绝密★启用前 A卷
江苏省2023—2024学年高二上学期期末迎考卷
物 理
注意事项∶
1、本试卷共100分,考试用时75分钟。
2、答题前,考生务必将班级、姓名、学号写在密封线内。
一、单项选择题∶共11题,每题4分,共44分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 如图所示为探究感应电流产生条件的实验装置。仅在下列哪种情况下线圈B中无感应电流( )
A 开关闭合瞬间 B. 开关断开瞬间
C. 开关闭合后,滑动变阻器滑片不动 D. 开关闭合后,A从B中拔出
2. 为了使图像清晰,通常在红外摄像头的镜头表面镀一层膜,下列说法中正确的是( )
A. 镀膜使图像清晰是因为利用了光的偏振
B. 镀膜的目的是使入射的红外线反射
C. 镀膜的厚度是红外线在薄膜中波长的四分之一
D. 镀膜的镜头看起来是有颜色的,是因为增加了这种光的透射程度
3. 如图所示,一木块置于水平桌面上,木块与桌面之间有一纸条,第一次将纸条以速度v1从木块下方抽出,木块落到地面上的P点,第二次将纸条以速度v2(v2>v1)从木块下方抽出,若木块仍落到地面,则落地点( )
A. 仍在P点
B. 在P点右侧
C. 在P点左侧
D. A、B、C错误
4. 如图甲,一单摆做小角度摆动,从某次摆球由左向右通过平衡位置开始计时,相对平衡位置的位移x随时间t变化的图像如图乙所示。不计空气阻力,对于这个单摆的振动过程,下列说法正确的是( )
A. 单摆振动的频率是2 Hz
B. 单摆的摆长约为1 m
C. 若仅将摆球质量变大,单摆周期变大
D. t=1s时摆球位于平衡位置O,加速度为零
5. 如图所示,两根长直导线平行放置,在两导线间距的中点放上一枚小磁针,当两导线中分别通以同向电流I1、I2 (I1A 垂直纸面向外转动 B. 垂直纸面向里转动
C. 竖直向上转动 D. 竖直向下转动
6. 某款手机防窥膜的原理图如图所示,在透明介质中等距排列有相互平行的吸光屏障,屏障的高度与防窥膜厚度均为x,相邻屏障的间距为L,方向与屏幕垂直,透明介质的折射率为,防窥膜的可视角度为图中θ,当可视角度θ=45°时,防窥膜厚度x为( )
A. L B. L C. L D. 2L
7. 如图甲为一列简谐横波在时刻的波形图,为介质中的两个质点,图乙为质点的振动图像,则( )
A. 简谐横波沿轴正方向传播
B. 简谐横波的波速为
C. 时,质点的加速度小于质点的加速度
D. 时,质点距平衡位置的距离大于质点距平衡位置的距离
8. 如图甲所示,水面下有一点光源S,同时发射出a光和b光后,在水面上形成一个被照亮的圆形区域(见图乙),阴影区域为a、b两种单色光所构成的复色光,周边环状区域为b光,则下列说法中正确的是( )
A. a光的频率比b光小
B. 水对a光的折射率比b光小
C. a光在水中的传播速度比b光小
D. 在同一装置的杨氏双缝干涉实验中,a光的干涉条纹间距比b光宽
9. 如图所示的电流天平,矩形线圈的匝数为n,b段导线长为L,导线a、b、c段处于与线圈平面垂直匀强磁场中,当线圈没有通电时,天平处于平衡状态。当线圈中通入电流I时,通过在右盘加质量为m的砝码(或移动游码)使天平重新平衡。下列说法中正确的是( )
A. 线圈通电后, b段导线的安培力向下
B. 若仅将电流反向,线圈将仍能保持平衡状态
C. 线圈受到的安培力大小为mg
D. 由以上测量数据可以求出磁感应强度
10. 如图所示,波源O1、O2以相同频率垂直纸面振动激发出横波在纸面内沿着各个方向传播,A、B、C三点在O1、O2连线的中垂线上,t=0时刻O1、O2同时沿相同方向开始振动,经过4s的时间,与O1相距8m的A点开始振动,此后A点每分钟上下振动20次,且当A位于波峰时,B点同时位于离A点最近的波谷,O1C相距20m。则下列说法正确的( )
A. 波源O1激发的横波波速为
B. 波源O2激发的横波波长为8m
C. O1与B之间的距离为11m
D. 振动稳定后AC两点间共有5个振动加强点(含AC两点)
11. 如图所示,足够长的导体棒AB水平放置,通有向右的恒定电流I。足够长的粗糙细杆CD处在导体棒AB的正下方不远处,与AB平行。一质量为m、电荷量为+q的小圆环套在细杆CD上。现给小圆环向右的初速度v0,圆环运动的v-t图像不可能是( )
A. B.
C. D.
二、非选择题∶共5题,共56分。其中第13题第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
12. 小明和小华同学在“用单摆测量重力加速度大小”。
(1)提供下列几个相同大小的小球,应选择____。
A. 实心钢球 B. 空心钢球 C. 实心铝球 D. 空心铝球
(2)选择器材,将摆球用细线悬挂在固定装置的横杆上,则悬挂方式应采用____。
A. B. C.
(3)小明为测得摆线的长度为L,并测得单摆经历n次全振动的时间为t,小球的直径为d,则当地重力加速度值的表达式为____(结果用L、d、n、t表示)。
(4)小华在没有游标卡尺的情况下,他先测出摆长较长时的摆线长度,并测出此时单摆的振动周期;然后把摆线长度缩短为,再测出其振动周期。则当地重力加速度值的表达式为____(结果用表示)。
(5)为了减小重力加速度测量误差,上面两位同学在数据测量或处理上可以采取什么措施?_________________
13. 如图,半径为R半球形玻璃体置于水平桌面上,半球的上表面水平,球面与桌面相切于A点。一细束单色光经球心O从空气中摄入玻璃体内(入射面即纸面),入射角为45°,出射光线射在桌面上B点处。测得AB之间的距离为。真空中光速为c,求:
(1)玻璃体的折射率:
(2)光线通过半球形玻璃体所用时间t。
14. 2023年8月6日凌晨2时33分,山东德州市平原县发生5.5级地震,地震波既有纵波(P波)也有横波(S波),纵波是推进波,横波是剪切波,地震波的纵波和横波频率相等。距离震源30km的监测人员先感觉到上下颠簸,=3s后感觉到左右摇晃,监测人员在左右摇晃时监测到了一列沿x轴负方向传播的地震横波。时刻x轴上在0~4.5km区间内的波形如图中实线所示s时刻的波形如图中虚线所示,已知该地震横波的周期T>0.5s。求:
(1)该地震横波传播速度的大小;
(2)该地震纵波的波长。
15. 如图,足够长的光滑固定水平直杆上套有一可自由滑动的物块B,B的质量为m,杆上在物块B的左侧有一固定挡板C,B的下端通过一根轻绳连接一小球A,绳长为L,A的质量也为m。先将小球拉至与悬点等高的位置时,细绳伸直但没有形变,B与挡板接触。现由静止释放小球A。重力加速度大小为g。求:
(1)小球A向右摆动的最大速度;
(2)物块B运动过程中的最大速度;
(3)小球A向右摆起相对于最低点所能上升的最大高度。
16. 如图所示三维空间中,yOz平面左侧区域记为Ⅰ,区域Ⅰ内存在沿y轴负方向的匀强电场;yOz平面与垂直于x轴足够大的荧光屏之间的区域记为Ⅱ,区域Ⅱ内存在沿x轴正方向的匀强磁场,磁感应强度大小为B,荧光屏与x轴交点位置的坐标不确定。一质量为m、电荷量为+q的粒子从坐标(-L,0,0)处进入区域Ⅰ,粒子初速度大小为v0,方向沿着x轴正方向,经过yOz平面时的坐标为(0,-L,0),再经过磁场偏转后击中荧光屏,不计粒子的重力。
(1) 求粒子经过yOz平面时沿y轴的速度大小vy。
(2) 若荧光屏与x轴交点的x轴坐标为,求粒子在磁场中的运动时间t。
(3) 若粒子击中荧光屏时z轴坐标为,求荧光屏与x轴交点的x坐标。
绝密★启用前 A卷
江苏省2023—2024学年高二上学期期末迎考卷
物 理
注意事项∶
1、本试卷共100分,考试用时75分钟。
2、答题前,考生务必将班级、姓名、学号写在密封线内。
一、单项选择题∶共11题,每题4分,共44分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 如图所示为探究感应电流产生条件的实验装置。仅在下列哪种情况下线圈B中无感应电流( )
A. 开关闭合瞬间 B. 开关断开瞬间
C. 开关闭合后,滑动变阻器滑片不动 D. 开关闭合后,A从B中拔出
【答案】C
【解析】
【详解】AB.开关闭合或断开的瞬间,穿过线圈的磁通量发生变化,线圈中产生感应电流,故AB错误;
C.开关闭合,滑动变阻器不动时,穿过线圈的磁通量不发生变化,线圈中没有感应电流,故C正确;
D.开关闭合时,拔出线圈A的瞬间,B线圈中的磁通量减小,线圈中产生感应电流,故D错误。
故选C。
2. 为了使图像清晰,通常在红外摄像头的镜头表面镀一层膜,下列说法中正确的是( )
A. 镀膜使图像清晰是因为利用了光的偏振
B. 镀膜的目的是使入射的红外线反射
C. 镀膜的厚度是红外线在薄膜中波长的四分之一
D. 镀膜的镜头看起来是有颜色的,是因为增加了这种光的透射程度
【答案】C
【解析】
【详解】A.利用了光的干涉,薄膜两个表面的反射光干涉减弱,从而增加透射光的强度,故A错误;
B.镀膜的目的是使红外线透射,使红外线之外的光反射,使红外线图像更加清晰,故B错误;
C.红外线在薄膜前、后表面反射光的光程差应为半波长的奇数倍,为了增加光的透射程度,镀膜的厚度应该取最薄的值,为红外线在薄膜中波长的四分之一,故C正确;
D.镀膜的镜头看起来是有颜色的,是因为这种颜色的光在薄膜两个表面的反射光干涉增强,减弱了这种光的透射程度,故D错误。
故选C。
3. 如图所示,一木块置于水平桌面上,木块与桌面之间有一纸条,第一次将纸条以速度v1从木块下方抽出,木块落到地面上的P点,第二次将纸条以速度v2(v2>v1)从木块下方抽出,若木块仍落到地面,则落地点( )
A. 仍P点
B. 在P点右侧
C. 在P点左侧
D. A、B、C错误
【答案】C
【解析】
【详解】将纸条快速从木块下方抽出,纸条对木块作用时间减小,纸条对木块的摩擦力不变,由
I=Ft
可知纸条对木块的冲量减小,由
I=mv-0
可知木块的动量减小,故木块平抛的速度减小,平抛的高度不变,则平抛的时间不变,所以平抛的水平射程减小,故木块的落点在P点的左侧。
故选C。
4. 如图甲,一单摆做小角度摆动,从某次摆球由左向右通过平衡位置开始计时,相对平衡位置的位移x随时间t变化的图像如图乙所示。不计空气阻力,对于这个单摆的振动过程,下列说法正确的是( )
A. 单摆振动的频率是2 Hz
B. 单摆的摆长约为1 m
C. 若仅将摆球质量变大,单摆周期变大
D. t=1s时摆球位于平衡位置O,加速度为零
【答案】B
【解析】
【详解】A.由题图乙可知单摆的周期T=2s,所以频率是0.5 Hz,故A错误;
B.由单摆的周期公式
代入数据可得
L=1.0m
故B正确;
C.单摆周期与摆球质量无关,故C错误;
D.t=1s时摆球位于平衡位置O,加速度为向心加速度,不是零,故D错误。
故选B。
5. 如图所示,两根长直导线平行放置,在两导线间距的中点放上一枚小磁针,当两导线中分别通以同向电流I1、I2 (I1A. 垂直纸面向外转动 B. 垂直纸面向里转动
C. 竖直向上转动 D. 竖直向下转动
【答案】A
【解析】
【详解】根据右手螺旋定则可知靠近I1右侧的磁场方向为垂直纸面向里,靠近I2左侧的磁感应强度方向为垂直纸面向外,因为I1故选A。
6. 某款手机防窥膜的原理图如图所示,在透明介质中等距排列有相互平行的吸光屏障,屏障的高度与防窥膜厚度均为x,相邻屏障的间距为L,方向与屏幕垂直,透明介质的折射率为,防窥膜的可视角度为图中θ,当可视角度θ=45°时,防窥膜厚度x为( )
A. L B. L C. L D. 2L
【答案】B
【解析】
【详解】透明介质的折射率为
n=
由几何关系可得
sin r=
其中
sin i=sin θ=
解得
x=L
故选B。
7. 如图甲为一列简谐横波在时刻的波形图,为介质中的两个质点,图乙为质点的振动图像,则( )
A. 简谐横波沿轴正方向传播
B. 简谐横波的波速为
C. 时,质点的加速度小于质点的加速度
D. 时,质点距平衡位置的距离大于质点距平衡位置的距离
【答案】C
【解析】
【详解】A.由振动图像可知,在t=0.2s时刻,质点P的振动方向向下,结合波形图可知,简谐横波沿轴负方向传播,选项A错误;
B.简谐横波的波速为
选项B错误;
C.时,即在t=0.2s再经过,则质点P到达波谷,而质点Q在波谷与平衡位置之间,则此时质点的加速度小于质点的加速度,选项C正确;
D.时,即在t=0.2s再经过质点P到达波峰,质点Q在波峰和平衡位置之间,则质点距平衡位置的距离小于质点距平衡位置的距离,选项D错误。
故选C。
8. 如图甲所示,水面下有一点光源S,同时发射出a光和b光后,在水面上形成一个被照亮的圆形区域(见图乙),阴影区域为a、b两种单色光所构成的复色光,周边环状区域为b光,则下列说法中正确的是( )
A. a光的频率比b光小
B. 水对a光的折射率比b光小
C. a光在水中的传播速度比b光小
D. 在同一装置的杨氏双缝干涉实验中,a光的干涉条纹间距比b光宽
【答案】C
【解析】
【详解】ABC.因单色光b照亮的区域半径较大,根据
可知b光临界角较大,根据
可知,b光折射率较小,频率也较小,根据
可知,b光在水中的速度较大,选项C正确,AB错误;
D.因b光的频率较小,波长较大,根据
可知,在同一装置的杨氏双缝干涉实验中, b光的干涉条纹间距比a光宽,选项D错误。
故选C。
9. 如图所示的电流天平,矩形线圈的匝数为n,b段导线长为L,导线a、b、c段处于与线圈平面垂直匀强磁场中,当线圈没有通电时,天平处于平衡状态。当线圈中通入电流I时,通过在右盘加质量为m的砝码(或移动游码)使天平重新平衡。下列说法中正确的是( )
A. 线圈通电后, b段导线的安培力向下
B 若仅将电流反向,线圈将仍能保持平衡状态
C. 线圈受到的安培力大小为mg
D. 由以上测量数据可以求出磁感应强度
【答案】C
【解析】
【详解】ACD.依题意,通过在右盘加质量为m的砝码(或移动游码)使天平重新平衡,可知b段导线所受安培力向上且
又
解得
故AD错误;C正确;
B.依题意,当线圈没有通电时,天平处于平衡状态,若仅将电流反向,线圈将而外受到向下的安培力作用,不能保持平衡状态。故B错误;
故选C。
10. 如图所示,波源O1、O2以相同频率垂直纸面振动激发出横波在纸面内沿着各个方向传播,A、B、C三点在O1、O2连线的中垂线上,t=0时刻O1、O2同时沿相同方向开始振动,经过4s的时间,与O1相距8m的A点开始振动,此后A点每分钟上下振动20次,且当A位于波峰时,B点同时位于离A点最近的波谷,O1C相距20m。则下列说法正确的( )
A. 波源O1激发的横波波速为
B. 波源O2激发的横波波长为8m
C. O1与B之间的距离为11m
D. 振动稳定后AC两点间共有5个振动加强点(含AC两点)
【答案】C
【解析】
【详解】AB.波的传播速度
由题意得,振动的周期
波长
故AB错误;
C.当A位于波峰时,B点同时位于离A点最近的波谷,所以O1与B之间的距离
故C正确;
D.AC两点间各点到两波源距离相等,波程差均为0,所以AC两点间各点均为振动加强点,故D错误。
故选C。
11. 如图所示,足够长的导体棒AB水平放置,通有向右的恒定电流I。足够长的粗糙细杆CD处在导体棒AB的正下方不远处,与AB平行。一质量为m、电荷量为+q的小圆环套在细杆CD上。现给小圆环向右的初速度v0,圆环运动的v-t图像不可能是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】A.由右手螺旋定则可知导体棒AB下方的磁场垂直纸面向里,所以带电小圆环受到竖直向上的洛伦兹力,当qvB=mg时,小环做匀速直线运动,故A正确,不符合题意;
BC.当qvB水平方向,有
小环做加速度逐渐增大的减速运动,直至停止,所以其v t图像的斜率应该逐渐增大,故B错误,符合题意,C正确,不符合题意;
D.当qvB>mg时,在竖直方向,根据平衡条件有
水平方向,有
小环做加速度逐渐减小的减速运动,直到重力与洛伦兹力相等时,小环开始做匀速运动,故D正确,不符合题意。
故选B。
二、非选择题∶共5题,共56分。其中第13题第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
12. 小明和小华同学在“用单摆测量重力加速度大小”。
(1)提供下列几个相同大小的小球,应选择____。
A. 实心钢球 B. 空心钢球 C. 实心铝球 D. 空心铝球
(2)选择器材,将摆球用细线悬挂在固定装置的横杆上,则悬挂方式应采用____。
A. B. C.
(3)小明为测得摆线的长度为L,并测得单摆经历n次全振动的时间为t,小球的直径为d,则当地重力加速度值的表达式为____(结果用L、d、n、t表示)。
(4)小华在没有游标卡尺的情况下,他先测出摆长较长时的摆线长度,并测出此时单摆的振动周期;然后把摆线长度缩短为,再测出其振动周期。则当地重力加速度值的表达式为____(结果用表示)。
(5)为了减小重力加速度的测量误差,上面两位同学在数据测量或处理上可以采取什么措施?_________________
【答案】 ①. A ②. C ③. ④. ⑤. 多次改变摆线长度L,并测得相应的周期T,画出图线,利用其斜率计算重力加速度
【解析】
【详解】(1)[1]为减小空气阻力的影响,应选择密度大,体积小的实心钢球。
故选A。
(2)[2]AB.对A、B两种方式,在单摆摆动过程中,单摆的悬点不固定,摆长会发生改变,故AB错误;
C.对C所示方式,单摆的悬点固定,单摆摆动过程中摆长不变,故C正确。
故选C。
(3)[3]根据题意可知,单摆的摆长为
单摆的周期为
由单摆的周期公式可得,当地重力加速度值的表达式为
(4)[4]若摆线长度为,此时单摆的振动周期为
若摆线长度为,此时单摆的振动周期为
联立解得当地重力加速度值的表达式为
(5)[5]可以采取的措施为多次改变摆线长度L,并测得相应的周期T,画出图线,利用其斜率计算重力加速度。
13. 如图,半径为R的半球形玻璃体置于水平桌面上,半球的上表面水平,球面与桌面相切于A点。一细束单色光经球心O从空气中摄入玻璃体内(入射面即纸面),入射角为45°,出射光线射在桌面上B点处。测得AB之间的距离为。真空中光速为c,求:
(1)玻璃体的折射率:
(2)光线通过半球形玻璃体所用时间t。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)作出光路图如图
设玻璃的折射率为n,由折射定律有
式中,入射角i=45°,r为折射角,OAB为直角三角形,因此
代入数据得
由折射定律
(2)设光在玻璃中速度为v,光在玻璃中的速度为
可得光线通过半球形玻璃体所用时间为
14. 2023年8月6日凌晨2时33分,山东德州市平原县发生5.5级地震,地震波既有纵波(P波)也有横波(S波),纵波是推进波,横波是剪切波,地震波的纵波和横波频率相等。距离震源30km的监测人员先感觉到上下颠簸,=3s后感觉到左右摇晃,监测人员在左右摇晃时监测到了一列沿x轴负方向传播的地震横波。时刻x轴上在0~4.5km区间内的波形如图中实线所示s时刻的波形如图中虚线所示,已知该地震横波的周期T>0.5s。求:
(1)该地震横波传播速度的大小;
(2)该地震纵波的波长。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)由波形图可知地震横波的波长
由题意可得
(,1,2,…)
又,可得
即
地震横波传播速度为
解得
(2)由题意得
解得
又
解得
15. 如图,足够长的光滑固定水平直杆上套有一可自由滑动的物块B,B的质量为m,杆上在物块B的左侧有一固定挡板C,B的下端通过一根轻绳连接一小球A,绳长为L,A的质量也为m。先将小球拉至与悬点等高的位置时,细绳伸直但没有形变,B与挡板接触。现由静止释放小球A。重力加速度大小为g。求:
(1)小球A向右摆动的最大速度;
(2)物块B运动过程中的最大速度;
(3)小球A向右摆起相对于最低点所能上升的最大高度。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)小球A摆至最低点时速度最大,最大速度设为,由机械能守恒得
解得
(2)小球A从最低点向右摆动的过程中,A、B系统水平方向动量守恒,当A最后回到最低点时,B的速度最大,设此时A、B的速度分别为、,由水平方向动量守恒得
由机械能守恒得
解得
,
(3)当小球A摆至最高点时,A、B共速,设为v,A、B系统水平方向动量守恒得
由机械能守恒得
联立解得
16. 如图所示的三维空间中,yOz平面左侧区域记为Ⅰ,区域Ⅰ内存在沿y轴负方向的匀强电场;yOz平面与垂直于x轴足够大的荧光屏之间的区域记为Ⅱ,区域Ⅱ内存在沿x轴正方向的匀强磁场,磁感应强度大小为B,荧光屏与x轴交点位置的坐标不确定。一质量为m、电荷量为+q的粒子从坐标(-L,0,0)处进入区域Ⅰ,粒子初速度大小为v0,方向沿着x轴正方向,经过yOz平面时的坐标为(0,-L,0),再经过磁场偏转后击中荧光屏,不计粒子的重力。
(1) 求粒子经过yOz平面时沿y轴的速度大小vy。
(2) 若荧光屏与x轴交点的x轴坐标为,求粒子在磁场中的运动时间t。
(3) 若粒子击中荧光屏时z轴坐标为,求荧光屏与x轴交点的x坐标。
【答案】(1) 2v0;(2) ;(3)(n=0,1,2,3,…)或(n=1,2,3,…)
【解析】
【详解】(1) 粒子在区域Ⅰ内,在x轴方向做匀速直线运动,可得粒子在区域Ⅰ内的时间为
t1=
因受到电场力的作用,粒子在区域Ⅰ内时,在y轴上做匀加速运动
可得
L=a1
解得
a1=
则可得粒子经过yOz平面时沿y轴的速度大小
vy=a1t1=2v0
(2) 因在区域Ⅱ内的磁场方向沿x轴正方向,则将粒子进入区域Ⅱ内的速度分解为沿x轴方向和垂直于x轴方向,沿x轴方向的速度大小为v0,垂直于x轴方向的速度大小为2v0,沿y轴负方向,则可得粒子在磁场中的运动时间为
t=
(3) 根据洛伦兹力提供向心力,可得
m=Bq·2v0
解得
R=
已知粒子击中荧光屏时z轴坐标为,即在z轴方向上的位移为
d=
设粒子在yOz平面上的速度偏转的角度为θ,则可得
cos θ=
解得
θ=2nπ+(n=0,1,2,3,…)
或
θ=2nπ-(n=1,2,3,…)
可知粒子在磁场中运动的周期为
T=
则粒子在磁场中经历时间为
t=T=(n=0,1,2,3,…)
或
t=(n=1,2,3,…)
荧光屏与x轴交点的x坐标为
x=v0t=(n=0,1,2,3,…)
或
x=(n=1,2,3,…)