2023-2024学年河南省驻马店市高二（上）期末考试物理试卷(含解析）

2023-2024学年河南省驻马店市高二（上）期末考试物理试卷
一、单选题（本题共8小题，共32分）
1.“中国天眼”位于贵州的大山深处，是口径球面射电望远镜，它通过接收来自宇宙深处的电磁波，探索宇宙。下列关于电磁波的说法正确的是( )
A. 麦克斯韦认为变化的电场能激发出变化的磁场，但没有介质不能产生电磁波
B. 麦克斯韦认为均匀变化的电场能激发出变化的磁场，空间将产生电磁波
C. 电磁波从真空进入水中时，频率改变，波速不变
D. 电磁波从真空进入水中时，频率不变，波速改变
2.年月号，一群游客在新疆吐鲁番某沙漠景区自驾游。兴致正浓时天色突变，眼见雷雨将至，随后沙丘高处的几名游客头发直立如同刺猬一般，如图所示。此时为了保障人身安全，下列避险方式最为有效合理的是( )
A. 躲进汽车里 B. 往沙漠高处跑
C. 用水将头发淋湿 D. 蹲下并用手触摸地面
3.如图所示，隐形战机的有源对消电子设备发出与对方雷达发射波匹配的行波，使对方雷达接受不到反射波，从而达到雷达隐形的效果。则下列说法正确的是( )
A. 隐形战机雷达隐形的原理是波的衍射
B. 隐形战机雷达隐形的原理是波的干涉
C. 隐形战机雷达隐形的原理是多普勒效应
D. 隐形战机雷达隐形的原理是发出的行波与对方雷达发射波的频率、相位都相同
4.菜顿瓶是一种储存电荷的装置。莱顿瓶结构很简单，玻璃瓶子外面贴有一层金属箔，内部装食盐水，瓶口插一金属探针，探针与内部的食盐水相连，如图所示。为了提高莱顿瓶储存电荷的本领，以下操作正确的是( )
A. 往玻璃瓶中再加入一些食盐水 B. 从玻璃瓶中再取出一些食盐水
C. 把金属探针向上拔出一些 D. 把金属探针向下插入一些
5.如图所示，固定在竖直平面内的光滑圆弧轨道所含圆弧的度数很小，是圆弧的最低点。两个不相同的小球从圆弧左侧的不同位置同时释放，它们从释放至达点过程中都经过图中的点。则下列判断正确的是( )
A. 比后到达点 B. 、通过点时所受的回复力相同
C. 有可能在点追上并与之相碰 D. 和一定在点相碰
6.小红同学家里有一盏“智能”台灯，它能根据环境的光照强度自动调节亮度，也可以手动调节台灯的亮度。小红查阅资料后，猜想台灯内部的电路结构可能如图，已知光敏电阻在光照强度增大时，电阻会减小。则当闭合开关后，小红的分析正确的是
( )
A. 光照强度增大时，小灯泡变亮
B. 光照强度增大时，光敏电阻两端的电压减小
C. 在光照条件不变时，滑动变阻器的滑片向右滑，小灯泡变暗
D. 在光照条件不变时，滑动变阻器的滑片向右滑，电源的输出功率一定增加
7.如图所示，三个质量均为的小球、、用三个相同的轻弹簧重力不计连接，用细线悬于点处于静止状态，此时三个轻弹簧的长度相同，重力加速度为，球不带电，、是带电小球，重力加速度为，不计小球的大小，则下列判断正确的是( )
A. 、两个小球带异种电荷 B. B、两个小球带等量的电荷
C. B、两球间的库仑力大小为 D. 细线上的张力大于
8.先后让质量为的电子和质量为的氢核通过同一对平行板形成的偏转电场，进入时速度方向与电场方向垂直。射出电场时电子速度偏转角的正切值与氢核速度偏转角的正切值之比为，则( )
A. 若电子与氢核的初速度相同， B. 若电子与氢核的初速度相同，
C. 若电子与氢核的初动能相同， D. 若电子与氢核的初动能相同，
二、多选题（本题共3小题，共15分）
9.许多餐厅用机器人送餐，它的动力来源于电动机，送餐机器人的部分参数如表所示。下列说法正确的是( )
功能 迎宾、送餐等
质量
移动速度
电池容量
功率 最大功率
工作电压
最大送餐质量
A. 电池容量“”的“”是电能的单位
B. 机器人最大功率工作时电流是
C. 机器人工作时电机直流电阻等于
D. 机器人以最大功率工作时间达不到
10.自然哲学的数学原理中记载牛顿是这样研究匀速圆周运动的：如图所示，小球沿正多边形的各边做速度大小不变的运动，若正多边形的边数趋近于无穷大，则上述运动可看作匀速圆周运动。牛顿提出设想后并没有做进一步的推导，若小明同学沿着牛顿的思路推导得出了匀速圆周运动的向心力表达式，他在研究过程中提出了一些假设，其中不合理的是( )
A. 小球在正多边形的各个顶点处的碰撞是弹性碰撞
B. 小球每次碰撞时所受作用力的方向指向圆心
C. 因碰撞时间可以用周期和正多边形的边数表示，所以可以利用动量定理得出向心力表达式
D. 因可以用正多边形的边长与碰撞的作用力计算功，所以可以利用动能定理得出向心力表达式
11.如图所示，装有一定质量沙子的小车静止在光滑的水平面上，将一个铁球从某一高度处以大小为的初速度水平抛出，小球落入车内并陷入沙中最终与车一起向右匀速运动。不计空气阻力，则下列说法正确的是
( )
A. 小球陷入沙中越深，小车最终的速度越大
B. 小球抛出时的高度越高，小车最终的速度越大
C. 小球陷入沙中过程，小球和沙、车组成的系统动量不守恒，机械能不守恒
D. 若小车匀速运动后车上有一缝隙漏沙子，车上沙子越来越少，车子的速度保持不变
三、实验题（本题共2小题，共16分）
12.某小组的甲、乙两位同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，如图所示。
为了减小实验误差，下列操作正确的是_____。
A.必须选择边界平行的玻璃砖
B.选择的入射角应尽量小些
C.没有刻度尺时，可以将玻璃砖界面当尺子画界线
D.大头针和之间的距离应适当大些
甲同学手头有圆规和刻度尺但没有量角器，在完成了光路图以后，以点为圆心，为半径画圆，交延长线于点，过点和点作垂直法线的直线，与法线的交点分别为点和点，如图所示。用刻度尺测得的长度为的长度为，则玻璃砖的折射率_____用表示。
若该同学在确定位置时，不小心画得偏左了一些，则测出来的折射率_____选填“偏大”“偏小”“不变”。
13.在测定电源电动势和内阻的实验中，实验室提供了下列器材：
一节干电池内阻约
电压表量程，内阻约
电流表量程，内阻约
滑动变阻器最大阻值
定值电阻
为尽量精确测量该干电池的电动势和内阻，应从下列电路中选择的最佳电路是______。
A. ．
C. ．
将实验中测得的数据在坐标纸上描点、连线后如图，分析图像可得电池的电动势______，内阻______。结果均保留位有效数字

内阻的测量值比真实值______选填“偏大”、“偏小”或“不变”，本实验存在系统误差的原因是______。
四、计算题（本题共3小题，共36分）
14.如图所示，长为的绝缘细线一端悬于点，另一端系一质量为、电荷量为的小球可视为质点。现将此装置放在水平的匀强电场中，小球静止在点，此时细线与竖直方向成角。已知电场的范围足够大，重力加速度大小为。
请判断电场强度的方向，并求电场强度的大小。
若在点对小球施加一个拉力，将小球从点沿圆弧缓慢向左拉起至与点处于同一水平高度且该过程中细线始终张紧，则所施拉力要做多少功。
15.如图所示，实线是沿轴传播的一列简谐横波在时刻的波形。已知在时刻，处的质点向轴负方向运动。虚线为时的波形，已知此波的周期，振幅为，求：
判断该波的传播方向；
该波的波速；
写出从时刻起，处质点的振动方程。
16.如图所示，一竖直固定的长直圆管内有一质量为的静止薄活塞，活塞与管的上端口距离为，一质量为的小球从管的上端口由静止下落，并撞在活塞中心，活塞向下滑动，所受滑动摩擦力与其重力大小相等。小球在管内运动时与管壁不接触，活塞始终水平，小球与活塞发生的碰撞均为弹性碰撞且碰撞时间极短。不计空气阻力，重力加速度大小取。求：
第一次碰撞前瞬间小球的速度大小。
第一次碰撞后瞬间小球的速度大小。
第二次碰撞后瞬间活塞的速度大小。
答案和解析
1.【答案】
【解析】麦克斯韦认为周期性变化的电场在周围能够引起变化的磁场，变化的电场和磁场又会在较远的空间引起新的变化的电场和磁场，这样变化的电场和磁场由近及远地向周围传播，形成了电磁波，电磁波的传播不需要介质，而均匀变化的电场只能激发恒定的磁场，不能产生电磁波，故AB错误；
电磁波在不同介质中传播速度不同，频率不会改变，故C错误，D正确。
故选：。
2.【答案】
【解析】雷雨将至，几名游客头发直立如同刺猬一般，说明空气中有很多带电的自由电荷，现在最有效的有效合理的一种避险方式是能找个静电屏蔽的地方，躲进汽车里，因为汽车的金属制造，汽车里面能起到静电屏蔽。
故选：。
3.【答案】
【解析】隐形战机雷达隐形的原理是波的干涉，利用行波与对方雷达发射波的频率相同、相位相差半个波长而抵消。
故选：。
4.【答案】
【解析】A.根据电容器电容的物理意义可知，要提升其储存电荷的本领，即要增大电容器的电容，根据
往玻璃瓶中再加入一些食盐水，相当于增大了极板之间的正对面积，电容增大，莱顿瓶储存电荷的本领获得提高，故A正确；
B.从玻璃瓶中取出一些食盐水，相当于减小了极板之间的正对面积，根据上述可知电容减小，莱顿瓶储存电荷的本领被减弱，故B错误；
把金属探针向上拔出一些，或者把金属探针向下插入一些过程中，极板之间的正对面积、极板间距和介电常数，均没有发生变化，根据上述可知，电容不变，则这只莱顿瓶储存电荷的本领不变，故CD错误。
故选：。
5.【答案】
【解析】根据
两个小球做简谐振动的周期相同，、同时到达点，故A错误，D正确；
B.、通过点时所受的回复力均为小球在该点重力沿着切线方向的分力，两小球不同，回复力不同，故B错误；
C.、同时到达点，则不可能在点追上并与之相碰，故C错误。
故选：。
6.【答案】
【解析】【分析】
本题考查了动态电路的分析和电源输出功率的分析。根据光照强度的变化，分析光敏电阻阻值的变化，再分析电路中电流的变化，即可判断灯泡亮度的变化；根据变阻器接入电路的电阻变化，分析电流变化，判断灯泡亮度的变化；当外电阻与电源内阻等大时，电源的输出功率最大。
【解答】
、光照强度增大时，光敏电阻阻值减小，并联部分的电阻减小，电路中的干路电流增大，电源内阻和滑动变阻器分得的电压增大，并联部分的电压减小，即光敏电阻两端的电压、小灯泡两端的电压，都变小，所以小灯泡变暗，故A错误，B正确；
C、在光照条件不变时，滑动变阻器的滑片向右滑，滑动变阻器接入电路中的阻值变小，电路中的干路电流增大，并联部分的电压增大，所以灯泡变亮，故C错误；
D、当外电阻与电源内阻等大时，电源的输出功率最大，不确定滑片向右滑时，外电阻与电源内阻的关系，所以不能确定电源输出功率的变化，故D错误。
7.【答案】
【解析】A.三个弹簧相同，、间，、间弹簧伸长，由于三个弹簧长度相同，因此、间弹簧也伸长，则、带同种电荷，故A错误；
B.两个球的带电量不一定相同，故B错误；
C.对球研究，根据力的平衡可知，竖直方向
水平方向
联立两式解得
故C正确；
D.根据整体法可知，细线上的张力大小等于，故D错误。
故选：。
8.【答案】
【解析】
设平行板电容器两极板的电压为，两板长为，板间距为，粒子射出电场的速度偏转角为，由于带电粒子做类平抛运动，则有
所以
由此可知，若带电粒子的初速度相同，则
故A正确，B错误；
根据以上分析，若带电粒子的初动能相同，则
故C正确，D错误。
故选：。
9.【答案】
【解析】A.电池容量“”的“”是电量单位，故A错误；
B.已知机器人的工作电压为，最大功率为，则机器人最大功率工作时电流是故B正确；
C.若机器人工作时电机为纯电阻则但电机不是纯电阻，机器人工作时电机直流电阻不等于，故C错误；
D.机器人最大功率工作时电流是，而电池的容量为，则机器人以最大功率工作时间约为，但电机存在铜损和铁损等相关损耗，所以机器人以最大功率工作时间达不到，故D正确。
故选：。
10.【答案】
【解析】A.小球沿正多边形的各边做速度大小不变的运动，即小球在碰撞过程中机械能守恒，所以小球在正多边形的各个顶点处的碰撞是弹性碰撞，合理；
B.将碰撞前和碰撞后的速度分解为沿切线方向和沿半径方向，沿切线方向的动量不变即不受力，沿半径方向的动量发生变化即小球每次碰撞时所受作用力的方向指向圆心，合理；
C.若正多边形的边数趋近于无穷大，每边所对的圆心角为，则碰撞次数为，则每次碰撞过程经历的时间，由几何关系可得速度变化为
又匀速圆周运动中
由动量定理
联立解得，合理；
D.小球碰撞时，作用力不做功，所以不能用动能定理得出向心力表达式，不合理；
故选：。
11.【答案】
【解析】【分析】根据水平方向动量守恒分析。根据系统机械能守恒的条件分析机械能是否守恒。
本题考查单方向动量守恒及能量关系，基础题目。
【解答】小球与车、沙组成的系统在水平方向动量守恒，由可知，小球陷入沙中深浅、抛出时的高低与最终速度无关，故A、项错误
C.小球陷入沙中过程，小球在竖直方向做变速运动，系统在竖直方向合力不为零，因此系统动量不守恒，由于小球与沙的摩擦损失机械能，因此系统机械能不守恒，项正确
D.若小车匀速运动后车上有一缝隙漏沙子，漏出的沙子水平方向速度不变，根据水平方向动量守恒可知，车的速度保持不变，项正确。
故选CD。
12.【答案】 偏小
【解析】 【详解】用插针法测折射率时，玻璃砖上下表面不一定要平行，故A错误；
B.入射角较小，折射现象不明显，误差较大，故B错误；
C.用玻璃砖界面当尺子画界线会增大实验误差，且容易损坏玻璃砖，故C错误；
D.大头针、和、之间的距离适当大一些，引起的角度误差会减小，故D正确。
故选：。
折射率为
若该同学在确定位置时，不小心把位置画得偏左了一些，则画出的光路图出射点向右移动，光入射时的折射角偏大，测出来的折射率偏小。
13.【答案】 ；；；偏小；电压表的分流导致干路电流测不准
【解析】【分析】
本题考查测定电源电动势和内阻的实验。解决问题的关键是清楚实验原理，会选择实验电路，会处理实验数据，会分析实验误差。
【解答】
由于电压表的内阻远远大于电源内阻，可知电压表分流影响非常小，因此采用电压表直接测量路端电压，根据，则有，可知，在电流变化量一定时，为了减小电压读数的误差需要使得内阻稍微大一点，则需要在电源上串联一个小电阻。故选D。
根据，结合图像有，；
将电压表与电源作为一个整体，等效为一个新电源，则实验测得的是新电源的电动势与内阻，即，，即内阻的测量值比真实值偏小；本实验存在系统误差的原因是电压表的分流导致干路电流测不准。
14.【答案】根据平衡条件有
解得
根据电场方向与负电荷受电场力方向相反可知电场方向水平向右。
小球从 点沿圆弧缓慢向左拉起至与 点处于同一水平高度的过程，由动能定理有
解得

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.【答案】沿 轴正方向传播； ；
【解析】由波形和质点的振动方向规律可知，当 时刻， 处的质点向 轴负方向运动，则波沿 轴正方向传播。
由图可知
，
则有
因为周期 ，故 ，则该波的周期为
由图可知，波长为 ，由公式可得该波的波速为
时刻， 处的质点从平衡位置向 轴正方向运动，所以振动方程为
16.【答案】第一次碰撞前，对小球应用动能定理有
解得第一次碰撞前瞬间小球的速度大小为
小球与活塞第一次碰撞过程，由于是弹性碰撞，应有，
解得第一次碰撞后瞬间小球的速度大小为 ，
负号说明小球碰后反弹向上运动；
第一次碰后，小球做竖直上抛运动，活塞向下以速度 做匀速运动，而从第一次碰后到第二次碰前的时间内，小球与活塞的位移相等，所以
则第二次碰前瞬间小球的速度为
第二次碰撞仍然为弹性碰撞，则有，
解得

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
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