黑龙江省哈尔滨师范大学附属中学2023-2024学年高二上学期期末物理模拟试卷

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一、选择题（共8小题，满分32分，每小题4分。在每小题所给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求。）
1. 下列关于说法正确的是（ ）
A. 声源与观察者互相远离时，观察者接收到的频率会越来越大
B. 机械波和电磁波都需要通过介质才能向周围传播
C. “未见其人，先闻其声”的现象，是声波的衍射产生的
D. 操场上：小范围不同位置听到广播里的声音时大时小，是声波的共鸣现象
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据多普勒效应，当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的声波频率会减小，故A错误；
B．机械波的传播需要介质，电磁波的传播不需要介质，故B错误；
C．“闻其声不见其人”是声波绕过障碍物继续传播的现象，是声波的衍射现象，故C正确；
D．小范围内不同位置听到广播里的声音时大时小，是声波的干涉现象，故D错误。
故选C。
2. 有一个单摆，在竖直平面内做小摆角振动，周期为2秒．如果从单摆向右运动通过平衡位置时开始计时，在秒至秒的过程中，摆球的（ ）
A. 速度向右在增大，加速度向右在减小
B. 速度向左在增大，加速度向左也在增大
C. 速度向左在减小，加速度向右在增大
D. 速度向右减小，加速度向左也在减小
【答案】A
【解析】
【详解】因为单摆周期为2秒，从单摆向右运动通过平衡位置时开始计时，在秒至秒的过程中，摆球从左往右向平衡位置运动，则速度向右逐渐增大，加速度向右在减小。
故选A。
3. 单色光通过双缝产生干涉现象，同种单色光通过单缝产生衍射现象，在光屏上都得到明暗相间的条纹，比较这两种条纹( )
A. 干涉、衍射条纹间距都是均匀的
B. 干涉、衍射条纹间距都是不均匀的
C. 干涉条纹间距不均匀，衍射条纹间距均匀
D. 干涉条纹间距均匀，衍射条纹间距不均匀
【答案】D
【解析】
【详解】根据干涉和衍射现象可知干涉条纹间距相同，而衍射条纹间距不均匀，中央亮条纹最宽。
故选D。
4. 如图所示，蹄形磁铁用悬线悬于O点，在磁铁正下方固定一水平放置的长直导线，当导线中通以自左向右的电流时，蹄形磁铁的（ ）
A. N、S极同时向外偏转
B. N、S极同时向里偏转
C. N极转向外，S极转向里
D. N极转向里，S极转向外
【答案】C
【解析】
【详解】假设磁体不动，导线运动，根据安培定则可知，通电导线左边的磁场斜向下，右边的磁场斜向上，那么在导线两侧取两小段，根据左手定则可知，左侧一小段所受的安培力方向垂直纸面向里，右边一小段所受的安培力方向垂直纸面向外，从上往下看，知导线顺时针转动，当转动90°时，导线所受的安培力方向向上，所以导线的运动情况为顺时针转动，同时上升，如今导线不动，磁体运动，根据相对运动，则从上往下看磁体逆时针转动，即N极向纸外转动，S极向纸内转动。
故选C。
5. 如图所示，学生练习用头颠球。某一次足球从静止开始下落20cm，被竖直顶起，离开头部后上升的最大高度仍20cm。已知足球与头部的作用时间为0.1s，足球的质量为0.1kg，重力加速度g取，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A. 头部对足球的平均作用力大小为足球重力的4倍
B. 下落到头部刚接触时，足球动量大小为0.4kg·m/s
C. 与头部作用过程中，足球动量变化量大小为0.4kg·m/s
D. 从最高点下落至重新回到最高点的过程中，足球重力的冲量为0
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A．足球落到头顶或从头顶弹出的速度均为
由动量定理
解得
F=5mg
选项A错误；
B．下落到头部刚接触时，足球动量大小为
p=mv=0.2kg·m/s
选项B错误；
C．与头部作用过程中，足球动量变化量大小为
∆p=mv-(-mv)=0.4kg·m/s
选项C正确；
D．从最高点下落至重新回到最高点的过程中，用时间为
足球重力的冲量为
I=mgt=0.4N∙s
选项D错误。
故选C。
6. 如图为某同学设计的一个装置，滑块放在气垫导轨上（可看作光滑水平面），滑块的支架上悬挂一小球，滑块上固定一弹簧，小球与弹簧碰撞时机械能损失可忽略不计。该同学用手按住滑块，并使小球从右边较高位置自由摆下，与弹簧反复作周期性碰撞，在此过程的某时刻释放滑块，发现滑块持续向右移动，关于这次实验释放滑块的时间，可能是（ ）
A. 小球开始摆下时释放滑块
B. 在小球摆下过程中释放滑块
C. 小球向左撞击弹簧片的瞬间释放滑块
D. 小球撞击弹簧片向右反弹的瞬间释放滑块
【答案】D
【解析】
【详解】ABC．当小球从某一位置下摆，到达与弹簧碰撞前，有一个速度，与弹簧碰后，小球与弹簧碰撞时机械能损失可忽略不计，发生弹性碰撞，即小车向左运动，ABC错误；
D．小球撞击弹簧片向右反弹的瞬间释放滑块，小车向右运动，当小球下摆的时候，小车仍有向右的动量，滑块持续向右移动，D正确。
故选D。
7. 一列简谐横波沿x轴传播，时刻的波形如图所示，P、Q两质点的平衡位置分别位于和处，时刻，P、Q两质点离开平衡位置的位移相同，质点P比质点Q振动超前，则下列说法正确的是（ ）
A. 波沿x轴负向传播B. 波传播的速度大小为
C. 质点P振动的周期为D. 质点P沿y轴负方向回到平衡位置时，质点Q处于波谷
【答案】C
【解析】
【详解】A．因为质点P比质点Q振动超前，可知振动先传到P点后传到Q点，波沿x轴正向传播，A错误；
B．波的传播速度为
B错误；
C．P、Q两质点的平衡位置相距，由
解得
C正确；
D．波向右传播时，质点P处于平衡位置，质点Q处于波峰，D错误。
故选C。
8. 如图所示，垂直于纸面向里的匀强磁场分布在正方形abcd区域内，O点是cd边的中点。一个带正电的粒子仅在磁场力的作用下，从O点沿纸面以垂直于cd边的速度射入正方形内，经过时间t0刚好从c点射出磁场。现设法使该带电粒子从O点沿纸面以与Od成30°角的方向，以大小不同的速率射入正方形内，那么下列说法中正确的是（ ）
A. 若该带电粒子在磁场中经历的时间是，则它一定从cd边射出磁场
B. 若该带电粒子在磁场中经历的时间是，则它一定从ad边射出磁场
C. 若该带电粒子在磁场中经历的时间是，则它一定从bc边射出磁场
D. 若该带电粒子在磁场中经历的时间是t0，则它一定从ab边射出磁场
【答案】C
【解析】
【详解】AC．当粒子以垂直于cd边的速度射入正方形内，经过时间t0刚好从c点射出磁场，可知带电粒子的运动轨迹恰好与bc边相切与c点，轨迹为半个圆，则粒子圆周运动的周期为
T=2t0
若该带电粒子在磁场中经历的时间是，由于
则粒子运动轨迹对应的圆心角为
由于粒子从O点沿纸面以与Od成30°角的方向，若粒子从cd边射出磁场，根据单边有界磁场的对称性可知，其轨迹对应的圆心角为
可知，粒子不可能从cd边射出磁场，过O点作此时速度的垂线，交bc边于e点，由于轨迹对应的圆心角大于，可知，粒子一定从ce之间某一位置射出，即粒子一定从bc边射出磁场，故A错误，C正确；
B．若该带电粒子在磁场中经历的时间是，由于
则粒子运动轨迹对应的圆心角为
当带电粒子的轨迹与ad边相切时，根据几何关系可知，轨迹对应的圆心角为60°，粒子运动的时间为
在所有从ad边射出的粒子中最长时间为，故若该带电粒子在磁场中经历的时间，则一定不是从ad边射出磁场，故B错误；
D．若该带电粒子在磁场中经历的时间是t0，根据上述
则轨迹对应的圆心角为，根据几何关系可知，当带电粒子的轨迹与ab边相切时，粒子从ab边射出磁场时轨迹对应的圆心角最大，且等于
60°+90°=150°<180°
故粒子一定不是从ab边射出磁场，故D错误。
故选C。
二、多选题（共6小题，满分24分，每小题4分）
9. 下列说法中正确的是（ ）
A. 图甲：全息照片用激光来拍摄，主要是利用了激光的相干性
B. 图乙：医学上用光导纤维制成内窥镜来检查人体器官内部，这是利用光的衍射原理
C. 图丙：拍摄汽车玻璃窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片可以减少反射光的干扰
D. 图丁：在光的双缝干涉实验中，将入射光由红光改为蓝光，则条纹间距变宽
【答案】AC
【解析】
【详解】A．全息照片往往用激光来拍摄，主要是利用了激光的相干性，体现光的干涉原理，故A正确；
B．医学上用光导纤维制成内窥镜，用来检查人体内脏器官的内部，它利用了光的全反射原理，故B错误；
C．往往在镜头前加一个偏振片，其透振方向与反射光的振动方向垂直，从而减弱反射光的透射的强度，达到减少反射光的干扰的作用，故C正确；
D．根据
由于红光的波长大于蓝光的波长，可知，在光的双缝干涉实验中，把入射光由红光改为蓝光，条纹间距将变窄，故D错误。
故选AC。
10. 如图所示，球带正电q，单摆摆长为l，当地的重力加速度为g，其最大摆角为，整个装置处于垂直纸面向里，强度为B的匀强磁场中。当摆球从如图所示最大摆角处运动到摆线竖直的过程中，下列说法中不正确的是（ ）
A. 在此过程中，重力的冲量为方向竖直向下
B. 在此过程中，只有重力做功，所以小球的机械能守恒
C. 在此过程中，合力对小球的冲量大小为
D. 当摆线摆到竖直位置时，线的拉力
【答案】D
【解析】
【详解】A．不加磁场时周期为
加磁场时，根据左手定则，小球所受洛伦兹力背离悬点，没有影响运动方向上的加速度，则周期不变，重力的冲量为
方向竖直向下，故A正确；
B．在此过程中，只有重力做功，所以小球的机械能守恒，故B正确；
C．在此过程中，根据机械能守恒可得
解得最低点速度大小为
合力对小球的冲量大小等于动量的改变量，即为
故C正确；
D．最低点，由合力提供向心力
解得
故D错误。
本题选错的，故选D。
11. 如图所示，倾斜光滑导轨宽为L，与水平面成角，处在方向垂直斜面向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，金属杆水平放在导轨上。当回路电流强度为I时，斜面的支持力为FN，则下列说法正确的是（ ）
A. 安培力方向垂直杆沿斜面向上B. 安培力方向垂直杆水平向右
C. D.
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．根据左手定则可知安培力方向垂直杆沿斜面向上，故A正确，B错误；
CD．在垂直斜面方向根据平衡条件可得
在沿斜面方向根据平衡条件可得
所以
故C正确，D错误。
故选AC。
12. 半径为的半圆柱玻璃砖的截面如图所示，点为圆心，与直径垂直，一束与成角的光线在点反射、折射后，在紧靠玻璃砖且与垂直的光屏上形成两个光斑。已知反射光线与折射光线垂直，，下列说法正确的是（ ）

A. 此玻璃砖的折射率为B. 此玻璃砖的折射率为
C. 两光斑间的距离为D. 两光斑间的距离为
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．已知反射光线与折射光线垂直，根据几何关系可知折射角为
根据折射定律
故A正确，B错误；
CD．根据几何关系两光斑间的距离为
故C正确，D错误。
故选AC。
13. 如图所示，平行金属板中带电质点P原处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，则（ ）
A. 电压表读数减小
B. 电流表读数减小
C. R3上消耗的功率逐渐增大
D. 质点P将向下运动
【答案】AD
【解析】
【详解】当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，电阻减小，通过“串反并同”，与其串联的元件：R1、R2、电流表；与其并联的元件：电压表、R3、电容器，故电压表读数减小，电流表读数增大，R3上消耗的功率逐渐减小，电容器的电压减小，因为带电质点P原处于静止状态
当电容器的电压减小时
质点P将向下运动。
故选AD。
14. 如图所示，小球A质量为m，系在细线的一端，线的另一端固定在O点，O点到光滑水平面的距离为h．物块B和C的质量分别是和，B与C用轻弹簧拴接，置于光滑的水平面上，且B物块位于O点正下方。现拉动小球使细线水平伸直，小球由静止释放，运动到最低点时与物块B发生正碰（碰撞时间极短），碰撞过程损失的机械能为。小球与物块均视为质点，不计空气阻力，重力加速度为g，则（ ）

A. 碰后A上升到最高点时到水平面的距离为
B. 碰后B物块的速度大小为
C. 碰后轻弹簧获得的最大弹性势能为
D. 从开始至物块C获得最大速度过程，弹簧对C物体做的功为
【答案】BCD
【解析】
【详解】A．设小球运动到最低点与物块B碰撞前的速度大小为，根据机械能守恒定律有
解得
设碰撞后小球反弹的速度大小为，物块B的速度大小为，取水平向右为正方向，由动量守恒定律有
由系统能量守恒得
解得
又
得
故A错误，B正确；
C．碰撞后当物块B与物块C速度相等时轻弹簧的弹性势能最大据动量恒定律有
据机械能守恒定律
解得
故C正确；
D．在弹簧回到原长时，物块C有最大速度，据动量守恒和机械能守恒可解得
解得
再据动能定理知弹簧对C做功为
故D正确。
故选BCD。
三、实验题（共2小题，满分14分）
15. 某同学用“插针法”测定玻璃的折射率，所用玻璃砖两面平行。正确操作后，做出的光路图及测出的相关角度如图a所示。
（1）某同学操作不慎，将规则玻璃砖倾斜一定角度后，仍准确记下玻璃砖的四个分界面，如图b，其他操作完全正确，则玻璃砖折射率的测量值与真实值相比______（“变大”、“变小”、“不变”）；
（2）另一同学已记录好了玻璃砖的两个分界面，操作不慎，将玻璃砖的位置稍微向下平行移动了一小段距离，如图c，其他操作完全正确，则玻璃砖折射率的测量值与真实值相比______（“变大”、“变小”“不变”）；
（3）如图d利用“插针法”测量不平行玻璃砖折射率。实验数据处理采用如下方法，以入射点O为圆心，取一合适的长度为半径作圆，该圆与入射光线PO交于M点，与折射光线OO'的延长线交于F点，过M、F点分别向法线作垂线，其垂足分别为N、E，现测MN=1.68cm；EF=1.12cm，则该玻璃砖的折射率n=______。
【答案】 ①. 不变 ②. 不变 ③. 1.5
【解析】
【详解】（1）[1]虽然将规则的玻璃砖倾斜一定角度，但准确记下玻璃砖的四个分界面，能准确得到入射光线与折射光线，因此玻璃砖折射率的测量值与真实值相比不变；
（2）[2]将玻璃砖的位置稍微向下平行移动了一小段距离，其他操作完全正确，入射角和折射角大小均不变，则玻璃砖折射率的测量值与真实值相比不变；
（3）[3]入射角正弦值
折射角正弦值
折射率
16. 如图甲为物理兴趣小组设计的多用电表的电路原理图。他们选用内阻Rg=10Ω、满偏电流Ig=10mA的电流表、标识不清的电源，以及由定值电阻、导线、滑动变阻器等组装好的多用电表。当选择开关接“3”时为量程250V的电压表。该多用电表表盘如图乙所示，下排刻度均匀，上排刻度线对应数值还没有及时标出。
（1）由题中所给已知条件可得图甲中电阻R2=___________Ω。
（2）选择开关接“1”时，两表笔接入待测电路，若指针指在图乙所示位置，其读数为___________mA。
（3）兴趣小组在实验室找到了一个电阻箱，利用组装好的多用电表设计了如下从“校”到“测”的实验：
①该多用电表A﹑B接线柱中___________（填写A或B）应接红表笔
②将选择开关接“2”，红黑表笔短接，调节R1的阻值使电表指针满偏；
③将多用电表红黑表笔与电阻箱相连，调节电阻箱使多用电表指针指在电表刻度盘中央C处，此时电阻箱如图丙所示，则C处刻度线的标注值应为___________Ω。
④用待测电阻Rx代替电阻箱接入两表笔之间，表盘指针依旧指在图乙所示位置，则计算可知待测电阻约Rx=___________Ω。（保留三位有效数字）
【答案】 ①. 24990 ②. 6.9 ③. A ④. 150 ⑤. 67.4
【解析】
【分析】
【详解】（1）[1]由题中所给已知条件可得图甲中电阻
（2）[2]选择开关接“1”时，两表笔接入待测电路，若指针指在图乙所示位置，因最小刻度为0.2mA，则其读数为6.9mA；
（3）①[3]该多用电表A﹑B接线柱中因A接内部电源的负极，可知A应接红表笔；
③[4]由电阻箱可知，C处刻度线的标注值应为150Ω。
④[5]由闭合电路的欧姆定律可得
解得
Rx=67.4Ω
四、计算题（共3小题，满分30分）
17. 一列简谐横波在x轴方向上传播，P、Q是介质中的两个质点。图（a）是t=1s时的波形图，图（b）是质点Q的振动图像。求：
（1）这列波的波速及波的传播方向；
（2）质点P的平衡位置的坐标x。
【答案】（1）2m/s；沿x轴负方向传播；（2）
【解析】
【详解】（1）由图可知，波长λ=12m，周期T=6s
则波速
＝2m/s
图b可知当t=1s时，Q质点正沿y轴方向向下振动，故该波沿x轴负方向传播；
（2）设质点P、Q平衡位置的坐标为xp、xQ，由图a可知x=0处
因此
18. 如图，质量均为的木块A和B，并排放在光滑水平地面上，A上固定一竖直轻杆，轻杆上端的O点系一长为的细线，另一端系质量为的小球C。现将C球拉起使细线水平伸直，并由静止释放C球。已知重力加速度为，求：
（1）木块A、B分离后，B的速度大小；
（2）C球第一次运动到O点正下方时，C球在水平方向的位移大小；
（3）在整个运动过程中，木块A的最大速度及此时小球C的速度。

【答案】（1）1m/s；（2）；（3）A的最大速度为，方向水平向左，C的速度为，方向水平向右。
【解析】
【详解】（1）A、B和C组成的系统，水平方向动量守恒，系统机械能守恒。
当小球C运动到O点正下方时，A、B有共同速度，且此时恰好分离，设此时C的速度为，A、B速度为，以水平向左为正，根据系统水平动量守恒和机械能守恒
带入数据得
则A、B分离时，B的速度大小1m/s，方向水平向右。
（2）设C球第一次从右向左运动到O点正下方时，小球C水平方向位移为，A、B水平方向的位移为，以水平向左为正方向
根据系统水平方向动量守恒
方程两边同乘以极短时间
求和
得
由几何关系知
联立解得
（3）当小球从左侧最高点向右运动到O点正下方时，对A、C系统，A此时有最大速度。设此时C的速度为，A此时的速度为，以水平向左为正方向，根据水平动量守恒和系统机械能守恒，有
带入数据得
综上所述，A的最大速度为，方向水平向左。
此时C的速度为，方向水平向右。
19. 如图所示，整个空间有沿y轴负方向的匀强电场，在第一象限内还存在方向垂直纸面向里的匀强磁场。一个质量为m、电荷量为的带电粒子以初速度v0从点沿与x轴正方向成角射入第二象限，粒子沿直线运动到y轴上的Q点（图中未画出）后进入第一象限，之后粒子从x轴上的M点（图中未画出）垂直进入第四象限，重力加速度大小为g，求：
（1）电场的电场强度大小E；
（2）磁场的磁感应强度大小B；
（3）带电粒子从P点运动到M点时间t。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）粒子在第二象限做匀速直线运动，重力与电场力平衡，即
解得
（2）设粒子在第一象限做匀速圆周运动的半径为R，根据几何关系有
根据牛顿第二定律有
解得
（3）粒子从P到Q的运动时间为
粒子从Q到M转过的圆心角为，所以运动时间为
带电粒子从P点运动到M点的时间为