吉林省白城市2024-2025学年高二上学期12月期末物理试题（含解析）

白城2024-2025学年度高二上学期期末考试
物理试卷
本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。第Ⅰ卷第1至3页，第Ⅱ卷第3至5页。满分100分。考试时间90分钟。
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考号用2B铅笔填写在答题卡上，并将条形码粘贴在答题卡指定区域。
2．第Ⅰ卷每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。第Ⅱ卷用黑色水性笔答在答题卡上，在本试卷上作答无效。
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8～10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 下列现象中，可以用多普勒效应解释的是(　　)
A. 雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声
B. 同一声源发出的声波，在空气和水中传播速度不同
C. 超声波被行进中的车辆反射后，测速仪上接收到的超声波的频率发生变化
D. 水塘里，微风激起的水波遇到小石、芦苇等细小的障碍物，会绕过它们继续传播
2. 有一颗星球，其半径为地球半径的2倍，平均密度与地球的相同，今把一台在地球表面走时准确的摆钟移到该星球表面，摆钟的秒针走一圈的实际时间变为(　　)
A. 0.5 min B. 0.7 min C. 1.4 min D. 2 min
3. 在如图所示的电路中，定值电阻R2=r(r为电源内阻)，滑动变阻器的最大阻值为R1，且R1>R2+r.在滑动变阻器的滑片P由左端a向右滑动的过程中，以下说法正确的是(　　)
A. 电源的输出功率变小 B. R2消耗的功率先变大后变小
C. 滑动变阻器消耗的功率先变大后变小 D. 以上说法都不对
4. 如图所示是测量电源电动势和内阻的电路，关于此电路产生的误差，下列说法正确的是(　　)
A. 由于电流表的分压作用，使内阻的测量值小于真实值
B. 由于电流表的分压作用，使内阻的测量值大于真实值
C. 由于电压表的分流作用，使内阻的测量值小于真实值
D. 由于电压表的分流作用，使内阻的测量值大于真实值
5. 如图所示，圆盘在水平面内做周期为 的匀速转动，圆盘上距轴一定距离的 点有一质量为 的小物块随圆盘一起转动。已知小物块的线速度为 。下列对物块在 内的说法正确的是(　　)
A. 物块重力的冲量大小为0
B. 物块重力的冲量大小为
C. 物块合力的冲量大小为0
D. 物块合力的冲量大小为
6.如图所示为彩虹形成的原理示意图，一束白光水平射入球形的水滴，经过两次折射和一次反射后进入人的眼睛，由于不同色光在水滴的折射率不同，人在地面上逆着光线看过去就看到了按红橙黄绿青蓝紫顺序排列的彩带，其中α为光线入射角，出射光线与水平面的夹角β称为彩虹角，下列说法正确的是（ ）
A. 红光在水中的折射率大于紫光在水中的折射率
B. 红光在水中的波长小于紫光在水中的波长
C. 紫光在B点可能发生全反射现象
D. 红光的彩虹角大于紫光的彩虹角
7. 在水池底部水平放置四条细灯带构成的正方形发光体，正方形的边长为0.25m，水的折射率 ，细灯带到水面的距离 ，则有光射出的水面形状(用阴影表示)为(　　)
A.
B.
C.
D.
8. 下列说法正确的是(　　)
A. 对于波长一定的波，孔越大越容易通过，衍射现象越明显
B. 蝙蝠可以发出并接收超声波来确定昆虫的位置
C. 两个完全相同的波源形成稳定的干涉，某点到两波源距离之差为波长的奇数倍，该点为振动减弱点
D. 向人体发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血流速度，是利用了多普勒效应
9. 在一列简谐横波传播方向上有正在振动的A、M、N三点，质点A与质点M平衡位置之间的距离为7.2m。图1、图2为质点M、N的振动图像，已知M、N的平衡位置间距为6m，该波的波长4m＜λ＜6m。下列说法正确的是(　　)
A. 该波的传播方向由N到M B. 该波的波长为5.4m
C. 该波的波速为2.4m/s D. t=1s时质点A的位移为－10cm
10. （2023秋·陕西渭南·高二统考期末）加在某台电动机上的电压是U，电动机消耗的电功率为P，电动机线圈的电阻为R，下列说法正确的是（　　）
A. 通过电动机线圈的电流为 B. 通过电动机线圈的电流为
C. 电动机输出的机械功率为 D. 电动机输出的机械功率为
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 甲、乙两个学习小组分别利用单摆测量重力加速度．
(1)甲组同学采用如图甲所示的实验装置．
①由于没有游标卡尺，无法测小球的直径d，实验中将悬点到小球最低点的距离作为摆长l，测得多组周期T和l的数据，作出l－T2图像，如图乙所示．
a．实验得到的l－T2图像是________(选填“a”“b”或“c”)．
b．小球的直径是________ cm.
②在测量摆长后，测量周期时，摆球振动过程中悬点O处摆线的固定出现松动，摆长略微变长，这将会导致所测重力加速度的数值________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)．
(2)乙组同学在图甲所示装置的基础上再增加一个速度传感器，如图丙所示，将摆球拉开一小角度使其做简谐运动，速度传感器记录了摆球振动过程中速度随时间变化的关系，如图丁所示的v－t图线．
A．由图丁可知，该单摆的周期T＝________ s.
B．更换摆线长度l后，多次测量，根据实验数据，利用计算机作出T2－l图线(l为摆线长)，并根据图线拟合得到方程T2＝4.04l＋0.024.由此可以得出当地的重力加速度g＝________ m/s2.(取π2＝9.86，结果保留3位有效数字)
12. 用三棱镜做测量玻璃的折射率实验，先在白纸上放好三棱镜，在三棱镜的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在三棱镜的另一侧观察，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4，使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图所示．
(1)在图中画出所需的光路；
(2)为了测出三棱镜的折射率，需要测量的物理量是____________、________，在图中标出它们；
(3)计算三棱镜折射率的公式是n＝________.
13.在水膜里注水，得到了一个晶莹剔透的水球，接着又在水球中央注入一个气池，形成了两个同心的球。如图所示AB是通过球心O的一条直线，有一束宽为8R的单色光沿着水球的水平轴纹射向水球左侧表面，光的中轴线与AB重合，内球面半径为3R，外球面半径为5R，边界光线经折射后恰好与内表面相切，已知光速c，求：
(1)单色光在水中的折射率n
(2)边界光线折射后在水中的传播时间(不考虑到达水球右侧后的反射)
14. 简谐横波沿x轴传播，M、N是x轴上的两质点，如图甲是质点N的振动图像，图乙中实线是t＝3.0 s时的波形曲线，质点M位于x＝8 m处，虚线是经过Δt时间后的波形曲线(其中Δt>0)，图中两波峰间的距离Δx＝7.0 m，求：
(1)波速大小和方向；
(2)时间Δt；
(3)从实线时刻算起，质点M第11次到达y＝2.5 cm所需时间．
15. 如图所示，光源S位于装有某液体的容器底部，容器右侧的内壁固定一平面镜 ，平面镜上端与容器顶端平齐、下端与液面平齐。光源S沿 方向发射一束红光，经O点折射后照到平面镜上的P点，反射光线刚好过容器左侧上端点Q。已知入射角 ，容器宽度 为 ，反射点P分别到平面镜上端点M、下端点N的距离为 、 ，液体深度为 ，光在真空中的传播速度 ， ， 。求：
(1)红光在该液体中的折射率n；
(2)这束红光在液体中的传播时间。
参考答案
1. 【答案】C
【解析】先看到闪电后听到雷声，是因为光的传播速度大于声音的传播速度，故A错误；同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度不同，是由于介质折射率不同导致的，与多普勒效应无关，故B错误；超声波被行进中的车辆反射后，测速仪上接收到的超声波的频率发生变化，是由于多普勒效应产生的，故C正确；水塘里，微风激起的水波遇到小石、芦苇等细小的障碍物，会绕过它们继续传播，是衍射现象，故D错误。
2. 【答案】B
【解析】星球的质量M＝ρV＝ρ·πR3，任一物体在星球表面所受的万有引力近似等于重力，则有mg＝G，联立解得g＝πρRG，所以该星球表面的重力加速度与地球表面的重力加速度之比为半径之比，即2∶1.根据单摆的周期公式T＝2π，有＝＝.所以在该星球表面摆钟的秒针走一圈的实际时间为 min≈0.7 min，故选项B正确，A、C、D错误．
3. 【答案】C
【解析】滑片向右移动，滑动变阻器接入电路的电阻变小，电路总电阻减小，电路中的电流变大，电源内阻和电阻R2都是定值电阻，所以消耗的功率变大，故B项错误；在滑动的过程中内阻始终小于外电阻，所以电源的输出功率增大，故A项错误；考虑滑动变阻器上的功率消耗时，可以把R2看成电源的一部分，当滑动变阻器的阻值等于2r时，消耗的功率最大，当滑动变阻器阻值小于2r时，消耗的功率变小，故C项正确，D项错误.
4. 【答案】C
【解析】根据误差分析可知，由于电压表的分流作用，使内阻的测量值小于真实值，选项C正确.
5. 【答案】B
【解析】物块重力的冲量大小为 ，故A错误，B正确；
物块在 内，速度的变化量大小为
根据动量定理，物块合力的冲量大小为 ，故C、D错误。
6. 【答案】D
【解析】在同一介质中，从红光到橙、黄、绿、青、蓝、紫光的顺序，频率逐渐增大，折射率逐渐增大，可知红光在水中的折射率小于紫光在水中的折射率，故A错误；不同颜色的光在水中的波长不相等，红光最长，紫光最短，故B错误；光线第一次折射时，折射角必定小于临界角，故在B点光的入射角必定小于临界角，所以紫光在B点不会发生全反射，故C错误；根据出射光线与水平面的夹角β称为彩虹角，可知由于红光的折射率小于紫光的折射率，则红光的彩虹角大于紫光的彩虹角，故D正确。
7. 【答案】C
【解析】灯带发出的光从水面射出的不发生全反射，临界角的正弦值
如图所示，根据几何关系可知
， ，则一个发光点发出的光在水面上形成的是一个半径为0.15m的圆，故光射出水面形状的边缘为弧形，整个光源是一个正方向，其内切圆的半径 ， ，故有光线射出水面的区域无空缺。C正确。
8. 【答案】BD
【解析】对于波长一定的波，孔越大越容易通过，但波沿直线传播，孔越大衍射现象越不明显，A错误；蝙蝠就是利用超声波捕获昆虫的，蝙蝠可以发出并接收超声波来确定昆虫的位置，B正确；两个完全相同的波源形成稳定的干涉，到两波源距离之差为半个波长的奇数倍的点才是振动减弱点，C错误；向人体发射频率已知的超声波被血管中的血液反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血流速度，利用的是多普勒效应，D正确．
9. 【答案】ACD
【解析】已知M、N的平衡位置间距为6m，该波的波长4m＜λ＜6m，则 ，则波在M、N之间传播时间为 ，其中 ，所以 ，若波由M向N传播则，M点的振动传播到N点所需时间为 ，不符合题意；若波的传播方向由N到M，则M点的振动传播到N点所需时间为 ，符合题意，故该波的传播方向由N到M，故A正确；由A可知，M点的振动传播到N点所需时间为 ，则，M、N的平衡位置间距为 ，解得 ，故B错误；由图可知，波的周期为 ，则该波的波速为 ，故C正确；质点A与质点M平衡位置之间的距离为7.2m，即 ，所以质点A与质点M的振动完全相反， 时，质点M的位移为 ，则质点A的位移为 ，故D正确。
10. 【答案】BD
【解析】电动机正常工作时，属于非纯电阻用电器，欧姆定律不适用，故A错误；根据电功率计算式，可知通过电动机线圈的电流为，故B正确；电动机的发热功率为，根据电动机中能量转化特征，可知电动机输出的机械功率为，故C错误；D正确。故选BD。
11. 【答案】(1)c　1.2　偏小　(2)2.0　9.76
【解析】(1)①由单摆的周期公式知T＝2π.
得l＝T2＋，
由数学关系得斜率k＝，
纵截距b＝，
因l－T2图像的纵截距为正，则图像应为C．
由图像c的纵截距可得
d＝2b＝2×0.6 cm＝1.2 cm.
②绳子松动导致摆长变长，则测量值偏小，
由T＝2π得g＝，
则重力加速度的测量值偏小．
(2)根据简谐运动的速度—时间图线知，单摆的周期T＝2.0 s.
根据T＝2π，
得T2＝l＋，
则k＝＝4.04s2/m，
解得g＝9.76 m/s2.
12. 【答案】(1)如图所示　(2)入射角i　折射角r　如图所示　(3)
【解析】(1)如图所示，过P1、P2作直线交AB于O，过P3、P4作直线交AC于O′，连接OO′，OO′就是光在三棱镜中的光路．
(2)如图所示，需要测量入射角i、折射角r.
(3)由折射定律有n＝.
13. 【答案】(1) ；(2)
【解析】(1)由题知，上边界光线进入水球后的光路如图
设入射角为i，折射角为r，由图中几何关系可知 ， ，单色光在水中的折射率为 ，
(2)由 ，可得 ，由几何关系可得边界光线折射后在水中的传播时间
14. 【答案】(1) m/s ，沿x轴负方向 (2) s(n＝0、1、2、…)
30.5 s
【解析】(1)由题图甲可知周期T＝6.0 s，且质点N在t＝3.0 s时刻向下运动；由题图乙可知λ＝8 m，且波沿x轴负方向传播，故波速大小v＝ ＝ m/s，方向沿x轴负方向．
(2)由波沿x轴负方向传播可知，Δt时间内波传播的距离为x＝ λ(n＝0、1、2、…)
所以，时间Δt＝nT＋ T＝ s(n＝0、1、2、…)
(3)从实线时刻算起，质点M的振动方程为
y＝A sin t＝5 sin t＝5 sin t(cm)
当质点M第1次到达y＝2.5 cm时，解得t1＝0.5 s，则质点M第11次到达y＝2.5 cm时，t＝t1＋5T，解得t＝30.5 s
15. 【答案】(1) ；(2)
【解析】(1)根据几何关系可知在MN平面发生的反射，入射角 符合
则 ，则光从液体中射出时的折射角 ，根据折射定律可知
(2)传播距离 ，红光在液体中的传播速度 ，这束红光在液体中的传播时间