河北省承德市高中2024-2025学年高二上学期期末物理试卷（解析版）

这是一份河北省承德市高中2024-2025学年高二上学期期末物理试卷（解析版），共15页。试卷主要包含了本试卷主要考试内容， 在研究微型电动机的性能时等内容，欢迎下载使用。
本试卷满分100分，考试用时75分钟。
注意事项：
1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
4.本试卷主要考试内容：人教版必修第三册第十二、十三章，选择性必修第一册，选择性必修第二册前两章。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28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. 质量为0.5 kg的瓜州蜜瓜放到水平桌面上，经2s，取重力加速度大小g=10 m/s2，则桌面支持力对蜜瓜的冲量大小是（ ）
A. 1N·sB. 5N·sC. 10N·sD. 15N·s
【答案】C
【解析】对蜜瓜进行分析，根据平衡条件有
则桌面支持力对蜜瓜的冲量大小
解得
故选C。
2. 关于波的反射、折射、衍射、干涉及多普勒效应，下列说法正确的是（ ）
A. 超声波雷达的工作原理是波的折射
B. 频率不相同的两列波也能发生干涉
C. 当波源与观察者都运动时，才会发生多普勒效应
D. “未见其人先闻其声”，说明声波也能发生衍射
【答案】D
【解析】A．超声波雷达的工作原理是波的反射，故A错误；
B．两列波的频率相同才能发生干涉，故B错误；
C．当波源与观察者发生相对运动时，才会发生多普勒效应，故C错误；
D．声波波长在1.7 cm～17 m之间，所以声波可以绕过一般的障碍物，“未见其人先闻其声”，就是声波的衍射现象，故D正确。
故选D。
3. 利用如图所示的实验装置，研究双缝干涉现象并测量出光的波长，下列说法正确的是（ ）
A. 双缝的作用是形成两个振动情况相同的光源
B. 若仅将单缝向双缝移动一小段距离，干涉条纹间距将会从a图变为b图所示情况
C. 若仅将滤光片由紫色换成波长更长的绿色，干涉条纹间距将会从a图变为b图所示情况
D. 若仅将遮光筒内的光屏向靠近双缝的方向移动少许，干涉条纹会变宽
【答案】A
【解析】A．通过单缝的光被双缝一分为二，可知，双缝的作用是形成两个振动情况相同的光源，故A正确；
B．根据
可知，若仅将单缝向双缝移动一小段距离，干涉条纹间距不会变化，故B错误；
C．根据
若仅将滤光片由紫色换成波长更长的绿色，则条纹间距变大，可知，干涉条纹间距将会从b图变为a图所示情况，故C错误；
D．根据
可知，若仅将遮光筒内的光屏向靠近双缝的方向移动少许，即L减小，则干涉条纹会变窄，故D错误。
故选A。
4. 关于下列四幅图的说法正确的是（ ）
A. 图甲中小磁针放在超导环形电流中间，静止时小磁针的指向如图甲所示
B. 摇动图乙中手柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会以相同的速度同向转动
C. 图丙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，炉内金属产生涡流发热，从而冶炼金属
D. 将图丁中金属矩形线框从匀强磁场中的位置水平移到位置，框内会产生感应电流
【答案】C
【解析】A．根据安培定则可知，环形电流在环内的磁场方向垂直于纸面向外，则静止时小磁针的N极应该向外，不是如图甲所示，故A错误；
B．摇动图乙中的手柄使得蹄形磁铁转动，导致穿过铝框的磁通量发生变化，铝框正产生感应电流，根据楞次定律可知，蹄形磁铁的磁场对感应电流的安培力使得铝框以小于蹄形磁铁转动的速度同向转动，故B错误；
C．图丙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，炉内金属产生涡流发热，从而冶炼金属，故C正确；
D．将图丁中金属矩形线框从匀强磁场中的位置水平移到位置，穿过线框的磁通量没有发生变化，框内不会产生感应电流，故D错误。
5. 科考队进入某一磁矿区域后，发现原来指向正北的指南针的N极逆时针转过（如图所示的虚线），设该处的地磁场磁感应强度的水平分量为，则磁矿所产生的磁感应强度的水平分量的最小值为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】磁矿所产生的磁感应强度的水平分量的最小值为
6. 如图所示的电路中，定值电阻的阻值大于灯泡L的阻值。自感线圈的阻值非常小，可忽略不计。下列说法正确的是（ ）
A. 开关S由闭合到断开时，电阻的电流方向由流向
B. 开关S闭合至电路稳定时，灯泡L两端的电压比电阻两端的电压高
C. 开关S由断开到闭合时，灯泡L将逐渐变亮
D. 开关S由闭合到断开时，灯泡L先闪亮一下然后才变暗
【答案】C
【解析】A．开关S由闭合到断开时，线圈相当于一个电源，线圈中的电流在新回路中由先前的稳定值逐渐减为0，可知，电阻的电流方向由流向，故A错误；
B．电路稳定时，由于线圈电阻不计，此时线圈相当于一根导线，灯泡与定值电阻并联，则灯泡L两端的电压等于电阻两端的电压，故B错误；
C．开关S由断开到闭合时，由于线圈的自感作用，导致通过灯泡的电流逐渐增大，即灯泡L将逐渐变亮，故C正确；
D．电路稳定时，由于线圈电阻不计，此时线圈相当于一根导线，又由于，定值电阻的阻值大于灯泡L的阻值，则通过灯泡的电流大于定值电阻中的电流，开关S由闭合到断开时，线圈相当于一个电源，线圈中的电流在新回路中由先前的稳定值逐渐减为0，可知，灯泡L逐渐变暗，不会闪亮一下，故D错误。
7. 矩形导线框abcd固定在磁场中静止不动，磁场方向与线框平面垂直，磁感应强度随时间变化的图像如图所示。时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里，在时间内，线框ab边所受的安培力（规定ab边所受的安培力向左为正方向）、线框ab边的电流（规定由到为电流的正方向）、线框的热功率、ab两点的电势差随时间变化的图像正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】D．内，根据楞次定律可知，感应电流方向沿顺时针方向，则
则有
题中给出的图像不满足要求，故D错误；
B．结合上述可知，内，感应电流方向沿顺时针方向，图像中的电流为负值，且有
由于内，图像斜率一定，可知，感应电流大小一定。内，感应电流方向沿逆时针方向，图像中的电流为正值，且有
由于内，图像斜率一定，可知，感应电流大小一定，即题中给出的图像满足要求，故B正确；
A．结合上述可知，感应电流大小始终一定，由于，可知线框ab边所受的安培力与磁感应强度成正比，由于图像在2s前后成线性关系，则图像在对应时间内也应成线性关系，在内，根据左手定则，线框ab边所受的安培力方向向左，为正值；在内，根据左手定则，线框ab边所受的安培力方向向右，为负值。同理在内图像也应成线性关系，在内，感应电流方向沿逆时针方向，图像中的电流为正值，根据左手定则可知，在内，线框ab边所受的安培力方向向左，为正值，在内，线框ab边所受的安培力方向向右，为负值，题中所给图像不满足要求，故A错误；
C．线框的热功率
由于感应电流大小始终一定，则发热功率也始终一定，即图像为一条平行于时间轴的直线，故C错误。
故选B。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 渔船上的声呐利用超声波来探测远方鱼群的方位。某渔船发出的一列超声波在时的波动图像如图甲所示，图乙为质点的振动图像。下列说法正确的是（ ）
A. 该波沿轴正方向传播，波速为
B. 时间内，质点运动的路程为2m
C. 时间内，质点沿轴运动了2m
D. 旁边另一艘渔船发出了更低频率的超声波，易知这两列声波在水中传播的速度大小相等
【答案】BD
【解析】A．根据图乙可知，0时刻P沿y轴正方向运动，根据同侧法可知，该波沿轴正方向传播，波速
故A错误；
B．时间内，由于
则时间内，质点运动的路程为
故B正确；
C．波在传播过程中，质点在各自平衡位置振动，质点并不会随波迁移，故C错误；
D．机械波的传播速度由介质决定，可知，旁边另一艘渔船发出了更低频率的超声波，易知这两列声波在水中传播的速度大小相等，故D正确。
故选BD。
9. 在研究微型电动机的性能时。可采用如图所示的实验电路。调节滑动变阻器，使电动机停止转动时，理想电流表和电压表的示数分别为0.5A和1.0V，重新调节，使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0A和15.0V。该电动机正常运转时的输出功率和电动机的线圈电阻分别是（ ）
A. 22WB. 20WC. D.
【答案】AC
【解析】CD．电动机停止转动时，电动机相当于一个纯电阻，则电动机内阻
故C正确，D错误；
AB．电动机恢复正常运转时，根据
解得
故A正确，B错误。
故选AC。
10. 每年夏季随着温度升高，天山和昆仑山上的冰川开始融化，塔里木河里的水便会溢出河道，流向河边低洼处。同时，河水带来了大量的鱼、虾等生物。当地村民掌握了这样的自然规律，世代居住在这里，以捕鱼为生。现有一村民在距离水面高为的河岸上，看到与水面成角的方向有一条鱼，鱼的实际位置在水面下方处。已知水对光线的折射率为，则下列说法正确的是（ ）
A. 鱼的实际深度比村民观察到的要深
B. 如图所示，鱼在水中看到岸上所有的景物都会出现在一个倒立的圆锥里，角的最大值为
C. 鱼与村民的实际水平距离为2m
D. 鱼看到的村民位置比村民的实际位置要高
【答案】AD
【解析】A．将鱼作为光源，鱼发出的光经水面折射后，进入村民的眼睛，由于此过程的入射角小于折射角，村民沿进入人眼的折射光的反向延长线看到鱼的虚像处于实际鱼的上方，即鱼的实际深度比村民观察到的要深，故A正确；
B．根据题意可知，角的最大值为临界角，根据
可知
故B错误；
C．看到与水面成角的方向有一条鱼，鱼作为光源发出的光经过水面后的折射光路图，如图所示
上述光路图折射角
令入射角为，则有
解得
令，，根据几何关系可知
解得
故C错误；
D．将村民作为光源，村民发出的光经水面折射后，进入鱼的眼睛，由于此过程的入射角大于折射角，鱼沿进入鱼眼的折射光的反向延长线看到村民的虚像处于实际村民的上方，即鱼看到的村民位置比村民的实际位置要高，故D正确。
故选AD。
三、非选择题：共54分。
11. “祖冲之”研究小组做用单摆测重力加速度的实验。
（1）用游标卡尺测量小铁球的直径，示数如图甲所示，则小铁球的直径______mm。
（2）使摆球在竖直平面内摆动稳定后，当摆球到达最低点时启动停表开始计时，并记录此后摆球再次经过计时起点的次数（，2，3，…）。当时停止计时，此时停表的示数如图乙所示，其读数为______s。
（3）某同学测出不同摆长时对应的周期，作出图线，如图丙所示，再利用图线上任意两点、的坐标、，可求得______。不考虑实验误差，若该同学测摆长时漏加了小铁球半径，其他测量、计算均无误，则用上述方法算得的值和真实值相比______（填“偏大”“偏小”或“不变”）。
【答案】（1）14.50 （2）96.8 （3） 不变
【解析】（1）小铁球的直径14mm+0.05mm×10=14.50mm
（2）秒表读数1.5min+6.8s=96.8s
（3）[1]根据
可得
可知
解得
[2]若该同学测摆长时漏加了小铁球半径，则根据
可知T2-L图像的斜率不变，则用上述方法算得的值和真实值相比不变。
12. 随着智能手机的广泛应用，充电宝成为手机及时充电的一种重要选择。充电宝可以视为与电池一样的直流电源。一充电宝的电动势约为4.5V，内阻很小，某实验小组想要测定它的电动势和内阻。“测定充电宝的电动势和内阻”的实验电路如图甲所示，其中为定值电阻，R为滑动变阻器。
（1）图甲中器材A是________，器材B是________。（均填“电流表”或“电压表”）
（2）测得的路端电压U与电流的关系图线如图乙所示，则实验测得充电宝的电动势E=________V、内阻r=________Ω。（保留两位有效数字）
（3）电路中接入可以达到下列哪个效果？________。（填选项前字母）
A. 测电流的电表读数变化明显B. 更准确地测量充电宝的内阻
C. 避免充电宝的放电电流过大D. 减小测电压的电表的分流作用
【答案】（1）电压表 电流表 （2）4.4 1.6 （3）C
【解析】（1）[1][2]由题图甲可知，该实验应用伏安法测电源的电动势和内阻，则器材A为电压表，器材B为电流表。
（2）[1][2]由题图乙可知，待测充电宝的电动势，待测充电宝的内阻
（3）电阻串联在电路中，起保护电路的作用，避免充电宝的放电电流过大而损坏电路中的器件。
13. 如图所示，质量的金属圆环用细绳竖直悬挂于水平横梁上，虚线ab平分圆环，ab以上部分有垂直纸面向外的匀强磁场。磁感应强度随时间变化的关系满足，已知圆环的半径，电阻，取重力加速度大小，细绳能承受的最大拉力，从时刻开始计时，求：
（1）感应电流的大小及方向；
（2）细绳断裂瞬间的时刻。
【答案】（1），感应电流方向沿顺时针方向 （2）
【解析】（1）由楞次定律可知，感应电流方向沿顺时针方向
根据法拉第电磁感应定律有
根据闭合电路欧姆定律有
解得
（2）根据安培力公式有
细绳断裂瞬间，则有
其中，
解得
14. 直角三角形如图所示，，，的长度，三角形外存在方向垂直纸面向里、磁感应强度大小的匀强磁场（未画出），一比荷的负离子从点以速度（未知）运动，恰经过点且以垂直边的方向射入三角形内部，然后从边的点（未画出）射入磁场中，从边上的点（未画出）再次进入三角形，求：
（1）速度的大小及方向；
（2）离子由点到点的时间；
（3）点与点的距离。
【答案】（1），方向与成角指向左上方 （2） （3）
【解析】（1）根据题意作出离子的运动轨迹
依题意可得的长度
离子在磁场中做匀速圆周运动的半径
根据洛伦兹力提供向心力
又
解得
方向与成角指向左上方。
（2）的长度
离子由点到点有
离子由点到点有
离子由点到点的时间
解得
（3）的长度
则
离子由点左边处垂直向上运动，圆心在点右边处，设
由余弦定理得
解得
15. 如图所示，劲度系数为的轻弹簧放在光滑绝缘的水平面上，左端连着绝缘小球B，右端连在固定板上，整个装置处在电场强度大小为、方向水平向右的匀强电场中。现把一质量为、带电荷量为的小球A，从与小球B距离处自由释放，小球A与小球B发生正碰，碰撞中无机械能损失，且小球A的电荷量始终不变。已知小球B的质量，小球B被碰后做周期性运动，其运动周期（小球A、B均可视为质点，重力加速度大小为）。
（1）画出刚释放后瞬间小球A的受力分析图；
（2）求小球A与小球B相碰前，小球A的速度大小；
（3）求两小球第一次碰撞后瞬间，小球A的速度和小球B的速度；
（4）要使小球A与小球B第二次仍在小球B的初始位置迎面相碰，求弹簧劲度系数的可能取值。
【答案】（1）见解析 （2） （3），方向向左，，方向向右 （4）（n=0，1，2，3…）
【解析】（1）刚释放后瞬间小球A受到重力、支持力与电场力作用，如图所示
（2）设小球A与小球B碰撞前瞬间的速度为根据动能定理有
解得
（3）由于碰撞过程极短，可以认为系统满足动量守恒，则有
由题知碰撞过程中无机械能损失，则有
解得
负号表示方向向左
方向向右。
（4）要使小球A与小球B第二次迎面碰撞仍发生在原位置，则小球A重新回到原位置所用的时间满足（n=0，1，2，3…）
小球A在电场中受电场力作用向左做减速运动至速度为0后又向右做加速运动，根据牛顿第二定律有
根据运动学规律有
根据题意有
解得（n=0，1，2，3…）