安徽省滁州市2024-2025学年高二（下）期末模拟检测物理试题（含解析）

安徽省滁州市2024-2025学年高二（下）期末模拟检测物理试题
一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1.如图所示，光滑水平面上放有质量均为的滑块、、，滑块的右侧固定一轻质弹簧，滑块的左侧涂胶。给滑块一个水平向右的初速度，当、共速时，刚好与右边的滑块发生碰撞并粘连在一起不再分开，则之后的运动过程中弹簧弹性势能的最大值为
A. B. C. D.
2.小汽车已成我们家庭的重要交通工具，若某国产小汽车的驾驶员与汽车总质量为，其减震系统由四个相同的竖直弹簧组成，每个弹簧的劲度系数为。当汽车行驶过路面凸起后，车身在竖直方向做简谐振动设在水平方向上汽车做匀速直线运动，不计空气阻力，取重力加速度，若振幅为，则振动过程中的最大加速度大小为( )
A. B. C. D.
3.如图甲，蜻蜓在平静的湖面上点水，泛起涟漪可认为涟漪为简谐横波，点水处点为波源某时刻记为，以为原点在湖面建立波的分布图如图乙所示，其中实线表示波峰，虚线表示相邻的波谷波源的振动图像如图丙所示，竖直向上为轴正方向，则下列说法正确的是( )
A. 涟漪的波速为 B. 时，处质点处于平衡位置
C. 时，处质点竖直向下运动 D. 时，处质点竖直向下运动
4.某同学买了一个透明“水晶球”，其内部材料折射率相同，如图甲所示。他测出球的半径为。现有一束单色光从球上点射向球内，折射光线与水平直径夹角，出射光线恰好与平行，如图乙所示。已知光在真空中的传播速度为，下列说法正确的是
A. 水晶球的折射率为
B. 光在水晶球中的传播时间为
C. 仅换用波长更长的单色光，光在“水晶球”中传播的时间变长
D. 若逐渐增大射向水晶球表面光的入射角，光可能因发生全反射而无法射出水晶球
5.如图所示，圆心角为的整个扇形区域内含边界存在匀强磁场图中未画出。在点有一粒子源，先后沿方向发射两带电粒子甲和乙，它们的比荷相同但速率不同。粒子经偏转后，甲从的中点射出磁场区域，乙从点射出磁场区域。不计粒子重力及粒子间的相互作用，则甲、乙在磁场内( )
A. 运动的时间之比为 B. 运动的时间之比为
C. 受到的洛伦兹力均做正功 D. 受到的洛伦兹力均做负功
6.如图所示，变压器可视为理想变压器，原、副线圈的匝数比为，原线圈电路中电阻，副线圈电路中，滑动变阻器的最大阻值为。原线圈输入端接入正弦交流电，电压表达式为。当调节副线圈中的滑动变阻器的滑片从最右端移至最左端时。下列说法正确的是
A. 电阻的发热功率先增大后减小 B. 变压器输出功率最大为
C. 滑动变阻器的最大功率为 D. 原线圈中电流表的最小示数为
7.图甲为测量储罐中不导电液体高度的电路，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容置于储罐中，电容可通过开关与电感或电源相连。当开关从拨到时，由电感与电容构成的回路中产生的振荡电流如图乙所示。在平行板电容器极板面积一定、两极板间距离一定的条件下，下列说法正确的是
A. 储罐内的液面高度降低时，回路振荡电流的频率将变小
B. 内电容器放电
C. 内回路中电场能逐渐转化为磁场能
D. 该振荡电流的有效值为
8.如图所示，水平面内的等边三角形的边长为，顶点恰好位于光滑绝缘直轨道的最低点，点到、两点的距离均为，点在边上的竖直投影点为。轴上、两点固定两个等量的正点电荷，在轴两电荷连线的中垂线上必定有两个场强最强的点，这两个点关于原点对称。在点将质量为、电荷量为的小球套在轨道上忽略它对原电场的影响将小球由静止释放，已知静电力常量为，重力加速度为，且，忽略空气阻力，下列说法正确的是( )
A. 图中的点和点的场强相同 B. 轨道上点的电场强度大小为
C. 小球刚到达点时的加速度为 D. 小球刚到达点时的动能为
二、多选题：本大题共2小题，共10分。
9.如图所示为带等量异种电荷的两正对平行金属板和，板带负电，板接地，板长为，两板间距离为。大量电子从两平行板间上半区域的左侧以平行于金属板的相同速度进入板间，靠近板左侧边缘进入的电子恰好能打在板右侧边缘，电子进入板间在上半区域均匀分布，忽略电子间的相互作用，不考虑电场的边缘效应。下列说法正确的是( )
A. 电子击中板区域的长度为
B. 电子击中板区域的长度为
C. 保持两板带电量不变，若将板向下平移的距离，打在板上的电子数占进入平行板电子总数的
D. 保持两板带电量不变，若将板向下平移的距离，靠近板左侧边缘进入的电子出电场时的电势能为进电场时电势能的
10.如图所示，金属线框的形状为正弦曲线，其电阻。现用、、、四个完全一样的金属线框组成一个封闭电路，如图所示，其中、、和均为电路连接点，且与两节点之间互相绝缘，形成“”形，不考虑形成电路时线框微小变化，而后将其放置于绝缘水平面上，在线框左侧有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小，、平行于磁场边界。现让“”线框以的速度向左做匀速直线运动，在线框进入磁场过程中，不考虑感应电流磁场对匀强磁场的影响，下列说法正确的是( )
A. 线框中交变电流的方向先为到，后为到
B. 该交变电流的电流最大值
C. 回路的磁通量一直增大，运动到接点时磁通量最大
D. 回路产生的热量为
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.某实验小组的同学用如图所示的装置做“用单摆测量重力加速度”实验。
实验中该同学进行了如下操作，其中正确的是
A.用公式 计算时，将摆线长当作摆长
B.摆线上端牢固地系于悬点，摆动中不能出现松动
C.确保摆球在同一竖直平面内摆动
D.摆球不在同一竖直平面内运动，形成了圆锥摆
在实验中，多次改变摆长并测出相应周期，计算出，将数据对应坐标点标注在坐标系如图所示中。请将，所对应的坐标点标注在图中 ，根据已标注数据坐标点描绘出图线，并通过图线求出当地的重力加速度 结果保留位有效数字。
将不同实验小组的实验数据标注到同一坐标系中，分别得到实验图线、、，如图所示。已知图线、、平行，图线过坐标原点。对于图线、、，下列分析正确的是
A.出现图线的原因可能是因为使用的摆线比较长
B.出现图线的原因可能是误将摆线长记作摆长
C.由图线计算出的值最接近当地的重力加速度，由图线计算出的值偏大，图线计算出的值偏小
该同学通过自制单摆测量重力加速度。他利用细线和铁锁制成一个单摆，计划利用手机的秒表计时功能和卷尺完成实验。但铁锁的重心未知，不容易确定准确的摆长。请帮助该同学设计测量当地重力加速度的方法。
12.某同学准备将一个量程为、内阻未知的电压表改装成一个电流表，在改装前需要先测量电压表的内阻。实验器材有：
A.电压表量程为，内阻约为
B.滑动变阻器最大阻值为
C.电阻箱阻值
D.电源电动势为，内阻不可忽略
E.开关、导线若干
该同学设计了如图甲所示的电路图，实验步骤如下：
按照电路图连接电路保持开关断开
将电阻箱的阻值调节为，将滑动变阻器的滑片滑动到最左端，闭合开关
调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数为
保持滑动变阻器的滑片位置不变，调节电阻箱的阻值，使电压表的示数为，此时电阻箱的阻值为
断开开关。
在步骤中，电压表内阻的测量值为 ，电压表内阻的真实值 选填“大于”“等于”或“小于”测量值。
按照图乙所示电路把电压表改装成有两个量程的电流表，其量程分别为和，根据所测电压表内阻和量程计算定值电阻的阻值及，在使用量程测量电流时，导线应接在 选填“、”或“、”接线柱上通过计算可知，两个定值电阻的阻值之和 结果保留三位有效数字。
要对改装后量程为的电流表进行校准，把改装后的电流表与标准电流表串联后接入电路中，如图丙所示，当标准电流表读数为时，该改装的电流表读数 选填“大于”“等于”或“小于”。
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13.如图所示，在均匀介质中，位于和处的两波源和沿轴方向不断振动，在轴上形成两列振幅均为、波速均为的相向传播的简谐横波，时刻的波形如图。
求波源振动的周期；
求内，处的质点运动的路程；
形成稳定干涉图样后，求轴上两波源间不含波源振动加强点的个数，并写出两波源间不含波源所有振动加强点的横坐标。
14.如图所示，在光滑的水平地面上有一辆足够长的上表面粗糙的平板小车，已知小车的质量为、上表面的动摩擦因数为，小车正以速度向右匀速运动。此时在离小车右端高为处有一个质量为的弹性小球由静止下落，小球与小车碰撞后在竖直方向上以原速率反弹，不计空气阻力在相互接触的过程中它们之间的弹力远大于小球的重力且时间极短，小球可视为质点。求：
小球与小车第一次碰撞后在水平方向上获得的速度是多少；
从小球与小车第次碰撞后弹起小球的水平速度小于车的水平速度到第次碰撞小车的过程中，小车运动的位移是多少；
系统最终产生的热量是多少。
15.某一次魔术表演，魔术师把一根棍子放置到竖直框架中，棍子会紧贴框架一段时间再下滑其魔术拆解原理简化如下。如图所示，竖直固定足够高的倒型导轨，轨道间距，上端开小口与水平线圈连接，线圈面积，匝数，电阻。质量的导体棒被外力水平压在导轨一侧，导体棒接入电路部分的电阻。开始时整个装置处于竖直向上的匀强磁场中。时撤去外力，同时磁感应强度按的规律变化，其中。时，导体棒开始下滑，它与导轨间的动摩擦因数，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。其余电阻不计重力加速度。求：
内导体棒两端的电势差
时的导体棒的加速度
若仅将磁场方向改为竖直向下，要使导体棒在内仍静止，是否需要将它靠在导轨的另一例简要说明理由。
答案和解析
1.【答案】
【解析】A、速度相等时，对、由动量守恒得，解得
B、碰撞过程有，解得，此过程动能损失
对、、由动量守恒得，解得，弹性势能最大值为
故选C
2.【答案】
【解析】车身竖直方向做简谐运动，则车身到达最高点和最低点时，加速度最大，且大小相等，此时车身所受的合外力大小均为，由牛顿第二定律知，车身振动过程的最大加速度大小，故选B。
3.【答案】
【解析】A.由波源的振动图像可知，周期，由波的分布图可知波长，根据波速，A错误；
B.，处质点到达波峰位置，B错误；
C、，处质点处在平衡位置向上运动，处质点处在平衡位置竖直向下运动，C错误，D正确。
正确答案D
4.【答案】
【解析】A.光路图如图所示：
由几何关系可知，光线射出时的折射角，根据折射定律，故A错误；
B.光在“水晶球”中传播的距离为，直径为，根据数学知识，，根据折射率公式，光在“水晶球”中的传播速度，传播时间，故B正确；
C.当入射光的波长变长时，频率变小，光的折射率也变小，光在水晶球中的光程变短，由可知，光在“水晶球”中的传播速度变大，可知时间变短，故C错误；
D.根据几何关系可知，光线在经过折射后，在“水晶球”内到“水晶球”外的入射角始终等于从“水晶球”外到“水晶球”内的折射角均为，因为，由折射定律可知为临界角，所以增大过点光线的入射角，光线出射时一定不会在球内发生全反射，故D错误。
5.【答案】
【解析】、粒子在磁场中做匀速圆周运动，其半径由公式：，由于甲和乙的比荷相同相同，但速率不同，因此它们的运动半径不同，甲从点射出，是的中点，由于扇形区域的圆心角为，甲的运动轨迹对应的圆心角为因为是的中点。甲在磁场中的运动时间为：其中，，乙从点射出，是扇形区域的边界点。乙的运动轨迹对应的圆心角为，乙在磁场中的运动时间为：其中，，甲和乙的运动时间之比为：因此，甲和乙的运动时间之比为，故B错误，A正确；
、洛伦兹力的方向始终与粒子的运动方向垂直，因此洛伦兹力不做功，故CD错误。
6.【答案】
【解析】当滑片向左移动时，阻值减小，副线圈总电阻减小，副线圈中的电流增大，则原线圈中的电流增大，导致消耗的功率增大，选项A错误
变压器和副线圈的电阻整体可以等效为一个新电阻，其阻值，当时，变压器输出功率最大，最大输出功率为，选项B错误
将原线圈输入端和以及变压器等效为一个新电源，新电源内阻。当滑动变阻器电阻时，其功率最大，新电源的等效电动势，所以滑动变阻器最大功率 ，选项C正确
当滑片位于最右端时，，副线圈总电阻最大，原线圈的电流表示数最小，副线圈总电阻的有效值为，，选项D错误。
7.【答案】
【解析】A.根据电容决定式可知当储罐内的液面高度降低时，变小，电容变小，根据可知振荡周期变小，即振荡电流的频率变大，A错误；
B.在内，回路中的电流减小，磁场能减少，电场能增多，可知电容器在充电，B错误；
C.在内，回路中的电流增大，磁场能增大，电场能减小，即回路中电场能逐渐转化为磁场能，故C正确；
D.由图像可知该振荡电流的有效值为，故D错误。
故选C。
8.【答案】
【解析】点场强方向沿轴正向，点场强方向沿轴正向，故A错误；
B.，轨道上点的电场强度大小为：
故B正确；
C.由几何关系可知：
根据对称性可知，、两点的电场强度大小相等，因此，点的电场强度方向沿轴正方向，电场强度大小表示为：
小球在点时的受力情况，如图所示
小球在点受到的电场力为：
沿杆方向的合力为：
解得：
由此可知小球刚到达点时的加速度为，故C错误；
D.根据等量同种点电荷的电场分布和对称关系可知，、两点电势相等，电荷从到的过程中电场力做功为零，根据动能定理可得：
解得：
故D错误。
9.【答案】
【解析】解析：设极板间电场强度为，电子进入极板的初速度为 ，对于靠近板左侧边缘进入的电子有：， ，，联立可得： ，
设某电子从距离下极板为的位置进入电场，则有：， ，，联立可得： ，由题知： ，可得： ，所以可知，电子击中板区域的长度为，故A错误，B正确；
保持两板带电量不变，若将板向下平移的距离，根据： ， ， ，联立可得：极板间电场强度 不变，
设某电子从距离下极板为的位置进入电场，恰好能打在板右侧边缘，则有：， ，，联立可得，则可知：距离下极板进入电场的电子能够打在下极板上，即可得打在板上的电子数占进入平行板电子总数的 ，故C正确；
对于靠近板左侧边缘进入的电子有：， ，，联立可得： ，则该电子进出电场时的电势能之比为：，可知：该电子出电场时的电势能为进电场时电势能的，故D正确；
所以选BCD 。
10.【答案】
【解析】A.由楞次定律可知在与两节点进入磁场之前，电流方向为到，进入磁场之后，电流方向为到，故A正确；
B.由，，，，可得，电流最大值，故B错误；
C.回路的磁通量先增大后减小，线框全部进入后磁通量为零，故C错误；
D.，故D正确。
故选：。
本题涉及到电磁感应中的电路、根据图像计算感应电动势以及单杆导轨切割磁感线的问题。利用公式从而可以求得结果。
本题属于综合性考查包含知识点电磁感应定律、感应电动势、解题关键掌握图像的含义及楞次定律的应用。
11.【答案】

设摆线下端距重心，第一次测出摆线长，摆长 ，测出对应的周期。仅改变摆线长，第二次测出摆线长，摆长 ，测出对应的周期。根据 ， ，解得重力加速度

【解析】、用公式计算时，应该将将悬点到摆球重心之间的间距当作摆长，即应该将摆线长与摆球的半径之和当作摆长，故A错误；
B、实验过程，单摆的摆长不能发生变化，即摆线上端牢固地系于悬点，摆动中不能出现松动，故B正确；
、单摆的运动应该是同一竖直平面内的圆周运动，即实验是应该确保摆球在同一竖直平面内摆动，不能够使摆球不在同一竖直平面内运动，形成了圆锥摆，故C正确，D错误。
故选：。
将该坐标点标注在坐标系中，用一条倾斜的直线将描绘的点迹连接起来，使点迹均匀分布在直线两侧，如图所示
根据可得：
结合图像的斜率，解得。、图线中摆长有了一定的摆长时，振动周期还是零，一定是摆长测量长了，原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长，它和摆线的长度无关，故A错误；
B、图线中摆长为零时就已出现了振动周期，一定是摆长测量短了，原因可能是误摆线长记为摆长，故B正确；
C、根据上述可知，三条图像的斜率均为，解得，可知，三条图线求出的重力加速度相同，故C错误。
故选：。
虽不容易确定准确的摆长，但可以通过多次改变摆线的长度，测量对应的周期，获得较准确的重力加速度。具体做法：设摆线下端距重心，第一次测出摆线长，摆长，测出对应的周期。
仅改变摆线长，第二次测出摆线长，摆长，测出对应的周期。
根据，
解得重力加速度。
故答案为：；，；；
设摆线下端距重心，第一次测出摆线长，摆长，测出对应的周期。仅改变摆线长，第二次测出摆线长，摆长，测出对应的周期。根据，，解得重力加速度。
12.【答案】
小于
A、
大于
【解析】调节滑动变阻器使电压表示数为，后调节电阻箱，使电压表读数为，由于滑动变阻器阻值很小，此时可认为电压表的内阻与电阻箱的阻值相等，所以电压表内阻的测量值为
实际上电阻箱的阻值增大时，回路的总电阻变大，干路电流减小，内阻和滑动变阻器右部分电压减小，电阻箱和电压表的总电压变大，即大于，当电压表的示数为时，电阻箱的电压大于，由于它们串联，所以电阻箱的电阻大于电压表的电阻，故电压表内阻的实际阻值小于。
接、和接、时等效电路如图和，接、的量程，接、的量程，由于，故接、的量程大于接、的量程，所以量程接、代入数据解得。
由于电压表内阻小于测量值，流过电压表的电流偏大，即改装后的电流表读数应大于。
13.【解析】由图可知波的波长为，波源振动的周期为
；
传播到处的时间
传播到处的时间
内，处的质点振动的时间为
内，处的质点振动的路程为
内，两列波一起振动了，即。由图可知波源的起振方向沿轴正方向，波源的起振方向沿轴负方向，但波源比波源早起振半个周期，故在波源起振后，二者的步调相同，处的质点的波程差为
故处的质点为振动加强点，内，处的质点振动的路程为
内，处的质点运动的路程
；
设振动加强点的坐标为，根据振动加强公式有

满足条件的振动加强点有
，，，，，，，，
轴上两波源间不含波源振动加强点的个数为个。
答：波源振动的周期为；
内，处的质点运动的路程为；
形成稳定干涉图样后，轴上两波源间不含波源振动加强点的个数为个，两波源间不含波源所有振动加强点的横坐标为，，，，，，，，。
14.【解析】设小球落在小车表面时的速度为，小球在下落过程中机械能守恒，则有，
设小球与小车碰撞过程中的相互作用力为，接触时间为，由于二者的水平速度不同所以在相互接触的过程中会产生动摩擦力，碰撞结束后小球竖直方向上以原速率反弹，设小球水平方向上获得的速度为，则有在竖直方向上弹力的冲量，
在水平方向上摩擦力的冲量，
由以上三式可求得；
通过分析可知小球每次与小车碰撞过程中弹力和摩擦力的冲量都不变，所以小球与小车每碰撞一次小球的竖直速率不变，水平速度增加，
当小球与小车第次碰撞后水平方向的速度为，
小球与小车碰撞弹起后，相对于地面做斜抛运动，
当小球第次落在小车表面时所用的时间为，
小球与小车组成的系统在水平方向上动量守恒，设第次碰撞后小车的速度为，
则有，
小车在这段时间内的位移为，
联立以上式子可求得；
小球在水平方向上的速度不断变大，最终会与小车共速，设共同速度为，
则有，
系统全过程产生的热量为，
联立以上式子可求得
15.【解析】时间内，对线圈和整个回路，有
联立，代入数据解得：
时刻，导体棒即将下滑，有
时刻，
对导体棒，由牛顿第二定律得：
联立，代入数据解得：
不需要。理由：由楞次定律可知，磁场方向相反，感应电流方向也相反，由左手定则知导体棒所受安培力方向不变，所以不需要将它靠在导轨的另一侧。
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