北京市房山區(qū)2023-2024學(xué)年高二下學(xué)期期末考試物理試卷（解析版）

房山區(qū)2023-2024學(xué)年度第二學(xué)期學(xué)業(yè)水平調(diào)研（二）高二物理滿分100分，考試時長90分鐘。一、單項選擇題（共14小題，每小題3分，共42分。）1.如圖所示，光束沿AO方向從空氣射向某種介質(zhì)，折射光線沿OB方向。下列說法正確的是（）A.這束光從空氣進入介質(zhì)后頻率會增大B.這束光從空氣進入介質(zhì)后波長會增大C.這束光在該介質(zhì)中的傳播速度小于在空氣中的傳播速度D.若這束光沿BO方向從介質(zhì)射向空氣，可能會發(fā)生全反射現(xiàn)象【答案】C【解析】【詳解】A．這束光從空氣進入介質(zhì)后頻率不變，故A錯誤；BC．根據(jù)可知這束光在該介質(zhì)中的傳播速度小于在空氣中的傳播速度，這束光從空氣進入介質(zhì)后速度減小，根據(jù)可知這束光從空氣進入介質(zhì)后波長會減小，故C正確，B錯誤；D．由光路可逆性可知，這束光沿BO方向從介質(zhì)射向空氣時，折射光線將沿OA射出，不會發(fā)生全反射現(xiàn)象，故D錯誤。故選C。2.下列現(xiàn)象中，解釋成因正確的是（）A.甲所示泊松亮斑是由于光的干涉而產(chǎn)生的一種光學(xué)現(xiàn)象B.乙所示水中的氣泡看上去特別明亮是因為部分光線在氣泡的表面發(fā)生了全反射C.丙所示在觀看3D電影時，觀眾要戴上特制的眼鏡，這是利用了光的干涉D.丁所示豎直放置的肥皂膜看起來常常是水平彩色橫紋，這是由于光的衍射造成的【答案】B【解析】【詳解】A．甲所示泊松亮斑是由于光的衍射而產(chǎn)生的一種光學(xué)現(xiàn)象，選項A錯誤；B．乙所示水中的氣泡看上去特別明亮是因為部分光線在氣泡的表面發(fā)生了全反射，選項B正確；C．丙所示在觀看3D電影時，觀眾要戴上特制的眼鏡，這是利用了光的偏振，選項C錯誤；D．丁所示豎直放置的肥皂膜看起來常常是水平彩色橫紋，這是由于光的干涉造成的，選項D錯誤。故選B。3.如圖甲所示，水平彈簧振子在A、B兩點之間做簡諧運動，O點為平衡位置，規(guī)定水平向右為正方向。圖乙是彈簧振子做簡諧運動的圖像，則下列說法正確的是（）A.彈簧振子的振動方程為B.彈簧振子在前5s內(nèi)路程為60cmC.彈簧振子從A點經(jīng)過O點再運動到B點為一次全振動D.圖乙中的P點時刻，彈簧振子的速度方向與加速度方向都沿x軸正方向【答案】B【解析】【詳解】A．根據(jù)圖乙可知彈簧振子的振動方程為故A錯誤；B．由于可知彈簧振子在前5s內(nèi)的路程為故B正確；C．彈簧振子從A點經(jīng)過O點再運動到B點再從B點經(jīng)過O點回到A點一次全振動，故C錯誤；D．圖乙中的P點時刻，彈簧振子的速度方向沿x軸負方向，加速度方向沿x軸正方向，故D錯誤。故選B。4.如圖所示，矩形線圈ABCD在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動可以產(chǎn)生交變電流，下列說法正確的是（）A.當線圈轉(zhuǎn)到圖示位置時磁通量的變化率最大B.當線圈轉(zhuǎn)到豎直位置時磁通量為零C.線圈轉(zhuǎn)動一周感應(yīng)電流方向改變1次D.當線圈轉(zhuǎn)到圖示位置時產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向為DCBA【答案】A【解析】【詳解】A．當線圈轉(zhuǎn)到圖示位置時磁通量為零，此時磁通量的變化率最大，選項A正確；B．當線圈轉(zhuǎn)到豎直位置時磁通量最大，選項B錯誤；C．線圈轉(zhuǎn)動一周感應(yīng)電流方向改變2次，選項C錯誤；D．根據(jù)右手定則可知，當線圈轉(zhuǎn)到圖示位置時產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向為ABCD，選項D錯誤。故選A。5.劈尖干涉是一種薄膜干涉，將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夾入一薄片，從而在兩玻璃表面之間形成一個劈形空氣薄膜。當光從上方入射后，可觀察到如圖所示的干涉條紋，若將薄片向左移動，則（）A.條紋變密 B.條紋疏密不變 C.條紋變疏 D.條紋整體向右平移【答案】A【解析】【詳解】從空氣膜的上下表面分別反射的兩列光是相干光，其光程差為Δx=2d，即光程差為空氣層厚度的2倍，當光程差Δx=nλ時此處表現(xiàn)為亮條紋，故相鄰亮條紋之間的空氣層的厚度差為，顯然將薄片向左移動后空氣層的傾角變大，故相鄰亮條紋（或暗條紋）之間的距離變小，干涉條紋條紋變密。故選A。6.如圖所示，一靜止物體在與水平方向成角的拉力F作用下，沿水平桌面做勻加速直線運動。已知物體質(zhì)量為m，物體和桌面之間的動摩擦因數(shù)為，重力加速度為g。在作用時間t內(nèi)，下列說法正確的是（）A.支持力的沖量大小為0 B.摩擦力做功大小與F方向有關(guān)C.摩擦力的沖量大小為 D.合力的沖量大小為Ft【答案】B【解析】【詳解】A．豎直方向根據(jù)受力平衡可得則支持力的沖量大小為故A錯誤；C．由于物體沿水平桌面做勻加速直線運動，則有可知摩擦力的沖量大小滿足故C錯誤；D．合力的沖量大小滿足故D錯誤；B．摩擦力大小為根據(jù)牛頓第二定律可得F解得加速度大小為在作用時間t內(nèi)，物體通過的位移大小為則摩擦力做功大小為可知摩擦力做功大小與F方向有關(guān)，故B正確。故選B。7.一列簡諧橫波沿x軸負方向傳播，周期為T，時的波形如圖所示。則時（）A.質(zhì)點a的加速度為零 B.質(zhì)點b沿x軸負方向遷移了1mC.質(zhì)點c速度方向沿y軸正方向 D.質(zhì)點d偏離平衡位置的位移為5cm【答案】A【解析】【詳解】A．在時，質(zhì)點a回到平衡位置，則此時的加速度為零，選項A正確；B．機械波傳播的過程中，質(zhì)點只能在自己平衡位置附近振動，而不隨波遷移，選項B錯誤；C．時，質(zhì)點c在平衡位置沿y軸負方向振動，選項C錯誤；D．在時，質(zhì)點d到達波谷，偏離平衡位置的位移為-5cm，選項D錯誤。故選A。8.圖是街頭變壓器通過降壓給用戶供電的示意圖。變壓器的輸入電壓是市區(qū)電網(wǎng)的電壓，負載變化時輸入電壓不會有大的波動。輸出電壓通過輸電線輸送給用戶，輸電線的總電阻用表示，變阻器R代表用戶用電器的總電阻，當用電器增加時，相當于R的阻值減小。如果變壓器上的能量損失可以忽略，當用戶的用電器增加時，下列說法正確的是（）A.電壓表的示數(shù)減小 B.電壓表的示數(shù)增大C.電流表的示數(shù)減小 D.電流表的示數(shù)增大【答案】D【解析】【詳解】AB．當用戶的用電器增加時，相當于R減小。設(shè)變壓器原副線圈匝數(shù)分別為，，原線圈中電壓為。根據(jù)變壓器規(guī)律可知因為可知匝數(shù)不變，原線圈中電壓不變，則副線圈中電壓，即示數(shù)不變。電壓表測兩端電壓，則隨著R減小，則減小，電壓表的示數(shù)減小。故AB錯誤；CD．根據(jù)變壓器規(guī)律可知，原副線圈中電流之比又因為隨著R減小則電流增大，即電流表的示數(shù)增大。原副線圈匝數(shù)之比不變，則電流增大，即電流表的示數(shù)增大。故C錯誤，D正確。故選D。9.如圖所示，圓盤可在水平面內(nèi)繞通過點的豎直軸轉(zhuǎn)動（俯視），圓盤上距軸處有一質(zhì)量為的物塊（可視為質(zhì)點）。某時刻起，圓盤開始繞軸轉(zhuǎn)動，經(jīng)過一段時間，其角速度從0增大至。已知物塊與圓盤之間的動摩擦因數(shù)、重力加速度，該過程中物塊始終相對圓盤靜止，下列說法正確的是（）A.物塊所受摩擦力的方向始終指向點B.物塊所受摩擦力的大小始終為C.物塊所受摩擦力的沖量大小為D.物塊所受摩擦力做的功為【答案】D【解析】【詳解】A．在角速度從0增大至過程中，物塊有切線方向的加速度，則摩擦力有切向分力，不是指向O點，故A錯誤；B．該過程中物塊始終相對圓盤靜止，則摩擦力始終小于最大靜摩擦力，故B錯誤；C．物塊受到的支持力與重力的沖量大小相等方向相反，則根據(jù)動量定理物塊的動量改變量等于摩擦力的沖量，故C錯誤；D．支持力和重力不做功，根據(jù)動能定理摩擦力做功等于動能改變量為，故D正確。故選D。10.如圖所示，用長為l的輕繩懸掛一質(zhì)量為M的沙箱，沙箱靜止。一質(zhì)量為m的彈丸以速度v水平射入沙箱并留在其中，隨后與沙箱共同擺動一小角度。不計空氣阻力。對于子彈射向沙箱到與其共同擺過一小角度的過程中，下列說法正確的是（）A.整個過程中，彈丸和沙箱組成的系統(tǒng)動量守恒B.子彈擊中沙箱到與沙箱共速的過程機械能守恒C.若保持M、m、l不變，v變大，則系統(tǒng)損失的機械能變大D.若保持M、m、v不變，l變大，則彈丸與沙箱的最大擺角不變【答案】C【解析】【詳解】AB．彈丸擊中沙箱過程系統(tǒng)水平方向動量守恒，而系統(tǒng)的機械能因摩擦生熱而減少，以彈丸的初速度方向為正方向，由動量守恒定律得解得彈丸與沙箱一起擺動過程系統(tǒng)機械能守恒，而系統(tǒng)的外力之和不為零動量不守恒，故整個過程中彈丸和沙箱組成的系統(tǒng)動量不守恒，子彈擊中沙箱到與沙箱共速的過程機械能不守恒，故AB錯誤；C．由能量守恒定律可知，整個過程系統(tǒng)損失的機械能為若保持M、m、l不變，v變大，則系統(tǒng)損失的機械能變大，故C正確；D．彈丸與沙箱一起擺動過程，設(shè)最大擺角為，則有聯(lián)立解得若保持M、m、v不變，l變大，則彈丸與沙箱的最大擺角變小，故D錯誤。故選C。11.如圖所示，某帶電粒子（重力不計）由M點以垂直于磁場以及磁場邊界的速度v射入寬度為d，磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中，穿出磁場時速度方向與原來射入方向的夾角為。由此推斷該帶電粒子（）A.帶負電且動能增大 B.粒子的運動半徑為C.電荷量與質(zhì)量的比值為 D.穿越磁場的時間為【答案】C【解析】【詳解】A．由左手定則可知，粒子帶負電，因洛倫茲力不做功，則粒子的動能不變，選項A錯誤；B．粒子的運動半徑為選項B錯誤；C．根據(jù)可得電荷量與質(zhì)量的比值為選項C正確；D．穿越磁場的時間為選項D錯誤。故選C。12.如圖所示，在磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直紙面向外的勻強磁場中，固定一內(nèi)部真空且內(nèi)壁光滑的圓柱形薄壁絕緣管道，其軸線與磁場垂直。管道橫截面半徑為a，長度為。帶電粒子束持續(xù)以某一速度v沿軸線進入管道，粒子在磁場力作用下經(jīng)過一段圓弧垂直打到管壁上，與管壁發(fā)生彈性碰撞，多次碰撞后從另一端射出。單位時間進入管道的粒子數(shù)為n，粒子電荷量為+q，不計粒子的重力、粒子間的相互作用。下列說法正確的是（）A.粒子在磁場中運動的圓弧半徑為2aB.粒子質(zhì)量為C.管道內(nèi)的等效電流為D.粒子束對管道的平均作用力大小為【答案】B【解析】【詳解】A．由圖可知，粒子在磁場中運動的圓弧半徑為r=a故A錯誤；B．根據(jù)可得粒子質(zhì)量為故B正確；C．管道內(nèi)的等效電流為故C錯誤；D．粒子束對管道的平均作用力大小等于等效電流受的安培力，為F=BIl=Bnql故D錯誤。故選B。13.在實驗室中有一種污水流量計，其工作原理圖如圖所示。廢液內(nèi)含有大量正負離子，從直徑為d圓柱形容器右側(cè)流入，左側(cè)流出，流量值Q等于單位時間通過橫截面的液體的體積?？臻g有垂直紙面向里的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，MN為管道壁上兩點，下列說法正確的是（）A.M點的電勢高于N點的電勢B.保證流速不變，當污水中離子濃度降低時，MN兩點電壓將減小C.當磁感應(yīng)強度B減小時，污水流速將減小D.只需要測量磁感應(yīng)強度B及MN兩點電壓U，就能夠推算污水的流量【答案】D【解析】【詳解】A．由左手定則可知，正離子受洛倫茲力向下，負離子受洛倫茲力向上，則M點的電勢低于N點的電勢，故A錯誤；B．根據(jù)可得MN兩點電壓則保證流速不變，當污水中離子濃度降低時，MN兩點電壓不變，故B錯誤；C．磁感應(yīng)強度B不影響污水流速，故C錯誤；D．只需要測量磁感應(yīng)強度B及MN兩點電壓U，可得污水流速則推算污水的流量故D正確。故選D。14.激光陀螺儀是很多現(xiàn)代導(dǎo)航儀器中的關(guān)鍵部件，廣泛應(yīng)用于民航飛機等交通工具。激光陀螺儀的基本元件是環(huán)形激光器，其原理結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，可簡化為如圖所示模型：由激光器發(fā)出的A、B兩束激光，經(jīng)完全對稱的兩個通道（圖中未畫出）在光電探測器處相遇，產(chǎn)生干涉條紋。如果整個裝置本身具有繞垂直紙面的對稱軸轉(zhuǎn)動的角速度，那么沿兩個通道的光的路程差就會發(fā)生變化，同時光電探測器能檢測出干涉條紋的變化，根據(jù)此變化就可以測出整個裝置的旋轉(zhuǎn)角速度。某次測試，整個裝置從靜止開始，繞垂直紙面的對稱軸，順時針方向逐漸加速旋轉(zhuǎn)，最后轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，這個過程中光電探測器的中央位置C處檢測光強經(jīng)過了強→弱→強→弱→強的變化過程。根據(jù)上述材料，結(jié)合所學(xué)知識，判斷下列說法正確的是（）A.A束激光的頻率小于B束激光的頻率B.整個裝置加速轉(zhuǎn)動過程中，B束激光到達光電探測器的路程逐漸變小C.整個裝置加速轉(zhuǎn)動過程中，C處始終沒有出現(xiàn)干涉明條紋D.整個裝置加速轉(zhuǎn)動過程中，兩束激光的路程差變化了2個波長【答案】D【解析】【詳解】A．由于兩束激光出現(xiàn)干涉現(xiàn)象，說明兩個光束的頻率相等，故A錯誤；B．由于整個裝置順時針方向轉(zhuǎn)動，因此整個裝置加速轉(zhuǎn)動過程中，B束激光到達光電探測器的路程線先減小后變大再變小再變大的周期變化，故B錯誤；C．整個裝置加速轉(zhuǎn)動過程中，當C處出現(xiàn)強光時就是干涉明條紋，故C錯誤；D．由于C處出現(xiàn)了強→弱→強→弱→強變化，因此兩束激光的路程差依次為、、、、，因此變化了2個波長，故D正確。故選D。二、實驗題（每空2分，共18分。）15.在“用雙縫干涉測光的波長”實驗中，將雙縫干涉實驗儀按要求安裝在光具座上，如圖所示。（1）在組裝儀器時單縫和雙縫應(yīng)該相互______放置。（選填“垂直”或“平行”）。（2）雙縫間距為d，毛玻璃光屏與雙縫間的距離為L。從目鏡中看到的干涉圖樣如圖所示。使分劃板的中心刻線對齊A亮條紋的中心，此時游標尺上的示數(shù)情況如圖所示，其讀數(shù)為______mm。若A、B兩條亮紋中央間距為x，則所測光的波長為______（用所給物理量的字母表示）。（3）如圖所示，一束由甲、乙兩種光組成的復(fù)色光以相同入射角照射到半圓形玻璃磚上，若甲光波長大于乙光波長，甲、乙兩種光均從直徑面射出。逐漸增大入射角，發(fā)現(xiàn)______（選填“甲”或“乙”）光先消失?！敬鸢浮浚?）平行（2）①.9.15②.（3）乙【解析】【小問1詳解】只有保證單縫和雙縫互相平行，這樣才能在屏上出現(xiàn)明暗相間的條紋；【小問2詳解】[1]游標尺上的示數(shù)為9mm+0.05mm×3=9.15mm[2]若A、B兩條亮紋中央間距為x，則條紋間距為根據(jù)可得所測光的波長為【小問3詳解】甲光波長大于乙光波長，即甲光的頻率小于乙光的頻率，甲光的折射率小于乙光的折射率，根據(jù)則甲的臨界角大于乙的臨界角，則逐漸增大入射角，乙光先發(fā)生全反射，則發(fā)現(xiàn)乙光先消失。16.某興趣小組開展野外拓展活動，登上某山頂后，在帳篷內(nèi)對山頂處的重力加速度進行測量。（1）小組同學(xué)利用攜帶的實驗器材組裝成單擺，下圖中所列器材和操作最合理的是______。（2）將單擺正確懸掛后進行如下操作，其中正確的是______（選填選項前的字母）。A.把擺球從平衡位置拉開一個很小的角度后由靜止釋放B.在擺球到達最高點時開始計時C.測量擺長時，應(yīng)測量水平拉直后的擺線長D.用秒表測量單擺完成30次全振動所用的總時間，用總時間除以全振動的次數(shù)得到單擺的周期（3）通過改變擺長，測出多組擺長l和周期T的數(shù)據(jù)，作出圖線如圖所示，則由圖中數(shù)據(jù)計算重力加速度g的表達式為______（用、、、表示）。用此方法計算重力加速度時，圖線不過坐標原點對結(jié)果是否有影響？______（選填“有”或“沒有”）。（4）某同學(xué)想利用水滴下落測量重力加速度，他注意到一水龍頭距地面較高，而且發(fā)現(xiàn)通過調(diào)節(jié)水龍頭閥門可實現(xiàn)水滴逐滴下落，并能控制相鄰水滴開始下落的時間間隔，還能聽到水滴落地時發(fā)出的清脆聲音。他測量使用的工具有刻度尺和手機的秒表，為準確測量，請寫出需要測量的物理量及對應(yīng)的測量方法。_____【答案】（1）A（2）AD（3）①.②.沒有（4）見解析【解析】【小問1詳解】為了減小阻力的影響，盡量用密度大的小球；為方便計時，擺長應(yīng)該長一點；為了使擺長固定不變，細線上端應(yīng)該用夾著夾住。故選A?！拘?詳解】A．為了使小球做簡諧運動，擺球應(yīng)從平衡位置拉開一個很小的角度后由靜止釋放。故A正確；B．為了計時準確，應(yīng)在擺球到達最低點時開始計時。故B錯誤；C．測量擺長時，應(yīng)測量豎直拉直后的擺線長。故C錯誤；D．用秒表測量單擺完成30次全振動所用的總時間，用總時間除以全振動的次數(shù)得到單擺的周期。故D正確。故選AD?！拘?詳解】[1][2]由單擺周期公式得結(jié)合圖得解得可知圖線不過坐標原點對斜率不影響，可知圖線不過坐標原點對結(jié)果無影響?！拘?詳解】他需要用刻度尺測量水龍頭出水口到地面的高度h，多次測量取平均值，然后調(diào)節(jié)水龍頭閥門，使一滴水開始下落的同時，恰好聽到前一滴水落地發(fā)出的清脆聲音，用手機測量n滴水下落時間，計算出一滴水下落時間用計算重力加速度。三、計算論證題（本題共4小題，共40分。）17.如圖所示，質(zhì)量的小球A用一不可伸長的輕繩懸掛在O點，在O點正下方的光滑桌面上有一個與A完全相同的靜止小球B，B距O點的距離等于繩長L，繩長?，F(xiàn)將A拉至某一高度，由靜止釋放，A以4m/s的速度在水平方向和B發(fā)生正碰并粘在一起。重力加速度為g。求：（1）A釋放時距桌面的高度H；（2）碰撞前瞬間繩子的拉力大小F；（3）碰撞過程中系統(tǒng)損失的機械能?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）【解析】【詳解】（1）A釋放到與B碰撞前，根據(jù)動能定理得解得（2）碰前瞬間，對A由牛頓第二定律得解得（3）A、B碰撞過程中，根據(jù)動量守恒定律得解得則碰撞過程中損失的機械能為18.圖甲是列車進站場景，其制動裝置包括電氣制動和機械制動兩部分。電氣制動原理可簡化為圖乙。在車身下方固定一單匝矩形導(dǎo)線框，利用線框進入磁場時所受安培力，輔助列車制動。已知列車質(zhì)量為m，線框總電阻為R，線框ab邊長為L、bc邊長近似等于車身長度，列車軌道上勻強磁場區(qū)域足夠長，且磁感應(yīng)強度的大小為B。車頭剛進入磁場時速度大小為，列車停止前所受所有摩擦阻力恒為f。求：（1）列車車頭進入磁場瞬間，通過線框ab邊的電流I大小和方向。（2）列車車頭進入磁場瞬間的加速度大小a。（3）請你說明電氣制動的優(yōu)勢和劣勢。【答案】（1），由a到b；（2）；（3）見解析【解析】【詳解】（1）列車車頭進入磁場瞬間，由右手定則可知，通過線框ab邊的電流方向由a到b；感應(yīng)電動勢感應(yīng)電流（2）根據(jù)牛頓第二定律可得列車車頭進入磁場瞬間的加速度大?。?）該方案的優(yōu)點：利用電磁阻尼現(xiàn)象輔助剎車，可以使列車的加速度平穩(wěn)減小；可以減小常規(guī)剎車的機械磨損等；該方案的缺點：沒有考慮列車車廂和內(nèi)部線路等也是金屬材質(zhì)，進入磁場時會產(chǎn)生渦流對設(shè)備產(chǎn)生不良影響；線框固定在列車上增加負載且容易出現(xiàn)故障。19.類比是研究問題的常用方法，通過類比簡諧運動可以研究電磁振蕩。（1）情境1：圖甲是簡諧運動中彈簧振子的模型。已知振子的質(zhì)量m，彈簧勁度系數(shù)為k。不計空氣和摩擦阻力，其位移x、速度等物理量呈現(xiàn)出周期性變化。其動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，但總能量保持不變，彈簧振子做簡諧運動周期為。在圖乙中畫出小球所受彈力F隨位移大小x的變化圖像，并利用圖像求位移為x時，彈簧振子的彈性勢能。（2）情境2：圖丙是產(chǎn)生電磁振蕩的原理圖。先把開關(guān)置于電源一側(cè)，為電容器充電，稍后再把開關(guān)置于線圈一側(cè)，使電容器通過線圈放電。此后電容器極板上的電荷量q、線圈中的電流等物理量呈現(xiàn)出周期性變化。線圈中儲存的磁場能和電容器儲存的電場能相互轉(zhuǎn)化，總能量保持不變。已知電容器的電容為C，線圈的自感系數(shù)為L，磁場能的表達式為。a．類比情境1，利用電容器極板上的電壓u隨電荷量q的圖像，求電容器極板上的電荷量為q時，電容器儲存的電場能。b．結(jié)合能量守恒，類比彈簧振子中的各物理量，寫出LC振蕩電路的周期公式