”）。
【答案】AB 大 小
【解析】[1]由于天亮时照度较大，光敏电阻的阻值较小，电路中的电流较大，衔铁被吸下，AB间断开，CD间接通，为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，路灯应接在AB间。
[2]清晨，天逐渐变亮，光敏电阻的阻值较小，通过电磁铁螺线管的电流变大。
[3]为了更加节能，让天色稍亮时，路灯熄灭，可知熄灭时，光敏电阻的阻值变大，则变阻器的阻值应适当调小些。
12. 图甲是某同学设计的一个探究完全非弹性碰撞中不变量的实验装置。实验时，长木板右端下面垫放小木片用以平衡摩擦力，小车a的前端粘有橡皮泥，后端连着纸带，推动小车a使之做匀速运动，然后与原来静止在前方的小车b相碰并粘合成一体，继续匀速运动。已知电磁打点计时器所用的电源频率为50Hz。
（1）若获得的纸带如图乙所示，并测得各计数点间距（已标在图上）。A为运动的起始点，则应选___________段来计算a车的碰前速度（选填“BC”或“DE”）。
（2）已测得小车a的质量kg，小车b的质量为kg，由以上测量结果可得碰后系统总动量为___________kg·m/s。（结果保留三位有效数字）
（3）若打点计时器的实际工作频率高于50Hz，而实验者仍按照50Hz的频率来分析，你认为对实验结论（选填“有”或“无”）___________影响。
【答案】（1）BC （2）1.01 （3）无
【解析】（1）碰撞前小车匀速且速度较大，碰撞后匀速且速度较小，所以应选BC段来计算A的碰前速度。
（2）碰撞后速度
碰后系统总动量为
（3）碰撞过程系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得
即
整理得
打点计时器的打点时间间隔T不影响实验结果，打点计时器的实际工作频率高于50Hz，而实验者仍按照50Hz的频率来分析，对实验没有影响。
13. 某实验小组想利用杨氏双缝干涉装置测量某红光的波长，他们利用普通光源按照如图甲所示的摆放顺序安装好实验器材，最终在目镜中观察到了如图乙所示的红光干涉条纹。
（1）若将普通光源换成红色激光光源，则下列___________仪器可以撤掉；
A. 透镜B. 红色滤光片C. 单缝D. 双缝
（2）通过测量头，记录第二条亮条纹A和第八条亮条纹B位置的读数分别为、，如丙图所示，A位置的读数___________mm；
（3）已知双缝的间距为d，双缝到屏的距离为L，则该红光波长的表达式为____________（结果用、、L、d字母表示）。
【答案】（1）ABC （2）10.8 （3）
【解析】（1）激光具有相干性，因此透镜、滤光片、单缝均不需要。
故选ABC。
（2）根据十分度游标卡尺读数规则A位置的读数为
（3）由题可知
根据条纹间距公式有
解得
14. 如图所示，一根弹性绳沿x轴方向放置，左端在原点O，用手握住绳的左端使其沿y轴方向做周期T＝2s的简谐运动，在绳上形成一列简谐波，M、N为绳上的两质点，其平衡位置坐标分别为，，从波传到M质点开始计时，求：
（1）该机械波传播速度的大小；
（2）画出波刚传播到质点N时的波形图；
（3）经多长时间N质点第一次到达波峰。
【答案】（1）；（2）见解析；（3）5s
【解析】（1）由图可知简谐波的波长为，可得
（2）依题意，简谐波沿x轴正方向传播，根据平移法可得波刚传播到质点N时的波形图为
（3）由（2）中波的图像，可得该波从M点传播到N点所需时间为
由图可知，N质点的起振方向为y轴负方向，可知从开始振动到第一次到达波峰所需时间为
可得
从计时时刻起经N质点第一次到达波峰。
15. 某广场有一个喷泉，喷泉底部装有五颜六色的彩灯。如图所示，彩灯为一个正方形水平的小光带MNPQ（PQ未标注），其边长为a，离水面的高度差为h，灯带发出绿光时，绿光在水中的折射率为n，真空中的光速为c，水池面积足够大。求：
（1）绿光射出水面的最短时间；
（2）若在水面上方垂直于水面向下看，灯带的视深；
（3）有绿光直接射出水面的面积。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）从灯带发出的竖直向上的光垂直穿出水面，所用路程最短为h，用时最短。因为
则最短时间
解得
（2）如图所示，
作出两条从绿色灯带发出的折射光线，一条垂直射出水面，一条入射角小于5°，这两条折射光线的延长线的交点就是看到的M的像，像的深度变浅了。在图中
所以
由于两个角度都小于5°，所以取
联立得
（3）如图所示
设N端绿光在水面上的A点发生全反射
由几何关系有
解得
能射出绿光的水面形状如图所示
扇形的半径为R=NB
总面积为
代入数据解得面积为
16. 如图所示，质量为m，电荷量为q带正电小球B静置于光滑的水平绝缘板右端，板的右侧空间有竖直高度足够高的匀强电场，方向水平向左，电场强度的大小。与B球大小相同，质量为3m的不带电小球A以速度沿水平绝缘板向右运动，两球发生弹性碰撞后进入电场，在空中两球可能发生多次弹性碰撞。已知每次碰撞时间极短，小球A始终不带电，小球B的电量始终不变，两小球均可视为质点，忽略空气阻力，重力加速度为g。求：
（1）第一次碰撞后A和B的速度大小；
（2）若电场宽度足够，当两球再次碰撞时，小球B下降的高度h；
（3）若电场有一定的宽度，为了让两球能再次碰撞，电场水平宽度应满足的条件。
【答案】（1），；（2）；（3）
【解析】（1）第一次碰撞，选向右为正方向，根据动量守恒和机械能守恒有
解得
，
方向均水平向右。
（2）碰后A、B两球进入电场，竖直方向二者相对静止均做自由落体运动。水平方向，A做匀速运动，B做匀减速运动，加速度大小
经过时间t两小球再次相碰有
解得
小球B下降的高度
（3）第一次碰撞后经过时间，A、B两球共速，B球刚刚出电场，则电场的宽度最小。对B球水平方向有
解得
此时B球距离电场左边界
为了让两球能再次碰撞，电场的水平宽度L满足的条件