2023-2024学年江西省高二（上）期末物理试卷（含解析）

2023-2024学年江西省高二（上）期末物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.关于电阻、电压和电流下列说法中正确的是( )
A. 由可知，电阻与电压、电流都有关
B. 导体的电阻率一般与导体长度、形状、大小均有关
C. 金属的电阻率一般随温度的升高而减小
D. 由可知，导体的电阻与导体的种类、长度和横截面积都有关系
2.如图所示，一均匀带正电的圆环，从左往右看该圆环绕过圆心的轴以角速度顺时针匀速旋转，在环左侧轴线上的小磁针最后平衡时极的指向是( )
A. 竖直向上 B. 竖直向下 C. 沿轴线向右 D. 沿轴线向左
3.关于光的偏振、干涉与衍射、激光，下列说法正确的是( )
A. 偏振是纵波特有的现象，光的偏振现象说明光是纵波
B. 在双缝干涉现象里，亮条纹和暗条纹的宽度是不等的
C. 自然界中某些天然物体也可以发出激光，激光不能发生衍射现象
D. 泊松亮斑是衍射现象，用白光照射单缝时将得到彩色条纹
4.水下一点光源，发出、两单色光。人在水面上方向下看，水面中心Ⅰ区域有光、光射出，Ⅱ区域只有光射出，如图所示。下列判断正确的是( )
A. 、光从Ⅰ区域某点倾斜射出时，光的折射角小
B. 水对光的折射率大于水对光的折射率
C. 光在水中传播速度大于光在水中传播速度
D. 光在水面发生全反射临界角小于光在水面发生全反射临界角
5.一只单摆在地面上做受迫振动，其共振曲线受迫振动的振幅与驱动力频率的关系如图所示，则( )
A. 此单摆的固有周期约为
B. 此单摆的摆长约为
C. 若摆长增大，单摆的固有频率增大
D. 若摆长增大，共振曲线的峰将向右移动
6.用双缝干涉测量某种单色光的波长的实验装置如图甲所示，光屏上某点到双缝、的路程差为，如图乙所示，已知真空中的光速为，如果用频率为的橙光照射双缝，则下列说法正确的是( )
A. 该橙光的波长是
B. 点出现亮条纹
C. 仅将橙光换成红光，则光屏上相邻两亮条纹的中心间距变大
D. 仅将橙光换成紫光，则光屏上相邻两亮条纹的中心间距不变
7.如图所示的电路中，为滑动变阻器，电容器的电容，定值电阻，电源电动势，内阻。闭合开关，将的阻值调至时，下列说法中正确的是( )
A. 电容器两端电压为
B. 电容器的电荷量为
C. 滑动变阻器消耗的功率达到最大
D. 电源的输出功率为最大值
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.三个点电荷形成的电场如图所示，，，是电场中的三个点，设三点电场强度的大小分别为、、，三点的电势分别为、、。下列说法正确的是( )
A. 三个点电荷中有两个带负电荷
B. A、、三点电场强度大小
C. A、两点电势
D. 若将一带正电的试探电荷从移动到，电场力做正功
9.如图甲所示，弹簧振子以点为平衡位置，在、两点之间做简谐运动．取向右为正方向，振子的位移随时间的变化如图乙所示，下列说法正确的是( )
A. 时，振子的速度方向向左
B. 时，振子在点右侧 处
C. 和 时，振子的加速度完全相同
D. 到 的时间内，振子的速度逐渐增大
10.一质量为的物块在合外力的作用下从静止开始沿直线运动。随时间变化的图线如图所示，则( )
A. 时物块的速率为 B. 时物块的动量大小为
C. 时物块的动量大小为 D. 时物块的速度为零
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.某同学用半圆形玻璃砖测定玻璃的折射率如图所示。
在平铺的白纸上垂直纸面插大头针、确定入射光线，并让入射光线过圆心；在半圆形玻璃砖图中实线部分另一侧垂直纸面插大头针，使挡住、的像，连接；实验中要求三枚大头针的______选填“针帽”或“针尖”在同一视线上；
图中为分界线，虚线半圆与玻璃砖对称，、分别是入射光线、折射光线与圆的交点，、均垂直于法线并分别交法线于、点。设的长度为，的长度为，的长度为，的长度为，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量______，选填、、或则玻璃砖的折射率可表示为______；
该同学在插大头针前不小心将玻璃砖以为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将______选填“偏大”“偏小”或“不变”。
12.兴趣小组要测量两节干电池组成的电池组的电动势和内阻，实验室提供了以下实验器材：
A.两节干电池组成的电池组
B.电流表：量程，内阻
C.电流表：量程，内阻
D.定值电阻
E.定值电阻
F.定值电阻
G.滑动变阻器
H.导线与开关
实验时设计了如图甲所示电路，需要先将电流表改装成量程为的电压表，将电流表量程扩大为，另一定值电阻作为保护电阻，则三个定值电阻选择为： ______； ______； ______均填器材前面的字母。
在图示乙器材中按照电路图连接成测量电路。
电路连接准确无误后，闭合开关，移动滑动变阻器，得到多组电流表、的示数，作出了图像如图丙所示，则电池组电动势 ______；内阻 ______。小数点后保留两位
用本实验电路进行测量，仅从系统误差方面分析，电动势及内阻的测量值均______选填“大于”“小于”或“等于”真实值。
四、简答题：本大题共3小题，共38分。
13.如图所示，以原点为界在轴上有两段不同材料的绳子，波源和分别置于和处，同时产生两列简谐横波甲和乙，分别沿轴正方向和轴负方向传播，时刻，和处的质点刚好开始振动，某时刻两列波恰好同时到达原点处的质点，若从开始到时间内点经过的路程为，求：
甲、乙两波的频率之比；
乙波在右侧绳子中的传播速度大小；
从到，原点处的质点经过的路程。
14.在如图所示的装置中，电源电压保持不变，定值电阻阻值和滑动变阻器的最大阻值均为，置于真空中的平行板电容器水平放置，板长为，板间距离为且右侧有一竖直挡板，挡板与电容器中轴线的交点为，挡板与电容器右端距离也为。闭合开关，当滑动变阻器的滑片移到最右端时，一质量为的带正电微粒不计重力以初速度沿水平方向从电容器的正中间进入电容器，恰从电容器下板右侧边缘离开电容器。求：
带电微粒所带的电荷量；
当滑动变阻器的滑片移到最右端时，带电微粒打到挡板上的点距离点的竖直距离；
当滑动变阻器的滑片移到最左端时，带电微粒打到挡板上的点距离点的竖直距离。
15.如图所示，光滑水平面上有一质量的平板车，车的上表面右侧是一段长的水平轨道，水平轨道左侧是一半径的光滑圆弧轨道，圆弧轨道与水平轨道在点相切。车右端固定一个尺寸可以忽略、处于锁定状态的压缩弹簧，一质量的小物块可视为质点紧靠弹簧，弹簧储存的弹性势能为，整个装置处于静止状态。现将弹簧解除锁定，小物块被弹出，恰能到达圆弧轨道的最高点。不考虑小物块与弹簧碰撞时的能量损失，不计空气阻力，取。求：
小物块与水平轨道间的动摩擦因数；
小物块第二次经过点的速度大小；
从弹簧解除锁定至小物块到达圆弧轨道最高点过程中，平板车的位移大小。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：公式为电阻的定义式，即电阻与其两端的电压以及流过的电流无关，故A错误；
B.导体的电阻率由材料决定，与温度大小有关，但与导体的长度、形状、大小均无关，故B错误；
C.金属的电阻率一般随温度的升高而增大，故C错误。
D.根据电阻定律可知，电阻的大小由电阻率、长度、横截面积决定，故D正确。
故选：。
是电阻的定义式；导体的电阻率由材料决定；金属的电阻率随温度的升高而增大；是电阻的决定式。
明确电阻定律是电阻的决定式，导体电阻与电流与电压无关是解决问题的关键。
2.【答案】
【解析】解：带正电金属环，如图所示的旋转．则金属环的电流方向与旋转方向相同．再由右手螺旋定则可知磁极的方向：左端极，右端极．因此小磁针极沿轴线向右．故C正确，ABD错误；
故选：．
带正电旋转，则可知电流方向，再由右手螺旋定则可知磁极的方向，再根据磁极间的相互作用可知小磁针的偏转方向．
本题考查右手螺旋定则及磁极间的相互作用，要求能熟练准确的应用右手螺旋定则．注意电流的方向与负电荷的运动方向相反．
3.【答案】
【解析】解：偏振是横波特有的现象，偏振现象表明光的偏振光的振动方向与传播方向相垂直，因此光的偏振现象说明光是横波，故A错误；
B.在双缝干涉现象里，亮条纹和暗条纹的宽度是相等的，故B错误；
C.激光是用人工方法激发的一种特殊的光，激光是一种电磁波，只要是波就能发生衍射现象，故C错误；
D.泊松亮斑是光绕过障碍物继续传播的现象，是衍射现象，用白光照射单缝，将得到彩色的衍射条纹，故D正确。
故选：。
偏振是横波特有的现象；根据双缝干涉现象分析；只要是波就能发生衍射现象；根据泊松亮斑的原理分析。
本题考查光的干涉、光的偏振和光的衍射现象等条相关知识，要加强对基础知识的学习和理解。
4.【答案】
【解析】解：光先发生全反射，光的临界较小，光折射率大，折射率小，、光从Ⅰ区域的某点倾斜射出时光折射角大，故AB均错误；
C.由可知，光在水中传播速度小，故C正确；
D.设全反射临界角为，由可知，光在水面发生全反射临界角小，故D错误；
故选C。
由题意知，Ⅰ区域有光、光射出，Ⅱ区域只有光射出，说明光在Ⅰ区域边缘发生了全反射，光在Ⅱ区域边缘发生了全反射，从而比较临界角的大小，继而分析出折射率的大小，由折射定律分析折射角的大小，根据折射率的大小，可判断波速的关系。
此题考查光的折射率与临界角的关系，以及光的全反射条件，结合几何知识，要掌握折射率与频率、波长、临界角的关系。
5.【答案】
【解析】解：、单摆做受迫振动，振动频率与驱动力频率相等；当驱动力频率等于固有频率时，发生共振，则固有频率为，周期为，故A错误；
B、由图可知，共振时单摆的振动频率与固有频率相等，则周期为，由公式，得，故B正确；
C、若摆长增大，单摆的固有周期增大，则固有频率减小，故C错误；
D、若若摆长增大，单摆的固有周期增大，则固有频率减小，所以共振曲线的峰将向左移动，故D错误。
故选：。
明确发生共振的条件，根据驱动频率与共振频率相近时，单摆的振幅最大可知摆的周期；由单摆的周期公式可得出摆长，并根据单摆摆长变化明确周期和频率的变化，从而分析共振曲线峰值的移动。
本题考查共振曲线的认识以及单摆周期公式的应用，要注意明确共振曲线的性质，明确峰值的意义。
6.【答案】
【解析】解：橙光的波长为，故A错误；
B.由于
满足光的干涉出现暗条纹的条件其中的条件
因此点是振动减弱点，点出现暗条纹，故B错误；
C.根据双缝干涉条纹间距公式
在其他条件不变的情况下，光的波长增大，相邻两亮条纹的中心间距变大，故C正确；
D.由项分析知，在其他条件不变的情况下，光的波长减小，相邻两亮条纹的中心间距变小，故D错误；
故选：。
A.根据波长、波速和频率的关系求解作答；
B.根据光的干涉出现明暗条纹的条件作答；
根据双缝干涉条纹间距公式分析作答；
本题主要考查了波长、波速和频率的关系，考查了干涉中出现明暗条纹的条件以及双缝干涉条纹间距公式，熟练掌握这些知识即可完成作答。
7.【答案】
【解析】解：、将的阻值调至时，由闭合电路欧姆定律，可计算出电路稳定时滑动变阻器中电流：
电容器与滑动变阻器并联，则电容器两端电压：，故A错误；
B、根据电容的定义变形可得，电容器的电荷量：，故B错误；
、设外电路总电阻为，根据电源输出功率最大的条件，可知电源的输出功率：
从上式可以看出，在内外阻值大小相等时电源输出功率最大，此时：
解得：时电源的输出功率为最大值。
把定值电阻看作电源内阻的一部分，将的阻值调至时，外电阻等于定值电阻和内阻之和，即让：，时滑动变阻器的功率为最大值，故C正确，D错误。
故选：。
先通过欧姆定律计算电路中的电流，再计算两端的电压，电容器的电压与两端的电压相等；
根据计算电量；
当内阻等于外阻时，电源的输出功率最大；
求滑动变阻器最大功率时，可以使用等效电源来思考。
考查电路的输出功率。当电源的外电阻和内电阻相等时，电源输出功率最大。当求滑动变阻器的最大功率时，可以将其他电阻等效的看作电源内阻即可。
8.【答案】
【解析】解：正电荷电场线方向为正电荷到无穷远处，负电荷电场线方向为无穷远处到负电荷，可知三个点电荷的中有两个带负电荷，故A正确；
B.电场线越密，电场强度越大，、、三点电场强度大小，故B错误；
C.三个场源电荷中，上面一个是正电荷，下面两个是负电荷，其中点离负电荷距离更近，处在一个电势较低的点，处在电势较高的点，则，故C正确；
D.由于，则有，则电场力做功为，则带正电的试探电荷从移动到，，电场力做正功，故D正确。
故选：。
A.根据电场线的分布情况判断场源电荷的正负；
B.根据电场线的疏密情况分析各点的电场强度的大小；
C.根据两点和场源负电荷的相对位置判断两点电势的高低；
D.根据电场力做功的公式进行判断电场力做功的正负。
考查点电荷的电场线和电场强度大小，电势高低的判断问题，学生要深入理解电场线描述电场的特点。
9.【答案】
【解析】解：、 时，图象切线的斜率为负，说明振子的速度为负，即速度方向向左，故A正确。
B、在内，振子做变减速运动，不是匀速运动，所以时，振子不在点右侧处，故B错误。
C、和 时，振子的位移完全相反，由，知加速度完全相反，故C错误。
D、到 的时间内，振子的位移减小，正向平衡位置靠近，速度逐渐增大，故D正确。
故选：。
由图象可读出振子振动的周期和振幅，振子向平衡位置运动的过程中，速度增大，加速度减小．通过分析振子位移的变化，即可判断其速度和加速度的变化．
本题考查了弹簧振子的振动图象，会判断振子的速度和加速度的变化，要知道加速度、回复力与位移的变化情况是一致的，而与速度的变化情况相反．
10.【答案】
【解析】【分析】
结合图像分别求出在相应时间段内力的冲量，再结合动量定理列式求解。
本题考查动量定理的简单应用。
【解答】
A.在内，力的冲量为：，由动量定理得：，解得：，故A正确。
B.在内，力的冲量为：，由动量定理得：，解得：，故B正确。
C.在内，力的冲量为：，由动量定理得：，解得：，故C错误。
D.在内，力的冲量为：，由动量定理得：，解得：，由，时物块的速度不为零，故D错误。
11.【答案】针尖 和 偏大
【解析】解：实验中，针尖位置反映了入射光线和出射光线上的点，为了准确地确定光线的传播方向，要求三枚大头针的针尖在同一视线上，而不是针帽在同一视线上。
根据数学知识，入射角的正弦
折射角的正弦值
根据光的折射定律
代入数据解得玻璃砖的折射率
因此只需测量和即可。
当玻璃砖顺时针转过一个小角度时，那么法线也会顺时针转过一个小角度，所以折射光线将顺时针转动，而作图时其边界和法线不变，则入射角玻璃砖中的角不变，折射角减小；在处理数据时，认为是不变的，折射角减小，测量的变小；由折射率公式可知，所测得玻璃砖的折射率将偏大。
故答案为：针尖；和；；偏大。
实验中，针尖位置是用来确定入射光线和出射光线传播方向的，据此分析作答；
根据数学知识分别求解入射角和折射角的正弦，再根据折射定律求解作答；
半圆形玻璃砖顺时针转动，法线也会转动一个小角度，折射光线也会顺时针转动，据此分析作答。
本题考查了用半圆形玻璃砖测定玻璃的折射率的实验，掌握插针法测折射率的方法，能够正确进行实验误差分析。
12.【答案】 等于
【解析】解：将电流表改装成，根据欧姆定律，电压表内阻
根据串联电路特点，串联的电阻
即与定值电阻串联，故应选F；
电流表量程扩大到，根据欧姆定律和并联电路的特点，并联的电阻
即与定值电阻串联，故应选D；
保护电阻应选E。
按照电路图，实物连线如图所示：
由可知，改装后电压表内阻为
改装后电流表内阻为
由闭合电路欧姆定律可得
代入数据整理可得
根据图像，图像的纵截距
解得电动势
图像斜率的绝对值
结合函数，图像斜率绝对值
代入数据解得内阻
把定值电阻和电流表内阻看作电源内阻的一部分，根据闭合定律的欧姆定律
由于、都真实，用本实验电路测量，测量电动势和内阻测量值与真实值相等。
故答案为：；；；见解析； ；；等于。
根据欧姆定律和串联电路的特点求解电压表的内阻和串联的电阻；根据欧姆定律和并联电路的特点求解电流表的并联电阻；保护电阻选择较小的电阻；
根据电路图连接实物图；
根据闭合电路的欧姆定律求解函数，结合图像斜率绝对值和纵截距的含义求电动势和内阻；
把定值电阻和电流表内阻看作电源内阻的一部分，根据闭合定律的欧姆定律分析作答。
本题考查了测量两节干电池组成的电池组的电动势和内阻的实验，要弄清楚实验目的、实验原理以及数据处理、误差分析等问题；要掌握电压表和电流表的改装原理和方法。
13.【答案】解：两列波同时传到点，由得甲、乙两波的波速之比为
根据题图可知甲、乙两波的波长之比为
又
联立可得甲、乙两波的频率之比为：
由题可得质点向上运动，因此质点运动的路程为先向上运动到波峰在回到平衡位置走了，因此可知点当前的位移为，则有

结合点向上运动有，所以
可得：，即有
根据题图可知，则乙波在右侧绳子中的传播速度大小为
由上述分析可得，则经过后两列波均刚好到达点，且两列波在点叠加后振动最强，故点做振幅为的振动，周期不变
从到，原点处的质点经过的路程为
答：甲、乙两波的频率之比为：；
乙波在右侧绳子中的传播速度大小为；
从到，原点处的质点经过的路程为。
【解析】根据两列波同时传到点，由求出甲、乙两波的波速之比。读出波长，再由求甲、乙两波的频率之比；
分析从开始到时间内点的运动情况，确定周期，再求乙波在右侧绳子中的传播速度大小；
从到，根据时间与周期的关系求得原点处的质点经过的路程。
本题综合考查了波的知识，学生需掌握波长、波速、周期间的关系，能灵活运用振动方程，注意两列波相遇时，质点的位移是两列波引起该质点振动的位移的矢量和，周期相同，相差恒定的两列波可形成稳定的干涉。
14.【答案】解：闭合开关，当滑动变阻器的滑片移到最右端时，滑动变阻器接入电路电阻为，电容器两板间的电势差为，电容器两板之间的场强大小
电容器上极板带正电，带电微粒在电容器中做类平抛运动，则水平方向
竖直方向
加速度为
解得带电微粒所带的电荷量
带电微粒恰从电容器下板右侧边缘离开电容器时竖直方向的速度
带电微粒离开电容器后做匀速直线运动，则
解得带电微粒离开电容器后，打到挡板上的点离电容器下板水平线的距离
打到挡板上的点距离点的距离
开关闭合后，调节滑动变阻器的滑片移到最左端且电路稳定后，电容器两端的电压
带电微粒离开电容器时
解得
离开电容器时竖直方向的速度
带电微粒离开电容器后做匀速直线运动，则
解得带电微粒离开电容器后，打到挡板上向下偏移的距离
打到挡板上距离点的距离
答：带电微粒所带的电荷量；
带电微粒打到挡板上的点距离点的竖直距离为；
带电微粒打到挡板上的点距离点的竖直距离为。
【解析】根据电势差和场强的关系，结合带电微粒在电容器中做类平抛运动，分别对水平方向和竖直方向列式求解；
对带电微粒恰从电容器下板右侧边缘离开时，竖直方向上的速度结合带电微粒离开电容器后做匀速直线运动规律列式求解；
根据串并联电路中电压的规律，求解电容器两端的电压，再对带电微粒在电容器中水平方向和竖直方向上分析，结合带电微粒离开电容器后做匀速直线运动规律列式求解。
本题考查了带电粒子在电场中的运动，熟悉在平行极板间做类平抛运动的规律，对水平方向上的匀速运动和竖直方向上的匀加速直线运动能熟练列式是解决此类问题的关键。
15.【答案】解：平板车和小物块组成的系统，在水平方向上动量守恒，解除锁定前，系统总动量为零，故小物块到达圆弧最高点时，系统总动量仍然为零，则平板车和小物块的共同速度
设弹簧解除锁定前的弹性势能为，则有
代入数据解得
设小物块第二次经过点时的速度大小为，此时平板车的速度大小为，取水平向右为正方向，小物块在平板车圆弧面上的下滑过程，由系统动量守恒得
由机械能守恒得
代入数据解得
弹簧刚释放时车和小物块速度分别为、，则
可得
由于水平方向二者组成的系统始终满足动量守恒，所以车与小物块水平方向的分速度之比始终为：，则：
故
代入数据解得车的位移为
答：小物块与水平轨道间的动摩擦因数是；
小物块第二次经过点的速度大小是；
从弹簧解除锁定至小物块到达圆弧轨道最高点过程中，平板车的位移大小是。
【解析】平板车和小物块组成的系统，竖直方向受到重力和地面的支持力，水平方向不受外力，水平方向动量守恒。根据系统的水平方向动量守恒和能量守恒求解解除小物块与水平轨道间的动摩擦因数；
小物块从最高点下滑到的过程中，系统水平动量守恒、机械能守恒，由两大守恒定律结合求解小物块第二次经过点时的速度大小；
对全过程，根据水平方向平板车和小物块组成的系统平均动量守恒，然后结合位移的关系即可求出平板车的位移大小。
本题是系统水平方向动量守恒和能量守恒的问题，求解两物体间的相对位移，往往根据能量守恒研究。
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