[物理][期末]广东省广州市番禺区2023-2024学年高二下学期期末试题(解析版)

这是一份[物理][期末]广东省广州市番禺区2023-2024学年高二下学期期末试题(解析版)，共15页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

本试卷共15小题，满分100分。考试时间75分钟。
一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确。）
1. 2024年3月，支持5G网络的华为折叠屏PcketS2手机正式发售。5G网络采用3300MHz~5000MHz频段的无线电波，4G网络采用1880MHz~2635MHz频段的无线电波。下列说法正确的是（ ）
A. 两种无线电波的频率相同
B. 两种无线电波在真空中传播速度相同
C. 两种无线电波在真空中的波长相同
D. 两种无线电波的频率与传播介质有关
【答案】B
【解析】A．结合题意可知，5G信号比4G信号频率更大，故A错误；
B．在真空中，5G信号与4G信号传播速度相同，均等于光速c，故B正确；
C．根据可知在真空中，5G信号比4G信号的频率更大，而波速相同，则5G信号比4G信号的波长更小，故C错误；
D．两种无线电波的频率仅由波源决定，与传播介质无关，故D错误。
2. 艺术体操彩带舞逐渐成为全民健身项目，体操彩带是由短杆和一定长度的彩带组成。如图，某同学上、下抖动短杆，使彩带的运动为简谐横波，彩带重力不计，下列说法正确的是（ ）
A. 此时点的振动方向向上
B. 此时点的振动方向向下
C. 再经过半个周期，点将回到平衡位置
D. 再经过半个周期，点将移动到点
【答案】C
【解析】AB．波向右传播，根据同侧法可知，此时点的振动方向向下，点的振动方向向上，故AB错误；
C．波向右传播，根据同侧法可知，此时处于平衡位置的点的振动方向向下，可知，再经过半个周期，点将回到平衡位置，故C正确；
D．机械波传播的是振动的形式与能量，质点只在各自的平衡位置振动，并不会随波迁移，故D错误。
故选C。
3. 某同学为了观察断电自感现象，找来带铁心线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E，用导线将它们连成如图电路。检查电路后，闭合开关S，小灯泡正常发光；再断开开关S，小灯泡未能出现闪亮现象。你认为可能的原因是（ ）
A. 线圈的电阻偏大B. 小灯泡的电阻偏大
C. 电源的电动势偏小D. 线圈的自感系数偏大
【答案】A
【解析】由电路图可知，灯泡与线圈并联后接入电路，断开开关瞬间，灯泡中原来的电流消失；根据楞次定律，线圈产生自感电动势，与灯泡组成闭合电路，所以流过灯泡的电流从线圈原来的电流逐渐减小，灯泡不发生闪亮现象，说明电路中的电流稳定时流过灯泡的电流较大，流过线圈的电流较小，根据欧姆定律
可知灯泡不发生闪亮的原因是由于线圈的电阻值大于灯泡的电阻值，电源的电动势偏小不能改变稳定时灯泡和线圈中的电流的大小关系；线圈的自感系数较大，产生的自感电动势较大，但不能改变稳定时灯泡和线圈中电流的大小关系。故A正确，BCD错误。
4. 电蚊拍利用高压电击网来击杀飞近的蚊虫。如图所示，将直流电压通过转换器转变为正弦交变电压，再将其加在理想变压器的原线圈上，副线圈两端接电击网，电压峰值达到时可击杀蚊虫，正常工作时（ ）
A. 交流电压表的示数为
B. 副线圈与原线圈匝数比需满足
C. 电击网上的高频电压的频率为
D. 将直流电压连接在变压器的原线圈两端电蚊拍也可以正常工作
【答案】B
【解析】A．正弦交变电压的有效值为
交流电压表的示数为，故A错误；
B．根据变压器原、副线圈电压比等于匝数比，可知副线圈与原线圈匝数比需满足
故B正确；
C．电击网上的高频电压的频率为
故C错误；
D．将直流电压连接在变压器的原线圈两端，副线圈不会产生感应电动势，电蚊拍不可以正常工作，故D错误。
故选B。
5. 如图所示，光屏M、N和偏振片P、Q平行共轴，其中P固定、Q可绕轴转动。开始时Q与P偏振方向一致。太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔射入，Q绕轴线缓慢旋转180°的过程中，透过偏振片到达光屏N上光的强度（ ）
A. 始终变强B. 先变强后变弱
C. 始终变弱D. 先变弱后变强
【答案】D
【解析】太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔照射到固定不动的偏振片P上，再使偏振片Q绕轴匀速转动180°的过程，当偏振片P与偏振片Q垂直时，光屏没有亮度，则关于光屏上光的亮度从亮到暗，再由暗到亮。
故选D。
6. 如图是用来测量发动机转动频率的原理图。在同一铁支架上焊有固有频率依次为，，，的四个钢片a、b、c、d，将端与正在转动的电动机接触，发现b钢片振幅很大，其余钢片振幅很小，则（ ）
A. 发动机转动频率为100Hz
B. 发动机转动频率为80Hz
C. 钢片a振动频率约为90Hz
D. 钢片d振动频率为70Hz
【答案】C
【解析】当驱动力的频率等于钢片的固有频率时，将发生共振，振片的振幅最大，由题意可知，b钢片振幅很大，其余钢片振幅很小，则驱动力的频率等于b得固有频率，约为90Hz，四个钢片a、b、c、d都是受迫振动，其频率都等于驱动力频率，约为90Hz，故C正确，ABD错误。
7. 如图甲所示，一条南北走向的小路，路口设有出入道闸，每侧道闸金属杆长L，当有车辆通过时杆会从水平位置匀速转过直到竖起，所用时间为t。此处地磁场方向如图乙所示，B为地磁场总量，为地磁场水平分量，、、分别为地磁场在x、y、z三个方向上的分量大小。则杆在转动升起的过程中，两端电势差的大小计算表达式为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】杆从水平位置匀速转过直到竖起，所用时间为，可知金属杆的角速度为
由于小路沿南北方向，则金属杆转动过程切割磁场分量，则金属杆两端电势差的大小为
联立解得
故选A。
二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，至少有两个选项正确，全部选对的得6分，选不全的得3分，有选错或不答的得0分。）
8. 老师把发出固定频率声音的蜂鸣器固定在竹竿上，举起并在头顶做圆周运动。如图，当蜂鸣器从A转动到B的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 甲同学听到蜂鸣器声音的频率在增大
B. 甲同学听到蜂鸣器声音的频率在减小
C. 乙同学听到蜂鸣器声音的频率在增大
D. 乙同学听到蜂鸣器声音的频率在减小
【答案】BC
【解析】AB．蜂鸣器从A转动到B的过程中，蜂鸣器远离甲，根据多普勒效应可知，甲同学听到蜂鸣器声音的频率在减小，故A错误，B正确；
CD．蜂鸣器从A转动到B的过程中，蜂鸣器靠近乙，根据多普勒效应可知，乙同学听到蜂鸣器声音的频率在增大，故C正确，D错误。
故选BC。
9. 如图，用轻质导线将一根硬直金属棒与电源、开关连接，并将金属棒与平行地搁在正方体的上表面，正方体处在匀强磁场中。闭合开关，发现金属棒竖直向上跳起，由此可知，该区域的磁场方向可能是（ ）
A. 垂直平面B. 平行平面
C. 平行平面D. 垂直平面
【答案】ACD
【解析】A．若磁场方向垂直abc'd'平面，由左手定则得，导体棒所受安培力的方向可能竖直向上或竖直向下，当安培力方向竖直向上时，金属棒竖直向上跳起，故A正确；
B．若磁场方向平行平面，则金属棒与磁场平行，金属棒可能不受安培力也可能安培力沿水平方向，金属棒不会竖直向上跳起，故B错误；
C．若磁场方向平行平面，导体棒所受安培力的方向可能竖直向上或竖直向下，当安培力方向竖直向上时，金属棒竖直向上跳起，故C正确；
D．若磁场方向垂直abb'a'平面，由左手定则得，导体棒所受安培力的方向可能竖直向上或竖直向下，当安培力方向竖直向上时，金属棒竖直向上跳起，故D正确。
故选ACD。
10. 电动餐桌就是在大圆桌面上安装一电动转盘，使用时转盘可以低速匀速旋转，方便用餐人员夹取食物菜肴。如图所示，一质量为m的盘子（可视为质点）随电动餐桌一起以角速度匀速转动，已知A、B与圆心O的距离均为r，。则关于盘子随餐桌从A转到B的过程中（ ）

A. 餐桌对盘子做的功为零
B. 餐桌对盘子做的功为
C. 餐桌对盘子的摩擦力的冲量大小为零
D. 餐桌对盘子的摩擦力的冲量大小为
【答案】AD
【解析】AB．依题意，盘子随餐桌做匀速圆周运动，其速率保持不变，由动能定理可知
故A正确；B错误；
CD．A、B两点速度方向如图甲所示，

则有
由于摩擦力是变力，由动量定理得
将方向平移到B点，如图乙所示，解得
故C错误；D正确。
故选AD。
三、非选择题（本题共5小题，共54分．考生根据要求作答）
11. 在用双缝干涉测量光的波长的实验中，实验装置如图甲。
（1）甲图从左至右放置器材正确的是（ ）
A. 光源，滤光片，单缝，双缝B. 光源，滤光片，双缝，单缝
（2）测量某亮条纹位置时，乙图中手轮上的示数为______mm；
（3）若双缝间距为d，双缝到屏幕的距离为，相邻两条亮条纹之间的距离为，则光的波长为______（用、d、表示）。
【答案】（1）A （2）1.470 （3）
【解析】（1）由双缝干涉原理可知，光源发出光后，先用滤光片得到单色光，然用单缝得到细长的光源，最后用双缝得到两束相干光，故A正确，B错误。
故选A。
（2）螺旋测微器的精确度为0.01mm，乙图中手轮上的示数为
D=1mm+47.0×0.01mm=1.470mm
（3）根据双缝干涉的条纹间距公式
解得光的波长为
12. 在探究单摆周期与摆长关系的实验中：
（1）用游标尺测得摆球的直径为d；
（2）将摆球拉离平衡位置一个较小角度（小于5°）静止释放，摆球在竖直平面内摆动。如图甲，在摆球运动的最低点左、右两侧分别放置一光敏电阻（光照增强时，其阻值变小）和一激光光源，光敏电阻与自动记录仪相连，记录仪显示的光敏电阻阻值R随时间的变化图线如图乙。
①表示小球经过______（填“最低点”或“最高点”）的时间；
②若增加小球静止释放时的角度，则______（填“增加”或“减少”或“不变”）；
③图乙中、、分别为对应各段的时间中点，则该单摆周期为______；
（3）实验中用米尺测得摆线长度为，则当地重力加速度______。（用测得物理量的符号表示）
【答案】（2）最低点 减少 （3）
【解析】（2）①[1]光敏电阻在光照增强时，其阻值变小，在时间内光敏电阻的阻值变大，则光照减弱，所以表示小球经过最低点的时间。
②[2]若增加小球静止释放时的角度，则小球到达最低点的速度变大，则减少。
③[3]小球连续两次经过最低点的时间间隔是半个周期，则该单摆周期为
（3）[4]由单摆的周期公式
又，解得
13. 如图为半径为的透明半球体，为半球体直径，为半球体球心。现有一束激光垂直半球的平面射入半球体，入射点从点沿半径缓慢向点移动，发现当入射点与点的距离为时，激光刚好在正下方球冠处发生全反射，已知光在真空中的传播速度大小为，求：
（1）半球体的折射率；
（2）激光在半球体中的传播速度大小。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）由题意作出光路图如图所示。
则
而
解得半球体的折射率
（2）根据
激光在半球体中的传播速度大小
14. 甲、乙两位同学用中国象棋进行弹射游戏。在水平放置的棋盘上，甲同学用手将甲方棋子以某一初速度正对乙方棋子弹出，两棋子发生对心正碰（碰撞时间极短），甲方棋子碰撞前、后的速度大小分别为0.3m/s和0.1m/s，且两速度方向相同。两棋子初始位置如图所示，棋子中心与网格线交叉点重合，该棋盘每方格长宽均为，棋子直径均为，棋子质量均为，棋子与棋盘间动摩擦因数均为。重力加速度g大小取。求：
（1）乙方棋子碰后的速度大小及两棋子碰撞时损失的机械能；
（2）甲方棋子被弹出时的初速度大小；
（3）甲方棋子弹出后在棋盘上运动的时间。
【答案】（1），；（2）；（3）
【解析】（1）设甲碰撞前、后速度大小分别为、，乙碰撞后速度大小为，甲、乙棋子碰撞过程动量守恒
解得乙方棋子碰后的速度大小
两棋子碰撞时损失的机械能
（2）甲方棋子被弹出后到与乙碰撞运动位移大小为
棋子运动的加速度大小为
设甲方棋子被弹出时初速度大小为，则
解得
（3）甲方棋子弹出后到碰撞前运动的时间
甲方棋子碰撞后在棋盘上运动的时间
甲方棋子碰撞后运动的位移大小
说明甲棋子没滑出棋盘，故甲方棋子弹出后在棋盘上运动的时间
15. 如图甲所示，磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场存在于底面半径为R的圆柱形空间内，和是圆柱形空间上、下两个圆面的圆心，其后侧与等高处有一个长度为R的水平线状粒子发射源，图乙是俯视图，P为的中点，连线与垂直。线状粒子源能沿平行方向发射某种质量均为m、电荷量均为q的带正电粒子束，带电粒子的速度大小均相等。在右侧处竖直放置一个足够大的矩形荧光屏，荧光屏的边与线状粒子源垂直，且处在同一高度。过作边的垂线，交点恰好为的中点O。荧光屏的左侧存在竖直向下的匀强电场，宽度为R，电场强度大小为E。已知从射出的粒子经磁场偏转后都从F点（圆柱形空间与电场边界相切处）射入电场，不计粒子重力和粒子间的相互作用。
（1）求带电粒子的初速度大小；
（2）以边的中点O为坐标原点，沿边向里为x轴，垂直边向下为y轴建立坐标系，求从M点射出的粒子打在荧光屏上的位置坐标；
（3）求圆柱形横截面内，磁场区域的最小面积。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）磁场中由洛伦兹力提供向心力
线状粒子源发出的粒子均从F点射出，可得
解得带电粒子的初速度大小
（2）设打在荧光屏上的横、纵坐标分别为x、y，粒子从F点离开磁场时与之间的夹角为，如图1所示
可得
依题意有
带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，可得
联立解得
则粒子打在荧光屏上的位置坐标为
（3）磁场区域的最小面积为图2中两条轨迹与圆相交部分的面积，
解得磁场区域的最小面积