安徽省滁州市2023-2024学年高二下学期期末教学质量监测物理试卷

这是一份安徽省滁州市2023-2024学年高二下学期期末教学质量监测物理试卷，共16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.下列关于电磁波的说法正确的是( )
A. 变化的磁场产生变化的电场，变化的电场产生变化的磁场
B. 减小电容器的电容，可以增大 LC振荡电路的频率
C. X射线比γ射线的损率高
D. γ射线的穿透能力很强，可用于医院透视检查
2.图甲为一简谐横波在t=0时刻的波形图，P、Q为该波传播方向上的两个质点，图乙为质点Q的振动图像，下列说法正确的是( )
A. 该波的波速为0.2m/s
B. 该波的周期为0.1s，波长为0.08m
C. t=0.12s时，质点Q正在向y轴正方向运动
D. t=0.20s时，质点P的加速度最大
3.某实验小组为了探究某种新材料的尺寸随温度变化的情况，设计了如图所示的实验装置，平行板电容器的上极板固定，下极板可随材料尺寸的变化上下移动。若材料温度改变时，电流传感器检测出方向如图所示的电流，下列说法正确的是( )
A. 电容器在放电B. 极板间电场强度不变
C. 电容器电容变大D. 材料竖直方向尺寸减小
4.回旋加速器在科学研究中得到了广泛应用，其工作原理如图所示，D1和D2是两个中空的半圆形金属盒，置于与盒面垂直的匀强磁场中，将它们接在电压为U的高频交流电源上，一质量为m、电荷量为q的带电粒子从加速器的某处由静止开始加速。已知D形盒的半径为R，匀强磁场的磁感应强度为B，不计粒子的重力，忽略粒子在电场中的加速时间，不考虑相对论效应。下列说法正确的是( )
A. 粒子第n次被加速前、后的轨道半径之比为 n-1: n
B. 高频交流电源的周期为πmBq
C. 粒子的最大动能为2q2B2R2m
D. 若只增大交变电压U，则粒子的最大动能Ek会增大
5.图甲为某电源的U-I图线，图乙为某小灯泡的U-I图线的一部分，虚线PQ为图线在P点处的切线，则下列说法中正确的是( )
A. 小灯泡的电阻随两端电压的增大而减小
B. 当小灯泡两端的电压为2.0V时，它的电阻约为6.7Ω
C. 把电源和小灯泡组成闭合回路，小灯泡两端的电压约为1.5V
D. 把电源和小灯泡组成闭合回路，小灯泡的功率约为0.4W
6.如图所示，一个平行于纸面的等腰直角三角形导线框，两直角边的长度均为2d，水平向右匀速穿过宽度为d的匀强磁场区域，线框中产生随时间变化的感应电流i，规定逆时针方向为感应电流的正方向，则下列i-t图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
7.如图所示，利用一内阻不计的交流发电机向某电路供电，发电机线圈的匝数为N=100，处于图示位置时通过线圈的磁通量Φ=0.01Wb，R1=R2=R3=5Ω，电流表、电压表的示数分别为I=10A、U=5V，若电流表和电压表均为理想电表，发电机内部的磁场视为匀强磁场，则交流发电机线圈转动的角速度为( )
A. 51 2rad/sB. 51rad/sC. 150 2rad/sD. 150rad/s
8.如图甲所示，在光滑绝缘水平面内取O点为坐标原点建立直角坐标系。一个质量为m=0.1kg、电量为q=0.1C带正电的小球沿平行y轴方向运动，当它到达a(0.1m,0)点时，在空间加上水平方向的匀强电场，并同时给小球一个水平拉力F，发现小球可以沿逆时针绕O点做匀速圆周运动。从小球经过a点开始计时，测得途经位置的电势φ随时间t的变化情况如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 电场强度的大小为100V/m，方向沿y轴负方向
B. 小球从a点运动到b点，电场力做功为0.5J
C. t=1s时力F达到最大值
D. 力F的最大值为(5+π2400)N
二、多选题：本大题共2小题，共8分。
9.《梦溪笔谈》是中国科学技术史上的重要文献，书中对彩虹作了如下描述：“虹乃雨中日影也，日照雨则有之”。如图是彩虹成因的简化示意图，设水滴是球形的，图中的圆代表过球心O的截面，入射光线在过此截面的平面内，a、b是两种不同频率的单色光。下列说法正确的是( )
A. 由图可知水滴对b光的折射率为n=sinαsinβ
B. a、b两种光由相同介质进入空气时，b光更容易发生全反射
C. a、b两种光经相同的单缝发生衍射时，b光中央亮条纹更宽
D. 通过同一装置发生双缝干涉时，a光的相邻条纹间距较大
10.如图甲所示，一轻弹簧的两端与质量分别为m1和m2的两物块A、B相连接，并静止在光滑的水平面上。现给A一个水平向右的初速度，大小为3m/s，以此刻为计时起点，两物块的速度随时间变化的关系如图乙所示。已知m1=1kg，下列说法正确的是( )
A. t1时刻和t3时刻弹簧都处于压缩状态B. B的质量为2kg
C. B的最大速度为2m/sD. 弹簧的最大弹性势能为3J
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.某同学要测量一半圆形玻璃砖的折射率。步骤如下：
A.在平铺的白纸上描出玻璃砖的半圆形轮廓，画出直径ab和圆心O;
B.拿走玻璃砖，过O点画法线，并画出一条入射光线cO(c点在半圆轮廓上)，再过c点作法线的垂线cd;
C.将半圆形玻璃砖重新放好，右侧放置光屏，光屏下端处于b点;
D.用一绿色激光笔沿着cO方向射入一束光，在光屏上将会出现光斑;
E.绕过b点垂直纸面的轴旋转光屏，使其与出射光线垂直，记下此时光斑的位置p.
(1)拿走玻璃砖，用刻度尺测量出Op的长度x1以及__________的长度x2(选填“Ob”、“Od”或“cd”)，则玻璃砖的折射率n=__________(用x1、x2表示);
(2)若改用红色激光笔仍沿cO方向照射，则光在ab界面上__________发生全反射现象(选填“可能”或“不可能”)。
12.某实验小组用图甲所示电路测量电源的电动势和内阻，图甲中电压表V的量程为3V，虚线框内为用电流计G改装的电流表。
(1)已知电流计G的满偏电流Ig=200mA、内阻rg=1.80Ω，电路中已将它改装成量程为0.6A的电流表，则R1=__________Ω.
(2)通过移动变阻器R的滑片，得到多组电压表V的读数U和电流计G的读数I，作出如图乙的图像。某次测量时，电压表V的指针位置如图丙所示，则电压表读数为__________V.
(3)请根据图乙求出电源的电动势E=__________V(此空保留到小数点后两位)，电源内阻r=__________Ω(此空保留到小数点后一位)。若只考虑电表内阻可能造成的影响，则电源内阻测量值__________真实值(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
13.在图甲所示坐标系中，一软绳沿x轴放置，绳左端位于坐标原点，现使其沿着y轴方向振动，形成一沿x轴正方向传播的简谐横波。图乙为绳上x1=1.0m、x2=3.0m处的A、B两质点在一段时间内的振动图像。
(1)求绳波的波速；
(2)若波长λ=4m，求质点A在波源开始振动后3s内运动的路程。
14.如图所示，PQM和P'Q'M'是两根足够长且电阻不计的固定光滑平行金属轨道，其中QM和Q'M'为轨道的水平部分，PQ和P'Q'是倾角θ=37∘的倾斜部分，两部分轨道之间各用一段极短的金属圆弧连接，导轨间距均为L=50cm，在QQ'右侧空间中存在磁感应强度大小B=2T、方向竖直向上的匀强磁场。两导体棒a、b垂直于导轨放置，接入回路的电阻均为R=2Ω，导体棒a的质量m1=2kg，导体棒b的质量m2=3kg.t=0时刻，导体棒b静止于水平导轨上，导体棒a从倾斜导轨上距离底端高度为h=1.25m处由静止释放，在以后的运动过程中两棒未发生碰撞，取重力加速度g=10m/s2，sin37∘=0.6.求从开始计时到两棒最终稳定运动过程中
(1)导体a上产生的焦耳热，
(2)通过导体棒b的电荷量。
15.如图所示，竖直平面内有一直角坐标系xOy，其第一、二象限存在一场强为E的匀强电场，方向竖直向下，虚线内的圆形区域还存在一方向垂直纸面向里的匀强磁场，该区域圆心O1的坐标为(0,d)，半径为d.现从A(-2d,d)点水平向右发射一个初速度为v0带负电的微粒，发现微粒在电场中做匀速直线运动，进入磁场后发生偏转，并恰好从O点射出磁场。已知重力加速度为g.
(1)求微粒的比荷和磁场的磁感应强度大小;
(2)若将发射微粒的位置调整为A'(-2d,d2)，其他条件不变，求微粒从发射到穿出磁场的时间;
(3)在第(2)问中，微粒会穿过x轴进入下方区域，若x轴下方区域存在大小也为E的匀强电场(图中未画出)，并使微粒轨迹发生偏转经过y轴某点，该电场朝什么方向时，能使微粒用最短时间到达y轴?并求出轨迹与y轴交点的坐标。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】【分析】
详细解答和解析过程见【答案】
【解答】
解：A.根据麦克斯韦电磁场理论，可知均匀变化的电场产生稳定的磁场，非均匀变化的电场产生变化的磁场，故A错误；
B.LC振荡电路的周期T=2π LC，其他条件不变，减小电容器的电容，LC振荡电路周期减小，频率增大，故B正确；
C.X射线比γ射线的损率低，故C错误；
D.X射线的穿透能力较强，医院透视用的是X射线，故D错误。
2.【答案】C
【解析】【分析】
详细解答和解析过程见【答案】
【解答】AB、根据图甲知波长为λ=8cm=0.08m，根据图乙知周期T=0.20s，则该波的波速为v=λT=0.4m/s，故AB错误；
C、根据图乙知t=0.12s时，质点Q正在向y轴正方向运动，故C正确；
D、根据图乙知t=0时刻，质点Q点向下振动，根据图甲知波沿x轴正方向传播，t=0时刻质点P在平衡位置向y正方向振动，则t=0.20s=T，质点P在平衡位置向y正方向振动，速度最大，加速度最小，故D错误。
3.【答案】C
【解析】【分析】
详细解答和解析过程见【答案】
【解答】
A、上极板接电源正极，根据图中电流方向知电容器在充电，故A错误；
BCD、电压不变，电荷量增大，根据C=QU知电容的电容增大，根据C=εS4πkd可知两极板间的距离d减小，则材料竖直方向尺寸增大，极板间的电场强度E=Ud增大，故BD错误，C正确。
4.【答案】A
【解析】【分析】
详细解答和解析过程见【答案】
【解答】
AC.粒子第n-1次被加速(n-1)qU=12mvn-12，第n次被加速nqU=12mvn2，其中r=mvqB=1B 2mUq，则半径之比rn-1rn= n-1 n，故A正确;
B、带电粒子在磁场中运动的周期与加速电场的周期相等，为T=2πmBq，故B错误；
CD、当粒子从D形盒中出来时速度最大，根据qvmB=mvm2R，得vm=qBRm，那么粒子获得的最大动能EKm=q2B2R22m，则最大动能与交流电压U无关，故CD错误。
5.【答案】D
【解析】解：A.由图乙可得，小灯泡的电阻随两端电压的增大而增大，故A错误;
B.由图乙可知，当小灯泡两端的电压为2.0V时，通过的电流为0.6A，故小灯泡的电阻约为R=UI=3.3Ω，故B错误;
CD.把电源和小灯泡组成闭合回路，将甲、乙两图叠加到一起，图像的交点即小灯泡的电压、电流，如图所示
可得小灯泡的两端的电压约为U=1.0V
电流约为I=0.4A
故小灯泡的功率约为P=UI=1.0×0.4W=0.4W
故C错误， D正确。
故选D。
6.【答案】B
【解析】【分析】
本题考查电磁感应的平动切割磁感线，解题关键是正确应用右手定则判定感应电流的方向，切割磁感线的有效长度的确定。
由电动势公式E=Blv求出电动势，由欧姆定律求出电流，应用右手定则判断感应电流的方向，然后分析答题。
【解答】
在0-dv时间内，线框进入磁场时磁通量向里增加，感应磁场向外，因此感应电流方向为逆时针，随着线框的运动，导线切割磁感线长度增大，感应电流增大；
在dv-2dv时间内，穿过线框的磁通量向里增加，根据楞次定律知，感应电流沿逆时针方向，穿过线框的磁通量均匀增大，产生的感应电流不变;
在2dv-3dv时间内，穿过线框的磁通量向里减少，根据楞次定律知，感应电流沿顺时针方向，线框有效切割长度均匀增大，感应电流增大；
故B正确，ACD错误。
7.【答案】A
【解析】【分析】
详细解答和解析过程见【答案】
【解答】
副线圈电流I2=UR3=1A，副线圈两端电压U2=I2R2+R3=10V，
根据原副线圈的功率关系有U1I=U2I2，可得原线圈两端电压U1=U2I2I=1V，
发电机的输出电压(有效值)E=U1+IR1=51V，
发电机输出电压的最大值Em=51 2V=NBSω=NΦω，
解得交流发电机线圈转动的角速度ω=51 2rad/s，故选A。
8.【答案】D
【解析】解：A.根据匀强电场场强与电势差的关系E=Ud=φ1-φ22R=5V-(-5V)2×0.1m=50V/m，方向沿y轴负方向，故A错误；
B.小球从a点运动到b点，电场力做负功：W=q(φa-φb)=-0.5J，故B错误；
C.t=1s时，电场力提供向心力，力F达到最小值，故C错误；
D.圆周运动的过程中变力的最大值为F=m4π2T2R+Eq，由图乙可知T=4s，解得：F=(5+π2400)N，故D正确。
9.【答案】BD
【解析】A、由图可知水滴对b光的折射率为n=sin βsin α，故A错误；
B、由图可知，光线进入水滴折射时，a光的折射角大于b光的折射角，由折射定律n=sinisinr知，入射角相等，则a光的折射率小于b光的折射率，由sinC=1n可知，a光的临界角大于b光的临界角，则a、b两种光由相同介质进入空气时，b光更容易发生全反射，故B正确；
C、a光的折射率小于b光的折射率，a光的频率小于b光的频率，a光的波长大于b光的波长，则a、b两种光经相同的单缝发生衍射时，a光中央亮条纹更宽，故C错误；
D、根据双缝干涉条纹的间距公式Δx=Ldλ，a光的波长大于b光的波长，则a光的相邻亮条纹间距较大，故D正确。
10.【答案】BCD
【解析】【分析】
本题借助v-t图像考查动量和能量的综合应用。对于这类弹簧问题关键用动态思想认真分析物体的运动过程，注意过程中的功能转化关系；解答时注意动量守恒和机械能守恒列式分析，同时根据图象，分析清楚物体的运动情况。
两物块和弹簧组成的系统动量守恒，机械能也守恒，系统动能最小时，弹性势能最大，据此根据图象中两物块速度的变化可以分析系统动能和弹性势能的变化情况。
【解答】
A.由题意和图乙可知，在0∼t1时间内B向右减速，A在向右加速运动，弹簧处于拉伸状态， t1时二者速度相同，弹簧有最大伸长量； t1后B向右减速再向左加速，A继续向右加速运动， t2时二者速度差达到最大，弹簧处于原长； t2∼t3时间内，A向右减速，B先向左减速后向右加速，说明弹簧处于压缩状态， t3时二者速度再次相同，此时弹簧有最大压缩量； t3∼t4时间内，B向右加速，A向右减速，弹簧处于压缩状态， t4时B速度达到最大，弹簧又恢复原长，故A错误；
B.系统动量守恒，选择开始到t1时刻列方程可知m1v0=m1v1+m2v2，其中v0=3m/s，v1=v2=1m/s，m1=1kg
解得：m2=2kg，故B正确；
C.由A项分析知t2时弹簧处于原长，12m1v02=12m1vA2+12m2vB2，又m1v0=m1vA+m2vB，解得vB=-2vA=2m/s，故C正确；
D.当A、B共速时的速度为1m/s，此时弹簧的弹性势能最大，由能量守恒定律可知：弹簧的最大弹性势能EP=12m1v02-12(m1+m2)v共2=3J，故D正确。
11.【答案】(1)cd；x1x2；(2)不可能。
【解析】(1)设玻璃砖的半径为R，根据题意，入射角sini=cdR，折射角sinr=OpR，根据折射定律可得玻璃砖的折射率n=sinrsini=Opcd，所以拿走玻璃砖，用刻度尺测量出Op的长度x1以及cd的长度x2，则玻璃砖的折射率n=x1x2；
(2)红光的频率小于绿光的频率，折射率小于绿光，根据sinC=1n知临界角大于绿光的，所以若改用红色激光笔仍沿cO方向照射，则光在ab界面上不可能发生全反射现象。
12.【答案】(1)0.90；
(2)2.60；
(3)2.93(2.92∼2.94)；0.5；等于。
【解析】【分析】
本题考查了伏安法测电阻以及测量电源的电动势和内电阻，在解题时要注意分析实验中给出的仪器是否符合实验要求，然后才能根据我们所学内容进行分析得出合理的实验电路，并能结合图像进行数据处理。
(1)根据电流表的改装原理求解；
(2)明确电压表分度值，注意估读；
(3)根据闭合电路的欧姆定律得出U-I的关系式，结合图像中截距、斜率的含义求解。
【解答】
(1)已知电流计G的满偏电流IG=200mA、内阻rG=1.80Ω，电路中已将它改装成量程0.6A=600mA的电流表，则R1=IGrGI-IG=200×1.80600-200Ω=0.90Ω。
(2)电压表最小刻度为0.1V，则示数为2.60V；
(3)改装后的电流表内阻RG=1.80×+0.90Ω=0.6Ω，当电流计G的电流为I时，电路总电流为3 I，根据闭合电路欧姆定律可得U=E-3I(RG+r)，延长U-I图像中的图线与纵轴相交，如图所示：
；
由U-I图像的纵轴截距可知，电源的电动势为E=2.93V；
U-I图像的斜率绝对值为|k|=3(RG+r)=2.93-2.40160×10-3Ω，解得电源内阻为r≈0.5Ω；
由此知电源内阻量值等于真实值。
13.【答案】解：(1)由图乙可知， A、B两个质点的振动状态是反相的，二者之间的距离应是半波长的奇数倍，
即：Δx=(12+n)λ，
由图乙可得周期为：T=4s，
波速为：v=λT=12n+1m/s(n=0,1,2⋯)
解得：v=12n+1m/s(n=0,1,2⋯)
(2)当波长为λ=4m时，波速为v=λT=1m/s，
波从波源传播到A点需要的时间为：Δt1=Δxv=1s，
故，3s时间内质点A的振动时间为Δt2=3-1=2s，相当于振动了12T，
因此质点A的路程为：s=2A=20cm。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.【答案】解：(1)设导体棒a到达倾斜轨道底端时的速度大小为v1，
由动能定理得：m1gh=12m1v12，
导体棒a进入磁场后，两棒组成的系统动量守恒，稳定时二者的速度相同，设为 v，
得：m1v1=(m1+m2)v，
由能量守恒可得，回路产生的总热量为：Q=12m1v12-12(m1+m2)v2，
导体棒a上分得的焦耳热为：Qa=12Q，
解得：Qa=7.5J。
(2)对导体棒b由动量定理可得：BIL⋅t=m2v-0，
(或∑BIL⋅Δt=m2v-0)
其中，通过导体棒 a的电荷量为q=I⋅t，
(或q=∑I⋅Δt)
解得：q=6C。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.【答案】解：(1)微粒做匀速直线运动所以受力平衡：Eq=mg，
解得：qm=gE，
作出微粒在磁场中的轨迹如图所示，
由几何知识得微粒的轨迹圆半径R=d，
qv0B=mv02R，
解得：B=Ev0gd。
(2)微粒轨迹如图，
由几何知识得：θ=π3，
设直线运动的时间为t1，
t1=2d- 32dv0，
设圆周运动的时间为t2，
t2=θRv0，
故微粒到达O点用时：t=t1+t2=(2+π3- 32)dv0。
(3)微粒在第四象限轨迹为抛物线，要用时最短通过y轴，则电场方向应水平向右，
水平方向：先匀减速后反向匀加速，初速度vx=12v0，
加速度ax=Eqm=g，
用时为t3=2vxax=v0g，
竖直方向：匀加速运动，加速度ay=g，初速度vy= 32v0，
下落高度为h=vyt3+12ayt32，
解得：h=( 3+1)v022g，
故轨迹与y轴交点的坐标为(0,-( 3+1)v022g)
【解析】详细解答和解析过程见【答案】