2023-2024学年山东省聊城市高二（上）期末物理试卷（含解析）

2023-2024学年山东省聊城市高二（上）期末物理试卷
一、单选题：本大题共8小题，共24分。
1.年的诺贝尔物理学奖颁发给了“采用实验方法产生阿秒光脉冲”的三位科学家。在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用，下列叙述与事实不符的是( )
A. 安培提出了分子电流假说
B. 法拉第用“力线”形象地描述了电磁场
C. 奥斯特发现了产生感应电流的条件
D. 赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论
2.一容器内充满某种透明液体，在容器底部中心有一个复色点光源单色光和单色光两种色光，光源发出的光在液面上形成的光斑俯视图如图所示，外部光环只呈现光颜色，下列说法正确的是
( )
A. 从液体射向空气时，与光相比，光发生全反射的临界角较大
B. 光的频率大于光的频率
C. 在真空中，光的波长大于光的波长
D. 在真空中，光的传播速度比光大
3.如图所示，一个曲率半径很大的凸透镜的凸面和一块水平放置的平面玻璃板接触，用平行的红光竖直向下照射，可以观察到明暗相间的同心圆环。关于这种现象，下列说法正确的是( )
A. 这是光的衍射现象
B. 观察到的同心圆环是等间距的
C. 若改用绿光照射，则圆环状条纹间距将减小
D. 若凸透镜竖直向上移动，则环状条纹向外扩张
4.如图所示的电路中，电源电动势为、内阻为，、均为定值电阻，为滑动变阻器，为电容器，、分别为理想电流表和理想电压表。当滑动触头由向滑动时( )
A. 电压表的示数增大 B. 电流表的示数减小
C. 电阻的电功率减小 D. 电容器所带电荷量减少
5.主动降噪耳机因其独特的听感而越来越受年轻人的喜爱，其降噪原理如图所示，在耳机内有专门用于收集环境噪声的麦克风，耳机收集环境噪声后会产生与环境噪声相位相反的降噪声波，从而达到降噪效果。图中实线对应环境噪声，虚线对应耳机产生的降噪声波，则以下说法正确的是( )
A. 降噪过程应用了声波的多普勒效应
B. 降噪声波与环境噪声声波在空气中的传播速度大小可能不相等
C. 降噪声波与环境噪声声波的频率必定相等
D. 图中点是振动加强的点
6.图所示，一根质量不计的细线和一根很轻的硬杆连接一个小球组成“杆线摆”，小球可以绕着固定轴来回摆动。摆球的运动轨迹被约束在一个倾斜的平面内，这相当于单摆在光滑斜面上来回摆动，轻杆长为，摆角很小时，“杆线摆”的周期为，则用该装置测量重力加速度的表达式为
( )
A. B. C. D.
7.绽放激情和力量，升腾希望与梦想，年月日上午，聊城市第三届运动会开幕式在聊城体育场举行，众多文体节目精彩上演。如图甲，“龙狮舞水城”表演中绸带宛如水波荡漾，展现水城特色。舞动的绸带可简化为沿轴方向传播的简谐横波，图乙为时的波形图，此时质点在平衡位置，质点在波谷位置，图丙为质点的振动图像，则
( )
A. 该波沿轴负方向传播
B. 时，质点的加速度正在减小
C. 该波传播速度
D. 时，质点的振动方向沿轴负方向
8.有一种将药物透过皮肤注入体内的无针注射器，注射器的泵体是一个长方体槽，泵体上部与竖直绝缘细管相连。如图所示，槽高为，槽的左、右壁是间距为的导电金属壁，上下、前后壁均为绝缘壁，其中前后壁间距为，垂直于前后壁有磁感应强度大小为的匀强磁场。注射器工作时，在左右两金属壁之间加电压，导电药液中形成自左向右的电流，药液受安培力作用被压到细管中完成注射。已知药液的电阻率为、密度为，重力加速度为。下列说法正确的是( )
A. 磁场的方向由后壁指向前壁 B. 导电药液中电流的大小为
C. 药液受到的安培力大小为 D. 注射器正常工作时，
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9.工程施工过程中，有时需要确定地下电缆的具体深度及走向，如图所示，水平地面下有一平行于轴且通有恒定电流的长直导线，、和为地面上的三点，点位于导线正上方，平行于轴，平行于轴，、关于导线上下对称，圆形金属线圈水平放置，其圆心位于点，不考虑地磁场的影响，则( )
A. 电流在、两点产生磁场的磁感应强度相同
B. 线圈在图示位置的磁通量为零
C. 线圈从图中位置竖直向上运动的过程中会产生感应电流
D. 线圈从点沿直线加速运动到点的过程中不会产生感应电流
10.如图所示，图甲中为电动机，开关闭合后，将滑动变阻器的滑片从右端滑到左端的过程中，两电压表和的读数随电流表读数的变化情况如图乙所示，已知电流表读数在以下时，电动机没有转动。不考虑电表内阻，以下判断正确的是
( )
A. 图线为示数随电流表读数的变化图线
B. 电动机的内阻为
C. 电动机的最大输出功率是
D. 滑动变阻器的最大阻值为
11.随着我国经济的不断发展，国家对环境保护也越来越重视，环保部门对企业进行液体排放检查时，经常使用电磁流量计。如图所示电磁流量计测量管的横截面直径为，整个测量管处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度大小为。当含有正、负离子的不达标废液从左向右匀速流过测量管时，显示器显示的流量大小为单位时间内流过的液体体积，下列说法正确的是
( )
A. 处电势高于处电势
B. 若废液中离子浓度变高，显示器上的示数将变大
C. 在流量不变的情况下，若增大测量管的直径，则、两点间的电压减小
D. 废液流过测量管的速度大小为
12.如图甲所示，物块、中间用一根轻质弹簧相连，放在光滑水平面上，物块的质量为。开始时两物块均静止，弹簧处于原长，时对物块施加水平向右的恒力，末撤去恒力时，物块的速度为，内两物体的加速度随时间变化的情况如图乙所示。整个运动过程中( )
A. 的质量为
B. 末物块的速度为
C. 内恒力做的功为
D. 撤去推力后弹簧最长时，的速度大小为
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
13.如图甲所示的装置叫作阿特伍德机，是英国科学家阿特伍德创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律。某同学对该装置加以改进后用来验证动量守恒定律，如图乙所示，进行了如下操作：
该同学用游标卡尺测量遮光片的宽度如图所示，则_________。
将质量均为的重物含挡光片、用跨放在光滑定滑轮上且质量不计的细绳连接，重物置于桌面上，重物在细绳的作用下保持静止。
如图丙所示，将重物从初始位置沿竖直方向提升高度，然后由静止释放。
当重物下落到初始位置时，在轻绳的作用下，重物、以相同的速率分别向上和向下运动。
当重物经过光电门时，光电门记录下挡光片挡光的时间为，在以上过程中，始终未接触桌面。
根据以上操作，可计算出细绳绷紧前的瞬间，重物的动量大小的表达式为_________。若等式_________成立，则绳绷紧前后系统沿绳方向动量守恒已知当地的重力加速度为。
14.随着新冠疫情的结束，我国的旅游业迎来了爆发式增长，在旅游过程中，使用充电宝为手机及时充电为人们带来了极大的便利。充电宝是跟蓄电池、干电池一样的可移动直流电源。一同学用如图甲所示电路测量某款充电宝的电动势和内阻，两只数字多用表可看作理想电表分别作为电压表和电流表，滑动变组器用于改变电路中的电流，作为保护电阻，是单刀单掷开关。闭合开关，依次减小滑动变阻器的阻值，该同学根据所测数据作出图像如图乙所示。
由图乙得到充电宝的电动势_________，内阻_________结果保留位有效数字。
若实验过程中，用作电流表的数字式多用电表出现故障，改用普通电流表进行实验，则测量的充电宝的内阻_________选填“大于”、“等于”、“小于”真实值。
图丙是某款发光二极管的伏安特性曲线，二极管正常发光时的电流范围是。该同学将个相同的发光二极管并联制成小夜灯，由被测充电宝供电。要使小夜灯正常发光，需要将小夜灯与一个定值电阻串联，的阻值可能是_________。
A. ． ． ．
四、计算题：本大题共4小题，共46分。
15.一列简谐横波沿轴正方向传播，图甲和图乙分别为轴上的、两质点的振动图像，、两点平衡位置的坐标分别为。
试求：
质点的振动方程；
若波速，则时刻，、两质点之间有几个波谷。
16.如图甲所示的光学仪器是被广泛用来进行图形翻转的“道威棱镜”的示意图。棱镜的横截面是底角为的等腰梯形，高为，棱镜的折射率为。一束光线平行从边的中点射入棱镜，如图乙所示。真空中光速为，。
求光线进入“道威棱镜”时的折射角，并通过计算判断光线能否从边射出；
若该光线经边反射后，由点射出棱镜，求光在棱镜中的传播时间。
17.如图所示，在坐标系中以为圆心，以为半径的圆形区域被虚线分为左右两部分，虚线与轴的夹角，两区域内分布有磁感应强度大小均为、方向相反且与纸面垂直的匀强磁场，左侧磁场向外，右侧磁场向里。在原点处，不断有质量为、电荷量为的带电粒子沿纸面向右侧各个方向射入磁场，带电粒子的速度大小均为。不考虑带电粒子之间的作用以及所受重力的影响，求：
带电粒子在磁场中运动的轨迹半径；
与轴成角射入第一象限的带电粒子在磁场中运动的时间。
在虚线边界上，有一段边界会没有粒子经过，求该段边界的长度。
18.如图所示，长木板在光滑水平面上以的速度做匀速直线运动，长木板质量，某时刻在长木板的右端轻放一个可视为质点的小物块，小物块的质量，长木板右侧有一固定挡板，挡板下方留有仅允许长木板通过的缺口，小物块与木板之间的动摩擦因数，小物块与挡板发生正碰，碰撞是弹性碰撞。假设木板右端到挡板的距离足够大。，求：
若要小物块不从长木板上滑下，求长木板的长度至少是多少？
若长木板的长度足够长，质量变为，求：
小物块和挡板第一次相碰后向左运动的时间。
小物块与挡板第次碰撞到第次碰撞过程中，相对于长木板的位移是多少？
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【详解】安培提出了分子电流假说，能够解释永久磁铁产生磁场的原因，以及磁铁受猛烈撞击后突然失去磁性等一些磁现象，选项A与事实符合；
B.法拉第用“力线”形象地描述了电磁场，选项C与事实符合；
C.奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了产生感应电流的条件，选项C与事实不符；
D.赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论，选项D与事实符合。
本题选与事实不符的，故选C。
2.【答案】
【解析】
【详解】液面形成光斑的原因是光在液体内部射向液面时发生了全反射，由于外部光环只呈现光颜色，可知从液体射向空气时，与光相比，光发生全反射的临界角较小；根据全反射临界角公式
可知液体对光的折射率大于对光的折射率，则光的频率大于光的频率，在真空中，光的传播速度与光的传播速度相等，均为 ，根据
可知在真空中，光的波长小于光的波长。
故选B。
3.【答案】
【解析】
【详解】明暗相间的同心圆环是由透镜和玻璃板之间的空气膜上下两表面的反射光发生干涉后形成的，同一亮圆环或暗圆环处空气膜的厚度相等，相邻的两个明圆环处，空气膜的厚度差等于半个波长，离圆心越远的位置，空气膜的厚度减小的越快，则圆环越密，所以同心圆环内疏外密，故AB错误；
C.若改用绿光照射，光的波长减小，出现同一级亮纹的光程差变小，空气层厚度应减小，所以，同一级圆环的半径变小，即圆环状条纹间距将减小，故C正确；
D.若凸透镜竖直向上移动，空气层厚度增加，出现亮条纹的这一厚度向中心偏移，即环状条纹向里收缩，故D错误。
故选C。
4.【答案】
【解析】
【详解】由电路图可知，电压表测量 的电压，电流表测量 支路电流，当滑动触头由向滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，则总电阻变大，由闭合回路欧姆定律可知，总电流减小，路端电压增大，则 两端电压减小，即电压表的示数减小， 的电压增大， 支路的电流增大，则 支路电流减小，即电流表的示数减小，故A错误，B正确；
由上述分析可知， 的电压增大，由公式 可知，电阻 的电功率增大，电容器两端电压增大，由公式 可知，电容器所带电荷量增加，故CD错误。
故选B。
5.【答案】
【解析】
【详解】由题图可知，降噪声波与环境声波波长相等，在同一种介质中传播速度相等，则频率相同，叠加时发生干涉现象，由于两列声波振幅相同、相位相反，所以振动减弱，起到降噪作用，故AB错误，C正确；
D.由图可知，两声波使 点的振动方向相反，所以点为振动减弱点，故D错误。
故选C。
6.【答案】
【解析】
【详解】根据题图可知等效重力加速度
“杆线摆”的周期为
解得重力加速度
故选A。
【详解】根据题图可知等效重力加速度
“杆线摆”的周期为
解得重力加速度
故选A。
【详解】根据题图可知等效重力加速度
“杆线摆”的周期为
解得重力加速度
故选A。
【详解】根据题图可知等效重力加速度
“杆线摆”的周期为
解得重力加速度
故选A。
7.【答案】
【解析】
【详解】由图丙可知 时质点向轴正方向运动，结合图乙根据带动法可知波沿轴正方向传播，A错误；
B.由图丙可知 时，质点向轴负方向运动，加速度正在增大，B错误；
C.由乙图知，波长
由丙图知，波的周期
则波传播速度
C错误；
D.由于周期 ， 时，质点又振动了 之间，而波沿轴正方向传播，可知质点的从正向最大位移处向平衡位置运动，即振动方向沿轴负方向，D正确。
故选D。
8.【答案】
【解析】
【详解】根据题意可知，导电药液所受安培力向上，电流自左向右，由左手定则可知，磁场的方向由前壁指向后壁，故A错误；
B.根据题意，由电阻定律可得，导电药液的电阻为
则导电药液中电流的大小为
故B错误；
C.药液受到的安培力大小为
故C错误；
D.注射器正常工作，则有
即
解得
故D正确。
故选D。
9.【答案】
【解析】
【详解】根据题意，由对称性可知，电流在、两点产生磁场的磁感应强度大小相等，由安培定则可知，电流在、两点产生磁场的磁感应强度方向不同，故A错误；
B.根据题意，由对称性可知，线圈在图示位置的磁通量为零，故B正确；
C.线圈从图中位置竖直向上运动的过程中，磁通量一直为零，不会产生感应电流，故C错误；
D.由于平行 轴，电流也平行 轴，则到长直导线的距离相等，线圈从点沿直线加速运动到点过程中，穿过线圈的磁通量始终不变，则不会产生感应电流，故D正确。
故选BD。
10.【答案】
【解析】
【详解】由电路图甲知，电压表测量路端电压，电流增大时，内电压增大，路端电压减小，所以图线表示的电压与电流的关系，故A错误；
B.若电流表示数小于，由图知，电动机不转动，电动机的电阻
故B正确；
D.结合图线可知，当电流为 时，路端电压为 ，此时滑动变阻器接入回路的电阻最大，有
解得滑动变阻器的最大阻值
故D正确；
C.当 时，路端电压 ，此时滑动变阻器接入回路的电阻为零，此时电动机有最大输出功率
故C正确。
故选BCD。
11.【答案】
【解析】
【详解】根据左手定则，正电荷受向上的洛伦兹力，向上偏转到极，负电荷受向下的洛伦兹力，向下偏转到极，故极带正电，极带负电，极电势高于极电势，故A正确；
D.设液体流过测量管的速度大小为，则流量
解得
故D错误；
B.由以上解答得显示器显示的流量
显示器上的示数与离子速度有关而与浓度无关，故B错误；
C.随着两极电荷量的增加，两极间的电场强度变大，离子受到的电场力变大，当电场力大小等于洛伦兹力时，离子不再偏转，两板电压达到稳定，设稳定时两板间电压为，离子电量为，则离子受的电场力
离子所受的洛伦兹力
由电场力和洛伦兹力平衡得
解得
可见在流量不变的情况下，若增大测量管的直径，则、两点间的电压减小，故C正确。
故选AC。
12.【答案】
【解析】
【详解】由图乙可知， 时，物块的加速度为 ，由牛顿第二定律可得，水平向右的恒力为
时，物块、的加速度均为 ，设此时弹簧的弹力为 ，由牛顿第二定律有
，
联立解得
故A正确；
B.根据题意， 内，由动量定理有
解得
故B错误；
C. 末物块的动能为
末物块的动能为
弹簧被压缩，弹性势能不为零，由功能关系可知， 内恒力做的功为
故C错误；
D.根据题意可知，撤去推力后，物块、和弹簧组成的系统动量守恒，当物块、共速时弹簧最长，则有
解得
故D正确。
故选AD。
13.【答案】
【详解】由图可知，遮光片的宽度
根据题意可知，绳绷紧之前，物块做自由落体运动，则绳绷紧瞬间有
解得物块的速度为
重物的动量大小的表达式为
当重物经过光电门时，速度为
若绳绷紧前后系统沿绳方向动量守恒，则有
整理可得
即若等式
成立，则绳绷紧前后系统沿绳方向动量守恒。

【解析】详细解答和解析过程见答案
14.【答案】 等于
【详解】根据
结合图乙可知
都正确
由图甲可知，本实验是用电流表外接的方法测量，而数字电压表为理想电表，对测量结果没有影响，故测量的充电宝的内阻等于真实值。
设每个二极管两端的电压为，通过每个二极管的电流为，则
解得
其中，。
当，，解得
当，，解得
故选B。

【解析】详细解答和解析过程见答案
15.【答案】 ；个
【详解】由图像可知
，
则
质点的振动方程为
根据题意，得波长
波由向传播，因为在时刻，质点位于波峰，质点位于平衡位置向下振动，那么有
解得
即、之间有个波谷。

【解析】详细解答和解析过程见答案
16.【答案】 ，不能；
【详解】作出光路如图：
由折射定律得
解得光线进入“道威棱镜”时的折射角
又
即全反射临界角
则光线到达边时入射角
所以光线不能从边射出。
若该光线经边反射后，由点射出棱镜，光路如图：
有几何关系可知
设距离为 ，距离为 ，则有
，
光在棱镜内传播的距离为，有
根据折射率公式，得
又
解得

【解析】详细解答和解析过程见答案
17.【答案】 ； ；
【详解】带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，则有
解得
根据题意可知，以与轴成 角射入第一象限的带电粒子的运动轨迹如图所示

则有
带电粒子在磁场中运动的时间
根据题意，粒子的临界轨迹与边界相切于点，如图所示

由几何关系有
，
又有
所以，在虚线边界上，没有粒子穿出的的长度为
解得

【解析】详细解答和解析过程见答案
18.【答案】 ； ，
【详解】设长木板和小物块向右运动过程中第一次达到共速时的速度为 ，则由动量守恒定律得
小物块与挡板发生弹性碰撞后，速度反向，大小不变，设长木板与小物块再次共速时速度为 ，则由动量守恒定律得
由能量守恒定律可得
解得
更换长木板后，设长木板与小物块第一次共速时速度为，由动量守恒定律可得
小物块与挡板发生第一次弹性碰撞后，速度反向，大小不变，其向左运动过程中，由动量定理可得
解得
设小物块与挡板第二次碰撞前的速度为 ，由动量守恒定律可得
解得
设第三次碰撞前、第四次碰撞前，小物块和木板的共同速度为 、 ，同理可得
则第 次碰撞前的共同速度为
物块与挡板第次碰撞到第 次碰撞过程中，相对于长木板的位移是，由能量守恒定律可得
解得

【解析】详细解答和解析过程见答案
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