江苏省南通市2024-2025学年高二（上）期末物理试卷

这是一份江苏省南通市2024-2025学年高二（上）期末物理试卷，共13页。试卷主要包含了单选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.下列用电器中利用涡流产生热量的是( )
A. 真空冶炼炉
B. 微波炉
C. 电吹风
D. 电热水壶
2.鸡蛋从高处落到坚硬的盘子里会破，落在较厚的软垫上不会破。因为落在软垫上的鸡蛋( )
A. 速度变化量小B. 动量变化量小C. 动量变化率小D. 动能变化量小
3.如图所示，单摆在光滑斜面上做简谐运动，若要使其运动的周期变大，可以( )
A. 减小单摆振幅
B. 缩短单摆摆长
C. 增大摆球质量
D. 减小斜面倾角
4.炎热的夏天，柏油马路附近空气的折射率随高度降低而减小，太阳光斜射向马路的过程中会发生弯曲。下列光路图中能描述该现象的是( )
A. B. C. D.
5.如图所示，线圈与通电导线在同一平面内，能使得线框中磁通量先增大后减小的是( )
A. 向左平移线框
B. 向右平移线框
C. 绕导线顺时针转动线框
D. 绕导线逆时针转动线框
6.如图所示是研究自感现象的电路图，L是自感系数很大的线圈，其直流电阻几乎为零，两个灯泡A、B完全相同，下列说法正确的是( )
A. 开关闭合时，B灯逐渐变亮
B. 电路稳定时，灯A、B一样亮
C. 开关断开时，L左端电势高于右端电势
D. 开关断开时，磁场能转化为B灯的电能
7.通过某交流电流表的电流i随时间t变化的关系如图所示，该电流表的示数是( )
A. 5AB. 4AC. 3AD. 1A
8.如图所示为回旋加速器示意图，粒子在磁场D形盒D1中做圆周运动时，由内向外相邻两个半圆轨迹的( )
A. 圆心位置相同
B. 半径差变小
C. 时间差变小
D. 能量差变小
9.如图所示，三角形abc内存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，三角形导线框def沿着底边向右匀速运动。则线框通过磁场过程中外力F随时间变化的图像可能是( )
A. B. C. D.
10.如图所示，轻质弹簧左端固定，右端与物块A连接，物块B叠放在A上。弹簧原长时，将A、B由静止释放，一起沿固定的光滑斜面运动到最低点时将B取下，A沿斜面上滑至最高点，则该过程中( )
A. A下滑和上滑的最大速度大小一定相同
B. A下滑和上滑的最大加速度大小一定相同
C. 下滑增大的弹性势能大于上滑减小的弹性势能
D. A、B下滑减少的重力势能等于A上滑增大的重力势能
二、实验题：本大题共1小题，共15分。
11.某同学利用图1所示装置测量黄光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到黄光干涉条纹。回答下列问题：

(1)关于本实验，下列说法正确的是______。
A.干涉条纹与双缝平行
B.单缝的作用是为了会聚光
C.若取下滤光片，观察不到干涉条纹
(2)已知双缝间距d=2.0×10−4m双缝到屏的距离L=1.0m，将测量头的分划板中心刻线与某一亮条纹的中心对齐，其示数如图2所示，此时的示数为______mm，经过处理后，测得两相邻亮条纹间距离Δx=2.9×10−3m，由以上数据可求得该光的波长为______m。
(3)某同学观察到如图3所示图像，应调节图1中的______(填“单缝”或“测量头”)；若没有调节，会导致波长的测量值______(填“大于”“小于”或“等于”)其实际值。
(4)在其它操作都正确的情况下，若光具座不水平，测量结果是否会受到影响？请简述理由______。
三、计算题：本大题共4小题，共45分。
12.如图所示，两光滑的平行金属轨道，电阻不计，与水平面成θ角。磁场垂直于轨道平面向上，磁感应强度为B。导体棒ab、cd垂直于轨道放置，与轨道形成回路的总电阻为R，棒的质量为m，轨道的宽度为l。重力加速度为g。当ab固定，cd匀速向下运动，求：
(1)cd中的电流大小I；
(2)重力对cd的功率P。
13.图甲中，青蛙在平静的水面上鸣叫时引起水面振动。把水波视作横波，以青蛙所在位置为原点O，某时刻波源垂直xOy平面振动所产生波的示意图如图乙所示，实线圆、虚线圆分别表示相邻的波峰和波谷，图丙为某质点的振动图像，求：

(1)波在水中的传播速度大小v；
(2)从图乙所示状态开始，P点到达波谷所需时间Δt。
14.如图所示，水平面上放置着半径为R圆槽，AB为直径，左端固定一挡板。小球自左端A点的正上方R处自由下落，从A点进入圆槽。圆槽和小球质量均为m，重力加速度为g，不计一切摩擦。
(1)求小球第一次到达槽底时速度大小v0；
(2)求小球在圆槽中第一次上滑的最大高度h；
(3)若小球第一次从槽底滑到最高点的时间为t，求该过程圆槽的位移大小x。
15.如图甲所示，足够长的平行金属板MN，距离为2d，板间有垂直纸面向里的匀强磁场，两板间中心有一电子源O。t=0时刻以速度v0向各个方向发射电子，平行于极板方向射出的粒子刚好垂直击中极板。电子电量为−e，质量为m，仅考虑纸平面内运动的电子。
(1)求磁感应强度大小B；
(2)经过时间t后电子打到右侧极板，求时间t的范围；
(3)若电子源在0～T4内有电子以速度v02平行于极板向上射出，且在两板间加如图乙所示电压，U0=mv02e、T=4πdv0，求电子经过区域的面积S。
答案和解析
1.【答案】A
【解析】解：A、真空冶炼炉的工作原理是炉内的金属导体内产生涡流使其熔化，故A正确；
B、微波炉的工作原理是通过磁控管产生微波，微波在烹调腔内形成均匀的微波电场，食物中的水分子在微波电场的作用下快速振动并产生热量，从而实现食物的加热，故B错误；
C、电吹风的工作原理‌主要依赖于电动机驱动转子带动风叶旋转，当风叶旋转时，空气从进风口吸入，形成离心气流，再由风筒前嘴吹出，故C错误；
D、当电热水壶接通电源后，电流通过加热元件产生热量，这些热量通过水胆传递给水，使水温逐渐升高，故D错误。
故选：A。
电流做周期性的变化，在附近的导体中产生感应电流，该感应电流看起来像水中的漩涡，所以叫做涡流。涡流会在导体中产生大量的热量，据此分析各个选项。
本题考查涡流的工作原理，要注意明确只有金属物体相对探测器运动时才能产生涡流，掌握产生感应电流的条件
2.【答案】C
【解析】解：鸡蛋落到盘子里和软垫上时，瞬间速度相同，动量相同，最终速度和动量都变为零，可知鸡蛋落到盘子里和软垫上，鸡蛋的速度变化量、动量变化量和动能变化量都相同，没有减小。根据动量定理知，动量变化量相同，落在软垫上延长了鸡蛋与接触面的作用时间，从而减小了动量的变化率，故C正确，ABD错误。
故选：C。
根据速度关系，分析动量和动量变化的关系，根据动量定理分析鸡蛋所受冲量关系和冲力的关系。
本题应用动量定理分析生活现象，要抓住相等的条件进行分析。注意明确鸡蛋的受力是决定其是否破碎的关键。
3.【答案】D
【解析】解：AC、单摆在光滑斜面上做简谐运动的周期T=2π Lgsinθ，其中θ是斜面与水平面之间的夹角，可知简谐运动的周期与摆球质量、单摆振幅无关，故AC错误；
B、根据周期公式T=2π Lgsinθ，缩短单摆摆长，其做简谐运动的周期变小，故B错误；
D、根据周期公式T=2π Lgsinθ，减小斜面倾角，单摆的周期增大，故D正确。
故选：D。
简谐运动的周期与摆球质量、单摆振幅无关，写出周期公式再进行分析。
本题考查的是简谐振动的周期公式，根据周期公式找出使周期变大的方法，这是一道基础题。
4.【答案】B
【解析】解：光由光疏介质射入光密介质时，折射角小于入射角，又由题意可知，地球表面附近空气的折射率随高度降低而减小，则太阳光应向上弯曲，故B正确，ACD错误。
故选：B。
题目中提到的“折射率随高度降低而减小”意味着，越接近地面，空气的折射率越小。根据折射定律，当光从折射率较高的介质进入折射率较低的介质时，光线会远离法线方向偏折。因此，太阳光在斜射向地面的过程中，由于空气折射率的变化，光线会逐渐远离法线方向偏折，形成特定的光路。
本题的关键在于理解光的折射定律以及折射率变化对光线路径的影响。当光从折射率较高的介质进入折射率较低的介质时，光线会远离法线方向偏折。在本题中，由于空气折射率随高度降低而减小，太阳光在斜射向地面的过程中，光线会逐渐远离法线方向偏折，形成特定的光路。正确理解这一现象是解答本题的关键。
5.【答案】B
【解析】解：A、向左平移线框穿过线框的磁通量变小，故A错误；
B、向右平移线框穿过线框的磁通量变大，故B正确；
CD、绕导线顺时针转动或逆时针转动线框磁通量先变小后变大，故CD错误；
故选：B。
磁通量是指穿过一个闭合回路的磁感线的总数，其大小与磁感应强度、闭合回路的面积以及磁感应强度与闭合回路法线方向的夹角有关。当闭合回路的面积、磁感应强度或两者之间的夹角发生变化时，磁通量也会随之变化。题目要求找出能使线框中磁通量先增大后减小的运动方式。
本题的关键在于理解磁通量变化的原理，以及如何通过改变闭合回路与磁场的相对位置来影响磁通量。在分析选项时，需要考虑线框与磁场的相对位置变化对磁通量的影响，以及这种变化是否符合题目要求的“先增大后减小”的模式。
6.【答案】D
【解析】解：AB、开关S闭合时，电路中立即建立了电场，故立即就有了电流，故灯泡A、B同时变亮；但通过线圈的电流要增加，会产生自感电动势，电流缓慢增加；当电流稳定后，线圈相当于直导线，灯泡B被短路，故电键闭合后，灯泡A、B同时亮，但B逐渐熄灭，A更亮，故AB错误；
CD、断开S时，A灯立即熄灭，线圈产生自感电动势，L左端电势低于右端电势，和灯泡B构成闭合电路，B灯先闪亮后逐渐变暗，磁场能转化为B灯的电能，故C错误，D正确。
故选：D。
电感线圈L中电流变化时，会产生自感电动势，阻碍电流的变化；故电键接通瞬间通过线圈的电流缓慢增加，电键断开瞬间通过线圈的电流缓慢减少。
本题考查了通电自感和断电自感，关键要明确线圈中的自感电动势总是阻碍电流的增加和减小，即总是阻碍电流的变化。
7.【答案】A
【解析】解：设该交流电的有效值为I，则I2RT=(4 2)2R⋅T2+(3 2)2R⋅T2，解得I=5A，电流表的示数即为该交流电的有效值，故A正确，BCD错误。
故选：A。
根据有效值的定义计算即可。
本题考查了交流电有效值的计算，知道电流表的示数即为交流电的有效值。
8.【答案】B
【解析】解：A.根据回旋加速器原理可知相邻两个半圆轨迹的圆心位置不相同，故A错误；
B.根据动能定理，粒子第一次加速有qU=12mv12，R1=mv1qB
根据动能定理，粒子第二次加速有2qU=12mv22，R2=mv2qB，
解得R1R2=1 2，同理可得D形盒内任意两个相邻的圆轨道半径之差为：rn−rn−1=1B 2mUq( n− n−1)，可知其相邻圆半径之差越来越小，故B正确；
CD.根据回旋加速器原理可知相邻两个半圆轨迹的时间差以及能量差都相等，故CD错误。
故选：B。
根据回旋加速器工作原理分析。
题考查学生对回旋加速器工作原理的掌握，其中对动能定理和磁场中半径公式的使用，是解题的关键。
9.【答案】C
【解析】解：根据楞次定律：感应电流的磁场总要阻碍导体与磁场间相对运动，可知线框受到的安培力一直向左，因线框做匀速运动，则外力F与安培力平衡，可知外力F的方向一直向右，始终为正，所以B图和D图是错的。线框从进磁场到完全进入磁场的过程，t时刻，线框产生的感应电动势为E=B⋅vt⋅tan60°⋅v= 3Bv2t，感应电流为I=ER，根据平衡条件得F=BI⋅vt⋅tan60°，联立得F=3B2v3Rt2，F−t图像是开口向上的抛物线右支，结合对称性可知，C图是对的，故ABD错误，C正确。
故选：C。
先根据楞次定律判断线框受到的安培力方向，再根据平衡条件分析外力F的方向。根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律和安培力公式推导出外力F与时间t的关系式，再选择图像。
本题是电磁感应中图像问题，要熟练运用排除法分析，从外力F的方向和大小两个方面分析。
10.【答案】C
【解析】解：A、当受到的合外力为0时，A的速度最大，由于下滑时，有：(mA+mB)gsinθ=kx1，解得：x1=(mA+mB)gsinθk，上滑的过程中，则有：mAgsinθ=kx2，解得：x2=mAgsinθk，由此可知，由于去掉B，质量减小，平衡位置对应的弹簧形变量不同，导致最大速度时的位置和速度大小不同，故A错误；
B、在下滑的过程中，由牛顿第二定律可知：(mA+mB)gsinθ−kx=ma下，解得：a下=gsinθ−kxm，可知当x=0时，加速度最大为：a下m=gsinθ，方向沿斜面向下，上滑时，有：kx′−mgsinθ=ma上，解得：a上=kx′m−gsinθ，则可知，上滑在最高点时，弹簧可能处于拉伸或压缩状态，弹力方向与重力分力叠加，导致加速度可能大于gsinθ，方向沿斜面向下，故B错误；
C、由能量守恒定律可知，下滑时：A和B的总质量大，压缩弹簧的形变量更大，储存的弹性势能更多，上滑时仅A运动，弹簧的形变量可能小于下滑时的最大形变量(例如，若A上滑的最高点弹簧未恢复到原长，弹性势能未完全释放，因此弹性势能的减少量小于下滑时的增加量，故C正确；
D、由能量守恒定律可知，由于AB间存在摩擦力做功，则下滑时A和B减少的重力势能不能完全转化为弹簧的弹性势能，上滑时弹簧的弹性势能重新转化为A的重力势能，则A上滑增大的重力势能应小于A、B下滑减少的总重力势能，故D错误。
故选：C。
分析物块A与B运动过程以及物块A单独的运动过程，根据能量的转化关系以及受力情况，结合牛顿第二定律分析求解。
本题主要考查功能关系、牛顿第二定律的基本运用，掌握基本概念和公式即可解答。
11.【答案】A 2.430 5.8×10−7 测量头 大于 有影响，理由见解析
【解析】解：(1)A.干涉条纹与双缝平行，故A正确；
B.单缝的作用是为了获得线光源，故B错误；
C.若取下滤光片，光屏上可观察到彩色的干涉图样，故C错误；
故选：A。
(2)螺旋测微器的精确度为0.05mm，读数为2mm+0.01×43.0mm=2.430mm
根据Δx=Ldλ
得λ=2.9×10−3×2.0×10−41.0m=5.8×10−7m
(3)在目镜中观察到如图所示的情形，应调节测量头使其平行，否则会导致条纹间距测量偏大，由公式
Δx=Ldλ
可知导致测量的单色光波长偏大；
(4)若光具座不水平，会导致光程差发生变化，从而影响条纹间距大小，使得测量结果受影响。
故答案为：(1)A；(2)2.430；5.8×10−7；(3)测量头；大于；(4)有影响，理由见解析
(1)根据干涉条纹的特点和实验装置的要求进行分析和判断；
(2)先确定螺旋测微器精确度，再读出图中的示数，根据相邻条纹间距公式计算波长；
(3)该图测量的不是条纹的垂直距离，则导致条纹间距增大，根据相邻条纹间距公式判断波长变化；
(4)根据条纹间距分析误差。
本题关键掌握螺旋测微器的读数方法，条纹间距的计算方法，掌握相邻条纹间距公式。
12.【答案】解：(1)匀速运动时cd受力平衡，根据平衡条件可得：mgsinθ=BIl
解得：I=mgsinθBl；
(2)设匀速运动的速度大小为v，则有：Blv=IR
解得：v=mgRsinθB2l2
重力对cd的功率为：P=mgsinθ⋅v
解得：P=m2g2Rsin2θB2l2。
答：(1)cd中的电流大小为mgsinθBl；
(2)重力对cd的功率为m2g2Rsin2θB2l2。
【解析】(1)匀速运动时cd受力平衡，根据平衡条件求解电流强度；
(2)求出匀速运动的速度大小，根据功率与速度的关系求解重力对cd的功率。
对于电磁感应问题研究思路常常有两条：一条从力的角度，根据牛顿第二定律或平衡条件列出方程；另一条是能量，分析涉及电磁感应现象中的能量转化问题，根据动能定理、功能关系等列方程求解。
13.【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，由题图乙可知波长λ=1.2cm−0.4cm=0.8cm，由题图丙可知周期T=0.016s，则波在水中的传播速度大小为
v=λT=；
(2)根据题意可知P点此时处于平衡位置，从题图乙所示状态开始，P点第1次到达波谷所需时间为
t1=34T =34×0.016s=0.012s，则P点到达波谷的所用时间为Δt=t1+nT(n=0,1,2,3,...)，代入数据解得Δt=(0.016n+0.012)s(n=1,2,3,...)。
答：(1)波在水中的传播速度大小为50cm/s；
(2)从图乙所示状态开始，P点到达波谷所需时间Δt=(0.016n+0.012)s(n=1,2,3,...)。
【解析】(1)根据题图得出波长、周期，进而可求出波速；
(2)根据P点此时所在位置，分析其第1次到达波谷所需时间，进而得出每次到达波谷所需时间。
考查对波的传播规律的理解，根据关系式解答。
14.【答案】解：(1)根据动能定理有
mg×2R=12mv02
解得v0=2 gR
(2)规定向右为正方向，系统水平方向动量守恒，则有
mv0=2mv
根据能量守恒定律有mgh=12mv02−12×2mv2
解得h=R
(3)对圆槽，根据动能定理有F−水x=12mv2−0
水平方向，根据动量定理有F−水t=mv−0
解得x= gRt2。
答：(1)小球第一次到达槽底时速度大小为2 gR；
(2)小球在圆槽中第一次上滑的最大高度为R；
(3)该过程圆槽的位移大小为 gRt2。
【解析】(1)根据动能定理解得小球第一次到达槽底时速度大小；
(2)根据水平方向动量守恒定律及能量守恒定律解答；
(3)根据动能定理及动量定理解答。
本题主要是考查了动量守恒定律和能量守恒定律；对于动量守恒定律，其守恒条件是：系统不受外力作用或某一方向不受外力作用(或合外力为零)；解答时要首先确定一个正方向，利用碰撞前系统的动量和碰撞后系统的动量相等列方程，再根据能量守恒定律列方程求解。
15.【答案】解：(1)电子在磁场中做匀速圆周运动，平行于极板方向射出的粒子刚好垂直击中极板，由数学知识可知，电子做匀速圆周运动的半径R=d，圆心角θ=π2
洛伦兹力提供向心力，根据向心力公式ev0B=mv02R
解得B=mv0ed；
(2)当电子沿平行于极板方向射出时，运动时间最短，此时电子在磁场中做半恰好运动半圆，运动时间tmin为半个周期。根据周期公式T=2πRv和B=mv0ed可得
T=2πdv0，所以tmin=T2=πdv0；
当电子沿垂直于极板方向射出时，运动时间最长，电子在磁场中做四分之三圆周运动，运动时间tmax为四分之三个周期，即：
tmax=3T4=3πd2v0
所以时间的范围是：πdv0≤t≤3πd2v0；
(3)电子在垂直极板方向的加速度a=Fm=eU0md，将U0和d代入可得a=g4，在T4时间内，垂直极板方向的位移y=12a(T4)2，将a和T代入可得y=d4，电子经过区域为一个矩形，其长为2d，宽为d，所以面积：S=2d×d=2d2。
答：(1)磁感应强度大小B为mv0ed；
(2)时间t的范围为πdv0≤t≤3πd2v0；
(3)电子经过区域的面积S为2d2。
【解析】(1)分析电子的运动情况：平行于极板方向射出的粒子刚好垂直击中极板，说明电子在磁场中做匀速圆周运动，其轨迹为四分之一圆由几何知识求得轨迹半径，再根据洛伦兹力提供向心力列式求得磁感应强度大小B；
(2)分析电子运动的临界情况：当电子沿平行于极板方向射出时，运动时间最短，此时电子在磁场中做半圆周运动，运动时间tmin为半个周期；当电子沿垂直于极板方向射出时，运动时间最长，电子在磁场中做四分之三圆周运动，运动时间tmax为四分之三个周期；
(3)分析电子在电场中的运动情况：在0−T4内电子以速度v0平行于极板向上射出，且在两板间加如图乙所示电压；电子在垂直极板方向做类平抛运动，在平行极板方向做匀速直线运动。
本题是一道关于电子在磁场和电场中运动的物理问题，需要分别分析电子在不同条件下的运动情况，结合相关物理规律求解。