2023衡阳八中高二上学期期末考试物理含答案

衡阳市八中2021级高二上期期末考试

物理试卷

命题人：朱莅     审题人：廖庆辉

注意事项：本试卷满分为100分，时量为90分钟

一、单选题(6×4分)

1．如图所示，由两种单色光组成的复色光，通过足够大的长方体透明材料后分成a、b两束，则（    ）

A．在该透明材料中，a光的折射率小于b光的折射率

B．在该透明材料中，a光的传播速度大于b光的传播速度

C．增大入射角i，a将有可能在透明材料下表面全反射

D．a、b两束出射光互相平行

2．关于下列四幅图的说法正确的是（　　）

A．图甲是速度选择器示意图，由图可以判断出带电粒子的电性，不计重力的粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是

B．图乙是磁流体发电机结构示意图，由图可以判断出A极板是发电机的负极，且增大磁感应强度可以增大电路中的电流

C．图丙是质谱仪结构示意图，打在底片上的位置越靠近狭缝S3说明粒子的比荷越小

D．图丁是回旋加速器示意图，要使粒子飞出加速器时的动能增大，可仅增加电压U

3．对于以下的光学现象说法中正确的是（　　）

A．图甲是双缝干涉示意图，若只增大两个狭缝、间的距离d，相邻亮条纹间距离将增大

B．图乙是单色光单缝衍射实验现象，若在狭缝宽度相同情况下，上图对应光的波长较短

C．图丙是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，弯曲的干涉条纹说明被检测的平面在此处是凸起的

D．图丁中的P、Q是偏振片，当P固定不动，缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化，此现象表明光波是纵波

4．如图甲为一列沿x轴传播的简谐横波在t=0时的图像，这列波中质点P的振动图像如图乙所示。下列说法中正确的是（　　）

A．该波沿x轴正方向传播

B．该波的波速v=2.0m/s

C．质点P在5.0s内通过的路程为20cm

D．在5.0s时质点P处于x=7m处

5．从太阳或其它星体上放射出的宇宙射线中含有大量的高能带电粒子。这些高能带电粒子到达地球会对地球上的生命带来危害，但由于地球周围存在地磁场，地磁场能改变宇宙射线中带电粒子的运动方向，如图所示，对地球上的生命起到保护作用。假设所有的宇宙射线从各个方向垂直射向地球表面，那么以下说法正确的是（　　）

A．地磁场对宇宙射线的阻挡作用各处不相同

B．由于南北极磁场最强，因此阻挡作用最强

C．沿地球赤道平面射来的高能正电荷向西偏转

D．沿地球赤道平面射来的高能负电荷向南偏转

6．如图所示，某真空室内充满匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁场内有一块足够长的平面感光板MN，点a为MN与水平直线ab的交点，MN与直线ab的夹角为，ab间的距离为d=20cm。在b点的点状的电子源向纸面内各个方向发射电子，电子做圆周运动的半径为r=10cm，不计电子间的相互作用和重力，，则MN上被电子打中的区域的长度为（　　）

A．16cm 

B．20cm 

C．24cm 

D．28cm

二、多选题(4×5分，选对未选全得3分)

7．PQ为竖直平面内半圆的直径，O为圆心，分别加竖直向下的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场时，带正电的粒子以初速度v沿直径水平射入（不计粒子的重力），均能通过N点，则（　　）

A．甲、乙两图中，粒子在N点的速度方向均不沿ON方向

B．甲、乙两图中，粒子在N点的速度均大于在P点的速度

C．甲图中，若增大粒子的入射速度，在半圆内运动的时间将变小

D．乙图中，若增大粒子的入射速度，在半圆内运动的时间将变小

8．如图甲所示，一个质量为m、电荷量为q的带正电圆环，可在水平的、足够长的绝缘粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场中。现给圆环水平向左的初速度，在以后的运动过程中，圆环运动的v－t图像如图乙所示，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（　　）

A．初速度满足 

B．初速度满足

C．圆环克服摩擦力做的功为 

D．圆环克服摩擦力做的功为

9．如图所示，有一圆形区域磁场（边界无磁场），磁场方向垂直圆面向里，现有一带电荷量为q、质量为m、速度大小相同的粒子源位于M点，可以沿圆面向磁场内各个方向射入磁场。已知磁场的磁感应强度大小为B，所有粒子射出磁场边界的位置均处于某一段弧长为圆周长六分之一圆弧上，不计粒子的重力，则此粒子速度的大小和所有粒子在磁场中运动的可能时间范围是（　　）

A．粒子的速度大小为

B．粒子的速度大小为

C．所有粒子在磁场中运动的可能时间范围是

D．所有粒子在磁场中运动的可能时间范围是

10．如图所示，边长为L的等边三角形ACD为两有界匀强磁场的理想边界，三角形区域内的磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B，三角形区域外（含边界）的磁场（范围足够大）方向垂直纸面向里，磁感应强度大小也为B。把粒子源放在顶点A处，它将沿的角平分线方向发射质量为m、电荷量为q、初速度为的带电粒子（不计重力），粒子恰能运动到C点。关于粒子从A点运动到C点的过程，下列说法正确的是（    ）

A．若粒子带负电，则初速度一定为

B．若粒子带负电，则粒子运动的时间可能是

C．若初速度，则粒子一定带负电

D．若粒子带正电，且初速度，则粒子运动到C点的时间为

三、实验题(共16分)

11．（6分）某实验小组利用如图甲所示的“碰撞实验装置”验证两个小球碰撞前后的动量守恒。他们的主要操作步骤如下：

①使A球多次从斜轨上同一位置P由静止释放，找到其平均落地点的位置E；

②将与A球半径相同的B球静置于水平轨道的末端，再将A球从斜轨上位置P，由静止释放，多次重复上述过程，分别找到碰后A球和B球的平均落地点的位置D和F；

③O为轨道末端在地面的投影点，用刻度尺测量出水平射程OD、OE、OF，分别记为；

④将A球放置在如图乙所示的光滑水平旋转平台靠近压力传感器处，使平台绕竖直转轴以角速度匀速转动，记录压力传感器的示数；

⑤将B球放置在靠近压力传感器处，仍使平台绕竖直转轴以角速度匀速转动，记录压力传感器的示数。

回答下列问题：

（1）实验测得，则A球和B球的质量之比为______；

（2）当满足表达式__________________________时，即说明A球和B球在碰撞过程中动量守恒；（用表示）

（3）当满足表达式______时，即可说明A、B两球发生的是弹性碰撞。

A．        B．

C．           D．

12．（10分）为研究一只额定电压为2.5V、额定电流为0.4A的小灯泡的伏安特性，要求测量尽量准确，器材除小灯泡、开关S、导线外，实验室还提供器材如下：

A．电池组（电动势，内阻）；

B．电流表A1（量程500mA，内阻约0.5Ω）；

C．电流表A2（量程3mA，内阻）；

D．电阻箱（阻值0~999.9Ω）；

E．电阻箱（阻值0~99.9Ω）；

F．滑动变阻器（阻值0~10Ω）；

G．滑动变阻器（阻值0—200Ω）；

（1）为测电压，需将A2表改装为量程2.7V的电压表，上述器材中，电阻箱应选___________（填写所选器材后的字母）；

（2）为了测量尽量准确，请在图示虚线框内画出实验电路图__________；

（3）根据所设计的电路研究小灯泡的伏安特性具体操作为：利用A1、A2表测得多组数据，并作出图线（图中纵轴I2为A2表的示数值，横轴为A1表的示数值）

①由图可知，当通过小灯泡的电流为0.3A时，小灯泡的实际功率为___________W（结果取两位有效数字）；

②若将小灯泡直接接在一个电动势，内阻r=3Ω的电池两端，小灯泡的实际功率为___________W（结果取两位有效数字）

四、解答题(共40分)

13．（14分）如图所示，在平面坐标系第I象限内有沿x轴负方向的匀强电场，虚线PQ为在同一平面内的竖直直线边界，在第II、III象限内虚线PQ与y轴之间有垂直坐标平面向里的大小为B的匀强磁场。C、D两个水平平行金属板之间的电压为。一质量为m、电荷量为e的带正电的粒子（不计粒子重力）从靠近D板的S点由静止开始做加速运动，从x轴上处的A点垂直于x轴射入电场，从y轴上处进入磁场，不计粒子的重力。要使粒子不从PQ边界射出，求：

（1）粒子运动到A点的速度大小；

（2） 匀强电场的场强大小E；

（3）虚线PQ与y轴之间磁场的最小宽度d。

14．（14分）如图所示，将带电量＝、质量＝的滑块放在小车的绝缘板的右端，小车的质量＝，滑块与绝缘板间动摩擦因数＝，小车的绝缘板足够长，它们所在的空间存在着磁感应强度＝的水平方向的匀强磁场．开始时小车静止在光滑水平面上，一摆长＝、摆球质量＝0.2kg的摆从水平位置由静止释放，摆到最低点时与小车相撞，如图所示，碰撞后摆球恰好静止，＝，求：

（1）与车碰撞前摆球到达最低点时对绳子的拉力；

（2）球与小车的碰撞过程中系统损失的机械能ΔE；

（3）碰撞后小车的最终速度．

15．（12分）空间中存在着水平向左的匀强电场，虚线下方区域同时存在着高度为H、大小为B的匀强磁场，方向垂直于纸面向里。将质量为m、电荷量为+q的小球以初速度v0水平抛出，小球的运动轨迹如图所示。AC两点在同一竖直线上，B点速度方向竖直向下，大小为。小球从C点进入虚线下方区域。不计空气阻力，已知重力加速度为g。求：

（1）匀强电场场强E的大小；

（2）小球从A到C运动过程中,求小球从A点出发到动能最小时已运动多少时间；

（3）已知小球离开磁场区域时，速度方向竖直向下，求小球从A点出发到离开磁场区域的时间。

参考答案：

1．D

2．B【详解】A．图甲是速度选择器示意图，由图无法判断出带电粒子的电性，粒子做匀速直线运动，列平衡方程，则有  所以  A错误；

B．根据左手定则可知，正电荷向下偏转，负电荷向上偏转，所以下极板带正电，A板是电源的负极，B板是电源的正极，B正确。

C．粒子先经历加速电场，则有      粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，则有  所以  所以越靠近狭缝半径越小，比荷越大，C错误。

D．粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，

则有故所以速度与电压无关，最大动能与加速电压无关，D错误。故选B。

3．C【详解】A．根据可知只增大两缝距离d，相邻亮条纹间距离将减小，A错误；

B．由图可知，上图的衍射现象比下图更明显，可知在狭缝宽度相同情况下，下图对应的光波长较短，B错误；

C．由图可知，条纹向空气薄膜较厚处发生弯曲，说明弯曲处的光程差变短，空气薄膜间距变小，则被检测的平面在此处是凸起的，C正确；

D．缓慢转动Q时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化，表明光波是横波，D错误。故选C。

4．C【详解】A．由乙图可知，P点在零时刻以后先向上运动，故波沿x轴负方向传播，故A 项错误；

B．由甲图可知，波的波长为2m，由乙图可知波的周期为2s，故波速为2m/s，故B项错误；

C．5s时间包括两个半周期，一个周期P点运动8cm，5s运动20cm，故C项正确；

D．5s时P点仍在2m的位置，质点不随波的传播运动，故D项错误。故选C。

5．A  【详解】AB．高能带电粒子到达地球受到地磁场的洛伦兹力作用，发生偏转。粒子在不同的磁场中，所受到的洛伦兹力大小不一，而磁场在南、北两极的磁场几乎与地面垂直，在赤道附近磁场的方向几乎与地面平行，结合洛伦兹力的特点可知，地磁场对垂直射向地球表面的宇宙射线的阻挡作用在南、北两极最弱，赤道附近最强，故A正确，B错误；

C．根据左手定则，地磁场会使沿地球赤道平面内射来的宇宙射线中的带正电粒子在洛伦兹力作用下向东偏转，偏向面与赤道平面平行，故C错误；

D．根据左手定则，地磁场会使沿地球赤道平面内射来的宇宙射线中的带负电粒子在洛伦兹力作用下向西偏转，偏向面与赤道平面平行。故D错误。故选A。

6．C【详解】电子从b点射出后，在磁场中沿顺时针方向做圆周运动，

如图所示的两个圆分别表示电子打在板上的两个临界情况，一个打在a点，一个打在C点，打在C点的电子轨迹恰好与板相切，过b点做MN的垂线bD，过O1做bD垂线O1E，由几何知识可得  又因

所以

可得

所以MN上被电子打中的区域的长度为故选B。

7．CD 【详解】A.甲图中，粒子在N点的速度方向，根据类平抛运动的推论，末速度的反向延长线过其水平位移的中点，所以不是沿ON方向；而乙图中，粒子沿着半径方向进入磁场，也将沿着半径方向射出，故A错误；

B．乙图中，粒子在N点的速度大小等于在P点的速度大小，因为洛伦兹力永不做功，所以速度大小不变，故B错误；

C．甲图中，若增大粒子的入射速度v，粒子通过N点上方，则竖直方向的位移变小，运动时间也将变小，故C正确；

D．乙图中，若增大粒子的入射速度v，则粒子在磁场中的轨道半径将变大，其运动的圆心角将减小，所以粒子在半圆内运动的时间将变小，所以D正确。故选CD。

8．BD【详解】AB．圆环到的洛伦兹力方向竖直向上，重力竖直向下，圆环最终做匀速运动，说明水平方向摩擦力为零，竖直方向合力为零，洛伦兹力大小和重力大小相等，设最终的速度为v，则qvB=mg得   由图可知初速度故A错误，B正确；

CD．设摩擦力做功为W，根据动能定理

圆环克服摩擦力做的功为   故C错误，D正确。故选AD。

9．AD【详解】粒子射出磁场边界的位置距离M点最远的位置到M点的距离为粒子运动轨迹的直径，故有     根据洛伦兹力做向心力可得所以，粒子速度大小    粒子在磁场中运动时间最长对应粒子在磁场中运动做完整的圆周运动，故粒子在磁场中运动最长的时间  故AD正确。

10．BD  【详解】A．若粒子带负电，根据左手定则，可知粒子若直接从A到C，由几何关系可得粒子半径  由洛伦兹力提供向心力    可得初速度

但由于粒子运动的轨迹有多种可能性，因此粒子的初速度有多种可能值，选项A错误；

B．若粒子带负电，恰好满足   由  可得

代入可得粒子运动的时间可能为，选项B正确；

C．若粒子带正电，且初速度根据几何关系可知，粒子从A到C的时间

则粒子不一定带负电，C错误。

D．若粒子带正电，且初速度  可得粒子在磁场中运动半径

由运动轨迹可知，粒子在三角形区域内运动的时间       粒子在三角形区域外运动的时间  则粒子从A运动到C的时间   选项D正确；故选BD。

11．     6∶1          BC

【详解】（1）[1]设A球和B球转动的轨道半径为r，压力传感器的示数等于A球转动的向心力，压力传感器的示数等于B球转动的向心力，由牛顿第二定律得

     解得

（2）[2]A球和B球碰撞前后做平抛运动，由  和   可知

若A球和B球在碰撞过程中动量守恒，则  解得

（3）[3]若两小球发生弹性碰撞，可得

解得   联立  可得  故选BC。

12．     R1       0.28W-0.32W  0.54W-0.60W

【详解】（1）[1]当电流满偏时，改装电压表两端的电压为2.7V，有

代入数据解得故电阻箱选择R1。

（2）[2]电路如图所示

（3）①[3]由图可知，当通过小灯泡的电流为0.3A时，流过A2的电流为1.1mA，则小灯泡的电压为

小灯泡的实际功率为

②[4]在上图中由作出电源的图线，

图线其与小灯泡的图线交点即为两者串联灯泡的工作点

可得时   

故其中一点为（0，3.0），电源路端电压

   而

故当时

可得交点坐标约为（350mA，1.80mA），故小灯泡的实际功率为

代入数据得

13．（1）；（2）；（3）

解：（1）由动能定理得（2分）可得粒子运动到A点的速度大小（2分）

（2） 竖直方向做匀速运动 （1分）  水平方向做匀加速运动  （1分）

牛顿第二定律 （1分）  联立解得（1分）

（3）由题意知     （2分）

  （1分）  带电粒子进入磁场中洛伦兹力提供向心力（1分）

当粒子运动的轨迹刚好与边界PQ相切时，粒子不从PQ边界射出，虚线PQ与y轴之间磁场的最小宽度 （1分）      解得（1分）

14．（1）6N；（2）1.5J（3）1.7m/s，方向水平向右

【详解】(1) 小球向下摆动过程，只有重力做功，其机械能守恒，由机械能守恒定律得：

    （1分）

解得：（1分）

在最低点，由牛顿第二定律得：（1分）

代入数据解得：  F=6N（1分）  

由牛顿第三定律得拉力F拉=6N  （1分）

(2) 摆球与小车碰撞过程中的过程中，两者组成的系统动量守恒定律，以摆球的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：mv=Mv1+0（1分）

代入数据解得：

v1=2m/s（1分）

摆球与小车碰撞过程中系统损失的机械能为：

（1分）

代入数据解得：

△E=1.5J（1分）

(3) 假设m′最终能与M一起运动，由动量守恒定律得：

Mv1=（M+m′）v2（1分）

代入数据解得：

v2=1.25m/s（1分）

m′受到的向上洛仑兹力为：

f=BQv2=20×0.3×1.25=7.5N＞m′g=3N（1分）

所以m′在还未到v2=1.25m/s时已与M分开了，对物块：

Qv3B=m′g

代入数据解得：v3=0.5m/s（1分）

物块与车组成的系统动量守恒，以物块的初速度方向为正方向，由动量守恒定律可得：

Mv1=Mv2′+m′v3

代入数据解得：

v2′=1.7m/s（1分）

方向水平向右．

15．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）小球在竖直方向做自由落体运动，水平方向上先做匀减速直线运动后做反向匀加速直线运动，水平方向的加速度为 

B点速度方向竖直向下，则

，（1分）

  （1分）

得

  （1分）

（2）设电场力与重力的合力与水平方向的夹角为，则

则

（1分）

当小球的速度与该合力垂直时，合力做负功最大，动能最小，设此时速度为v，则

水平方向

（1分）

竖直方向

（1分）

得（1分）

（3）AC两点在同一竖直线上，则小球进入磁场时的水平速度为v0。小球从A到C的运动时间为

（1分）

设小球进入磁场区域的竖直速度为vy，对应的水平方向的洛伦兹力为。小球离开磁场区域时，速度方向竖直向下，则水平速度变为0，在水平方向上应用动量定理

（1分）

整理得

（1分）

得

（1分）

小球从A点出发到离开磁场区域的时间为

（1分）