北京市东城区2024-2025学年高二下学期期末考试物理试卷

这是一份北京市东城区2024-2025学年高二下学期期末考试物理试卷，共15页。
本试卷共 10 页，共 100 分。考试时长 90 分钟。考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
第一部分
本部分共14 题，每题3 分，共42 分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。
下列物理量中，属于矢量的是
A.振幅B.回复力C.波长D.频率
如图所示，两束单色光A、B 分别沿半径方向由空气射入半圆形玻璃砖，出射时合成一束复色光 P，下列说法正确的是
玻璃砖对 A 光的折射率大于对 B 光的折射率
在玻璃砖中 A 光的传播速度小于 B 光的传播速度
A 光的频率小于 B 光的频率
两种单色光由该玻璃射向空气时，A 光的临界角较小
一列简谐横波在均匀介质中沿x 轴传播，图 1 是t=1s 时该波的波形图，图 2 是x=0 处质点的振动图像。则 t=11s 时该波的波形图为
A、B 是两个完全相同的电热器，A 通以图甲所示的正弦交变电流，B 通以图乙所示的
方波交变电流。两电热器的电功率之比? :? 为
??
A.1:1B.3: 2C.4:5D.2:3
如图所示，整个空间存在一水平向右的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场，光滑绝缘斜面固定在水平面上。一带正电滑块
从斜面顶端由静止下滑，下滑过程中始终没有离开斜面，下滑过程中滑块的位移 x、受到的洛伦兹力?浓、加速度 a 与机械能
? 等物理量的大小随时间变化的图线可能正确的是
ℎ
如图所示，理想变压器输入电压保持不变。若将滑动变阻器的滑动触头向下移动，下列说法正确的是
电表 ?1、?2的示数都增大
、
电表 ?? 的示数都不变
12
原线圈输入功率减小
电阻 R₀消耗的电功率减小
如图所示，L 是自感系数很大、电阻很小的线圈，P、Q 是两个相同的小灯泡。开始时，开关 S 处于闭合状态，P 灯微亮，Q 灯正常发光。断开开关
P 与 Q 同时熄灭
P 比 Q 先熄灭
Q 闪亮后再熄灭
P 闪亮后再熄灭
如图所示，用回旋加速器来加速带电粒子，以下说法正确的是
D 形盒的狭缝间所加的电压是恒定电压
粒子在磁场中的半径越来越大，周期也越来越大 C.电场对带电粒子做正功，使其动能增大
D.带电粒子的最大动能由加速电压大小决定
如图 1 所示，两根足够长的平行金属导轨位于水平的 xOy 平面内，导轨与 x 轴平行，
左端接有电阻 R。在 x>0 的一侧存在竖直向下的磁场，磁感应强度 B 随空间均匀变化，
满足. ? = ? +??(?⟩0且为定值)。一金属杆与导轨垂直放置，且接触良好，在外力作
0
用下沿 x 轴正方向匀速运动。t=0 时金属杆位于? = 0处，不计导轨和金属杆的电阻。图 2 中关于金属杆两端的电压 U 和所受安培力 F 大小的图像正确的是
质量为 m₁和 m₂的两个物体在光滑水平面上正碰，其位置坐标 x 随时间 t 变化的图?1
像如图所示。下列说法正确的是
碰撞前 m₂ 的速率大于?1的速率
碰撞后 m₂ 的速率大于 m₁ 的速率
碰撞后 m₂ 的动量大于 m₁的动量
碰撞后 m₂ 的动能小于 m₁ 的动能
?
??
某市在冬季常见最大风力为9 级(风速约20m/s 到 24m/s)。如图所示的该市某品牌抗风卷帘门面积为 S，所能承受的最大压力为 F。设空气密度为 ρ，空气吹到卷帘门上速度立刻减为零，则此卷帘门能承受的垂直方向最大风速 v 等于
?.
?
?.
? 2??
?
?.2???.??
关于如图所示的磁场中的四种仪器，下列说法不正确的是
图甲中回旋加速器加速带电粒子的最大动能与回旋加速器的半径有关
图乙中不改变质谱仪各区域的电场和磁场时，击中光屏上同一位置的粒子比荷相同
C 图丙中自由电荷为负电荷的霍尔元件通上如图所示电流和加上如图所示磁场时，N 侧积累负电荷
D.图丁中长、宽、高分别为a、b、c 的电磁流量计加上如图所示磁场时，前、后两个金属侧面的电压与 a 有关
某同学利用压力传感器设计水库水位预警系统。如图所示，电路中的. ?1和?2,其中一个是定值电阻，另一个是压力传感器(可等效为可变电阻)。水位越高，对压力传感器的压力越大，压力传感器的电阻值越小。当 a、b 两端的电压大于?1时，控制开关自动开启低水位预警；当 a、b 两端的电压小于?2(?1,?2为定值)时，控制开关自动开启高水位预警。下列说法正确的是
?.?1 < ?2
B. R₂ 为压力传感器
C.若定值电阻的阻值越大，开启高水位预警时的水位越低 D.若定值电阻的阻值越大，开启低水位预警时的水位越高
如图所示，两平行极板水平放置，两板间有垂直纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场，磁场的磁感应强度为 B。一束质量均为 m、电荷量均为+q 的粒子，以不同速率沿着两板中轴线 PQ 方向进入板间后，速率为 v 的甲粒子恰好做匀速直线运动；
速率为V₂的乙粒子在板间的运动轨迹如图中曲线所示，A 为乙粒子第一次到达轨迹最
低点的位置，乙粒子全程速率在?和 3?之间变化。研究一般的曲线运动时，可将曲线
22
分割成许多很短的小段，这样质点在每一小段的运动都可以看作圆周运动的一部分，采用圆周运动的分析方法来处理。不计粒子受到的重力及粒子间的相互作用，下列 说法不正确的是
两板间电场强度的大小为 vB
??
乙粒子从进入板间运动至 A 位置的过程中所用时间为 ??
??
乙粒子偏离中轴线的最远距离为 2??
乙粒子的运动轨迹在 A 处对应圆周的半径为 9??
2??
第二部分
本部分共 6 题，共 58 分。 15.(10 分)
物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。
某同学测量玻璃的折射率，作出了如图 1 所示的光路图，测出了入射角 i 和折射角r，则此玻璃的折射率 n=。
“用单摆测量重力加速度的大小”的实验装置如图 2 所示。
①用游标卡尺测量摆球直径如图3 所示，摆球直径d=mm。测出摆线长l 及单摆完成n
次全振动所用的时间 t，计算出单摆的周期 T 和摆长 L；
②改变摆长 L，重复实验，用多组实验数据作出 T²-L 图像也可以求出重力加速度。如图 4 所示，测得的数据点拟合后，在一条过原点的直线上，直线的斜率为k。由此可得重力加速度的大小 g= (用 k 表示)。
在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中。
如图 5 所示，将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第 1 条亮纹，此时手轮上的示数. ?1 = 2.320??,，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6 条 亮纹中心对齐，记下此时手轮上的示数?6 = 13.870??。已知双缝间距 d 为 2.0 × 10―4?,测得双缝到屏的距离l 为 0.700 m，由计算式λ= (用x₁、x₆、d、l 表示),可得所测红光波长为 m(结果保留两位有效数字)。
16.(8 分)
用图甲所示装置做“验证动量守恒定律”实验。实验中使用的小球 1 和 2 质量分别为m₁、m₂，直径分别为? 、? , ? 、? 。。在木板上铺一张白纸，白纸上面铺放复写
1212
纸；记下重垂线所指的位置 O。
小球 1 和 2 的质量应满足?1_?2,，直径应满足?1_?2。(均选填“大于”“等于”
或“小于”)
实验时，先不放小球 2，使小球 1 从斜槽上某一点 S 由静止滚下，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程 OP。再把小球 2 静置于斜槽轨道末端，让小球 1 仍从 S.处由静止滚下，与小球 2 碰撞，并多次重复。该实验需要完成的必要步骤还有
(选填选项前的字母)。 A.测量两个小球的质量 ?1、?2
B.测量小球 1 释放点 S 距桌面的高度 h C.测量斜槽轨道末端距地面的高度 H
D.分别找到小球 1 与小球 2 相碰后平均落地点的位置 M、N
E.测量平抛射程 OM、ON
要验证两球碰撞前后动量守恒，仅需验证关系式 是否成立[用(2)中测量的量表示]。
某同学拍摄了台球碰撞的频闪照片如图乙所示，在水平桌面上，台球 1 向右运动，
与静止的台球 2 发生碰撞。已知两个台球的质量相等，他测量了台球碰撞前后相 邻两次闪光时间内台球运动的距离 AB、CD、EF，其中 EF 与 AB 连线的夹角为 α， CD 与 AB 连线的夹角为 β。从理论分析，若满足关系，则可说明两球碰撞前、后动量守恒；再满足关系，则可说明是弹性碰撞。
17.(9 分)
如图所示，两平行金属板间距为d，电势差为U，板间电场可视为匀强电场；金属板下方有一磁感应强度为B 的匀强磁场。带电量为 +?、质量为m 的粒子，由静止开始从正极板出发，经电场加速后射出，并进入磁场做匀速圆周运动。忽略重力的影响，求：
匀强电场场强 E 的大小。
粒子从电场射出时速度 v 的大小。
粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径 R。
18.(9 分)
分别沿 x 轴正向和负向传播的两列简谐横波 P、Q 的振动方向相同，振幅均为 5cm ， 波长均为 8 m，波速均为 4?/?。? = 0时刻，P 波刚好传播到坐标原点，该处的质点将自平衡位置向下振动；Q 波刚好传到. ? = 10?处，该处的质点将自平衡位置向上振动。经过一段时间后，两列波相遇。
在给出的坐标图上分别画出 P、Q 两列波在? = 2.5?时刻的波形图(P 波用虚线，Q 波用实线)。
求出图示范围内的介质中，因两列波干涉而振动振幅最大的平衡位置。
19.(10 分)
构建物理模型是一种研究物理问题的科学思维方法。
如图甲所示，一个质量为0.18 kg 的垒球，以25 m/s 的水平速度飞向球棒，被球
棒击打后，反向水平飞回，速度的大小为 45 m/s。若球棒与垒球的作用时间为 0.
002 s，求球棒对垒球的平均作用力大小 F。
我们一般认为，飞船在远离星球的宇宙深处航行时，其他星体对飞船的万有引力作用很微弱，可忽略不计。此时飞船将不受外力作用而做匀速直线运动。设想有一质量为M 的宇宙飞船，正以速度 v₀在宇宙中飞行。如图乙所示，飞船可视为横截面积为 S 的圆柱体。某时刻飞船监测到前面有一片尘埃云，已知尘埃云分布均匀，密度为 ρ 。
假设尘埃碰到飞船时，立即吸附在飞船表面，若不采取任何措施，飞船将不断减速。求飞船的速度由 v₀ 减小 1%的过程中发生的位移大小 x；
假设尘埃与飞船发生的是弹性碰撞，且不考虑尘埃间的相互作用，尘埃质量远 小于飞船质量。为了保证飞船能以速度 v₀匀速穿过尘埃云，在刚进入尘埃云时，飞船立即开启内置的离子加速器。已知该离子加速器是利用电场加速带电粒子，形成向外发射的高速(远大于飞船速度)粒子流，从而对飞船产生推力。若发射的是一价阳离子，每个阳离子的质量为 m，加速电压为 U，元电荷为 e。在加速过程中飞船质量的变化可忽略，求单位时间内射出的阳离子数 N。
20.(12 分)
类比是研究问题的常用方法。
情境 1：图甲是弹簧振子的模型。将振子从平衡位置向左压缩一段距离后释放，振子就开始来回振动，不计空气和摩擦阻力，其位移x、速度? = △?等物理量呈现出周
△?
期性变化。已知振子的质量为 m，弹簧劲度系数为 k。
在图乙中画出小球所受弹力F 随位移x 的变化图像，并利用图像求位移为x 时弹簧振子的弹性势能 Ep；
若该弹簧振子的振幅为 A，根据能量守恒定律，试推导小球的速度v 与位移x 的关系式。
情境 2：图丙是产生电磁振荡的原理图。先把开关置于电源一侧，为电容器充电，稍
后再把开关置于线圈一侧，使电容器通过线圈放电。此后电容器极板上的电荷量 q、线圈中的电流? = △?等物理量呈现出周期性变化。已知电容器的电容为 C，线圈的自
△?
感系数为 L。
类比情境 1，利用图像求电容器极板上的电荷量为 q 时电容器储存的电场能 Ec;
比较情境 1 和情境 2 中各物理量的变化关系，通过类比猜想完成下表。
对于依据类比猜想出的简谐运动周期的表达式，请你从其他角度提供一条其合理性的依据。
情境 1
情境 2
? = △?
△?
≜
? = △?
―?△? = 1?
△??
? = 2? ??
东城区 2024—2025 学年度第二学期期末统一检测
高二物理参考答案及评分标准2025.7
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
答案
B
C
C
C
B
A
D
C
B
C
A
D
C
C
第一部分共 14 题，每题 3 分，共 42 分。
第二部分共 6 题，共 58 分。 15.(10 分)
sin?
sin?
①18.5
4?2
②
?(?6―?1)
?
0―7
(3)6.6 × 1
5?
16.(8 分)
大于 等于
ADE
(3)?1?? = ?1?? + ?2??
(4)??cs? + ??cs? = ??,??sin? = ??sin?
(用余弦定理或正弦定理表达；CD、EF、AB 平移后构成三角形或平移后可构成平行四边形的邻边和对角线，表达描述正确也可)
??2 +??2 = ??2(或? + ? = 90∘)
17.(9 分)
电场强度 ? = ?
?
2??
?
根据动能定理，有得? =
?? =
1??2
2
粒子在磁场中做匀速圆周运动时，洛伦兹力提供向心力，有
?
??? = ??2
1 2??
??
得? =
18.(9 分)
根据. △ ? = ??得 △ ? = 4 × 2.5? = 10?
画出波形图如答图 1 所示。
加强点： (? ― 0?) ― (10? ― ?) = (2? + 1 ? ? = 0 ± 1 ± 2 ⋯)
两列波起振方向相反
, , ,
,
) (
2
?
2? ― 10? = (2? + 1) ,? ∈ [0 10?]
2
取 n=0 时,x=7 m
取 n=-1 时,x=3m
振幅最大的平衡位置为? = 3?、? = 7?
19.(10 分)
以垒球飞向球棒的方向为正方向，垒球的初动量为 ? = ?? = 4.5?? ⋅ ? ⋅ ?―1
末动量为?′ = ??′ = ―8.1?? ⋅ ? ⋅ ?―1
由动量定理可得垒球与球棒之间的平均作用力为? = ?′−?
△?
解得平均作用力大小为? = 6300?
a.对飞船与尘埃云分析，以飞船的方向为正方向，由动量守恒定律可得
99
??0 = (? + ???) ⋅ 100?0
?
得? = 99??
b.设在很短时间△t 内，与飞船碰撞的尘埃质量为?′,，所受飞船的作用力为f'，飞船与尘埃发生的是弹性碰撞，由动量守恒定律??0 = ??1 + ?′?2
由能量守恒定律
2?
联立解得?2 = ?+??0
由于 M 远大于 m'，则解得碰后尘埃的速度为 ?2 = 2?0
对尘埃由动量定理： ?′ △ ? = ?′?2
且?′ = ???0 △ ?
0
则飞船所受阻力为?′ = 2??2
设一个阳离子在电场中加速后获得的速度为 v，由动能定理
?? =
1??2
2
设单位时间内射出的离子数为 N，则飞船受动力为 F，由动量定理? △ ? = ? △ ???
飞船匀速运动，则由受力平衡. ? = ?′
联立解得
20.(12 分)
a. F-x 图像如答图 2 所示
在 F-x 图像中，图线与 x 轴围成的面积对应弹力做的功。
小球从平衡位置到位移为 x 处的过程中，弹簧弹力做功： ? = ―
1
?? ⋅ ? = ―
2
1??2
2
设小球的位移为 x 时，弹簧的弹性势能为??,，根据功能关系有? = 0 ― ??
所以?
1 ?2
? = 2?
b.由能量守恒定律有： 1??2
2
1
+ ?
2
?2
= 1??2 2
? (?2 ― ?2)
?
整理得? =
a.电容器电压 U 随电荷量 q 变化的关系图线如答图 3 所示
类比情境 1，由 U-q 图像及功能关系可知，图线下的面积表示电荷量为 q 时电容器储存的电场能，
可得： ?1
??2
? = 2? × ? = 2?
b.比较情境 1 和情境 2 中各物理量的变化关系可得
?
?
图表中的第一个空格为： −?△? = ??;图表中的第二个空格为： ? = 2?
△?
依据一：从决定因素上看其合理性。弹簧振子小球质量m 越大，k 越小，相同位移x 下加速度大小
?
? = ??就越小，运动时间就越长，因而周期 T 就越大。依据二：从量纲的角度看其合理性。
由类比可猜想简谐振动的周期 T 与 m、k 均有关
设? = 2?????,由式中各物理量的量纲得
[?] = [??]?[?? × ? × ?―2 × ?―1]?
可得：
? + ? = 0
{ −2? = 1
1
解得： ? =
2
?
?
即? = 2?
1
? = ―
2