湖南省长沙市周南中学2024-2025学年高二上学期期末物理试卷（含解析）

湖南省长沙市周南中学2024-2025学年高二上学期期末物理试卷
一、单选题：本大题共6小题，共24分。
1.物理来源于又服务于生活，下列现象中涉及不同的物理知识，其中说法正确的是( )
A. 鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与该波源的频率相比不变
B. 光导纤维利用全反射的原理，其内芯的折射率大于外套的折射率
C. 篮球运动员伸手接篮球，两手随球迅速收缩至胸前，这样做可以减小篮球对手的冲量
D. 潜水员在水中看岸边物体，根据光的折射定律可知，物体的像比实际位置要低
2.一质点做简谐运动的图像如图所示，则( )
A. 在时，该质点的速度最大
B. 在时，该质点具有轴正方向最大加速度
C. 在时间内质点沿轴负方向做加速度减小的加速运动
D. 在时间内质点运动的路程为
3.一列简谐横波在时刻的波形如图中的实线所示，已知波沿轴正方向传播，时刻的波形如图中虚线所示。若该波的周期大于，则该波的传播速度是( )
A. B. C. D.
4.在光滑水平地面上放置一质量为的物块，时刻将一水平方向的力作用在物块上，力随时间变化的图像如图所示。则时，物块的动量大小和方向分别为( )
A. 、沿力的正方向 B. 、沿力的负方向
C. 、沿力的正方向 D. 、沿力的负方向
5.如图所示，、为通电螺线管磁场中同一根磁感线上的两点，、两点磁感应强度的大小分别为、，则( )
A.
B.
C. 、两点磁感应强度方向不同
D. 、两点磁感应强度方向相同
6.金属矩形线圈在匀强磁场中做如图所示的运动，线圈中有感应电流的是( )
A. B. C. D.
二、多选题：本大题共4小题，共20分。
7.大蓝闪蝶以其熠熠生辉的蓝色翅膀而著名，它的翅膀光学结构示意图如图所示。大蓝闪蝶翅膀上的鳞片本身是无色的，当白光照在鳞片上时，会在上、下两层薄薄的鳞片上发生反射，两束反射光相互作用，使翅膀呈现蓝色。则( )
A. 光经鳞片反射后频率变大 B. 光经鳞片反射后频率不变
C. 翅膀呈现蓝色是光的干涉现象 D. 翅膀呈现蓝色是光的衍射现象
8.年月日我国中核集团全面完成了超导回旋加速器自主研制的任务，标志着我国已全面掌握小型化超导回旋加速器的核心技术，进入国际先进行列。置于真空中的形金属盒半径为，磁感应强度为的匀强磁场与盒面垂直，交流加速电压大小恒为。若用此装置对氘核加速，所加交变电流的频率为。加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响，下列说法正确的是( )
A. 所加的交变电流的周期与氘核在磁场中运动的周期要相等
B. 仅减小加速电压，氘核加速次数增多
C. 粒子获得的最大动能与形盒的半径无关
D. 若用该加速器加速粒子需要把交变电流的频率调整为
9.如图甲所示，一通电导体棒用两根绝缘轻质细线悬挂在天花板上并静止在水平位量。当导体棒所在空间加上匀强磁场，再次静止时细线与竖直方向成角，如图乙所示图甲中从左向右看。已知导体棒长度为、质量为、电流为，重力加速度大小为。关于乙图，下列说法正确的是( )
A. 乙图中，当磁场方向斜向右上方且与细线垂直时磁感应强度最小
B. 磁感应强度的最小值为
C. 磁感应强度最小时，每根细线的拉力大小为
D. 乙图中，当磁场方向水平向左时，不能使导体棒在图示位置保持静止
10.如图所示，质量、的小球、均静止在光滑水平面上现给球一个向右的初速度，之后与球发生对心碰撞碰后球的速度可能为( )
A. B. C. D.
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.某学习小组利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内阻，要求尽量精确测量电源电动势。
应该选择的实验电路是图中的_______。选填“甲”或“乙”
为完成实验，该同学用到开关和导线若干，以及以下器材：滑动变阻器应用________填器材前的选项字母。
A.电流表，内阻约； 电压表，内阻约；
C.滑动变阻器； 滑动变阻器；
根据实验数据作出图像如图所示，测得该电池的电动势_______结果保留三位有效数字，测得电源内阻_______填“大于”“小于”或者“等于”真实值。
12.某中学实验小组做“验证动量守恒定律”的实验装置示意图如图所示。主要步骤为：
将斜槽固定在水平桌面上，使槽的末端水平；
让质量为的入射球多次从斜槽上位置静止释放，记录其平均落地点位置；
把质量为的被碰球静置于槽的末端，再将入射球从斜槽上位置静止释放，与被碰球相碰，并多次重复，记录两小球的平均落地点位置；
记录小球抛出点在地面上的垂直投影点测出碰撞前后两小球的平均落地点的位置、与的距离分别为、、，如图乙，分析数据：
若入射小球半径为，被碰小球半径为，则要求：( )
A.， ．， ．， ．，
关于该实验，下列说法正确的有( )
A.入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放
B.铅垂线的作用是检验斜槽末端是否水平
C.入斜槽轨道必须光滑
D.实验中必须测量出小球抛出点的离地高度
若两球碰撞时的动量守恒，应满足的关系式为_______________；若碰撞是弹性碰撞，还应满足的关系式为_______________。均用题中所给物理量的符号表示
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13.如图所示为三棱镜的横截面，，，的边长为，一单色光垂直于面中点入射，在边界恰好发生全反射，光在真空中的传播速度为，求：
求棱镜材料的折射率；
光在棱镜中的传播时间。
14.现代技术中经常利用电场或磁场都可以实现对带电粒子的控制。如图所示，质子由静止开始，从板到板经电场加速后获得速度，并从点以此速度垂直于磁场左边界射入匀强磁场，质子恰好不从右边界穿出磁场。已知质子质量为，带电量为，磁场宽度为。求：
、板间的电压；
匀强磁场的磁感应强度；
质子在磁场中运动的时间。
15.如图所示，一足够长的固定斜面与水平方向夹角为，质量为的物块在斜面上恰好不下滑，质量为的光滑物块从距一定距离处由静止释放，下滑过程中，与的碰撞为弹性碰撞且碰撞时间极短。重力加速度为，不计空气阻力。求：
与第一次碰撞前的速度大小；
第一次碰撞结束后，经过多久发生第二次碰撞；
求物块从初始位置到第次碰撞时，物块的位移大小。
答案解析
1.
【解析】A.根据多普勒效应，鸣笛汽车驶近路人的过程中，路人听到的声波频率与该波源的频率相比变大，故A错误；
B.光导纤维利用全反射的原理，其内芯的折射率大于外套的折射率，故B正确；
C.篮球运动员伸手接篮球，两手随球迅速收缩至胸前，在动量变化量一定时增加作用时间，根据动量定理可知，这样做可以减小篮球对手的冲力，不能减小篮球对手的冲量，故C错误；
D.潜水员在水中看岸边物体，根据光的折射定律可知，物体的像比实际位置要偏高，故D错误。
故选B。
2.
【解析】A.在时，该质点处于正方向最大位移处，速度为零，该质点的速度最小，故A错误；
B.根据
可知在时，该质点具有轴负向最大加速度，故B错误；
C.在内，质点从正方向最大位移处运动至平衡位置过程，即沿轴负方向做加速度减小的加速运动，故C正确；
D.在时间内，质点经历 ，运动的路程为
故D错误。
故选C。
3.
【解析】由图，据题意，该波的周期大于，即波传播的时间小于周期；由两个时刻的波形得到：
已知波沿轴正方向传播，有，得，波速。故选A。
4.
【解析】 图像的面积代表力的冲量，由图可知， 内，力的冲量为
与力的正方向相反。物块在光滑地面上，受到水平力的作用，力的冲量即为物块合外力的冲量，由动量定理
故物块在时的动量为 ，负号代表其方向与力的正方向相反。
故选B。
5.
【解析】解：、磁感线的疏密表示磁场的强弱，则可知，的磁感应强度大于点的磁感应强度，故AB错误；
、磁感线的切线方向表示磁感应强度的方向，故，两点磁感应强度方向不同，故C正确，D错误。
故选：。
明确磁感线的性质，知道磁感线的疏密表示磁场的强弱，而磁感线的切线方向表示磁感应强度的方向．
本题考查磁感线的性质，要注意明确电场线的疏密表示电场的强弱，磁感线的疏密表示磁场的强弱，这是磁感线的基本性质．
6.
【解析】A、图示时刻穿过线圈的磁通量为零，当线圈转动时，磁通量增加，将产生感应电流，故A正确；
B、线圈转动过程中，线圈始终与磁场平行，没有磁感线穿过线圈，线圈的磁通量始终为零，保持不变，没有感应电流产生，故B错误；
C、线圈运动过程中，线圈与磁场平行，没有磁感线穿过线圈，穿过线圈的磁通量始终为零，保持不变，没有感应电流产生，故C错误；
D、线圈在匀强磁场中运动，根据知，磁通量保持不变，没有感应电流产生，故D错误。
7.
【解析】解：、频率由光本身决定，故光经鳞片反射后频率不变，故A错误、B正确；
、上、下两层薄薄的鳞片上发生反射，两束反射光相互干涉，故翅膀呈现蓝色是光的干涉现象，故 C正确、D错误。
故选：。
8.
【解析】回旋加速器交流电源的频率应等于带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的频率，氘核和粒子比荷相同，则在磁场中做匀速圆周运动的频率相同，在同一匀强磁场中做圆周运动的频率相同，A正确，D错误；
B.粒子在电场中加速 解得
仅减小加速电压，氘核加速次数增多， B正确；
C.当粒子在磁场的轨迹半径等于形金属盒半径时，粒子的动能最大
故
故粒子获得的最大动能与形盒的半径有关，与加速电压和加速次数无关，C错误。
故选AB。
9.
【解析】
A、对导体棒受力分析如图所示，导体棒在重力、拉力和安培力的作用下处于平衡状态。由平衡条件可知，导体棒所受拉力和安培力的合力与重力等大反向，拉力和安培力可能的方向如图所示，当安培力方向斜向右上方且与细线垂直时安培力最小，此时磁场方向沿着细线斜向左上方，故A错误；
B、设磁感应强度的最小值，由平衡条件得，解得，故B正确；
C、当磁感应强度最小时，设每条细线拉力大小为，由平衡条件得，解得，故C正确；
D、当磁场方向水平向左时，安培力竖直向上，如果安培力与重力大小相等，可以使导体棒在图示位置保持静止，故D错误。
故选BC。
10.
【解析】解：如果两球发生完全非弹性碰撞，碰撞后两球速度相等，设大小是，
两球碰撞过程系统动量守恒，以的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：
代入数据解得：
如果两球发生完全弹性碰撞，碰撞过程系统动量守恒、机械能守恒，
设碰撞后的速度大小为，的速度大小为，以的初速度方向为正方向，
由动量守恒定律得：，
由机械能守恒定律得：
代入数据解得：，，负号表示方向与正方向相反
碰撞后球的速度范围是：，故AC正确，BD错误。
如果两球发生完全非弹性碰撞，碰撞后两球速度相等，应用动量守恒定律求出碰撞后球的速度；如果两球发生完全弹性碰撞，碰撞过程系统动量守恒、机械能守恒，应用动量守恒定律与机械能守恒定律求出碰撞后球的临界速度，然后分析答题。
分析清楚两球的运动过程，应用动量守恒定律与机械能守恒定律即可解题；解题时注意讨论碰撞类型，否则会出现漏解。
11.乙
大于

【解析】电路甲电动势和内阻的测量值均小于实际值，电路乙的电动势的测量值等于实际值，内阻的测量值大于实际值，题目对内阻测量误差未做要求，只要求更精确测量电动势，应选择乙电路。
因为电源的内阻很小，为了调节方便，滑动变阻器应选择阻值较小的。
由题中图像可知，该电池的电动势为
该电池的内阻测量值为
12.


【解析】为了避免碰撞后小球被撞回，所以要求入射球的质量大于被碰球的质量，两球正碰，半径相同，即 ， 。
故选C。
只要保证每一次小球从同一位置静止释放，使得小球获得相同的初速度即可，故A正确；
B.铅垂线的作用是用来确定点位置的，不是用来检验斜槽是否水平，故B错误；
C.斜槽轨道可以不用光滑，故C错误；
D.小球从斜槽末端飞出后，做平抛运动，由于高度相同，所以在空中运动时间相同，即可用水平位移表示速度，所以不需要测量小球抛出点的离地高度，故D错误。
故选A。
设小球在空中运动的时间为，若满足动量守恒定律有
整理得
若碰撞是弹性碰撞，还应满足机械能守恒定律，即
13.光垂直于边中点进入棱镜，光在棱镜中的传播路径如下图所示
由几何关系可知
全反射临界角满足
解得
光在棱镜中的传播为
由几何关系可知
光在棱镜中传播距离为
光在棱镜中的传播时间为

【解析】详细解答和解析过程见答案
14.在加速电场由动能定理可得
解得
由几何关系可得
根据洛伦兹力提供向心力
解得
根据周期的定义有
粒子速度偏转角等于转过的圆心角，为 ，质子在磁场中运动的时间

【解析】详细解答和解析过程见答案
15.设与碰前速度为 ，根据动能定理有
解得
与的碰撞为弹性碰撞，则有
，
解得
，
由于恰好不下滑静止于斜面上，所以有
则碰后将匀速下滑，将匀加速下滑，根据牛顿第二定律有
令第一次碰撞后到第二次碰撞的时间为 ，则有
解得
结合上述，第二次碰撞前瞬间速度
令与第二次碰后速度分别为 ， ，由动量守恒定律与机械能守恒定律得
，
解得
，
由于、质量相等，两者发生弹性碰撞后，速度发生交换，根据上述弹性碰撞动量守恒定律与机械能守恒定律表达式求出的碰后速度可知，碰撞后，对的相对初速度大小仍然为
方向沿斜面向上，相对加速度仍然为
方向沿斜面向下，可知，若前一次碰撞到后一次碰撞经历时间为 ，则有
解得
可知，从第一次碰撞后，每经历时间相同 ，两者就碰撞一次，选择相对速度方向向上为正方向，由于
表明每一次碰撞时，的速度均比的速度小，由于、质量相等，两者发生弹性碰撞后，速度发生交换，则每一次碰撞后，的速度均增大。结合上述，第一次碰后的位移
第二次碰后的位移
第次碰后的位移

物块从初始位置到第次碰撞时，物块的位移
解得


【解析】详细解答和解析过程见答案
第1页，共1页