安徽省六安市2024-2025学年高二下学期期末模拟检测 物理试卷（解析版）

这是一份安徽省六安市2024-2025学年高二下学期期末模拟检测 物理试卷（解析版），共20页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1. 将两质量分别为和的物体放在光滑的水平面上，现给两物体沿水平方向的初速度，如图所示为两物体正碰前后的位移随时间的变化规律。已知。则（ ）
A. 图线1为碰后物体的图像
B. 碰撞过程对的力冲量大小为
C. 碰撞前物体的速度大小为
D. 物体
【答案】B
【解析】AC．根据图像的斜率表示物体的速度，则碰前的速度为
，
即沿着正方向运动与静止的发生碰撞，故碰后一定沿正方向运动，才可能反弹，有
即图线1为碰后物体的图像，碰撞前物体的速度大小为，碰撞后物体的速度大小为，故AC错误；
B．由动量定理可知碰撞过程对的力冲量为
即冲量大小为，方向沿负方向，故B正确；
D．对碰撞过程由动量守恒定律有
代入数据解得
故D错误。
故选B。
2. 如图所示，物块M与m叠放在一起，以O为平衡位置，在之间做简谐振动，两者始终保持相对静止，取向右为正方向，其振动的位移x随时间t的变化图像如图，则下列说法正确的是（ ）
A. 在某段时间内，两物块速度增大时，加速度可能增大，也可能减小
B. 两物块运动到最大位移处时，若轻轻取走m，则M的振幅不变
C. 在时间内，物块m的速度和所受摩擦力都沿负方向，且都在增大
D. 从时刻开始计时，接下来内，两物块通过的路程为A
【答案】B
【解析】A．速度增大时，物块向平衡位置运动，则物块的位移减小，据简谐振动的受力特点，加速度减小，故A错误；
B．简谐运动是一种无能量损失的振动，它只是动能和势能间的转化，总机械能守恒。其能量只有振幅决定，即振幅不变，振动系统能量不变。当将在最大位移处轻轻取走，说明取走时动能为零，取走前后振幅没有改变，振动系统机械能总量不变，故B正确。
C．在时间内，由图像的斜率为负且增大可知，物块的速度沿负方向在增大，受摩擦力方向沿负方向，据可知，位移在减小，回复力减小，加速度在减小，所以摩擦力在减小，故C错误；
D．由图像知，两物块在平衡位置速度最大，因此两物块从的平均速率要小于从开始经时间内的平均速率，所以从开始经通过的路程大于A，故D错误。
故选B。
3. 如图，甲为一列简谐横波在t=0时刻的波形图，乙为x=2m处质点从此刻开始计时的振动图像，下列说法正确的是（ ）
A. 此列波沿x轴负向传播
B. 时，处质点的位移为0.5m
C. 时，处质点位移为
D. 处质点比处质点振动相位滞后
【答案】C
【解析】A．由图乙可知时刻处质点沿轴负方向振动，根据同侧法可知此列波沿x轴正向传播，故A错误；
BC．根据题图可知该波的周期为，结合图甲可知处质点的振动方程为
则时，处质点的位移为
时，处质点的位移为，故B错误，C正确；
D．由于波沿x轴正向传播，所以处质点比处质点先振动，且
则处质点比处质点先振动的时间为，则处质点比处质点振动相位超前，故D错误。
4. 如图（a），玻璃半球半径为R，O为球心，AB为直径，现有均匀分布的单色光垂直入射到半球的底面。已知玻璃对单色光的折射率为，如图（b）所示，球冠（不含圆底面）的表面积为，只考虑首次射到球面的光。下列说法正确的是（ ）

A. 所有射入到半球底面的光有会发生全反射
B. 整个半球面透光的面积为
C. 从半球球面射出的光中，在玻璃内的传播时间最短为
D. 仅将单色光换为频率更高的单色光，则半球面透光的面积增大
【答案】B
【解析】A．如图所示

设发生全反射的临界角为，则
解得
发生全反射的光入射位置的面积
故所有射入到半球底面的光有会发生全反射，故A错误；
B．结合题图（b）可知
则透光面积
故B正确；
C．射出的光中，在玻璃内的传播路径最短为，单色光在玻璃中的传播速度
则
故C错误；
D．光的频率越高，折射率越大，临界角越小，半球面透光的面积越小，故D错误。
故选B。
5. 如图所示，空间存在着垂直于纸面向外的匀强磁场和水平向右的匀强电场，一质子从A点由静止释放，沿图示轨迹依次经过C、D两点。已知A、D两点在同一等势面上，不计质子重力，下列说法正确的是（ ）
A. 质子从C到D，电场力做的是正功
B. D点的电势低于C点的电势
C. 质子从A到C，洛伦兹力不做功
D. 质子在A点所受的合力大于在D点所受的合力
【答案】C
【解析】A．由题可知质子所受电场力水平向右，质子从C到D的过程中电场力做负功，故A错误；
B．根据沿着电场线方向电势逐渐降低可知D点电势高于C点，故B错误；
C．由于洛伦兹力一直都与速度方向垂直，故质子从A到C洛伦兹力不做功，故C正确；
D．由于A点和D点在同一等势面上，故从A到D电场力做功为0，而洛伦兹力不做功，A点速度为0，根据动能定理可知质子在D点速度也为0，则质子在A点和D点都只受电场力作用，在匀强电场中质子在这两点电场力相等，即合力相等，故D错误。
故选C。
6. 如图所示，曲线为一带电粒子不计重力在匀强电场中运动的轨迹，虚线A、、、为相互平行且间距相等的四条等势线，、、、、为轨迹与等势线的交点，已知点电势高于点。带电粒子从点出发，初速度大小为，到达点时速度大小为，则（ ）
A. 该带电粒子带正电荷
B. 粒子从到和从到的动能变化量不相等
C. 粒子在从点运动至点的过程中，电场力对它做的功等于零
D. 如果粒子从点以与相反、等大的速度进入电场，则粒子可能不会经过点
【答案】C
【解析】A．由于点电势高于点，则电场强度方向向上，根据曲线运动特点可知，轨迹向力的方向弯曲，则该带电粒子所受电场力方向向下，与场强方向相反，所以该带电粒子带负电，故 A错误；
B．从到和从到的电势差相等，根据动能定理可知，粒子动能变化量相等，故B错误；
C．由于点和点电势相等，则粒子在从点运动至点的过程中，电场力对它不做功，故C正确；
D．根据粒子做类斜上抛运动的轨迹具有对称性，如果粒子从点以与相反、等大的速度进入电场，则粒子一定经过点，故D错误。
故选C。
7. 如图所示的电路中，电源的电动势为，内阻为，自感线圈的直流电阻不计，电阻的阻值大于灯泡的阻值，在时刻闭合开关，经过一段时间后，在时刻断开开关，下列表示A、两点间电压随时间变化关系的图像中，正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】在时刻闭合开关时，线圈中电流增大，产生自感电动势，使得线圈中电流只能逐渐增大，干路中电流也逐渐增大，根据欧姆定律
逐渐减小直到稳定。稳定时，电阻的电流小于灯泡的电流。
在时刻断开时，灯泡中原来的电流立即减小为零，线圈中产生自感电动势，电阻、灯泡和线圈组成回路，回路中电流从原来值逐渐减小到零，此时流过灯泡的电流方向与原来的方向相反，点的电势比点电势高，。由于稳定时线圈中电流较小，根据，则此时值比稳定时小。
故选B。
8. 电阻为的单匝线圈俯视图如图甲所示为正三角形，面积为S。为中点，虚线与垂直，在右侧空间存在垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为。线圈绕虚线以角速度匀速转动产生交变电流。将该交变电流作为电源接入图乙的变压器中，变压器原副线圈匝数比为，电表均为理想电表，定值电阻的阻值也为，下列说法正确的是（ ）
A. 电压表的示数为B. 电压表的示数为
C. 电流表的示数为D. 电流表的示数为
【答案】D
【解析】交变电流的峰值为
如图甲所示位置电动势为0从该位置转过四分之一周期过程中在磁场中转动峰值为
又
解得
从四分之一周期到四分之三周期的过程中在磁场中转动峰值为
又
解得
线圈在转动一个周期内产生的电动势随时间变化的图像如图所示
根据交变电流有效值定义可知
化简得
解得电动势的有效值为
将副线圈中的电阻等效到原线圈中，则有
故等效电路中的电阻为
所以原线圈中的电流为
即为电流表的示数；
线圈内阻分压为
故原线圈接入电压有效值为
故副线圈电压有效值为
即为电压表的示数。
故选D。
二、多选题：本大题共2小题，共10分。
9. 现代科学仪器中常利用电、磁场控制带电粒子的运动。如图甲所示，纸面内存在上、下宽度均为的匀强电场与匀强磁场。电场强度大小为，方向竖直向下；磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里。现有一质量为、电荷量为的带正电粒子（不计重力）从电场的上边界的点由静止释放，运动到磁场的下边界的点时正好与下边界相切。若把电场下移至磁场所在区域，并将匀强电场的电场强度变为，如图乙所示；重新让粒子从上边界点由静止释放，经过一段时间粒子第一次到达最低点，下列说法正确的是（ ）
A. 图甲中，粒子在电场中运动的时间为
B. 匀强磁场磁感应强度和匀强电场的电场强度的关系式为
C. 两点的竖直距离为
D. 粒子经过点时速度大小为
【答案】AC
【解析】AB．根据题意，设粒子在磁场中的速率为，运动半径为，则在磁场中运动过程由洛伦兹力充当向心力得
粒子在磁场中的运动轨迹为半个圆周，可知运动的半径为
粒子在电场中运动，由牛顿第二定律有
又有，
联立解得，，故A正确，B错误；
CD．将粒子从到的过程中某时刻的速度分解为水平向右和竖直向下的分量，分别为、，再把粒子受到的洛伦兹力分别沿水平方向和竖直方向分解，两个洛伦兹力分量分别为、
设粒子在最低点的速度大小为，的竖直距离为。以向右为正方向，水平方向上
由动量定理可得
由动能定理得
解得，，故C正确，D错误。
故选AC。
10. 如图所示，长为L传送带AB上端与水平地面BC在同一水平面上，半径为R的四分之一光滑圆弧轨道固定在竖直面内，圆弧最低点与水平面BC在C点相切，传送带以速率顺时针匀速转动。现有一可视为质点、质量为m的滑块a从传送带左端点A由静止释放，同时另一可视为质点、质量为4m的滑块b从圆弧的最高点D由静止释放，b运动至B点时速度恰好为零，一段时间后滑块a与滑块b在B点发生弹性正碰。已知滑块a与传送带之间的动摩擦因数为，BC之间的距离为l，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（ ）
A. 滑块b与BC间的动摩擦因数为
B. 滑块a从传送带左端点A运动到右端点B所用时间为
C. 滑块a第一次向左运动的最大位移为
D. 滑块a从释放至第一次向左运动到最远的过程中a与传送带因摩擦产生的热量为
【答案】AD
【解析】A．由机械能守恒可知
解得
故A正确；
B．滑块加速到传送带速度用时，有
解得
位移为
滑块加速到后匀速运动到点，共用时为
故B错误；
C．滑块与相碰的过程中，有，
解得，
碰后向左做匀减速直线运动，有
解得
故C错误；
D．滑块向右运动的过程中与传送带的相对位移
滑块向左运动的过程运动时间
与传送带的相对位移
则
故D正确。
故选AD。
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11. 如图所示：某同学对实验装置进行调节并观察实验现象：
（1）图甲、图乙是光的条纹形状示意图，其中干涉图样是______（填A或B）。
（2）下述现象中能够观察到的是：（ ）
A.将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽
B.将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽
C.换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄
D.去掉滤光片后，干涉现象消失
（3）已知双缝之间距离为d，测的双缝到屏的距离为L，相邻条纹中心间距为，由计算公式______，可求得波长。如果测得第一条亮条纹中心与第六条亮条纹中心间距是11.550mm，求得这种色光的波长为______m。（已知双缝间距，双缝到屏的距离L = 700mm，计算结果保留一位小数）
【答案】（1）A （2）AC （3）
【解析】（1）[1]双缝干涉条纹特点是等间距、等宽度、等亮度；衍射条纹特点是中间宽两边窄、中间亮、两边暗，且不等间距；根据此特点知甲图是干涉条纹，故选A；
（2）[2]A．根据双缝干涉条纹的间距公式知，将滤光片由蓝色的换成红色的，频率减小，波长变长，则干涉条纹间距变宽，故A正确；
B．根据双缝干涉条纹的间距公式，将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距不变，故B错误；
C．根据双缝干涉条纹的间距公式，换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄，故C正确；
D．去掉滤光片后，通过单缝与双缝的光成为白色光，白色光通过双缝后，仍然能发生干涉现象。故D错误。
（3）[3]已知双缝之间距离为d，测的双缝到屏的距离为L，相邻条纹中心间距为，根据
可得计算公式
[4]已知第1条亮纹中心到第6条亮纹中心间距，可得
由得
代入得
12. 某探究小组要测量干电池的电动势和内阻以及电阻丝的电阻率。设计了如图甲所示的电路，所用器材如下：理想电压表、电流表、电阻丝（已知该金属丝的横截面积为）、金属夹、刻度尺、开关S、导线若干。
（1）实验步骤如下：
①将电阻丝拉直固定，按照图甲连接电路，金属夹置于电阻丝的______。（填“A”或“B”）端；
②闭合开关S，快速滑动金属夹至适当位置并记录电压表示数U，电流表的示数I，断开开关S，记录金属夹与B端的距离L；
③多次重复步骤②，根据记录的若干组U、I、L的值，作出图像如图乙；
（2）根据记录数据作出的图像，干电池的电动势为______，内阻为______。
（3）该小组根据记录数据进一步探究，作出图像如图丙所示。结合（2）问得到的电动势与内阻，还可以求出电流表内阻为______，电阻丝的电阻率为______。
【答案】（1）A端 （2） a （3）
【解析】（1）由于保护电路，刚开始电阻丝连入电路的阻值最大，金属夹应该置于A端。
（2）[1][2]根据可知，，
（3）[1]根据，可得，故
根据第（2）问的电动势和内阻的值，可得
[2]图线的斜率为
可得。
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13. 如图所示，质量为2m的滑块套在光滑水平杆上，质量为m的小球与滑块由一根不可伸长的轻绳相连，轻绳的长为L，开始时，轻绳处于水平拉直状态，小球和滑块均静止，现将小球由静止释放，重力加速度为g，求：
（1）滑块相对初始位置向右运动的最大位移x；
（2）小球运动到最低点时，轻绳对小球的拉力F；
（3）若小球第一次运动到最低点时，滑块与一个固定在水平杆上的弹性挡板（图中未画出）发生碰撞，碰撞后滑块的速度大小不变，方向与碰撞前相反，小球在随后的运动中相对最低点上升的最大高度h。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）设滑块对初始位置向右运动的最大位移时，小球向左运动位移，小球与滑块组成的系统水平方向的动量守恒，则
解得
（2）设小球运动到最低点时，小球的速度大小为，滑块的速度大小为，根据动量守恒和机械能守恒，则
联立解得
（3）小球在随后的运动中相对最低点上升的最大高度时，设小球和滑块的速度大小为，则
解得
14. 光刻机是现代半导体工业的皇冠，其最核心的两大部件为光源与光学镜头。我国研制的某型号光刻机的光源辐射出某一频率的紫外光，光刻机光学镜头投影原理简化图如图所示，等腰直角三角形ABC为三棱镜的横截面，半球形玻璃砖的半径为R，O为球心，O'O为半球形玻璃砖的对称轴。间距为的a、b两束平行紫外光从棱镜左侧垂直AB边射入，经AC边反射后进入半球形玻璃砖，最后会聚于硅片上表面的M点，M点位于O'O的延长线上。半球形玻璃砖的折射率为，来自棱镜的反射光关于轴线O'O对称，光在真空中的传播速度为c。

（1）要使射向半球形玻璃砖的光线最强（光不能从三棱镜的AC边射出），求三棱镜折射率的最小值；
（2）求紫外光从进入半球形玻璃砖到第一次折射出玻璃砖的时间。（可能用到）
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）依题意，可知光射到三棱镜AC边的入射角为45°，则
有
所以三棱镜的折射率至少为。
（2）如图所示，光在半球玻璃砖内传播过程

在中
则
所以光在射入玻璃砖时的入射角为45°，紫外光进入玻璃砖时由折射定律得
解得
在中，由正弦定理得
解得
光在玻璃砖中的传播速度
光在玻璃砖中的传播时间
15. 如图所示，左侧有一半径为的水平金属圆盘绕竖直中心轴匀速转动，角速度大小。圆盘所在空间存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小。右侧有两根足够长的光滑平行金属导轨固定在水平面内，间距d=1m，中间部分导轨非常短且光滑绝缘。导轨所在空间存在另一竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小。两根质量均为m=0.2kg、长度均为d=1m、阻值均为的导体棒M、N静止垂直放置在导轨上，导体棒M到导轨处的距离足够长，导体棒N到导轨处的距离。从圆盘中心和圆盘边缘用电刷引出两根导线分别接在两根导轨上，闭合开关，导体棒M会沿金属导轨向右运动，达到最大速度后，再通过导轨，之后与导体棒N发生弹性正碰，碰撞时间极短，不计金属圆盘和导轨的电阻，求：
（1）闭合开关瞬间，导体棒M的加速度大小；
（2）从闭合开关到导体棒M达到最大速度的过程中，通过导体棒M的电荷量；
（3）最终稳定后，M、N两导体棒之间的距离。
【答案】（1） （2）2C （3）0.6m
【解析】（1）圆盘匀速转动过程中，圆盘中心与边缘的电势差为
解得
闭合开关，圆盘与导体棒M形成闭合回路，回路中的电流大小为
导体棒M受到的安培力为
解得F=20N
所以闭合开关瞬间，导体棒M的加速度大小为。
（2）当导体棒M加速度为0时，速度最大；此时导体棒M受到的安培力大小为0，即回路中的电流为0；设此时导体棒M的速度为v0，则此时导体棒M切割磁感线产生的电动势大小为
且满足
从闭合开关S到导体棒M达到最大速度的过程中，由动量定理可知
解得通过导体棒M的电荷量。
（3）导体棒M通过导轨后到与导体棒N发生碰撞前，回路中的电动势大小为
回路中的电流
设微元时间内，对导体棒M，有
对导体棒N，有
整理得，
对导体棒M通过导轨后到与导体棒N发生碰撞前的过程累计求和有
所以，
解得，
两导体棒发生弹性正碰，根据动量守恒，有
机械能守恒，有
解得，
碰撞后两导体棒组成的系统动量守恒，最终稳定时，两导体棒共速，有
解得
该过程中对导体棒N，由动量定理，有
解得
所以最终稳定后M、N两导体棒之间的距离为0.6m。