江苏省徐州市2024-2025学年高二（上）期末物理试卷（含解析）

江苏省徐州市2024-2025学年高二（上）期末物理试卷
一、单选题：本大题共11小题，共44分。
1.光纤通信利用光信号传递数据，具有高速、大容量、低损耗、抗干扰等优势。光纤通信中光传播的主要载体是光导纤维，它主要是利用了光的( )
A. 干涉 B. 衍射 C. 偏振 D. 全反射
2.做自由落体运动的物体，其动量与时间的关系图线为( )
A. B. C. D.
3.为确保公共安全，市民遛狗时应牵绳。如图所示，一市民遛狗时匀速前行，已知绳中拉力大小为、方向与水平面夹角为。则在时间内拉力的冲量为( )
A.
B. ，方向与方向一致
C. ，方向与方向一致
D. ，方向沿水平方向向左
4.如图所示，长方体导体板放在方向与左、右表面垂直，磁感应强度为的匀强磁场中。电流是导体板内电子定向运动产生的恒定电流。经过一段时间，电势较高的为( )
A. 上表面
B. 下表面
C. 左表面
D. 右表面
5.红光和蓝光分别通过、的单缝产生明暗相间的条纹，如图所示。其中蓝光通过的单缝产生的条纹应是( )
A. B.
C. D.
6.如图所示，三根轻质弹性细杆上端分别固定相同的小球、下端固定在一平板上。当平板固定时，杆越长，小球振动周期越大。平板在周期性外力作用下左右振动并带动小球振动，在振动过程中球的振动幅度最大。则在周期性外力作用下( )
A. 小球振动周期最大
B. 小球振动周期最大
C. 只有小球的振动周期与平板振动周期相同
D. 三个小球的振动周期均与平板振动周期相同
7.如图所示，某同学用手使铅笔尖水平方向左右振动，另一同学匀速向外拖动白纸，纸上就画出一条描述笔尖振动情况的图。笔尖经图中点时( )
A. 速度方向水平向左
B. 动能正在逐渐减小
C. 加速度方水平向向右
D. 回复力正在逐渐增大
8.如图，金属棒两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于沿轴负方向的匀强磁场中，棒中通以沿轴正方向的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为。若要使角变大，正确的操作是( )
A. 两悬线等长变短
B. 磁感应强度变小
C. 棒中电流变大
D. 金属棒的质量变大
9.如图所示，、、是三只完全相同的灯泡，是自感系数很大、电阻可忽略不计的自感线圈。下列说法正确的是( )
A. 闭合开关瞬间，、、均逐渐变亮
B. 闭合开关瞬间，和立即亮、逐渐变亮
C. 断开开关瞬间，立即熄灭
D. 断开开关瞬间，闪亮后逐渐熄灭
10.如图所示，水平面上放一“”型框架，其上表面放置一物块，物块和框架之间用轻质弹簧连接。所有接触面光滑，框架足够长。开始时框架和物块均处于静止状态，用细线拉紧弹簧。剪断细线后，则( )
A. 系统的动量增大 B. 系统的机械能增大
C. 弹簧原长时物块的动量最大 D. 弹簧伸长量最大时框架动量最大
11.某企业应用电磁感应产生的涡流加热金属产品，其工作原理图如图甲所示。线圈中通过的电流与时间的关系如图乙所示图甲中所示的电流方向为正。则置于线圈中的圆柱形金属导体在时间内产生的涡流从左向右观察( )
A. 顺时针方向，逐渐增大 B. 顺时针方向，逐渐减小
C. 逆时针方向，逐渐增大 D. 逆时针方向，逐渐减小
二、实验题：本大题共1小题，共15分。
12.如图所示，某同学利用一半径为的光滑圆弧面测定本地的重力加速度。该同学把小球移到距离最低点较近的点，由静止释放小球，小球在点、点之间振动，圆弧面弧长，因小球的运动可等效为单摆摆球的运动，该系统也称为圆弧摆。
为较精确测量小球多个振动周期的运动时间，计时起始位置应为______。
A.点
B.点
C.点、点之间的任意位置
该同学正确选择计时起点位置，多次从点静止释放小球，分别得出各次的振动周期，然后求出振动周期的平均值，这种方法求周期可以减小______误差选填“偶然”、“系统”。
该同学逐渐降低释放点高度，并分别测出小球的振动周期。从较高位置释放小球的振动周期______从较低位置释放小球的振动周期选填“大于”、“小于”、“等于”。
在某次实验中，测得次全振动的时间为。该同学将圆弧面的半径作为摆长，代入单摆的周期公式，可求得当地的重力加速度 ______用题中提供的物理量符号表示。该同学发现，通过以上方式求得的重力加速度总比当地的重力加速大。造成这种结果的原因是______。
三、计算题：本大题共4小题，共41分。
13.在一均匀介质中，两个相距同步振动的波源、，其振动频率均为。产生的简谐波在介质中传播速度。在波源正上方处有一点。
求简谐波的波长。
通过计算说明，点是振动加强点、还是振动减弱点。
14.在中国空间站“天宫课堂”的水球光学实验中，航天员向水球中注入空气，形成一个内含气泡的水球。如图所示，若气泡与水球同心，气泡半径为，水球半径为。在过球心的平面内，一单色光以入射角水平照射这一水球，光线经折射后恰好与内圆相切。光在真空中的传播速度为，不考虑光线反射。、求：
水的折射率；
光线在该水球中传播的时间。
15.世界多国都在加紧研制真空管道超高速磁悬浮列车。某研发团队想要探究其电磁刹车的效果设计了一电磁制动装置，其简化模型如图所示。质量为的单匝正方形导线框边长为，电阻为。在线框运动方向的水平面上有等间距分布竖直向上的匀强磁场区域，磁感应强度大小为，磁场长度、两相邻的磁场间距离均为，磁场宽度略大于。线框以初速度进入磁场，从进入磁场到停止运动的时间为。已知线框与水平面间的动摩擦因数为，重力加速度为。求线框：
进入磁场瞬间所受的安培力大小；
进入第一个磁场区域的过程中，通过其横截面的电荷量；
从进入磁场到停止运动的过程中前进的距离。
16.如图所示，在水平面内建立坐标系，在第Ⅰ、Ⅳ象限中存在方向竖直向下的匀强磁场，第Ⅳ象限的磁感应强度大小为。质量为、电荷量为的带电粒子从坐标原点沿与方向成以一定速度射入第Ⅳ象限，第一次经过轴上的点，间的距离为。粒子可视为质点，不考虑粒子重力。
求粒子射入时的速度大小；
要使粒子不从轴飞出，求第Ⅰ象限磁场区域的磁感应强度大小应满足的条件；
若第Ⅰ象限磁场区域的磁感应强度，求粒子经过轴的位置坐标可能值。
答案和解析
1.
【解析】光导纤维是利用了光的全反射原理，故ABC错误，D正确；
故选：。
2.
【解析】自由落体运动的加速度是恒定不变的，由可知，物体的速度与时间成正比，由，可知动量与时间成正比，故B正确，ACD错误；
故选：。
3.
【解析】根据冲量公式可得
方向与方向相同，故B正确，ACD错误。
故选：。
4.
【解析】电子的定性移动方向与电流方向相反，根据左手定则可知，电子受到的洛伦兹力向上，则电子向下偏转，下表面积累电子，使得上表面电势比下表面电势高，故A正确，BCD错误。
故选：。
5.
【解析】单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，而波长越大，中央亮条纹越粗，单缝越窄，衍射现象越明显，中央亮条纹越宽，蓝光波长小于红光，所以蓝光通过的单缝产生的条纹中央亮纹应该是最窄的。故ABC错误，D正确。
故选：。
6.
【解析】、根据题目描述，小球的振动幅度最大，这表明小球的振动周期与平板振动周期相同或相近，即小球处于共振状态，振动周期与振动振幅无关，故AB错误；
、当平板振动时，所有小球的振动周期均与平板振动周期相同，故D正确，C错误；
故选：。
7.
【解析】、笔尖在白纸上沿垂直于纸运动的方向振动，得到的图像上轨迹的切线方向表示运动的方向，可知图中点对应的方向水平向左，故A正确；
B、由图可知，在点处笔尖正向平衡位置处运动，所以笔尖经图中点时速度在增大，所以笔尖的动能在增大，故B错误；
C、由图可知，点在对称轴的右侧，则加速度的方向向左，故C错误；
D、在点处笔尖正向平衡位置处运动，所以笔尖经图中点时回复力在减小，故D错误。
故选：。
8.
【解析】平衡时两悬线与竖直方向夹角均为，对金属棒受力分析如图所示
由金属棒受力平衡可得
A.两悬线等长变短，不影响角度的变化，故A错误；
B.磁感应强度变小，则变小，故B错误；
C.棒中电流变大。则变大，故C正确；
D.金属棒的质量变大，则变小，故D错误。
故选：。
9.
【解析】、开关闭合的瞬间，电源的电压同时加到两支路的两端，灯立即发光。由于线圈的自感阻碍，灯与灯逐渐变亮，由于线圈的电阻可以忽略，最后一样亮，故AB错误；
、由于线圈的电阻可以忽略，所以电路中的电流稳定后流过线圈的电流是流过灯泡电流的倍；断开开关的瞬间，线圈与三灯一起构成一个自感回路，通过线圈的电流要减小，线圈产生自感电动势，相当电源，闪亮后逐渐熄灭，与两灯逐渐同时熄灭，故C错误，D正确。
故选：。
10.
【解析】、因所有接触面均光滑，故物块、框架和轻质弹簧组成的系统无机械能损失，且此系统所受合外力为零，可得此系统的机械能与动量均守恒，故AB错误；
C、此系统的初始动量为零，且动量守恒，可知物块的动量与框架的动量总是等大反向。弹簧原长时其弹性势能为零，由机械能守恒定律可得此时物块与框架的动能均为最大，则此时物块与框架的动量均为最大，故C正确；
D、弹簧伸长量最大时物块与框架的速度相同，因物块与框架的总动量始终为零，故此时物块与框架的动量均为零，可知弹簧伸长量最大时框架动量不是最大，故D错误。
故选：。
11.
【解析】在时间内，电流减小，图像斜率增大，感应电动势变大，感应电流变大，磁通量减小，根据楞次定律可以判断感应电流方向为逆时针方向，故ABD错误，C正确。
故选：。
12. 偶然 等于 摆长应为到球心的距离
【解析】为较精确测量小球多个振动周期的运动时间，计时起始位置应为点，故B正确，AC错误；
故选：。
通过求平均值的方法可以减小偶然误差。
根据可知，从较高位置释放小球的振动周期等于从较低位置释放小球的振动周期；
测得次全振动的时间为，则
根据可知
摆长应为到球心的距离，将圆弧面的半径作为摆长会导致重力加速偏大。
故答案为：；偶然；等于；；摆长应为到球心的距离
13【解析】.由，解得：；
由几何关系可知，点与两个波源的距离差为，解得：，
可知，即点到两波源的距离为半波长的奇数倍，点为振动减弱点。
答：波长为；
该点为振动减弱点。
14.由图形中圆的特点，
可知折射角的正弦值满足：；
结合折射率定义，即可计算水的折射率为，得；
由折射率与光速及光在水中的传播速度关系，可计算光线在水球中传播的速度满足：；
由几何关系，可知光在水球中传播的距离，结合速度即可计算时间为：，解得：。
答：水的折射率为；
光线在水球中传播的时间为。
15.线框进入磁场瞬间，线框产生的感应电动势为
由闭合电路欧姆定律得
线框所受的安培力大小为
联立解得
进入第一个磁场区域的过程中前进的距离为。
通过其横截面的电荷量为
由闭合电路欧姆定律得
由法拉第电磁感应定律得
联立解得
设从进入磁场到停止运动的过程中，取向右为正方向，由动量定理得
又
联立解得
答：进入磁场瞬间所受的安培力大小为；
进入第一个磁场区域的过程中，通过其横截面的电荷量为；
从进入磁场到停止运动的过程中前进的距离为。
16.粒子轨迹如图，
设粒子在第Ⅳ象限中做圆周运动的半径为，由几何关系可知，已知，则可得。
根据带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，即，将代入可得：，解得；
设粒子在第Ⅰ象限中做圆周运动的半径为，要使粒子不从轴飞出，
则，将，代入可得。，又因为将代入可得
再将代入，可得；
设粒子在第Ⅰ象限中做圆周运动的半径为，由，将，，代入可得，粒子在第Ⅰ象限运动半周后垂直轴进入第Ⅳ象限，然后再在第Ⅳ象限运动半周回到轴，一个周期内粒子在轴上移动的距离为，将，代入可得，粒子第一次经过轴在处，所以粒子经过轴的位置坐标。
答：粒子射入时的速度大小为；
第Ⅰ象限磁场区域的磁感应强度大小应满足的条件为；
粒子经过轴的位置坐标可能值为。
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