山东省烟台市2021-2022学年高二上学期期末考试物理试题

2021—2022 学年度第一学期期末学业水平诊断 高二物理 1．答题前，考生先将自己的姓名、考生号、座号填写在相应位置。 2．选择题答案必须用2B 铅笔正确填涂；非选择题答案必须用0.5 毫米黑色签字笔 书写，字体工整、笔迹清楚。 3． 请按照题号在各题目的答题区域内作答， 超出答题区域书写的答案无效； 在草稿 纸、试题卷上答题无效。保持卡面清洁，不折叠、不破损。 一、 单项选择题： 本题共8 小题， 每小题3 分， 共24 分。 在每小题给出的四个选项中， 只有一项是符合题目要求的。 1．关于光现象及应用，下列说法正确的是 A．泊松亮斑证明光具有波动性，光的偏振证明光是纵波 B．光纤通信及医用纤维式内窥镜都是利用了光的衍射现象 C．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象 D． 在水中的潜水员斜向上看岸边物体时， 看到的物体的像将比物体所处的实际 位置低 2． 如图所示， 面积为S 的矩形线框abcd 处在足够大的匀强磁场中， 线框平面与磁场 方向垂直， 磁感应强度大小为B。 现使线框以ad 边为轴， 从图示位置开始匀速转 动，下列说法正确的是 A．转动过程线框中一直没有感应电流 B．转过30°角时，穿过线框的磁通量为 C．转过90°角时，穿过线框的磁通量为BS D．转过180°角过程中，穿过线框的磁通量变化量为0 3． 电动自行车具有低噪声、 无废气、 无油污的环保性， 而且骑行简单方便， 受到广大 上班族的喜欢。 右表为某品牌电动 自行车的铭牌， 显示了电动车的信 c d a b 自重 载重 额定电压 额定电流 额定输出功率 最大运动速度 45kg 80kg 30km/h 500W 12A 60V 息及所用电动机的主要技术参数， 不计其自身机械损耗， 则由该铭牌可以求得电 动自行车的电动机内阻约为 A．1.5Ω B．3.5Ω C．5Ω D．8.5Ω 4． 如图甲所示， 一个单摆做小角度摆动， 该运动可看成简谐运动。 从某次摆球到达 右侧最大位移处开始计时， 摆球相对平衡位置的位移x 随时间t 变化的图像如图乙所示， 取g=10m/s2， π2≈10。 下列说法正确的是 A．单摆的摆长约为1.0 m B．单摆的位移x 随时间t 变化的关系式为 cm C．从t=0.2s 到t=0.4s 的过程中，摆球的动能逐渐增加 D．从t=0.4s 到t=0.6s 的过程中，摆球的加速度逐渐增大 5． 如图所示， R1、 R2、 R3为定值电阻， R4为滑动变阻器， 电源的电动势为E， 内阻为r。 先将开关S 闭合， 待电路稳定后， 再将滑动变阻器R4的滑片向右滑动时， 下列说 法正确的是 A．电流表的示数减小 B．R1消耗的功率增大 C．R3消耗的功率减小 D．电源内部消耗的功率减小 6．A、B、C、D 是以AD 为直径的半圆弧上的四个点，O 为半圆弧的圆心， 。 在A、 D 处各有一条长直导线垂直穿过纸面， 导线中 通有大小相等的恒定电流， 方向如图所示， 此时O 点的磁感应强度大小为B0。 若 将A、D 处的长直导线分别移至B、C 处，则此时O 点的磁感应强度大小为 A．B0 B． C． D． 7． 如图所示为某半圆柱体玻璃砖的横截面， BC 为直径， 一束由a 光和b 光组成的复 色光沿AB 方向由真空从BC 面射入玻璃砖，之后分成两束分别从D、 E 两点射出 （不考虑光在玻璃砖中的反射） 。 已知该玻璃砖对a 光的折 R1 A R2 R3 R4 E r S A B C D O 30° 30° A B C D E 玻璃砖 甲 t/×10-1s x/cm 0 2 -2 2 4 6 8 10 乙 射率大于对b 光的折射率，则下列说法正确的是 A．a 光和b 光在玻璃砖中的传播速度相等 B．a 光和b 光在玻璃砖中的传播时间相等 C．从D 点射出的为b 光，从E 点射出的为a 光 D．若从水中射入空气时，a 光发生全反射的临界角更大 8． 如图所示， 两平行金属导轨处于同一水平面内， 在两导轨一端上放置一质量为m、 长度为l 的金属杆ab， 两导轨的另一端与电源、 滑动变阻器、 电流表构成闭合回 路。 整个装置处在磁感应强度为B 的匀强磁场中， 磁场方向与导轨平面成θ=37° 角斜向上。 刚开始， 滑动变阻器连入电路的电阻最大， ab 静止在水平导轨上， 调 节滑动变阻器滑片的位置，发现当电流表的示数为I 时，金属杆ab 刚要开始滑 动，已知金属杆与导轨间的滑动摩擦力近似等于它们之间的最大静摩擦力， sin37°=0.6，cos37°=0.8。则金属杆与导轨间的动摩擦因数为 A． B． C． D． 二、 多项选择题： 本题共4 小题， 每小题4 分， 共16 分。 在每小题给出的四个选项中， 有多项符合题目要求。 全部选对的得4 分， 选对但不全的得2 分， 有选错的得0 分。 9．下列说法正确的是 A．微观粒子的能量是不连续的，只能取一些特定的值 B．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并捕捉到了电磁波，证实了自己的预言 C．当急救车从我们身边疾驰而过，我们听到的急救车鸣笛的音调会由高变低 D．带电粒子经过回旋加速器加速后最终获得的能量随着加速电压的升高而增 大 a A b B l θ 10． 如图甲所示， 在同一直线上的两个振源A、 B 相距6m， t=0 时刻开始A、 B 在纸面内 沿竖直方向上下振动， 其振动图像分别如图乙、 丙所示。 由A、 B 产生的简谐横波 在t=3s时在AB 连线的中点C 相遇，则 A．两列波的波长均为1m B．C 点为振动加强点且振幅为25cm C．t=6s 时B 点在平衡位置且向上振动 D．0~ 3.5s 内C 点通过的路程为10cm 11．2022 年冬奥会将在北京举行，冰壶是冬奥会的传统比赛项目。在冰壶 运动中运动员可以通过冰壶刷摩擦冰面来控制冰壶的运动。在某次训 练中， A 壶与静止的B 壶发生对心碰撞， 碰后运动员用冰壶刷摩擦B 壶 运动前方的冰面。碰撞前后两壶运动的v-t 图线如图中实 线所示，已知EF 与GH 平行，且两冰壶质量相等，由图像 可得 A．碰后B 壶的加速度大小为0.5m/s2 B． 碰后至停止的过程中， A、 B 两壶的运动时间之比为1:4 C．两冰壶发生的碰撞为弹性碰撞 D．碰后至停止的过程中，A、B 两壶所受摩擦力的冲量大小之比为1:3 12． 在如图所示的矩形区域内分布着垂直纸面向外的匀强磁场， O1O2为磁场分界线， 上方区域的磁感应强度大小为B0。 质量为m、 电荷量为＋q 的粒子从与O1点相距 为a 的P 点垂直MN 射入上方磁场， 经Q 点第一次进入下方磁场， 且O1Q=3a， 磁 场沿MN、 KL 方向范围足够大， 不计粒子重力， sin37°=0.6。 则 A．粒子射入磁场时的速度大小为 B．当下方磁感应强度B= 时粒子垂直MN 边界飞出磁场 B 壶 A 壶 A B C 甲 15 -15 t/s y/cm 10 -10 0 0.5 1.0 1.5 乙 y/cm t/s 0 0.5 1.0 1.5 丙 v/(m·s-1) t/s 0 3 4 5 1 t1 t2 E F G H M P O1 N K O2 L Q B0 C．当下方磁感应强度B≥2B0时，没有粒子从MN 边界飞出 D．当下方磁感应强度B=3B0且O1O2=8a 时，粒子垂直KL 边界飞出磁场 三、非选择题：本题共6 小题，共60 分。 13．(6 分) 某物理兴趣小组的同学找到了几个特殊电源， 欲测定其电动势和内阻。 ⑴他们设计的电路图如图甲所示，其中R0为 定值电阻， 闭合开关， 调节滑动变阻器滑片位置， 读取多组 （I， U） 数据， 做出U-I 图线如图乙所示， 则电源的电动势E=________V， 内 阻r=________Ω； ⑵他们进一步研究发现当滑片由左端滑至右端的过程中， 电源的 输出功率P 随外电路总电阻R 的变化关系如图丙所示，若已知滑动变 阻器R1的最大值为0.6r，则他们所选的R0的阻值可能为________； A．0.3r B．0.7r C．r D．1.3r 14． (8 分) ⑴某实验小组的同学用直角三棱镜做“测定玻璃折射 率”的实验。 他们先在白纸上画出三棱镜的轮廓（用实线∆ABC 表 示） ， 然后放好三棱镜， 在垂直于AB 的方向上插上两枚大头 针P1和P2， 在棱镜的左侧观察， 当P1的像恰好被P2的像挡住 时， 插上大头针P3， 使P3挡住P1、 P2的像， 再插上大头针P4， 使P4挡住P3和P1、 P2的像。 移去三棱镜和大头针， 大头针在 纸上的位置如图所示。 ①将图中的光路图补充完整； ②根据图中所给数据，可得该玻璃的折射率n=_____________； ③若实验中放置三棱镜的位置发生了微小的平移， 移至图中虚线处， 而测量时 仍将∆ABC 作为实验中棱镜所处位置，由此得出该玻璃折射率的测量值_______真 实值（选填“大于”、“小于”或“等于”）； ⑵该小组同学继续利用双缝干涉原理来测定光的波长。实验中取双缝间距 U/V I/mA 2.8 1.6 2.0 0 乙 mA V R1 R00 S 甲 B 60° A C 45° P4 P1 P2 P3 甲 R P 丙 O d=0.5mm， 双缝到光屏间距离L=0.5m， 用某种单色光照射双缝得到干涉图样如图乙 所示， 分划板在图中A、 B 位置时游标卡尺读数分别如图丙、 丁所示， 则游标卡尺的 读数分别为__________mm、 __________mm， 该单色光的波长为_____m （计算结果 保留三位有效数字）。 15．(8 分) 一列简谐横波沿x 轴传播， t=0 时刻的波形图如图甲所示， 此时质点B 刚开始振 动。图乙表示x=3m 处的质点A 的振动图像。 ⑴写出质点A 的位移y 随时间t 变化的关系式； ⑵求质点A 从t=0 到t=0.35s 时间内通过的路程s； ⑶求从t=0 时刻开始， 经多长时间位于x=12m 处的质点C （图中未画出） 通过的 路程为0.4m？ 16．(8 分) 如图所示ABC 部分为一透明材料做成的柱形光学元件的 y/m 0.2 0 －0.2 B 3 x/m 6 A 甲 y/m 0.2 0 －0.2 0.3 t/s 0.6 乙 1 2 0 5 10 丙 A B 乙 1 2 0 5 10 丁 A B R C D R 横截面， AC 为一半径为R 的 圆弧， D 为圆弧面圆心， ABCD 构成正方形， 在D 处有 一点光源。若只考虑首次从圆弧AC 直接射向AB、BC 的光线，从点光源射入圆弧 AC 的光中，有一部分不能从AB、BC 面直接射出，已知这部分光照射圆弧AC 的弧 长为 ，求该材料的折射率。 17．(14 分) 阿斯顿设计了质谱仪，证实了同位素的存在，真实的质谱仪在允许粒子进入磁 场处的狭缝是有一定宽度的，其工作原理如图所示。现有大量的质子和氘核飘入电 势差为U 的加速电场， 其初速度几乎为0， 经过加速后， 通过宽为L 的狭缝MN 沿着 与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B 的匀强磁场中，最后打到照相底片上。已知 质子和氘核的电荷量均为+e （e 为元电荷） ， 质量分别为m 和2m， 图中虚线为经过狭 缝左、 右边界M、 N 的质子的运动轨迹， 不考虑质子和氘核的重力及它们之间的相互 作用。 ⑴求质子和氘核在磁场中运动的时间之比； ⑵求质子打在底片上的位置到M 点的最小距离x； ⑶若加速电场的电势差在U1到U2 （U2>U1） 之间变化， 要使质子和氘核在照相 底片上被完全分离，求狭缝宽度L 应满足的条件。（用m、e、B、U1、U2表示） L 加速电场 B U － M N + 照相底片 18．(16 分) 如图所示，质量为m 的物块A 与质量为2m 的物块B 静置于光滑水平面上，B 与一个水平轻质弹簧拴接。 现使物块A 获得水平向右的初速度v0， A 与弹簧发生相 互作用，最终与弹簧分离，全过程中弹簧始终处于弹性限度内。 ⑴求两物块最终分离时各自的速度； ⑵在两物块相互作用过程中，求当物块A 的速度大小为 时弹簧的弹性势能； ⑶如果在物块B 的右侧固定一挡板 （挡板的位置未知， 图中未画出） ， 在物块A 与弹簧分离之前，物块B 与挡板发生碰撞，碰撞时间极短，碰撞后物块B 以碰撞前 的速率反向弹回，碰撞后的瞬间立即撤去挡板，求碰撞后的过程中弹簧最大弹性势 能可能的取值范围。 A B v0