2021-2022学年湖南省益阳市高二上学期期末物理试题含解析

  益阳市2021年下学期普通高中期末考试

高二　物理试题卷

注意事项：

1.本试卷包括试题卷和答题卷两部分。试题卷共6页，时量75分钟，满分100分。

2.答题前，考生务必将自己的姓名、考号填写在本试题卷和答题卡指定位置，并认真核对答题卡条形码上的姓名、考号和科目。

3.选择题和非选择题均须按答题卡的要求在答题卡上作答，在本试题卷和草稿纸上作答无效。

4.考试结束后，将本试题卷和答题卡一并交回。

一、选择题（本题共8小题，每小题4分，共32分，每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确）

1. 打篮球是同学们非常喜爱的运动。如图所示，小明同学原地站立投篮时，对篮球的作用力大小为F，方向与水平面成θ角，作用时间为t。则（　　）

A. 篮球受到F的冲量方向水平向右

B. 篮球受到F的冲量大小是Ft

C. 篮球受到F的冲量大小是Ftcosθ

D. 小明受到地面摩擦力的冲量为0

【答案】B

【解析】

【详解】ABC．篮球受到F的冲量方向与水平面成θ角，篮球受到F的冲量大小为

故AC错误，B正确；

D．根据受力平衡可知，小明受到地面摩擦力不为0，则小明受到地面摩擦力的冲量不为0，故D错误。

故选B。

2. 一质量为2kg的物块在合外力F的作用下从静止开始沿直线运动。F随时间t的变化如图所示，则（　　）

A. t=1s时物块的动量大小为2kg·m/s

B. t=2s时物块的动能为2J

C. t=4s时物块的动量大小为1kg·m/s

D. 若只增大物体的质量，则在相同时间内物体获得的动量将减小

【答案】C

【解析】

【详解】根据动量定理：

而F-t图像的面积等于力F的冲量，等于物体动量的变化。

A．则由图像可知，t=1s时物块的动量大小为

p1=1×1N∙s=1kg·m/s

选项A错误；

B．同理可知，t=2s时物块的动量大小为

p2=mv2=1×2N∙s=2kg·m/s

则速度v2=1m/s，动能为

选项B错误；

C．t=4s时物块的动量大小为

p4=(1×3-1×2)N∙s=1kg·m/s

选项C正确；

D．根据动量定理，动量的变化等于合外力的冲量，与物体的质量无关，则若只增大物体的质量，则在相同时间内物体获得的动量将不变，选项D错误。

故选C。

3. 质量为和的两个物体在光滑的水平面上正碰，碰撞时间不计，其位移—时间图像如图所示，则（　　）

A. 碰撞前的速度为

B.

C. 质量为的物体在碰撞过程中动量变化量为

D. 两物体的碰撞是非弹性碰撞

【答案】B

【解析】

【详解】A．根据图像中，斜率表示速度，由图可知，碰撞前的速度为

故A错误；

BC．根据图像中，斜率表示速度，由图可知，碰撞后的速度为0，碰撞前的速度为

碰撞后的速度为

由动量守恒定律有

代入数据解得

质量为的物体在碰撞过程中动量变化量为

故C错误，B正确；

D．由公式可得，碰撞前系统的总动能为

碰撞后系统的总动能为

则两物体的碰撞是弹性碰撞，故D错误。

故选B。

4. 如图所示为某弹簧振子做简谐运动的图像，下列说法正确的是（　　）

A. 0.4s和0.6s时，弹簧振子相对平衡位置的位移、速度、动能都相等

B. 0.1s～0.3s内振子做加速度增加的加速运动

C. 0.3s～0.5s内振子的势能增大

D. t=4s内振子通过的路程为40cm

【答案】C

【解析】

【详解】A．根据图像可知0.4s和0.6s时，弹簧振子相对平衡位置的位移相同；速度大小相等，方向相反；动能相等，故A错误；

B．0.1s～0.3s内振子从负的最大位移运动到平衡位置，振子做加速度减小的加速运动，故B错误；

C．0.3s～0.5s内振子从平衡位置运动到正的最大位移，振子的势能增大，故C正确；

D．根据图像可知周期为，由于

t=4s内振子通过的路程为

故D错误。

故选C。

5. 如图，OBCD为半圆柱体玻璃的横截面，OD为直径，一束由a光和b光组成的复色光沿AO方向从真空射入玻璃，a光和b光分别从B、C点射出。则（　　）

A. 玻璃对a光的折射率比对b光的折射率小

B. 在真空中，a光的传播速度比b光大

C. 在玻璃中，a光的传播速度比b光小

D. 向右平移入射光线AO，a光在玻璃中一定会发生全反射

【答案】C

【解析】

【详解】A．由图可知a光和b光入射角相同，而a光的折射角小于b光的折射角，根据折射定律可知a光的折射率较大，故A错误；

B．在真空中，a光和b光的传播速度速度都为光速，故B错误；

C．由于a光的折射率大，根据

可知在玻璃中，a光的传播速度比b光小，故C正确；

D．设a光在该玻璃中的折射率为，则

由于入射角未知，因此a光在圆弧上的入射角未知，向右平移入射光线AO时，a光在圆弧上的入射角不一定大于或等于临界角，a光在玻璃中不一定会发生全反射，故D错误。

故选C。

6. 如图所示，长为2L的直导线折成边长相等、夹角为60°的V形,并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中,磁感应强度为B。当在导线中通以电流Ⅰ时,该V形通电导线受到的安培力为（　　）

A. 2BIL B.  C.  D. BIL

【答案】D

【解析】

【详解】根据题意，由图可知，导线的有效长度为

该形通电导线受到安培力大小为

故选D。

7. 在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环。规定导体环中电流的正方向如图甲所示，磁场向上为正。当磁感应强度随时间按乙图变化时，导体环中感应电流随时间变化的图像是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】根据题意，由图乙可知，内，磁感应强度均匀变化，由法拉第电磁感应定律可知，线圈中产生恒定的感应电流，由楞次定律可知，线圈中感应电流方向为逆时针（与正方向相反）；同理可知，内，线圈中同样产生恒定的感应电流，线圈中感应电流方向为顺时针（与正方向相同）。

故选A。

8. 波源S1和S2振动方向相同，频率均为4Hz，分别置于同一均匀介质中的A、B两点，AB=1.6m。两波源产生的简谐横波沿直线AB相向传播，波速为4m/s。已知两波源振动的初始相位相同，则A、B间合振动振幅最小的点的个数为（　　）

A. 1个 B. 2个 C. 3个 D. 4个

【答案】D

【解析】

【详解】两列波的波长为

以A为坐标原点，设P为AB间的任意一点，其坐标为x，则两波源到P点的波程差为

（）

合振动振幅最小的点的位置满足

（k为整数）

联立可知，当时，可得

当时，可得

当时，可得

当时

即A、B间合振动振幅最小的点的个数为4个。

故选D

二、多选题（本题共4小题，每小题5分，共20分。每小题给出的四个选项中，有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分）

9. 下列关于光的有关说法正确的是（　　）

A. 光的偏振现象说明光是一种横波

B. 波长越短越容易发生衍射现象

C. 光的干涉条纹等间距，光的衍射条纹不等间距

D. 光的干涉现象能够说明光具有波动性，光的衍射现象不能说明光具有波动性

【答案】AC

【解析】

【详解】A．光的偏振现象说明光是一种横波。故A正确；

B．波长越长越容易发生衍射现象。故B错误；

C．光的干涉条纹等间距，光的衍射条纹不等间距。故C正确；

D．光的干涉现象和衍射现象都能够说明光具有波动性。故D错误。

故选AC。

10. 在本校实验室中有个实验仪器如图甲所示，五个摆悬挂于同一根绷紧的水平绳上，B摆和E摆的摆长相等。如图乙所示是E单摆做受迫振动时的共振曲线，它表示振幅与驱动力的频率的关系（摆角不超过5°，重力加速度g取π2）。则（　　）

A. C摆的固有频率小于0.5Hz

B. E单摆的摆长的大小为1m

C. 让B摆先摆动起来，振动稳定后C单摆的振幅最大

D. 将此装置从益阳移至北京清华大学的实验室中，E摆共振曲线的“峰”将向左移动

【答案】AB

【解析】

【详解】A．图乙所示是E单摆做受迫振动时的共振曲线，由乙图可知，E单摆的固有频率。由甲图可知C单摆的摆长比E单摆的摆长长，由单摆周期公式可知，C单摆的固有周期比E单摆的固有周期长，故C单摆的固有频率小于E单摆的固有频率，A正确；

B．由可知

解得

B正确；

C．当驱动力的频率与固有频率相等时，单摆的振幅最大。B摆和E摆的摆长相等，固有频率相等，故让B摆先摆动起来，振动稳定后E单摆的振幅最大，C错误；

D．将此装置从益阳移至北京清华大学的实验室中，维度变高，重力加速度变大，由单摆周期公式可知，单摆固有周期变小，固有频率变大，故E摆共振曲线的“峰”将向右移动，D错误。

故选AB。

11. 如图所示，MN和PQ是两根互相平行竖直放置的光滑金属导轨，已知导轨足够长，且电阻不计。ab是一根与导轨垂直而且始终与导轨接触良好的金属杆。将开关闭合，让杆ab由静止开始自由下落，则金属杆ab自由下落过程中的速度v、加速度a和安培力F随时间t变化的图像可能正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】BC

【解析】

【详解】运动过程中金属杆受竖直向下的重力和向上的安培力，其中

根据牛顿第二定律可知

即

可知，在金属杆由静止自由下落过程中，加速度随速度的增大而减小，则金属杆做加速度逐渐减小的加速运动，当金属杆所受的安培力与重力相等之后做匀速直线运动。

故选BC。

12. 同学们利用图示装置测量某种单色光波长。若双缝的间距为d=0.30mm，屏与双缝间的距离为l=900mm，用测量头测量条纹间的宽度,转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮条纹，手轮的读数如图甲所示，继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第6条亮条纹，手轮的读数如图乙所示。则（　　）

A. 相邻两亮条纹的间距约为1.99mm

B. 这种光的波长约为7.97×10-7m

C. 若将该装置由真空移至水中，相邻亮条纹间距变大

D. 测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划中心刻线与该亮纹的中心对齐

【答案】BD

【解析】

【详解】A．螺旋测微器先读固定刻度再读可动刻度，对准第1条亮条纹，手轮的读数为2.245mm, 对准第6条亮条纹，手轮的读数14.195mm，相邻两亮条纹的间距约为

故A错误；

B．根据相邻两亮条纹间距公式

解得

故B正确；

C．若将该装置由真空移至水中，根据

可知波速减小，根据

可知波长变小，根据相邻两亮条纹间距公式可知相邻亮条纹间距变小，故C错误；

D．测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划中心刻线与该亮纹的中心对齐，减小误差，故D正确。

故选BD。

三、实验题（本题共2小题，每空2分，共16分）

13. 实验小组的同学们用如图所示的装置做“用单摆测定重力加速度”的实验。

（1）在组装单摆时，下列措施对提高测量结果精度有利的是______（填字母代号）

A.适当加长摆长

B.质量相同、体积不同摆球，应选用体积较大的

C.测出摆线长作为单摆的摆长

D.多测几组数据，借助T2-L图像求重力加速度

E.细线上端的两种悬挂方式中，应该采用乙图的悬挂方式

（2）某小组通过改变摆线长度，测得摆线L和对应的周期T，画出图像T2-L应是如丙图中的图线______（选填①②③），图中截距a、b为已知量，则重力加速度的表达式=______。

【答案】    ①. ADE    ②. ①    ③.

【解析】

【详解】（1）[1]A．单摆的摆长越长，周期越大，适当加长摆长便于测量周期，提高测量精度，A正确；

B．质量相同、体积不同的摆球，应选用体积较小的，可以减小空气阻力的影响，提高实验精度，B错误；

C．单摆的摆长是悬挂点到摆球球心的距离，摆线长小于实际摆长，C错误；

D．多测几组数据，借助T2-L图像求重力加速度，可以减小偶然误差，D正确；

E．细线上端的两种悬挂方式中，应该采用乙图的悬挂方式，图甲的方式悬挂单摆运动过程中摆长会发生变化，E正确。

故选ADE

（2）[2]设摆球半径为，根据单摆的周期公式可知

即

由此可知图丙中的①与之对应

[3]由图像及上述关系可知

故

14. 某同学借助图甲所示装置验证动量守恒定律，长木板的一端垫有小木块，可以微调木板的倾斜程度，以平衡摩擦力，使两个小车均能在木板上做匀速直线运动。小车1前端贴有橡皮泥，后端与穿过打点计时器的纸带相连，接通打点计时器电源后，让小车1以某速度做匀速直线运动，与置于木板上静止的小车2相碰并粘在一起，之后继续做匀速直线运动。打点计时器电源频率为50Hz，得到的纸带如图乙所示，已将各计数点之间的距离标在图上。

（1）小车1碰撞前的速度大小为______m/s，两车碰撞后的速度大小为______m/s；

（2）若小车1的质量（含橡皮泥）为0.4kg，小车2的质量为0.2kg，根据纸带数据，碰前两小车的总动量是______kg·m/s，碰后两小车的总动量是______kg·m/s；

（3）关于实验的操作与反思，下述说法正确的是______。

A.两小车间的距离尽可能近些

B.小车1的质量小于小车2的质量，对实验没有影响

C.上述实验装置不能验证弹性碰撞规律

【答案】    ① 1.712    ②. 1.140    ③. 0.6848    ④. 0.6840    ⑤. BC##CB

【解析】

【详解】（1）[1][2]相邻计数点之间的时间间隔

小车1碰撞前的速度大小

两车碰撞后的速度大小

（2）[3][4]碰前两小车的总动量

碰后两小车的总动量

（3）[5]A．为了使得纸带上打出的点迹多一些，两小车间的距离尽可能远些，A错误；

B．由于有橡皮泥，两小车发生的是完全非弹性碰撞，因此小车1的质量小于小车2的质量，对实验没有影响，B正确；

C．根据上述，两小车发生的是完全非弹性碰撞，因此上述实验装置不能验证弹性碰撞规律，C正确。

故选BC。

四、计算题（本题共3小题，第15题10分，第16题10分，第17题12分。要有必要的文字说明和解题步骤，只有结果不计分。）

15. 一列简谐横波沿x轴传播，在t=0和t=0.10s时的波形分别如图中实线和虚线所示，P为介质中的一点。已知该波的周期T>0.10s。试问：

（1）若波沿x轴负方向传播，质点P在t=0时刻沿什么方向振动？

（2）这列波的波速为多少?

【答案】（1）振动方向沿y轴正方向；（2）。

【解析】

【详解】（1）若波沿x轴负方向传播，t=0时刻P点的振动方向沿y轴正方向；

（2）因为且，所以

若波沿x轴正方向传播

若波沿x轴负方向传播

16. 真空区域有宽度为l、磁感应强度为B的匀强磁场,磁场方向如图所示，MN、PQ是磁场的边界。质量为m、电荷量为q的粒子(不计重力)沿着与PQ夹角为30°的方向垂直磁场射入，刚好能垂直MN边界射出磁场。求粒子射入磁场的速度大小及在磁场中运动的时间。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）粒子运动轨迹如图所示

由几何关系可得半径为

根据洛伦兹力提供向心力，有

解得

（2）粒子运动轨迹对应的圆心角为

粒子的运动周期为

则粒子在磁场中运动的时间为

17. 光滑水平轨道上放置足够长的木板A（上表面粗糙）和滑块C，mA=mC=2kg。开始时A、C静止，质量为mB=1kg的滑块B以v0=15m/s的水平速度从左端滑上A，当A和B第一次达到共同速度后一起向右运动，之后A和C发生碰撞，经过一段时间，A和B再次达到共同速度后一起向右运动，且恰好不再与C碰撞。已知AB间动摩擦因数为0.5，g=10m/s2，求：

（1）A、B第一次共速时的速度大小；

（2）A和C发生碰撞后瞬间A的速度大小；

（3）B相对A的滑行时间。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）A和C碰撞前，A、B动量守恒，规定初速度的方向为正方向，则有

解得

（2）A和C碰撞过程动量守恒

碰后A和B动量守恒。若A和B共同速度后一起向右运动，恰好不再与C碰撞，则最终A、B的共同速度与C的速度相等，为v3

解得

（3）全程对B应用动量定理可得

解得