【物理】天津市滨海新区2023-2024学年高二下学期期末检测试卷（解析版）

这是一份【物理】天津市滨海新区2023-2024学年高二下学期期末检测试卷（解析版），共15页。试卷主要包含了单项选择题，不定项选择题，实验题，综合题等内容，欢迎下载使用。
本试卷分为第I卷（选择题）、第II卷（非选择题）两部分。第I卷为第1页至第5页，第II卷为第6页至第8页。试卷满分100分。考试时间60分钟。
第I卷选择题
一、单项选择题（每小题4分，共32分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的。）
1. 关于电磁波下列说法正确的是（ ）
A. 麦克斯韦首次通过实验证实了电磁波的存在
B. 无线电波、光波、阴极射线、射线、射线都是电磁波
C. 电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率有关
D. 医生用计算机辅助某种射线断层摄影（简称“CT”）检查身体时，这种能穿透身体的射线是射线
【答案】D
【解析】A．麦克斯韦建立了电磁理论并预言电磁波存在，赫兹首次通过实验证实了电磁波的存在，故A错误；
B．阴极射线是高速电子流，属于实物粒子，而非电磁波，故B错误；
C．电磁波在真空中的传播速度均为光速，与电磁波的频率无关，故C错误；
D．医生用计算机辅助某种射线断层摄影（简称“CT”）检查身体时，这种能穿透身体的射线是射线，故D正确。
故选D。
2. 如图所示，一弹簧振子做简谐运动，下列说法正确的是（ ）
A. 小球通过平衡位置时，合外力为零，速度为零
B. 若位移为负值，则加速度一定为负值
C. 小球每次通过同一位置时，速度不一定相同，位移一定相同
D. 小球每次通过同一位置时，动能不一定相同，势能一定相同
【答案】C
【解析】A．小球通过平衡位置时，合外力为零，速度最大，故A错误；
B．根据，若位移为负值，则回复力为正值，加速度为正值，故B错误；
C．小球每次通过同一位置时，速度大小一定相等，方向可能相同，也可能相反；位移一定相同，故C正确；
D．小球每次通过同一位置时，动能一定相同，势能一定相同，故D错误。
故选C。
3. 采用220 kV高压向远方的城市输电．当输送功率一定时，为使输电线上损耗的功率减小为原来的，输电电压应变为（ ）
A. 55 kVB. 110 kVC. 440 kVD. 880 kV
【答案】C
【解析】本意考查输电线路的电能损失，意在考查考生的分析能力．当输电功率P=UI，U为输电电压，I为输电线路中的电流，输电线路损失的功率为P损=I2R，R为输电线路的电阻，即P损=．当输电功率一定时，输电线路损失的功率为原来的，则输电电压为原来的2倍，即440V，故选项C正确．
点睛：本意以远距离输电为背景考查输电线路的电能损失，解题时要根据输送电功率不变，利用输电线路损失的功率P损=I2R解题．
4. 关于教科书中出现的以下四张图片，下列说法正确的是（ ）
A. 图甲所示疾驰而过的急救车使人感觉音调变化，是由于声波的多普勒效应引起的
B. 图乙所示竖直肥皂膜看起来常常是水平彩色横纹，是由于光的衍射产生的
C. 图丙所示泊松亮斑现象是由于光的偏振产生的
D. 图丁所示水中的气泡看上去特别明亮，是由于光的干涉引起的
【答案】A
【解析】A．图甲所示疾驰而过的急救车使人感觉音调变化，是由于声波的多普勒效应引起的，故A正确；
B．图乙所示竖直的肥皂膜看起来常常是水平彩色横纹，是由于光的干涉引起的，故B错误；
C．图丙所示泊松亮斑现象是由于光的衍射产生的，故C错误；
D．图丁所示水中的气泡看上去特别明亮，是由于光的全反射引起的，故D错误。
故选A。
5. 很多人喜欢躺着看手机，经常出现手机砸到头部的情况。若手机质量为120g，从离人约20cm的高度无初速度掉落，砸到头部后手机未反弹，头部受到手机的冲击时间约为0.2s，取重力加速度g=10m/s2。下列分析正确的是（ ）
A. 手机刚要接触头部之前的速度约为4m/s
B. 手机与头部作用过程中手机动量变化大小约0.48kg⋅m/s
C. 手机对头部的冲量大小约为0.24N⋅s
D. 手机对头部的作用力大小约为2.4N
【答案】D
【解析】A．由，解得手机刚要接触头部之前的速度大小约为
故A错误；
B．手机与头部作用过程中手机动量变化大小约为
故B错误；
D．设竖直向上为正方向，对手机由动量定理得
解得
由牛顿第三定律可知手机对头部的作用力大小约为F′=F=2.4N，故D正确；
C．手机对头部的冲量大小约为，故C错误。
故选D。
6. 如图所示，半径为r的圆形区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度B随时间t的变化关系为，、k为常量，则图中半径为R的单匝圆形线圈中产生的感应电动势大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】由题意可知磁场的变化率为
根据法拉第电磁感应定律可知
7. 如图，半径为的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，质量为、电荷量为的带电粒子从圆周上的点沿直径方向射入磁场。若射入磁场时的速度大小为，离开磁场时速度方向偏转，不计重力，则下列说法正确的是（ ）
A. 带电粒子在磁场中运动半径为
B. 匀强磁场的磁感应强度大小为
C. 带电粒子在磁场中运动时为
D. 带电粒子在磁场中运动时为
【答案】B
【解析】AB．如图所示
根据几何关系可得带电粒子在磁场中运动半径为
由洛伦兹力提供向心力可得
解得匀强磁场的磁感应强度大小为
故A错误，B正确；
CD．则带电粒子在磁场中运动时为，故CD错误。
故选B。
8. 如图所示，光滑水平面上的正方形导线框，以某一初速度进入竖直向下的匀强磁场并最终完全穿出。线框的边长小于磁场宽度。下列说法正确的是（ ）
A. 线框进磁场的过程中电流方向为顺时针方向
B. 线框进和出磁场的过程中所受安培力相同
C. 线框进和出磁场的过程中产生的焦耳热相等
D. 线框进和出磁场的过程中通过导线横截面的电荷量相等
【答案】D
【解析】A．线框进磁场的过程中，根据右手定则可知电流方向为逆时针方向，故A错误；
B．进磁场的过程中线框的右边切割磁感线，受到的安培力向左，做减速运动，根据，，
可得
可知进磁场的过程中，线框所受安培力逐渐变小；同理可知，出磁场的过程中，线框所受安培力也逐渐变小，故B错误；
C．进磁场和出磁场两个过程中线框产生的焦耳热都等于线框克服安培力所做的功，由于进磁场和出磁场两个过程线框都是减速运动，由可知，进磁场和出磁场两个过程中安培力逐渐减小，而线框进、出磁场的位移相同，则进磁场的过程中线框产生的焦耳热多，故C错误；
D．根据
线框在进、出磁场的过程中，线框面积一定，即磁通量变化量相等，可知通过导线横截面的电荷量相等，故D正确。
二、不定项选择题（每小题4分，共16分。每小题给出的四个选项中都有多个选项是正确的。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，选错或不答的得0分。）
9. 如图所示，由、两种单色光组成的复色光，通过足够大的长方体透明材料后分成两束，则（ ）
A. 光的折射率大于光的折射率
B. 在同一介质中，光的传播速度小于光的传播速度
C. 若光照射到某界面上时发生全反射，则光也能发生全反射
D. a、b两束光照射同一双缝干涉装置在屏上得到的干涉图样中，光的相邻亮条纹间距大于光的相邻亮条纹间距
【答案】CD
【解析】A．题意图可知b光偏折程度比a光偏折程度大，故光的折射率小于光的折射率，故A错误；
B．根据
由于光的折射率小于光的折射率，故在同一介质中，光的传播速度大于光的传播速度，故B错误；
C．全反射临界角C满足
由于光的折射率小于光的折射率，可知a光的临界角大于b光的临界角，故若光照射到某界面上时发生全反射，则光也能发生全反射，故C正确；
D．由于光的折射率小于光的折射率，可知a光频率比b光的频率小，所以a光波长比b光波长大，根据
可知光的相邻亮条纹间距大于光的相邻亮条纹间距，故D正确。
故选CD。
10. 如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为，原线圈回路中的电阻A与副线圈回路中的负载电阻B的阻值相等。a、b端加一定交流电压后，则（ ）
A. 两电阻两端的电压比
B. 两电阻中的电流之比
C. 两电阻消耗的电功率之比
D. 电阻B两端的电压表的示数
【答案】BD
【解析】AB．电阻两端的电压
所以两电阻两端的电压之比等于电流之比，由于电流比等于匝数反比，所以
故A错误，B正确；
C．电阻消耗的功率
所以两电阻消耗的电功率之比
故C错误；
D．由表达式知ab两端电压有效值为220V，设副线圈电压为U2，则原线圈两端电压3U2，原线圈中电阻分压为，即
解得
故D正确。
故选BD。
11. 如图甲，S点为振源，点距S的距离为时刻S点由平衡位置开始振动，产生沿直线向右传播的简谐横波，图乙为点从时刻开始振动的振动图像，则以下说法正确的是（ ）
A. 时刻振源S的振动方向沿轴负方向
B. 时刻点振动速度最大，方向沿轴正方向
C. 该简谐波的波长为
D. 若波源停止振动，则点也马上停止振动
【答案】BC
【解析】A．点的起振方向与波源的起振方向相同，由图乙可知，点的起振方向沿轴正方向，则时刻振源S的振动方向也沿轴正方向，故A错误；
B．由图乙可知，时刻，图线斜率最大，即此时点振动速度最大，而且方向沿轴正方向，故B正确；
C．由题图可知，，波的周期为，则波长为
联立可得，，故C正确；
D．若波源停止振动，原来产生的波还会继续传播，点不会马上停止振动，故D错误。
故选BC。
12. 现代科学研究中常用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场加速电子的设备。如图所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动（上部分为侧视图、下部分为真空室的俯视图）。若电子被“约束”在半径为的圆周上运动，当电磁铁绕组通有图中所示的电流时（ ）
A. 若电子沿逆时针运动，保持电流的方向不变，当电流增大时，电子将加速
B. 若电子沿逆时针运动，保持电流的方向不变，当电流减小时，电子将加速
C. 若电子沿顺时针运动，保持电流的方向不变，当电流减小时，电子将加速
D. 被加速时电子做圆周运动的周期不变
【答案】AC
【解析】A．保持电流的方向不变，当电流增大时，将产生顺时针方向的感生电场，电子带负电，将受到逆时针方向的电场力，若电子沿逆时针运动，电子将加速，故A正确；
BC．保持电流的方向不变，当电流减小时，将产生逆时针方向的感生电场，电子将受到顺时针方向的电场力，若电子沿逆时针运动，电子将减速，若电子沿顺时针运动，电子将加速，故B错误，C正确；
D．根据可知，被加速时电子做圆周运动的周期变小，故D错误。
故选AC。
第II卷非选择题（共52分）
注意事项：
1．用黑色墨水的钢笔或签字笔将答案写在答题纸上。
2．本卷共5题，共52分。
三、实验题（本题共2小题，共10分）
13. 某学习小组采用如图所示的装置验证滑块碰撞过程中的动量守恒。用天平测得滑块、（均包括挡光片）的质量分别为、，两挡光片的宽度相同。
（1）接通充气泵电源后，导轨左侧放一滑块并推动滑块，滑块通过两个光电门时，与光电门1、2相连的计时器测得的挡光时间分别为0.07s、0.06s，则应将导轨右端___________（选填“调高”或“调低”），直至气垫导轨水平；
（2）滑块放在两个光电门之间，向右轻推滑块与滑块碰撞，碰后滑块返回导轨左侧，与光电门1相连的计时器计时2次，先后为和；滑块运动至导轨右侧，与光电门2相连的计时器计时为。在实验误差允许范围内，若表达式满足等式___________（用测得的物理量表示）成立，说明滑块、碰撞过程中动量守恒。
【答案】（1）调高 （2）
【解析】（1）同一滑块通过两个光电门，由（d为遮光条宽度）
可知时间长的速度小，可知滑块做加速运动，导轨右端应调高一点，直至两个计时器显示的时间相等，即说明滑块做匀速直线运动，导轨已调成水平。
（2）规定向右为正方向，根据动量守恒有
整理得
14. 某校物理兴趣小组正在进行“用单摆测量重力加速度”的实验，同学们的实验装置如图甲所示。
（1）实验时为了使测量误差尽量小，下列说法正确的是___________。
A. 组装单摆须选用密度和直径都较小的摆球
B. 组装单摆须选用轻且不易伸长的细线
C. 实验时须使摆球在同一竖直面内摆动
D. 摆长一定的情况下，摆的振幅尽量大
（2）兴趣小组的同学为了提高实验精度，多次改变摆线长（记为）并测出相应的周期，根据实验数据在坐标纸上绘制出的图线如图乙所示，则当地的重力加速度___________。（用和表示）
（3）某同学测得的重力加速度数值大于当地的重力加速度的实际值，造成这一情况的原因可能是___________（选填选项前的字母）。
A. 开始摆动时振幅较小
B. 开始计时时，过早按下秒表
C. 测量周期时，误将摆球（n-1）次全振动的时间记为次全振动的时间。
【答案】（1）BC （2） （3）C
【解析】（1）A．为了减小空气阻力的影响，减小实验误差，应选用密度大、体积小的摆球，故A错误；
B．摆线应选用轻且不易伸长的细线，故B正确；
C．实验时摆球应在同一竖直面内摆动，而不能做成圆锥摆，故C正确；
D．摆角不能超过，因此摆长一定情况下，摆的振幅不能过大，故D错误。
故选BC。
（2）设摆球的直径为d，根据单摆周期
整理得
可知图像斜率
可得
（3）A．振幅小不影响g测量，故A错误；
B．过早计时，周期测量值偏大，根据（L为摆长）
解得
可知g测量值偏小，故B错误；
C．误将（n−1）次全振动记为n次，周期测量值偏小，则g测量值偏大，故C正确。
故选C。
四、综合题（本题共3小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）
15. 双人花样滑冰是人们喜爱的体育运动。在光滑水平冰面上，男女运动员在表演要结束阶段，女运动员停止发力以的水平速度滑向静止的男运动员，瞬间被男运动员接住，一起向前匀速滑行。已知男、女运动员质量分别为。求：
（1）男、女运动员一起匀速运动的速度大小；
（2）男运动员接住女运动员的过程中，系统损失的机械能。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）设男、女运动员一起匀速运动的速度大小大小为v，男运动员接住女运动员的过程中系统动量守恒，规定方向为正方向，则有
代入数据，解得
（2）根据能量守恒，可知男运动员接住女运动员的过程中系统损失的机械能
解得
16. 如图所示，在磁感应强度大小为，方向竖直向下的匀强磁场中，水平型导体框左端连接一阻值为的电阻。质量为、电阻为的导体棒置于导体框上，与导体框接触部分长度为。不计导体框的电阻、导体棒与框间的摩擦。以水平向右的初速度开始运动，最终停在导体框上。求：
（1）在此过程中导体棒、两端哪端电势高；
（2）开始时导体棒所受安培力的大小和方向；
（3）整个过程中电阻上产生的热量为。
【答案】（1）导体棒端电势高 （2），方向为水平向左 （3）
【解析】（1）由右手定则可知，导体棒端电势高。
（2）开始时导体棒速度为，设回路中的感应电动势为、感应电流为，所受安培力为，则有
而
联立解得，由左手定则可知，安培力方向为水平向左。
（3）根据能量守恒定律整个回路产生的焦耳热为
则电阻上产生的热量为
解得
17. 在芯片制造过程中，离子注入是其中一道重要的工序。如图所示是离子注入工作原理示意图，离子经加速后沿水平方向进入速度选择器，然后通过磁分析器，选择出特定比荷的离子，经偏转系统后注入处在水平面内的晶圆（硅片）。已知速度选择器中匀强电场的电场强度大小为，方向竖直向上；速度选择器、磁分析器的匀强磁场的磁感应强度大小均为，方向均垂直纸面向外。磁分析器截面是内外半径分别为和的四分之一圆环，其两端中心位置和处各有一个小孔；偏转系统中电场和磁场的分布区域是同一边长为的正方体，其偏转系统的底面与晶圆所在水平面平行，间距也为。当偏转系统不加电场及磁场时，离子恰好竖直注入到晶圆上的点（即图中坐标原点，轴垂直纸面向外）。整个系统置于真空中，不计离子重力。求：
（1）离子通过速度选择器后的速度大小；
（2）通过磁分析器选择出来的离子的比荷；
（3）若偏转系统仅加磁场时，匀强磁场的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向外（图中未画出），打在晶圆上的离子，经过磁场偏转的角度很小。（当很小时，有，）则离子注入晶圆的位置，用坐标（x，y）表示。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）通过速度选择器离子满足
则离子速度大小
（2）从磁分析器中心孔射出离子的运动半径为
由
联立可得粒子的比荷
（3）离子进入偏转系统的磁场后做圆周运动如图所示
几何关系可知，
经过磁场后，离子在方向偏转距离
离开磁场后，离子在方向偏移距离
则
故位置坐标为