甘肃省天水市甘谷县第四中学2022-2023学年高二下学期期中考试物理试题（含解析）

甘谷县第四中学2022-2023学年高二下学期期中考试
物理试题
第I卷（选择题，共48分）
一、单选题（每小题4分，共32分）
1．下列说法正确的是（　　）
A．火车向你驶来时，你听到的汽笛声音调变低，这属于多普勒效应
B．光学镜头上的增透膜是利用光的衍射现象
C．3D电影技术利用了光的干涉现象
D．较弱的声音可以振碎玻璃杯，是因为玻璃杯发生了共振
2．关于电荷在磁场中运动速度、磁场和电荷受到洛仑兹力，三者之间的方向关系如图所示，其中正确的是（　　）
A． B．
C． D．
3．城市进入高楼时代后，高空坠物已成为危害极大的社会安全问题。假设一个质量为50g的鸡蛋从45m高处由静止释放后，砸到地面的一个安全帽上，鸡蛋壳与安全帽的作用时间为5.0×10-4s，重力加速度g取10m/s2，则安全帽受到的平均冲击力大小约为（　　）
A．50N B．300N C．3000N D．5000N
4．如图所示是表示一质点做简谐运动的图像，下列说法正确的是（　　）
A．t＝0时刻振子的加速度最大
B．t1时刻振子正通过平衡位置向正方向运动
C．t2时刻振子的位移为正的最大
D．t3时刻振子正通过平衡位置向负方向运动
5．如图所示为一列简谐横波在t=0时刻的波形图，图示时刻，质点P正处于远离平衡位置过程中，下列说法正确的是（　　）
A．图示时刻，质点Q加速度正在增大
B．该简谐波沿x轴负方向传播
C．从t=0时刻，质点P比质点Q先回到平衡位置
D．在t=0时刻，质点N的速度大小为零
6．如图所示，大气球质量为25kg，载有质量为50kg的人，静止在空气中距地面20m高的地方，气球下方悬一根质量可忽略不计的绳子，此人想从气球上沿绳慢慢下滑至地面，为了安全到达地面，则绳长至少为（不计人的身高，可以把人看作质点）（　　）
A．60m
B．40m
C．30m
D．10m
7．如图所示，圆心为O、半径为R的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，光线从P点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当入射角时，光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行。已知真空中的光速为c，则（　　）
A．玻璃砖的折射率为1.5
B．之间的距离为
C．光在玻璃砖内的传播速度为
D．光从玻璃到空气的临界角为30°
8．如图所示，在一倾角为θ的粗糙斜面上放置一根直导线，导线长度为l，初始时，直导线恰好静止。现有一竖直向下的匀强磁场磁感应强度为B，现给直导线通电，电流垂直纸面向外，电流从零逐渐增大到I时，通电直导线恰要滑动，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则下列说法正确的是（　　）
A．斜面对通电直导线的支持力不断减小
B．斜面对通电直导线的静摩擦力不断增大
C．粗糙斜面的动摩擦因数
D．
二、多选题（每小题4分，共16分）
9．同一地点，甲、乙单摆在驱动力作用下振动，其振幅A随驱动力频率f变化的图像如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．若驱动力的频率为f0，乙单摆振动的频率大于f0
B．若驱动力的频率为f0，乙单摆振动的频率等于f0
C．若驱动力的频率为3f0，甲、乙单摆振动的振幅相同
D．若驱动力的频率为3f0，甲、乙单摆振动的频率均为3f0
10．如图所示，金属棒ab质量为m，通过电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面夹角为，ab静止于宽为L水平导轨上。下列说法正确的是（ ）
A．金属棒受到的安培力大小为
B．金属棒受到的摩擦力大小为
C．若只改变电流方向，金属棒对导轨的压力将增大
D．若只增大磁感应强度B后，金属棒对导轨的压力将增大
11．如图所示，实线和虚线分别表示相位和频率均相同的两列简谐横波的波峰和波谷，此时点是波峰与波峰的相遇点。设两列波的振幅分别为A和，则（　　）
A．经过四分之一周期，图中位于处的质点正处于平衡位置
B．图中位于、两处的质点为振动减弱点，振幅为A
C．点为振动的加强点，位移始终为
D．从此刻起，经过半个周期，点的位移为
12．A、B两球沿同一条直线运动，如图所示的图像记录了它们碰撞前后的运动情况，其中a、b分别为A、B碰撞前的图像。c为碰撞后它们的图像。若A球质量为1kg，则B球质量及碰撞过程中系统的机械能损失为（　　）
A．2kg
B．kg
C．5J
D．J
答题卡
姓名： 班级： 得分：
请将选择题1-12题答案填在下面的答题卡内。
第II卷（非选择题，共52分）
三、填空题（每空2分，共14分）
13．通过半径相同的两个小球“验证碰撞中的动量守恒”的实验，让质量为m1的小球从斜槽轨道上某处自由滚下，与静止在轨道末端的质量为m2的小球发生对心碰撞（如图所示），则：
（1）两小球质量应满足___________（单选）；
A．m1=m2 B．m1>m2 C．m1（2）实验必须满足的条件是___________（多选）；
A．轨道末端必须是水平的 B．斜槽轨道必须尽可能光滑
C．两个小球的材质必须相同 D．入射球m1每次必须是从同一高度由静止释放
（3）实验中必须测量的物理量是___________（多选）；
A．小球的质量m1和m2 B．桌面离地面的高度H
C．小球m1的初始高度h D．小球m1单独落下的水平距离OB
E．小球m1和m2碰后的水平距离OA、OC
（4）本实验我们要验证等式：_________________________________是否成立。
14．某研究性学习小组在进行“用单摆测量重力加速度”的实验中（实验装置如图甲所示），已知单摆在摆动过程中的最大偏角小于。在测量单摆的周期时，从单摆运动到最低点开始计时且记数为1，到第次经过最低点所用的时间为。在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得摆球悬挂后的摆线长（从悬点到摆球的最上端）为，再用螺旋测微器测得摆球的直径为（读数如图乙所示）。
（1）从图乙可知，摆球的直径为_________。
（2）小组某同学认为单摆周期为，你认为是否正确_________。（A．正确；B．不正确）
（3）用上述物理量的符号写出求重力加速度的一般表达式_________________________。
四、解答题（共38分）
15．（本小题6分）如图所示，一根长为0.50m的直导线，垂直于某匀强磁场方向放置，当导线中通有0.4A的电流时，导线受到的安培力大小为0.16N，求：
（1）磁场的磁感应强度；
（2）当导线中的电流增大为1.5A时，导线受到的安培力。
16．（本小题8分）一列简谐横波在时的波形图如图所示。P为介质中m处的质点。在s时P第一次达到波峰位置。
（1）若该波沿x负方向传播，求该波的波速；
（2）若该波沿x正方向传播，写出P沿y轴方向做简谐运动的表达式。
17．（本小题12分）如图所示，在光滑水平面上有两个并排静止放置的木块A、B，已知mA= 0.5kg，mB= 0.3kg。现有质量m0= 0.08kg的小物块C以初速度v0= 25m/s在A表面沿水平方向向右滑动，由于C与A、B间均有摩擦，C最终停在B上，B、C最后的共同速度v = 2.5m/s。求：
（1）木块A的最终速度的大小；
（2）小物块C滑离木块A的瞬时速度的大小。
18．（本小题12分）如图所示，两平行金属导轨间的距离，金属导轨所在的平面与水平面夹角，在导轨所在平面内分布着磁感应强度、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势，内阻的直流电源。现把一个质量的导体棒放在金属导轨上，导体棒恰好静止，导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻，金属导轨电阻不计，g取，已知求：
（1）导体棒受到的安培力大小；
（2）导体棒受到的摩擦力的大小和方向。
答案
第I卷（选择题，共48分）
一、单选题（每小题4分，共32分）
1．【答案】D
【详解】A．火车向你驶来时，你听到的汽笛声音调变高，这属于多普勒效应，故A错误；
B．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，故B错误；
C．3D电影技术利用了光的偏振现象，故C错误；
D．较弱的声音可以振碎玻璃杯，是因为玻璃杯发生了共振，故D正确。
故选D。
2．【答案】A
【详解】A．根据左手定则，四指指向正电荷运动方向，磁感线垂直穿过掌心，大拇指的指向为电荷受到的洛伦兹力方向，图中正电荷受到的洛伦兹力方向向下，故A正确；
B．根据左手定则，图中负电荷受到的洛伦兹力的方向竖直向下，故B错误；
C．电荷运动的速度方向与磁感应强度的方向平行，电荷不受洛伦兹力，故C错误；
D．根据左手定则，图中正电荷受到的洛伦兹力的方向垂直纸面向外，故D错误。
故选A。
3．【答案】C
【详解】鸡蛋下落过程，有
鸡蛋壳与安全帽的作用，应用动量定理有
联立可得
故选C。
4．【答案】A
【详解】A．从图像可以看出，t＝0时刻，振子在正的最大位移处，此时振子的加速度最大，故A正确；
B．由图像知，t1时刻以后振子的位移为负，因此t1时刻振子正通过平衡位置向负方向运动，故B错误；
C．由图像知，t2时刻振子在负的最大位移处，即位移为负的最大，故C错误；
D．由图像知，t3时刻以后，振子的位移为正，所以t3时刻振子正通过平衡位置向正方向运动，故D错误。
故选A。
5．【答案】D
【详解】B．由于P点正处于远离平衡位置过程中，说明P点正向y轴正方向运动，根据同侧法可知该波沿x轴正方向传播，故B错误；
A．由于波沿x轴正方向传播，Q点正向平衡位置运动，加速度正减小，故A错误；
C．从时刻起，由于Q点正向平衡位置运动，而P点正向最大位移处运动，因此，质点P比质点Q晚回到平衡位置，故C错误；
D．在时刻，N点处于负的最大位移处，因此速度为零，故D正确。
故选D。
6．【答案】A
【详解】人与气球组成的系统动量守恒，设人的速度v1，气球的速度v2，设运动时间为t，以人与气球组成的系统为研究对象，以向下为正方向，由动量守恒得
则
解得
则绳子长度
即绳子至少长60m长。
故选A。
7．【答案】C
【详解】AB．作出两种情况下的光路图，如图所示
设，在A处发生全反射故有
由于出射光平行可知，在B处射出，故
由于
联立可得，，故AB错误；
C．由
可得，故C正确；
D．由于
所以临界角不为30°，故D错误。
故选C。
8．【答案】D
【详解】C．初始时，通电直导线恰好静止，此时受到重力，斜面对直导线的支持力和摩擦力，根据共点力平衡可知
解得
C错误；
A．通电直导线在磁场中，根据左手定则可知，受到的安培力水平向右，在通电导体受力分析如图所示
随着磁场从零开始不断增大，安培力
逐渐增大，在垂直于斜面方向，根据共点力平衡可得
故斜面对通电直导线的支持力不断增大，A错误；
B．开始时，安培力很小，斜面对通电导线的静摩擦力沿斜面向上，随着磁场从零开始不断增大，安培力
逐渐增大，静摩擦力逐渐减小，减小到0后，又反向逐渐增大，B错误；
D、当电流从零逐渐增大到I时，通电直导线恰要滑动，则
解得
D正确。
故选D。
二、多选题（每小题4分，共16分）
9．【答案】BD
【详解】ABD．当物体做受迫振动时，物体振动的频率等于驱动力的频率，故A错误，BD正确；
C．受迫振动物体的固有频率与驱动力频率越接近，振幅越大，由图可知，甲的固有频率是f0，乙的固有频率是2f0，若驱动力的频率为3f0，甲单摆振动的振幅小于乙单摆振动的振幅，故C错误。
故选BD。
10．【答案】AC
【详解】A．金属棒受到的安培力大小为
故A正确；
B．安培力方向垂直于电流和磁场方向斜向左上，水平方向的分力与摩擦力平衡，即
故B错误；
C．若只改变电流方向，则安培力方向垂直于电流和磁场方向斜向右下，金属棒对导轨的压力将增大，故C正确；
D．若只增大磁感应强度B后，安培力增大，金属棒对导轨的压力将减小，故D错误。
故选AC。
11．【答案】AB
【详解】A．图示时刻位于处的质点处于波谷位置，则经过四分之一周期，图中位于处的质点正处于平衡位置，选项A正确；
B．图中位于、两处的质点为峰谷相遇点，则为振动减弱点，振幅为2A-A=A，选项B正确；
C．点为峰峰相遇点，则为振动的加强点，振幅为3A，但是位移不是始终为，选项C错误；
D．该时刻M点的位移为3A，则从此刻起，经过半个周期，点的位移为，选项D错误。
故选AB。
12．【答案】BC
【详解】由图像可知碰撞前A、B两球都做匀速直线运动
碰撞后二者粘在一起做匀速直线运动
碰撞过程中动量守恒，即
mAva＋mBvb=（mA＋mB）vc
解得
碰撞过程损失的机械能
故选BC。
第II卷（非选择题，共52分）
三、填空题（每空2分，共14分）
13．【答案】（1） B （2）AD （3）ADE （4）
【详解】（1）设m1与m2碰前瞬间的速度为v1，碰后瞬间m1和m2的速度分别为v1’和v2’，则根据动量守恒定律有
根据机械能守恒定律有
解得
为了使v1’＞0，应使m1＞m2，故B正确；
（2）A.为使m1与m2离开轨道末端后都能做平抛运动，所以轨道末端必须是水平的，故A正确；
BD．本实验中要求入射球m1每次与m2碰撞前的速度大小相同，故m1每次必须从同一高度由静止释放，斜槽轨道是否必须光滑对保持m1的速度大小相同不产生影响，所以不必须尽可能光滑，故B错误，D正确；
C．两个小球的材质不必须相同，但为了二者能够发生对心碰撞，其大小必须相同，故C错误。
故选AD。
（3）本实验是验证动量守恒定律，所以两小球的质量必须测量。两小球均做平抛运动，下落高度相同，所以运动时间相同，均设为t，则m1与m2碰撞前瞬间的速度为
m1与m2碰后瞬间的速度的分别为
根据动量守恒定律有
即
等式两边可将t消去。综上所述可知ADE正确。
故选ADE。
（4）根据（3）题分析可知要验证的等式为
14．【答案】 （1） （2）B （3）
【详解】（1）从图乙可知，摆球的直径为
（2）由题意可知，从单摆运动到最低点开始计时且记数为1，到第次经过最低点所用的时间为，则单摆全振动的次数为
则单摆的周期为
故选B。
（3）根据单摆的周期公式可得
由题意可知，单摆的摆长为
整理得
四、解答题（共38分）
15．（本小题6分）
【答案】（1）0.8T；（2）0.6N，方向垂直于棒竖直向上
【详解】（1）根据安培力的计算公式
可得磁场的磁感应强度为
（2）电流为1.5A时，安培力为
解得
根据左手定则，方向垂直于棒竖直向上。
16．（本小题8分）【答案】（1）10m/s；（2）cm
【详解】（1）P为介质中m处的质点。在s时P第一次达到波峰位置，若该波沿x负方向传播
周期
波速
（2）若该波沿x正方向传播，在s时P第一次达到波峰位置
则
则
振幅为10cm，则
cm
17．（本小题12分）【答案】（1）2.1m/s；（2）4m/s
【详解】（1）取向右为正方向，设木块A的最终速度为v1，由动量守恒定律，对A、B、C有
m0v0 = mAv1 + (mB + m0) v
解得 v1 = 2.1m/s
（2）设C滑离A时的速度为v2，当C滑离A后，由动量守恒定律，对B、C有
m0v2 + mBv1 = (mB + m0) v
解得 v2 = 4m/s
18．（本小题12分）【答案】（1）；（2）0.06N，沿斜面向下
【详解】（1）导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路，根据闭合电路欧姆定律有
导体棒受到的安培力
由左手定则可知，安培力的方向平行斜面向上。
（2）导体棒所受重力沿斜面向下的分力
由于小于安培力，故导体棒受沿斜面向下的摩擦力f根据共点力平衡条件
解得 f=0.06N