山东省烟台市2023-2024学年高二上学期期末考试物理试卷(解析版)

这是一份山东省烟台市2023-2024学年高二上学期期末考试物理试卷(解析版)，共24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。

一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 关于机械波，下列说法中正确的是（ ）
A. “空山不见人，但闻人语响”是声波的反射现象
B. 物体做受迫振动时，其振幅随驱动力频率的增大而增大
C. 两列波发生干涉时，振动加强点位移始终大于振动减弱点的位移
D. 在地球上接收到来自遥远星球的光波的频率变小，说明该星球正在远离地球
【答案】D
【解析】A．“空山不见人，但闻人语响”是声波的衍射现象，A正确；
B．固有频率与驱动力频率越接近，振幅越大，B错误；
C．振动加强的位移有时为零，不会始终大于振动减弱点的位移，C错误；
D．频率变小，则波长变大，根据多普勒效应，说明该星球正在远离地球，D正确。
故选D。
2. 一匝数为N匝、边长为2R的正方形线圈如图放置，在其内部半径为R的虚线圆范围内有与线圈平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小为B，如果将线圈绕虚线圆的某一条直径旋转270°，这个过程中穿过线圈的磁通量变化量的大小为（ ）
A. πBR2B. NπBR2C. 4BR2D. 4NBR2
【答案】A
【解析】根据磁通量的定义可知，初状态的磁通量
旋转270°后的磁通量
因此磁通量变化量的大小
故选A。
3. 一同学利用半圆柱玻璃砖观察光的全反射现象，图示为半圆柱玻璃砖横截面，O点为横截面的圆心所在位置，实验时将只含有红光和蓝光的复色光AO沿半径方向从左侧与玻璃砖底边成30°角射入半圆形玻璃砖，复色光AO被分成OB和 OC两光束，OB沿底边方向水平射出，OC沿与底边成30°角从右侧射出。下列说法正确的是（ ）
A. OB是蓝光
B. 玻璃对红光的折射率为2
C. 若将复色光AO绕O点沿逆时针旋转α角，OB消失，OC 顺时针旋转a角
D. 若将半圆形玻璃砖绕O点逆时针旋转α角，OB消失，OC逆时针旋转a角
【答案】C
【解析】A．根据题意可知，OC已经发生全反射，而OB恰好发生全反射，即OC光的临界角小于OB光的临界角，根据
可知，OC光的折射率大于OB光的折射率，即OB是红光，OC是蓝光，故A错误；
B．结合上述可知，OB是红光，其临界角为
则玻璃对红光的折射率为
故B错误；
C．若将复色光AO绕O点沿逆时针旋转α角，入射角增大，大于两光的临界角，则OB消失，根据反射定律可知，OC 顺时针旋转a角，故C正确；
D．若将半圆形玻璃砖绕O点逆时针旋转α角，入射角减小，OB不会发生全反射，OB不会消失，根据反射定律可知，OC逆时针旋转2a角，故D错误。
故选C。
4. 在用单摆测重力加速度的实验中，同学们改变摆长L，多次测量，用多组实验数据作出T2－L图像，利用图像求出当地重力加速度g。4个组同学做的图像分别如图中的a、b、c、d所示，其中a和c、d平行，b和c都过原点，图线c对应的g值最接近当地重力加速度的值。则下列分析正确的是（ ）
A. 若不测量摆球直径，则无法利用图线求出重力加速度g
B. 出现图线b的原因是误将N次全振动记作N-1次全振动
C. 出现图线d的原因是测摆长时直接将摆线的长度作为摆长L
D. 出现图线a的原因是将摆线的长度加上摆球的直径作为摆长L
【答案】B
【解析】A．根据
解得
若不测量摆球直径，仍可根据图像的斜率求出重力加速度g，选项A错误；
B．若误将N次全振动记作N-1次全振动，则周期测量值偏大，即与c比较，相同的L值时T值偏大，即会出现图线b，选项B正确；
C．出现图线d的原因是测摆长时将摆线长与摆球的直径之和作为摆长L，选项C错误；
D．出现图线a的原因是直接将摆线的长度作为摆长，忘记加了小球的半径，选项D错误。
5. 如图甲所示为一固定足够长的斜面，斜面倾角θ=30°。质量为m=0.2kg的物块静止在斜面底端，t=0时刻，受到沿斜面向上的拉力F作用，取沿斜面向上为正方向，拉力F随时间t变化的图像如图乙所示，已知物块与斜面间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g=10 m/s2。则6s内拉力F的冲量大小和6s末物块的动量大小分别为（ ）
A. 12N∙s，0B. 12N∙s，2kg∙m/s
C. 10N∙s，6kg∙m/sD. 10N∙s，12kg∙m/s
【答案】B
【解析】根据图像可知，F的冲量等于图像与时间轴围成的面积
由于
滑块在前2s内静止，在2s末开始向上运动，在2s~6s时间内，F的冲量
在2s~6s时间内，根据动量定理
故选B。
6. 某汽车的电源、电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示，先闭合开关，此时电动机未启动，电流表示数为；当再闭合开关启动电动机时，汽车的车灯会瞬时变暗。此时电流表示数达到。已知汽车电源电动势为，内阻为，电动机内部线圈电阻为，电流表为理想电表，不计车灯电阻的变化。则电动机启动时产生的机械功率为（ ）
A. 480WB. 75WC. 725WD. 405W
【答案】D
【解析】根据题意，闭合开关，由闭合回路欧姆定律有
解得
闭合开关，由闭合回路欧姆定律可知，灯泡和电动机两端的电压为
由欧姆定律和串并联电路电流关系可得，流过电动机的电流为
则电动机启动时产生的机械功率为
故选D。
7. 如图所示，三根绝缘长直通电导线中的电流大小相等，a导线放置在x轴上，电流方向沿x轴正方向，b导线平行于x轴放置，且过（0，l，0）点，c导线放置在z轴上，电流方向沿z轴正方向。已知通电长直导线周围任一点的磁感应强度大小与电流大小成正比，与该点到导线的距离成反比，b导线在点P（0，，）（图中未画出）处的磁感应强度大小为B，则P点处的磁感应强度大小为（ ）
A. BB. 2BC. BD. B
【答案】B
【解析】沿x轴正向看电流极磁场方向如图，
由题意可知，ab两导线在P点的磁场均为
两磁场的合磁场为
方向沿y轴负向；沿z轴方向的电流c在P点的磁场为
方向沿x轴负向，则合磁场为
8. 如图所示，一质量为100g、长度为20cm的导体棒MN垂直放在倾斜的两平行金属导轨上，导轨宽度为20cm，导体棒与导轨间的动摩擦因数为。整个装置置于匀强磁场中，磁感应强度大小为T，方向与导体棒MN垂直、与倾斜导轨所在平面的夹角θ可调。现给导体棒通以由M向N方向的恒定电流，电流大小为10A，适当调节磁场方向与轨道平面夹角θ，可使导体棒沿导轨向上以最大加速度做匀加速直线运动。已知金属导轨与水平面的倾角为30°，重力加速度g=10m/s2，设导体棒MN的最大加速度大小为a0，此时所对应的磁场方向与倾斜导轨方向夹角为θ0，则（ ）
A. a0=10m/s2，磁场方向斜向下，θ0=60°
B. a0=10m/s2，磁场方向斜向上，θ0=60°
C. a0=10（－1） m/s2，磁场方向斜向下，θ0=90°
D. a0=m/s2，磁场方向斜向上，θ0=150°
【答案】A
【解析】导体棒受安培力大小
设导体棒有沿斜面向上的最大加速度时，受安培力大小为F，与斜面夹角为α，则由牛顿第二定律
对于
则当时表达式值最大，即加速度a最大，可得最大加速度
a0=10m/s2
由左手定则可知，磁场方向斜向下，与导轨夹角为θ0=60°。
故选A。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 下列说法中正确的是（ ）
A. 光的偏振现象说明光是横波
B. 光的干涉、衍射现象说明光是横波
C. 白光照射水面油膜呈现彩色图样属于光的色散
D. 光在两种介质的分界面发生折射是因为光在不同介质中的传播速度不同
【答案】AD
【解析】AB．光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，而光的偏振现象说明光是横波，故A正确，B错误；
C．白光照射水面油膜呈现彩色图样属于干涉现象，故C错误；
D．根据惠更斯原理，由于光在不同的介质中传播的速度不同，所以在介质分界面处光的传播方向会发生改变，发生折射现象，故D正确。
故选AD。
10. 一列简谐横波在t=s时的波形图如图甲所示，P是介质中的一个质点，图乙是质点P的振动图像。下列说法中正确的是（ ）
A. 简谐波沿x轴正方向传播
B. 波传播速度的大小为0.18m/s
C. 质点P的平衡位置的x坐标为xP=9cm
D. 质点P的平衡位置的x坐标为xP=6cm
【答案】BC
【解析】A．当时，P点向上运动，结合题图甲，根据“上下坡”法可得波沿x轴负方向传播，A错误；
B．由题图甲可以看出，该波的波长为
由题图乙可以看出周期为
波速为
故B正确；
CD．由题图乙可知，时，质点P处于平衡位置，经过，其振动状态向x轴负方向传播到处，则
得
故C正确，D错误。
故选BC。
11. 在如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，R1为滑动变阻器，R2为定值电阻，闭合开关S，当R1的滑动片P向下滑动时，四个理想电表A、V1、V2、V3的示数分别用I、U1、U2、U3表示，电表示数变化量的大小分别用∆I、∆U1、∆U2、∆U3表示。下列说法中正确的是（ ）
A. U1、U2、U3中只有一个量变大
B. 不变，和都变大
C. 变大，不变
D. 和都不变
【答案】BD
【解析】A．当的滑片P向下滑动时，的阻值变大，根据“串反并同”，的示数变大，的示数变小，的示数变大，故A错误；
B．根据部分电路欧姆定律可得
因为，的阻值变大，所以不变，和均变大，故B正确；
C．根据部分电路欧姆定律可得
则
由B选项可得
则和均不变，故C错误；
D．根据部分电路欧姆定律可得
则
则和均不变，故D正确。
故选BD。
12. 如图所示，真空中有区域Ⅰ和Ⅱ，区域Ⅰ中存在电场强度大小为E、方向平行于纸面水平向左的匀强电场和磁感应强度大小为B1、方向垂直于纸面向里的匀强磁场；等腰直角三角形CDF区域（区域Ⅱ）内存在磁感应强度大小为B2、方向垂直于纸面向外的匀强磁场。图中S、C、M三点在同一直线上，SM与DF垂直，且与电场和磁场方向均垂直。S点处的粒子源持续将同种带电粒子以不同的速率沿直线SC射入区域Ⅰ中，只有沿直线SC运动的粒子才能进入区域Ⅱ，并从CF的中点射出，它们在区域Ⅱ中运动的时间为t0。若改变电场或磁场强弱，能进入区域Ⅱ中的粒子在区域Ⅱ中运动的时间为t，不计粒子的重力及粒子之间的相互作用，下列说法中正确的是（ ）
A. 若仅将区域Ⅰ中电场强度大小变为2E，则t=t0
B. 若仅将区域Ⅰ中磁感应强度大小变为2B1，则tC. 若仅将区域Ⅱ中磁感应强度大小变为，则
D. 若仅将区域Ⅱ中磁感应强度大小变为，则
【答案】ACD
【解析】AB．在区域Ⅰ中，能进入区域Ⅱ中的粒子满足
在区域Ⅱ中，如图
粒子圆周运动的圆心角为。则运动时间为
若仅将区域Ⅰ中电场强度大小变为2E，则能进入区域Ⅱ中的粒子速度为
同理，若仅将区域Ⅰ中磁感应强度大小变为2B1，则能进入区域Ⅱ中的粒子速度为
根据
得
可知，虽然运动半径变化，但两种情况下粒子均能从CF边射出，故
A正确，B错误；
C．若仅将区域Ⅱ中磁感应强度大小变为，则运动半径为
，
如图
由几何关系
得
粒子在区域Ⅱ中的运动时间为
C正确；
D．同理C选项，若仅将区域Ⅱ中磁感应强度大小变为，有
，，
得
D正确。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 在“用双缝干涉测量光波长”实验中，实验装置如图甲所示：
（1）关于该实验，下列说法中正确的是________________
A．将滤光片放在单缝和双缝之间不改变实验结果
B．测量某条干涉亮条纹位置时，应使测量头分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐
C．为了减小测量误差，可测出n条亮条纹间距a，求出相邻两条亮条纹间距
D．测量过程中，把6个条纹间距数成5个，会导致波长测量值偏小
（2）某同学选用紫色滤光片和间距为0.20mm的双缝，双缝与屏的距离为600mm，该同学正确操作后，使测量头分划板刻线与第k级暗条纹中心对齐，此时测量头手轮上的读数为25.75mm，沿同一方向继续转动测量头，使分划板刻线与第k+5级暗条纹中心对齐，此时测量头手轮上的标尺示数如图乙所示，其读数为______mm，紫光的波长等于_____nm（此空保留3位有效数字）。
【答案】（1）ABC （2）19.25 433
【解析】（1）[1] A．单缝可形成线光源，经滤光片成单色光，再到双缝，一分为二，形成相干光源，也能产生稳定干涉图样，故A正确；
B．测量某条干涉亮条纹位置时，应使测量头分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐，故B正确；
C．为了减小测量误差，可用测出n条亮条纹间的距离a，求出相邻两条亮条纹间距
C正确；
D．根据
测量过程中，把6个条纹间距数成5个，则导致相邻两条亮条纹间距偏大，即会导致波长测量值偏大，故D错误。
故选ABC。
（2）[2]测量头手轮上的标尺示数为
[3]根据
可得，紫光波长为
14. 某兴趣小组想要探究水果电池的电动势E和内阻r的大小（该电池电动势小于2V，内阻大约 为150Ω）。现有下列器材可供选择：
A．电流表A（量程 0~0.6A，内阻未知）
B．电压表V（量程0~1V，内阻RV=10kΩ）
C．电阻箱R（量程0~999.9Ω）
D．定值电阻R1=10kΩ
E．定值电阻R2=200Ω
F．开关S和导线若干
（1）为使测量结果尽量准确，请选用以上器材设计电路图___________；
（2）定值电阻应选___________（选填“R1”或“R2”）；
（3）闭合开关，改变电阻箱的阻值R，记录电压表对应的示数U，以为横坐标，为纵坐标，作出的图像如图所示，则电池电动势为____________V，内阻为_________；（结果均保留三位有效数字）
（4）如果不能忽略电压表的分流作用，则电源内阻的测量值_______（选填“大于”、“等于”或“小于”）真实值。
【答案】（1） （2）R1 （3）1.43 143 （4）小于
【解析】（1）[1]电流表量程过大，则可用已知内阻的电压表与定值电阻R1串联，可改装成量程为2V的电压表，与电阻箱并联可完成实验，电路如图；
（2）[2]由上述分析可知，定值电阻应选R1；
（3）[3][4]由电路可知
可得
由图像可得
解得
E=1.43V，r=143Ω
（4）[5]如果不能忽略电压表的分流作用，则测得的电源内阻应等于电压表内阻 RV 与电阻 R1 之和再与电源内阻r并联后的阻值，即
故测量值小于真实值。
15. 一列简谐横波在介质中沿x轴正方向传播，波长不小于8cm。P和M是介质中平衡位置分别位于x=0和x=4cm处的两个质点，如图所示。t=0时开始观测，此时质点P的位移为，质点M处于平衡位置，此时两质点均向y轴正方向振动；时，质点P第一次到达波峰位置，时，质点M第一次到达波峰位置。求：
（1）简谐波的周期、波速和波长；
（2）质点P的位移随时间变化的关系式。
【答案】（1）T=3s，v=0.08m/s，λ=0.24m；（2）
【解析】（1）设振动周期为T。由于质点M在0到内由平衡位置第一次到达最大位移处，得
由此可知
T=3s
根据题意，波沿轴正向传播，且PM之间的距离小于半个波长，则波峰由P传播到M所用时间为
波速为
波长为
（2）设质点P的振动位移随时间的变化关系式为
又
把t=0，，，y=A代入上式可得
，A=10cm
所以
16. 某同学在观看宇航员王亚平太空水球光学实验后，找到一块横截面为环形、折射率为的玻璃砖模拟光的传播，如图所示，玻璃砖的内径为R、外径为。一束单色光在截面上的A点以入射角i射入玻璃砖，经一次折射后恰好在玻璃砖内壁的B点发生全反射（图中B点未画出），已知光在真空中传播的速度为c，求：
（1）入射角i的正弦值；
（2）该单色光从A点传播到B点所用时间（结果可以保留根号）。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）发生全反射的临界角与介质的折射率的关系
在OAB中
解得
解得：
（2）根据
解得
设AB长为l
由①②可知
联立解得：
17. 如图所示，区域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的边界竖直且足够长，相距均为L，区域Ⅰ、Ⅲ内存在着垂直纸面向里的匀强磁场，区域Ⅱ内存在着匀强电场。一质量为m、电荷量为e、速度方向与竖直方向夹角为θ=60°的电子，以速度v0从区域Ⅰ左边界的P点射入，PQ为沿水平方向的虚线，并与区域Ⅲ的右边界交于Q点。不计电子的重力并忽略磁场的边界效应。
（1）若区域Ⅱ内的匀强电场方向竖直向下
①要使电子不能够进入区域Ⅱ，求区域Ⅰ的磁感应强度B1大小的取值范围；
②若电子从Q点射出，且每次穿过边界的位置都在虚线PQ上，求电场强度E与磁感应强度B1的比值；
（2）若区域Ⅱ内的匀强电场方向水平向左，、=2v0，电子恰好能够回到P点
③求区域III磁感应强度B2的大小；
④电子从P点射入到返回P点运动过程中经历的时间。
【答案】（1）①；②；（2）③；④
【解析】（1）①要使电子不能够进入区域Ⅱ，根据几何关系可知
由洛伦兹力提供向心力

解得

②粒子轨迹如图
可知
由洛伦兹力提供向心力

有几何关系得
解得
（2）③由
可知
电子的运动轨迹如图所示
由几何关系可知，电子在区域Ⅲ中做圆周运动的半径为

洛伦兹力提供向心力

根据动能定理

解得

④粒子运动的周期


根据

解得

18. 如图所示，一个上表面为光滑弧面的斜面体放在光滑水平地面上，斜面体的质量为4m，高度h=2.25m，斜面体的弧面底端与地面相切。有两个可以视为质点的甲、乙两滑块，甲的质量为m，乙的质量为nm，将乙置于斜面体左边的地面上，使甲从斜面体的顶端由静止开始滑下，甲滑到地面上后与乙发生正碰，碰后乙获得了v=2m/s的速度，取g=10m/s2。
（1）求甲滑块刚滑到斜面体底端时，甲滑块的速度v0和斜面体的速度v1；
（2）若甲、乙两滑块之间的碰撞可能是弹性碰撞或非弹性碰撞中的所有情况，
①求n取值范围；
②当n取（ⅰ）中的最大值时，求甲滑块的最终速度。
【答案】（1）v0=6m/s，v1=-1.5m/s；（2）①2≤n≤5；② v甲=0
【解析】（1）对甲滑块和斜面体，在下滑的过程中，水平方向动量守恒，以水平向左为正方向，则有
0=mv0+4mv1
由机械能守恒定律有
mgh=mv02+∙4mv12
解得
v0=6m/s
v1=-1.5m/s
（2）（ⅰ）若甲、乙两滑块发生弹性碰撞，有
mv0=mv2+nmv
mv02=mv22+nmv2
解得
n=5
v2=－4m/s
若甲、乙两滑块发生完全非弹性碰撞，则有
mv0=(m+nm）v
解得
n=2
所以n的取值范围是 2≤n≤5 ；
（ⅱ）当n取（ⅰ）中的最大值时，n=5，甲滑块速度大小为v3=4m/s，方向向右。
甲可以追上斜面体，以水平向右为正方向，设甲与斜面体作用后，甲的速度为v甲，斜面体的速度为v4，有
mv3+4m(-v1)=mv甲+4mv4
mv32+4mv12=mv甲2+4mv42
解得v甲=0