山东省威海市2024-2025学年高二（上）期末考试物理试卷（含解析）

山东省威海市2024-2025学年高二（上）期末考试物理试卷
一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1.摄影师拍摄池中的游鱼，为减弱反射光使水下的景象清晰，需要在照相机镜头前安装偏振滤光片，偏振片的透振方向与水面反射光的偏振方向的夹角应为( )
A. B. C. D.
2.如图所示，面积为的平面处于匀强磁场中，磁场方向与平面成角，磁感应强度大小为，通过平面的磁通量为( )
A. B. C. D.
3.如图所示，把一个小球套在光滑水平细杆上，小球与轻弹簧相连组成弹簧振子。小球以点为平衡位置，在、两点间做简谐运动，下列说法正确的是( )
A. 小球在、两点的位移相同
B. 小球在、两点的加速度相同
C. 从到，小球的动能先增大后减小
D. 从到，小球先做匀加速运动后做匀减速运动
4.某一时刻两相干波源、在水槽中形成的水波如图所示，实线表示波峰，虚线表示波谷。已知两列波的振幅均为，周期均为，关于图中的、、、四个质点的振动情况，下列说法正确的是( )
A. 质点始终静止不动
B. 图示时刻，、两质点的竖直高度差为
C. 从图示时刻经过，质点运动路程为
D. 随着时间的推移，处的质点将向处移动
5.如图所示，用轻质弹簧将处于匀强磁场中的直导线挂于天花板，通以向右的电流。当导线处于静止状态时，弹簧的伸长量为。已知磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为，弹簧劲度系数为，直导线质量为、长为，重力加速度为，则电流大小为( )
A. B. C. D.
6.如图所示，纸面内、、三点构成等边三角形，在、两点分别放置电流垂直于纸面向里的长直通电导线，导线中的电流大小相等。已知处的导线在点的磁感应强度大小为，则点的磁感应强度( )
A. 大小为，方向水平向右 B. 大小为，方向竖直向
C. 大小为，方向水平向右 D. 大小为，方向竖直向上
7.如图所示，实线是沿轴传播的一列简谐波在时的波形图，虚线是这列波在时的波形图。已知波速是，下列说法正确的是( )
A. 波沿轴负方向传播
B. 振源的振动周期为
C. 与时的波形图相同
D. 处的质点在内运动的路程为
8.如图所示，直角三角形内存在垂直纸面向里的匀强磁场，，。两个带电粒子、从边的中点垂直射入，恰好未从边飞出。已知、的质量和电荷量均相等，带正电、带负电，的速度为的倍，则在磁场中运动轨迹的长度为( )
A. B. C. D.
二、多选题：本大题共4小题，共24分。
9.如图所示，回旋加速器两个形盒分别和一高频交流电源相接，两盒放在磁感应强度为的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圆心附近。若粒子源射出的粒子电荷量为，质量为，形盒的半径为，下列说法正确的是( )
A. 所加交流电的频率为 B. 所加交流电的频率为
C. 粒子获得的最大动能为 D. 粒子获得的最大动能为
10.一条细线下面挂着一个小球，让它自由摆动，它的振动图像如图所示，若重力加速度，下列说法正确的是( )
A. 时，小球的速度为 B. 时，细绳上的拉力最大
C. 摆长为 D. 小球摆动的最大偏角约为弧度
11.如图所示，、两物块用一轻弹簧连接放在光滑水平面上，弹簧处于原长。某时刻以初速度向右运动，两物块的质量关系为。在以后的运动过程中，弹簧始终处于弹性限度内，、两物块的速度、可能为( )
A. B. C. D.
12.如图所示的电路中，电源电动势、内阻，定值电阻、，滑动变阻器的调节范围为，忽略导线的电阻。下列说法正确的是( )
A. 消耗的最大功率为 B. 消耗的最大功率为
C. 电源的最大输出功率为 D. 电源的最大输出功率为
三、实验题：本大题共2小题，共12分。
13.如图所示，某实验小组用插针法测量半圆柱体玻璃砖的折射率，实验步骤如下：
在白纸上画出玻璃砖的直径、圆心及过圆心的入射光线；
放上玻璃砖，在入射光线上插入两个大头针、；
在另一侧透过玻璃砖看、，插入大头针，使挡住、的像，插入大头针，使挡住和、的像；
移走玻璃砖，做出折射光线和法线，测量入射角和折射角。
回答以下问题：
下列说法正确的是______；
A.、的间距尽量小些 ．、的间距尽量大些
C.、应垂直纸面插入 以玻璃砖的界面作为尺子，画出直径
玻璃砖的折射率为_____用和表示；
实验小组改变入射角度进行多次实验，某次操作中透过玻璃砖观察看不到、的像，原因是_____。
14.某兴趣小组做测量电源电动势和内阻的实验，设计的原理图如图所示，实验室提供的器材如下：
A.待测电源电动势约，内阻约
B.电压表量程为，内阻约为
C.电压表量程为，内阻约为
D.电阻箱
E.定值电阻
F.定值电阻
G.开关和导线若干
要准确测量电源的电动势和内阻，电压表应选择_____，定值电阻应选择_____选填实验器材前的序号；
为保证电压表的安全，电阻箱可调节的最大值约为( )
A. ． ． ．
在实验中多次改变电阻箱的阻值，记录对应电压表的读数，作出的图像如图所示，则可得该电池的电动势_____、内阻_____。
四、计算题：本大题共4小题，共32分。
15.如图所示为一列沿轴正方向传播的简谐横波在时刻的波形图。在时，质点恰好第二次到达波峰，求：
波长、波速；
从到点第三次到达波谷，质点经过的路程。
16.用折射率的透明介质做成的三棱镜横截面如图所示，，，，面镀有一层反射膜。现有一束光从的中点射入玻璃砖，光与的夹角为。
求光在玻璃砖内临界角的正弦值并画出光路图；
求光线射出玻璃砖的位置离点的距离。
17.如图所示，平面内存在一半径为的圆形有界磁场Ⅰ，点为圆心，磁场方向垂直平面，磁感应强度的大小为，在第四象限圆形磁场区域外存在另一垂直平面的匀强磁场Ⅱ。一质量为、电量为的带电粒子从点以某一初速度未知沿轴正方向射入磁场，离开磁场后经过点。另一质量为、电量为的带电粒子从圆上的点以平行于轴射入磁场Ⅰ，经两个磁场偏转后，垂直打在轴负半轴上。已知点到轴的距离为，不计粒子重力。
判断磁场Ⅰ的方向，并求的大小；
求粒子离开磁场Ⅰ时的位置坐标；
求粒子在磁场Ⅰ、Ⅱ中运动的总时间。
18.如图所示，光滑的水平面上放置曲面体和，的高度为，表面光滑，由光滑圆弧轨道和长度为的粗糙水平轨道组成，轨道末端固定一弹性轻质挡板，紧靠挡板放置一滑块。一小球以的速度冲上，二者分离后，小球在最高点被捕获，则以的速度与碰撞并粘在一起已知小球、和的质量均为，滑块的质量为，滑块与水平轨道的动摩擦因数为，重力加速度取，的圆弧轨道足够高，滑块不会冲出，滑块与挡板的碰撞为弹性碰撞。求：
小球在上运动的过程中，合外力对的冲量；
小球与分离后，上升的高度；
滑块与挡板碰撞的次数。
答案和解析
1.【答案】
【解析】光的偏振方向与偏振片的透振方向垂直时，光不能通过偏振滤光片，以减少反射光的干扰，故选D。
2.【答案】
【解析】根据磁通量的定义可知，通过平面的磁通量为
故选C。
3.【答案】
【解析】A.小球在、两点的位移大小相等，方向相反，故A错误；
B.小球在、两点的加速度大小相等，方向相反，故B错误；
C.小球经过平衡位置的速度最大，从到，小球的速度先增大后减小，小球的动能先增大后减小，故C正确；
D.小球经过平衡位置的加速度为，从到，小球的加速度先减小后增大；从到，小球先做加速度减小的加速运动，后做加速度增大的减速运动，故D错误。
4.【答案】
【解析】A.质点处为波峰与波谷相遇，为减弱点，且两列波的振幅均为，故质点始终静止不动，A正确；
B.质点处为波峰与波峰相遇，为加强点，振幅为，此刻在波峰，质点处为波谷与波谷相遇，为加强点，振幅也为，此刻在波谷，所以、两质点的竖直高度差为，B错误；
C.质点处为波谷与波谷相遇，为加强点，振幅为，此刻在波谷，再经过 ，质点运动到波峰，故路程为，C错误；
D.质点只在平衡位置附近往复运动，并不随波迁移，D错误。
故选A。
5.【答案】
【解析】根据平衡条件
解得
故选B。
6.【答案】
【解析】如图
根据右手螺旋定则画出处和处的导线在点的磁感应强度，大小均为，方向分别与和垂直，夹角为 ，根据磁场叠加原理，可得点的磁感应强度大小为 ，方向水平向右。
故选C。
7.【答案】
【解析】B.根据图知波长
波的周期与质点的振动周期相同，根据
解得
故B错误；
A. 到 时间内
根据平移法知，波沿轴正方向传播，故A错误；
D. 到 时间内波传播的距离
又
故 处的质点在内运动的路程为
故D错误；
C. 与 间的时间间隔为
故 与 时的波形图相同，故C正确。
故选C。
8.【答案】
【解析】根据恰好未从边飞出，可作出轨迹图如图
设的轨道半径为 ，的轨道半径为 ，根据几何关系可得
可得
根据
得
由于的速度为的倍，所以有
如图可知 ，
在磁场中运动轨迹的长度为
故选B。
9.【答案】
【解析】粒子在磁场中做匀速圆周运动，则有 ，
解得 ，
回旋加速器正常工作时，交流电的频率必须等于粒子在磁场中做圆周运动的频率，则所加交流电的频率为
故A错误，B正确；
结合上述，粒子圆周运动的最大半径为形盒的半径为，此时粒子动能最大，则有 ，
解得
故C正确，D错误。
故选BC。
10.【答案】
【解析】A.从振动图像可知， 时，小球位于平衡位置，速度最大，A错误；
B. 时，小球位于最低点，速度最大，根据
可得
此时，绳上拉力最大，B正确；
C.从振动图像可知，该单摆的周期为，根据单摆的周期公式
可求得
C正确；
D.从图像可知，摆球的振幅为 ，最大偏角为
D正确。
故选BCD。
11.【答案】
【解析】根据动量守恒和能量守恒 ，
则必有
A.当 时，根据动量守恒式，解得
此时 ，故A正确；
B.当 时，根据动量守恒式，解得
此时 ，故B错误；
C.当 时，根据动量守恒式，解得
此时 ，此时弹簧处于原长，故C正确；
D.当 时，根据动量守恒式，解得
此时 ，故D错误。
故选AC。
12.【答案】
【解析】当滑动变阻器接入电阻增大时，外电路总电阻增大，干路电流减小，电源内阻与定值电阻 承担电压减小，并联电路电压增大，可知，当滑动变阻器接入电阻最大时， 消耗达到最大，此时有
并联电路电压
则 消耗的最大功率
故A错误，B正确；
外电路总电阻
由于滑动变阻器 的调节范围为 ，可知，外电路总电阻调节范围为
电源输出功率
根据数学函数规律可知，当外电阻等于电源内阻时，电源输出功率达到最大值，解得
故C错误，D正确。
故选BD。
13.【答案】

由于入射角大于全反射临界角，发生了全反射。

【解析】 、 及 、 的间距应尽量大些，可以更加精确地确定入射光线和折射光线，A错误；B正确；
C. 、 、 、 均应垂直纸面插入，便于观察，C正确；
D.不可以用玻璃砖的界面作为尺子，以免损坏玻璃砖的光学平面，D错误。
故选BC。
根据光的折射定律可知，玻璃砖的折射率为
观察不到 、 的像，是由于入射角大于全反射临界角，发生了全反射。
14.【答案】

【解析】要准确测量电源的电动势和内阻，电压表应选择量程为的；定值电阻应选择；
电路中的最小电流
电阻箱可调节的最大值约为
故选B。
根据
可得
可知 ，
解得，
15.【答案】根据图像有
解得
根据同侧法可知，时刻质点正沿轴负方向运动，在 时，质点恰好第二次到达波峰，则有
解得
则波传播速度
解得
从 到点开始振动经历的时间
根据同侧法可知，点起振方向沿轴负方向，点开始振动到第三次到达波谷经历时间
可知，质点振动的时间
则质点经过的路程
解得

16.【答案】根据全反射临界角的公式，有
如图，根据光的折射定律，有
可得 ，
根据几何关系，可得
由于
所以
光在界面发生全反射，根据几何关系有 ，
光在面发生反射，且反射光线与界面垂直射出，光路如图
如上光路图可知，为的中点，有几何关系可知， ，可得
由于 ，
可得
则光线射出玻璃砖的位置离点的距离为

17.【答案】带电粒子离开磁场后做匀速直线运动，经过点 ，连接 ，则与圆周的交点即为粒子离开磁场的位置，如图
作出粒子在磁场中的运动轨迹，可判断出磁场Ⅰ的方向为垂直于平面向外，根据几何关系可知，设偏转角为 ，则
可得
设粒子的轨道半径为 ，有
可得
根据
可得
设粒子的速度为 ，在磁场Ⅰ中的轨道半径为 ，根据
可得
设粒子从点射出画出磁场Ⅰ，如图
可知 为菱形， 与轴垂直，点坐标为 。
根据几何关系可得
可得
粒子在磁场Ⅰ中运动的周期为
粒子在磁场Ⅰ中的运动时间为
设粒子在磁场Ⅱ中的轨道半径为 ，根据几何关系有
可得
粒子在磁场Ⅱ中运动的周期为
粒子在磁场Ⅱ中的运动时间为
粒子在磁场Ⅰ、Ⅱ中运动的总时间为

【解析】详细解答和解析过程见答案
18.【答案】根据动量定理，有合外力对的冲量为
小球与作用到小球到达最高点过程中系统水平方向动量守恒，系统机械能守恒，有 ，
解得
小球与分离后，上升的高度为
与碰撞后粘在一起，根据动量守恒定律，有
解得
A、与滑块最终共速，根据动量守恒定律，有
解得
根据能量守恒有
解得
由于
所以滑块与挡板碰撞的次数为次。
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