陕西省西安市田家炳中学大学区联考2024-2025学年高二上学期1月期末物理试题

这是一份陕西省西安市田家炳中学大学区联考2024-2025学年高二上学期1月期末物理试题，共20页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，填空题，解答题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题（本大题共7小题）
1．如图所示，光滑水平面上有大小相同的A、B两球在同一直线上运动。两球质量关系为，规定向右为正方向，A、B两球的动量均为，运动中两球发生碰撞，碰撞后A球的动量增量为，则（ ）
A．左方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为2∶5
B．左方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为1∶10
C．右方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为2∶5
D．右方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为1∶10
2．一个小球与弹簧连接套在光滑水平细杆上，在间做简谐运动，点为的中点。以点为坐标原点，水平向右为正方向建立坐标系，得到小球振动图像如图所示。下列结论正确的是（ ）
A．小球振动的频率是
B．时，小球在位置
C．小球在通过位置时，速度最大
D．如果小球的振幅增大，则振动周期也增大
3．如图所示，一列简谐横波沿x轴正向传播，实线为时刻的波形，虚线为s时的波形，P为平衡位置在m处的质点，为平衡位置在m处的质点。0.15s时间内，质点P运动的路程小于8cm，则下列判断不正确的是（ ）
A．0.15s时间内，质点P的路程为cm
B．质点Q振动的周期为0.4s
C．若此波遇到宽度为7.8m的障碍物时能发生明显的衍射现象
D．质点Q的振动方程为（cm）
4．如图是一种用折射率法检测海水盐度装置的局部简化图．将一平行空气砖（忽略薄玻璃壁厚度）斜插入海水中，让光束从海水射向平行空气砖再折射出来，通过检测折射光线在不同盐度海水中发生的偏移量d，进而计算出海水盐度，已知某一温度下，海水盐度变大到起折射率变大，下列说法正确的是（ ）
A．一束复色光透过平行空气砖分成1、2两束光，则1光频率高
B．一束复色光透过平行空气砖分成1、2两束光，则2光在海水中传播速度大
C．一束单色光射向平行空气砖后偏移量小，说明海水的盐度小
D．一束单色光射向平行空气砖后偏移量大，说明海水的盐度小
5．如图所示，在x轴上方存在垂直于纸面向里且磁感应强度大小为B的匀强磁场，在x轴下方存在垂直于纸面向外且磁感应强度大小为的匀强磁场。一带负电的粒子，带电荷量为q，质量为m，从原点O与x轴成30°角斜向上射入磁场，且在x轴上方磁场中运动的半径为R，不计粒子重力，则（ ）
A．粒子经磁场偏转后一定能回到原点O
B．粒子在x轴上方和下方磁场中运动的半径之比为2∶1
C．粒子完成一次周期性运动的时间为
D．粒子第二次射入x轴上方磁场时，沿x轴前进了3R
6．贯彻新发展理念，福建省风力发电发展迅猛。某种风力发电机的发电、输电简易模型如图甲所示。风轮机叶片通过升速齿轮箱带动发电机线圈高速转动，发电机的输出电压u随时间t的变化关系如图乙所示，输出功率为1500kW。降压变压器的匝数比为n3∶n4=130∶1，输电线总电阻为R，其余线路电阻不计，用户端的电压为U4=220V，功率1430kW，所有变压器均为理想变压器，则（ ）

A．每个周期内电流方向改变1次B．发电机线圈转动频率为100Hz
C．发电机的输出电流为D．输电线总电阻R为28Ω
7．如图甲为LC振荡电路，其中图乙描绘的是流过电路中M点的电流随时间变化规律的图线，假设回路中电流顺时针方向为正，则下列说法错误的是（ ）
A．在第0s末到第1s末的过程中，电路中电流正在增大，电容器正在向外电路放电
B．在第1s末到第2s末的过程中电容器的下极板带负电
C．在第2s木到第3s木的过程中M点的电势比N点的电势低
D．在第2s末到第3s末的过程中电路中电场能正在逐渐减小
二、多选题（本大题共1小题）
8．如图所示为某型号电吹风电路图，a、b、c、d为四个固定触点。可动的扇形金属触片P可同时接触两个触点。触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风三种工作状态。该电吹风吹热风时输入功率为500W，吹冷风时输入功率为60W。小风扇额定电压为60V，正常工作时小风扇输出功率为50W。和分别是理想变压器原、副线圈的匝数。则（ ）
A．吹冷风时触片P位于ab之间
B．变压器原、副线圈的匝数比
C．小风扇的内阻是72Ω
D．吹热风时通过电热丝的电流为2A
三、单选题（本大题共1小题）
9．火警报警系统原理如图甲所示，M是一个小型理想变压器，原副线圈匝数之比n1:n2 =10:1，接线柱a、b接上一个正弦交变电源，电压随时间变化规律如图乙所示，在变压器右侧部分，R2为用半导体热敏材料（电阻随温度升高而减小）制成的传感器，R1为一定值电阻．下列说法中正确的是
A．此交变电源的每秒钟电流变化50次
B．电压表示数为22 V
C．当传感器R2所在处出现火警时，电流表的示数减小
D．当传感器R2所在处出现火警时，电压表的示数减小
四、多选题（本大题共5小题）
10．如今智能手机中普遍安装了陀螺仪，它是一种加速度传感器，尺寸目前可以做到（3×3×1）mm，可集成于手机内部，用来检测手机的姿态。其工作原理如图所示，当手机运动状态改变时，固连在手机上的A部分随手机一起运动时，质量块B是通过弹性物体连接手机，由于惯性，不会随手机立刻发生变化，出现运动滞后，这样电容器电容值就发生了变化，变化的电容值会通过电信号传输给处理单元，就可测量手机的姿态，铺三层这种结构，就可以测出手机的前后左右和上下以及旋转，这样就可以360°无死角检测手机运动。以下说法中正确的是（ ）
A．在外太空，完全失重的情况下，这种传感器仍然可以使用
B．可以测量出任意情况下手机相对地面的速度
C．这种探测器可以测量地磁场强度，进而进行GPS定位
D．改变电容的值是通过改变正对面积和板间距d来实现的
11．如图所示，在光滑的水平面上，质量为的甲物块以速度向右运动，正前方有一静止的、质量为的乙物块，乙物块左侧连有一轻质弹簧，从甲物块与弹簧接触到与弹簧分离过程（ ）
A．分离时，甲物块的动量大小可能大于
B．甲、乙两物块组成的系统机械能守恒
C．甲乙共速时，弹簧的弹性势能最大
D．甲与弹簧分离时，乙物块的速度可能为
12．在处的波源P产生一列沿x轴负方向传播的简谐横波，在处的波源Q产生一列沿x轴正方向传播的简谐描波，时刻两波源开始振动，时两列简谐波的波形图分别如图中实线和虚线所示，下列说法正确的是（ ）
A．两波源的起振方向均沿y轴负方向
B．两列波的波速大小均为2m/s
C．再经过0.1s，平衡位置在处的质点位移为0.1m
D．再经过0.1s，平衡位置在处的质点位移为0.3m
13．对下列四个有关光的实验示意图，分析正确的是（ ）
A．图甲中若改变复色光的入射角，则b光先在玻璃球中发生全反射
B．图乙中若只减小屏到挡板的距离L，则相邻亮条纹间距离将减小
C．图丙是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，若将薄片向右移动，条纹间距将变大
D．若只旋转图丁中M或N一个偏振片，光屏P上的光斑亮度会发生变化
14．国家电网公司推进智能电网推广项目建设，拟新建智能变电站1400座。变电站起变换电压作用的设备是变压器，如图所示，理想变压器原线圈输入电压u＝220sin100πt（V），电压表、电流表都为理想电表，则下列判断正确的是（ ）
A．输入电压有效值为220V，电流频率为50Hz
B．S打到a处，当滑动变阻器的滑片向下滑动时，两电压表示数都增大
C．S打到a处，当滑动变阻器的滑片向下滑动时，两电流表的示数都减小
D．若滑动变阻器的滑片不动，S由a处打到b处，电压表V2和电流表A1的示数都减小
五、实验题（本大题共2小题）
15．如图甲所示，在“探究碰撞中的不变量”实验时，长木板光滑且处于水平，小车A的前端粘有橡皮泥，用手推动一下小车A，放手后小车A做匀速运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合在一起，之后继续匀速运动，在小车A后连着纸带，打点计时器电源周期为0.02s。
①若获得纸带如图乙所示，a为运动的起始点，从a点开始，每5个点取一个计数点，其中a、b、c、d、e都为计数点，并测得相邻计数点间距（已标在图上），则应选 段来计算A的碰前速度，应选 段来计算A和B碰后的共同速度（填ab、bc、cd或de）。
②已测得小车A（含橡皮泥）的质量mA=0.30kg，小车B（含撞针）的质量为mB=0.20kg，由以上测量结果可得碰前系统总动量为 kg·m/s，碰后系统总动量为 kg·m/s。（结果均保留三位有效数字）
16．某同学要用双缝干涉测量某种单色光的波长，其实验装置如图甲所示.
(1)图甲中虚线框位置的组件名称是 ，它的作用是获得 光；
(2)做实验时，该同学先将测量头的分划板中心刻度线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的刻度如图乙所示，读数为 mm；
(3)该同学接着转动手轮，当分划板中心刻度线与第6条亮纹中心对齐时，读数是17.332mm，已知装置中双缝间距为0.2mm，双缝到屏的距离是1.0m，则测得此单色光的波长为 m（保留两位有效数字）；
(4)在其他条件不变的情况下，仅将光的波长换成较大的做实验，则光屏上相邻两亮条纹的中心间距 （填“变大”“变小”或“不变”）.
六、填空题（本大题共1小题）
17．如图所示，真空中，在两个同心圆所夹的环状区域存在（含边界）垂直于纸面向里磁感应强度为B的匀强磁场，两圆的半径分别为R和3R，圆心为O。质量为m、电荷量为q（q＞0）的带电粒子从大圆边缘的P点沿半径PO方向以不同的速度垂直射入磁场，粒子重力不计；
（1）若粒子在磁场中运动轨迹所对的圆心角为120°，则粒子在磁场中运动的时间t1= ；
（2）若粒子能进入小圆内部区域，粒子在磁场中运动的速度v2 >
七、解答题（本大题共4小题）
18．某同学在研究简谐运动规律过程中，发现弹簧连接一个物体时较容易成功，而两个物体摞在一起做简谐运动却比较困难。如图所示，A、B两木块质量分别是，，弹簧的劲度系数，A和B间的动摩擦因数，B与水平面的摩擦力不计，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取。
（1）求两木块一起做简谐运动的位移是2cm时，两木块的加速度大小；
（2）求两木块一起做简谐运动的位移是2cm时，A、B两木块间的摩擦力大小；
（3）两木块一起做简谐运动的过程中，求它们的最大振幅及木块A的最大动能。
19．皮划艇比赛是一项深受观众喜爱的运动。我市庆元籍皮划艇运动员王楠在奥运会和全运会比赛中均取得过优异的成绩。如图所示，在日常单人双桨皮艇训练中，运动员采用单桨划水使皮艇沿直线运动。运动员每次动作分为划水和空中运桨两个阶段，假设划水阶段用时1.0s，空中运桨用时为0.8s，若皮艇（含运动员和桨）质量为70kg，运动过程中受到的阻力恒定，划水时桨产生的动力大小为皮艇所受阻力的1.8倍。某时刻桨刚入水时皮艇的速度大小为4m/s，运动员紧接着完成1次划水和运桨动作，此过程皮艇前进8.1m，求：
（1）划水和空中运桨两阶段皮艇的加速度大小之比；
（2）皮艇的最大速度大小；
（3）该过程中皮艇所受阻力的冲量I的大小。
20．如图所示，两平行光滑导轨相距为d=20cm，金属棒MN的质量为m=10g，电阻R=8Ω，匀强磁场的磁感应强度B=0.8T，方向竖直向下，电源电动势E=10V，内阻r=1Ω，当电键K闭合时，MN恰好平衡，设θ=45°，g=10m/s2。求：
(1)金属棒MN所受安培力的大小；
(2)变阻器R1接入电路中的阻值；
(3)若变阻器R1阻值为1 Ω，则闭合电键的瞬间，求金属棒的加速度。
21．如图，电阻不计的两足够长的光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨间距为，导轨处于方向竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为。质量均为、接入电路的有效电阻均为的金属棒ab、cd垂直于导轨放置，均处于静止状态。时刻给cd棒一个方向水平向右、大小的拉力，时，金属棒ab和cd加速度刚好相等。此后撤去拉力F，整个过程棒与导轨接触良好。求：
（1）时金属棒ab和cd的加速度大小；
（2）时金属棒ab和cd的速度大小；
（3）从到回路中电流为零的过程中，金属棒ab和cd之间距离的增加量。
参考答案
1．A
【解析】根据题意可知，A、B两球均向右运动，由可知，由于两球质量关系为，则A球的速度是B球速度的2倍，故左方为A球，根据动量守恒定律可知
即碰撞后，A球的动量为，B球的动量为，根据可得
故BCD错误A正确。
故选A。
2．C
【解析】A．由图可知，小球振动的频率为
A错误；
B．时，小球在负向最大位移处，则小球在A位置，B错误；
C．小球在通过位置时，加速度为零，因此速度最大，C正确；
D．小球振动的周期与振幅无关，D错误；
故选C。
3．D
【解析】AB．由于0.15s时间内，质点P运动的路程小于8cm，即s小于半个周期，波在s时间内向前传播了3m，则波速为
周期为
因此P质点振动了s，其路程为cm，故AB都正确；
C．此波的波长为8m，遇到宽度为7.8m的障碍物时能发生明显的衍射现象，故C正确；
D．质点Q在时刻处于平衡位置正在向下振动，初相位为，则振动方程为
故D项错误。
故选D。
4．C
【解析】AB．由图可知，光线在左侧面折射时，光线1的折射角小，根据折射定律可知，光线1的折射率较小，频率较小，根据
可知，光线1在海水中的传播速度较大，故AB错误；
CD．由图可知，光线1的折射率小，偏移量小，所以若一束单色光射向平行空气砖后偏移量变大，说明折射率变大，即海水的盐度变大，若偏移量变小，说明海水的盐度变小，故C正确，D错误。
故选C。
5．D
【解析】B．由r=可知，粒子在x轴上方和下方磁场中运动的半径之比为1∶2，故B错误；
C．粒子在两磁场中运动所对应的圆心角均为60°，故粒子完成一次周期性运动的时间
t=T1＋T2=＋=
故C错误；
AD．粒子第二次射入x轴上方磁场时沿x轴前进了
l=R＋2R=3R
则粒子经磁场偏转后不能回到原点O，故A错误，D正确。
故选D。
6．D
【解析】A．每个周期内电流方向改变2次，故A错误；
B．发电机线圈转动频率与输出的交变电压频率相等，为
故B错误；
C．发电机输出电压的有效值为
输出电流为
故C错误；
D．根据理想变压器电压规律可知
输电电流为
输电线路上损失的功率为
解得
故D正确。
故选D。
7．B
【解析】A．由图乙可知，在第0s末到第1s末的过程中，电路中电流正在增大，则线圈的磁场能正在增大，电容器中的电场能正在减小，电容器正在向外电路放电，故A正确，不满足题意要求；
B．在第1s末到第2s末的过程中，电路中电流正在减小，且电流方向为顺时针方向，电容器正在充电，则电容器的下极板带正电，故B错误，满足题意要求；
CD．第2s末到第3s末的过程中，电路中电流正在增大，且电流方向为逆时针方向，M点的电势比N点的电势低；线圈的磁场能正在增大，电容器中的电场能正在减小，故CD正确，不满足题意要求。
故选B。
8．BD
【解析】A．由图示电路图可知，触片P若同时接触两个触点b和c，只有小风扇接入电路，只有小风扇工作，电吹风处于吹冷风工作状态，A错误；
B．变压器的原线圈、副线圈的匝数比为
C．小风扇消耗的功率转化为机械功率和线圈上的热功率，因未说明小风扇的效率，所以不能计算小风扇的内阻，C错误；
D．电热丝消耗的功率为
P′ = 500W - 60W = 440W
则电热丝中的电流为
D正确。
故选BD。
9．D
【解析】由原线圈两端输入电压U随时间变化的图象可知，U1=220V，T=0.02s．
A、变压器的电压与匝数成正比，由此可得副线圈的电压为22V，电压表V1测的是R2两端电压，故A错误；
B、T=0.02s，每个周期电流方向改变两次，故每秒钟电流方向改变100次，故B错误；
C、当出现火警时，温度升高，电阻R2减小，副线圈的电阻减小，副线圈的电流变大，所以原线圈的电流也就要增大，故C错误；
D、当出现火警时，温度升高，电阻R2减小，副线圈的电流变大，所以R1的电压要增大，由于副线圈的总电压不变，所以R2的电压就要减小，故D正确；
故选D．
【点睛】输出电压是由输入电压和匝数比决定的，电压与匝数程正比，电流与匝数成反比，根据理想变压器的原理分析即可，本题主要考查变压器的知识，要能对变压器的最大值、有效值、瞬时值以及变压器变压原理、功率等问题彻底理解．
10．AD
【解析】A．这种传感器的使用原理是惯性，跟重力无关，所以在外太空，完全失重的情况下，这种传感器仍然可以使用，故A正确；
BC．这种探测器可以测出手机的前后左右和上下以及旋转，不可以测量出任意情况下手机相对地面的速度，也不可以测量地磁场强度，进行GPS定位，故BC错误；
D．由图可知，手机上的A部分与质量块B发生相对移动时，电容的正对面积和板间距d发生变化，所以改变电容的值是通过改变正对面积和板间距d来实现的，故D正确。
故选AD。
11．CD
【解析】A．对甲、乙、弹簧构成的系统动量守恒，机械能也守恒，根据题意可知，初始状态，甲物块的动量大小为，则系统的总机械能大小为，若甲物块的动量大小大于，则系统的机械能必定大于，不满足机械能守恒，即分离时，甲物块的动量大小不可能大于，A错误；
B．由于该过程存在弹性势能的转化，因此甲、乙、弹簧构成的系统的机械能守恒，而甲、乙两物块组成的系统机械能不守恒，B错误；
C．根据分析可知，当甲乙共速时，两物块之间距离最小，即弹簧的形变量最大，则此时弹簧的弹性势能最大，C正确；
D．甲与弹簧分离时，对系统有
，
解得
可知，当
时，乙物块的速度可能为，D正确。
故选CD。
12．BD
【解析】A．根据同侧法由图可知，两波源的起振方向均沿y轴正方向，故A错误；
B．由图可知，0~0.5s两列波的传播距离相等均为
则两列波的波速大小均为
故B正确；
C．由图可知，0~0.5s两列波均传播，则两列波的周期均为
s=0.4s
再经过0.1s，两列波平衡位置在处的质点均回到平衡位置，则位移为0，故C错误；
D．同C选项分析，再经过0.1s，两列波平衡位置在处的质点均位于波峰处，根据波的叠加可知，此时质点的位移为
故D正确。
故选BD。
13．BD
【解析】A．根据图像可知
由于a光的折射率较小，入射时折射角较大，根据可知临界角较大，第一次出射时入射时较大，而b光的折射率较大，则临界角较小，出射时入射角较小，故无法确定哪种光先发生全反射，A错误；
B．由于条纹间距
可知只减小屏到挡板的距离L，相邻亮条纹间距离将减小，B正确；
C．图丙是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，若将薄片向右移动，即增大空气薄层的厚度，导致同级的光程差的间距变小，则干涉条纹间距将会变小，C错误；
D．自然光通过M后变成偏振光，若N的偏振方向与M的偏振方向相同，光屏上光斑最亮；若N的偏振方向与M的偏振方向垂直，光屏上几乎没有亮斑，因此当M和N发生相对转动时，光屏上的光斑亮度会发生变化，D正确。
故选BD。
14．AD
【解析】A．输入电压有效值为
U1＝V＝220V
由输入电压瞬时值表达式可知，角速度为ω＝100πrad/s，电流频率为
故A正确；
BC．S打到a处，当滑动变阻器的滑片向下滑动时，副线圈电路的总电阻减小，由
可知U2不变，即电压表V2的示数不变，所以电流表A2的示数变大，故BC错误；
D．若滑动变阻器的滑片不动，S由a处打到b处，副线圈匝数减小，输入电压不变，输出电压减小，即电压表V2的示数减小，根据
知输出功率减小，根据输入功率等于输出功率，可知
P1＝U1I1
减小，U1不变，则I1减小，即电流表A1的示数减小，故D正确。
故选AD。
15． bc de 1.04 1.03
【解析】①[1]推动小车由静止开始运动，故小车有个加速过程，在碰撞前做匀速直线运动，即在相同的时间内通过的位移相同，故bc段为匀速运动的阶段，故选bc计算碰前的速度；
[2]碰撞过程是一个变速运动的过程，而A和B碰后的共同运动时做匀速直线运动，故在相同的时间内通过相同的位移，故应选de段来计算碰后共同的速度；
②[3]A碰前的速度
碰后共同速度
碰前系统总动量
[4]碰后系统总动量
16．(1) 滤光片 单色
(2)2.331/2.332/2.333/2.334
(3)6.0×10-7
(4)变大
【解析】（1）[1][2]图甲中虚线框位置的组件名称是滤光片，它的作用是获得单色光；
（2）手轮上的刻度读数为2mm+0.01mm×33.2=2.332mm
（3）条纹间距
根据
可得
（4）在其他条件不变的情况下，仅将光的波长换成较大的做实验，根据
则光屏上相邻两亮条纹的中心间距变大。
17．
【解析】（1）[1]带电粒子在磁场中运动的周期
若粒子在磁场中运动轨迹所对的圆心角为120°，则粒子在磁场中运动的时间为
（2）[2]设带电粒子进入小圆内部区域的最大速度为vm，对应半径rm
由几何关系，有
解得
rm=4R
由牛顿第二定律有
解得
所以要使粒子能进入小圆内部区域，有
18．（1）；（2）；（3），
【解析】（1）两木块一起做简谐运动的位移是2cm时，以两木块为整体，根据牛顿第二定律可得
解得加速度大小为
（2）两木块一起做简谐运动的位移是2cm时，以A为对象，根据牛顿第二定律可得
解得A、B两木块间的摩擦力大小为
（3）两木块一起做简谐运动的过程中，它们振幅最大时，A、B两木块间的摩擦力达到最大，则有
联立解得最大振幅为
根据系统机械能守恒可得
解得
则木块A的最大动能为
19．（1）4∶5；（2）；（3）
【解析】（1）设划水和空中运桨两阶段皮艇的加速度大小分别为a1、a2，根据牛顿第二定律有


由题意可知
F=1.8f
联立解得

（2）皮艇的最大速度大小为

划水过程皮艇的位移大小为

运桨过程皮艇的位移大小为

由题意可知

联立解得


（3）根据牛顿第二定律可得

根据冲量的定义可得该过程中皮艇所受阻力的冲量大小为

20．(1)0.1N；(2)7Ω；(3)
【解析】(1)金属棒受重力mg、支持力N、安培力F的作用，力图如图。
根据平衡条件得安培力
F=mgtanθ=0.1N
(2)安培力为
F=BIL
解得
根据欧姆定律得
代入数据解得
R1=7Ω
(3)若变阻器R1阻值为1Ω，则闭合电键的瞬间
金属棒的加速度
21．（1）；（2），；（3）
【解析】（1）两棒的加速度相等时，设受到的安培力大小为，对金属棒
对金属棒cd
联立解得
（2）根据安培力公式
解得回路中电流大小
设回路中的感应电动势为E，则
设两棒的加速度相等时，金属棒ab、cd的速度分别是、，则
设时间内安培力冲量大小为，对金属棒cd
对金属棒ab
联立解得
，
（3）撤去外力F后，金属棒cd做加速度逐渐减小的减速运动，金属棒ab做加速度逐渐减小的加速运动，最后两棒速度相等，做匀速运动，设最终共同速度为v，根据动量守恒定律
对ab棒，根据动量定理
电荷量
设两棒间距离增大了x，则
联立解得