山东省烟台市2024-2025学年高二（上）期末学业水平诊断物理试卷（含解析）

山东省烟台市2024-2025学年高二（上）期末学业水平诊断物理试卷
一、单选题：本大题共8小题，共24分。
1.下列说法中正确的是
A. 光的偏振现象说明了光是纵波
B. 只有波长较长的光才发生明显的衍射现象
C. 医学上用激光做“光刀”来切除肿瘤是应用了激光平行度好的特点
D. 用单色光照射位于竖直平面内的肥皂液薄膜，所观察到的干涉条纹应是水平的
2.关于机械波，下列说法正确的是
A. 机械波传播时，介质中质点随波迁移
B. 测绘科技人员利用声呐绘制海底地形图，应用了波的反射原理
C. 两列波的波峰和波峰在某时刻相遇，该点振动始终加强
D. 一渔船向鱼群发出超声波，被鱼群反射回来的超声波的频率变低，说明鱼群正向渔船靠近
3.并列悬挂的的两个弹簧振子如图甲所示，分别以振子、的平衡位置为坐标原点，竖直向上为正方向建立轴，当振子在振动过程中某次经过平衡位置时开始计时，两振子的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是( )
A. 两振子的振动频率之比为：：
B. 振子速度为零时，振子速度最大
C. 任意内，、两振子运动的路程相等
D. 内，振子向下振动，振子先向上振动后向下振动
4.如图所示，光滑固定圆弧槽半径为，为圆弧最低点，圆弧的长度远小于，两个可看作质点的小球和，球初始位置在点，球在点正上方高度处。现同时释放两球，要使球在第二次通过点时恰好与球相碰，则应为
A. 　　　 B. 　　　 C. 　　　 D.
5.如图所示，中空长方体是边长为、、的发电导管，前、后两个侧面是绝缘体，上、下两个侧面是电阻可以忽略的导体电极，通过导线与电容为、板间距为的平行板电容器连接，右侧通过开关与阻值为的负载连接。发电导管处于磁感应强度大小为、方向与前、后平面垂直的匀强磁场中。当断开时，有电阻率为、电荷量绝对值相同的正、负离子组成的等离子束不计重力，始终沿着导管方向以恒定速率由左端连续射入，电路达到稳定后，电容器里一质量为、电荷量为的颗粒恰好静止在电容器中央，重力加速度为，下列说法正确的是
A. 电容器中的颗粒带正电
B. 等离子体的流速为
C. 闭合开关，电容器里的颗粒仍然悬停在电容器中
D. 闭合开关，稳定后流过电阻的电流为
6.如图所示，绝缘水平面上固定两根间距为的平行金属导轨，导轨的左端通过导线接有电动势、内阻的直流电源和电阻箱。现把一均匀导体棒垂直放在导轨上，导体棒的质量为，接入电路的电阻为，导体棒与导轨接触良好，两者间的动摩擦因数，金属导轨电阻不计，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度。导轨间分布着匀强磁场，将电阻箱的阻值调为时，改变磁感应强度的大小和方向，使导体棒刚要向右运动，则此时磁感应强度大小的最小值及磁场方向与轨道平面的夹角分别为
A. ，与轨道平面成斜向左上方 B. ，与轨道平面成斜向左上方
C. ，与轨道平面成斜向左上方 D. ，与轨道平面成斜向左上方
7.如图所示，电路中电源电动势为，内阻为，、、均为定值电阻，且，，滑动变阻器的最大阻值为，所有电表均为理想电表。现闭合开关，使滑动变阻器的滑动触头由端移到端，、、分别表示电流表、、示数变化量的绝对值，下列说法正确的是
A. 电流表、、示数均增大 B. 电压表示数增大，示数减小
C. 　　　 D. 电源的输出功率逐渐减小
8.刚落幕的年成都国际乒联混合团体世界杯球，中国队蝉联冠军。某次比赛男队球员林诗栋发球直接得分，简化图如图所示，已知发球时球与桌面在同一水平面且与水平方向成斜向上发出，球发出后受到空气阻力作用，设其所受空气阻力与速度大小成正比，比例系数为，乒乓球在空中飞行时间为，发球点与落球点的水平距离为，末速度与桌面水平方向的夹角为，已知乒乓球质量为，重力加速度为。则乒乓球发球时和落到桌面时的速度大小分别为
A. ，　　　
B. ，
C. ，　　　
D. ，
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9.下列关于红光和紫光两种单色光的说法正确的是
A. 在真空中，紫光比红光的波长长
B. 两种点光源位于水下同一深度时，红光在水面形成的光斑面积更大
C. 对于同一个很窄的单缝，紫光比红光的衍射现象更明显
D. 对于同一杨氏双缝干涉装置，光屏上红光相邻两个亮条纹中心间距比紫光大
10.图示为利用电动机提升重物的电路图，为电动机，为电阻箱。当闭合，调节时，电流表示数，电压表示数，电动机恰好能以的速度匀速竖直提升重的物体，此时电源的效率为，不计空气阻力、电机内部摩擦，电流表与电压表为理想电表。则
A. 电源电动势为 B. 电源的内阻为
C. 电动机的内阻为 D. 电动机的效率为
11.图中阴影部分区域的边界Ⅰ是半径为的圆的一部分，边界Ⅱ是以圆的弦为直径的半圆，弦的长度为。该阴影区域及其边界上有磁感应强度大小为、方向垂直于纸面向外的有界匀强磁场，在磁场右侧存在宽度为的线状电子源，，为圆的切线。设电子的比荷为，电子源以平行于弦方向发射速度大小的电子，不计电子间的相互作用力，下列说法正确的是
A. 沿着直线发射的电子从边界Ⅰ离开磁场
B. 沿着直线发射的电子经过圆心
C. 沿着直线发射的电子在磁场中的运动时间为
D. 若将磁场反向，电子速度大小改为，则电子经磁场后全部经过点
12.如图所示，倾角为的光滑斜面底端固定一劲度系数为的轻质弹簧，弹簧上端连接一质量为的滑块且处于静止状态，在的上方处由静止释放一质量为的滑块，随后与发生碰撞，碰撞时间可忽略不计，碰后、一起向下运动，到达最低点后又向上弹回，整个过程中弹力始终未超过弹性限度。已知弹簧振子的周期公式为，其中为弹簧的劲度系数，为振子的质量，弹簧形变量为时弹簧的弹性势能为，重力加速度为，滑块、均可视为质点。下列说法正确的是( )
A. 碰后瞬间、的共同速度为
B. 碰后、一起向下运动的最大位移为
C. A、碰后的运动过程中会分离开
D. A、从碰撞到第二次速度减为零所用时间为
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
13.在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图所示。
观察到较模糊的干涉条纹，要使条纹变得清晰，值得尝试的是 。
A.旋转测量头调节拨杆使单缝与双缝平行增大单缝与双缝间的距离
若将装置浸入某种绝缘液体中，其他条件不变，则 。
A.干涉条纹消失干涉条纹的间距变大
C.干涉条纹的间距变小干涉条纹的间距不变
某次测量时，选用的双缝的间距为，测得屏与双缝间的距离为，第条暗条纹中心到第条暗条纹中心之间的距离为。则所测单色光的波长为 结果保留位有效数字。
14.在课外探究活动中，某小组收集了手机的电池进行研究，该电池是手机中常用的锂电池铭牌上标的电动势为。该小组成员设计了如图甲所示的电路图测量锂电池的电动势和内阻。
小组成员在实验中多次改变电阻箱的阻值，获取了多组数据，画出的图像为一条直线见图乙。则该图像的函数表达式为 ，由图乙可知该电池的电动势 ，内阻 。结果均保留位有效数字
由于电压表并非理想电表，根据实验测得电池电动势的测量值 选填“大于”、“小于”或“等于”真实值，内阻测量值 选填“大于”、“小于”或“等于”真实值。
四、计算题：本大题共4小题，共44分。
15.坐标原点处有一振源，时刻振源开始振动，产生的简谐横波沿轴正方向传播，时形成的波形图如图所示，此时振源第一次到达负向最大位移处，且点刚开始振动。当位于处的质点刚开始振动时，振源恰好位于波峰。求：
简谐波的周期和最大波速；
若波速，自振源起振开始计时，时间内质点运动的路程及此时离开平衡位置的位移。
16.一半径的半球形玻璃砖，点是半球的球心，虚线表示光轴过球心与半球底面垂直的直线。现有一束范围足够大的平行光垂直入射到半球的底面上，有些光线能从球面射出不考虑被半球的内表面反射后的光线。已知其中一条光线入射点为，另一条光线的入射点为，穿过玻璃砖后两条光线交于点，，，光在真空中的速度为，求：
玻璃砖的折射率；
入射点为的光线从传播到所需的时间；
球面上有光射出的区域在底面上投影面积。
17.如图所示，在平面直角坐标系第一象限内有沿轴负方向、电场强度大小的匀强电场，第三象限内某正三角形区域中有方向垂直坐标平面向里、磁感应强度大小的匀强磁场图中未画出。现有一质量为、电荷量为的带电粒子不计重力，从第一象限内的点以平行于轴的初速度射出，并从轴上点射出电场，穿过第二象限后，进入第三象限并穿过正三角形区域的磁场，最后垂直于轴离开第三象限。求：
点到点距离；
正三角形区域磁场的最小面积；
粒子从开始运动到第二次到达轴的最短时间。
18.如图所示，倾角的斜面固定在水平地面上，质量的物块甲放在质量的凹形槽乙底部中心，甲的前后两端距乙内壁前后两端的距离为，甲与乙底部之间的动摩擦因数，乙与斜面间的动摩擦因数。初始时甲、乙在外力的作用下均处于静止状态，现撤去外力，同时给乙沿斜面向下的初速度，乙下滑后与处固定着的一弹性挡板发生碰撞，碰撞时间极短，碰后乙以原速率反弹。已知所有的碰撞均为弹性正碰，，重力加速度。求：
乙从开始运动到与挡板第一次发生碰撞所需的时间；
乙与挡板第一次碰撞时，甲前端距乙内壁前端的距离；
从乙与甲第一次发生碰撞到乙与挡板第二次发生碰撞所需的时间。
答案和解析
1.【答案】
【解析】A、光的偏振现象说明了光是横波，故A错误；
B、波长大于或者接近障碍物、缝、孔的尺寸时，就会发生明显的衍射现象，故B错误；
C、医学上用激光做“光刀”来切开皮肤，切除肿瘤，是利用了激光的能量高的特点，故C错误；
D、薄膜干涉是等厚干涉，用单色光照射位于竖直平面内的肥皂液薄膜，由于同一高度对应的膜厚度相同，故所观察到的干涉条纹应是水平的，故D正确。
故选D。
2.【答案】
【解析】A、机械波传播时，介质中质点在平衡位置附近做简谐运动，不会随波迁移，故A错误；
B、测绘科技人员利用声呐绘制海底地形图，应用了波的反射原理，故B正确；
C、如果两列波发生了稳定的干涉，这两列波的波峰和波峰在某时刻相遇，说明该点始终是振动加强点，但是如果这两列波频率不同，则不能发生稳定干涉，则该点不是始终振动加强的点，故C错误；
D、一渔船向鱼群发出超声波，被鱼群反射回来的超声波的频率变低，根据多普勒效应，说明鱼群正向渔船远离，故D错误。
故选B。
3.【答案】
【解析】A.由乙图可知，两振子的周期分别为 ，
由 可知， ，A错误；
B.由乙图可知，振子速度为零时，振子处于平衡位置，速度最大，B正确；
C.由 可知，振子在任意内路程均为两倍振幅；由 可知，振子若在平衡位置或最大位移处计时，在时间内位移为，若从其它位置计时，在时间内经过平衡位置，则平均速度较大，路程大于，若在时间内经过最大位移处，则平均速度较小，路程小于，C错误；
D.由乙图可知，内，振子向下振动，振子先向下振动后向上振动，D错误。
故选B。
4.【答案】
【解析】做类单摆运动，周期为，第二次通过点的时间为，根据题意，解得。
故选D。
5.【答案】
【解析】A、根据左手定则，等离子体中的正离子受到的洛伦兹力方向向上，负离子受到的洛伦兹力方向向下，所以发电导管上端为正极，下端为负极，则电容器上极板为正极板，下极板为负极板，板间电场方向向下，电容器中的颗粒受到的电场力向上，则颗粒带负电，故A错误；
B、等离子体流速为，则，可得，
断开时，电容器板间电压为，则，
解得，故B正确；
C、导管内阻为，闭合开关后，根据闭合电路欧姆定律可知电容器板间电压变小，则颗粒受到的电场力变小，不能悬停，故C错误；
D、根据闭合电路欧姆定律，解得，故D错误。
故选B。
6.【答案】
【解析】设安培力的方向与导轨平面成角度时斜向右上时，安培力具有最小值，，，
根据平衡条件有，整理得，
当时，最小，为，
可得，根据左手定则，的方向与轨道平面成斜向左上方。
故选A。
7.【答案】
【解析】、使滑动变阻器的滑动触头由端移到端，其阻值变小，根据“串反并同”，电流表、示数均增大，示数减小，电压表、示数都减小，故AB错误；
C、因为，、示数均增大，示数减小，则可得，联立可得，故C正确；
D、外电路总电阻为，滑片移动过程中，从最大值逐渐减小到最小值，根据电源内外电阻相等时输出功率最大的特点可知电源的输出功率先增大后减小，故D错误。
故选C。
8.【答案】
【解析】设抛出和落地速度分别为、，抛出时水平和竖直速度分别为、，
，，
落地时水平和竖直速度分别为、，
、，
空气阻力的冲量大小为为路程，
上升与下降过程，空气阻力在竖直方向的冲量等大反向，竖直方向以向下为正方向，根据动量定理有，
水平方向以向右为正方向，根据动量定理有，
联立解得，。
故选A。
9.【答案】
【解析】A、在真空中，紫光比红光的频率大，波长小，故A错误；
B、两种点光源位于水下同一深度时，在水面形成的圆形光斑半径，由于红光的折射率小，根据可知其临界角大，则半径大，光斑面积大，故B正确；
C、紫光的波长小于红光，对于同一个很窄的单缝，红光比紫光的衍射现象更明显，故C错误；
D、根据双缝干涉条纹间距公式，对于同一杨氏双缝干涉装置，光屏上红光相邻两个亮条纹中心间距比紫光大，故D正确。
故选BD。
10.【答案】
【解析】A、电源的效率为，则有，解得，故A正确；
B、，解得电源内阻，故B错误；
C、对电动机，，解得电动机的内阻，故C正确；
D、电动机的效率为，故D错误。
故选AC。
11.【答案】
【解析】A、根据左手定则，电子受到的洛伦兹力向下，则沿着直线发射的电子从下边界Ⅱ离开磁场，故A错误；
B、根据洛伦兹力提供向心力，，，可得电子轨迹半径为，
沿直线发射的电子运动轨迹如图所示，为轨迹圆的圆心，
根据几何关系易得，所以电子离开磁场后会经过圆心，故B正确；
C、沿着直线发射的电子的运动轨迹如上图所示，为轨迹圆的圆心。
根据几何关系易得，电子离开磁场后仍然会经过圆心，，
则电子在磁场中的运动时间为，故C正确；
D、若将磁场反向，电子速度大小改为，由洛伦兹力提供向心力可得电子轨道半径变为，则根据磁聚焦原理一点发散呈平行，平行汇聚于一点可知电子经磁场后全部经过点，故D正确。
故选BCD。
12.【答案】
【解析】A.设物块与碰撞前瞬间的速度为，根据机械能守恒定律有
解得
设碰后瞬间、的共同速度为，对、的碰撞过程，根据动量守恒定律有
解得
A错误；
B.初始时刻弹簧的压缩量为
由 ，设碰后、一起向下运动的最大位移为，对、碰后瞬间到二者到达最低点的过程，根据机械能守恒定律有
解得
B正确；
C.、分离的临界条件是二者之间弹力为零且加速度相同，根据牛顿第二定律及整体法分析易知分离瞬间弹簧的形变量应为零，假设、碰后的运动过程中未分离，即、上升到最高点时弹簧仍处于压缩状态，设此时弹簧的压缩量为，根据机械能守恒定律有
解得
所以、在最高点速度减为零时，弹簧仍处于压缩状态，假设成立，即、碰后的运动过程中未分离。C错误；
D.当、整体所受合外力为零时，弹簧压缩量为
规定该平衡位置为坐标原点，沿斜面向下为正方向，则当、相对的位移为时，、所受合外力为
当、相对的位移为时，、所受合外力为
由此可判断、整体做简谐运动，振幅为
由题意可知周期为
碰撞时、相对平衡位置的位移为
如图所示，根据三角函数知识可知，、从碰撞到第二次速度减为零所用时间为
D正确。
故选BD。
13.【答案】

【解析】若发现干涉图样不够清晰，可左右拨动金属拨杆，调节单缝和双缝平行，故选B。
若将装置浸入某种绝缘液体中，其他条件不变，折射率变大，则光的波长变小，根据可知干涉条纹的间距变小，故选C。
，，，代入公式可得。
14.【答案】
小于
小于

【解析】根据闭合电路欧姆定律，整理可得，
结合图像乙可得，，
解得，。
由于电压表的分流，根据等效电源法，电动势和内阻的测量值均小于真实值。
15.【答案】解：根据题意，得，
由图知质点的起振方向向上，依据题意：
根据得
当时，。
设波传播到质点用时，则，
质点的振动时间，
因为，知，
所以质点的振动路程，
根据质点起振方向可判断此时的位移。
16.【答案】解：光路图如图所示，一条光线沿直线进入玻璃，在球面上的入射点为，入射角为，折射角为，
，
，
，
则是的中点，是等腰三角形
，
所以，
则。
光在玻璃中传播速度，
则入射光从到的时间。
设从距点处进入的光在球面与空气的界面上发生全反射，
，
，
在球面上有光射出的区域在底面上的投影面积。
17.【答案】解：带电粒子从第一象限内的点射入，并从轴上射出，则有方向：，
方向：，
联立解得，
。
粒子经过点时沿轴速度，
则此时速度与轴负方向夹角的正切值为，
所以，
，
作出粒子运动轨迹如图：
，
，
则正三角形的最小边长，
正三角形区域磁场的最小面积为。
粒子在第二象限运动的时间，
粒子在磁场中的周期，
粒子在磁场中的运动时间，
所以粒子从开始运动到第二次到达轴的最短时间为。
18.【答案】解：撤去外力时，对乙由牛顿第二定律有
解得乙的加速度大小为
乙从开始运动到与挡板碰撞的过程
解得运动时间为或舍去
撤去外力时，对甲由牛顿第二定律有
解得，
乙与挡板第一次碰撞时，甲向下运动的位移大小为
甲向下的速度大小为，
乙与挡板第一次碰撞时，甲距乙前端的距离
设乙与挡板第一次碰撞时速度大小为，由
解得，
乙与挡板碰撞后，乙的速度反向，对乙由牛顿第二定律得
解得
乙与挡板第一次碰撞后，甲沿斜面向下运动，对甲由牛顿第二定律得
解得，
设从乙与挡板第一次碰撞到甲、乙第一次发生碰撞所需的时间为，则甲的位移大小为
乙的位移大小为
由，
解得或舍去
甲、乙第一次发生碰撞时，乙离开挡板的距离
甲、乙第一次发生碰撞时，甲向下运动的速度大小
甲、乙第一次发生碰撞时，乙向上运动的速度大小
甲、乙第一次发生碰撞为弹性碰撞，由动量守恒和机械能守恒可得
解得，，
乙与甲第一次发生碰撞后，乙向下运动，甲向上运动，对乙由牛顿第二定律得
解得，
设从乙与甲第一次发生碰撞到乙与挡板第二次发生碰撞所需的时间为，则
解得或舍去
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