江苏省无锡一中2024-2025学年高二（上）期末物理试卷（含解析）

江苏省无锡一中2024-2025学年高二（上）期末物理试卷
一、单选题：本大题共10小题，共40分。
1.下列关于动量、冲量说法正确的是( )
A. 物体动量变化，动能一定变化
B. 物体速度变化，动量一定变化
C. 物体所受合外力冲量越大，它的动量也越大
D. 跳高时，在落地处垫海绵是为了减小运动员的冲量
2.对如图所示的图样、示意图或实验装置图，下列判断正确的是( )
A. 甲图是小孔衍射的图样，也被称为“泊松亮斑”
B. 乙图是利用薄膜干涉来检测玻璃板的平整程度，它是光在被检测玻璃板的上下表面反射后叠加的结果
C. 丙图是双缝干涉原理图，若到、的路程差是半波长的偶数倍，则处是亮纹
D. 图丁中的、是偏振片，是光屏，当固定不动，绕水平轴在竖直面内顺时针缓慢转动，从图示位置开始转动的过程中，上的光亮度保持不变
3.光滑的水平面上叠放有质量分别为和的两木块，下方木块与一劲度系数为的弹簧相连，弹簧的另一端固定在墙上，如图所示，已知两木块之间的最大静摩擦力为，为使这两个木块组成的系统象一个整体一样地振动，系统的最大振幅为( )
A. B. C. D.
4.如图，在磁感应强度大小为的匀强磁场中，两长直导线和垂直于纸面固定放置，分别通有大小相等方向相反的电流，纸面内两导线连线的中点处的磁感应强度恰好为零，下列说法正确的是( )
A. 中的电流在点处产生的磁感应强度大小为
B. 中的电流在点处产生的磁感应强度大小为
C. 仅让中的电流反向，则点处的磁感应强度大小为
D. 仅让中的电流反向，则点处的磁感应强度大小仍为
5.在光滑水平地面上静止放置着由轻弹簧连接的物块和，开始时弹簧处于原长，一颗质量为的子弹以水平初速度射入物块并留在其中子弹与物块相互作用时间极短，可忽略不计，已知物块和的质量均为，则在以后的运动过程中，弹簧弹性势能的最大值为( )
A. B. C. D.
6.甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中传播，波源位于处的甲波沿轴正方向传播，波源位于处的乙波沿轴负方向传播，时刻两列波的波形图如图所示。已知甲、乙波速都为，下列说法正确的是( )
A. 甲、乙两列波不能发生稳定的干涉
B. 两列波叠加后，处为振动减弱点
C. 时刻，处的质点位移为
D. 在时间内，处的质点经过的路程为
7.如图所示，在做“测量玻璃的折射率”实验时，先在白纸上放好一块两面平行的玻璃砖，描出玻璃砖的两个边和，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针和，然后在另一侧透过玻璃砖观察，再插上大头针、，然后作出光路图，根据光路图计算得出玻璃的折射率。关于此实验，下列说法中正确的是( )
A. 入射角尽量小一些，可以减小误差
B. 若入射角太大，光会在玻璃砖的下表面发生全反射
C. 仅用毫米刻度尺也能获得计算折射率所需要的全部数据
D. 如果误将玻璃砖的边画到，折射率的测量值将偏大
8.笔记本电脑机身和显示屏分别装有霍尔元件和磁体，实现开屏变亮，合屏熄灭。图乙为一块利用自由电子导电，长、宽、高分别为、、的霍尔元件，电流方向向右。当合上显示屏时，水平放置的元件处于竖直向下的匀强磁场中，元件前、后表面间产生电压，当电压达到某一临界值时，屏幕自动熄灭。则元件的( )
A. 合屏过程中，前表面的电势比后表面的低
B. 开屏过程中，元件前、后表面间的电压变大
C. 若磁场变强，可能出现闭合屏幕时无法熄屏
D. 开、合屏过程中，前、后表面间的电压与无关
9.在运用动量定理处理二维问题时，可以在相互垂直的、两个方向上分别研究。如图质量为的弹性薄片沿倾斜方向落到足够大水平弹性面上，碰前瞬间速度大小为，方向与水平方向夹角。薄片与弹性面间的动摩擦因数。不计空气阻力，碰撞过程中忽略薄片重力。薄片每次碰撞前后竖直方向的速度大小保持不变，并且在运动过程中始终没有旋转。已知薄片与弹性面第一次碰撞过程所用时间为，下列说法正确的是( )
A. 第一次碰撞过程中，薄片竖直方向的动量变化量大小为
B. 第一次碰撞过程中，弹性面对薄片竖直方向的平均作用力大小为
C. 第一次碰后离开弹性面瞬间，薄片水平方向的分速度大小为
D. 若仅增大碰前瞬间速度大小，则薄片与水平面碰撞两次后，它的水平位移还有可能增加
10.如图所示，在轴上方含轴存在垂直平面向外的匀强磁场，在轴上距离原点处垂直于轴放置一个长度也为、厚度不计的薄板，粒子打在板上即被吸收。坐标原点处有一粒子源，可垂直于磁场向磁场内各个方向均匀发射速率相同的同种粒子，粒子速度大小为、质量为、带电量为。现观察到沿轴正方向射入磁场的粒子垂直打在薄板的上端，不计带电粒子的重力和粒子间的相互作用力，不考虑薄板吸收粒子后产生的电场，则下列说法正确的有( )
A. 磁场的磁感应强度大小为
B. 打在薄板左侧的粒子数占发射总粒子数的
C. 打在薄板右侧的粒子数占发射总粒子数的
D. 打在薄板上的粒子在磁场中运动的最长时间与最短时间的比值为：
二、实验题：本大题共1小题，共12分。
11.某同学利用如图所示装置测量某种单色光波长。实验时，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：
关于本实验下列说法正确的是______；
A.图甲中处为双缝，处为单缝，滤光片在光源和凸透镜之间
B.若照在毛玻璃屏上的光很弱或不亮，可能是因为光源、单缝、双缝与遮光筒不共轴所致
C.若屏中图像如乙图所示，仅转动测量头可以使中心刻线与条纹平行
D.若想增加从目镜中观察到的条纹个数应将屏向远离双缝方向移动
若双缝的间距为，屏与双缝间的距离为，测得第条亮条纹中心到第条亮条纹中心之间的距离为，则单色光的波长的表达式 ______。
在某次实验中，已知双缝到光屏之间的距离是，双缝之间的距离是，单缝到双缝之间的距离是，某同学在用测量头测量时，先将测量头目镜中看到的分划板中心刻线对准某条亮纹记作第条的中心，这时手轮上的示数如图丙所示。然后他转动测量头，使分划板中心刻线对准第条亮纹中心，这时手轮上的示数如图丁所示，图丁中示数______。由此可以计算出这次实验中所测得的单色光波长为______。计算波长结果保留二位有效数字
三、计算题：本大题共4小题，共48分。
12.一足够深的水池内盛有某种透明液体，液体的深度为，在水池的底部中央放一点光源，其中一条光线以入射角射到液体与空气的界面上，反射光线与折射光线的夹角为，如图，求：
这种液体的折射率；
液体表面亮斑的面积。
13.如图所示，质量为的铜棒长为，棒的两端与长为的细软铜线相连，吊在磁感应强度、方向竖直向上的匀强磁场中。当棒中通过恒定电流后，铜棒向纸面内摆动，最大偏角，取，求：
铜棒中电流的大小；
铜棒达到最大偏角处时每根细铜线上的拉力。
14.如图所示，在矩形区域内存在磁感应强度为、方向垂直纸面向里的匀强磁场矩形区域的边长，一粒子源处在边中点，在时刻粒子源垂直于磁场发射出大量的同种带电粒子，所有粒子的初速度大小相同，方向与的夹角分布在范围内。已知在边能接受到的最早到达的粒子时间为，粒子在磁场中做圆周运动的半径，不计粒子的重力和粒子间的相互作用，求：
粒子在磁场中的运动周期；
粒子的比荷；
粒子在磁场中运动的最长时间。
15.如图甲所示，上表面光滑的固定平台上有、两物体，与一轻弹簧相连，以初速度向运动。从弹簧接触到与分离过程、的图像如图乙所示。已知从到时间内，运动的距离为。完全分离后滑上静止在光滑地面上与平台等高的木板，由水平粗糙轨道和光滑圆弧轨道组成、两者相切，圆弧轨道半径，水平轨道长度。已知、质量均为，、可视为质点，不计空气阻力，重力加速度。求：
物体质量；
为使物体能进入圆弧轨道，且在上升阶段不脱离，则与的水平轨道间的动摩擦因数满足的条件；
、碰撞过程中，弹簧压缩量的最大值。
答案和解析
1.
【解析】A.动量是矢量，动能是标量；动量的变化包括大小和方向的变化；物体的动量变化可能是动量的方向变化，而物体的速度大小不变，故动能不一定变化，故A错误；
B.由可知，速度变化时动量一定发生变化，故B正确；
C.根据动量定理可知，物体所受合外力冲量越大，物体的动量变化量越大；由于物体的初始动量情况未知，无法判断最终的动量大小，故C错误；
D.根据运动学公式，物体落地式的速度，下落高度一定，着地速度一定，最终速度变为，因此物体的速度变化相同，取向下为正方向，根据动量定理，地面对运动员的冲力，可知跳高时，在落地处垫海绵是为了延长作用时间，减小冲力，不是减小冲量，故D错误。
故选：。
2.
【解析】题图甲是小圆板衍射的图样，也被称为“泊松亮斑”，故A错误；
B.入射光经空气膜上表面反射后得到第一束光，折射光经空气膜下表面反射，又经上表面折射后得到第二束光，并不是被检测玻璃板的上下表面反射后的光，故B错误；
C.丙图是双缝干涉原理图，若到、的路程差是半波长的奇数倍，则处是暗纹，若到、的路程差是波长的整数倍则处是亮纹，故C正确；
D.当固定不动，缓慢转动时，从图示位置开始转动，、的透振方向由平行变为垂直，光屏上的光亮度变暗，故D错误。
故选：。
3.
【解析】对两木块整体，系统有最大振幅时，有
可得：
隔离分析上面的木块，当最大振幅时，两木块间的摩擦力达到最大静摩擦力，有
联立解得：，故ABC错误，D正确。
故选：。
4.
【解析】、和的电流大小相等方向相反，根据安培定则，和在中点点产生的磁场大小相等方向都向下，设为，因为处的磁感应强度恰好为零，所以匀强磁场的方向向上，且，即，故AB错误；
C、仅让中的电流反向，根据安培定则，和在中点点产生的磁场大小相等方向相反，所以点处的磁感应强度大小为，故C错误；
D、仅让中的电流反向，根据安培定则，和在中点点产生的磁场大小相等方向相反，所以点处的磁感应强度大小为，故D错误。
故选：。
5.
【解析】子弹射入物块并留在其中的过程，取向右为正方向，由水平方向动量守恒定律得：
当子弹和、物体的速度相同时，弹簧压缩量最大时弹性势能最大，设系统的共同速度为，由动量守恒定律得：
在子弹射中以后到三者共速的过程，根据系统的机械能守恒得：
，
联立解得：，
故ABC错误，D正确；
故选：。
6.
【解析】由图可知甲、乙，根据，得甲、乙，频率相同，可以发生稳定的干涉，故A错误；
B.由图可知，两波源起振方向相反，到两波源的距离之差为为，，即该路程差为半波长的奇数倍，
即则两列波叠加后，处为振动加强点，故B错误；
C.经过甲、乙两波传至处，再经过又回到平衡位置，最后经过甲、乙两波叠加后位移为，故C错误；
D.处为振动加强点，，。在时间内，甲、乙都未传至处，质点不振动；在时间内，乙波还未传至此处，甲波在该处振动，振幅为，处质点路程为，在时间内，甲、乙两列波在该处振动叠加，振动加强，振幅为，处质点路程为，则时间内经过的路程共，故D正确。
故选：。
7.
【解析】入射角适当大一些，折射角也会变大，折射现象明显，有利于减小测量误差，故A错误；
B.由于玻璃砖上下表面平行，所以光在下表面的入射角等于上表面的折射角，则光会在玻璃砖的下表面一定不会发生全反射，故B错误；
C.在测量数据时，仅用毫米刻度尺也能获得计算折射率所需要的全部数据，故C正确；
D.如果误将玻璃砖的边画到，则折射角将偏大，根据折射定律
可知折射率的测量值将偏小，故D错误。
故选：。
8.
【解析】电流方向向右，由此可分析出电子向左定向移动，根据左手定则，自由电子向后表面偏转，后表面积累了电子，前表面的电势高于后表面的电势，故A错误；
稳定后电子受到的电场力和洛伦兹力平衡，则根据平衡条件可得：
根据电流的微观表达式可知：
解得：
因此开屏过程中，磁感应强度减小，元件前、后表面间的电压变小。若磁场变强，元件前、后表面间的电压变大，不可能出现闭合屏幕时无法熄屏。开、合屏过程中，前、后表面间的电压与无关，故D正确，BC错误。
故选：。
9.
【解析】以竖直向上为正方向，
由题意可知，第一次碰撞过程中，薄片竖直方向的动量变化量为：，
解得：，则第一次碰撞过程中，薄片竖直方向的动量变化量大小为，故A错误；
B.设第一次碰撞过程中，弹性面对薄片竖直方向的平均作用力大小为，以竖直向上为正方向，
在竖直方向上，应用动量定理可得：，
解得：，故B正确；
C.由题知，第一次碰撞前，薄片水平方向的分速度大小为：，
解得：，
设第一次碰后离开弹性面瞬间，薄片水平方向的分速度大小为，以水平向右为正方向，
在水平方向上，应用动量定理可得：，
解得：，故C错误；
D.结合题意及前面分析可知，每次碰撞过程中，薄片竖直方向的动量变化量大小相等，均为：，
第一次碰撞过程中，薄片水平方向的动量变化量大小为：，
则有：，
联立可得：，
10.
【解析】由题意，“沿轴正方向射入磁场的粒子垂直打在薄板的上端”，可得粒子运动的半径
由洛伦兹力提供向心力，得
解得
故A错误；
沿轴正方向射出的粒子恰能达到挡板的最上端；由图可知与：轴正方向夹角为的粒子能达到挡板左侧最低点，则能打到挡板左侧的粒子的速度范围为范围，占总粒子数的
同理与轴正方向夹角为的粒子能达到挡板右侧最低点如图所示，沿轴负方向射出的粒子能达到挡板的最高点，则能打到挡板右侧的粒子的速度范围为范围，则打在薄板右侧的粒子数占发射总粒子数的
故BC错误；
D.与轴正方向夹角为的粒子能达到挡板左侧最低点的粒子运动时间最短，此粒子在磁场中转过的角度为；与轴正方向夹角为的粒子达到挡板右侧最低点的粒子运动时间最长，此粒子在磁场中转过的角度为，根据
可知打在薄板上的粒子在磁场中运动的最长时间与最短时间的比值为：：，故D正确。
故选：。
11.
【解析】图甲中处为单缝，处为双缝，滤光片在光源和凸透镜之间，故A错误；
B.若照在毛玻璃屏上的光很弱或不亮，可能是因为光源、单缝、双缝与遮光筒不共轴所致，故B正确；
C.若屏中图像如乙图所示，仅转动测量头可以使中心刻线与条纹平行，故C正确；
D.若想增加从目镜中观察到的条纹个数应将屏向靠近双缝方向移动，故D错误。
故选：。
根据题意有，解得；
螺旋测微器的精确度为，根据螺旋测微器的读数规则，其读数为，同理图丙中的读数为，依题意有，又，代入，，解得。
故答案为：；；，。
12.光的折射如图所示
图
由几何关系可知，射出空气的折射角为
根据折射定律可得这种液体的折射率为
光线从液体射出空气刚好发生全反射时，如图所示
图
根据全反射临界角公式可得
根据图中几何关系可得液体表面亮斑的半径为
则液体表面亮斑的面积为
解得：
答：这种液体的折射率为；
液体表面亮斑的面积为。
13.根据动能定理：
解得
最大偏角时，从右侧看到的截面图如图所示，对棒进行受力分析可知
注意，在此位置的切向方向不平衡
可得每根细铜线的拉力
另
根据棒在摆动时受力的对称性，细铜线在“最大偏角时”与“点正下方”两个位置，拉力大小是相等的，瞬时速度为，向心加速度为，棒在半径方向是平衡的，有：
，解得 拉力。
答：铜棒中电流的大小为；铜棒达到最大偏角处时每根细铜线上的拉力为。
14. 【解析】由粒子沿方向发射从磁场边界上的点离开磁场，
说明粒子受向右的洛伦兹力向右偏，由左手定则知粒子带正电荷
初速度沿方向发射的粒子在磁场中运动的轨迹如图，其圆心为，
由几何关系有：所以：

解得：
粒子做圆周运动的向心力由洛仑兹力提供，根据牛顿第二定律得：
周期
带电微粒在磁场中做圆周运动的周期为
联立以上式子解得
如图所示，在磁场中运动时间最长的粒子的轨迹的弦，
圆轨迹的直径为，
所以：弦对应的圆心角为，
粒子在磁场中运动的最长时间
答：粒子在磁场中的运动周期为；
粒子的比荷为；
粒子在磁场中运动的最长时间为
15.、碰撞，系统动量守恒，以初速度方向为正方向，由图乙有

解得
从弹簧接触到与分离，设分离时物体速度，物体速度，以初速度方向为正方向，有
由能量守恒定律
解得
若物块恰好运动到圆弧轨道的最低点，此时两者共速，则对与整体由水平方向动量守恒，以物体速度方向为正方向，则

由能量守恒定律

解得
若物块恰好运动到与圆弧圆心等高的位置，此时两者共速，则对与整体由水平方向动量守恒，以物体速度方向为正方向，则

由能量守恒定律

解得
综上所述与的水平轨道间的动摩擦因数的取值范围为
弹簧接触后，弹簧压缩过程中，、动量守恒，以初速度方向为正方向，有

对方程两边同时乘以时间，有

之间，根据位移等于速度在时间上的累积，可得

将代入，得

则弹簧压缩量的最大值
答：物体质量为；
为使物体能进入圆弧轨道，且在上升阶段不脱离，则与的水平轨道间的动摩擦因数满足的条件为；
、碰撞过程中，弹簧压缩量的最大值为。
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