[物理][期末]内蒙古自治区巴彦淖尔市2023-2024学年高二下学期7月期末试题(解析版)

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考生注意：
1．本试卷分选择题和非选择题两部分，共100分。考试时间75分钟。
2．请将各题答案填写在答题卡上。
3．本试卷主要考试内容：人教版选择性必修第一册，选择性必修第二册。
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 如图所示，向右匀速运动的小车发出频率为f的声波，静止在车左侧A处的人感受到的声波的频率为，静止在车右侧B处的人感受到的声波的频率为，则（ ）

A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】根据多普勒效应，因A相对声源远离，可知接收到声波的频率减小，即
因B相对声源靠近，可知接收到声波的频率增加，即
即
故选C。
2. 电容位移传感器具有灵敏度高的优点，某电容位移传感器的工作原理可简化为如图所示的装置，电容器接在恒压直流电源上，其中A是固定极板，B是可动极板，B与被测物体连接在一起，为灵敏电流计，当被测物体水平向左移动时，下列说法正确的是（ ）
A. 电容器的电容变小
B. 极板间的电场强度变大
C. 电容器所带的电荷量减少
D. 灵敏电流计中有从a到b方向的放电电流
【答案】B
【解析】电容器接在恒压直流电源上，则电容器两端电压不变，当被测物体水平向左移动时，根据
，
由于极板距离减小，则电容器的电容变大，电容器所带的电荷量增加，灵敏电流计中有从b到a方向的充电电流；根据
可知极板间的电场强度变大。
故选B。
3. 由内芯和包层两层介质组成光导纤维利用光的全反射将大量信息高速传输，如图所示，由甲、乙两种单色光组成的复合光，从一根足够长的光导纤维的端面以45°入射角射入，它们折射后均在侧面（内芯和包层的分界面）发生全反射，下列说法正确的是（ ）
A. 内芯对甲光的折射率比对乙光的折射率大
B. 在内芯中甲光比乙光传播得慢
C. 在真空中甲光比乙光更容易发生明显的衍射
D. 乙光在侧面发生全反射的临界角大于甲光在侧面发生全反射的临界角
【答案】C
【解析】A．甲光的偏折小，所以内芯对甲光的折射率比对乙光的折射率小，A错误；
B．根据 ，甲光的折射率小，在内芯中甲光比乙光传播得快，B错误；
C．甲光的折射率小，波长大，在真空中甲光比乙光更容易发生明显的衍射，C正确；
D．根据 ，乙光的折射率大，乙光在侧面发生全反射的临界角小于甲光在侧面发生全反射的临界角，D错误。
故选C。
4. LC振荡电路，既可用于产生特定频率的信号，也可从复杂的信号中分离出特定频率信号，是许多电子设备中的关键部件。如图所示，某时刻LC振荡电路中的电流方向如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 若电容器上极板带正电，则线圈中的电流正在放电
B. 若电容器上极板带正电，则线圈中的电流正在增大
C. 若电容器下极板带正电，则线圈中的感应电动势正在减小
D. 若仅增大电容器两极板间的距离，则振荡电路的频率减小
【答案】C
【解析】A．若电容器上极板带正电，电流为顺时针，可知线圈中的电流正在充电，电流逐渐减小，故AB错误；
C．若电容器下极板带正电，电流为顺时针，可知电容器放电，电流逐渐增大，电流变化率减小，则线圈中的感应电动势正在减小，故C正确；
D．若仅增大电容器两极板间的距离，根据
可知电容器电容减小，根据
可知振荡电路的频率增大，故D错误。故选C。
5. 如图所示，质量为m的苹果从缓冲层上方一定高度处自由下落，苹果刚接触缓冲层时的速度大小为，与缓冲层作用时间后，以大小为的速度反弹离开缓冲层，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（ ）
A. 苹果从接触缓冲层到离开缓冲层的过程中，动量变化量的大小为
B. 苹果从接触缓冲层到速度减为零的过程中，速度一直在减小
C. 苹果从速度为零到以速度离开缓冲层的过程中，速度一直在增大
D. 苹果与缓冲层接触的过程中，缓冲层对苹果的冲量大小为
【答案】D
【解析】A．苹果从接触缓冲层到离开缓冲层的过程中，以向上为正方向，动量变化量为
故A错误；
B．苹果从接触缓冲层到速度减为零的过程中，一开始弹力小于苹果的重力，苹果继续向下加速运动，当弹力等于重力时，苹果的速度达到最大，之后弹力大于重力，苹果向下减速运动，故B错误；
C．苹果从速度为零到以速度离开缓冲层的过程中，一开始弹力大于苹果的重力，苹果继续向上加速运动，当弹力等于重力时，苹果的速度达到最大，之后弹力小于重力，苹果向上减速运动，故C错误；
D．苹果与缓冲层接触的过程中，以向上为正方向，根据动量定理可得
解得缓冲层对苹果的冲量大小为
故D正确。
6. 如图所示，两个平行金属板水平放置，要使一个质量为m、电荷量为的带正电微粒以速度v沿两板中心轴线向右匀速运动，可在两板间施加匀强电场或匀强磁场。已知重力加速度大小为g，设施加的匀强电场的电场强度大小为E，匀强磁场的磁感应强度大小为B，不计空气阻力，下列方案可行的是（ ）
A. 只施加竖直向下的电场，且满足
B. 只施加竖直向上的磁场，且满足
C. 同时施加竖直向上的电场和垂直纸面向外的磁场，且满足
D. 同时施加竖直向下的电场和垂直纸面向里的磁场，且满足
【答案】C
【解析】若要使微粒以速度v沿两板中心轴线向右匀速运动，则应使微粒在竖直方向受力平衡。
A．只施加竖直向下的电场，微粒所受电场力竖直向下，在竖直方向上不可能受力平衡，故A错误；
B．只施加竖直向上的磁场，微粒所受洛伦兹力垂直纸面向外，在竖直方向上不可能受力平衡，故B错误；
C．同时施加竖直向上的电场和垂直纸面向外的磁场，微粒所受电场力竖直向上，所受洛伦兹力竖直向下，若要使微粒在竖直方向受力平衡，则应有
解得
故C正确；
D．同时施加竖直向下的电场和垂直纸面向里的磁场，微粒所受电场力竖直向下，所受洛伦兹力竖直向上，若要使微粒在竖直方向受力平衡，则应有
解得
故D错误。
故选C。
7. 如图所示，点为半圆形玻璃砖横截面的圆心，垂直于底边，点处有一点光源，可向周围发出复色光，两束不同频率的单色光恰好在半圆形玻璃砖底边、两点发生全反射，光从点到A点所需时间为，光从点到B点所需时间为。下列说法正确的是（ ）
A. B.
C. D. 无法判断
【答案】A
【解析】根据题意，由几何关系可得，光在半圆形玻璃砖内传播的距离为
又有
，
光在半圆形玻璃砖内传播时间为
由图可知
则有
则有
可得
故选A。
8. 一弹簧振子做简谐运动的振动图像如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 在时，弹簧振子的动能最大
B. 和时，弹簧振子的速度相同
C. 振动的圆频率为
D. 内，弹簧振子加速度的方向始终相同
【答案】BC
【解析】A．由图像可知，在时，弹簧振子处于最大位移处，速度最小，动能最小，故A错误；
B．由图像根据对称性可知，和时，弹簧振子的速度大小相等，方向相同，均沿轴负方向运动，故B正确；
C．由图像可知，振动的圆频率为
故C正确；
D．由图像可知，在内，弹簧振子加速度的方向沿轴负方向；在内，弹簧振子加速度的方向沿轴正方向，故D错误。
故选BC。
9. 图甲为交流发电机的示意图，磁场可视为水平方向的匀强磁场，线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向匀速转动，电阻，线圈电阻。从图示位置开始计时，P、Q间输出的电压u随时间t变化的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A. 图示位置为感应电动势最大的位置
B. 线圈转动的角速度为
C. 电阻R中的电流方向每分钟变化3000次
D. 时，线圈平面位于中性面
【答案】A
【解析】A．图示位置，穿过线圈的磁通量为0，但磁通量的变化率最大，产生的感应电动势最大，故A正确；
B．由图乙可知，线圈转动的角速度为
故B错误；
C．一个周期内电阻R中电流方向改变两次，由于周期为，则电阻R中的电流方向每秒钟变化100次，每分钟变化6000次，故C错误；
D．由于周期为，则时，由图乙可知，线圈的感应电动势最大，线圈平面处于与中性面垂直所在位置，故D错误。
故选A。
10. 如图所示，边长为L的等边三角形ABC内有垂直纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场，D是AB边的中点，一质量为m、电荷量为-q（q>0）的带负电的粒子从D点以速度v平行于BC边方向射入磁场，不考虑带电粒子受到的重力，则下列说法正确的是（ ）
A. 粒子可能从B点射出
B. 若粒子垂直BC边射出，则粒子做匀速圆周运动的半径为
C. 若粒子从C点射出，则粒子在磁场中运动的时间为
D. 若粒子从AB边射出，则粒子的速度越大，其在磁场中运动的时间越短
【答案】BC
【解析】A．带负电的粒子从D点以速度v平行于BC边方向射入磁场，由左手定则可知，粒子向下偏转，由于BC边的限制，粒子不能到达B点，故A错误；
B．粒子垂直于BC边射出，如图甲所示
则粒子做匀速圆周运动的半径等于D点到BC边的距离，即
故B正确；
C．粒子从C点射出，如图乙所示
根据几何关系可得
解得
则粒子轨迹对应的圆心角的正弦值为
又有
则粒子在磁场中运动的时间为
故C正确；
D．由
可知
若粒子从AB边射出，则粒子的速度越大，轨迹半径越大，如图丙所示
粒子从AB边射出时的圆心角相同，其在磁场中运动的时间相同，故D错误。
故选BC。
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 熊同学在实验室用可拆式变压器进行“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验。
（1）对于实验过程，下列说法正确的是______。
A. 为确保实验安全，应使用低压直流电源
B. 实验所用电压较低，通电情况下可用手接触裸露的导线、接线柱
C. 使用多用电表测电压时，先用最大量程挡试测，再选用适当的挡位进行测量
（2）用原线圈N1 = 400匝的变压器实验，测得的实验数据记录如表所示：
根据实验数据可知，该次实验时副线圈的匝数为______（填“200”“800”或“1600”）。
（3）熊同学多次实验后发现原线圈与副线圈的电压之比总是稍大于原线圈与副线圈的匝数之比，试分析其原因：____________。
【答案】（1）C （2）200 （3）铁芯在交变磁场的作用下会发热；交变电流产生的磁场不可能完全限制在铁芯内；理想变压器是一个理想模型，实际用的变压器会有铜损和铁损
【解析】（1）A．变压器的工作原理是必须使用交流电源，故A错误；
B．虽然实验所用电压较低，但是为了安全，通电情况下也不可用手接触裸露的导线、接线柱，故B错误；
C．使用多用电表测电压时，应先用最大量程挡试测，然后再选用适当的挡位进行测量，故C正确。
（2）由于铁芯发热、漏磁、铜损铁损等原因，副线圈交流电压表的读数应小于理想电压表的读数，而忽略误差后U2总是U1的一半，所以可判断出原线圈匝数为200匝。
（3）由于铁芯在交变磁场的作用下会发热，交变电流产生的磁场不可能完全限制在铁芯内，存在着漏磁现象，理想变压器是一个理想模型，实际用的变压器会有铜损和铁损等原因，所以原线圈与副线圈的电压之比总是稍大于原线圈与副线圈的匝数之比。
12. “星河”学习小组“用双缝干涉实验测定红光的波长”的实验装置如图甲所示，同学们正确操作，在像屏上得到的干涉图样如图乙所示。
（1）实验装置的b处应为___________（填“单缝”或“双缝”）。
（2）调整手轮使测量头中的目镜的分划板中心刻线与亮纹A的中心对齐，此时手轮上的示数如图丙所示，此时的读数记为x1，则___________mm；继续调整手轮，使分划板刻线与亮纹B的中心对齐，此时的读数记为x2（）。
（3）该装置使用的双缝间距记为d，双缝到屏的距离记为L，则根据实验可得出红光的波长λ=______（用x1、x2、d和L表示）。
（4）为了增加屏上相邻亮纹（或暗纹）间的距离，下列操作可行的是 。
A. 换用缝间距较小的双缝
B. 减小屏到双缝的距离
C. 减小单缝到双缝的距离
【答案】（1）双缝 （2）2.320##2.319##2.321 （3） （4）A
【解析】（1）实验装置的从左到右依次为光源、凸透镜、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏，所以实验装置的b处应为双缝。
（2）螺旋测微器的读数为
（3）根据题意可得相邻亮条纹的间距
根据条纹间距公式
联立可得
（4）根据条纹间距公式可知
A．换用缝间距较小的双缝可以增加屏上相邻亮纹（或暗纹）间的距离，故A正确；
B．减小屏到双缝的距离，减小屏上相邻亮纹（或暗纹）间的距离，故B错误；
C．减小单缝到双缝的距离，屏上相邻亮纹（或暗纹）间的距离不变，故C错误。
故选A。
13. 一列沿轴正方向传播的简谐横波在时刻的波形图如图所示，此时质点P开始振动，在时，质点Q刚好第一次出现在波谷，质点Q的平衡位置坐标为。求：

（1）该列波的传播速度大小；
（2）从时刻到质点第一次出现在波谷的过程中，质点通过的路程。
【答案】（1）；（2）
【解析】解：（1）波的传播过程也是振动形式传播的过程，时刻质点左侧最靠近点的波谷的平衡位置坐标为
根据波速公式有
解得
（2）根据时刻的波形图可知，该简谐横波的波长
该列波的周期
根据题意有
从时刻到质点第一次出现在波谷的过程中，质点通过的路程
解得
14. 如图所示，竖直平面内的光滑弧形轨道的底端恰好与水平地面相切，Q点为弧形轨道的最低点，小物块B静止在紧靠Q点的水平地面上。质量的小物块A从弧形轨道上的P点从静止开始下滑，到达Q点时与小物块B发生弹性正碰，碰后小物块B在水平地面上滑行了的距离后静止。已知P点距离水平地面的高度，小物块A、B（均可视为质点）与水平地面间的动摩擦因数均是，取重力加速度大小。求：

（1）小物块A到达Q点时的速度大小；
（2）小物块B的质量M。
【答案】（1）；（2）M=0.6kg
【解析】（1）小物块A从P点运动到Q点的过程，根据动能定理有
解得
（2）对小物块B滑行的过程分析，根据动能定理有
设小物块A、B发生弹性碰撞后A的速度大小为v1，根据动量守恒定律有
根据能量守恒定律有
解得
M=0.6kg
15. 如图所示，光滑、平行、固定的金属导轨由倾斜和水平两部分在aa'处平滑连接构成，倾斜部分的倾角θ=30°，导轨间距d=1m，导轨右端接有阻值R=1.5Ω的定值电阻。在倾斜导轨之间和水平导轨之间都存在竖直向上、磁感应强度大小B=0.5T的匀强磁场。将一根质量m=0.1kg、电阻r=0.5Ω的金属棒在aa'上方高度差h=3m处由静止释放，金属棒到达水平导轨前瞬间恰好处于平衡状态，最后静止于水平导轨的cc'处。金属棒下滑过程中始终与导轨接触良好，导轨电阻不计，取重力加速度大小求：

（1）金属棒达到的最大速度vm；
（2）整个过程中电阻R产生的焦耳热Q。
（3）aa'与cc'之间的距离。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】解：（1）金属棒到达水平导轨前瞬间恰好处于平衡状态，该时刻金属棒的速度最大，此时金属棒的感应电动势
金属棒中的感应电流
金属棒受到的安培力
根据受力平衡有
解得
（2）金属棒下滑过程中根据功能关系有
mgh=Q+Qr
根据焦耳定律有
解得
（3）金属棒从aa'到cc'的过程中，对任意一个很短的时间△t分析，根据牛顿第二定律有
综合可得
解得
U1/V
5.20
6.10
7.65
10.08
U2/V
2.55
3.02
3.80
4.95