2023-2024学年安徽省安庆市高二（下）期末考试物理试卷（含解析）

2023-2024学年安徽省安庆市高二（下）期末考试物理试卷
一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1.下列关于光的说法错误的是( )
A. 喷泉旁常能看到彩虹，这属于光的色散现象
B. 观察太阳光下铅笔的影子，铅笔离地越高，影子边缘越模糊，这属于光的衍射现象
C. 使用偏光眼镜能够更清楚地透过前车窗观察车内的物品，是偏光眼镜能过滤前车窗的反射光
D. 将佩戴的两副眼镜镜片紧贴在一起，能看到贴合位置周围有明暗相间的条纹，这属于光的干涉现象
2.如图为某交流电电流随时间变化的图像，其有效值为( )
A. B. C. D.
3.如图所示，，线圈自感系数足够大、不计其电阻，下列说法正确的是( )
A. 开关闭合后瞬间，两端电压与两端电压之比为：
B. 开关闭合后瞬间，两端电压与两端电压之比为：
C. 开关闭合足够长时间后，两端电压与两端电压之比为：
D. 开关闭合足够长时间后，两端电压与两端电压之比为：
4.如图，在某介质中建立坐标系，位于的波源产生的简谐横波沿着轴正方向传播，时刻开始振动，时刻形成图中波形。下列说法正确的是( )
A. 波源的起振方向向上
B. 时间内，平衡位置位于的质点所走过的路程为
C. 若一观察者从处沿轴负方向匀速运动，观察者接受到的此波频率小于波源频率
D. 若在处另有一波源产生波长为的简谐横波沿着轴负方向传播，则在两列波相遇区域会产生干涉现象
5.如图甲，理想变压器原线圈两端电压恒为，原、副线圈匝数比为，两定值电阻阻值均为，变压器输入功率为。现从副线圈中间引出一根导线，连接成如图乙所示电路，此时变压器输入功率为，则为( )
A. B. C. D.
6.如图甲所示，一轻弹簧上端固定，下端悬吊一个质量为的小钢球，把小钢球从平衡位置向下拉下一段距离，由静止释放，小钢球就沿竖直方向振动起来。以小钢球的平衡位置为坐标原点，竖直向下为正方向建立轴，从小钢球某次经过平衡位置时开始计时，小钢球运动的位移随时间变化的图像如图乙所示。已知重力加速度为，弹簧的劲度系数为，弹簧始终处于弹性限度内，不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 小钢球处在平衡位置时弹簧的弹性势能最小
B. 时刻小钢球受到的弹力大小等于
C. 、两个时刻小钢球的加速度相同
D. 若增大初始时从平衡位置下拉的距离，小钢球振动的周期增大
7.如图是某人站在压力传感器上做下蹲、起跳动作时，压力随时间变化的图像，点对应开始下蹲时刻，点对应下蹲至最低位置的时刻，图中阴影面积分别为、，重力加速度取，下列说法正确的是( )
A. 人跳起后上升的最大高度为
B. 从人开始下蹲至离地，压力传感器对人的平均支持力大小为
C. 过程，人始终处于超重状态
D.
8.如图，空间存在垂直于纸面向外、磁感应强度大小为的匀强磁场未画出，线状粒子源与屏垂直，，粒子源能发射质量为、电荷量为、速度大小为，方向与磁场垂直且与夹角的粒子，已知，不计粒子重力，则屏上有粒子打到的区域长度为( )
A.
B.
C.
D.
二、多选题：本大题共2小题，共10分。
9.如图为振荡电路示意图，不计任何电阻与能量损失，周期为，下列说法正确的是( )
A. 每个周期内磁场能有两次最大值 B. 图示时刻，电流正在减小
C. 减小两极板距离，将减小 D. 再经时间，电容器将处于放电状态
10.如图，长直导线、、、、位于正多边形的五个顶点上，通以大小相等、方向均垂直于纸面向外的电流，为正多边形的中心，为边的中点，下列说法正确的是( )
A. 点磁感应强度为零
B. 点磁感应强度方向沿方向
C. 若去掉长直导线，点磁感应强度方向沿方向
D. 若将导线中的电流增加为原来倍，方向不变，点磁感应强度方向为垂直连线向右
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.某同学在研究“使用单摆测重力加速度”实验时，为避免摆球摆动过程中做圆锥摆运动，制作了如下图所示的双线摆：、两悬点距离为，为两绳结点，、距离为，、距离为，紧靠点下方悬挂一金属小球，小球半径为。甲、乙两图分别是侧视、正视示意图。
该双线摆的摆长_____。
将摆简化为一个单摆如图丙所示，将小球向右拉至一定角度后静止释放，从小球第次经过光电门至小球第次经过光电门总计用时为，则单摆周期_____用题中字母表示。
若该同学计算摆长时误将点当作单摆最低点，忘了加上小球半径，该同学测量了一组数据后计算得到重力加速度，则测量值____真实值选填“”或“”。
某同学采用一根细线悬挂小球做此实验时，若小球做圆锥摆运动，测出周期和摆长，用来计算重力加速度，则测量值_____真实值选填“”或“”。
12.一实验小组做“双缝干涉实验测光的波长”，如图所示。
实验小组忘记了安装滤光片，则滤光片应该置于____；假如安装的是红色滤光片，此滤光片的作用是_____。均选填选项字母
透镜与单缝之间 单缝与双缝之间
过滤掉红色光 过滤掉除红色光外的其他色光
在某次测量中，转动手轮，调节分划板位置，测得第条亮条纹中心所对应的手轮读数为，第条亮条纹中心所对应的手轮示数如图乙所示，其读数为____。若双缝到屏距离，双缝间距，则对应的光的波长____结果保留两位有效数字。
四、计算题：本大题共3小题，共42分。
13.间距为的平行金属导轨、位于同一水平面上，其中垂直于之间接一电源电动势为、内阻为的直流电源，长度也为、电阻也为、质量未知的金属棒垂直放置于导轨上且接触良好，与导轨间的动摩擦因数，空间存在垂直于边、斜向上的磁感应强度大小为的匀强磁场，与水平面夹角。已知重力加速度为，导轨、及电源均固定，导轨电阻不计，金属棒始终静止，金属棒与导轨间接触良好。求：
金属棒所受安培力大小；
金属棒维持静止状态时，其质量的最小值。
14.如图，、是两根固定在水平面内间距为的平行金属导轨，导轨足够长且电阻可忽略不计；导轨间有一垂直于水平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为，阻值均为、质量均为的两金属棒、垂直于导轨放置，金属棒与导轨间的动摩擦因数为，金属棒光滑。时刻金属棒以初速度进入磁场，此后运动过程中、始终与导轨垂直且接触良好，并且、不相碰，经时间，金属棒的速度为初速度的一半。已知重力加速度为，求：
金属棒的初始加速度；
时刻金属棒的速度。
15.如图，光滑水平面上放置一质量为的小车，小车左侧固定有半径为的圆形管道，右侧固定有半径为的圆形管道，中间用水平管道平滑连接，分别为其圆心。一质量也为的小球以某一水平初速度进入管道，小球恰好不会从右侧圆弧管道飞出，小球大小略小于管道内径，且管道内径远小于，管道厚度及质量可忽略，不计所有阻力，重力加速度为，求：
小球进入管道的初速度大小；
小球返回管道从左侧离开小车时，小球与小车的速度大小；
若小球进入管道的初速度变为原来的倍，求小球运动过程中与小车表面的最大距离以及小球在空中运动阶段小车运动的位移。
答案解析
1.
【解析】A.喷泉旁常能看到彩虹是因为阳光中的不同色光透过喷泉中的小水滴发生折射后产生色散，A正确；
B.影子边缘越模糊是由于太阳光并非平行光，影子边缘有半影区，B错误；
C.观察前窗玻璃时，既有车内的透射光，又有外界经车窗玻璃的反射光，其中反射光具有一定的偏振，使用偏光眼镜能过滤前窗玻璃的偏振反射光，能够更清楚地透过前窗玻璃观察车内的物品，C正确；
D.眼镜镜片紧贴在一起，光通过镜片之间的空气薄层时，在薄层两界面发生反射，反射光会发生干涉，这属于薄膜干涉，D正确。
本题选择错误的，故选B。
2.
【解析】根据电流的热效应，可得
解得
故选D。
3.
【解析】开关闭合后瞬间，线圈相当于短断路，此时流过 的电流与流过 的电流相同，所以 两端电压与 两端电压之比为：，故AB错误；
开关闭合足够长时间后，此时线圈相当于短路，电路简化为 与 并联， 与 并联，然后两个并联电路再串联， 与 并联电路的电阻为
与 并联电路的电阻为
通过两者的电流相同，则 两端电压与 两端电压之比等于两个并联电路的电压之比，即两个并联电路的电阻之比
故C正确，D错误。
故选C。
4.
【解析】由图可知，处的质点起振方向向下，任何一点的起振方向均与波源起振方向相同，故波源起振方向向下，A错误
内波传播距离为，所以波速为，波再传播到达，即需，故在时刻到达处，则时间内，的质点振动时间为，由图可知波长为，波速为，故周期为，所以质点振动了一个半周期，即，故B正确
根据多普勒效应，观察者与波源相向运动，接收到的频率大于波的频率，C错误
同一介质的波传播速度相同，但波长不同，故两列波频率不同，不能产生干涉现象，D错误。
5.
【解析】图甲中，解得，图乙中，解得，联立可得，故选A。
6.
【解析】平衡位置时，小球形变量为，把小钢球从平衡位置向下拉下一段距离，所以小球振幅为，所以小钢球在振动过程中时刻，弹簧形变量为零，弹性势能最小，故A项错误
时刻小钢球处在正向最大位移处时，形变量为，故弹力为，项正确
由简谐振动对称性，、两个时刻加速度等大反向，故C项错误
振动周期与振幅无关，故D项错误。
故选B。
7.
【解析】A.根据图像可知，人在空中的时间为，上升高度，故A错误；
B.人离地时的速度为，人的重力为，质量，自开始下蹲至离地，用时，对人，根据动量定理有，解得，故B错误；
C.过程，压力传感器对人的支持力先大于重力后小于重力，即先超重后失重，故C错误；
D.图中面积表示合力对人的冲量大小，对应的冲量向下，对应的冲量向上，、点人的速度均为零，所以，故D正确。
故选D。
8.
【解析】带电粒子在磁场中做圆周运动，可得，如图，粒子源发出的粒子做圆周运动的圆心都位于连线上，点及点发出的粒子恰好可打到点，之间的粒子均可打到屏上，其中自中点发出的粒子圆心位于延长线上，该粒子打在屏上的位置距离点最远，由几何关系可得光屏上有粒子打到的区域长度为，所以，故D正确。
，
9.
【解析】A.振荡电路一个周期内，电容器经历两次充放电，线圈电流也经历两次最大值，所以每个周期内磁场能、电场能均有两次最大值，A正确；
B.根据图示极板电性和电流方向可知，电容器处于充电状态，结合下图可知，此时增大，减小，B正确；
C.减小两极板间距，电容 增大，根据 可知，周期增大，C错误；
D.结合上图可知，再经 时间，电容器极性与电流方向均发生变化，仍处于充电状态，D错误。
故选AB。
10.
【解析】A.五个顶点上通以大小相等方向均垂直于纸面向外的电流，其在点产生的磁感应强度为 ，如图所示
由对称性可知点磁感应强度为零，故A正确；
D.若将导线中的电流增加为原来倍方向不变，则导线在点产生的磁感应强度为 ，将此磁感应强度看成两个等大的 ，其中一个磁感应强度 与另外个的合磁感应强度仍然为零，则点的合磁感应强度为 ，方向为垂直连线向右，故D正确；
B.点的个磁感应强度如图所示
根据对称性可知合磁感应强度沿方向，故B错误；
C.因个 在点的合磁感应强度为零，则去掉长直导线，点磁感应强度大小为 ，方向与导线 产生的磁感应强度方向相反，即垂直 斜向左下方，故C错误。
故选AD。
11.； ； ； 。
【解析】根据几何关系可得该双线摆的摆长为；
自小球第次经过光电门至第 次经过光电门，小球完成了 次全振动，故；
由，得 ，忘了加上小球半径，所以摆长测量值偏小，所以；
如图
由向心力公式，，得，故用 得出的测量值大于真实值。
12.；；
；。

【解析】滤光片应位于透镜与单缝之间，使通过单缝的光为单色相干光源，红色滤光片可以过滤掉其他色光，只让红光通过，故选，；
螺旋测微器的读数为，
波长。
13.金属棒的电流为
金属棒所受安培力大小
解得
根据平衡条件得
解得

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.解：金属棒 进入磁场时，感应电动势，感应电流，
根据牛顿第二定律，解得；
时间内对金属棒 分别列动量定理，，
解得。

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.解：小球恰好到达右侧圆弧管道末端时，两者恰好共速，根据水平动量守恒及能量守恒有
解得
设小球返回轨道从左侧离开小车时，小球的速度大小为 ，小车的速度大小为 ，根据水平动量守恒以及机械能守恒可得
解得 ，
故小球返回轨道，从小车左侧离开时速度为零，小车速度为 。
若小球进入管道的初速度变为原来的倍，小球将飞离管道，并做斜抛运动，上升至最高点时，根据水平动量守恒及能量守恒有
解得
即与小车表面的最大距离为 ，小球离开小车时，小球与小车水平速度相同，设此时小球竖直速度分量为 ，水平速度分量为 ，根据水平动量守恒及能量守恒有
解得 ，
小球在空中运动的时间
解得
小车运动位移
解得

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
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