陕西师大附中2023-2024学年高二（上）期末物理试卷

这是一份陕西师大附中2023-2024学年高二（上）期末物理试卷，共11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。
1.2023年7月22日，中国女足迎来世界杯首战。如图所示，某次扑球时，守门员戴着厚厚的手套向水平飞驰而来的足球扑去，使足球停下。与不戴手套相比，此过程守门员戴手套可以( )
A. 减小足球的惯性
B. 减小足球对手的冲量
C. 减小足球的动量变化量
D. 减小足球对手的平均作用力
2.水果的碰伤阙值是指水果在不碰伤的情况下能够从静止状态跌落的最大高度。已知导致苹果碰伤所需的平均作用力约为苹果自身重力的3倍。假设苹果在接触钢板后0.1s减速至静止，重力加速度g取10m/s2，则苹果在钢板上的碰伤阅值最接近( )
A. 10cmB. 20cmC. 30cmD. 45cm
3.以下自然(生活)现象或实验与“光是一种波”的观点不相符的是( )
A. 用标准平面检查光学平面的平整程度
B. 白光照射水面油膜呈现彩色图样
C. 一束白光从空气射入玻璃三棱镜后形成彩色条纹
D. 柏油马路和湖面上反射的耀眼的眩光，它会使人的视觉疲劳。戴上一种由偏振片制成的太阳镜，可解决眩光问题
4.“地震预警”是指在地震发生以后，抢在地震波传播到受灾地区前，向受灾地区提前几秒至数十秒发出警报，通知目标区域从而实现预警。科研机构对波的特性展开研究，如图甲所示为研究过程中简谐波t=0时刻的波形图，M是此波上的一个质点，平衡位置处于4m处，图乙为质点M的振动图像，则( )
A. 该列波的传播方向沿x轴正向传播B. 该列波的传播速度为4m/s
C. 质点M在7s内通过的路程为280cmD. 质点M 在2s内沿x轴运动了8m
5.以下四幅图中，图甲为“共振曲线”，图乙为“双缝干涉”实验，图丙为“用干涉法检测工件表面平整度”实验，图丁为“研究光的偏振现象”实验，针对这四幅图，下列说法中正确的是( )
A. 由图甲可知，驱动力频率越大，能量越大，受迫振动的振动幅度越大
B. 图乙实验中，若只将光源由蓝色光改为绿色光，则两相邻亮条纹间距离Δx增大
C. 图丙中，若将薄片向左移动，条纹间距将变小
D. 图丁中，当M固定不动，将N从图示位置开始绕水平轴在竖直面内缓慢转动90°的过程中，光屏P上光的亮度保持不变
6.一单摆在竖直平面内做小角度摆动。摆球从左侧最高点A运动到最低点C时，摆线被悬点O(未画出)正下方的钉子P挡住，之后球运动到右侧最高点B，该过程中的频闪照片如图所示，已知闪光的时间间隔相等，PC=1。则O、P两点间的距离为( )
A. 34lB. 54lC. 74lD. 94l
7.如图甲，套在长玻璃管上的线圈两端与电流传感器相连，将一强磁铁从竖直玻璃管上端由静止释放，电流传感器记录了强磁铁下落过程中线圈感应电流随时间变化的i−t图像，如图乙所示，t2时刻电流为0，空气阻力不计，则( )
A. t2时刻，穿过线圈磁通量的变化率最大
B. t2时刻，强磁铁的加速度等于重力加速度
C. 若只增加强磁铁释放高度，则感应电流的峰值变小
D. 在t1到t3的时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加量
二、多选题：本大题共5小题，共20分。
8.如图所示为某精密电子器件防撞装置，电子器件T和滑轨PQNM固定在一起，总质量为m1，滑轨内置匀强磁场的磁感应强度为B。受撞滑块K套在PQ，MN滑轨内，滑块K上嵌有闭合线圈abcd，线圈abcd总电阻为R，匝数为n，bc边长为L，滑块K(含线圈)质量为m2，设T、K一起在光滑水平面上以速度v0向左运动，K与固定在水平面上的障碍物C相撞后速度立即变为零。不计滑块与滑轨间的摩擦作用，ab大于滑轨长度，对于碰撞后到电子器件T停下的过程(线圈bc边与器件T未接触)，下列说法正确的是( )
A. 线圈中感应电流方向为abcdaB. 线圈受到的最大安培力为n2B2L2v0R
C. 电子器件T做匀减速直线运动D. 通过线圈某一横截面电荷量为m1v0nBL
9.蝙蝠具有一种回声定位的特殊本领，它们在喉部产生短促而高频的超声波，经鼻或嘴传出后被附近物体反射回来形成回声，听觉神经中枢对回声本身以及发出声与回声间的差异进行分析，从而确定前方猎物的位置、大小、形状、结构以及运动速度与方向，下列说法正确的是( )
A. 不同蝙蝠发出不同频率的超声波可能发生干涉
B. 蝙蝠发出的超声波进入水中后传播速度不变
C. 蝙蝠产生高频的超声波目的是便于捕捉较小的猎物
D. 蝙蝠听到回声的频率变高时，能判断出正在靠近的猎物
10.光刻机是生产芯片的核心设备。浸没式光刻技术是在传统的光刻技术中(其镜头与光刻胶之间的介质是空气)将空气介质换成液体，利用光通过液体介质波长缩短来提高分辨率，其缩短的倍率即为液体介质的折射率。如图所示，若浸没液体的折射率为1.44，当不加液体时光刻胶的曝光波长为193nm，则加上液体后，该曝光光波( )
A. 在液体中的传播频率变为原来的1.44倍
B. 在液体中的传播速度变为原来的1.44倍
C. 在液体中的曝光波长约为134nm
D. 传播相等的距离，在液体中所需的时间变为原来的1.44倍
11.变压器是日常生活中必不可少的重要元器件，小明同学从功率放大器中拆解出一个如图甲所示的环形变压器，该变压器可视为理想变压器，铭牌上显示该变压器原线圈的匝数为880匝，当原线圈接入220V的交流电时，副线圈两端的电压为22V。小明同学在环形变压器原线圈中串入一个理想交流电流表，在副线圈两端接一个铭牌为“2.5V，0.3A”的小灯泡，如图乙所示。当原线圈两端接如图丙所示的正弦交变电压时，小灯泡恰好能正常发光，下列说法正确的是( )
A. 变压器副线圈的匝数为88匝B. 图丙中交流电的频率为100Hz
C. 小灯泡正常发光时电流表的示数为0.03AD. 图丙中正弦交变电压的峰值Um=25V
12.如图所示，光滑的水平面上，小球甲以水平向右的速度与静止的小球乙发生正碰，两小球质量均匀、半径相同，规定水平向右为正方向，下列说法正确的是( )
A. 若甲的质量小于乙的质量，且甲、乙发生弹性碰撞，则碰撞后甲的速度可能为正
B. 若甲、乙发生弹性碰撞，且碰后甲、乙的速度大小相等，则甲、乙的质量之比为1：3
C. 若甲、乙发生完全非弹性碰撞产生的热量为Q，且甲、乙的质量之比为2：1，碰前甲的速度为v0，则乙的质量为3Qv02
D. 若甲、乙发生弹性碰撞，且碰撞后甲、乙的速度分别为v甲、v乙，则碰撞之前甲的速度为v乙+v甲
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
13.在“用单摆(图1)测量重力加速度的大小”的实验中。
(1)用游标卡尺测量小球的直径d，测量情况如图2所示，其读数______mm。

(2)固定悬点后，测得悬点到摆球上端的细线长度为l，完成n次全振动的时间t，则重力加速度的表达式为g= ______；(用题中测得物理量的符号表示)
(3)某问学查阅资料得知，课本上所给的单摆周期T0是初始摆角θ很小时的近似值，实际上初始摆角对理论周期T有一定影响，TT0与θ的关系图像如图3所示。若实验时初使摆角达到20°，考虑初始摆角的影响，重力加速度的测量值会______。(填写“偏大”、“不变”或“偏小”)
14.某同学用如图甲所示的装置，通过小铁球的运动来验证动量定理。
实验步骤如下：
a.用电磁铁吸住一个小铁球，将光电门A固定在立柱上，光电门B固定在立柱上的另一位置，调整它们的位置使三者在一条竖直线上；
b.切断电磁铁电源，小铁球开始下落，数字计时器测出小铁球通过光电门A和光电门B的时间分别为tA、tB，以及小铁球从光电门A到光电门B的时间t。
(1)用螺旋测微器测量钢球的直径，如图乙所示，在读数前应转动装置______(选填“A”、“B”或“C”)，再进行读数。
(2)由图丙可读出钢球直径d= ______mm。
(3)若当地重力加速度为g，本实验需要验证的物理量关系为______(用题中的字母表示)。
(4)若要重复多次实验，测量出多组有效数据进行验证，下列操作方法最不可行的是______。
A.换用直径不同的小球
B.改变小球释放点的高度
C.改变光电门A的高度
D.改变光电门B的高度
(5)根据实验测定的小铁球重力冲量I和其动量变化Δp绘制的下列图像，图中虚线代表理论图线，实线代表实际测量图线。若考虑实验中空气阻力的影响，图像可能正确的是______。
四、计算题：本大题共4小题，共36分。
15.“天宫课堂”逐渐成为中国太空科普的国家品牌。某同学观看太空水球光学实验后，想研究光在水球中的传播情况，于是找到一块横截面如图所示的半圆柱形玻璃砖模拟光的传播，半圆的半径为R，O为圆心。入射光线PQ以∠AQP=30°的方向射入玻璃砖，入射点Q到圆心O的距离为 33R，光线恰好从玻璃砖圆弧AB的中点E射出。
(1)求玻璃砖的折射率；
(2)现使光线PQ向左平移，求移动多大距离时恰不能使光线从圆弧面射出。(不考虑经半圆柱内表面反射后射出的光)
16.青蛙在平静的水面上鸣叫时引起水面振动，形成如图甲所示的水波(把水波当成横波处理)。假设原点O处为青蛙所在位置，O处的波源垂直xOy平面振动后，产生的简谐横波在xOy平面内传播。实线圆、虚线圆分别表示t=0时刻相邻的波峰和波谷，此时波恰好传到图甲中的实线圆处，图乙为图甲中质点B的振动图像，z轴垂直于xOy水平面，z轴的正方向为竖直向上，求：
(1)波在水中的传播速度；
(2)C点第2次到达波峰的时刻。
17.老师在物理课上用网球和篮球演示了一个实验，如图甲所示，同时由静止释放紧靠在一起、球心在同一竖直线上的网球和篮球，发现篮球与地面碰撞以后，网球弹起的高度大于释放时的高度。为了定量研究这一现象，将图甲简化为图乙所示模型，篮球下沿距地面高度为h，此过程中的所有碰撞均视为弹性碰撞，碰撞时间极短，可忽略，已知网球质量为m，篮球质量为网球质量的9倍，不计空气阻力，重力加速度为g。
(1)求网球从碰撞位置上升的最大高度；
(2)求篮球在与网球碰撞过程中篮球损失的机械能。
18.线性涡流制动是磁悬浮列车高速运行过程中进行制动的一种方式。某研究所制成如图所示的车和轨道模型来定量模拟磁悬浮列车的涡流制动过程。车厢下端有电磁铁系统固定在车厢上，能在长L1=0.6m、宽L2=0.2m的矩形区域内产生沿竖直方向的匀强磁场，磁感应强度可随车速的减小而自动增大(由车内速度传感器控制)，但最大不超过Bm=2T，长大于L1、宽也为L2的单匝矩形线圈间隔铺设在轨道正中央，其间隔也为L2，每个线圈的电阻为R=0.1Ω，导线粗细忽略不计。在某次实验中，模型车速度为v0=20m/s时，启动电磁铁制动系统，车立即以加速度a=2m/s2做匀减速直线运动；当磁感应强度增加到2T后，磁感应强度保持不变，直到模型车停止运动。已知模型车的总质量为m=36kg，不计空气阻力，不考虑磁场边缘效应的影响。求：
(1)从启动电磁铁制动系统开始到电磁铁磁场的磁感应强度达到最大过程中磁感应强度B与时间t的关系表达式，并求出磁感应强度达到最大时所用的时间；
(2)模型车从启动电磁铁制动系统到停止，共经历了多少个矩形线圈？
1.【答案】D
2.【答案】B
3.【答案】C
4.【答案】C
5.【答案】B
6.【答案】B
7.【答案】B
8.【答案】BD
9.【答案】CD
10.【答案】CD
11.【答案】AC
12.【答案】BC
13.【答案】15.2 4π2n2t2(l+d2) 偏小
14.【答案】C 6.762 gt=dtB−dtA A B
15.【答案】解：(1)又几何关系可知光线PQ的入射角α=60°，设对应折射光线QE的折射角为β，如图所示

由几何关系得tanβ= 33RR= 33
即得β=30°
根据折射定律有n=sinαsinβ
代入数据得n= 3
(2)若使光线PQ向左平移距离x，折射光线Q′E′，到达圆弧面的入射角恰好等于临界角C，则sinC=1n
在△Q′E′O应用正弦定理有Rsin(90∘−β)= 33R+xsinC
联立解得x=2− 33R
答：(1)玻璃砖的折射率为 3；
(2)现使光线PQ向左平移，恰不能使光线从圆弧面射出时移动的距离是2− 33R。
16.【答案】解：(1)实线圆、虚线圆分别表示t=0时刻相邻的波峰和波谷，有图甲可知
λ2=0.25cm
由图乙可知周期
T=0.01s
则波在水中的传播速度为
v=λT
v=0.5m/s
(2)根据题意可知O处此时处于波峰位置，且
OC= ( 22)2+( 22)2cm=1cm
实线圆传递到C点的时间为
t′=1−0.50.5×0.01s=0.01s
所以C点第2次到达波峰的时刻为
t=t′+T=0.01s+0.01s=0.02s
答：(1)波在水中的传播速度为0.5m/s；
(2)C点第2次到达波峰的时刻为0.02s。
17.【答案】解：(1)网球下落过程根据机械能守恒
mgh=12mv02
解得
v0= 2gh
篮球与地面碰撞后速度方向向上，取向上的方向为正方向，根据动量守恒得
9mv0−mv0=9mv1+mv2
根据机械能守恒定律得
12×9mv02+12mv02=12×9mv12+12mv22
解得
v2=135v0
网球上升过程做竖直上抛运动，则
v22=2gh′
解得
h′=16925h=6.76h；
(2)由能量守恒定律可知篮球损失的机械能等于网球增加的机械能，即
ΔE=mgh′−mgh
解得
ΔE=5.76mgh。
答：(1)网球从碰撞位置上升的最大高度6.76h；
(2)篮球在与网球碰撞过程中篮球损失的机械能为5.76mgh。
18.【答案】解：(1)模型车的电磁铁磁感应强度B逐渐增大的过程，产生的感应电动势为：E=BLv
根据安培力的计算公式结合牛顿第二定律可得：B2L12vR=ma，其中：v=v0−at
代入已知数据解得：B= 1010−t(T)
由题意可知，B=Bm=2T时，解得：t=7.5s；
(2)模型车电磁铁的磁感应强度B最大时模型车的速度：v1=RmaB2L12=0.1×36×222×0.62m/s=5m/s
模型车匀减速过程运动的位移为：x1=v02−v122a=202−522×2m=93.75m
对模型车从速度为v1开始减速至停止运动的制动过程，取初速度方向为正方向，应用动量定理得：
−BmI−L1Δt=0−mv1
即：Bm2L1v−ΔtR=mv1
则可得：x2=v−⋅Δt=mRv1Bm2L12=36×0.1×522×0.62m=12.5m
模型车的制动距离为：x=x1+x2=93.75m+12.5m=106.25m
经历的矩形线圈个数：n=x2L2=106.252×0.2个=265.6个
则经历的矩形线圈个数应为266个。
答：(1)磁感应强度B与时间t的关系表达式为B= 1010−t(T)，磁感应强度达到最大时所用的时间为7.5s；
(2)模型车从启动电磁铁制动系统到停止，共经历了266个矩形线圈。