河北省唐山市2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期期末物理試題（含答案）

河北省唐山市2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期期末物理試題姓名：__________班級：__________考號：__________題號一二三四總分評分一、單選題1．在圖中，彈簧振子從平衡位置O向最右位置C的運(yùn)動(dòng)過程中（）A．加速度不斷增大的減速運(yùn)動(dòng) B．加速度不斷減小的加速運(yùn)動(dòng)C．加速度不變的加速運(yùn)動(dòng) D．加速度不斷減小的減速運(yùn)動(dòng)2．動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律是現(xiàn)代物理學(xué)中的基本守恒定律，下列說法正確的是（）A．如果一個(gè)系統(tǒng)不受外力或所受外力的矢量和為0，這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變B．動(dòng)量守恒定律的研究對象只適應(yīng)于宏觀、低速領(lǐng)域C．在某一過程中，初態(tài)和末態(tài)動(dòng)量相同，則系統(tǒng)在該過程中動(dòng)量一定守恒D．在某個(gè)過程中，一個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)量守恒，則該系統(tǒng)的機(jī)械能也一定守恒3．如圖所示，長為2l的直導(dǎo)線折成邊長相等、夾角為60°的V型，并置于與其所在平面相垂直的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。當(dāng)在導(dǎo)線中通以電流I時(shí)，該VA．大小為BIl，方向豎直向下 B．大小為BIl，方向豎直向上C．大小為3BIl，方向豎直向下 D．大小為34．在同一地點(diǎn)，甲、乙兩個(gè)單擺做簡諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖像如圖所示，由圖像可知（）A．甲、乙兩個(gè)單擺的振幅之比為1∶2B．甲、乙兩個(gè)單擺的擺長之比為1∶2C．從t=0起，乙第一次到達(dá)最大位移時(shí)，甲正在向負(fù)向運(yùn)動(dòng)D．從t=0起，甲第一次到達(dá)最大位移時(shí)，乙正在做加速運(yùn)動(dòng)5．如圖所示，用0.5kg的鐵錘釘釘子。打擊前鐵錘的速度大小為4m/s，方向豎直向下打擊后鐵錘的速度變?yōu)?。設(shè)打擊時(shí)間為0.01s，g取10m/sA．200N B．205N C．20N D．25N6．一列簡諧橫波在t=0時(shí)的波形圖如圖所示，已知該波正在沿x軸正向傳播，波速為10m/s，質(zhì)點(diǎn)P位于x=2m處，下列說法正確的是（）A．這列波的波長為6m，振幅為10cmB．質(zhì)點(diǎn)P正在沿y軸負(fù)向運(yùn)動(dòng)C．質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)頻率為0.4HzD．質(zhì)點(diǎn)P做簡諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為y=10sin(5πt)cm7．回旋加速器的原理如圖所示，D1和D2是兩個(gè)中空的半徑為R的半圓金屬盒，它們接在電壓一定、頻率為f（頻率可調(diào)）的交流電源上，位于D1圓心處的質(zhì)子源A能不斷產(chǎn)生質(zhì)子（初速度可以忽略，重力不計(jì)），它們在兩盒之間被電場加速，D1和A．若要增大引出質(zhì)子的動(dòng)能，只需增大加速電壓即可B．若要增大引出質(zhì)子的動(dòng)能，只需減小D形盒內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小C．若用此裝置加速其他帶電粒子，粒子在盒中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間與質(zhì)子的相同D．若用此裝置加速其他帶電粒子，那么粒子在盒中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間與質(zhì)子的不同二、多選題8．2009年，華裔物理學(xué)家、香港中文大學(xué)前校長高錕因在“有關(guān)光在纖維中的傳輸以用于光學(xué)通信方面”作出了突破性成就，獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，高錕被譽(yù)為“光纖之父”和“光纖通信之父”，關(guān)于光導(dǎo)纖維，下列說法正確的是（）A．光纖通信是光折射定律的應(yīng)用B．光纖通信用到了光的全反射原理C．頻率越高的光在同種光纖中傳播的速度越慢D．在光纖中內(nèi)芯的折射率比外套的折射率小9．如圖所示，在光滑的水平面上，質(zhì)量為m1的甲物塊以速度v向右運(yùn)動(dòng)，正前方有一靜止的、質(zhì)量為mA．分離時(shí)，甲物塊的動(dòng)量大小可能大于mB．甲、乙兩物塊組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒C．甲乙共速時(shí)，彈簧的彈性勢能最大D．甲與彈簧分離時(shí)，乙物塊的速度可能為v10．如圖所示為一速度選擇器，也稱為濾速器的原理圖。K為電子槍（加速電壓為U），由槍中沿KA方向射出的電子（電荷量大小為e，質(zhì)量為m，不計(jì)電子重力），速率大小不一，當(dāng)電子通過方向互相垂直的勻強(qiáng)電場（場強(qiáng)為E）和勻強(qiáng)磁場（磁感應(yīng)強(qiáng)度為B）后，只有一定速率的電子能沿直線前進(jìn)，并通過小孔S，下列說法正確的是（）A．磁場方向必須垂直紙面向外B．只有當(dāng)加速電壓U=mE2C．只有帶負(fù)電的粒子（不計(jì)重力）才能通過此速度選擇器D．在相互垂直的電場磁場中，只有電子速度滿足v=EB三、實(shí)驗(yàn)題11．用“碰撞實(shí)驗(yàn)裝置”可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，即研究兩個(gè)小球在軌道水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系。用天平測量兩個(gè)小球的質(zhì)量m1、m（1）實(shí)驗(yàn)小組甲的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，圖中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在水平地面上的垂直投影。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先讓入射球m1多次從斜軌上A位置靜止釋放，找到它在水平面上的平均落點(diǎn)P1；然后把被碰小球m2靜置于水平軌道的末端，再將入射小球m1從斜軌上A位置靜止釋放，與小球m2相撞，并多次重復(fù)，分別找到兩球的平均落點(diǎn)M1、N1A．m1x1C．m1x3（2）實(shí)驗(yàn)小組乙的實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示。在水平槽末端的右側(cè)放置一個(gè)豎直屏，豎直屏的O點(diǎn)與小球的球心等高。實(shí)驗(yàn)時(shí)，仍使入射球m1多次從斜軌上A位置由靜止釋放，找到它在豎直屏上的平均落點(diǎn)P2；以后重復(fù)實(shí)驗(yàn)（1）的操作，分別找到兩球落在豎直屏上的平均落點(diǎn)M2、N2，量出OM2、OP2、A．m1?1C．m1?1（3）實(shí)驗(yàn)小組丙的實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示，將一斜面BC連接在斜槽末端。實(shí)驗(yàn)時(shí)，還是使入射球m1多次從斜軌上A位置由靜止釋放，得到它落到斜面上的平均落點(diǎn)P3；以后重復(fù)實(shí)驗(yàn)（1）的操作，分別找到兩球落在斜面上的平均落點(diǎn)M3、N3，量出BM3、BP12．某學(xué)習(xí)小組要用雙縫干涉測量某種單色光的波長，其實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。（1）在用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置觀察雙縫干涉條紋時(shí)，觀察到較模糊的干涉條紋，可以調(diào)節(jié)撥桿使單縫和雙縫平行，從而使條紋變得清晰。那么，要想增加從目鏡中觀察到的條紋個(gè)數(shù)，需將毛玻璃屏向（填“靠近”或“遠(yuǎn)離”）雙縫的方向移動(dòng)。（2）在某次測量中，將測量頭的分劃板中心刻線與某條亮紋中心對齊，將該亮紋記為第1條亮紋，此時(shí)手輪上的示數(shù)如圖甲所示，此示數(shù)為2.320mm。然后同方向轉(zhuǎn)動(dòng)測量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對齊，此時(shí)手輪上的示數(shù)如圖乙所示，則此示數(shù)為mm，由此可求得相鄰亮紋的間距Δx=mm，進(jìn)一步用計(jì)算式λ=可求出該單色光的波長（已知雙縫間距為d，雙縫到屏的距離為l，相鄰亮紋的間距為Δx表示）。四、解答題13．地磁場可以有效抵御宇宙射線的侵入。某物理興趣小組，為了研究地磁場，設(shè)置了如下模型∶赤道剖面外地磁場可簡化為包圍地球厚度為R2的勻強(qiáng)磁場，方向垂直該剖面，地球半徑為R。宇宙射線含有一種帶電粒子，質(zhì)量為m，帶電量為q，以速度v（1）判斷帶電粒子的電性；（2）求粒子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r；（3）求該區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小。14．如圖所示，某均勻透明液滴（視為球形）的截面圖是圓心在O點(diǎn)、半徑為R的圓。一束紅光從空中（看作真空）平行直徑AOB射到圓上的C點(diǎn)，入射角i=60°，射入球內(nèi)經(jīng)過一次反射后從D點(diǎn)再次平行（1）液滴對紅光的折射率n；（2）紅光從C點(diǎn)射入液滴，經(jīng)一次反射從D點(diǎn)射出，紅光在液滴內(nèi)傳播的時(shí)間t。（光在真空中的傳播速度為c）15．某物理小組通過碰撞后的物塊研究過山車的原理，提出了下列設(shè)想∶取一個(gè)與水平方向夾角為θ=60°，長為l1=23m的傾斜軌道CD，通過微小圓弧與長為l2=32m的水平軌道DE相連，豎直光滑圓軌道與水平軌道相切于E點(diǎn)，入口與出口均為水平軌道上E處，如圖所示，圓軌道與傾斜軌道在同一豎直平面內(nèi)。一水平臺(tái)面距C點(diǎn)高度h=0.90m，物塊a以初速度v0從A點(diǎn)向右運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過位移s=3m與靜止在臺(tái)面最右端B點(diǎn)的物塊b發(fā)生彈性正碰，碰后物塊b以一定的初速度水平拋出，到（1）碰撞后瞬間物塊b的速度；（2）物塊a在A點(diǎn)的初速度的大?。唬?）要使物塊b在豎直圓軌道上運(yùn)動(dòng)不離開軌道，則豎直圓弧軌道的半徑R應(yīng)該滿足什么條件？

答案解析部分1．【答案】A【解析】【解答】彈簧振子從平衡位置O向最右位置C的運(yùn)動(dòng)過程中合外力逐漸增大，加速度不斷增大速度不斷減小，即做加速度不斷增大的減速運(yùn)動(dòng)，A符合題意，BCD不符合題意；故答案為：A。

【分析】彈簧振子從O到C的過程合外力逐漸增大，結(jié)合牛頓第二定律得出加速度的變化情況，進(jìn)一步得出振子的運(yùn)動(dòng)情況。2．【答案】A【解析】【解答】A．如果一個(gè)系統(tǒng)不受外力或所受外力的矢量和為0，這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變，A符合題意；B．動(dòng)量守恒定律的研究對象不只適應(yīng)于宏觀、低速領(lǐng)域，也適用微觀高速領(lǐng)域，B不符合題意；C．在某一過程中，初態(tài)和末態(tài)動(dòng)量相同，則系統(tǒng)在該過程中動(dòng)量不一定守恒，例如物體沿直線先加速后減速，初末動(dòng)量相同，但是動(dòng)量不守恒，C不符合題意；D．在某個(gè)過程中，一個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)量守恒，則該系統(tǒng)的機(jī)械能不一定守恒，例如兩物體發(fā)生非彈性碰撞時(shí)，D不符合題意。故答案為：A。

【分析】當(dāng)系統(tǒng)所受的外力合力為零時(shí)動(dòng)量守恒，動(dòng)量守恒定律適應(yīng)于宏觀、低速領(lǐng)域，也適用微觀高速領(lǐng)域。3．【答案】B【解析】【解答】依題意，根據(jù)公式F=BIL中的L所指為通電導(dǎo)線垂直放置磁場中的有效長度，可知邊長相等、夾角為60°的V型導(dǎo)線的有效長度為導(dǎo)線初末端點(diǎn)的連線長度，即為l，所以可得該V型通電導(dǎo)線受到的安培力大小為F=BIl故答案為：B。

【分析】根據(jù)安培力的表達(dá)式和左手定則得出安培力的方向。4．【答案】C【解析】【解答】A．甲、乙兩個(gè)單擺的振幅分別為2cm和1cm，則振幅之比為2：1，A不符合題意；B．甲、乙兩個(gè)單擺的周期之比為1：2，根據(jù)T=2πLC．由圖像可知，從t=0起，乙第一次到達(dá)最大位移時(shí)，甲正在平衡位置向負(fù)向運(yùn)動(dòng)，C符合題意；D．從t=0起，甲第一次到達(dá)最大位移時(shí)，乙正在由平衡位置向位移最大位置運(yùn)動(dòng)，速度逐漸減小，D不符合題意。故答案為：C。

【分析】根據(jù)簡諧振動(dòng)的圖像得出甲乙兩個(gè)單擺的振幅之比，結(jié)合單擺周期的表達(dá)式得出擺長之比。5．【答案】B【解析】【解答】以鐵錘為研究對象，取豎直向上為正方向，則打擊之前鐵錘的速度為v1=?4m/s，打擊之后鐵錘的速度為v2=0，設(shè)釘子對鐵錘的平均作用力為F，方向豎直向上，根據(jù)動(dòng)量定理可得故答案為：B。

【分析】以鐵錘為研究對象，根據(jù)動(dòng)量定理和牛頓第三定律得出鐵錘釘釘子的平均作用力。6．【答案】D【解析】【解答】A．由波形圖可知，這列波的波長為4m，振幅為10cm，A不符合題意；B．波向右傳播，根據(jù)“同側(cè)法”可知，質(zhì)點(diǎn)P正在沿y軸正向運(yùn)動(dòng)，B不符合題意；C．質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)頻率為f=vD．因?yàn)棣?2πf=5πrad/s，則質(zhì)點(diǎn)P做簡諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為y=10sin(5πt)cm，D符合題意。故答案為：D。

【分析】根據(jù)波形圖得出該列波的波長和振幅，利用同側(cè)法得出質(zhì)點(diǎn)P的運(yùn)動(dòng)方向，對質(zhì)點(diǎn)P根據(jù)頻率和波長的關(guān)系得出質(zhì)點(diǎn)的頻率，利用角速度和頻率的關(guān)系得出簡諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式。7．【答案】C【解析】【解答】AB．設(shè)質(zhì)子質(zhì)量為m，電荷量為q，質(zhì)子離開加速器時(shí)的速度大小為v，根據(jù)牛頓第二定律有qvB=mv2R，質(zhì)子離開加速器時(shí)的動(dòng)能為ECD．粒子在加速器中加速的次數(shù)為n=EkqU，粒子在磁場中的運(yùn)動(dòng)周期為T=2πRv故答案為：C。

【分析】粒子在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，利用動(dòng)能的表達(dá)式得出增大動(dòng)能的措施，結(jié)合粒子運(yùn)動(dòng)的周期和時(shí)間的關(guān)系得出粒子在盒中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。8．【答案】B,C【解析】【解答】AB．光纖通信用到了光的全反射原理，A不符合題意，B符合題意；C．頻率越高的光在同種光纖中折射率越大，據(jù)v=cD．據(jù)發(fā)生全反射的條件可知，在光纖中內(nèi)芯的折射率比外套的折射率大，D不符合題意。故答案為：BC。

【分析】光纖通信是光的全反射，頻率越高的光在同種光纖中折射率越大，通過全反射的條件。9．【答案】C,D【解析】【解答】A．對甲、乙、彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，機(jī)械能也守恒，根據(jù)題意可知，初始狀態(tài)，甲物塊的動(dòng)量大小為m1v，則系統(tǒng)的總機(jī)械能大小為12m1v2B．由于該過程存在彈性勢能的轉(zhuǎn)化，因此甲、乙、彈簧構(gòu)成的系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，而甲、乙兩物塊組成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒，B不符合題意；C．根據(jù)分析可知，當(dāng)甲乙共速時(shí)，兩物塊之間距離最小，即彈簧的形變量最大，則此時(shí)彈簧的彈性勢能最大，C符合題意；D．甲與彈簧分離時(shí)，對系統(tǒng)有m1v=m1v1+m2故答案為：CD。

【分析】甲與彈簧碰撞的過程中根據(jù)機(jī)械能和動(dòng)量的關(guān)系判斷機(jī)械能是否守恒，甲與彈簧分離時(shí)，結(jié)合動(dòng)量守恒恒和動(dòng)能不變得出乙物塊速度的可能值。10．【答案】B,D【解析】【解答】A．若勻強(qiáng)電場向下，則電子受電場力向上，要想使得電子沿直線通過正交場，則洛倫茲力向下，此時(shí)磁場方向必須垂直紙面向里，A不符合題意；BD．在加速電場中Ue=12mv2，在正交場中要想使電子沿直線通過，則Ee=evBC．若粒子帶正電，只要速度v=E故答案為：BD。

【分析】根據(jù)左手定則得出磁場的方向，粒子在加速電場中根據(jù)動(dòng)能定理和共點(diǎn)力平衡得出加速電壓的表達(dá)式和粒子的速度。11．【答案】（1）B（2）A（3）m【解析】【解答】（1）根據(jù)動(dòng)量守恒有m1v0=m1v1+m2（2）小組乙的實(shí)驗(yàn)水平位移相同，但下落高度不同，根據(jù)平拋規(guī)律h=12可得v0=xg2h2、（3）設(shè)水平拋出的初速度為v，落在斜面上時(shí)位移大小為L，斜面的傾斜角為θ，則由平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律有Lsinθ=12gt2，Lcosθ=vt，聯(lián)立可得【分析】（1）根據(jù)動(dòng)量守恒定律以及平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律得出需要驗(yàn)證的表達(dá)式；

（2）小組乙的實(shí)驗(yàn)水平位移相同時(shí)結(jié)合平拋運(yùn)動(dòng)和動(dòng)量守恒得出碰撞后需要驗(yàn)證的表達(dá)式；

（3）根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律以以及動(dòng)量守恒得出動(dòng)量守恒的表達(dá)式。12．【答案】（1）靠近（2）13.870；2.310；λ=【解析】【解答】（1）要想增加從目鏡中觀察到的條紋個(gè)數(shù)，則要減小條紋間距，根據(jù)Δx=ldλ（2）分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對齊時(shí)手輪上的示數(shù)為13.5mm+0.01mm×37.0=13.870mm，則條紋間距Δx=13.870?2.3206?1mm=2.31mm，根據(jù)【分析】（1）根據(jù)雙縫干涉相鄰亮條紋間距的表達(dá)式得出減小條紋間距的措施；

（2）根據(jù)螺旋測微器的讀數(shù)原理以及雙縫干涉相鄰亮條紋間距的表達(dá)式得出波長的表達(dá)式。13．【答案】（1）解：帶電粒子在磁場做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力提供向心力，由左手定則可知帶電粒子帶負(fù)電。（2）解：設(shè)帶電粒子在磁場做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r，如圖依幾何關(guān)系有r得r=（3）解：由洛倫茲力提供向心力qvB=m