福建省三明第一中学2023-2024学年高二下学期期末质量检测（三）物理试卷

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班级∶ 姓名； 座号∶
一、单选选择题：（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. 无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线合起来，形成了范围非常广阔的电磁波谱。不同的电磁波产生的机理不同，表现出的特性也不同，因而其用途也不同。下列应用中符合实际的是（ ）
A. 医院里常用紫外线对病人进行透视
B. 医院里常用红外线照射病房和手术室进行消毒
C. 用X射线处理医院排放的污水，可杀死各种病原体，保护环境免受污染
D 用射线照射马铃薯，可防止其发芽，以便长期保存
【答案】D
【解析】
【详解】A．医院里常用X射线对病人进行透视，故A错误；
B．医院里常用紫外线照射病房和手术室进行消毒，故B错误；
C．用紫射线处理医院排放的污水，可杀死各种病原体，保护环境免受污染，故C错误；
D．射线的穿透本领强，用射线照射马铃薯，可防止其发芽，以便长期保存，故D正确。
故选D。
2. 如图所示，篮球运动员接传过来的篮球时，通常要先伸出双臂迎接篮球，手接触到篮球后，双手迅速后撤将篮球引至胸前。运用你所学的物理规律分析，这样做可以（ ）
A. 减小手对篮球的冲量B. 减小篮球的动量变化量
C. 减小篮球对手的作用力D. 缩短篮球对手的作用时间
【答案】C
【解析】
【详解】B．篮球运动员接传过来的篮球，末速度为零，动量的变化量是确定的，B错误；
A．根据动量定理知，手对篮球冲量的大小也是确定的，A错误；
D．先伸出双臂迎接，手接触到球后，两臂随球引至胸前，这样可以延长球与手接触的时间，D错误；
C．根据动量定理得
-Ft=0-mv
则
F=
当时间延长时，手对球的作用力减小，即球对手的作用力减小，故C正确。
故选C。
3. 速度为的塑料球与静止的钢球发生正碰，钢球的质量是塑料球的4倍，碰撞是弹性的，则碰撞后塑料球与钢球的速度大小之比为（ ）
A. 23B. 32C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】设塑料球的质量为，碰前速度为，碰后速度为，钢球的质量，碰后速度为，且，又由题意可知，两球发生的是弹性碰撞，由动量守恒得
由能量守恒得
解得
故碰撞后塑料球与钢球的速度大小之比为
故选B。
4. 对于下面甲、乙、丙、丁四种情况，可认为是简谐运动的是（ ）

①甲：倾角为的光滑斜面上的小球沿斜面拉下一段距离，然后松开，空气阻力可忽略
②乙：粗细均匀的木筷，下端绕几圈铁丝，竖直浮在较大的装有水的杯中。把木筷往上提起一段距离后放手，木筷就在水中上下振动
③丙：小球在半径为R的光滑球面上的A、B（）之间来回运动
④丁：小球在光滑固定斜面上来回运动
A. 只有①B. 只有①②C. 只有①②③D. 都可以
【答案】C
【解析】
【详解】甲图小球沿斜面方向受到的合力时弹力与重力的分力，当小球在平衡位置上方时，合力方向沿斜面向下，当在平衡位置下方时合力沿斜面向上，弹力与重力的分力的合力与位移成正比，其特点符合简谐振动物体的动力学特征，小球做简谐振动；乙图木筷在水中受浮力和重力作用，当木筷在平衡位置上方时，合力向下，当木筷在平衡位置下方时，合力向上，重力和浮力的合力与位移成正比，其特点符合简谐振动物体的动力学特征，木筷做简谐振动；丙图小球离开最低点受到重力沿切线方向的分力与位移成正比，方向与小球位移方向相反，为小球提供回复力，小球在最低点附近左右振动属于简谐振动；丙图斜面光滑，重力沿斜面的分力提供小球做机械振动的回复力，但该力大小不变，不与位移成正比，故小球的运动为机械振动，不是简谐振动，则可知①②③为简谐振动。
故选C。
5. 如图所示，一轻质弹簧下端系一质量为m的物块，组成一竖直的弹簧振子，在物块上装有一记录笔，在竖直面内放置有记录纸。当弹簧振子沿竖直方向上下自由振动时，以速率v水平向左匀速拉动记录纸，记录笔在纸上留下如图所示的余弦型函数曲线印迹，图中的、、、、为记录纸上印迹的位置坐标值，P、Q分别是印迹上纵坐标为和的两个点。若空气阻力、记录笔的质量及其与纸之间的作用力均可忽略不计，则下列说法正确的是（ ）
A. 该弹簧振子在P点时的加速度最大，在Q点时的加速度最小
B. 若拉纸的速度v变大，该弹簧振子的振幅不变，周期会变长
C. 在记录笔留下PQ段印迹的过程中，物块所受合力的冲量为零
D. 在弹簧振子运动过程中，物块和弹簧所组成系统的动量和机械能都守恒
【答案】C
【解析】
【详解】A．该弹簧振子在P点时的加速度向下最大，在Q点时的加速度是向上最大，选项A错误；
B．弹簧振子的振幅和周期由振子本身决定，与拉动纸的速度大小无关；若拉纸的速度v变大，该弹簧振子的振幅不变，周期也不变，选项B错误；
C．在记录笔留下PQ段印迹的过程中，振子的初末速度都为零，动量变化量为零，则物块所受合力的冲量为零，选项C正确；
D．在弹簧振子的运动过程中，物块和弹簧所组成系统的合外力不为零，则动量不守恒；因只有弹力和重力做功，则物块和弹簧所组成系统的机械能守恒，选项D错误。
故选C。
6. 如图所示为路面共振破碎机破碎旧水泥路面。破碎机有专用传感器感应路面的振动反馈，由电脑自动调节振动频率，激发锤头下水泥路面局部范围产生共振，从而将水泥路面击碎。结合你所学的知识判断下列说法正确的是（ ）
A. 路面共振破碎机的锤头振动的频率在不同路面时一定相同
B. 路面共振破碎机停止工作后，水泥路面振动的频率随着振幅减小而减小
C. 锤头振动频率越高，水泥路面的振动幅度越大，效果越好
D. 调节锤头的振动频率等于水泥路面的固有频率时，效果最好
【答案】D
【解析】
【详解】A．水泥路面的固有频率是取决于自身材料、结构等特点，路面共振破碎机的锤头振动的频率在不同路面时不一定相同，A项错误；
B．锤头周期性击打水泥路面停止工作后，水泥路面振动的振幅减小，但频率不变，B项错误；
CD．当锤头振动频率等于水泥路面的固有频率时，水泥路面发生共振，振动幅度达到最大，效果最好，而并非锤头振动频率越高，效果越好，C项错误，D项正确；
故选D。
7. 如图所示，某同学利用平底水槽研究水波传播时的现象，下列说法正确的是（ ）
A. 甲图是观察水波穿过狭缝后的情景，此时水波没有发生衍射现象
B. 甲图中狭缝的宽度变窄时，可以观察到明显的衍射现象
C. 乙图是两列水波相遇时的干涉现象，两列水波的频率不同
D. 乙图中某些区域在某时刻振动加强，经过半个周期后振动减弱
【答案】B
【解析】
【详解】A．甲图水波发生了衍射现象，A错误；
B．波长一定，缝越窄衍射现象越明显，当甲图中狭缝的宽度变窄时，可以观察到明显的衍射现象，B正确；
C．乙图是两列水波相遇时的干涉现象，两列水波的频率相同，C错误；
D．乙图中某些区域在某时刻振动加强，经过半个周期后依旧为振动加强点，D错误。
故选B。
8. 血压仪由加压气囊、臂带，压强计等构成，如图所示。加压气囊可将外界空气充入臂带，压强计示数为臂带内气体的压强高于大气压强的数值，充气前臂带内气体压强为大气压强，体积为V；每次挤压气囊都能将的外界空气充入臂带中，经5次充气后，臂带内气体体积变为，压强计示数为。已知大气压强等于，气体温度不变。忽略细管和压强计内的气体体积。则V等于（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】根据玻意耳定律可知
已知
，，
代入数据整理得
故选D。
二、双项选择题：（本题共4小题，每题4分，共16分。每小题只有两项符合题目要求，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. 由a、b两种单色光构成的复色可见光从水中斜射入空气中的光路图如图所示，关于a、b两种单色光，下列说法正确的是（ ）
A. a光的频率小于b光的频率
B. 从同种介质中斜射入空气发生全反射时，a光的临界角小于b光的临界角
C. 在同种介质中传播时，a光传播速度大于b光的传播速度
D. 在相同条件的双缝干涉实验中，a光的相邻亮条纹间距比b光的相邻亮条纹间距小
【答案】AC
【解析】
【详解】A．由光路可知b的折射程度大于a，可知b的折射率大于a，b光的频率大于a光的频率，故A正确；
B．根据
从同种介质中斜射入空发生全反射时，b光的临界角小于a光的临界角，故B错误；
C．根据
n=cv
可知在同种介质中传播，a光传播速度大于b光的传播速度，故C正确；
D．b光波长小于a光，根据
相同条件的双缝干涉实验中，b光的相邻明条纹间距比a光的相邻明条纹间距小，故D错误。
故选AC。
10. 一列沿轴传播的简谐横波在t=0时刻的波形如图甲所示，图乙是位于x=1m的质点N此后的图像，Q是位于x=10m处的质点。则下列说法正确的是（ ）
A. 波沿x轴正方向传播，波源的起振方向向上
B. 在时间内，质点M的速度在增大，加速度在减小
C. 在时，质点Q的位置坐标为（10m，）
D. 在时，质点Q开始向下振动
【答案】AB
【解析】
【详解】A．由图乙可知0时刻之后质点N的加速度先为正方向，所以质点N先向下振动，所以波沿x轴正方向传播。由“前一质点带动后一质点”可知0时刻质点M的振动方向向上，即波源的起振方向向上。故A项正确；
B．由图乙可知其周期为4s，时间内质点振动时间大于周期，小于周期，此时质点M正处于x轴上方且正向y轴负方向运动，所以其速度在增大，加速度在减小，故B项正确；
C．波的传播速度为
波从质点M处传播到质点Q处所需要的的时间
Q的振动了
个周期，此时质点Q处于x轴上方最大位移处，即（10m，8m）处，故C项错误；
D．由之前的分析可知，时波正好传播到质点Q处，其振动方向向上，故D项错误。
故选AB。
11. 如图实线是某时刻的波形图像，虚线是经过0.2s时的波形图像，判断正确的是（ ）
A. 波传播的距离可能为3m
B. 周期不可能是或0.8s
C. 若波速是35m/s，波向左传播
D. 若0.2s小于一个周期时，传播的距离为5m或1m
【答案】AC
【解析】
【详解】AD．由图可知
若波向左传播时，传播的距离为
当n=0时0.2s小于一个周期
x=3m
当n=1时
x=7m
若波向右传播时，传播的距离为
当n=0时0.2s小于一个周期
x=1m
当n=1时
x=5m
故A正确，D错误；
B．当向左传播时，传播的时间为
则
当时
当向右传播时，传播的时间为
则
当n=0时
T=0.8s
故B错误；
C．当向左传播时，波速
当n=1时
v=35m/s
可知该波向左传播。故C正确。
故选AC。
12. 如图所示，两宽度不等的光滑平行金属导轨水平固定放置，窄轨间距为L、宽轨间距为2L，导体棒ab、cd分别垂直放置在两导轨上，质量均为m、电阻均为R，导轨间存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小均为B，已知两导轨均足够长、电阻不计，现让两导体棒均以大小为v0的初速度平行于导轨水平向右运动，运动过程中棒始终与导轨垂直且接触良好，ab棒始终未滑离窄轨，在导体棒运动的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 导体棒ab的最大速度为
B. 回路中的最大电流为
C. 导体棒ab产生的焦耳热最多为
D. 通过导体棒ab的电荷量最多为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．稳定时电路中电流为0，ab棒速度最大，有
所以
取向右为正方向，根据动量定理可得，对ab棒
对cd棒
解得
，
故A项正确；
C．对整个过程根据能量守恒，有
导体棒ab产生的焦耳热最多为
解得
故C项错误；
D．对ab棒
又因为
解得通过导体棒ab的电荷量最多为
故D项正确；
B．导体棒刚开始运动时，感应电动势最大，感应电流最大，由闭合电路欧姆定律可得
故B项错误。
故选AD。
三、填空、实验题（本题共3小题，共22分。）
13. 在如图所示的电路中，电容器的电容为C=4×10-6F，线圈的电阻可以忽略，电感H。闭合电键S，稳定后断开，图中LC回路开始电磁振荡，振荡开始后，电容器C的上极板正在_____电（选填“充”或“放”），带_____电（选填“正”或“负”），线圈中电流的方向向_______（选填“上”或“下”），磁场能正在__________（选填“增大”或“减小”）。
【答案】 ①. 放电 ②. 正 ③. 下 ④. 增大
【解析】
【详解】[1][2][3][4]先由题意得周期
经过，此时处于时刻，电容器正在放电，因此上极板带正电。
时刻，线圈中电流方向向下，逐渐增加，因此磁场能也逐渐增大。
14. 在高空飞行的客机上某乘客喝完一瓶矿泉水后，把瓶盖拧紧。下飞机后发现矿泉水瓶变瘪了，机场地面温度与高空客舱内温度相同。由此可判断，高空客舱内的气体压强______（选填“大于”、“小于”或“等于”）机场地面大气压强：从高空客舱到机场地面，矿泉水瓶内气体的分子平均动能______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】 ①. 小于 ②. 不变
【解析】
【分析】
【详解】[1]机场地面温度与高空客舱温度相同，由题意知瓶内气体体积变小，以瓶内气体为研究对象，根据理想气体状态方程
故可知高空客舱内的气体压强小于机场地面大气压强；
[2]由于温度是平均动能的标志，气体的平均动能只与温度有关，机场地面温度与高空客舱温度相同，故从高空客舱到机场地面，瓶内气体的分子平均动能不变。
15. 在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图甲所示。已知双缝间的距离为d，在距离双缝L处的屏上，用测量头测量条纹间宽度。
(1)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图乙所示；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时如图丙所示的手轮上的示数为___________mm，求得相邻亮纹的间距Δx为___________mm；
(2)波长的表达式λ=___________（用Δx、L、d表示）；
(3)若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将___________（选填“变大”“不变”或“变小”）；
(4)如图丁为上述实验装置示意图。S为单缝，S1、S2为双缝，屏上O点处为一条亮条纹。若实验时单缝偏离光轴，向下微微移动，则可以观察到O点处的干涉条纹间距将___________（选填“变大”“不变”或“变小”）。
【答案】 ①. 13.870 ②. 2.310 ③. ④. 变小 ⑤. 不变
【解析】
【详解】(1)[1][2]图乙读数
2mm+0.01mm×32.0=2.320mm
图丙读数
13.5mm+0.01mm×37.0=13.870mm
则条纹间距
Δx=mm=2.310mm
(2)[3]根据Δx=λ可得波长的表达式λ=
(3)[4]若改用频率较高的单色光照射，则波长减小，由Δx=λ可知，得到的干涉条纹间距将变小；
(4)[5]若实验时单缝偏离光轴向下微微移动，由Δx=λ可知，条纹间距不变。
16. 甲乙两个学习小组分别利用单摆测量重力加速度。
（1）甲组同学采用图甲所示的实验装置。
A．为比较准确地测量出当地重力加速度的数值，除秒表外，在下列器材中，还应该选用______；（用器材前的字母表示）
a、长度接近的细绳 b、长度为左右的细绳
c、直径为的钢球 d、直径为的塑料球
e、最小刻度为米尺 f、最小刻度为的米尺
B.用游标卡尺测量小钢球直径为d，米尺测出摆线长为L；
C．甲同学准备好相关实验器材后，把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度后释放，同时按下秒表开始计时，当单摆再次回到释放位置时停止计时，将记录的这段时间作为单摆的周期，以上操作中有不妥之处，请对其中两处加以改正：__________；
（2）乙组同学在图甲所示装置的基础上再增加一个速度传感器，如图乙所示，将摆球拉开一小角度使其做简谐运动，速度传感器记录了摆球振动过程中速度随时间变化的关系，如图丙所示的图线。
A.由图丙，计算小球能摆到的最大高度表达式为__________（用字母、d和L表示）
B.乙同学采取了图像方法处理数据，如图。
Ⅰ、请在图上将各数据点拟合成一条直线_____________；
Ⅱ、他能得到的当地重力加速度为______（保留三位有效数字，）
【答案】 ①. ace ②. ①为减小测量误差，应在摆球通过平衡位置时开始计时；②应测量单摆多次全振动的时间，再计算出周期的测量值 ③. ④. ⑤. 9.86
【解析】
【详解】（1）A. [1]根据实验要求，摆长应选长度接近1m的细绳；
为减小空气阻力的影响，应选用体积较小的实心金属球，故选直径为1.8cm的铁球；
根据得
可知需要测量摆长，所以需要最小刻度为的米尺。
故选ace。
C. [2]①为减小测量误差，应在摆球通过平衡位置时开始计时；②应测量单摆多次全振动的时间，再计算出周期的测量值。
（2）A. [3]由图丙可知，该单摆的周期
T=2.0s
根据得
由图丙可知，该单摆的最大速度
v=100cm/s=1m/s
根据机械能守恒有
解得小球能摆到的最大高度
B. I、[4]在图上将各数据点拟合成一条直线如图：
II、[5]根据得
知图线的斜率
解得
g=9.86m/s2
四、计算题（本题共４小题，共38分。）解题要求：（1）写出必要的文字说明、依据的主要公式或变形公式；（2）代入数据；（3）凡有数字运算的题目，运算结果要写明单位。
17. “蹦极”是一项勇敢者的运动，如图所示，某人用弹性橡皮绳拴住身体从高空P处自由下落，在空中感受失重的滋味。若此人质量为60kg，橡皮绳原长20m，人可看成质点，且此人从P点自静止下落到最低点所用时间为6s。（）
（1）此人下落到橡皮绳刚伸直（原长）时，人的动量是多少？
（2）从橡皮绳开始伸直到人下落到最低点的过程中橡皮绳对人平均作用力为多大？
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）人做自由落体运动，下落20m高度时，根据
解得
所以此时人的动量大小
（2）人从下落到橡皮绳正好拉直的时间设为，则
橡皮绳作用时间
由动量定理得
橡皮绳对人的平均作用力大小为
18. 一列简谐横波沿x轴方向传播，时刻的波形如图所示，介质中质点P、Q的平衡位置分别在处。从时刻开始，质点P比质点Q晚第一次到达波谷，求
（1）该波的传播方向以及传播速度的大小v；
（2）从时刻到时刻的时间内，质点P运动的路程s；
（3） 在乙图中画出处的质点在时的波形图。
【答案】（1）沿x轴正方向传播，；（2）；（3）见解析
【解析】
【详解】（1）无论正向传播还是负向传播，质点P、Q在此时刻速度方向相反，质点Q先到达波谷，所以此时质点Q向下运动，根据平移法，得波沿x轴正方向传播，设周期为，根据质点P比质点Q晚第一次到达波谷，得
解得

根据公式

得

（2）从时刻到质点P运动5个周期，所以有路程为
（3）由题可知，经过，各点运动了的时间，所以波形图如下
19. 如图，两根足够长的光滑金属直导轨平行放置，导轨间距为，两导轨及其所构成的平面均与水平面成角，整个装置处于垂直于导轨平面斜向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为．现将质量均为的金属棒垂直导轨放置，每根金属棒接入导轨之间的电阻均为。运动过程中金属棒与导轨始终垂直且接触良好，金属棒始终未滑出导轨，导轨电阻忽略不计，重力加速度为。
（1）先保持棒静止，将棒由静止释放，求棒匀速运动时的速度大小；
（2）在（1）问中，当棒匀速运动时，再将棒由静止释放，求释放瞬间棒的加速度大小；
（3）在（2）问中，从棒释放瞬间开始计时，经过时间，两棒恰好达到相同的速度，求速度的大小，以及时间内棒相对于棒运动的距离。

【答案】（1）；（2）；（3），
【解析】
【详解】（1）a导体棒在运动过程中重力沿斜面的分力和a棒的安培力相等时做匀速运动，由法拉第电磁感应定律可得
有闭合电路欧姆定律及安培力公式可得
，
a棒受力平衡可得
联立记得
（2）由右手定则可知导体棒b中电流向里，b棒 沿斜面向下的安培力，此时电路中电流不变，则b棒牛顿第二定律可得
解得
（3）释放b棒后a棒受到沿斜面向上的安培力，在到达共速时对a棒动量定理
b棒受到向下的安培力，对b棒动量定理
联立解得
此过程流过b棒的电荷量为q，则有
由法拉第电磁感应定律可得
联立b棒动量定理可得
20. “模型检测”常用来分析一项设计的可行性。如图所示的是某大型游乐设施的比例模型，光滑的水平轨道上静止着物块A和B（均可视为质点），质量分别为m、4m，A、B之间压缩着一根锁定的轻质弹簧，两端与A、B接触而不相连。水平轨道的左侧是一竖直墙壁：右侧与光滑、竖直固定的圆管道FCD相切于F，圆管道的半径R远大于管道内径。倾角的斜轨DE与圆管道相切于D，另一端固定在水平地面上，物块与斜轨间的动摩擦因数。现将弹簧解锁，A、B分离后撤去弹簧，物块A与墙壁发生弹性碰撞后，在水平轨道上与物块B相碰并粘连，一起进入管道到达最高点C时恰好对圆管道无作用力，最后恰好停止在倾斜轨道的E点。（sin37°=0.6，cs37°=0.8，重力加速度为g）求：
（1）A、B过最高点C时速度大小：
（2）斜轨DE设计长度：
（3）弹簧被压缩时的最大弹性势能。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）物块A、B到达管道最高点C时恰好对圆管道无作用力，可知重力恰好提供向心力，由牛顿第二定律可得
解得经C点时速度大小
（2）设斜轨道DE的设计长度为L，对物块A、B整体从C点运动到E点，由动能定理可得
代入数据解得
（3）弹簧被释放后瞬间，设物块A的速度大小为v1，物块B的速度大小为v2，取水平向左为正方向，由动量守恒定律可得
物块A与墙壁发生弹性碰撞后，返回追上物块B产生碰撞，并粘在一起，取向右为正方向，由动量守恒定律可得
物块A、B为整体从F点运动到C点，由机械能守恒定律可得
联立以上各式解得
由功能关系可知，弹簧被压缩时的最大弹性势能
代入数据解得