湖南省长沙市雅礼中学2024-2025学年高二（上）期末物理试卷

这是一份湖南省长沙市雅礼中学2024-2025学年高二（上）期末物理试卷，共10页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.关于磁场的认识，下列说法正确的是( )
A. 磁感应强度是标量
B. 指南针能够指向南北是因为地磁场的存在
C. 穿过线圈的磁通量为零，则该处的磁感应强度一定为零
D. 一小段通电直导线在磁场中某点不受磁场力作用，则该点磁感应强度一定为零
2.下列有关光的现象中，能说明光是横波的是( )
A. 泊松亮斑B. 阳光下的油膜呈现彩色
C. 光的偏振D. 太阳光经过三棱镜呈现彩色
3.用小球和轻弹簧组成弹簧振子，使其沿水平方向做简谐运动，振动图像如图所示，下列说法正确的是( )
A. t=0时，振子的回复力最大B. 1−2s内，振子的速度逐渐变大
C. 振子振动的振幅为10cmD. 振子振动的频率为2.5Hz
4.质量为0.5kg的金属小球，以6m/s的速度水平抛出，抛出后经过0.8s落地，不计空气阻力，g取10m/s2，下列说法正确的是( )
A. 小球落地时的动量大小为4kg⋅m/s
B. 小球落地时的动量大小为2kg⋅m/s
C. 小球从抛出到落地的动量变化量的大小为4kg⋅m/s
D. 小球从抛出到落地的动量变化量的大小为2kg⋅m/s
5.线圈炮是电磁炮的一种，由加速线圈和弹丸线圈构成，根据通电线圈之间磁场的相互作用原理而工作。如图所示，弹丸线圈放在绝缘且内壁光滑的水平发射导管内。闭合开关S后，在加速线圈中接通变化的电流iab，则能使静止的弹丸线圈向右发射的电流是( )
A. B.
C. D.
6.如图所示，宽度为d的有界匀强磁场，磁感应强度为B，MM′和NN′是它的两条边界线，现有质量为m、电荷量为q的带负电的粒子沿图示方向垂直磁场射入，粒子重力不计，要使粒子不能从边界NN′射出，粒子入射速率v的最大值是( )
A. qBdm
B. (2+ 2)qBdm
C. qBd2m
D. (2− 2)qBdm
二、多选题：本大题共4小题，共20分。
7.磁场中的四种仪器如图所示，下列说法正确的是( )
A. 甲中回旋加速器加速带电粒子的最大动能与加速电压有关
B. 乙中不改变质谱仪各区域的电场和磁场时，击中光屏同一位置的粒子比荷相同
C. 丙中导电粒子为负电荷的霍尔元件通上如图所示电流和加上如图磁场时，N侧电势高
D. 丁中长宽高分别为a、b、c的电磁流量计加上如图所示匀强磁场，若流量Q(单位时间内流过管道横截面的液体体积)恒定，则前后两个金属侧面的电压与a、b无关
8.如图是等臂电流天平的原理图，在天平的右端挂一质量为m矩形线圈，线圈匝数为n，边cd长为L，放在与纸面垂直的匀强磁场中。当线圈通入如图所示的电流时，在天平左右两边加上质量分别为m1、m2(m1>m2+m)的砝码使天平平衡，则( )
A. 磁场方向是垂直纸面向外
B. 磁感应强度的大小为(m1−m2)gnIL
C. 取走全部砝码，仅改变电流大小，天平可以重新平衡
D. 取走全部砝码，仅改变电流，天平重新平衡，电流与原电流大小之比为mm1−m2−m
9.如图，一列横波沿x轴传播，在t=0时刻的波形如图中实线所示，t=0.1s时刻的波形如图中虚线所示，下列说法正确的是( )
A. 该波的周期可能是0.4sB. 该波的周期可能是0.3s
C. 该波的波速可能是60m/sD. 该波的波速可能是30m/s
10.如图所示，间距为L=1m足够长的光滑平行导轨PQ、MN固定在绝缘水平桌面上，导轨左端接有阻值R=4Ω的定值电阻，质量为m=1kg的导体棒ab垂直静置于导轨上，与导轨接触良好，其长度恰好等于导轨间距，导体棒与导轨的电阻均忽略不计，整个装置处于方向竖直向下、磁感应强度大小为B=2T的匀强磁场中，现给导体棒施加一个水平向右的恒力F，已知导体棒最大速度为vm=10m/s，则( )
A. 力F的大小为10N
B. 当导体棒速度大小为8m/s时，导体棒受到安培力的大小为4N
C. 当导体棒速度大小为8m/s时，导体棒的加速度的大小为2m/s2
D. 导体棒从开始到最大速度的过程中，电阻R的热功率随时间均匀增大
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.某学习小组利用单摆测量当地的重力加速度，装置如图甲所示。

(1)在用单摆测量重力加速度的实验中，下面的叙述哪些是正确的______。
A.摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且适当长一些
B.摆球尽量选择质量大些、体积小些的
C.用刻度尺测量摆线的长度l，这就是单摆的摆长
D.释放摆球，从摆球经过平衡位置开始计时，记下摆球做50次全振动所用的时间t，则单摆周期T=t50
(2)学习小组同学用游标卡尺测量球的直径，示数如图乙所示，则该摆球的直径d= ______mm。
(3)学习小组同学经测量得到摆长L和对应的周期T，画出L−T2图线，然后在图线上选取A、B两个点，坐标如图丙所示。则当地重力加速度的表达式g= ______。
12.如图1所示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验时，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题：

(1)在组装仪器时单缝和双缝应该相互______放置。(选填“垂直”或“平行”)
(2)在某次测量绿光的波长实验中，将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹记为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图2所示，则此时的示数为______mm，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图3所示，由此可求得相邻亮条纹的间距Δx= ______mm。
(3)若双缝间距d=0.25mm，双缝到屏的距离l=75.00cm，则所测绿光的波长为______nm。
(4)若其他条件不变，把滤光片换为红色滤光片，则在屏上观察到的条纹间距会______(选填“变大”或“变小”)。
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13.道威棱镜是医用内窥镜的重要组成部分(如图甲)，它被广泛用于图形翻转。道威棱镜的横截面ABCD是底角为45°的等腰梯形，棱镜的折射率为 2。如图乙所示，现有一光源F发出一组平行于AD的光线，最后投射到光屏上，形成完整的像F′，真空中的光速取c=3×108m/s。

(1)求光线1从AB射入“道威棱镜”后的折射角；
(2)求光线1在棱镜中的传播速度；
(3)通过计算判断光线1能否从BC边射出。
14.如图，光滑水平轨道上放置木板A和滑块C，滑块B置于A的左端，与木板A之间的摩擦因数为μ，A、B、C质量分别为m、4m、3m。开始时A、B静止，C以大小为v0的速度匀速向左运动，C与A的碰撞均为弹性碰撞(时间极短)，最终B恰好未从A上滑下，滑块B可视为质点，重力加速度为g。求：
(1)C与A发生第1次碰撞后瞬间C的速度大小v；
(2)A、B第1次达到共同速度时，A的右端与C的间距d；
(3)木板A的长度L。
15.如图，平面直角坐标系xOy的第三象限中x0的区域内分布着垂直纸面向里的匀强磁场。在A点(−2a,0)有一粒子源，能够沿y轴负方向发射出甲、乙两种带正电的粒子束，两种粒子的速度均为v0、电荷量均为q，粒子甲的质量为m，粒子乙的质量为1.5m。粒子甲在电场中做半径为a的匀速圆周运动；粒子乙从D点(−a,−1.5a)与x轴正方向成θ角射出电场。进入磁场后，粒子甲从M点(0,3a)射出磁场；粒子乙从N点(图中未标出)射出磁场。不计重力和粒子间的相互作用。
(1)求匀强磁场磁感应强度的大小。
(2)求粒子甲从离开粒子源到经过x轴所需要的时间。
(3)已知A、D间的电势差UAD=−mv023q，csθ= 45，求N点的坐标。
1.【答案】B
2.【答案】C
3.【答案】B
4.【答案】C
5.【答案】D
6.【答案】D
7.【答案】BD
8.【答案】AD
9.【答案】AC
10.【答案】AC
11.【答案】ABD 15.65 4π2(LB−LA)TB2−TA2
12.【答案】平行 5.770 1.62 540 变大
13.【答案】解：(1)画出光路图如图所示：

由折射定律可得：n=sinisinr，解得：sinr=sinin=sin45° 2= 22 2=12，所以有：r=30°；
(2)光线1在棱镜中传播的速度为：v=cn=3×108 2m/s≈2.1×108m/s；
(3)由几何关系可知关系1射到BC边的入射角为θ=90°−(180°−45°−30°−90°)=75°，由临界角公式可得：sinC=1n，解得：sinC=1n=1 2= 22，所以有：C=45°，由于θ=75°>C=45°，则光线1在BC边发生全反射，则光线1不能从BC边射出。
答：(1)光线1从AB射入“道威棱镜”后的折射角为30°；
(2)光线1在棱镜中的传播速度为2.1×108m/s；
(3)光线1不能从BC边射出，见解析。
14.【答案】解：(1)规定向左为正方向，设A和C碰撞后的速度大小分别为v1、v，C与A发生碰撞满足动量守恒。
以向左为正方向，根据动量守恒定律可得：3mv0=3mv1+mv
根据机械能守恒定律得：12×3mv02=12×3mv12+12mv2
解得：v1=32v0，v=12v0；
(2)C与A发碰撞后，到A、B达到共同速度的速度为v2，满足动量守恒，以向左为正，有：
mv1=(4m+m)v2
代入数据解得：v2=0.3v0
以向左为正，对B根据动量定理有：μ⋅4mgt=4mv2−0
解得：t=0.3v0μg
A、B第1次达到共同速度时，A的右端与C的间距：d=v1+v22t−vt
解得：d=3v0225μg；
(3)A的长度为L，根据运动学公式可得：L=v1+v22t−v22t=v12t
解得：L=9v0220μg。
答：(1)C与A发生第1次碰撞后瞬间C的速度大小为12v0；
(2)A、B第1次达到共同速度时，A的右端与C的间距为3v0225μg；
(3)木板A的长度为9v0220μg。
15.【答案】解：(1)由题意可得粒子甲的运动轨迹如下图所示，

粒子甲在磁场中运动了半个圆周，可知其在磁场中的运动半径为：r1=2a
根据洛伦兹力提供向心力可得：qv0B=mv02r1
联立解得：B=mv02qa
(2)粒子甲在电场中做半径为a的匀速圆周运动，轨迹为14圆周。
则其在电场中运动时间为：t1=πa2v0
粒子甲在−a≤x≤0的区域内做匀速直线运动的时间为：t2=av0
粒子甲从进入磁场到经过x轴的轨迹圆弧的圆心角为：β=π3
对应的运动时间为：t3=βr1v0=2πa3v0
粒子甲从离开粒子源到经过x轴所需要的时间为：
t=t1+t2+t3=(7π+6)a6v0
(3)设粒子乙在D点的速度大小为v，对粒子乙从A到D的过程中，由动能定理得：
qUAD=12×1.5mv2−12×1.5mv02，其中：UAD=−mv023q
解得：v= 53v0
设粒子乙在磁场中运动的半径为r2，同理得：qvB=1.5mv2r2
解得：r2= 5a
粒子乙的运动轨迹如下图所示，

由几何关系可得N点纵坐标为：yN=2r2csθ−(1.5a+a⋅tanθ)
已知：csθ= 45，可得：tanθ=12
解得：yN=2a
则N点坐标为(0,2a)。
答：(1)匀强磁场磁感应强度的大小为mv02qa。
(2)粒子甲从离开粒子源到经过x轴所需要的时间为(7π+6)a6v0。
(3)已知A、D间的电势差UAD=−mv023q，csθ= 45，求N点的坐标为(0,2a)。