2022-2023学年黑龙江省佳木斯市富锦市第一中学高二上学期期末物理试题含解析

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一、选择题（本题共13小题，每小题4分，共52分。 1-8单选，9-13多选。）
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. 以下装置中都涉及到磁场的具体应用，关于这些装置的说法正确的是（ ）
A. 甲图为回旋加速器，增加电压U可增大粒子的最大动能
B. 乙图为磁流体发电机，可判断出A极板是发电机的正极
C. 丙图为质谱仪，打到照相底片D同一位置粒子的比荷相同
D. 丁图为速度选择器，特定速率的粒子从左右两侧沿轴线进入后都做直线运动
【答案】C
【解析】
【详解】A．粒子做圆周运动由洛伦兹力提供向心力
得
对于同一个粒子，增大磁感应强度和加速器半径可以增大其速度，从而增大其动能。故A错误；
B．根据左手定则可以判断，带正电的粒子向B极板聚集，故B极板为正极。故B错误；
C．粒子由加速电场加速
粒子做匀速圆周运动由洛伦兹力提供向心力
联立解得
粒子经过相同得加速电场和偏转磁场，所以打到同一位置的粒子的比荷相同。故C正确；
D．丁图的速度选择器，粒子只能从左向右运动才符合原理。比如带正电的粒子进入时，洛伦兹力向上，电场力向下才能受力平衡。故D错误。
故选C。
3. 自然中有许多地方有共振的现象。人类也在其技术中利用或者试图避免共振现象，只有受迫振动才能发生共振现象。关于受迫振动和共振现象，下列说法正确的是（ ）
A. 发生共振时受迫振动的振幅最大，喇叭常放在音箱内是利用共振现象
B. 受迫振动的频率一定等于固有频率，机关枪射击时的振动是利用共振现象
C. 为了避免桥梁发生共振现象，部队过桥不能便步走而要齐步走
D. 大桥上正常通过一列火车时，大桥发生振动，该现象为共振现象
【答案】A
【解析】
【详解】A．当物体发生共振时，驱动力的频率等于物体的固有频率，此时振动物体的振幅最大，能量最大，喇叭常放在音箱内是利用共振现象，选项A正确；
B．做受迫振动的物体的频率与驱动力的频率相等，与物体的固有频率无关，机关枪射击时的振动与机关枪在射击时的反冲运动有关，与共振无关，选项B错误；
C．部队过桥不能齐步走而要便步走，是防止桥梁发生共振现象，选项C错误；
D．大桥上正常通过一列火车时的振动的振幅一定是很小的，是受迫振动但不是共振，选项D错误。
故选A。
4. 长直导线与环形导线固定在同一平面内，长直导线中通有图示方向的电流．当电流大小逐渐减弱时（ ）
A. 环形导线有收缩的趋势
B. 环形导线有远离长直导线的趋势
C. 环形导线中有顺时针方向的感应电流
D. 环形导线中有感应电流，但方向无法确定
【答案】C
【解析】
【详解】A、通电导线在线圈位置产生了垂直纸面向里的磁场，当电流大小逐渐减弱时，通电导线在周围空间产生的磁场也在减弱，所以线圈中的磁通量也在减小，为了阻碍磁通量的减小，所以此时线圈有扩张的趋势，故A错；
B、线圈中的磁通量在减小，为了阻碍磁通量的减小，所以线圈有靠近长直导线的趋势，故B错；
CD、线圈中的磁通量在减小，根据楞次定律可知此时线圈中就产生了顺时针的电流，故C对；D错；
5. 如图（a）所示，半径为r 的带缺口刚性金属圆环固定在水平面内，缺口两端引出两根导线，与电阻R 构成闭合回路，若圆环内加一垂直于纸面的变化的磁场，变化规律如图（b）所示，规定磁场方向垂直纸面向里为正，不计金属圆环的电阻，以下说法正确的是（ ）
A. 0~1s 内，流过电阻R 的电流方向为a→R→b
B. 2~3s 内，穿过金属圆环的磁通量在减小
C. t=2s 时，流过电阻R 的电流方向发生改变
D. t=2s 时，（V）
【答案】D
【解析】
【详解】A．规定磁场方向垂直纸面向里为正，根据楞次定律，在0~1s 内，穿过线圈向里的磁通量增大，根据楞次定律可知线圈中产生逆时针方向的感应电流，那么流过电阻R 的电流方向为b→R→a ，故A错误；
B．由题图乙可知，在2~3s 内，穿过金属圆环的磁通量在增大，故B错误；
C．1~2s内，磁通量向里减小，由楞次定律可知，产生的电流方向为a→R→b，2~3s 磁通量增大，且磁场反向，由楞次定律可知，产生的电流方向为a→R→b，所以t=2s 时，流过电阻R 的电流方向没有发生改变，故C错误；
D．当t=2s时，根据法拉第电磁感应定律
因不计金属圆环的电，因此
故D 正确。
故选D。
6. 在正三角形ABC的三个顶点A、B、C处，各固定有一根垂直于三角形的长直导线，每根导线通有大小相同的恒定电流，电流方向如图所示，已知导线A受到的安培力大小为F，则导线C受到的安培力（ ）
A. 大小为F，方向平行AB向左下
B. 大小为F，方向平行AB向右上
C. 大小为，方向垂直AB向右下
D. 大小为，方向垂直AB向左上
【答案】C
【解析】
【详解】设两长直导线间的相互作用力大小为F1，反向电流相互排斥，同向电流相互吸引，对长直导线A研究，根据力的合成可得
解得
对长直导线C研究，根据力的合成可得，C受到的安培力为
方向垂直AB向右下。
故选C。
7. 图示为某弹簧振子的振动图象，则（ ）
A. 时刻，弹簧振子沿y轴正方向的加速度最大
B. 振子在任意一个0.4s内运动的路程均为20cm
C. 振子的振动方程为
D. 振子在周期内通过的路程不可能是
【答案】B
【解析】
【详解】A．在
时刻，弹簧振子沿y轴正方向的最大位移处，由于
则此时加速度沿负方向最大，故A错误；
B．根据对称性可知，弹簧振子开始在平衡位置时运动0.4s后又回到平衡位置，运动路程为
当开始在除平衡位置的任意位置，运动0.4s后到达关于平衡位置的对称位置，运动路程仍为20cm，故B正确；
C．由图像可知，振子的振动方程为
其中
则
故C错误；
D．振子在
时刻的位移为
运动到
时刻，位移为
因此在此过程中，振子运动的位移为，故D错误。
故选B。
8. 一列简谐横波沿x轴正方向传播，t=0时刻的波形如图中实线所示，t=0.1s时刻的波形如图中虚线所示。波源不在坐标原点O，P是传播介质中离坐标原点xP=2.5m处的一个质点。则以下说法中正确的是（ ）
A. 质点P的振幅为0.05m
B. 波的频率可能为7.5Hz
C. 波的传播速度可能为50m/s
D. 在t=0.1s时刻与P相距5m处的质点一定沿y轴正方向运动
【答案】C
【解析】
【详解】A．振幅为质点离开平衡位置的最大距离，由题图知，质点P的振幅为0.1m，故A错误。
B．波沿x轴正方向传播，则
t=nT+（n=0，1，2，3，…）
周期为
T==s（n=0，1，2，3，…）
频率为
f==Hz=（10n+2.5）Hz（n=0，1，2，3，…）
所以波的频率可能为2.5Hz、12.5Hz、…，不可能为7.5Hz，故B错误；
C．波速为
v=λf=4×（10n+2.5）m/s=（40n+10）m/s（n=0，1，2，3，…）
当n=1时，v=50m/s，故C正确。
D．波沿x轴正方向传播，在t=0.1s时刻P沿y轴正方向运动，与之相距5m处的质点分别在7.5m处和-3.5m处，其中7.5m处的质点振动情况与3.5m处质点振动情况一样，沿y轴正方向，而距原点-3.5m的质点与0.5m处振动情况一样，速度沿y轴负方向，D错误。
故选C。
9. 如图所示，圆形区域内有垂直纸面向内的匀强磁场，两个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场，其运动轨迹如图．若带电粒子只受磁场力的作用，粒子a在磁场中的运动周期为Ta，粒子a在磁场中的运动时间为ta=Ta，粒子b在磁场中的运动周期为Tb，粒子b在磁场中的运动时间为t=Tb，则下列说法正确的是
A. 粒子a和粒子b在磁场中运动的周期关系为Ta=Tb
B. 粒子a和粒子b在磁场中运动的周期关系为Ta>Tb
C. 粒子a和粒子b在磁场中运动速度关系va=vb
D. 粒子a和粒子b在磁场中运动速度关系va=3vb
【答案】AC
【解析】
【分析】根据可判断两粒子的周期关系；根据可求解两粒子在磁场中的偏转角，从而确定半径关系，根据确定速度关系．
【详解】根据可知，两粒子在磁场中的运动的周期相同，选项A正确，B错误；设圆形磁场的半径为r，因ta=Ta可知a在磁场中运动转过的角度是1200；由几何关系可知，运动半径；同理因tb=Ta可知b在磁场中运动转过的角度是600；由几何关系可知，运动半径；根据可知粒子a和粒子b在磁场中运动速度关系，选项C正确，D错误；故选AC.
【点睛】带电粒子在磁场、质量及电量相同情况下，运动的半径与速率成正比，从而根据运动圆弧来确定速率的大小；运动的周期均相同的情况下，转过的圆弧的圆心角可用运动的时间来确定
10. 如图所示，用两根轻细悬线将质量为，长为的金属棒悬挂在两处，置于匀强磁场内。当棒中通以从到的电流后，两悬线偏离竖直方向角而处于平衡状态，为了使棒平衡在该位置上，所需的磁场的磁感应强度的大小和方向正确的是（ ）
A. ，竖直向下B. ，竖直向上
C. ，平行悬线向上D. ，平行悬线向下
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．从端截面分析，当磁场方向为竖直方向时，只有受力分析如图
这样才能受力平衡，所以竖直方向的磁场方向为竖直向上，且满足
解得
故A错误，B正确；
CD．从端截面分析，当磁场方向平行悬线方向时，只有受力分析如图
分析可知，只有当磁场平行悬线向上时，才能受力平衡，即
解得
故C正确，D错误。
故选BC。
11. 一列简谐横波在t＝0时的波形图如图所示，a、b、c分别为介质中的三个质点，其平衡位置分别为xa＝0.5m、xb＝2.0m、xc＝3.5m。此时质点b正沿y轴负方向运动，且在t＝0.5s时会第一次运动到波谷。则下列说法正确的是（ ）
A. 该波沿x轴正方向传播
B. 该波的传播速度大小为1m/s
C. 每经过2s，质点a通过的路程都为1.6m
D. 质点c的振动方程为
【答案】BC
【解析】
【详解】A．由于此时质点b正沿y轴方向运动，根据“同侧法”可知，该波沿x轴负方向传播，A错误；
B．由于质点b在时第一次运动到波谷，则
解得
由图像可知，波长，则波速
B正确；
C．质点每经过一个周期通过的路程为4A，所以每经过2s，质点a通过的路程都为
C正确；
D．时质点c应该在正向最大位移处，所以质点c的振荡方程为
（m）
D错误。
故选BC。
12. 如图所示，两根足够长的粗糙平行金属导轨，与水平面的夹角为θ=37°，间距为d=2m，导轨顶端接有一阻值为R=3Ω的小灯泡和一理想电压表，导轨所在空间存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B=1.0T。一质量为m=1kg、长度为l=2m、阻值为r=1.0Ω的导体棒垂直放在导轨上，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ=0.25，导轨电阻不计，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8，由静止释放导体棒，导体棒运动过程中与导轨始终垂直且接触良好。下列说法正确的是（ ）
A. 导体棒由静止释放瞬间加速度大小为4m/s2B. 导体棒最终稳定时的速度大小为3m/s
C. 导体棒最终稳定时电压表的示数为2VD. 导体棒最终稳定时电压表的示数为6V
【答案】AD
【解析】
【分析】
【详解】A．金属棒刚开始运动时初速度为0，不受安培力的作用，根据牛顿第二定律
解得
A正确；
B．设金属棒速度稳定时速度为v，根据受力平衡条件得
根据
联立解得
B错误；
CD．电压表测量的是小灯泡两端的电压
C错误D正确。
故选AD。
13. 如图所示，两单色光a、b分别沿半径方向由空气射入半圆形玻璃砖，出射光合成一束复色光P，已知单色光a、b与法线间的夹角分别为45°和30°，则a光与b光（ ）
A. 在玻璃砖中的折射率之比为1：
B. 在玻璃砖中的传播时间之比为1：
C. 在玻璃砖中的波长之比为：1
D. 由该玻璃砖射向真空时临界角之比：1
【答案】AB
【解析】
【详解】A．根据折射定律可得
所以
故A正确；
B．根据光在介质中的传播速度与折射率的关系
可得所以光在介质中的传播时间之比为
故B正确；
C．a光与b光的折射率不同，则光的频率不等，根据知a光与b光在在玻璃砖中的波长之比 ≠=
故C错误；
D．根据临界角与折射率的关系
可得
故D错误。
故选AB。
第II卷（非选择题 共48分）
二、实验题(16分)
14. 小花同学在做“用单摆测定重力加速度”的实验。
（1）该同学用游标卡尺测量摆球的直径时示数如图甲所示，则摆球的直径D=______m，把摆球用细线悬挂在铁架台上，用毫米刻度尺测得摆线长为l。
（2）实验装置的示意图如图乙所示，P、Q分别为运动过程中左、右侧的最高点，O为平衡位置，应该从____（填“O”、“P”或“Q”）点开始计时，该同学用秒表记下单摆做n次全振动的时间为t。
（3）该同学通过计算测得的数据，发现他得到的重力加速度的数值偏大，其原因可能是______。
A.单摆的振幅较小
B.单摆的悬点未固定紧，振动中出现松动，使摆线变长了
C.把单摆n次摆动的时间误记为（n+1）次摆动的时间
D.以摆线长l作摆长进行计算
（4）小丽同学改进了处理数据的方法，她测量了5组摆长（摆线长L与小球半径之和）和对应的周期T，画出L-T2图线，然后在图线上选取A、B两个点，坐标如图丙所示。则当地重力加速度的表达式为g=______。（用图丙中涉及的物理量符号表示）
【答案】 ①. ②. O ③. C ④.
【解析】
【详解】（1）[1]游标卡尺的主尺读数为8mm，游标读数为
则
（2）[2]为了方便计时，应从单摆的最低点即点开始计时；
（3）[3]根据摆周期公式可得
A．只有摆动的角度小于时才能看成单摆，所以单摆的振幅较小不影响重力加速度的测量，故A错误；
B．单摆的悬点未固定紧，振动中出现松动，使摆线增长了，则摆长的测量值偏小，导致重力加速度的测量值偏小，故B错误；
C．把n次摆动的时间误记为次摆动的时间，则周期的测量值偏小，导致重力加速度的测量值偏大，故C正确；
D．以摆线长l作为摆长来计算，则摆长的测量值偏小，导致重力加速度测量值偏小，故D错误。
故选C。
（4）[4]根据单摆周期公式，可得
整理可得
即L-T2图线斜率代表，有
又
联立，可得
15. 利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝到光屏间的距离，双缝间距，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）若想增加从目镜中观察到条纹个数，该同学可（ ）
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）某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数也如图中所给出，则分划板在图中A位置时游标卡尺的读数为，在B位置时游标卡尺读数为__________，相邻两条纹间距__________；该单色光的波长__________；
【答案】 ①. B ②. 15.6 ③. 0.9 ④.
【解析】
【详解】（1）[1]A．若想增加从目镜中观察到的条纹个数，应该减小相邻条纹间的距离，根据双缝干涉条纹间距公式
可得，将单缝向双缝靠近对条纹间距没有影响，故A错误；
BC．同理，将屏向靠近双缝的方向移动，减小，条纹间距减小，将屏向远离双缝的方向移动，增大，条纹间距增大，故B正确，C错误；
D．同理，使用间距更小的双缝，减小，条纹间距增大，故D错误。
故选B。
（2）[2]根据游标卡尺读数方法可得
[3]由图所示可知，A、B位置之间有5个条纹间距，所以相邻两条纹间距为
[4]根据双缝干涉条纹间距公式可知，该单色光的波长为
三、计算题（32分）
16. 如图所示是一种折射率n＝1.5的棱镜，现有一束光线沿MN方向射到棱镜的AB界面上，入射角的正弦sini＝0.75，(光在空气中传播速度c=3×108m/s).求：
(1)光在棱镜中传播的速率；
(2)请作出光路图(不考虑返回到AB面上的光线),并通过计算确定此束光线射出棱镜时的方向．
【答案】（1）2.0×108 m/s （2） ，光线沿DE方向射出棱镜时与AC界面垂直
【解析】
【详解】(1)由，可得光在棱镜中传播的速率：
，
(2)设光线进入棱镜后的折射角为r，由，
可得：
，
则，光线射到BC界面时的入射角：
，
由于，所以光线在BC边发生全反射，光线沿DE方向射出棱镜后的方向与AC边垂直．光路图如图所示：
17. 一列沿方向传播的简谐横波，在时刻的波形如图所示，质点振动的振幅为。、两点的坐标分别为和，已知时，点第二次出现波峰。
(1)这列波的传播速度多大？
(2)从时刻起，经过多长时间点第一次出现波峰？
(3)当点第一次出现波峰时，点通过的路程为多少？
【答案】(1)(2)(3)
【解析】
【详解】(1)由题意可知该波的波长为，P点与最近波峰的水平距离为，距离下一个波峰的水平距离为，所以
。
(2)Q点与最近波峰的水平距离为，故Q点第一次出现波峰的时间为
。
(3)该波中各质点振动的周期为，P点开始振动时刻，Q第一次出现波峰时质点P振动了
则
质点每振动一经过的路程为，当Q点第一次出现波峰时，P点通过的路程。
18. 如图所示，在平面直角坐标系xOy 的第四象限有垂直纸面向里的匀强磁场，一质量为、电量为的带电粒子。从静止开始经的电压加速后，从P 点沿图示方向进入磁场，已知OP＝15 cm，（粒子重力不计，sin 37°＝0. 6，cs 37°＝0. 8），求：
（1）带电粒子到达P 点时速度v 的大小；
（2）若磁感应强度B=2. 0 T，粒子从x 轴上的Q 点离开磁场，求OQ 的距离；
（3）若粒子不能进入x 轴上方，求磁感应强度B′满足的条件。
【答案】（1）10m/s；（2）45cm；（3）
【解析】
详解】（1）根据动能定理可知
代入数据可得
（2）根据
可得粒子在磁场中的轨道半径

根据几何关系可知，带电粒子在磁场中运动的圆心恰好在x轴上，因此
（3）若粒子不能进入x 轴上方，临界状态时，运动轨迹恰好与x轴相切，如图所示，
根据几何关系可知
由于
解得
因此若粒子不能进入x 轴上方，磁感应强度