江苏省徐州市第三中学2024-2025学年高二上学期1月期末物理试题（解析版）

这是一份江苏省徐州市第三中学2024-2025学年高二上学期1月期末物理试题（解析版），共19页。试卷主要包含了单项选择题，解答题等内容，欢迎下载使用。
注意：本试卷满分100分，考试时间75分钟。请将答案填写在答题纸上，直接写在试卷上不得分。
一、单项选择题：本题共11小题，每小题4分，共44分。每小题只有一个选项符合题意。
1. 下面是四种与光有关的事实，其中利用到光的衍射原理的是（ ）
A. 用光导纤维传播信号
B. 用白光照射单缝，在屏上看到彩色的条纹
C. 用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度
D. 潜水员在水下看到岸上的景物都在一个倒立的圆锥里
【答案】B
【解析】
【详解】A．光导纤维是利用光的全反射的原理传播光信号，与光的衍射无关，故A错误；
B．用白光照射单缝，在屏上看到彩色的条纹是光的单缝衍射，故B正确；
C．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用空气层的前后两面反射的光线在标准版的下表面叠加发生薄膜干涉形成干涉条纹，故C错误；
D．潜水员在水下看到岸上的景物都在一个倒立的圆锥里是利用的光的折射原理，故D错误。
故选B。
2. 关于单摆，下列说法中正确是（ ）
A. 摆球运动的回复力是它受到的合力
B. 摆球在运动过程中加速度的方向始终指向平衡位置
C. 摆球在运动过程中经过轨迹上的同一点，加速度是不变的
D. 摆球经过平衡位置时，加速度为零
【答案】C
【解析】
【详解】A．单摆运动的回复力是重力沿圆弧切线方向的分力，不是摆球所受的合力。故A错误；
B．摆球在运动过程中，回复力产生的加速度的方向始终指向平衡位置，而向心加速度指向悬点，合成后，方向在变化，故B错误；
C．摆球在运动过程中经过轨迹上的同一点，受力情况相同，加速度是不变的，故C正确；
D．摆球经过平衡位置时，加速度不为零，是向心加速度，故D错误。
故选C。
3. 运输家用电器、易碎品时，经常用泡沫塑料作填充物，这是为了在运输过程中（ ）
A. 减小物品受到的冲量B. 使物体的动量减小
C. 使物体的动量变化量减小D. 延长作用时间以减小作用力
【答案】D
【解析】
【详解】运输家用电器、易碎器件等物品时，经常用泡沫塑料作填充物，这是为了在运输过程中，在动量变化量一定的情况下，即所受冲量一定的情况下，延长了力的作用时间，减小作用力，即使物体的动量变化率减小，不易损坏。
故选D。
4. 如图所示，为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图为质点以此时刻为计时起点的振动图像，从该时刻起，下列说法正确的是（ ）
A. 该波正在向轴负方向传播，波速为
B. 经过后，质点经过的路程为，且速度最大，加速度最小
C. 若该波在传播过程中遇到一个尺寸为的障碍物，不能发生明显的衍射现象
D. 若波源向轴负方向运动，在处放一接收器，接收器接收到的波源频率可能为
【答案】B
【解析】
【详解】A．在图中，时刻正向上振动，在图中，根据波形平移法可知，波正在向轴正方向传播。该波的波长和周期分别为
，
所以波速
故A错误；
B．根据题意可知
所以经过后，质点经历的路程为
到达平衡位置，速度最大，加速度最小，故B正确；
C．该波的波长为，若该波在传播过程中遇到一个尺寸为的障碍物，波长与障碍物尺寸差不多，能发生明显衍射现象，故C错误；
D．该波的频率为
若波源向轴负方向运动，波源与接收器间的距离增大，产生多普勒效应，在处的接收器接收到的波源频率减小，小于，故D错误。
故选B。
5. 某同学使用不同波长的单色光、进行双缝干涉实验，观察到实验现象，分别如图甲、乙所示。光速，下列说法正确的是（ ）
A. 单色光的波长小于单色光的波长
B. 若单色光通过双缝到达中央亮条纹左边第条亮条纹上点的光程差为，则光的频率为
C. 利用透明薄膜检查元件平整度是利用光的干涉现象
D. 用单色光照射单缝装置有明显的衍射现象，则单色光通过同一装置一定会观察到明显的衍射现象
【答案】C
【解析】
【详解】A．由题图甲、乙可知光的相邻条纹间距较大，根据双缝干涉条纹的间距公式
可知
A项错误；
B．若单色光通过双缝到达中央亮条纹左边第条亮条纹上点的光程差为，则光波长
光频率为
B项错误；
C．利用透明薄膜检查元件平整度是利用光的干涉现象，C项正确；
D．因，光能发生明显的衍射现象，则光不一定能发生明显的衍射现象，D项错误。
故选C。
6. 如图所示，是棱镜的横截面，是底角为的等腰梯形。一单色光平行于底面入射，入射点为，折射后射向点，为中点，棱镜的折射率为，不考虑光的二次反射，则（ ）
A. 光可能从点射出面B. 光可能在面发生全反射
C. 入射点上移，光的出射点下移D. 入射点上移，光在棱镜中传播的路程变长
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据题意画出光路图，如图所示
AB面上的入射角为，棱镜的折射率为，则折射率为
故AC面上的折射角为
设光线在点发生全反射的临界角为，则有
可得
当光束射向F点时，分析几何关系知入射角为
可知光线在点发生全反射，故光不可能从点射出面，故A错误；
B．根据对称性可知，光束在BD面上的入射角为，故在BD面上不会发生全反射，故B错误；
C．入射点上移，光束在BD面上的入射角为，且不发生变化，光线右移在点右侧，光束在BD面上的入射角不发生变化，光的出射点下移，故C正确；
D．入射点上移，由几何关系可知，光束在棱镜中的光程没有发生变化，故D错误。
故选C。
7. 一次消防演练中，一直升机利用四根相同的绝缘绳索将金属线框吊起，线框始终保持水平。地磁场的竖直分量，随距离地面高度h的增大而减小，当飞机带动线框匀速上升时（ ）
A. 穿过线框的磁通量增大B. 线框中感应电流方向为
C. 线框的四条边有向内收缩的趋势D. 绳索对线框的作用力小于线框的重力
【答案】B
【解析】
【详解】A．地磁场的竖直分量随距离地面高度h的增大而减小，故穿过线框的磁通量减小，故A错误；
B．根据楞次定律，向下的磁通量减小，感应电流的磁场向下，线框中线框中感应电流方向为，故B正确；
C．由广义楞次定律，穿过线框的磁通量减小，线框的四条边有向外扩张的趋势，故C错误；
D．线框受到的安培力的合力为零，当飞机带动线框匀速上升时，绳索对线框的作用力等于线框的重力，故D错误。
故选B。
8. 如图所示的电路中，A1，A2和A3是三个阻值恒为R的相同小灯泡，L是自感系数相当大的线圈，其直流电阻也为R。下列说法正确的是（ ）
A. S接通瞬间，A1最亮，稳定后A1、A2和A3亮度相同
B. S接通瞬间，A1最亮，稳定后A1比A2、A3亮
C. 电路稳定后断开S时，A1、A2和A3亮一下后一起熄灭
D. 电路稳定后断开S时，A1闪亮一下再熄灭，A2和A3立即熄灭
【答案】A
【解析】
【详解】AB．由于S接通时，线圈阻碍电流的增加，相当于断路，流经A1的电流大，故最亮，稳定后因线圈直流电阻也为，流经三灯泡的电流相同，故亮度相同，故A正确，B错误；
CD．电路稳定后断开S时，L和A1形成闭合回路，如图所示
因流经线圈电流与断开S前流过A1的电流相同，故A1不会闪亮一下再熄灭，而是慢慢熄灭，A2和A3立即熄灭，故CD错误。
故选A。
9. 如图所示，一个质量为M的物块A放置在水平地面上，一个劲度系数为k的轻弹簧竖直放置，下端与物块A连接，上端与质量为m的物块B连接，将物块B从弹簧原长位置静止释放，不计阻力，下列说法正确的是（ ）
A. 物块A对地面的最大压力为B. 弹簧的压缩量为时，物块B的速度为0
C. 物块A对地面的最小压力为D. 弹簧的最大压缩量大于
【答案】A
【解析】
【详解】ACD．依题意，物块B从弹簧原长位置静止释放后，在自身重力和弹簧弹力作用下做竖直方向的简谐运动，根据简谐运动特点可知，物块B释放瞬间，其加速度大小为g，方向竖直向下，物块A对地面的压力最小为自身重力，即
物块B运动至最低点时，加速度大小为g，方向竖直向上，由牛顿第二定律
解得
可得弹簧的最大压缩量
物块A对地面的压力最大为弹簧弹力与自身重力之和，即
故A正确；CD错误；
B．弹簧的压缩量为时，有
此时物块B的加速度为零，速度具有最大值。故B错误；
故选A。
10. 如图所示，在绝缘的水平面上，有闭合的两个线圈a、b，线圈a处在垂直纸面向里的匀强磁场中，线圈b位于右侧无磁场区域，现将线圈a从磁场中匀速拉出，线圈a、b中产生的感应电流方向分别是（ ）
A. 顺时针，顺时针B. 顺时针，逆时针
C. 逆时针，顺时针D. 逆时针，逆时针
【答案】A
【解析】
【详解】线圈a从磁场中匀速拉出的过程中穿过a线圈的磁通量在减小，则根据楞次定律可知a线圈的电流为顺时针，由于线圈a从磁场中匀速拉出则a中产生的电流为恒定电流，则线圈a靠近线圈b的过程中线圈b的磁通量在向外增大，同理可得线圈b产生的电流为顺时针。
故选A。
11. 如图是回旋加速器结构示意图，关于该装置下列说法正确的是（ ）

A. 增大电源电压U可以使粒子出射的动能增加
B. 只要加速器足够大可以将粒子加速至接近光速
C. 粒子相邻运动轨道的间距是相等的
D. 交变电场的周期与粒子在磁场中运动的周期相同
【答案】D
【解析】
【详解】A.粒子从加速器出来时速度最大，有
所以粒子动能为
可见最大动能与U无关，故A错误；
B.无论加速器多大也不可以将粒子加速至接近光速，故B错误；
C.设粒子经过n次加速后获得动能，有
这时粒子圆周运动半径为
设粒子经过n+1次加速后获得动能，有
这时粒子圆周运动半径为
相邻运动轨道的间距为
可见n越大，间距越小，故C错误；
D.为了保证粒子每次进入电场都恰好能被加速，所以交变电场的周期与粒子在磁场中运动的周期要相同，故D正确。
故选D。
二、解答题：本题共5小题，共56分。其中第13题~第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。
12. “验证动量守恒定律”的实验装置可采用图甲或图乙的方法，两个实验装置的别在于：①悬挂重垂线的位置不同；②图甲中设计有一个支柱（通过调整，可使两球的，球心在同一水平线上，上面的小球被碰离开后，支柱立即倒下），图乙中没有支柱，图甲中的入射小球A和被碰小球B做平抛运动的抛出点分别在通过O、点的竖直线上，重垂线只确定了O点的位置。（球A的质量为，球B的质量为）
（1）采用图甲的实验装置时，用20分度的游标卡尺测量小球的直径，则读数为________mm。
（2）实验中，两球质量需满足_______（选填““大于”、“小于”或“等于”）
（3）比较这两个实验装置，下列说法正确的是（ ）
A. 采用图甲的实验装置时，需要测出两小球的直径
B. 采用图乙的实验装置时，需要测出两小球的直径
C. 采用图乙的实验装置时，斜槽轨道末端的切线要求水平的，而采用图甲的实验装置则不需要
D. 为了减小误差，无论哪个图，都要求入射球每次都要从同一高度由静止滚下
E. 为了减小误差，采用图乙的实验装置时，应使斜槽末端水平部分尽量光滑
（4）若某同学按右图做实验时所用小球的质量分别为、，下图所示的实验记录纸上已标注了该实验的部分信息，若两球碰撞为弹性碰撞，请将碰后B球落点的位置记为B标注在下图中_______。
为了验证动量守恒，还有同学设计出其他装置，如下：
（5）如图所示，使从斜槽轨道滚下的小球打在正对的竖直墙上，把白纸和复写纸附在墙上，记录小球的落点。选择半径相等的小钢球A和硬塑料球B进行实验，测量出A、B两个小钢球的质量、，其他操作重复验证动量守恒时的步骤。、、为竖直记录纸上三个落点的平均位置，小球静止于水平轨道末端时球心在竖直记录纸上的水平投影点为，未放B球时，A球的落点是点，用刻度尺测量、、到的距离分别为、、。若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为（ ）
A. B.
C. D.
（6）若用如图装置也可以验证碰撞中的动量守恒，实验步骤与上述实验类似。图中D、E、F到抛出点B的距离分别为、、。若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】（1）16.25
（2）大于 （3）ADE
（4） （5）A
（6）C
【解析】
【小问1详解】
该游标卡尺精确度为0.05mm，故读数为
【小问2详解】
由于碰撞后，二者速度需同向且向右，故需要大于；
【小问3详解】
A．采用图甲的实验装置时，为测出入射球碰撞后的水平位移，需要测出两小球的直径，故A正确；
B．采用图乙的实验装置时，不需要测出两小球的直径，故B错误；
C．不论采用哪个图做实验，斜槽轨道未端的切线都要求水平，故C错误；
D．了减小误差，无论哪个图，都要求入射球每次都要从同一高度由静止滚下，故D正确
E．采用图乙的实验装置时，碰撞后A要在水平面上继续运动一段距离后再做平抛运动，为减小实验误差，应使斜槽末端水平部分尽量光滑，故E正确。
故选ADE
【小问4详解】
若碰撞为弹性碰撞，碰撞过程中系统动量守恒、机械能守恒，有
解得
所以碰后B球落地点到O点的距离与OE距离比为，标注位置如图
小问5详解】
由于碰后两小球做平抛运动，故水平方向和竖直方向分别满足
解得
由动量守恒
整理得
故A正确，其余错误；
【小问6详解】
设抛出点到斜面落点距离为L，设斜面与竖直方向夹角为，则根据平抛规律
解得
由动量守恒
代入题中数据整理得
故选C。
13. 如图，某次“找靶点”游戏中，在距长方体水缸开口32cm处的侧壁位置M点贴一张靶点的图片，然后将水缸装满水，游戏者需要站在指定观测点调整观察角度，恰好沿着右侧壁P点看到靶点图片，此时将一根细长直杆从观测点经P点插入水中至水缸侧壁O点，测得O点在M点上方14cm。处，已知长方形水缸左右侧壁间距离为24cm。
（1）求水的折射率；
（2）若光在空气中传播速度c=3.0×108m/s，求光在该水缸中水里的传播速度。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）令空气中的折射角为，水中的入射角为，根据几何关系有
，
根据折射率的定义
（2）根据折射率与光速的关系有
解得
14. 一列向右传播的简谐横波传到点时的波形如图所示，波速为，质点的坐标分别为。
（1）质点开始振动时，振动方向如何？
（2）从图示时刻经多长时间，质点第一次到达波谷？
【答案】（1）y轴负方向；（2）12s
【解析】
【详解】（1）简谐横波传到点时，简谐横波向右传播，根据同侧法可知点沿y轴负方向起振，在波的传播方向上，各质点起振方向相同，故质点开始振动时，沿y轴负方向起振。
（2）简谐横波传到P点，所需的时间为
简谐横波的波长为，则周期为
P点从起振到第一次到达波谷所需的时间为
质点第一次到达波谷所需时间为
15. 为探测射线，威耳逊曾用置于匀强磁场或电场中的云室来显示它们的径迹。某研究小组设计了电场和磁场分布如图所示，在平面（纸面）内，在区间内存在平行y轴的匀强电场，。在的区间内存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，。一未知粒子从坐标原点与x正方向成角射入，在坐标为的P点以速度垂直磁场边界射入磁场，并从射出磁场。已知整个装置处于真空中，不计粒子重力，。求：
（1）该未知粒子的比荷；
（2）匀强电场电场强度E的大小及右边界的值；
（3）如右图所示，若偏转磁场中磁感应强度由边界至由左向右在间距均为（很小）中，第一个区域磁感应强度为B，下面各区域磁感应强度依次为、、……，当粒子能达到磁场右侧边界（达到边界就被吸收），求应当满足的条件。[当时，取]
【答案】（1）
（2），
（3）
【解析】
【小问1详解】
粒子在磁场中，由洛伦兹力提供向心力，则有
由题意和几何关系可知
解得
粒子的比荷为
【小问2详解】
粒子运动轨迹如图所示
粒子在电场中可逆向看成类平抛运动，则有
联立解得
由几何关系可得
解得
故有
【小问3详解】
设竖直方向的速度为，水平方向的速度为，极短时间，则有
结合题意可得
故有
即
解得
即
16. 如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ相距为，导轨平面与水平面的夹角为，导轨上端连接一定值电阻，导轨的电阻不计，整个装置处于方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，长为L的金属棒cd垂直于MN、PQ放置在导轨上，且与导轨保持良好的接触，金属棒的质量为，电阻为。现将金属棒从紧靠NQ处由静止释放，当金属棒沿导轨下滑距离为时，速度达到最大值。（重力加速度g取），求：
（1）匀强磁场的磁感应强度B的大小；
（2）金属棒沿导轨下滑距离为12m的过程中，整个电路产生的焦耳热Q及通过金属棒截面的电荷量q；
（3）若将金属棒下滑12m的时刻记作，从此时刻起，让磁感应强度逐渐减小，可使金属棒中不产生感应电流，请用含t的表达式表示出磁感应强度B随时间的变化。
【答案】（1）4T （2）；12C
（3）
【解析】
【小问1详解】
当所受合外力为零时，下滑的速度达到最大，受力分析如图
可得
又
联立，解得
B＝4T
【小问2详解】
由能量守恒定律得
解得
通过金属棒截面的电荷量
【小问3详解】
金属棒中不产生感应电流时不受安培力，做匀加速运动，设金属棒的加速度大小为a，根据牛顿第二定律得
mgsinθ=ma
解得
a=gsinθ
回路中磁通量应不变，设时，磁感应强度为，则有
联立，解得