湖南省长沙市雅礼中学2024-2025学年高二（上）期末物理试卷（含答案）

湖南省长沙市雅礼中学2024-2025学年高二（上）期末物理试卷
一、单选题：本大题共6小题，共24分。
1.关于磁场的认识，下列说法正确的是( )
A. 磁感应强度是标量
B. 指南针能够指向南北是因为地磁场的存在
C. 穿过线圈的磁通量为零，则该处的磁感应强度一定为零
D. 一小段通电直导线在磁场中某点不受磁场力作用，则该点磁感应强度一定为零
2.下列有关光的现象中，能说明光是横波的是( )
A. 泊松亮斑 B. 阳光下的油膜呈现彩色
C. 光的偏振 D. 太阳光经过三棱镜呈现彩色
3.用小球和轻弹簧组成弹簧振子，使其沿水平方向做简谐运动，振动图像如图所示，下列说法正确的是( )
A. 时，振子的回复力最大 B. 内，振子的速度逐渐变大
C. 振子振动的振幅为 D. 振子振动的频率为
4.质量为的金属小球，以的速度水平抛出，抛出后经过落地，不计空气阻力，取，下列说法正确的是( )
A. 小球落地时的动量大小为
B. 小球落地时的动量大小为
C. 小球从抛出到落地的动量变化量的大小为
D. 小球从抛出到落地的动量变化量的大小为
5.线圈炮是电磁炮的一种，由加速线圈和弹丸线圈构成，根据通电线圈之间磁场的相互作用原理而工作。如图所示，弹丸线圈放在绝缘且内壁光滑的水平发射导管内。闭合开关后，在加速线圈中接通变化的电流，则能使静止的弹丸线圈向右发射的电流是( )
A. B.
C. D.
6.如图所示，宽度为的有界匀强磁场，磁感应强度为，和是它的两条边界线，现有质量为、电荷量为的带负电的粒子沿图示方向垂直磁场射入，粒子重力不计，要使粒子不能从边界射出，粒子入射速率的最大值是( )
A.
B.
C.
D.
二、多选题：本大题共4小题，共20分。
7.磁场中的四种仪器如图所示，下列说法正确的是( )
A. 甲中回旋加速器加速带电粒子的最大动能与加速电压有关
B. 乙中不改变质谱仪各区域的电场和磁场时，击中光屏同一位置的粒子比荷相同
C. 丙中导电粒子为负电荷的霍尔元件通上如图所示电流和加上如图磁场时，侧电势高
D. 丁中长宽高分别为、、的电磁流量计加上如图所示匀强磁场，若流量单位时间内流过管道横截面的液体体积恒定，则前后两个金属侧面的电压与、无关
8.如图是等臂电流天平的原理图，在天平的右端挂一质量为矩形线圈，线圈匝数为，边长为，放在与纸面垂直的匀强磁场中。当线圈通入如图所示的电流时，在天平左右两边加上质量分别为、的砝码使天平平衡，则( )
A. 磁场方向是垂直纸面向外
B. 磁感应强度的大小为
C. 取走全部砝码，仅改变电流大小，天平可以重新平衡
D. 取走全部砝码，仅改变电流，天平重新平衡，电流与原电流大小之比为
9.如图，一列横波沿轴传播，在时刻的波形如图中实线所示，时刻的波形如图中虚线所示，下列说法正确的是( )
A. 该波的周期可能是 B. 该波的周期可能是
C. 该波的波速可能是 D. 该波的波速可能是
10.如图所示，间距为足够长的光滑平行导轨、固定在绝缘水平桌面上，导轨左端接有阻值的定值电阻，质量为的导体棒垂直静置于导轨上，与导轨接触良好，其长度恰好等于导轨间距，导体棒与导轨的电阻均忽略不计，整个装置处于方向竖直向下、磁感应强度大小为的匀强磁场中，现给导体棒施加一个水平向右的恒力，已知导体棒最大速度为，则( )
A. 力的大小为
B. 当导体棒速度大小为时，导体棒受到安培力的大小为
C. 当导体棒速度大小为时，导体棒的加速度的大小为
D. 导体棒从开始到最大速度的过程中，电阻的热功率随时间均匀增大
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.某学习小组利用单摆测量当地的重力加速度，装置如图甲所示。
在用单摆测量重力加速度的实验中，下面的叙述哪些是正确的______。
A.摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且适当长一些
B.摆球尽量选择质量大些、体积小些的
C.用刻度尺测量摆线的长度，这就是单摆的摆长
D.释放摆球，从摆球经过平衡位置开始计时，记下摆球做次全振动所用的时间，则单摆周期
学习小组同学用游标卡尺测量球的直径，示数如图乙所示，则该摆球的直径 ______。
学习小组同学经测量得到摆长和对应的周期，画出图线，然后在图线上选取、两个点，坐标如图丙所示。则当地重力加速度的表达式 ______。
12.如图所示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验时，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题：
在组装仪器时单缝和双缝应该相互______放置。选填“垂直”或“平行”
在某次测量绿光的波长实验中，将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹记为第条亮条纹，此时手轮上的示数如图所示，则此时的示数为______，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图所示，由此可求得相邻亮条纹的间距 ______。
若双缝间距，双缝到屏的距离，则所测绿光的波长为______。
若其他条件不变，把滤光片换为红色滤光片，则在屏上观察到的条纹间距会______选填“变大”或“变小”。
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13.道威棱镜是医用内窥镜的重要组成部分如图甲，它被广泛用于图形翻转。道威棱镜的横截面是底角为的等腰梯形，棱镜的折射率为。如图乙所示，现有一光源发出一组平行于的光线，最后投射到光屏上，形成完整的像，真空中的光速取。
求光线从射入“道威棱镜”后的折射角；
求光线在棱镜中的传播速度；
通过计算判断光线能否从边射出。
14.如图，光滑水平轨道上放置木板和滑块，滑块置于的左端，与木板之间的摩擦因数为，、、质量分别为、、。开始时、静止，以大小为的速度匀速向左运动，与的碰撞均为弹性碰撞时间极短，最终恰好未从上滑下，滑块可视为质点，重力加速度为。求：
与发生第次碰撞后瞬间的速度大小；
、第次达到共同速度时，的右端与的间距；
木板的长度。
15.如图，平面直角坐标系的第三象限中的区域内存在辐向电场，与点等距的各点电场强度大小相等且方向始终指向；在的区域内无电场和磁场；在的区域内分布着垂直纸面向里的匀强磁场。在点有一粒子源，能够沿轴负方向发射出甲、乙两种带正电的粒子束，两种粒子的速度均为、电荷量均为，粒子甲的质量为，粒子乙的质量为。粒子甲在电场中做半径为的匀速圆周运动；粒子乙从点与轴正方向成角射出电场。进入磁场后，粒子甲从点射出磁场；粒子乙从点图中未标出射出磁场。不计重力和粒子间的相互作用。
求匀强磁场磁感应强度的大小。
求粒子甲从离开粒子源到经过轴所需要的时间。
已知、间的电势差，，求点的坐标。
1.【答案】
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9.【答案】
10.【答案】
11.【答案】
12.【答案】平行 变大
13.【答案】解：画出光路图如图所示：
由折射定律可得：，解得：，所以有：；
光线在棱镜中传播的速度为：；
由几何关系可知关系射到边的入射角为，由临界角公式可得：，解得：，所以有：，由于，则光线在边发生全反射，则光线不能从边射出。
答：光线从射入“道威棱镜”后的折射角为；
光线在棱镜中的传播速度为；
光线不能从边射出，见解析。
14.【答案】解：规定向左为正方向，设和碰撞后的速度大小分别为、，与发生碰撞满足动量守恒。
以向左为正方向，根据动量守恒定律可得：
根据机械能守恒定律得：
解得：，；
与发碰撞后，到、达到共同速度的速度为，满足动量守恒，以向左为正，有：
代入数据解得：
以向左为正，对根据动量定理有：
解得：
A、第次达到共同速度时，的右端与的间距：
解得：；
的长度为，根据运动学公式可得：
解得：。
答：与发生第次碰撞后瞬间的速度大小为；
、第次达到共同速度时，的右端与的间距为；
木板的长度为。
15.【答案】解：由题意可得粒子甲的运动轨迹如下图所示，
粒子甲在磁场中运动了半个圆周，可知其在磁场中的运动半径为：
根据洛伦兹力提供向心力可得：
联立解得：
粒子甲在电场中做半径为的匀速圆周运动，轨迹为圆周。
则其在电场中运动时间为：
粒子甲在的区域内做匀速直线运动的时间为：
粒子甲从进入磁场到经过轴的轨迹圆弧的圆心角为：
对应的运动时间为：
粒子甲从离开粒子源到经过轴所需要的时间为：
设粒子乙在点的速度大小为，对粒子乙从到的过程中，由动能定理得：
，其中：
解得：
设粒子乙在磁场中运动的半径为，同理得：
解得：
粒子乙的运动轨迹如下图所示，
由几何关系可得点纵坐标为：
已知：，可得：
解得：
则点坐标为。
答：匀强磁场磁感应强度的大小为。
粒子甲从离开粒子源到经过轴所需要的时间为。
已知、间的电势差，，求点的坐标为。
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