2023-2024学年江苏省盐城市东台市高二（上）期末考试物理试卷（含解析）

这是一份2023-2024学年江苏省盐城市东台市高二（上）期末考试物理试卷（含解析），共14页。试卷主要包含了单选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1.电磁波在生活中有广泛应用。关于红外线与X射线，下列说法正确的是( )
A. 红外线的频率大于X射线的频率
B. 红外线的波长大于X射线的波长
C. 真空中红外线的传播速度小于X射线的传播速度
D. 真空中红外线的传播速度大于X射线的传播速度
2.虚线框内有垂直于纸面的匀强磁场。闭合线圈由位置1经过位置2、3，穿过虚线框运动到位置4。下列过程线圈中能产生感应电流的是( )
A. 仅由位置1到位置2B. 仅由位置2到位置3
C. 仅由位置3到位置4D. 由位置1到位置2及由位置3到位置4
3.如图所示，光屏M、N和偏振片P、Q平行共轴，其中P固定、Q可绕轴转动。开始时Q与P偏振方向一致。太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔射入，Q绕轴线缓慢旋转180°的过程中，透过偏振片到达光屏N上光的强度
( )
A. 始终变强B. 先变强后变弱C. 始终变弱D. 先变弱后变强
4.如图所示，n匝线圈半径为R，以O为圆心、r为半径的圆形区域内有垂直线圈平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B。穿过线圈的磁通量为
( )
A. πBR2B. πBr2C. nπBR2D. nπBr2
5.某同学在“利用单摆测定重力加速度g”的实验中，因摆球质量分布不均，无法确定重心位置，做了两次实验：实验一，悬线长L1，测得周期T1：实验二，悬线长L2，测得周期T2。若不考虑偶然误差，则该方案
( )
A. 不可行，因摆球质量分布不均B. 不可行，因无法确定摆球重心位置
C. 可行，g的测量值等于真实值D. 可行，g的测量值小于真实值
6.用红光、蓝光分别做双缝干涉实验，用黄光、紫光分别做单缝衍射实验，得到的图样如图所示(黑色部分表示亮纹).则在下面的四个图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是( )
A. 红、黄、蓝、紫B. 红、紫、蓝、黄C. 蓝、紫、红、黄D. 蓝、黄、红、紫
7.小明利用如图所示的装置验证动量守恒定律，实验过程中需要满足的要求是( )
A. 斜槽轨道必须光滑
B. 入射小球的半径大于被碰小球的半径
C. 入射小球的质量和被碰小球的质量相等
D. 入射小球每次从斜槽轨道的同一位置由静止释放
8.如图所示，甲、乙两列简谐横波在同一介质中按图示方向传播。t=0时刻两列波的前端分别传播到x=−2cm处和x=1cm处。经过0.4s，x=−4cm的质点第2次经过平衡位置(不含本次)。两列波的振幅分别是5cm和10cm。下列说法正确的是
( )
A. 两列波在x=0处相遇
B. 乙波的波速是甲波的2倍
C. t=0.3s时，x=0处质点的位移是15cm
D. t=0.4s时，x=−2cm处的质点沿y轴负方向运动
9.如图所示，在磁感应强度大小为B0的匀强磁场中(图中未画出)，相距为l的两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置。两导线均通有方向垂直于纸面向里、大小相等的电流时，纸面内与两导线距离均为l的a点处磁感应强度为零。b点与a点关于PQ连线对称。下列说法正确的是
( )
A. 匀强磁场的方向平行于PQ向右
B. P的电流在a点处磁场的磁感应强度大小为B02
C. 将P中的电流方向反向，PQ连线中点磁场方向垂直PQ向上
D. 将Q中的电流方向反向时，b点的磁感应强度大小为23 3B0
10.如图所示，粗细均匀的木筷下端绕几圈铁丝，竖直悬浮在装满水的杯子中。把木筷往上提起一段距离后放手，不计空气阻力，木筷在水中上下运动。以放手时为记时起点，木筷静止时的位置为坐标原点，竖直向下为正方向。木筷运动时间t、相对平衡位置位移x、受到合力F、运动速度v、动能Ek.下列图像可能正确的是
( )
A. B.
C. D.
二、实验题：本大题共1小题，共10分。
11.两组同学分别测量同一节干电池的电动势E和内阻r(E约为1.5V，r约为1Ω)。
(1)第一组采用图甲所示电路。
①为使电表读数连续变化，在电路a、b两点间接入的器件是_____。
A.定值电阻 B.电阻箱 C.滑动变阻器
②选择合适的实验器材后，他们记录多组电流表示数I和电压表示数U，并在图乙中画出了U−I图像，则干电池的电动势E=_____V(保留三位有效数字)，内阻r=_____Ω(保留两位有效数字)。
(2)第二组设计如图丙所示电路。
①改变电阻箱接入电路中的电阻，记录多组电流表示数I和电阻箱示数R，画出1I−R图像。若图像斜率为k，纵截距为b，则干电池内阻r=_____(用k、b表示)
②他们发现电动势的测量值与第一组的结果非常接近，但是内阻的测量值与第一组有明显偏差。重复实验，结果依然如此。下列分析中正确的是_____．
A.第二组内阻的测量结果小于第一组的测量结果
B.第二组内阻的测量结果大于第一组的测量结果
C.造成明显偏差的原因是电流表内阻不能近似为零
D.造成明显偏差的原因是电流表读数时眼睛没有正对表盘，使读数有时偏大，有时偏小
三、计算题：本大题共4小题，共50分。
12.如图所示，电源电动势E为5V，内阻r为0.5Ω，定值电阻R1为2Ω，滑动变阻器R2的最大电阻为5Ω，电流表为理想表。闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片。求：
(1)电流表示数的最大值I；
(2)滑动变阻器R2消耗的最大功率Pmax。
13.如图所示，激光笔从P点射出的光线与水平方向成37∘角，光线射到深度h的水面上。激光从P点射到水面的时间与激光从水面射到水池底的时间相同。已知水的折射率n为43，sin37∘=06,cs37∘=0.8。求：
(1)折射光线与水面的夹角θ；
(2)P点到水面的竖直高度H。
14.如图所示，倾角α为30∘的足够长的光滑斜面固定在水平面上，斜面底端有一挡板，质量为m的木块甲紧靠挡板放置，轻质弹簧一端与木块甲相连，另一端与质量为m的木块乙相连，弹簧劲度系数为k。开始时两木块均静止，用沿斜面向下的力缓慢推物体乙，到某一位置后撤去该力，将该时刻记为t=0。此后木块乙在斜面上做简谐运动，t0时刻第一次运动到最高点，此时木块甲恰要离开挡板。已知重力加速度为g.求：
(1)木块乙做简谐运动的周期T；
(2)t=0时刻木块甲对挡板压力F的大小；
(3)木块乙与最高点距离为mg2k的时刻t。
15.如图所示，质量为2m的均质凹槽放在光滑的水平地面上，凹槽内有一半径为R的半圆形光滑轨道，圆心为O，左右端点与O等高。质量为m的小球，从右端点由静止释放。已知重力加速度为g，运动过程中凹槽不翻转。
(1)若凹槽固定，求小球到达轨道最低点时速度v。
(2)若凹槽不固定，求小球从释放至第一次运动到轨道最低点过程中凹槽移动的距离x。
(3)若凹槽不固定，求小球运动到和O的连线与水平方向成45∘角时的动能Ek。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】AB.红外线的频率小于X射线的频率，根据c=λν
可知，频率越小则波长越长，因此红外线的波长大于X射线的波长，故A错误，B正确；
CD.不管是红外线还是X射线，都属于电磁波，而电磁波在真空中的传播速度等于光速，故CD错误。
故选B。
2.【答案】D
【解析】闭合线圈中要产生感应电流，则穿过闭合线圈得磁通量要发生改变，分析可知，当线圈由位置1到位置2的过程中，穿过线圈的磁通量增加，从位置2到位置3的过程中，穿过线圈的磁通量不变，从位置3到位置4的过程中，穿过线圈的磁通量减小，因此线圈中能产生感应电流的过程是由位置1到位置2及由位置3到位置4。
故选：D。
3.【答案】D
【解析】太阳光沿轴线通过光屏M上的小孔照射到固定不动的偏振片P上，再使偏振片Q绕轴匀速转动180°的过程，当偏振片P与偏振片Q垂直时，光屏没有亮度，则关于光屏上光的亮度从亮到暗，再由暗到亮。
故选：D。
4.【答案】B
【解析】根据磁通量的定义可得穿过线圈的磁通量为Φ=BS=B⋅πr2
故选：B。
5.【答案】C
【解析】设摆球的重心到线与球结点的距离为r，根据单摆周期的公式T=2π Lg
可得T1=2π L1+rg，T2=2π L2+rg
联立解得g=4π2L1−L2T12−T22
可知该方案可行，g的测量值等于真实值。
故选：C。
6.【答案】B
【解析】解：双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，所有条纹宽度相同且等间距，故从左边向右边，是双缝干涉现象、是单缝衍射现象、是双缝干涉现象、是单缝衍射现象，
根据双缝干涉条纹间距△x=Ld⋅λ可知波长λ越大，△x越大，故左边第一个是红光，第三个是蓝光。
单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，而波长越大，中央亮条纹越粗，故左边第二个是紫光，第四个是黄光。
故从左向右依次：是红光(双缝干涉)、紫光(单缝衍射)、蓝光(双缝干涉)和黄光(单缝衍射)，故B正确，ACD错误。
故选：B。
根据双缝干涉条纹间距△x=Ld⋅λ可判定哪个图样是双缝干涉，它们的波长又有什么关系；根据单缝衍射条纹是中间亮条纹明亮且宽大，越向两侧宽度越小，而波长越大，中央亮条纹越粗进行判断。
考查光的干涉与衍射的原理，掌握单缝衍射和双缝干涉的图样的特点和图样与波长的关系是解决此题的唯一途径，故要加强对基础知识的记忆。
7.【答案】D
【解析】AD.该实验中只需要让入射小球每次从斜槽轨道的同一位置由静止释放，即可获得相同的平抛速度，不需要斜槽轨道必须光滑，故A错误，D正确；
B.为了让碰撞发生在水平方向，入射小球的半径需等于被碰小球的半径，故B错误；
C.为了使入射小球碰撞后不反弹，入射小球的质量需大于被碰小球的质量，故C错误。
故选：D。
8.【答案】C
【解析】AB.根据波形图可知λ甲=4cm ， λ乙=8cm
而根据“同侧法”可知， t=0 时刻之后 x=−4cm 处的质点将沿着 y 轴负方向振动，而根据题意，经过 0.4s ， x=−4cm 的质点第2次经过平衡位置(不含本次)，则可知T甲=0.4s
由此可得v甲=λ甲T甲=40.4cm/s=10cm/s
由于两列波在同种介质中传播，因此两列波的波速相同，因此可知T乙=λ乙v甲=810s=0.8s
甲波传播到 x=0 处所用的时间t1=210s=0.2s
乙波传播到 x=0 处所用的时间t2=110s=0.1s
因此两列波不可能在 x=0 处相遇，故AB错误；
C.根据“同侧法”可知， t=0 时， x=−0.2cm 处的质点沿 y 轴正方向振动， x=1cm 处的质点同样沿 y 轴正方向振动，而 t=0.2s 时，甲波刚好传播到 x=0 处，则 t=0.3s 时由甲波引起的振动， x=0 处的质点此时恰好位于波峰；而 t=0.1s 时，乙波刚好传播到 x=0 处，则 t=0.3s 时由乙波引起的振动， x=0 处的质点此时也恰好位于波峰，因此可知， t=0.3s 时， x=0 处质点的位移是y=A甲+A乙=15cm
故C正确；
D. t=0.4s 时， x=−2cm 处的质点由甲波引起的振动此时正处于平衡位置，且即将沿着 y 轴正方向振动，而乙波传播到 x=−2cm 处所用的时间为t3=310s=0.3s
因此由乙波在 x=−2cm 处引起的振动， t=0.4s 时其质点在 x 轴上方且正沿着 y 轴正方向振动，因此两列波叠加后的振动仍然是沿y轴正方向运动，故D错误。
故选：C。
9.【答案】D
【解析】AB.对 a 点的磁场分析如图甲所示
设P和Q在a点产生的磁场的磁感应强度大小均为B，当P和Q中的电流都垂直于纸面向里时，根据安培定则可知，P在a点产生的磁场的磁感应强度方向为水平向右偏下30°，Q在a点产生的磁场的磁感应强度方向为水平向右偏上30°，由矢量的平行四边形法则可知两者在a点产生的合磁场的磁感应强度大小为B′= 3B
方向水平向右，所以匀强磁场的方向为水平向左；因a点的磁感应强度大小为零，故 3B=B0
解得B= 33B0
故AB错误；
C.将P中的电流方向反向，P、Q在PQ连线中点产生的磁场大小相等，方向垂直PQ向上，匀强磁场水平向左，所以PQ连线中点磁场方向为斜左上方，故C错误；
D.将Q中的电流方向反向时，P在b点产生的磁场的磁感应强度方向为水平向左偏下30°，Q在a点产生的磁场的磁感应强度方向为水平向右偏下30°，如下图所示。
根据平行四边形定则得b点的磁感应强度为Bb= B2+B02=2 33B0
故D正确。
故选：D。
10.【答案】C
【解析】设木筷的横截面积为S，质量为m，水的密度为ρ，静止时水下长度为x0
根据平衡条件得ρgSx0=mg
设向下压的距离为x，木筷受到的浮力F浮=ρgS(x0+x)
木筷受到的合力F=mg−F浮=−ρgSx
令ρgS=k
则木筷所受合力F=−kx
木筷在水中的运动为简谐运动；
A.木筷所受合力与位移关系满足F=−kx
木筷运动过程所受到的合力F应该过二、四象限，故A错误；
B.在坐标原点即x=0位置时动能应该最大，在最高点和最低点时动能应该最小，故B错误；
CD.因为木筷在水中沿竖直方向做简皆运动，运动的速度和相对平衡位置的位移随时间t的关系图像都应是三角函数的波形，且在t=0时刻位移负向最大，速度最小，故C正确，D错误。
故选：C。
11.【答案】 (1)① C ②1.48 0.80 (2) ①bk ②BC##CB
【解析】(1)①[1]A.定值电阻不能调节，因此不能使电表读数连续变化，故A错误；
B.调节电阻箱虽然能够使电表示数变化，但由于电阻箱的阻值不连续，因此不能使电表读数连续变化，故B错误；
C.调节滑动变阻器可以使电表读数连续变化，故C正确。
故选C。
②[2][3]根据实验原理可得E=U−Ir
变式可得U=−Ir+E
对照图像可知，图线与纵轴的截距表示电源的电动势，图线斜率的绝对值表示电源的内阻，则可得E=1.48V ， r=1.00−−0Ω=0.80Ω
(2)①[4]根据实验电路图，由闭合电路的欧姆定律有E=I(R+r)
变式可得1I=1ER+rE
根据题意可得1E=k ， rE=b
解得E=1k ， r=bk
②[5]AB.在第一组实验中，电源内阻的测量值实际等于电源内阻与电压表内阻并联后的等效电阻，即测量值小于真实值，而在第二组实验中，考虑到电流表的内阻，则应有E=I(R+r+RA)
即测量值等于电源内阻与电流表内阻之和，测量值大于真实值，因此可知第二组内阻的测量结果大于第一组的测量结果，故A错误，B正确；
C.根据以上分析可知，第二组内阻测量值大于第一组内阻测量值，而第二组中内阻偏大的原因即为测量值等于内阻与电流表内阻之和，显然造成明显偏差的原因是电流表内阻不能近似为零，故C正确；
D.电流表读数时眼睛没有正对表盘，使读数有时偏大，有时偏小，这属于偶然误差，并不造成系统性的影响，而造成明显偏差的原因是系统误差引起的，故D错误。
故选BC。
12.【答案】(1)当滑动变阻器的滑片移到最左端时，电路总电阻最小，电流表示数最大，根据闭合电路欧姆定律I=ER1+r
解得I=2A
(2)电路中电流I1=ER1+r+R2
R2 滑动变阻器消耗的功率P=I 12R2
整理得P=E2R2−R1+r2R2+4R1+r
当 R2=R1+r 时， R2 的电功率最大Pmax=2.5W

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
13.【答案】(1)根据折射率的定义式n=sinθ1sinθ2
其中θ1=53∘ ， θ2=90∘−θ
解得θ=53∘
(2)光从 P 点射到水面的时间t1=Hcsin37∘
激光在水下的速度大小u=cn
激光从水面射到水池底的时间t2=husin53∘
由题意，有t1=t2
解得H=h

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.【答案】(1)木块乙从最低点第一次运动到最高点的时间为半个周期，因此可知乙做简谐运动的周期为T=2t0
(2)设木块乙原来静止时，弹簧的压缩量为 Δx1 ，对乙根据平衡条件有mgsinα=kΔx1
运动到最高点时，弹簧的伸长量为 Δx2 ，对甲根据平衡条件有mgsinα=kΔx2
简谐运动振幅A=Δx1+Δx2
t=0 时刻，挡板对甲的支持力F0=mgsinα+kA+Δx1
解得F0=2mg
根据牛顿第三定律，甲对挡板的压力大小F=F0=2mg
(3)以平衡位置为坐标原点，以沿斜面向下为 x 轴的正方向，则简谐振动的方程为x=mgksinπt0t+π2
当第一次 x=−mg2k 时， t1=23t0 ；当第二次 x=−mg2k 时， t2=43t0 ，考虑到简谐振动的周期性，则有t=2nt0+23t0 或 t=2nt0+43t0 ，其中 n=0,1,2,⋅⋅⋅

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.【答案】(1)小球从释放到运动到最低点，根据动能定理有mgR=12mv2
解得v= 2gR
(2)小球从凹槽最高点运动到最低点的过程中，系统水平方向动量守恒，则有mR−x=2mx
解得x=13R
(3)以地面为参考系，设小球与 O 点连线与水平方向成 45∘ 角时，小球水平方向速度为 vx1 ，竖直方向速度为 vy ，凹槽速度为 vx2 ，根据水平方向系统动量守恒，有mvx1+2mvx2=0
根据系统的机械能守恒，有mgRsin45∘=12mv x12+v y2+12×2mv x22
又以凹槽为参考系，小球相对于凹槽做圆周运动，此时速度与水平方向成 45∘ 角，即tan45∘=vyvx1−vx2
小球动能Ek=12mvx12+vy2
解得Ek=13 230mgR

【解析】详细解答和解析过程见【答案】