2023-2024学年湖南省衡阳市第八中学高二（上）期末考试物理试卷（含解析）

2023-2024学年湖南省衡阳市第八中学高二（上）期末考试物理试卷
一、单选题：本大题共6小题，共24分。
1.如图所示，在水槽中放两块挡板，挡板中间留一个狭缝，观察水波经过狭缝后的传播情况。已知水波的波长不变，但狭缝的宽度不同，甲图狭缝较宽，乙图狭缝较窄。下列说法正确的是( )
A. 机械波经过狭缝后均沿直线传播
B. 甲图狭缝宽度比波长大得较多，衍射现象比较明显
C. 乙图狭缝宽度跟波长相差不大，衍射现象比较明显
D. 甲、乙两图中波的衍射现象均不明显
2.磁流体发电机的结构简图如图所示。把平行金属板、和电阻连接，、之间有很强的磁场，将一束等离子体即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子以速度喷入磁场，、两板间便产生电压，成为电源的两个电极。下列推断正确的是( )
A. 板为电源的正极
B. 若减小两极板的距离，则电源的电动势会增大
C. 磁流体发电机的非静电力为洛伦兹力
D. 在磁流体发电机工作的过程中洛伦力对电荷做正功
3.将某种透明材质的三棱镜置于水中，为其截面，其中，一束由、单色光组成的复色光从水中以角度射入三棱镜再从三棱镜射出，光路如图所示，则( )
A. 该材质相对水是光密介质
B. 增大入射角，界面射出的光先消失
C. 无论怎样增加入射角，界面射出的、光都不会消失
D. 光在该材质中传播速度小于其在水中的传播速度
4.年月日，在东京奥运会蹦床女子决赛中，中国选手朱雪莹获得金牌。蹦床属于体操运动的一种，有“空中芭蕾”之称。一名体重为的运动员在比赛中某次离开床面后在空中的运动时间为，之后与蹦床经的接触，再次获得的空中动作时间。不计空气阻力影响，取下列说法正确的是( )
A. 运动员与蹦床间的平均作用力为
B. 运动员与蹦床间的平均作用力为
C. 运动员与蹦床接触的时间里处于超重状态
D. 运动员与蹦床接触的时间里处于失重状态
5.一简谐横波沿轴正向传播，图是时刻的波形图，图是介质中某质点的振动图象，则该质点的坐标值合理的是
A. B. C. D.
6.如图所示为大型电子地磅电路图，电源电动势为，内阻不计。不称物体时，滑片在端，滑动变阻器接入电路的有效电阻最大，电流最小；称重物时，在压力作用下使滑片下滑，滑动变阻器有效电阻变小，电流变大，这样把电流对应的重量值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的重量了。若滑动变阻器上、间距离为，最大阻值等于定值电阻的阻值，已知两弹簧的总弹力与形变量成正比，比例系数为，则所称重物的重量与电流大小的关系为( )
A. B. C. D.
二、多选题：本大题共4小题，共20分。
7.如图所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直斜面放置一根长为、质量为的直导体棒，当通以图示方向电流时，欲使导体棒静止在斜面上，可加一平行于纸面的匀强磁场，当外加匀强磁场的磁感应强度的方向由垂直斜面向上沿逆时针方向转至水平向左的过程中，下列说法中正确的是( )
A. 此过程中磁感应强度逐渐增大
B. 此过程中磁感应强度先减小后增大
C. 此过程中磁感应强度的最小值为
D. 此过程中磁感应强度的最大值为
8.如图所示，一轻质弹簧与质量为的物体组成弹簧振子，物体在同一条竖直线上的、间做简谐运动，为平衡位置，为的中点，已知，振子的周期为。某时刻物体恰好经过点并向上运动，则从此时刻开始的半个周期时间内，下列判断正确的是( )
A. 重力的冲量大小为 B. 回复力的冲量为零
C. 重力做功为 D. 回复力做功为零
9.如图所示，等腰直角三角形区域内包含边界有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小为，在的中点处有一粒子源，可沿与平行的方向发射大量速率不同的同种粒子，这些粒子带负电，质量为，电荷量为，已知这些粒子都能从边离开区域，，不考虑粒子的重力及粒子间的相互作用．关于这些粒子，下列说法正确的是
( )
A. 速度的最大值为 B. 速度的最小值为
C. 在磁场中运动的最短时间为 D. 在磁场中运动的最长时间为
10.如图所示，光滑水平面上放置一质量为的木块，质量为的子弹以速度射入木块，子弹未穿出木块且达到共同速度为，该过程中子弹与木块相互作用力恒定不变，产生的热量为，木块获得的动能为，则下列各项正确的是( )
A. 子弹对木块做功和木块对子弹做功代数和为
B. 子弹对木块作用力的冲量大小等于木块对子弹作用力冲量的大小
C.
D. 该过程产生的热量一定大于木块获得的动能
三、填空题：本大题共1小题，共10分。
11.下图是一个多量程多用电表的简化电路图，图中和是电池；、、和是固定电阻；表头的满偏电流为，内阻为。端和端分别与两表笔相连。该多用电表有个挡位，个挡位为：直流电压挡和挡，直流电流挡和挡，欧姆挡和。
图中的端与______填“红”或“黑”色表笔相连接。
当选择开关旋到位置______ 时，测量电流量程较大。
若置、分别是测电阻“、”倍率的，则图中电源的电动势和应满足__________。
图中电阻的值应该为__________，值应该为为__________。
四、实验题：本大题共1小题，共6分。
12.某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。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。回答下列问题：
若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可_____；
A.将单缝向双缝靠近
B.选择频率更大的单色光
C.将屏向远离双缝的方向移动
D.使用间距更小的双缝
若双缝的间距为，屏与双缝间的距离为，测得第条暗条纹到第条暗条纹之间的距离为，则单色光的波长_____；
转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第条亮条纹的中央，手轮的读数如图甲所示为。继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第条亮条纹的中央，手轮的读数如图乙所示。则相邻两亮条纹的间距是_____。
五、简答题：本大题共2小题，共30分。
13.质量为的钢板与直立轻弹簧的上端连接，弹簧下端固定在地上。平衡时，弹簧的压缩量为，如图所示。一质量为的物块从钢板正上方距离为处自由落下，打在钢板上。
若两物体发生的是弹性碰撞，则碰撞后、两物体的速度、为多少？
若两物体发生的是完全非弹性碰撞，碰撞后一起向下运动，但不粘连。它们到达最低点后又向上运动。且物块与钢板回到点时，还具有向上的速度。求物块向上运动到达的最高点与点的距离。已知弹性势能与形变的关系式为
14.如图，在平面第一象限有一匀强电场，电场方向平行轴向下。在第四象限内存在一有界匀强磁场，左边界为轴，右边界为的直线。磁场方向垂直纸面向外。一质量为、带电量为的正粒子从轴上点以初速度垂直轴射入匀强电场，在电场力作用下从轴上点以与轴正方向成角进入匀强磁场。已知，不计粒子重力。求：
电场强度的大小；
要使粒子能再进入电场，磁感应强度的范围；
要使粒子能第二次进入磁场，磁感应强度的范围。
六、计算题：本大题共1小题，共10分。
15.如图所示，一个半径为的圆木板静止在水面上，在圆木板圆心的正下方处有一点光源，从时开始，光源正以加速度由静止向上运动，已知水的折射率。计算结果均保留位有效数字。已知真空中光速。求：
光在该介质中传播的速度为多少？
时，水面上可以观察到点光源发出的光射出水面的面积；
经过多长时间，水面上方观察不到点光源发出的光。
答案和解析
1.【答案】
【解析】【分析】
本题考查了波的衍射现象及规律，基础题，难度不大，知道波发生明显衍射的条件即可解答。
【解答】
A.机械波在传播过程中遇到狭缝都会发生衍射现象，发生衍射时，机械波就会传播到本应是“阴影”的区域，不再沿直线传播，故A错误；
当狭缝的宽度跟机械波的波长相差不大，或更小的时候，衍射现象比较明显，故C正确，BD错误。
故选C。
2.【答案】
【解析】A.等离子体进入磁场，根据左手定则，正电荷向下偏转，所以板带正电为电源的正极，板带负电为电源的负极，故A错误；
B.粒子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，有
解得
减小两极板的距离，电源的电动势减小，故B错误；
C.平行金属板、可等效为电路电源，电源内部为非静电力做功，可知非静电力为洛伦力，故C正确；
D.根据左手定则可知洛伦力方向与速度方向始终垂直，所以任何时候都不对电荷做功，故D错误。
故选C。
3.【答案】
【解析】【分析】
本题考查几何光学知识，熟悉折射定律、折射率公式是解题的关键。
结合光路图得出水进入介质时折射角与入射角的关系从而可判断；根据图像判断偏折程度情况即可判断；根据折射定律和折射率定义式即可判断。
【解答】
A、根据图线可知，光从该介质进入水中时折射角小于入射角，所以该材质相对水是光疏介质，故A错误；
、复色光从水中进入该介质中，光的偏转角大，说明光的折射率大，增大入射角，光先在面发生全反射，光无法射到面上，所以界面光先消失，故B正确，C错误；
D、对单色光，该材质相对水是光疏介质，即光在水中的折射率大于在该介质中的折射率，根据可知单色光在该材质中传播速度大于在水中传播速度，故D错误。
4.【答案】
【解析】【分析】
本题主要考查动量定理及超失重的理解与应用，熟悉运动员的运动情况及受力是解题的关键，难度一般。解得运动员落到蹦床上的速度与反弹的速度，由该过程的动量定理解得运动员与蹦床间的平均作用力；由该过程运动员的受力判断其加速度方向从而判断其超失重情况。
【解答】
由竖直上抛运动的对称性可知，运动员下落的时间为，由自由落体运动规律可得运动员落到蹦床上时的速度：，反弹速度仍为，则接触蹦床的过程由动量定理，规定向上为正方向，则有：，解得：，故A错误，B正确；
由运动员的受力可知，运动员与蹦床接触的时间里，运动员先向下加速，再向下减速，当速度减为零后，再反向加速，达到最大速度后再继续减速，可知先失重后超重，再超重，再失重，选项CD错误。
5.【答案】
【解析】【分析】
本题关键是明确波动图象和振动图象的区别，振动图象反映了某个质点在不同时间的位移情况，波动图象反映的是不同质点在同一时刻的位移情况，不难．
【解答】
由题图可知，该质点在时刻竖直方向的坐标为，并且向轴负方向运动，由题可知波向轴正方向运动，综上可知，该质点的坐标值可能为之间，故选C．
6.【答案】
【解析】由胡克定律可知：
，
得：
；
此时滑动变阻器接入电阻为：
；
由闭合电路欧姆定律可知：
，
解得：
，
A正确BCD错误。
故选A。
7.【答案】
【解析】对导体棒受力分析，受重力、支持力 和安培力 ，三力平衡，合力为零，将支持力 和安培力 合成，合力与重力相平衡，如图所示
从图中可以看出，安培力 一直变大，由于 ，其中电流和导体棒的长度均不变，故磁感应强度渐渐变大；由图可以看出当 平行于斜面时有最小值
解得
此过程中安培力竖直向上时最大为，故的最大值为
故选AC。
8.【答案】
【解析】A.从此时刻开始的半个周期时间内，重力的冲量大小为
故A正确；
C.由简谐运动的对称性可知，从点开始经过半个周期的时间内，物体运动到点关于平衡位置对称的位置，即到达点下方处，则重力做功为
故C错误；
B.经过半个周期后，振子的速度大小为 ，方向向下，取向上为正方向，则由动量定理可知回复力的冲量为
故B错误；
D.物体的回复力是重力和弹簧弹力的合力，由于初、末速度大小相等，由动能定理可知，半个周期内回复力做功为零，故D正确。
故选AD。
9.【答案】
【解析】粒子从边离开磁场时的临界运动轨迹如图所示：

由几何知识可知：
解得
粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：
解得
故粒子的最大速度为
最小速度
故A正确，B错误。
由粒子从边离开磁场区域的临界运动轨迹可知，粒子转过的最大圆心角，最小圆心角，粒子做圆周运动的周期：
则粒子在磁场中运动的最短时间
最长时间
故C错误，D正确。
故选AD。
10.【答案】
【解析】A.设子弹射入木块的深度为 ，木块的位移为 ，子弹与木块之间的力大小为 ，则子弹对木块做的功
木块对子弹做的功
所以两个功的代数和不为零，故A错误；
B.根据冲量的定义式 及牛顿第三定律可知，子弹对木块作用力的冲量大小等于木块对子弹作用力冲量的大小，故B正确；
C.根据动量守恒定律可得
根据能量守恒定律可得
联立解得
故C正确；
D.木块获得的动能为
该过程产生的热量与木块获得的动能之比为
可知该过程产生的热量 一定大于木块获得的动能 ，故D正确。
故选BCD。
11.【答案】 红
【解析】由欧姆表工作原理，端通过电阻和电源负极相连，表示电流由端进入，故应与红表笔相连接。
设表头的满偏电流为，内阻为。旋到位置，、间允许通过的最大电流是
旋到位置，、间允许通过的最大电流是
显然 ，所以位置是直流电流挡，位置是直流电流挡。
欧姆表的中值电阻等于欧姆表的内阻，由题意可得，两个倍率的中值电阻
当两个倍率所测电阻分别等于中值电阻时，流经表头的电流相同，则
解得
旋到位置，当表头满偏时，、间电压达到最大值，此时通过的电流为，则有
解得
旋到位置，当表头满偏时，、间电压达到最大值，此时通过的电流为，则有
解得
12.【答案】
【解析】根据
若想增加从目镜中观察到的条纹个数，可减小相邻条纹间距 ，选择频率更大的单色光，减小单色光的波长；将屏向靠近双缝的方向移动；使用间距更大的双缝。
故选B。
测得第条暗条纹到第条暗条纹之间的距离为 ，则相邻暗条纹间距为
又
可得单色光的波长为
分划板中心刻线对准第条亮条纹的中央，手轮的读数为
则相邻两亮条纹的间距为
13.【答案】 ， ；
【解析】物块与钢板碰撞时的速度为
两物体发生弹性碰撞，则有
解得
根据胡克定律可得
弹性势能为
设物块与钢板碰撞后的共同速度为 ，则有
设回到弹簧原长位置时两物体的速度为 ，取平衡位置处的重力势能为，则有
当物块与钢板一起回到点时，弹簧的弹力为零，物块与钢板只受到重力作用，加速度为；过点后，钢板受到弹簧向下的拉力作用，加速度大于。由于物块与钢板不粘连，物块不可能受到钢板的拉力，其加速度仍为。故在点物块与钢板分离，分离后，物块以速度 竖直上升，则有
联立解得
14.【答案】 ； ；
【解析】设粒子进入磁场时方向的速度为 ，则有
设粒子在电场中运动时间为 ，则有
， ，
联立解得电场强度的大小为
粒子刚好能再进入电场的轨迹如图所示
设此时的轨迹半径为 ，由几何关系为
解得
粒子在磁场中的速度为
根据牛顿第二定律有
解得
则要使粒子能再进入电场，磁感应强度的范围为
要使粒子刚好能第二次进入磁场的轨迹如图所示
粒子从到的时间为 ，则粒子从到的时间为 ，所以
设此时粒子在磁场中的轨道半径为 ，由几何关系有
可得
根据牛顿第二定律有
则
要使粒子能第二次进磁场，磁感应强度的范围为
即
15.【答案】 ； ；
【解析】由 ，解得光在该介质中传播的速度为
根据光的全反射条件可得临界角为 ，解得
设射出水面的光线的外圆半径为，则由几何知识可得
水面上方可观察到点光源发出的光射出水面的面积为
解得时，水面上可以观察到点光源发出的光射出水面的面积
设当光源离点下方距离时，水面上方观察不到点光源发出的光，根据光的全反射条件可得
设运动所需要的时间为，根据运动学知识可得
解得
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