2022-2023学年湖南省长沙市雅礼中学高二上学期期末考试物理试题 解析版

雅礼教育集团2022年下学期期末考试试卷

高二物理

一、单项选择题（本题共6小题，每小题4分，共24分，每小题只有一个正确选项）

1. 一闭合矩形导线框在匀强磁场中（磁感线未画出）运动，则下列图示中线框中能产生感应电流的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】A．磁体外部磁感线由N极指向S极，保持闭合矩形导线框平面始终与磁感线垂直，闭合矩形导线框在磁场中沿着磁感线运动，磁通量不变，没有感应电流，A错误；

B．闭合矩形导线框在磁场中转动，使其磁通量变化，则会产生感应电流，B正确；

C．保持线框平面始终与磁感线垂直，闭合矩形导线框在磁场中向右运动，磁通量不变，无感应电流，C错误；

D．保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中向右运动，磁通量一直为零，故磁通量不变，无感应电流，D错误。

故选B。

2. 位于长沙市贺龙体育广场附近的摩天轮是国内五大最具特色的摩天轮之一。摩天轮悬挂透明座舱，人坐在舱内随旋转座椅一起做匀速圆周运动。以下说法正确的是（　　）

A. 转动过程中，人的动量不变

B. 转动一圈，人所受合力的冲量不为零

C. 转动到最高点时，人所受合力为零

D. 转动一圈，人所受重力的冲量不为零

【答案】D

【解析】

【详解】A．动量是矢量，转动中速度大小不变，但方向时刻改变，故动量时刻发生改变，故A错误；

B．因为摩天轮匀速转动，转一圈后的动量的变化量为零，根据动量定理

故合力的冲量为0，故B错误；

C．圆周运动过程中，在最高点，由重力和支持力的合力提供向心力

故人所受合力不为零，故C错误；

D．转动一圈，人所受重力的冲量

故重力的冲量不为零，故D正确。

故选D。

3. 关于教材中出现的以下四张图片，下列说法错误的是（　　）

A. 图1所示疾驰而过的急救车使人感觉音调变化，是由于多普勒效应引起的

B. 图2所示竖直的肥皂膜看起来常常是水平彩色横纹，是由于光的干涉产生的

C. 图3干涉图样中，处于振动加强区域的质点的位移时刻保持最大

D. 图4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

【答案】C

【解析】

【详解】A．多普勒效应时指波源或者观察者发生移动，使两者间的距离发生变化，从而使观察者收到的频率发生了变化。图1所示疾驰而过的急救车使人感觉音调变化，是由于多普勒效应引起的，故A正确；

B．图2所示竖直的肥皂膜看起来常常是水平彩色横纹，是由于肥皂膜前后两个面反射的光相互叠加，发生干涉产生的，故B正确；

C．图3干涉图样中，处于振动加强区域的质点的振幅等于两列波的振幅之和，但质点仍处于振动中，位移时刻在变化，不会时刻保持最大，故C错误；

D．图4所示水中的气泡看上去特别明亮，是光从水射向气泡时发生了全反射引起的，故D正确。

本题要选择错误的选项，故选C。

4. 如图所示，甲、乙两个体重相等的小孩玩滑梯游戏，为半径很大的光滑圆槽，、两点在同一水平高度上，且弧长远小于半径，圆槽的最低点为，开始时甲静止在点，乙静止在弧的中点，听到哨声两人同时无初速滑下，则（　　）

A. 两人在点相遇 B. 两人在点左侧相遇

C. 相遇时动能相同 D. 相遇时两人的向心加速度相同

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】AB．因弧长远小于半径，则两人同时下滑的过程满足单摆的运动规律，故有

则两人运动到点的时间相同，为

即两人在点相遇， B错误A正确；

C．两人下滑只有重加做功，由动能定理有

甲下降的高度较大，则相遇时动能不等，C错误；

D．在点相遇时的向心加速度为

因不同，则向心加速度不等，D错误。

故选A。

5. 在半导体离子注入工艺中，初速度可忽略的离子P+和P3+，经电压为U的电场加速后，垂直进入磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里，有一定的宽度的匀强磁场区域，如图所示。已知离子P+在磁场中转过θ=30°后从磁场右边界射出。在电场和磁场中运动时，离子P+和P3+（　　）

A. 在磁场中运动的半径之比为3∶1 B. 在电场中的加速度之比为1∶1

C. 在磁场中转过的角度之比为1：2 D. 高开电场区域时的动能之比为1：

【答案】C

【解析】

【详解】B．两个离子的质量相同，其带电荷量之比是1：3的关系，所以由

a＝

可知，其在电场中加速度之比是1∶3，故选项B错误；

A．要想知道半径必须先知道进入磁场的速度，而速度的决定因素是加速电场，所以在离开电场时

其速度表达式为

可知其速度之比为1∶，又由

qvB＝m

知

r＝

所以其半径之比为∶1，故选项A错误；

C．由选项A分析知道，离子在磁场中运动的半径之比为∶1，设磁场宽度为L，离子通过磁场转过的角度等于其圆心角，所以有

sin θ＝

则可知角度的正弦值之比为1∶，又P＋的角度为30°，可知P3＋角度为60°，即在磁场中转过的角度之比为1∶2，故选项C正确；

D．由电场加速后

qU＝mv2

可知，两离子离开电场的动能之比为1∶3，故选项D错误。

故选C。

6. 如图甲所示，在x轴上相距1.5m的O、M两点有两波源，t = 0时刻，两波源开始振动，振动图像分别如图乙、丙所示。已知两波的传播速度为1m/s，x轴上的P点与O点相距1.2m，则（   ）

A. 两列波不能发生干涉现象 B. M点波源的振动方程为

C. P点为振动加强点，振幅为7cm D. t = 0.5s时，P点沿y轴正向振动

【答案】C

【解析】

【详解】A．这两列波的振动周期相同，故频率相同，相差也恒定，符合干涉条件，A错误；

B．从图丙可知，M点波源的振动方程为

y = 4sin(10πt + π)cm

B错误；

C．因两波波长为0.2m，波源振动频率相同，起振方向刚好相反，点P到两波源的距离差为0.9m，距离差刚好是半波长的奇数倍，故为振动加强点，振幅为两波振幅之和为7cm，C正确；

D．P点与O点相距1.2m，O点的波源传至P点时需1.2s，故0.5s时不考虑O点波源的影响；由于P点与M点相距0.3cm，M点的波传至P需0.3s，故0.5s时刻，P点只振动了0.2s，刚好振动了一个周期，回到平衡位置并沿y轴负方向振动，D错误。

故选C。

二、多项选择题（本题共4小题，每小题5分，共20分，每小题有多个选项符合要求，全部选对得5分，选对但不全得3分，有选错的得0分）

7. 如图所示，由三根相同导体连接而成的正三角形线框abc固定在匀强磁场中，线框所在平面与磁场方向垂直，a、b分别与直流电源两端相接。若导体ab受到的安培力大小为，ac段导体受到的安培力大小为，acb段导体受到的安培力大小为，正三角形abc受到的安培力大小为，则下列判断正确的是（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】AC

【解析】

【详解】A．由于acb段导体长度是ab段的2倍，根据电阻定律

可得，acb段导体电阻是ab段电阻的2倍，由欧姆定律

可知，流过ab的电流是acb电流的2倍，由几何关系可知，ab和acb段导体有效长度相等，根据

可知

A正确；

BCD．正三角形abc受到的安培力大小为

其中

因此

C正确，BD错误。

故选AC。

8. 图1、图2分别是回旋加速器速度选择器的结构示意图。图1中利用回旋加速器对粒子进行加速，此时D形盒中的磁场的磁感应强度大小为B，D形盒缝隙间电场变化周期为T。忽略粒子在D形盒缝隙间的运动时间和相对论效应。图2中磁感应强度大小为B，电场强度大小为E，现有一电子速度大小为，平行金属板射入场区，下列说法中正确的是（　　）

A. 保持B和T不变，图1中回旋加速器可以加速质子

B. 保持B和T不变，图1中回旋加速器可以加速粒子，且在回旋加速器中运动的时间与粒子的相等

C. 图2中电子沿直线运动的条件是

D. 图2中若，电子沿轨迹Ⅰ运动，出场区时速度大于

【答案】BC

【解析】

【详解】A．D形盒间电场变化周期为T等于被加速度的在磁场中运动的周期，即

而质子在磁场中的运动周期

则保持B和T不变，此回旋加速器不可以加速质子，选项A错误；

B．在磁场中运动的周期

则保持B和T不变，该回旋加速器可以加速粒子；且在回旋加速器中两粒子运动的半径也相同，则粒子运动的时间与粒子的相等，选项B正确；

C．图2中电子沿直线运动，则有

所以

选项C正确；

D．图2中若，则

即洛伦兹力大于电场力，电子将向洛伦兹力方向偏转，而根据左手定则可判断电子受洛伦兹力向下，因此电子不会沿轨迹Ⅰ运动，选项D错误。

故选BC。

9. 如图所示，一热气球下面系一质量为m物体，物体距水平地面的高度为h，它们正以速度v沿水平方向匀速运动。某时刻绳子断裂，物体和热气球分离。已知热气球与物体的总质量为M，分离后热气球所受浮力不变，不计空气阻力及绳子长度，物体可视为质点，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　）

A. 物体刚到达地面时，热气球离地面的高度为

B. 物体刚到达地面时，热气球离地面的高度为

C. 物体刚到达地面时，热气球的速度大小为

D. 物体刚到达地面时，热气球的速度大小为

【答案】AC

【解析】

【详解】AB．热气球与物体组成的系统竖直方向上动量守恒，则

物体竖直方向的位移

气球竖直方向的位移

则有

物体刚到达地面时热气球离地面的高度为

A正确，B错误；

CD．设物体到达地面时物体与热气球的竖直分速度大小分别为v1、v2，则竖直分速度满足

热气球与物体组成的系统竖直方向上动量守恒，规定竖直向下的方向为正方向，则

解得

故物体刚到达地面时，热气球的速度大小

C正确，D错误。

故选AC。

10. 如图所示，直角三角形abc区域内（含边界）存在垂直于纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场，顶点a处有一离子源，沿ac方向同时射出一群速度大小不同的正离子，离子的质量均为m、电荷量均为q，已知，bc边长为L，不计离子的重力及离子间的相互作用力，则下列说法正确的是（　　）

A. 从ab边界射出的离子，一定同时平行射出

B. 从bc边界射出的离子在磁场中运动的时间均不小于

C. 从bc边界射出的离子的速度均不小于

D. 当某离子垂直于bc边界射出时，磁场中所有离子都在与ab边界成15°角的一条直线上

【答案】ACD

【解析】

【详解】A．由题意可知，离子的入射角度相同，转过的圆心角也相同，则出射角相同，同时由可得，当磁场强度、离子质量和所带电荷相同时，离子在磁场中的运动时间也相同，故离子会同时平行射出，故A正确；

B．当从a中射入的离子从bc边垂直射出时，由几何关系可知，此时转过的圆心角为30°，则所用的时间为

即此时离子在磁场中运动的时间均小于，故B错误；

C．由可知，当离子的运动速度越小时，离子运动的半径就越小，当离子从bc边界射出时，从b点射出的离子运动半径最小，速度也最小，从b点射出时，由几何关系可知，离子的运动半径为

解得

故从bc边界射出的离子的速度应该不小于，故C正确；

D．同一时刻，经历相同的时间，转过相同圆心角的离子在同一条直线上，当当某离子垂直于bc边界射出时，由几何关系可知，此时离子转过的圆心角为30°，由弦切角与圆心角的关系可知，此时所有离子在与ab边界成15°角的一条直线上，故D正确。

故选ACD。

三、实验题（本题共2小题，共15分）

11. 某同学利用如图甲所示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。 

（1）若想减小从目镜中观察到的条纹间距，该同学可______。（单选）

A．将单缝向双缝靠近                        B．将屏向靠近双缝的方向移动 

C．将屏向远离双缝的方向移动                D．使用间距更小的双缝 

（2）若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为L，测得第1条亮条纹中心到第n条亮条纹中心之间的距离为∆x，则单色光的波长的表达式λ=_______。

（3）在测量某单色光的波长时，所得图样如图乙所示，调节仪器使分划板的中心刻线对准一条亮条纹A的中心，测量头游标卡尺的示数如图丙所示，读数为_______mm。移动手轮使分划板中心刻线对准另一条亮条纹B的中心，测量头游标卡尺的示数为16.2mm。已知双缝挡板与光屏间距为0.4m，双缝相距0.2mm，则所测单色光的波长为_______nm。

【答案】    ①. B    ②.     ③. 11.4    ④. 600

【解析】

【详解】（1）[1]根据双缝干涉条纹间距公式可知：

A．将单缝向双缝靠近，条纹间距不变， 故A不符合题意； 

B．将屏向靠近双缝的方向移动，即减小L，可减小条纹间距，故B符合题意；

C．将屏向远离双缝的方向移动，即增大L，可增大条纹间距，故C不符合题意；

D．使用间距更小的双缝，即增大d，可增大条纹间距，故D不符合题意。

故选B。 

 （2）[2]由题意可知相邻条纹间距为

根据双缝干涉条纹间距公式可知

联立以上两式解得

（3）[3]分划板在A位置时，测量头游标卡尺的读数为

[4]相邻条纹间距为

所测单色光的波长为

12. 如图是验证动量守恒定律的装置，气垫导轨上安装了1、2两个光电门，两滑块上均固定一竖直遮光条。

（1）小组成员甲先用螺旋测微器测量滑块A上的挡光片宽度如图所示，小组成员乙用游标卡尺测量滑块B上遮光条的宽度，______mm。

（2）实验前，接通气源后，在导轨上轻放一个滑块，给滑块一初速度，使它从轨道右端向左运动，发现滑块通过光电门1的时间大于通过光电门2的时间。为使导轨水平，可调节Q使轨道右端______（选填“升高”或“降低”）一些。

（3）测出滑块A和遮光条的总质量为，滑块B和遮光条的总质量为，将滑块B静置于两光电门之间，将滑块A静置干光电门1右侧，推动A，使其获得水平向左的速度，经过光电门1并与B发生碰撞且被弹回，再次经过光电门1，可知______（选填“>”、“<”或“=”），光电门1先后记录的挡光时间为、，光电门2记录的挡光时间为，滑块A、B碰撞过程动量守恒的表达式为______（请用题中给出物理量表示）。

【答案】    ①. 6.690    ②. 降低    ③. <    ④.

【解析】

【详解】（1）[1]滑块A上的挡光片宽度

（2）[2]滑块通过光电门1的时间大于通过光电门2的时间，说明通过光电门1的速度小于通过光电门2的速度，为使导轨水平，可调节Q使轨道右端降低一些。

（3）[3]经过光电门1并与B发生碰撞且被弹回，再次经过光电门1，可知

<

[4]取向左为正方向，碰撞前动量

碰撞后A动量

碰撞后B动量

滑块A、B碰撞过程动量守恒的表达式

即

四、解答题（本题共4小题，共41分）

13. 如图所示，在直角三棱镜截面中，长为L，，一束单色光从边上的中点D点射入并传播到C点，不考虑光在三棱镜内的反射，已知，该单色光在真空中传播速度为c，求：

（1）直角三棱镜的折射率；

（2）单色光从边射入到传播到C点的时间。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）由几何知识可知

在界面上的入射角

折射角

由折射定律可得

联立得

（2）在介质中的传播速度

速度、位移、时间的关系

由几何知识

联立得

14. 如图所示。光滑水平面上有A、B两辆小车，质量均为。现将小球C用长为0.2m的细线悬于轻质支架顶端，。开始时A车与C球以的速度冲向静止的B车若两车正碰后粘在一起，A与B作用时间极短。不计空气阻力。重力加速度g取。求：

（1）A、B碰撞过程中损失的能量；

（2）小球能上升的最大高度。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）A、B两车碰撞过程动量守恒，设两车刚粘在一起时共同速度为，有

解得

损失的机械能

解得

（2）从小球开始上摆到小球摆到最高点的过程中，A、B、C组成的系统在水平方向上动量守恒。

设小球上升到最高点时三者共同速度为，有

解得

从两车粘在一起到小球摆到最高点的过程中，A、B、C组成的系统机械能守恒，即

解得

15. 在竖直平面内建立一平面直角坐标系轴沿水平方向，如图甲所示。第一象限有一竖直向下的匀强电场，第二象限内有一水平向左的匀强电场，第一象限场强大小为第二象限场强大小的一半。处在第三象限的某种发射装置（图中没有画出）竖直向上射出一个质量为m、电荷量为的带负电粒子（可视为质点），该粒子以初速度从上的A点沿y轴正方向进入第二象限，并从上的C点沿x轴正方向进入第一象限，C点粒子动能为A点粒子动能的4倍。重力加速度为g。试求：

（1）求O与C两点间距离，以及第二象限匀强电场的电场强度E的大小；

（2）若第一象限同时存在按如图乙所示规律变化的磁场，磁场方向垂直于纸面（以垂直纸面向外的磁场方向为正方向，图中均为未知量），并且在时刻粒子由C点沿x轴正方向进入第一象限，且恰好能通过同一水平线上的D点，速度仍然沿x轴正方向，且。若粒子在第一象限中完成一个完整圆周运动的周期等于磁场变化周期，求交变磁场变化的周期的大小；

（3）若第一象限仍同时存在按如图乙所示规律变化的磁场（以垂直纸面向外的磁场方向为正方向，图中均为未知量），调整磁场变化的周期，让粒子在时刻由C点进入第一象限，且恰能沿x轴正方向通过x轴上F点，且，求交变磁场的磁感应强度的大小应满足的条件。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【分析】

【详解】（1）设粒子从A点运动至C点所用时间为点速度为，根据“C点粒子动能为A点粒子动能的四倍”可得

竖直方向上粒子做匀减速直线运动，取竖直向上为正方向，则

水平方向有

解得

（2）由第（1）问及题干可知

因此带电粒子在第一象限将做速度为的匀速圆周运动。设运动半径为R，周期为，使粒子从C点运动到同一水平线上的D点，如图所示

则

粒子在磁场中匀速圆周运动的周期

则磁场变化的周期

（3）粒子到F点时沿x轴正方向，设粒子运动轨道半径为，如图所示

根据，则有

解得

（另一解不合题意，舍去）

所以有

结合半径公式

故交变磁场磁感应强度大小应满足的关系