山东省青岛市重点中学2023-2024学年高二上学期1月期末考试物理试题（含答案）

青岛市重点中学2023-2024学年高二上学期1月期末考试(物理)
考试时间: 90 分钟; 满分100分
注意事项：
1.答卷前，考生务必填将自己的姓名、班级、考号等填写在答题卡和试卷指定位置。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将答题卡交回，试卷和草稿纸不必交回。
一、单项选择题：本题共8小题，每题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
2. 有一个穿着溜冰鞋的人站在光滑的水平地面上，沿水平方向举枪射击(人、枪与子弹的总质量保持不变)，设射出第一颗弹后，人后退的速度为 v，且每次射出的子弹对地速度均相同，则
A. 无论射出多少子弹，人后退的速度都为v
B. 射出n颗子弹后，人后退的速度为nv
C. 射出 n颗子弹后，人后退的速度大于 nv
D. 射出n颗子弹后，人后退的速度小于 nv
6. 某物理学习小组成员把线圈、电容器、电源和单刀双掷开关按照图甲连成电路。将电压传感
A. 若电路中的电阻忽略不计，电压一定随时间等幅振荡
B. 若增大 C, 则 t -t 的值将减小
C. 在t ~t 时间段，电流方向为图甲中的逆时针方向
D. 在t ~t 时间段，线圈L 中储存的磁场能在逐渐增大
7. 如图是某小型水电站进行电能输送时的简化模型。发电机的输出功率 P=100kW， 发电机的
电压 ，经升压变压器后向远处输电，输电线总电
D. 当水电站输出电压一定时，若用电用户增多，则 P段减小
8. 如图所示，半径为 r 的光滑圆形导体框架，直径刚好位于有界匀强磁场的边界上。导体杆Oa 在外力作用下，绕 O 轴在磁场中以角速度 ω 顺时针方向匀速转动，磁场的磁感应强度为
B，阻值为 R 的电阻两端 cd 通过导线与杆两端 O、a 分别连接，导体杆、导线和框架电阻不
二、多项选择题：本题共4小题，每题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错得0分。
9. 如图所示，半径为 R、质量为 m 的半圆轨道小车静止在光滑水平地面上，直径 AB 水平。现将质量为m的小球从距 A 点正上方 h 高处由静止释放，然后由 A 点经过半圆轨道后从 B 冲
10.如图所示，在均匀介质中的一条直线上的两个振源 A、B 相距 6m，振动频率相等。t =0时刻A、B开始振动，且都只振动一个周期，振幅相等且均为 1mm，A的振动图象为甲，B的振动图象为乙。若由 A 向右传播的机械波与由 B 向左传播的机械波在 t =0.3s时恰好相遇，则下列判断正确的是
D. t =0.75s时刻 B 点处于最大位移处
11. 由相同材料的导线绕成边长相同的甲、乙两个正方形闭合线圈，两线圈的质量相所用导线的横截面积不同，甲线圈的匝数是乙的 3 倍。现两线圈在竖直平面内从同一高度同时由静止开始下落，一段时间后进入一方向垂直于纸面的匀强磁场区域，磁场的上边界水平，如图所示。不计空气阻力，已知下落过程中线圈始终平行于纸面，上下边保持水平。在线圈下边进入磁场后且上边进入磁场前，关于甲、乙两物体的运动，下列说法正确的是
12.如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上，存在着两个匀强磁场区域。区域Ⅰ的磁场方向垂直
斜面向上，磁感应强度为 2B，区域Ⅰ 的磁场方向垂直斜面向下，磁感应强度为 B，磁场边界
MN、PQ、GH均平行于斜面底边，MP、PG均为L。一个质量为m、电阻为R、边长也为L的
C. 从t 到t 的过程中，导线框克服安培力做的功等于机械能的减小量
D. 从t 到t 的过程中, 有 机械能转化为电能
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. (6 分) 在“验证动量守恒定律”实验中，实验装置示意图如图所示。已知斜槽轨道末端到
A. 斜槽轨道的斜面必须是光滑的
B. 斜槽轨道末端的切线是水平的
C. 球a的质量要大于球b的质量
D. 碰撞的瞬间，球a与球b的球心连线与轨道末端的切线平行
(2) 按照本实验方法，验证动量守恒定律的关系式是 。
(3) 为测定未放球b 时球a落点的平均位置，把刻度尺的0刻度线跟记录纸上的点 O对齐，图(b)给出了球a落点附近的情况。由图可得距离应为 cm。
(4) 若再测得OA=2.68cm, OC=11.50cm, 已知球a的质量为0.2kg, 球b的质量为0.1kg, 则系统碰撞后总动量 p’与碰撞前总动量 p 的百分误差| (结果保留 2位有效数字)
14. (8分) 在“用单摆测重力加速度”的实验中：
15.(10分) 如图甲所示，有一边长为1.0m、质量为0.5kg的正方形单匝线框abcd放在光滑水
(1) 线框cd边在刚进入和刚离开磁场的这两个位置时a、b两点间的电压；
(2) 线框从cd边进入磁场到cd边刚要离开磁场的过程中，线框产生的焦耳热。
16.(12分)一列简谐波在x轴上传播，如图所示，t 时刻的波形如图中实线所示， 时刻的波
17.(12分) 如图甲所示，两条相距l=1m的水平粗糙导轨左端接一定值电阻。 时，一质量
m=1kg、 阻值 r=0.5Ω的金属杆， 在水平外力的作闭下由静止开始向右运动，5s 未到达 MN，
MN 右侧为一匀强磁场，磁感应强度 B=1T，方向垂直纸面向内，当金属杆到达 MN后，保持
外力的功率不变，金属杆进入磁场，8s末开始做匀速线运动。整个过程金属杆的 v-t图像如图
18.(12分) 如图所示, 质量分别为 的两个小物块A、B(均可视为质点)
放置在水平地面上，竖直平面内半径 R=0.2m的半圆形轨道与水平地面相切于 C点，弹簧左端
固定。移动物块A压缩弹簧到某一位置(在弹簧弹性限度内)，由静止释放物块A，物块A离
(2) 若s=1m，求两物块刚过 C点时对轨道的压力大小。
(3)若两物块能冲上圆形轨道，且不脱离圆形轨道(从最高点飞出之前)，s应满足什么条件
物理参考答案
一、 单选题
1.【答案】C
【解析】AB选项. 读图可知, 系统的固有频率f=0.5Hz, 又有 得l=1m,故A、B 错误； C 选项，读图可知共振时单摆的振幅约为 8cm，共振时摆的振幅最大， 此时最大速度为 故 C 正确； D 选项，单摆的固有频率不变，故 D 错误。 故选C。
2、【答案】C
【详解】设人与子弹的总质量为M，每颗子弹的质量为m，子弹射出时的对地速度为 v ，由动量守恒定律可得 0=(M-m)v-mv , 设射出n颗子弹后, 人后退的速度为v', 则有(M- 由以上分析有 因M-m>M-nm, 所以有v'>nv, 所以C 正确
3、【答案】D
【解析】AB. 当开关S 闭合时，灯 A 立即发光。电流通过线圈，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律线圈产生的感应电动势与原来电流方向相反，阻碍电流的增大，电路的电流只能逐渐增大，所以 A 逐渐亮起来，所以 A 比A 先亮，由于线圈直流电阻忽略不计， 当电流逐渐稳定时，线圈不产生感应电动势，两灯电流相等，亮度相同，故A、B错误；
CD. 稳定后，当开关S断开后，由于自感，线圈中的电流只能慢慢减小，其相当于电源，与灯泡 A 和A 串联，两灯电流相同，都过一会儿熄灭，灯 A 不会闪亮，流过 A 的电流方向向右，故 D 正确。
4、【答案】B
【详解】A. 由题知，埋在地下的线圈1、2通顺时针(俯视) 方向的电流，则根据右手定则，可知线圈1、 2产生的磁场方向竖直向下，A 错误；
B. 汽车进入线圈1过程中，磁通量增大，根据楞次定律可知产生感应电流方向为 adcb (逆时针), B 正确;
C. 汽车进入线圈2过程中，磁通量增大，根据楞次定律可知产生感应电流方向为 adcb (逆时针)，再根据左手定则，可知汽车受到的安培力方向与速度方向相反，C错误。
D. 汽车离开线圈2过程中，磁通量减小，根据楞次定律可知产生感应电流方向为 abcd (顺时针), D 错误;
5、【答案】B
【解析】由于通过圆环的磁通量变化率为定值，故圆环中的电动势、电流的大小和方向不变, 圆环在磁场中的有效长度不变, 根据 F = BIL 可知 F = BIL ∝ B 故 F——t的图象与B——t图象类似。故选B。
6、【答案】D
【详解】A. 电容器两端的电压逐渐减小的原因有两个分别是电路向外辐射电磁波，和电路本身的发热转化为内能。故 A 错误；
B. 若增大C，则电路的振荡周期增大，则 3- 增大。故 B 错误；
C. 在t -t 时间段电容器处于正向充电，电流方向为图甲中的顺时针方向，故C 错误；
D. 在t -t 时间段电容器处于正向放电，线圈中的磁场能正逐渐增大。故 D 正确。
7、【答案】C
【详解】A. 由功率 得发电机输出的电流 故 A 错误;
B. 由输电线上损失的功率 得 由升压变压器的电流关系 升压变压器匝数比 故 B 错误;
C. 升 压 变 压 器 电 压 关 系 解 得 输 电 线 上 损 失 的 电 压 降压变压器U 的电压( 由电压关系 解得 故 C 正确。
D. 用户数量增多时，用户端的等效电阻 减小时Ⅰ线增大，P线也增大故D错误。 故选 C。
8、【答案】D
【解析】A. 根据右手定则，导体杆在磁场中转动时，电阻上的电流方向为d→c，选项A 错误;
B. 导体杆在磁场中转动时，产生的电动势大小为 选项 B 错误;
C. 由题中条件不能确定外力的作用点位置，则不能求解外力的大小，选项D错误。
D. 导体杆转动一周，外力做的功等于产生的电能 选项 D 正确;
二、多选题
9、 【答案】AD
【解析】小球与小车组成的系统在水平方向所受合外力为零，水平方向系统动量守恒， 但系统整体所受合外力不为零，系统动量不守恒，故 A 正确； 系统水平方向动量守恒，以向右为正方向，在水平方向，由动量守恒定律得： 解得，小车的位移：x=R，故B错误； 小球与小车组成的系统在水平方向动量守恒，小球由 A 点离开小车时系统水平方向动量为零，小球与小车水平方向速度为零，小球离开小车后做竖直上抛运动，故 C 错误； 小球第一次车中运动过程中，由动能定理得： 为小球克服摩擦力做功大小，解得： 即小球第一次在车中滚动损失的机械能为 mgh ,由于小球第二次在车中滚动时，对应位置处速度变小，因此小车给小球的弹力变小，摩擦力变小，摩擦力做功小于 机械能损失小于 因此小球再次离开小车时，能上升的高度大于： 而小于 故D 正 确; 故 选AD。
10、【答案】BD
【详解】AC 选项， 当A的波峰(或波谷) 传到C时，恰好 B 的波谷(或波峰) 传到C 点的振动始终减弱，AC 错误； B 选项， 列波频率相同，在同一种介质中传播的速度相同，则 波 速 由 可 知 两 波 的 波 长 为 λ =vT =2m , B 正 确 ; B 点的振动情况与 时刻相同，此时处在最大位置处，D 正确.
11、【答案】ABC
【详解】设线圈到磁场的高度为 h，线圈的边长为 l，则线圈下边刚进入磁场时， 感应电动势为 E = nBlv，两线圈材料相等 (设密度为ρ )，质量相同 (设为m)，则 设材料的电阻率为ρ，则线圈电阻， 感应电流为 安培力为 由牛顿第二定律有 mg-F=ma , 联立解得 加速度和线圈的匝数、 横截面积无关，则甲和乙进入磁场时，具有相同的加速度。 当 时，甲和乙都加速运动，当 时，甲和乙都减速运动, 当 时都匀速。
12、【答案】BC
A.第二次平衡时，根据平衡条件有 联立解得 故 A 错误;
B. ab边进入磁场I区域时 由 平 衡 条 件 得 当 ab 边 刚 越 过 PQ 时 , 由牛顿第二定律得 解得 故 B 正确;
C. 从t 到t 的过程中，根据功能关系，导线框克服安培力做功的大小等于机械能的减少量，故 C 正确;
D. 从t 到t 的过程中，机械能转化为电能有 故 D 错误。
三、非选择题
13、 BCD 8.55 1.4
【详解】(1)A. 斜槽轨道的斜面不必是光滑的，只要球a每次都要从同一高度由静止释放即可, A 错误;
B. 斜槽轨道末端的切线是水平的，这样球飞出后才是做平抛运动，B 正确；
CD. 碰撞的瞬间，球a与球b的球心连线与轨道末端的切线平行，这样才是对心碰撞，且碰后速度才能沿水平方向，故球a与球b的体积应当相同，为了保证两球碰后都向右运动，a球的质量应该更大一些，CD 正确。
(2)按照本实验方法，验证动量守恒定律的关系式是
(3)用尽量小的圆把各落点位置圈起来，圆心就表示落点的平均位置，刻度尺的0 刻度到圆心的距离即为球a的水平位移, OB=8.55cm。
(4)由题意可知 代入数据可得
14、 15.20 C 偏大
【详解】(1) 毫米刻度尺的分度值为 0.05mm， 不需要估读，则摆球的直径为D=15mm+0.05mm×4=15.20mm
(2) 根据 解得
(3) 测 量 摆 长 时 加 上 摆 球 的 直 径 , 则 摆 长 变 成 摆 线 的 长 度 l , 则 有
根据数学知识可知，对 T -L 图象来说斜率不变， 两者应该平行，故该同学做出的 T -L 图象为应为虚线③。 故选 C。
(4)设绳与中心线的夹角为θ，由牛顿第二定律有 解得圆锥摆的周期为 故小球做圆锥摆运动比单摆的周期短，在时间t内完成周期性的次数n变多，由此测算出的重力加速度偏大。
15、【答案】(1) 0.05V; 0.15V; (2) 1J
【解析】(1) 线框cd 边刚进入磁场时，cd边相当于电源，因此a、b两点间的电压等于路端电压
线框cd 边刚离开磁场时，ab边相当于电源，c、d两点间的电压
(2) 由题图乙知，ls~3s内线框完全在磁场中，线框做匀加速运动，由v-t图像知 ls~3s内线框加速度
根据牛顿第二定律 F=ma=0.5×0.5N=0.25N
在线框cd 边刚进入磁场到ab边刚进入磁场的过程中，设安培力做的功为 W，根据动能定理有
联立解得
= 42
由牛顿第三定律知，两物块对轨道的压力大小为42N。
(3) 物块不脱离轨道有两种情况：
①能过轨道最高点。设物块经过半圆形轨道最高点的最小速度为v ，则
解得
物块从碰撞后到经过最高点过程中，由功能关系有
解得
≤1.5
②物块上滑最大高度不超过 圆弧。设物块刚好到达 圆弧处速度为
物块从碰撞后到最高点，由功能关系有
物块能滑出粗糙水平面，由功能关系有
解得
3 ≤ ≤4
综上可知, s应满足的条件是 ≤1.5 或3 ≤ ≤4
代入数据得 W=1J
在线框 cd 边刚进入磁场到cd 边刚离开磁场的过程中， 线框产生的焦耳热等于克服安培力所做的功, 因此Q=W=1J
16、 【答案】 (1) 40m/s; (2) (160n+120)m/s, n=0,1,2,3…; (3) 沿x轴负方向传播
【详解】(1) 波沿x 轴正方向传播, 因为Δt 故波速
(2) 波沿x轴负方向传播，传播的距离 则
(3) 波在△t时间内传播的距离 波形沿传播方向传播整数个波长的距离与原波形重合，即虚线波形可看做原波形沿波的传播方向移动 后得到的，故波应向左传播，即沿x轴负方向传播。
17、 (1)F=2N (2) Pm=10w( 3)R=13/6Ω
18、【答案】(1) 14.4J; (2) 42N; (3) ≤1.5 或3 ≤ ≤4
【详解】(1) 物块A、B碰撞动量守恒有
可得物块A的初速度为
刚要释放物块A时弹簧的弹性势能为
(2) 设两物块经过 C点时速度为vc，两物块受到轨道支持力为 ，由功能关系得
根据牛顿第二定律有