陕西省西安市长安一中2024-2025学年高二（上）期末物理试卷（含答案）

陕西省西安市长安一中2024-2025学年高二（上）期末物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.如图所示，某学校探究性学习小组的同学用、两种颜色的激光以不同的角度同时沿不同的半径方向射入同一块半圆形玻璃砖，其折射光线由圆心点射出后重合。、两种光穿过玻璃砖所需时间分别为、，全反射临界角分别为、，则下列说法正确的是( )
A. ，
B. ，
C. ，
D. ，
2.四个相同的小量程电流表表头分别改装成两个电流表、和两个电压表、，已知电流表的量程小于的量程，电压表的量程大于的量程，改装好之后把它们接入如图所示的电路，合上开关，为定值电阻，电压表、读数分别为、，电流表、的读数分别为、，则下列说法正确的是( )
A. 指针的偏角大于指针的偏角
B. 指针的偏角小于指针的偏角
C. 的读数大于的读数，的读数小于的读数
D. 定值电阻
3.将乒乓球从某一高度静止释放后，与水平地板碰撞若干次后最终停在地板上。设乒乓球每次弹起的最大高度为前一次的倍，不计空气阻力，则在相邻的前后两次碰撞过程动能变化量为和，动量变化量的大小分别为和，则下列不正确的是( )
A.
B.
C. 乒乓球损失的机械能相等
D. 乒乓球所受地板的弹力的冲量之比为
4.“顿牟缀芥”是两千多年前我国古人对摩擦起电现象的观察记录，经摩擦后带电的琥珀能吸起小物体。现用下述模型分析探究。在某处固定一个电荷量为的正点电荷，在其正下方处有一个原子。在点电荷产生的电场场强为作用下，原子的负电荷中心与正电荷中心会分开很小的距离，形成电偶极子如图所示。描述电偶极子特征的物理量称为电偶极矩，，这里为原子核的电荷。实验显示，，为原子的极化系数，反映其极化的难易程度。被极化的原子与点电荷之间产生作用力。在一定条件下，原子会被点电荷“缀”上去。下列说法正确的是( )
A. 为排斥力
B. 为吸引力，因为被极化的原子整体呈现带负电
C. 若点电荷的电荷量变成倍，则变成倍
D. 若原子与点电荷间的距离减小一半，则变为倍
5.如图甲，弹簧振子的平衡位置点为坐标原点，小球在、两点间做振幅为的简谐运动，小球经过点时开始计时，其图像如图乙，小球的速度，加速度为，质量为，动能为，弹簧劲度系数为，弹簧振子的弹性势能为，弹簧对小球做功的功率为，下列描述该运动的图像正确的是( )
A. B.
C. D.
6.在真空中，一点电荷在、两点产生的电场强度方向如图所示。若点的电场强度大小为，，。现有点电荷，在、两点的连线上，则点电荷受到的电场力最大值为( )
A. B. C. D.
7.如图所示，在均匀介质中有两个频率为的波源和，两波源之间的距离为，以波源为圆心，有一半径的圆，在时，两波源同时垂直纸面方向从平衡位置开始振动，已知波源的振幅为，两波源发出的波传到点的时间相差，最终稳定后，波源和连线的中点的振幅为，则下列说法错误的是( )
A. 波源的振幅为 B. 两波源发出波的波长都为
C. 轴正半轴所有质点的振幅都相同 D. 在圆周上振动加强点有个
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.下列关于磁场与现代科技的相关说法正确的( )
A. 甲图是一种速度选择器，当的正电荷不计重力从左侧射入，将向上偏转
B. 乙图是一种磁流体发电机的装置，一束等离子体含有大量正、负带电粒子射入磁场，则通过电阻的电流从流向
C. 丙图是常见的质谱仪，可以把质量不同，但比荷相同的带电粒子分开
D. 丁图是金属导体制成的霍尔元件，通以如图所示的电流，则面电势低于面电势
9.如图所示，有一电荷均匀分布的固定绝缘细圆环，圆心为，轴线上的电场强度和电势分布如图所示。现有一带负电的粒子重力不计以初速度沿轴线由运动到，。关于粒子由运动到的过程分析，下列说法正确的是( )
A. 粒子先加速后减速
B. 静电力对粒子做功不为
C. 粒子所受静电力先增大后减小再增大再减小
D. 粒子的电势能先增大后减小
10.如图所示，圆形区域内存在匀强磁场，磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向里。质量为、电荷量为的带电粒子由点沿平行于直径的方向射入磁场，经过圆心，最后离开磁场。已知圆形区域半径为，点到的距离为，不计粒子重力。则( )
A. 粒子带负电 B. 粒子运动速率为
C. 粒子在磁场中运动的时间为 D. 粒子在磁场中运动的路程为
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.实验小组成员用双缝干涉实验装置测光的波长，装置如图甲所示，其中光源发出单色光。
为保证实验顺利进行，处应安装的光学仪器为______。
实验时，若观察到较模糊的干涉条纹，可以调节拨杆使单缝和双缝平行，从而使条纹变得清晰。要想增加从目镜中观察到的条纹个数，需将毛玻璃屏向______填“靠近”或“远离”双缝的方向移动。
将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第条亮纹。此时手轮上的示数为；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如图乙所示，为______。求得相邻亮纹的间距。已知双缝间距，测得双缝到屏的距离，求得所测单色光的波长为______结果保留位有效数字。
12.将两个锌、铜等金属电极插入任何一个水果中就可以做成一个水果电池，但日常生活中我们很少用“水果电池”，这是为什么呢？某学习小组的同学准备就此问题进行探究．
某学习小组通过查阅资料得知，将锌、铜两电极插入水果中，电动势大约有伏左右，他们找来了一个苹果做实验，用伏特表测其两极时读数为则该苹果电池的电动势应______填“大于”、“等于”或“小于”。但当他们将四个这样的苹果电池串起来给标称值为“，”的小灯泡供电时，灯泡并不发光，经小组检查，电源串联没有问题，灯泡、线路也均没有故障，则出现这种现象的原因估计是______不要求写分析、推导过程。
为验证上述猜想，该学习小组想尽可能准确测量出“苹果电池”的电动势和内阻，他们进入实验室，发现有以下器材：
A.一个“苹果电池”
B.电流表量程为，内阻为
C.电流表量程为，内阻为
D.电流表量程为，内阻约为
E.滑动变阻器最大阻值约
F.定值电阻阻值为
G.电阻箱
H.导线和开关
经分析，实验电路中最大电流约，则需选择电流表______选填“”、“”或“”并用定值电阻对其量程进行扩充，扩充后的量程为______。
在图的方框中画出设计的电路图；
用中实验电路测得的几组电流表的读数、电阻箱的读数，作出图线如图所示，根据图线求得：______，______结果保留位有效数字。
四、简答题：本大题共1小题，共16分。
13.如图，一半径为的圆内存在匀强磁场，磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向里，在圆形磁场右边有一接地的“”形金属挡板，，，在边中点开一小孔，圆形磁场与边相切于点，挡板内存在垂直于纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度大小，在边下方处放置一足够长的水平接收板，初速度可忽略的大量电子，经过电压加速后，有宽度为的平行电子束竖直向上进入圆形磁场，均通过点进入，电子质量为，电荷量为，忽略电子间的相互作用和电子的重力，其中、、、已知，求：
电子进入圆形磁场区域时的速度；
圆形磁场区域的半径；
电子在水平接收板上击中的区域。
五、计算题：本大题共2小题，共26分。
14.如图，一半径为的透明材料半球，点是半球的球心，虚线表示光轴过球心与半球底面垂直的直线。已知该材料的折射率为，光在真空中的传播速度为。现有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光线能从球面射出不考虑被半球的内表面反射后的光线。
半球底面上多大区域面积的入射光线能够直接从球面射出；
距光轴的入射光线，经球面折射后与光轴相交，求该光线从进入半球到该交点的时间。已知
15.如图所示，质量为的轨道静止在光滑水平面上，轨道和水平面间不固定。轨道水平部分的上表面粗糙，竖直部分为表面光滑的四分之一圆弧轨道，两部分在点平滑连接，为轨道的最高点。现有一质量的小物块从平板车的右端以水平向左的初速度滑上水平轨道，小物块与水平轨道间的动摩擦因数。已知轨道圆弧部分的半径，小物块处在轨道水平部分运动时，轨道加速度与小物块加速度大小之比为：，小物块可视为质点，重力加速度。求：
轨道的质量；
若小物块恰能到达圆弧轨道的最高点，求水平轨道的长度；
在的前提下，判断小物块能否从轨道上滑下来；如果能，求小物块滑下来的速度；如果不能，求小物块停在轨道的位置与的距离。
1.【答案】
2.【答案】
3.【答案】
4.【答案】
5.【答案】
6.【答案】
7.【答案】
8.【答案】
9.【答案】
10.【答案】
11.【答案】透镜 靠近
12.【答案】大于 水果电池的内阻太大，接灯泡时电流太小，电池的输出电压也太小，导致输出功率太低，不能使灯泡发光
13.【答案】解：电子初速度为，忽略电子间的相互作用和电子的重力，经过电压加速，由动能定理得：
变形整理解得：
因为有宽度为的平行电子束竖直向上进入圆形磁场，均通过点，根据磁聚焦的原理，
结合几何关系可知，圆形磁场半径等于电子在其运动轨迹的半径，即：
挡板内电子进入挡板内磁场，由洛伦兹力提供向心力：
可知在挡板内做圆周运动的半径为圆形磁场内圆周运动半径的倍，即：
当圆的轨迹与边相切时，即粒子在点速度方向向上，此时粒子可以射到收集板，如左图所示。
随着粒子在点速度从竖直向上往顺时针偏转时，其轨迹也绕点顺时针偏转，当偏转到圆的轨迹与边相切时，此时粒子刚好不能射到收集板，如右图所示。
在右边大三角形中：
在三角形中，由题意和几何关系：，
所以有：
那么：
则：
代入解得：
电子在水平接收板上击中的区域为这一区域。
答：电子进入圆形磁场区域时的速度为；
圆形磁场区域的半径为；
电子在水平接收板上击中的区域为挡板右边处，区域见解析图示。
14.【答案】解：光路图如图所示：
设从底面上处射入的光线在球面上发生折射时的入射角刚好等于全反射临界角时，对应入射光线到光轴的距离最大，从球面射出的光线对应的面积最大；
由全反射临界角公式，解得临界角，
根据数学知识，
半球底面上的最大面积，
故入射光线能够直接从球面射出的底面上面积为；
设距光轴的入射光线在球面点发生折射时的入射角和折射角分别为和，光路图如图所示：
根据数学知识，解得入射角，
根据数学知识，
根据折射率公式，
传播时间，
由折射定律，折射角，解得折射角，
设折射光线与光轴的交点为，根据数学知识，，
在中，由正弦定理有，
代入数据解得，
光的传播时间，
该光线从进入半球到该交点的时间。
15.【答案】解：小物块处在轨道水平部分运动时，设二者之间的摩擦力大小为，对轨道和小物块，分别由牛顿第二定律得：
又根据题意可知：
联立解得轨道的质量为：
因小物块恰能到达圆弧轨道的最高点，所以小物块到达最高点时二者速度相等，设共同速度为，在整个过程中，规定向左为正方向，根据动量守恒和能量守恒有：
代入数据联立解得水平轨道的长度为：
假设轨道的水平部分足够长，则二者最终共速，设共速的速度为，则从小物块开始滑上轨道到最终二者共速的整个过程中，规定向左为正方向，根据系统动量守恒和能量守恒有：
代入数据联立解得：
因
所以，小物块不能从轨道上滑下来，小物块停在轨道的位置与的距离为：
答：轨道的质量为；
若小物块恰能到达圆弧轨道的最高点，求水平轨道的长度为；
在的前提下，判断小物块不能从轨道上滑下来，小物块停在轨道的位置与的距离为。
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