2023-2024学年湖北省A9高中联盟高二（上）期末联考物理试卷（含解析）
文档属性
| 名称 | 2023-2024学年湖北省A9高中联盟高二（上）期末联考物理试卷（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-02-20 10:03:27 | ||
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文档简介
2023-2024学年湖北省A9高中联盟高二（上）期末联考物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.关于光的四个小实验，如图所示，下列分析正确的是( )
A. 图甲中，光的折射率大于光的折射率
B. 图乙中，若只减小入射光的频率，则相邻亮条纹间的距离将减小
C. 图丙中，若得到的明暗相间的条纹平行等距，说明被检测工件的表面一定平整
D. 图丁中，无论旋转和中的哪一个偏振片，光屏上的光斑亮度都不会发生变化
2.主动降噪耳机能收集周围环境中的噪声信号，并产生相应的抵消声波。某一噪声信号传播到耳膜的振动图像如图所示，则关于取得最好降噪效果的抵消声波声音在空气中的传播速度为，下列说法正确的是( )
A. 抵消声波在耳膜中的振动与图中所示的振动情况完全相反
B. 抵消声波的振幅为
C. 抵消声波的波长为
D. 抵消声波的频率为
3.新闻报道，浙江嘉兴一名女童不慎从离地高的楼顶坠落，千钧一发之际，一路过女子张开双臂奋力接住了坠落的女童；救人女子吴菊萍亦因双臂承受巨大冲击力发生骨折，被送往医院治疗后康复。网友亲切将吴菊萍唤作“最美妈妈”。若女童的质量约为，与施救者双臂接触约后停止运动，重力加速度取。则吴菊萍当时双臂承受的冲击力约为地表处质量多大的物体受到的重力( )
A. B. C. D.
4.应用磁场工作的四种仪器如图所示，则下列说法中正确的是( )
A. 甲中回旋加速器加速带电粒子的最大动能与加速电压无关
B. 乙中不改变质谱仪各区域的电场磁场时击中光屏同一位置的粒子一定是同种粒子
C. 丙中通如图所示电流和加如图磁场时，，则霍尔元件的自由电荷为正电荷
D. 丁中长宽高分别为的电磁流量计加上如图所示磁场，若流量恒定，前后两个金属侧面的电压与的乘积成正比
5.如图所示，由同种材料制成的粗细均匀的正方形导线框处于匀强磁场中，线框的边长为，线框平面与磁场方向垂直，线框的两个端点、接有电源。当通过电源的电流为时，边受到的安培力大小为，下列说法正确的是
( )
A. 边受到的安培力大小为 B. 整个线框受到的安培力大小为
C. 匀强磁场的磁感应强度大小为 D. 匀强磁场的磁感应强度大小为
6.如图所示，滑块放置在光滑的水平面上，其光滑圆弧曲面的圆心角小于，曲面最低点与水平面相切，小球以某一水平初速度冲向，则
A. 、相互作用过程中，、组成的系统动量守恒
B. 、相互作用过程中，的机械能守恒
C. 的初速度达到一定数值就可以越过
D. 的初速度无论多大都不能越过
7.已知通电直导线产生的磁场的磁感应强度与通电导线的电流大小成正比，与到通电导线的距离成反比。如图所示，长直导体棒通过两根等长绝缘细线悬挂在竖直绝缘光滑墙面上等高的两点的正下方，并通以电流。另一导体棒也通过两根等长绝缘细线悬挂在两点，并通以电流。静止时悬挂的两细线与竖直墙面有一定夹角，然后缓慢增大导体棒中的电流。下列说法正确的是( )
A. 与方向相同
B. 悬挂的细线拉力逐渐增大
C. 悬挂的细线拉力逐渐增大
D. 若中的电流增大一倍，则两导体棒的距离增大一倍
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.如图所示，半圆形玻璃砖的半径为，圆心到界面上点的距离为，若光线从点以角入射到玻璃砖的上表面，从圆形界面射出，出射光线恰好与入射光线平行。已知光在真空中的传播速度为，则下列说法正确的是
( )
A. 玻璃砖的折射率为 B. 玻璃砖的折射率为
C. 光在玻璃砖中的传播时间为 D. 光在玻璃砖中发生全反射的临界角为
9.在轴上位于的波源从时刻开始振动，形成沿轴正、负方向传播的两列简谐横波，经过一段时间波源停止振动，时形成的波形如图所示未标波形部分表示此处质点此刻并没有振动，其中质点的平衡位置位于处，质点的平衡位置位于处。下列说法正确的是( )
A. 沿轴正、负方向传播的两列波能够发生干涉现象
B. 简谐横波传播到质点时起振方向沿轴负方向
C. 简谐横波的传播速度为
D. 内质点运动的总路程为
10.如图，足够长的绝缘棒竖直固定放置，处于磁感应强度为的匀强磁场中，磁场方向垂直于竖直平面向里，一带正电的小圆环套在竖直杆上，小圆环质量为，电量为，与杆之间的动摩擦因数为，将小圆环由静止释放，下落高度后运动达到稳定，则小圆环从开始运动到速度刚刚达到稳定的这一过程中，下面说法正确的是( )
A. 小圆环运动的最大速度等于
B. 小圆环运动的加速度逐渐减小，且最大加速度等于
C. 从下落到稳定，小圆环所用时间等于
D. 从下落到稳定，由于摩擦产生的热量等于
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.如图所示为某同学利用插针法测定半圆形玻璃砖折射率的实验，在一半圆形玻璃砖外面插上、、、四枚大头针时，、恰可挡住、所成的像，关于该实验：
以下说法正确的是__________________；
A.、及、之间的距离适当大些，可以提高准确度
B.、及、之间的距离取得小些，可以提高准确度
C.入射角适当大些，可以提高准确度
D.、的间距及入射角的大小均与实验的准确度无关
该玻璃砖的折射率______，另一同学将大头针插在和位置时，沿着、的方向看不到大头针的像，其原因可能________________________。
12.在“验证动量守恒定律”的实验中，某同学用如图所示装置进行了如下的操作：
先调整斜槽轨道，使其末端的切线水平，在一块平木板表面先后钉上白纸和复写纸，并将该木板竖直立于靠近槽口处，使小球从斜槽轨道上某固定点处由静止释放，撞上木板并在白纸上留下痕迹；
将木板向右平移适当的距离，再使小球从原固定点由静止释放，撞上木板上并在白纸上留下痕迹；
把小球静止放在斜槽轨道水平段的最右端，让小球仍从原固定点由静止释放，和小球相碰后，两球撞上木板并在白纸上留下痕迹和；
用刻度尺测量白纸上点到、、三点的距离分别为、和。
两小球的质量关系：_____填“”“”或“”；
两小球的半径关系：_____填“”“”或“”；
碰撞后，小球落点的痕迹是_____填“”或“”；
上述实验除需测量白纸上点到、、三点的距离外，还需要测量的物理量有_____；
A.小球和的质量、
B.小球和的半径、
C. 小球释放点到斜槽末端的竖直距离
D.木板到斜槽末端的水平距离
用本实验中所测得的量来验证两小球碰撞过程动量守恒，其表达式为___________。
四、计算题：本大题共3小题，共44分。
13.如图所示，光滑圆弧槽半径为，、分别为光滑圆弧槽的圆心和最低点，连线在竖直方向，光滑斜面与光滑圆弧槽平滑连接，且与的连线在水平方向，、、、在同一竖直面内，与垂直，。分三次分别从、、三点无初速度释放视为质点的小球、、，忽略空气阻力，重力加速度为，求：
小球、、第一次到达点的时间、、之比；
移走小球和小球，释放小球，从释放小球到小球第次经过点经历的时间。
14.如图所示，光滑水平面上质量为的物块以的初速度冲向质量为静止的光滑圆弧面斜劈体．求：
物块滑到最高点位置时，二者的速度大小；
物块从圆弧面滑下后，二者速度大小．
若，物块从圆弧面滑下后，二者速度大小．
15.如图所示，质量为，带电量为的微粒从点以初速度沿轴负方向射入，从直线上的点穿出，左侧存在竖直向上的匀强电场，电场强度为，以及垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为。直线的位置为
求微粒从点运动到点的时间；
微粒穿过直线后，经过点图中未画出速度方向变为水平，求两点的高度差；
若在直线右侧存在匀强电场图中未画出，微粒穿过直线后，经过点图中未画出速度方向水平向右，且速度大小为，求匀强电场的电场强度的最小值及的方向。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【详解】图甲中， 光进入水珠的偏折程度较大，所以 光的折射率大于 光的折射率，故A错误；
B.在双缝干涉中，相邻亮条纹间的距离为
根据波长和频率的关系
联立可得
若只减小入射光的频率，则相邻亮条纹间的距离将增大，故B错误；
C.在薄膜干涉现象中，样板是平整的，若得到的明暗相间的条纹平行等距，说明被检测工件的表面一定平整，故C正确；
D.若只旋转图丁中偏振片、中的一个，光屏上的光斑亮度将发生变化，故D错误。
故选C。
2.【答案】
【解析】
【详解】由图可知，噪声的频率为
主动降噪耳机是根据波的干涉条件，抵消声波与噪声的振幅、频率相同，相位相反，叠加后相互抵消实现降噪。则抵消声波在耳膜中的振动与图中所示的振动情况完全相反，抵消声波的振幅，抵消声波的频率为，抵消声波的波长为
故选A。
3.【答案】
【解析】
【详解】女童从楼顶坠落的过程中，有
根据动量定理
解得吴菊萍当时双臂承受的冲击力约为
根据
解得
故选D。
4.【答案】
【解析】
【详解】带电粒子在回旋加速器中，根据
最大轨迹半径
最大动能为
与加速电压无关，故A正确；
B.经过质谱仪的速度选择器区域的粒子速度都相同，经过偏转磁场时击中光屏同一位置的粒子轨道半径相同，有
所以不改变质谱仪各区域的电场磁场时击中光屏同一位置的粒子比荷相同，但不一定是相同的粒子，故B错误；
C.假设该霍尔元件是正电荷导电，根据左手定则可判断正电荷受到的洛伦兹力方向指向侧，所以侧带正电，电势高， ，不满足条件，故C错误；
D.经过电磁流量计的带电粒子受到洛伦兹力的作用会向前后两个金属侧面偏转，在前后两个侧面之间产生电场，当带电粒子受到的电场力与洛伦兹力相等时稳定，有
故
故前后两个金属侧面的电压与、的乘积无关，故D错误。
故选A。
5.【答案】
【解析】
【详解】导体棒和是并联关系，其电阻之比为：，因为并联电路电压相等，根据闭合电路欧姆定律，电流之比为：，边受到的安培力大小为，即
边受到的安培力大小为
故A错误；
B.与棒上的安培力等大反向，合力为零，则整个线框受到的安培力大小为和棒安培力的矢量和，则
故B错误；
根据边受到的安培力
解得
故C错误，D正确。
故选D。
6.【答案】
【解析】【分析】
掌握动量守恒定律和机械能守恒定律的实质，是解题关键，分析动量时，需要考虑水平方向和竖直方向两个方向。
【解答】
B、和相互作用过程中，机械能的一部分转化为的机械能，的机械能不守恒，B错误；
A、和相互作用过程中，在竖直方向有加速度，故A，组成的系统动量不守恒，但在水平方向上不受外力作用，动量守恒，A错误；
、当到达的最高点时，的速度方向斜向右上方，即有水平向右的分速度，如果此分速度大于的速度，就可以越过，故C正确，D错误。
7.【答案】
【解析】
【详解】由题意可知，两棒互相排斥，同向电流相互吸引，异向电流相互排斥，故电流方向相反，故A错误；
B.如图甲所示，对导体棒受力分析。记距离为，距离为，距离为，由三力平衡知
故悬挂的细线拉力 大小不变，故B错误；
C.如图乙所示，将两根导体棒视为整体受力分析，设悬挂的细线与竖直方向的夹角为 ，则有
缓慢增大导体棒中的电流， 逐渐增大，故悬挂的细线拉力 逐渐增大，故C正确；
D.导体棒在导体棒处产生的磁场磁感应强度
故导体棒受到的安培力
得
而
故 ， ，故中的电流电流增大一倍时，两导体棒的距离增大 倍，故D错误。
故选C。
8.【答案】
【解析】
【详解】从圆形界面射出，出射光线恰好与入射光线平行，画出光路图如图所示，设折射角为，出射点为
又因为
则
所以
玻璃砖折射率
全反射的临界角为，则有
则
故AD错误，B正确；
C.根据几何关系可知
在玻璃砖中的速度
所以光在玻璃砖中的传播时间为
故C正确。
故选BC。
9.【答案】
【解析】
【详解】由于沿轴正、负方向传播的两列波是由同一波源的振动形成的，可知沿轴正、负方向传播的两列波不会发生叠加，因此这两列波不会发生干涉现象，故A错误；
B.根据时形成的波形，结合同侧法可知，沿轴正方向传播的波的波前的起振方向沿沿轴负方向，而所有质点的起振方向均相同，可知，质点的起振方向沿轴负方向，故B正确；
C.根据时形成的波形可知，波在内传播的路程为
则简谐横波的传播速度为
故C正确；
D.波源的振动形式传播到质点的时间为
该波的周期为
则内质点运动的时间为
则内质点运动的总路程为
故D错误。
故选BC。
10.【答案】
【解析】
【详解】开始运动时，圆环只受重力作用，加速度最大，且等于，故B正确；
A.当达到最大速度时，摩擦力与重力平衡，即
解得
故A正确；
C.从下落到稳定，小圆环的加速度的平均值小于，则所用时间大于 ，故C错误；
D.由能量关系可知，从下落到稳定，由于摩擦产生的热量等于
故D正确。
故选ABD。
11.【答案】；；沿、的光线在界面处发生了全反射
【解析】【分析】
为了减小实验的误差，大头针之间的距离适当大一些，入射适当大一些。
根据折射定律求出玻璃砖的折射率，光从光密介质进入光疏介质，入射角大于等于临界角时，会发生全反射。
解决本题的关键知道实验中需要注意的事项，以及知道实验的原理，通过折射定律求解折射率。
【解答】
为了提高上的精确度，实验时大头针之间的距离适当大一些，入射角适当大一些，故AC正确，、D错误；
根据折射定律得，玻璃砖的折射率；另一同学将大头针插在和位置时，沿着、的方向看不到大头针的像，其原因可能是发生了全反射。
故答案为：；；沿、的光线在界面处发生了全反射
12.【答案】；； ； ； 。
【解析】【分析】
本题考查动量守恒定律的验证实验，要明确实验原理和实验注意事项。
实验要验证两个小球碰撞过程动量守恒，必须知道两球碰撞前后的速度，本题采用的方法是通过平抛运动的规律计算小球的速度，将不容易测量的速度转化为长度的测量，这是一个重要的实验技巧。所以解决本题的关键是掌握动量守恒定律，掌握平抛运动的基本规律。
为保证发生的是一维碰撞，入射小球和被碰小球的半径必须相等，为防止发生碰后反弹，入射球质量必须大于被碰球质量。为保证小球做平抛运动，且每次平抛的初速度相同，必须保证小球从同一位置由静止释放，保证斜槽末端切线水平，而轨道是否光滑没有要求。
【解答】
为了防止碰撞后入射小球反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量，即应使 大于；
为使两球对心碰撞，入射球与被碰球的半径应相同，即
小球离开轨道后做平抛运动，碰撞前，小球落在图中点，碰撞后小球的速度变小，则运动相同的水平距离，时间更长，下落的高度就越大，故小球应落在点，则小球下落在图中点；
小球离开轨道后做平抛运动，则竖直方向有，水平方向有，故小球碰撞前的速度为，
碰撞后小球的速度为，碰撞后小球的速度为，
小球碰撞的过程中，若动量守恒，则有，
则若两小球碰撞前后动量守恒，满足的表达式为，
所以还需要测量两小球的质量，故A正确，BCD错误。
由可知若两小球碰撞前后动量守恒，满足的表达式为。
13.【答案】解：小球做自由落体运动 ，
小球在斜面上匀变速直线运动 ，
小球类似于单摆的运动 ，
得到 ， 均可；
小球每次在斜面上上升的时间与下滑的时间相同
联立得 。
【解析】本题考查了类单摆问题和自由落体运动的规律的运用。
小球做自由落体运动、小球做匀变速直线运动可类比等时圆，小球为类单摆运动；
小球在上为类单摆运动，在上为匀变速直线运动，结合分析解题。
14.【答案】解：物块与斜劈体作用过程水平方向动量守恒，且到最高点时共速，以方向为正，
则有：
解得；
物块从滑上圆弧面到从圆弧面滑下过程，水平方向动量守恒，系统机械能守恒，
则有：， ，
解得：，
代入数据得：，；
若，根据上述分析，物块从圆弧面滑下后，交换速度，即，。
【解析】本题主要考查板块模型，解决本题的关键在于对动量守恒及系统机械能守恒的合理运用。
物块与光滑圆弧斜劈体水平方向动量守恒，根据动量守恒定律得到物块刚滑到最高点位置时，二者的速度大小；
根据动量守恒和机械能守恒得到物块刚从圆弧面滑下后，二者速度大小。
若，物块从圆弧面滑下后，二者交换速度。
15.【答案】 ； ； ，方向右上偏
【详解】因为 且方向相反，因此在左侧，重力和电场力平衡，微粒做匀速圆周运动，如图所示
则
运动半径为
又因为到直线的距离为
可得
因此，运动时间为
在右侧只受重力作用，在竖直方向的分运动为竖直上抛，从抛出到最高点的位移为
从到 水平方向的速度从 变为 ，竖直方向的速度从 变为，因此两个方向的加速度之比为
因此合力的方向为右偏下 。
画出重力和电场力的矢量合成图，进行动态分析，如图所示
当电场力的方向垂直于合力方向，即右偏上 时，电场力最小， 的最小值为
【解析】详细解答和解析过程见答案
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一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.关于光的四个小实验，如图所示，下列分析正确的是( )
A. 图甲中，光的折射率大于光的折射率
B. 图乙中，若只减小入射光的频率，则相邻亮条纹间的距离将减小
C. 图丙中，若得到的明暗相间的条纹平行等距，说明被检测工件的表面一定平整
D. 图丁中，无论旋转和中的哪一个偏振片，光屏上的光斑亮度都不会发生变化
2.主动降噪耳机能收集周围环境中的噪声信号，并产生相应的抵消声波。某一噪声信号传播到耳膜的振动图像如图所示，则关于取得最好降噪效果的抵消声波声音在空气中的传播速度为，下列说法正确的是( )
A. 抵消声波在耳膜中的振动与图中所示的振动情况完全相反
B. 抵消声波的振幅为
C. 抵消声波的波长为
D. 抵消声波的频率为
3.新闻报道，浙江嘉兴一名女童不慎从离地高的楼顶坠落，千钧一发之际，一路过女子张开双臂奋力接住了坠落的女童；救人女子吴菊萍亦因双臂承受巨大冲击力发生骨折，被送往医院治疗后康复。网友亲切将吴菊萍唤作“最美妈妈”。若女童的质量约为，与施救者双臂接触约后停止运动，重力加速度取。则吴菊萍当时双臂承受的冲击力约为地表处质量多大的物体受到的重力( )
A. B. C. D.
4.应用磁场工作的四种仪器如图所示，则下列说法中正确的是( )
A. 甲中回旋加速器加速带电粒子的最大动能与加速电压无关
B. 乙中不改变质谱仪各区域的电场磁场时击中光屏同一位置的粒子一定是同种粒子
C. 丙中通如图所示电流和加如图磁场时，，则霍尔元件的自由电荷为正电荷
D. 丁中长宽高分别为的电磁流量计加上如图所示磁场，若流量恒定，前后两个金属侧面的电压与的乘积成正比
5.如图所示，由同种材料制成的粗细均匀的正方形导线框处于匀强磁场中，线框的边长为，线框平面与磁场方向垂直，线框的两个端点、接有电源。当通过电源的电流为时，边受到的安培力大小为，下列说法正确的是
( )
A. 边受到的安培力大小为 B. 整个线框受到的安培力大小为
C. 匀强磁场的磁感应强度大小为 D. 匀强磁场的磁感应强度大小为
6.如图所示，滑块放置在光滑的水平面上，其光滑圆弧曲面的圆心角小于，曲面最低点与水平面相切，小球以某一水平初速度冲向，则
A. 、相互作用过程中，、组成的系统动量守恒
B. 、相互作用过程中，的机械能守恒
C. 的初速度达到一定数值就可以越过
D. 的初速度无论多大都不能越过
7.已知通电直导线产生的磁场的磁感应强度与通电导线的电流大小成正比，与到通电导线的距离成反比。如图所示，长直导体棒通过两根等长绝缘细线悬挂在竖直绝缘光滑墙面上等高的两点的正下方，并通以电流。另一导体棒也通过两根等长绝缘细线悬挂在两点，并通以电流。静止时悬挂的两细线与竖直墙面有一定夹角，然后缓慢增大导体棒中的电流。下列说法正确的是( )
A. 与方向相同
B. 悬挂的细线拉力逐渐增大
C. 悬挂的细线拉力逐渐增大
D. 若中的电流增大一倍，则两导体棒的距离增大一倍
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.如图所示，半圆形玻璃砖的半径为，圆心到界面上点的距离为，若光线从点以角入射到玻璃砖的上表面，从圆形界面射出，出射光线恰好与入射光线平行。已知光在真空中的传播速度为，则下列说法正确的是
( )
A. 玻璃砖的折射率为 B. 玻璃砖的折射率为
C. 光在玻璃砖中的传播时间为 D. 光在玻璃砖中发生全反射的临界角为
9.在轴上位于的波源从时刻开始振动，形成沿轴正、负方向传播的两列简谐横波，经过一段时间波源停止振动，时形成的波形如图所示未标波形部分表示此处质点此刻并没有振动，其中质点的平衡位置位于处，质点的平衡位置位于处。下列说法正确的是( )
A. 沿轴正、负方向传播的两列波能够发生干涉现象
B. 简谐横波传播到质点时起振方向沿轴负方向
C. 简谐横波的传播速度为
D. 内质点运动的总路程为
10.如图，足够长的绝缘棒竖直固定放置，处于磁感应强度为的匀强磁场中，磁场方向垂直于竖直平面向里，一带正电的小圆环套在竖直杆上，小圆环质量为，电量为，与杆之间的动摩擦因数为，将小圆环由静止释放，下落高度后运动达到稳定，则小圆环从开始运动到速度刚刚达到稳定的这一过程中，下面说法正确的是( )
A. 小圆环运动的最大速度等于
B. 小圆环运动的加速度逐渐减小，且最大加速度等于
C. 从下落到稳定，小圆环所用时间等于
D. 从下落到稳定，由于摩擦产生的热量等于
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.如图所示为某同学利用插针法测定半圆形玻璃砖折射率的实验，在一半圆形玻璃砖外面插上、、、四枚大头针时，、恰可挡住、所成的像，关于该实验：
以下说法正确的是__________________；
A.、及、之间的距离适当大些，可以提高准确度
B.、及、之间的距离取得小些，可以提高准确度
C.入射角适当大些，可以提高准确度
D.、的间距及入射角的大小均与实验的准确度无关
该玻璃砖的折射率______，另一同学将大头针插在和位置时，沿着、的方向看不到大头针的像，其原因可能________________________。
12.在“验证动量守恒定律”的实验中，某同学用如图所示装置进行了如下的操作：
先调整斜槽轨道，使其末端的切线水平，在一块平木板表面先后钉上白纸和复写纸，并将该木板竖直立于靠近槽口处，使小球从斜槽轨道上某固定点处由静止释放，撞上木板并在白纸上留下痕迹；
将木板向右平移适当的距离，再使小球从原固定点由静止释放，撞上木板上并在白纸上留下痕迹；
把小球静止放在斜槽轨道水平段的最右端，让小球仍从原固定点由静止释放，和小球相碰后，两球撞上木板并在白纸上留下痕迹和；
用刻度尺测量白纸上点到、、三点的距离分别为、和。
两小球的质量关系：_____填“”“”或“”；
两小球的半径关系：_____填“”“”或“”；
碰撞后，小球落点的痕迹是_____填“”或“”；
上述实验除需测量白纸上点到、、三点的距离外，还需要测量的物理量有_____；
A.小球和的质量、
B.小球和的半径、
C. 小球释放点到斜槽末端的竖直距离
D.木板到斜槽末端的水平距离
用本实验中所测得的量来验证两小球碰撞过程动量守恒，其表达式为___________。
四、计算题：本大题共3小题，共44分。
13.如图所示，光滑圆弧槽半径为，、分别为光滑圆弧槽的圆心和最低点，连线在竖直方向，光滑斜面与光滑圆弧槽平滑连接，且与的连线在水平方向，、、、在同一竖直面内，与垂直，。分三次分别从、、三点无初速度释放视为质点的小球、、，忽略空气阻力，重力加速度为，求：
小球、、第一次到达点的时间、、之比；
移走小球和小球，释放小球，从释放小球到小球第次经过点经历的时间。
14.如图所示，光滑水平面上质量为的物块以的初速度冲向质量为静止的光滑圆弧面斜劈体．求：
物块滑到最高点位置时，二者的速度大小；
物块从圆弧面滑下后，二者速度大小．
若，物块从圆弧面滑下后，二者速度大小．
15.如图所示，质量为，带电量为的微粒从点以初速度沿轴负方向射入，从直线上的点穿出，左侧存在竖直向上的匀强电场，电场强度为，以及垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为。直线的位置为
求微粒从点运动到点的时间；
微粒穿过直线后，经过点图中未画出速度方向变为水平，求两点的高度差；
若在直线右侧存在匀强电场图中未画出，微粒穿过直线后，经过点图中未画出速度方向水平向右，且速度大小为，求匀强电场的电场强度的最小值及的方向。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【详解】图甲中， 光进入水珠的偏折程度较大，所以 光的折射率大于 光的折射率，故A错误；
B.在双缝干涉中，相邻亮条纹间的距离为
根据波长和频率的关系
联立可得
若只减小入射光的频率，则相邻亮条纹间的距离将增大，故B错误；
C.在薄膜干涉现象中，样板是平整的，若得到的明暗相间的条纹平行等距，说明被检测工件的表面一定平整，故C正确；
D.若只旋转图丁中偏振片、中的一个，光屏上的光斑亮度将发生变化，故D错误。
故选C。
2.【答案】
【解析】
【详解】由图可知，噪声的频率为
主动降噪耳机是根据波的干涉条件，抵消声波与噪声的振幅、频率相同，相位相反，叠加后相互抵消实现降噪。则抵消声波在耳膜中的振动与图中所示的振动情况完全相反，抵消声波的振幅，抵消声波的频率为，抵消声波的波长为
故选A。
3.【答案】
【解析】
【详解】女童从楼顶坠落的过程中，有
根据动量定理
解得吴菊萍当时双臂承受的冲击力约为
根据
解得
故选D。
4.【答案】
【解析】
【详解】带电粒子在回旋加速器中，根据
最大轨迹半径
最大动能为
与加速电压无关，故A正确；
B.经过质谱仪的速度选择器区域的粒子速度都相同，经过偏转磁场时击中光屏同一位置的粒子轨道半径相同，有
所以不改变质谱仪各区域的电场磁场时击中光屏同一位置的粒子比荷相同，但不一定是相同的粒子，故B错误；
C.假设该霍尔元件是正电荷导电，根据左手定则可判断正电荷受到的洛伦兹力方向指向侧，所以侧带正电，电势高， ，不满足条件，故C错误；
D.经过电磁流量计的带电粒子受到洛伦兹力的作用会向前后两个金属侧面偏转，在前后两个侧面之间产生电场，当带电粒子受到的电场力与洛伦兹力相等时稳定，有
故
故前后两个金属侧面的电压与、的乘积无关，故D错误。
故选A。
5.【答案】
【解析】
【详解】导体棒和是并联关系，其电阻之比为：，因为并联电路电压相等，根据闭合电路欧姆定律，电流之比为：，边受到的安培力大小为，即
边受到的安培力大小为
故A错误；
B.与棒上的安培力等大反向，合力为零，则整个线框受到的安培力大小为和棒安培力的矢量和，则
故B错误；
根据边受到的安培力
解得
故C错误，D正确。
故选D。
6.【答案】
【解析】【分析】
掌握动量守恒定律和机械能守恒定律的实质，是解题关键，分析动量时，需要考虑水平方向和竖直方向两个方向。
【解答】
B、和相互作用过程中，机械能的一部分转化为的机械能，的机械能不守恒，B错误；
A、和相互作用过程中，在竖直方向有加速度，故A，组成的系统动量不守恒，但在水平方向上不受外力作用，动量守恒，A错误；
、当到达的最高点时，的速度方向斜向右上方，即有水平向右的分速度，如果此分速度大于的速度，就可以越过，故C正确，D错误。
7.【答案】
【解析】
【详解】由题意可知，两棒互相排斥，同向电流相互吸引，异向电流相互排斥，故电流方向相反，故A错误；
B.如图甲所示，对导体棒受力分析。记距离为，距离为，距离为，由三力平衡知
故悬挂的细线拉力 大小不变，故B错误；
C.如图乙所示，将两根导体棒视为整体受力分析，设悬挂的细线与竖直方向的夹角为 ，则有
缓慢增大导体棒中的电流， 逐渐增大，故悬挂的细线拉力 逐渐增大，故C正确；
D.导体棒在导体棒处产生的磁场磁感应强度
故导体棒受到的安培力
得
而
故 ， ，故中的电流电流增大一倍时，两导体棒的距离增大 倍，故D错误。
故选C。
8.【答案】
【解析】
【详解】从圆形界面射出，出射光线恰好与入射光线平行，画出光路图如图所示，设折射角为，出射点为
又因为
则
所以
玻璃砖折射率
全反射的临界角为，则有
则
故AD错误，B正确；
C.根据几何关系可知
在玻璃砖中的速度
所以光在玻璃砖中的传播时间为
故C正确。
故选BC。
9.【答案】
【解析】
【详解】由于沿轴正、负方向传播的两列波是由同一波源的振动形成的，可知沿轴正、负方向传播的两列波不会发生叠加，因此这两列波不会发生干涉现象，故A错误；
B.根据时形成的波形，结合同侧法可知，沿轴正方向传播的波的波前的起振方向沿沿轴负方向，而所有质点的起振方向均相同，可知，质点的起振方向沿轴负方向，故B正确；
C.根据时形成的波形可知，波在内传播的路程为
则简谐横波的传播速度为
故C正确；
D.波源的振动形式传播到质点的时间为
该波的周期为
则内质点运动的时间为
则内质点运动的总路程为
故D错误。
故选BC。
10.【答案】
【解析】
【详解】开始运动时，圆环只受重力作用，加速度最大，且等于，故B正确；
A.当达到最大速度时，摩擦力与重力平衡，即
解得
故A正确；
C.从下落到稳定，小圆环的加速度的平均值小于，则所用时间大于 ，故C错误；
D.由能量关系可知，从下落到稳定，由于摩擦产生的热量等于
故D正确。
故选ABD。
11.【答案】；；沿、的光线在界面处发生了全反射
【解析】【分析】
为了减小实验的误差，大头针之间的距离适当大一些，入射适当大一些。
根据折射定律求出玻璃砖的折射率，光从光密介质进入光疏介质，入射角大于等于临界角时，会发生全反射。
解决本题的关键知道实验中需要注意的事项，以及知道实验的原理，通过折射定律求解折射率。
【解答】
为了提高上的精确度，实验时大头针之间的距离适当大一些，入射角适当大一些，故AC正确，、D错误；
根据折射定律得，玻璃砖的折射率；另一同学将大头针插在和位置时，沿着、的方向看不到大头针的像，其原因可能是发生了全反射。
故答案为：；；沿、的光线在界面处发生了全反射
12.【答案】；； ； ； 。
【解析】【分析】
本题考查动量守恒定律的验证实验，要明确实验原理和实验注意事项。
实验要验证两个小球碰撞过程动量守恒，必须知道两球碰撞前后的速度，本题采用的方法是通过平抛运动的规律计算小球的速度，将不容易测量的速度转化为长度的测量，这是一个重要的实验技巧。所以解决本题的关键是掌握动量守恒定律，掌握平抛运动的基本规律。
为保证发生的是一维碰撞，入射小球和被碰小球的半径必须相等，为防止发生碰后反弹，入射球质量必须大于被碰球质量。为保证小球做平抛运动，且每次平抛的初速度相同，必须保证小球从同一位置由静止释放，保证斜槽末端切线水平，而轨道是否光滑没有要求。
【解答】
为了防止碰撞后入射小球反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量，即应使 大于；
为使两球对心碰撞，入射球与被碰球的半径应相同，即
小球离开轨道后做平抛运动，碰撞前，小球落在图中点，碰撞后小球的速度变小，则运动相同的水平距离，时间更长，下落的高度就越大，故小球应落在点，则小球下落在图中点；
小球离开轨道后做平抛运动，则竖直方向有，水平方向有，故小球碰撞前的速度为，
碰撞后小球的速度为，碰撞后小球的速度为，
小球碰撞的过程中，若动量守恒，则有，
则若两小球碰撞前后动量守恒，满足的表达式为，
所以还需要测量两小球的质量，故A正确，BCD错误。
由可知若两小球碰撞前后动量守恒，满足的表达式为。
13.【答案】解：小球做自由落体运动 ，
小球在斜面上匀变速直线运动 ，
小球类似于单摆的运动 ，
得到 ， 均可；
小球每次在斜面上上升的时间与下滑的时间相同
联立得 。
【解析】本题考查了类单摆问题和自由落体运动的规律的运用。
小球做自由落体运动、小球做匀变速直线运动可类比等时圆，小球为类单摆运动；
小球在上为类单摆运动，在上为匀变速直线运动，结合分析解题。
14.【答案】解：物块与斜劈体作用过程水平方向动量守恒，且到最高点时共速，以方向为正，
则有：
解得；
物块从滑上圆弧面到从圆弧面滑下过程，水平方向动量守恒，系统机械能守恒，
则有：， ，
解得：，
代入数据得：，；
若，根据上述分析，物块从圆弧面滑下后，交换速度，即，。
【解析】本题主要考查板块模型，解决本题的关键在于对动量守恒及系统机械能守恒的合理运用。
物块与光滑圆弧斜劈体水平方向动量守恒，根据动量守恒定律得到物块刚滑到最高点位置时，二者的速度大小；
根据动量守恒和机械能守恒得到物块刚从圆弧面滑下后，二者速度大小。
若，物块从圆弧面滑下后，二者交换速度。
15.【答案】 ； ； ，方向右上偏
【详解】因为 且方向相反，因此在左侧，重力和电场力平衡，微粒做匀速圆周运动，如图所示
则
运动半径为
又因为到直线的距离为
可得
因此，运动时间为
在右侧只受重力作用，在竖直方向的分运动为竖直上抛，从抛出到最高点的位移为
从到 水平方向的速度从 变为 ，竖直方向的速度从 变为，因此两个方向的加速度之比为
因此合力的方向为右偏下 。
画出重力和电场力的矢量合成图，进行动态分析，如图所示
当电场力的方向垂直于合力方向，即右偏上 时，电场力最小， 的最小值为
【解析】详细解答和解析过程见答案
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