山东省临沂市2024-2025学年高二（上）期末物理试卷（含解析）

山东省临沂市2024-2025学年高二（上）期末物理试卷
第I卷（选择题）
一、单选题：本大题共8小题，共24分。
1.利用如图所示的装置研究感应电流的产生条件，磁场方向竖直向下，导体棒水平，棒作下列哪种运动时，电流表指针不会偏转( )
A. 沿竖直方向上下移动 B. 在水平面内转动
C. 在水平面内沿垂直棒向里的方向运动 D. 沿垂直棒且斜向上的方向运动
2.下列关于光学现象的描述正确的是( )
A. 图甲是自然光照射肥皂膜观测到的图样，观察者和光源应该位于薄膜的异侧
B. 图乙右侧垫块是两张纸片，当抽去一张纸片后条纹间距变大
C. 图丙是牛顿环，出现不等距的明暗相间的条纹，是光的衍射现象
D. 图丁是泊松亮斑图像，是光的干涉现象
3.在光滑的水平面上有三个完全相同的小钢球，三个球处在同一条直线上，其中球左侧带有双面胶贴，开始时两球静止，现以的速度与发生弹性碰撞，然后与球发生正碰后粘在一起，则与球碰撞后的速度大小为( )
A. B. C. D.
4.已知在单摆完成次全振动的时间内，单摆完成次全振动，两摆长之差为，则两单摆摆长与分别为( )
A. B.
C. D.
5.如图所示，水面下有两个单色点光源比离水面近，两个点光源发出的光照亮水面形成的光斑面积相等，则两种光相比( )
A. 发出的光在水中传播速度更大
B. 发出的光更不容易产生明显衍射现象
C. 发出的光在真空中的波长更长
D. 经同一干涉装置发出的光形成的干涉条纹间距大
6.如图所示为清洗汽车用的高压水枪。设水柱以速度垂直喷射到车身上，水柱的直径为。所有喷到车身的水流约有向四周溅散开，溅起时垂直车身向外的速度为，其余的水流撞击车身后无反弹顺车流下。由于水流与车身的作用时间较短，在分析水流对车身的作用力时可忽略水流所受的重力。已知水的密度为，水流对车身的平均冲击力为( )
A. B. C. D.
7.如图所示，竖直放置的半圆形玻璃砖可绕过圆心的水平轴转动，圆心与竖直放置的足够大光屏的距离，初始时半圆形玻璃砖的直径与光屏平行，一束光对准圆心、垂直于光屏射向玻璃砖，在光屏上点留下一光点，保持入射光的方向不变，让玻璃砖绕点顺时针方向转动角，光屏上光点也会移动，当时，光屏上光点位置距离点，。下列说法正确的是( )
A. 玻璃砖转动后，光屏上的光点相对于点向下移动
B. 该玻璃砖的折射率为
C. 该玻璃砖的折射率为
D. 当时，光屏上的光点刚好消失
8.如图为学校实验室常用的双量程电压表的内部结构，其中表头内阻，满偏电流。当连接时，电压表的量程为，连接时电压表的量程为，现在调整、与的连接方式，则电压表最大量程可达到( )
A. B. C. D.
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9.如图所示，将一根粗细均匀的电阻丝弯成一个闭合的圆环，接入电路中，电路与圆环的接触点点固定，为电路与圆环良好接触的滑动触头，电源的电动势为，内阻为，闭合开关，在滑动触头缓慢地从点开始经点移到点的过程中，下列说法正确的是( )
A. 电流表的示数先变小后变大
B. 灯先变暗后变亮，电流表的示数一直变小
C. 灯先变亮后变暗，电压表的示数先变大后变小
D. 电容器所带电荷量先增多后减少
10.如图为一列简谐横波在时刻的波形图，介质中的两个质点此刻离开平衡位置的位移分别为；图是质点的振动图像。下列说法正确的是( )
A. 波沿轴正方向传播
B. 波沿轴负方向传播
C. 波的传播速度为
D. 在时刻质点在加速、质点在减速
11.在如图甲所示的电路中，已知电源电动势，内阻，定值电阻，滑动变阻器最大值为，图乙是滑动变阻器消耗的功率与其接入电路的阻值的关系图像，通过以上条件，求出下列各物理量正确的是( )
A. 图乙中滑动变阻器的最大功率
B. 图乙中电阻
C. 电源内阻的最大发热功率
D. 电源的最大效率
12.某同学受自动雨伞开伞过程的启发，设计了如图所示的物理模型。竖直放置在水平桌面上的滑杆上套有一个滑块，初始时它们处于静止状态。当滑块从处以的初速度向上滑动时，受到滑杆的摩擦力为，滑块滑到处与滑杆发生完全非弹性碰撞碰撞时间极短，带动滑杆离开桌面一起竖直向上运动。已知滑块的质量，滑杆的质量，间的距离，重力加速度取，不计空气阻力。下列说法中正确的是( )
A. 碰撞后滑块和滑杆的速度为
B. 碰撞过程中滑杆所受合力的冲量大小为
C. 碰撞过程中损失的机械能为
D. 碰撞后整体上升的最大高度为
第II卷（非选择题）
三、实验题：本大题共2小题，共12分。
13.如图甲所示是“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。
在组装仪器时单缝和双缝应该相互_______放置选填“垂直”或“平行”。
在某次测量某种单色光的波长实验中，将测量头的分划板中心刻线与第条亮纹中心对齐，手轮上的示数如图乙所示；然后同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如图丙所示，此时的示数为_________。
已知双缝间距为，屏离双缝距离为，则这种光的波长是_________保留位有效数字。
14.某同学通过测量小灯泡的图线来研究小灯泡的电阻随电压的变化规律。所用器材如下：
A.干电池两节；
B.待测小灯泡一只：额定电压为，电阻约为几欧；
C.电压表一只：量程为，内阻约为；
D.电流表一只：量程为，内阻约为；
E.滑动变阻器允许通过的最大电流为；
F.滑动变阻器允许通过的最大电流为；
G.开关一个，导线若干。
请在图甲中补全实验电路________。
滑动变阻器应选用________填器材前的字母标号。
该同学通过实验作出小灯泡的图像如图乙所示，则小灯泡正常工作时的电阻约为______保留位有效数字。
如果将该小灯泡直接与电动势为内阻为的电池连接，此时小灯泡的功率约为________保留位有效数字。
四、计算题：本大题共4小题，共48分。
15.篮球气压过高或过低都会影响篮球的弹性和手感，从而影响球员的技术发挥。简易的测试方法是在平坦的硬质水平地面上，让篮球从的高度自由落下，反弹高度在至之间即表示篮球气压正常。某次体育课上，老师将一质量的篮球从的高度处由静止释放，球与水平地板撞击后反弹上升的最大高度为，于是老师确定该篮球充气较好。已知篮球与地面接触的时间为，忽略空气阻力，重力加速度取。求：
篮球反弹后弹起瞬间的速度大小；
篮球与地板碰撞过程中，地板对篮球的平均冲力的大小结果保留位有效数字。
16.简谐运动是常见且重要的运动形式。把一个有小孔的小球连接在弹簧的一端，弹簧的另一端固定，小球套在光滑的杆上，能够自由滑动。弹簧的质量与小球相比可忽略，小球运动时空气阻力也可以忽略。小球的运动就是简谐运动。如图所示，小球以点为平衡位置在两点之间做简谐运动，相距。小球经点时开始计时，经过小球第一次到达点，设向右为正方向，求：

小球经通过的路程，及此时相对平衡位置的位移；
小球经点时开始计时的振动方程；
小球自点第五次运动到点的时间如图，点在点右侧处。
17.某透明介质的横截面如图所示，截面由半径为的半圆弧和一个长方形组成，点为圆弧圆心，为直径，一单色光线从圆弧上点沿垂直于边的方向入射，已知该透明介质的折射率为，折射光线恰好在点发生全反射，点为中点，光在真空中的传播速度为，求：
入射光线在点的入射角的正弦值；
光线在点发生全反射后从弧上的点射出，请在图中画出出射光线；
该光在介质中从点传到点的时间。
18.如图所示，一滑板的上表面由长度为的水平部分和半径为的四分之一光滑圆弧组成，滑板静止于光滑的水平面上。物体可视质点置于滑板上面的点，物体与滑板水平部分的动摩擦因数为。一根长度为、不可伸长的细线，一端固定于点，另一端系一质量为的小球，小球位于最低点时与物体处于同一高度并恰好接触。现将小球拉至与同一高度细线处于水平拉直状态，然后由静止释放，小球向下摆动并与物体发生弹性碰撞碰撞时间极短。已知细线长，小球的质量为，物体的质量为，滑板的质量为，水平轨道长，圆弧轨道半径，重力加速度，不计空气阻力。求：
小球与物体碰撞后瞬间细线对小球拉力的大小；
物体在滑板上飞出后相对点的最大高度；
物体再次运动到圆弧最低点时对滑板压力的大小。
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.当导体棒沿竖直方向上下移动，不切割磁感线，不产生感应电流，则电流表不会偏转，故A正确；
当导体棒在水平面内转动，或在水平面内沿垂直棒向里的方向运动，或沿垂直棒且斜向上的方向运动，都要切割磁感线，将产生感应电流，则电流表指针会偏转，故BCD错误。
故选A。
2.【答案】
【解析】A.图甲中薄膜干涉是薄膜的前后两个表面反射的光发生干涉形成的，故观察者和光源应该位于薄膜的同侧，故A错误；
B.图乙中当抽去一张纸片后，楔形空气层的顶角变小，空气层厚度发生相同变化的横向跨度变大，条纹间距变大，故B正确；
C.图丙是牛顿环，出现不等距的明暗相间的条纹，是光的干涉现象，故C错误；
D.图丁是泊松亮斑图像，是光的衍射现象，故D错误。
故选B。
3.【答案】
【解析】设三个球的质量均为，由于、发生弹性碰撞，故A、碰后，的速度为零，的速度为 ，根据动量守恒定律可得
代入数据解得
故选A。
4.【答案】
【解析】设单摆 完成次全振动的时间为，则单摆的周期
单摆的周期为
根据单摆周期
可知单摆的周期分别为
又因为
联立以上解得
故选C。
5.【答案】
【解析】A.由题意， 比 离水面近，两个点光源发出的光照亮水面形成的光斑面积相等，由几何知识可知 在水面处发生全反射的临界角较大，根据 ，可知 发出的光在水中的折射率较小，根据 可知 发出的光在水中传播速度更大，故A错误；
发出的光在水中的折射率较小，则频率较小，由 ，可知 发出的光在真空中的波长更长；根据发生明显衍射现象的条件可知， 发出的光更容易产生明显衍射现象， 发出的光更不容易产生明显衍射现象，故B正确，C错误；
D.根据 ， ，可知经同一干涉装置 发出的光形成的干涉条纹间距大，故D错误。
故选B。
6.【答案】
【解析】取水流的速度方向为正方向，假设在一段很短的时间内，喷到车身上水的质量为，则
设车身对水流的平均冲击力大小为 ，则对质量为的水，根据动量定理有
联立两式得
根据牛顿第三定律可得，水流对车身的平均冲击力为 。
故选D。
7.【答案】
【解析】A.作出玻璃砖旋转后的光路图如图所示
由图可知，旋转后光屏上的光点相对于 点向上移动，A错误；
根据上述光路图可知，入射角
由几何知识可知
解得
由几何知识可得，折射角
故该玻璃砖的折射率为
B错误，C正确；
D.根据上述分析可知，发生全反射的临界角
当玻璃砖转动 时，此时入射角
而
不是刚好光点消失时的角度，D错误。
故选C。
8.【答案】
【解析】由题意可知接时，根据欧姆定律则有
接时，则有
代入数据解得 ，
当如图连接时
电压表最大量程为
故选B。
9.【答案】
【解析】闭合的圆环，接入电路中，接触点点与间电阻丝并联接入到电路中，在滑动触头缓慢地从点开始经点移到点的过程中，圆环接入到电路中的总电阻先变大后变小，故外电路中的总电阻先变大后变小，根据闭合电路欧姆定律有
可知干路电流先变小后变大，故流过灯 的电流先小后变大，则灯先变暗后变亮，根据
可知灯 的电压先变小后变大；根据闭合电路欧姆定律有
可知路端电压即电压表示数先变大后变小；环与灯 并联电路的电压为
可知 先变大后变小，灯 先变亮后变暗，根据
可知流过灯 的电流 先变大后变小，则流过电流表的电流
可知 先变小后变大，则电流表的示数先变小后变大，故A正确，BC错误；
D.由电路图可知，电容器 两端的电压等于灯 两端的电压，即 ，故电容器的电压先变大后变小，根据
可知电容器 所带电荷量先增多后减少，故D正确。
故选AD。
10.【答案】
【解析】由图可知 时质点沿负方向振动，结合图，根据“上、下坡”法可知该波沿 轴负方向传播，A错误，B正确；
C.由图可知，该波的波长 ，由图可知，该波的周期 ，故该波的波速为
C正确；
D.由图可知， 时，质点从正向位移向平衡位置振动，做加速运动，质点从负方向向远离平衡位置振动，做减速运动，D正确。
故选BCD。
11.【答案】
【解析】A.滑动变阻器的功率为
根据数学知识可知，当滑动变阻器接入电路阻值为
滑动变阻器的功率最大，为
故A正确；
B.由图乙可知滑动变阻器的阻值为 时与阻值为 时消耗的功率相等，则有
解得
故B正确；
C.当滑动变阻器接入电阻阻值为时，电路电流最大，电源内阻的发热功率最大，则有
故C错误；
D.电源的效率为
可知外电阻 越大，电源的效率越高，则当滑动变阻器接入阻值最大时，电源的效率最高，电源的最大效率为
故D错误。
故选AB。
12.【答案】
【解析】A.题意知滑块受到的摩擦力大小 ，初速度 ，设滑块碰滑杆前瞬间速度大小为 ，对滑块，由动能定理得
解得
规定向上为正方向，对滑杆、滑块，由动量守恒有
联立以上解得碰撞后滑块和滑杆的速度
故A错误；
B.由动量定理可知，碰撞过程中滑杆所受合力的冲量大小
故B正确；
C.由能量守恒可知，碰撞过程中损失的机械能
联立以上解得
故C正确；
D.由竖直上抛规律可知，碰撞后整体上升的最大高度为
故D错误。
故选BC。
13.【答案】平行


【解析】该实验中单缝的作用获得线光源，而双缝的作用获得相干光源，二者应相互平行。
螺旋测微器的读数为固定刻度与可动刻度之和，所以第条亮条纹中心所在刻度为
螺旋测微器的读数为固定刻度与可动刻度之和，所以第条亮条纹中心所在刻度为
所以相邻亮条纹的间距为
根据
代入数据解得
14.【答案】


【解析】待测小灯泡电阻约为几欧，则应采用电流表外接法，补全实验的电路图如图
由甲图可知，滑动变阻器采用分压式接法，应选用最大值较小的滑动变阻器，在进行实验时更灵敏，实验误差更小。
故选F。
由题知，额定电压为 ，故在乙图中找到对应的电流约为，则小灯泡正常工作时的电阻约为
如果将该小灯泡直接与电动势为内阻为 的电池连接，形成一个闭合电路，且两节干电流的电动势为，设小灯泡两端的电压为，流过的电流为，根据闭合电欧姆定律有
变形得
代入数据可得
故在图乙中作出此时电源的 ，如图所示
可知此时两图像的交点对应的横、纵坐标，即为小灯泡两端的电压和流过和电流，即，
则此时小灯泡的功率约为
15.【答案】设篮球弹起瞬间速度大小为 ，篮球上升过程有
解得
篮球落地时的速度大小为 ，篮球下降过程有
解得
设地面对篮球的平均作用力 ，规定向上为正方向，由动量定理有
解得
16.【答案】由题意可知振幅 ，周期 ，振子在一个周期内通过的路程为 ，故 内，小球通过的路程
个周期小球正好回到初始位置 点，故位移为
小球由 点开始振动的振动方程为
当 时 ，可得小球的振动方程
将 代入，可求小球第一次过 点的时间
第五次过 点所用的时间

17.【答案】根据题意
根据折射定律有
解得
根据对称性可知光路图如图
光在介质中的速度
根据正弦定理
则传播时间为
解得
18.【答案】对 由动能定理可得
以向左为正方向，小球 与物体 碰撞后瞬间，小球 的速度为 ，物体 的速度为 ，由动量守恒定律可得
由能量守恒定律可得
联立解得
根据牛顿第二定律可得
代入数据解得
物块在最高点时，与滑板水平共速，速度为 ，设物块升高最大高度为 ，
由水平方向动量守恒得
根据能量守恒得
联立解得
物体 再次运动到圆弧最低点 点时，设物体 的速度为 ，滑板的速度为 ，
由水平方向动量守恒得
根据能量守恒得
联立解得
另一解 舍去
以滑板为参考系，根据牛顿第二定律有
联立解得
根据牛顿第三定律，物体 再次运动到圆弧最低点 时对滑板压力的大小为

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