精品解析：云南省曲靖市第二中学2021-2022学年高二（下）期中物理试题（解析版）

秘密★启用前 曲靖市第二中学2021-2022 学年春季学期高二年级期中考试 物理试卷 （考试时间：120 分钟；满分：100 分） 注意事项： 1.答卷前，考生务必将自己的姓名、班级、座位号和准考证号填写在答题卡上。 2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改 动， 用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷 上无效。 第Ⅰ卷（选择题） 一、选择题：（共12 小题，每小题4 分，满分48 分。在每小题给出的四个选项中第1-8 题只 有一项符合题目要求；第9-12 题有多项符合题目要求，全部选对的得4 分，选对不全的得2 分，有选错的得0 分） 1. 如图所示， 、 是两个相干波源，振动同步且振幅相同，实线和虚线分别表示在某时刻的波峰和波 谷，质点b、d 位于两波源连线的中垂线上，关于图中四个质点a、b、c、d 的说法正确的是（ ） A. 该时刻质点b 处于波峰，且始终处于波峰 B. 该时刻质点c 处于波谷，且始终处于波谷 C. 质点d 所在位置为振动的减弱区 D. 质点a 所在位置为振动的减弱区 【答案】D 【解析】 【详解】A．该时刻质点b 处于峰峰相遇位置，处于波峰，振动加强，但不是始终处于波峰，选项A 错误； B．该时刻质点c 处于谷谷相遇位置，处于波谷，振动加强，当不是始终处于波谷，选项B 错误； C．质点d 所在位置与加强点在同一直线上的位置，则为振动的加强区，选项C 错误； D．质点a 所在位置此时为峰谷相遇点，振动减弱，则该质点为振动的减弱区，选项D 正确。 故选D。 2. 原来静止的物体受合外力作用时间为2 ，作用力随时间的变化情况如图所示，则（ ） A. 0~ 时间内物体的动量变化与 ~2 时间内的动量变化相同 B. 0~ 时间内物体的平均速率与 ~2 时间内的平均速率不等 C. 时物体的速度为零，外力在0~2 时间内对物体的冲量为零 D. 0~2 时间内物体的位移为零，外力对物体做功为零 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图可知0~ 时间内 ~2 时间内合外力大小相等但方向相反，根据动量定理可知，0~ 时 间内物体的动量变化与 ~2 时间内的动量变化的大小相等但方向相反，故A 错误； B．根据牛顿第二定律可知0~ 时间内和 ~2 时间内加速度大小相同，设为a，0~ 时间内物体速度从 0 均匀增大至 ， ~2 时间内物体速度从 均匀减小至0，根据 可知0~ 时间内物体的 平均速率与 ~2 时间内的平均速率相等，故B 错误； C．根据B 项分析可知 时物体的速度为零，且外力在2 时间内对物体的冲量为 故C 正确； D．根据B 项分析可知0~2 时间内物体始终单向运动，位移不可能为零，但初、末速度均为零，根据动 能定理可知外力对物体做功为零，故D 错误。 故选C。 3. 一列横波沿直线传播，在波的传播方向上有两点，在t 时刻A、B 两点间形成如图1 所示的波形，在 时刻A、B 两点间形成如图2 所示的波形。已知A、B 两点间距离 ，则以下说法中正确的是 （ ） A. 若周期大于4s，波可能向右传播 B. 若周期为4s，波一定向右传播 C. 若波速为8.5 ，波一定向右传播 D. 若波向左传播，该波波速的最小值为1.5 【答案】B 【解析】 【详解】AB．若波向右传播，则t 时刻A 点向下运动，在（t+3）s 时刻位于波峰，设波的周期为T1，可得 （n=0，1，2，3…） 解得 （n=0，1，2，3…） 若波向左传播，同理可得 （n=0，1，2，3…） 解得 （n=0，1，2，3…） 根据T1和T2的表达式可知，若周期大于4s，只有T2在n=0 时才满足，则波一定向左传播；若周期为4s， 只有T1在n=0 时才满足，此时波一定向右传播，故A 错误，B 正确； C．由图知波长为 若波速为8.5 ，则波在t~ 时间内传播的距离为 根据波形的平移可知波一定向左传播，故C 错误； D．若波向左传播，根据A 项分析可知波长的最大值为Tmax=12s，则波速的最小值为 故D 错误。 故选B。 4. 男女二重唱中，女高音和男中音的频率、波长和波速分别为 、 、 和 、 、 ，它们之间的 关系是 （ ） A. ， ， B. ， ， C. ， ， D. 以上说法都不正确 【答案】C 【解析】 【详解】由于女高音和男中音在同一介质中传播，因而波速 相同；音调高即频率高，故 ；再由 ，因 相同，所以 。即 ， ， 故选C 。 5. 如图所示，小木块m 与长木板M 之间光滑，M 置于光滑水平面上，一轻质弹簧左端固定在M 的左端， 右端与m 连接，开始时m 和M 都静止，弹簧处于自然状态。现同时对m、M 施加等大反向的水平恒力 F1、F2，从两物体开始运动以后的整个过程中，对m、M、弹簧组成的系统，正确的说法是（整个过程中 弹簧不超过其弹性限度）（ ） A. M、m 分别向左、右运行过程当中，M、m 均做加速度逐渐增大的变加速直线运动 B. 整个运动过程当中，系统机械能、动量均守恒 C. 整个运动过程中，系统动量守恒，机械能不守恒，两物块速度为零时，系统机械能一定最大 D. 当弹簧弹力的大小与拉力F1、F2的大小相等时，m、M 的动能最大 【答案】D 【解析】 【详解】AD．在水平方向上，M、m 受到水平恒力和弹簧的弹力作用，水平恒力先大于弹力，后小于弹力， 随着弹力增大，两个物体的合力先逐渐减小，后反向增大，则加速度先减小后反向增大，则M、m 先做加 速度逐渐减小的加速运动，后做加速度逐渐增大的减速运动，当弹簧弹力的大小与拉力F1、F2的大小相等 时，m、M 的速度最大，动能最大，A 错误，D 正确； B．由于F1与F2等大反向，系统所受的合外力为零，则系统的动量守恒。由于水平恒力F1、F2对系统做功 代数和不为零，则系统的机械能不守恒，B 错误； C．从开始到弹簧伸长到最长的过程，F1与F2分别对M、m 做正功，弹簧伸长最长时，m、M 的速度为零， 之后弹簧收缩，F1与F2分别对M、m 做负功，系统的机械能减小，因此，当弹簧有最大伸长时，m、M 的 速度为零，系统具有机械能最大；当弹簧收缩到最短时，m、M 的速度为零，系统的机械能最小，C 错误。 故选D。 6. 如图，一人站在静止的平板车上，不计平板车与水平地面的摩擦，空气的阻力也不考虑。则下列说法不 正确的是（ ） A. 人在车上向右行走时，车将向左运动 B. 当人停止走动时，车也会停止 C. 人缓慢地在车上行走时，车可能不动 D. 当人从车上的左端行走到右端，不管人在车上行走的速度多大，车在地面上移动的距离都相同 【答案】C 【解析】 【详解】A．人与车组成的系统动量守恒，由动量守恒定律得 解得 车的速度方向与人的速度方向相反，人在车上向右行走时，车将向左运动，A 正确，不符合题意； B．因人和车总动量为零，人停止走动速度为零时，由动量守恒定律可知，车的速度也为零，B 正确，不 符合题意； C．由 可知，人缓慢地在车上行走时，车也缓慢地运动， C 错误，符合题意； D．人从车上的左端行走到右端，设车的长度为 ，人与车组成的系统动量守恒，以向右为正方向，由动 量守恒定律得 即 解得 车在地面上移动的距离 与人的行走速度无关，D 正确，不符合题意。 故选C。 7. 折射率 的 直角玻璃三棱镜截面如图所示，一条光线从AB 面入射，入射角为i（图中未标出）， ab 为其折射光线，ab 与AB 面的夹角 ，则（ ） A. i=45°，光在AC 面上不发生全反射 B. i=45°，光在AC 面上发生全反射 C. i=30°，光在AC 面上不发生全反射 D. i=30°，光在AC 面上发生全反射 【答案】B 【解析】 【详解】由折射定律得 解得 根据 解得 由于光线在AC 面上的入射角为60°，所以光线ab 在AC 面上一定发生全反射，不能从AC 面上折射出去。 故选B。 8. 如图甲所示为理想变压器，原、副线圈匝数比为n1：n2＝44：1，变压器原线圈接如图乙所示的正弦式交 流电，副线圈两端接两个串联在一起的阻值大小分别为R1＝3Ω，R2＝2Ω 的定值电阻，理想二极管与电阻 R1并联，电压表为理想电表。下列说法正确的是（ ） A. 副线圈中交流电频率为100Hz B. 电压表的示数为2V C. R1消耗的功率为3W D. 变压器输入功率为8.75W 【答案】D 【解析】 【详解】A．由变压器的工作原理知，副线圈中交流电的频率跟原线圈中交流电的频率相同，为 A 错误； B．由图可知，原线圈两端的电压的有效值为U1=220V，根据电压与匝数的关系有 U1：U2＝n1：n2＝44：1 解得 U2＝5V 则电阻R1和R2两端电压的波形分别如图1、图2 所示 设电压的有效值分别为E1和E2，根据有效值的定义有 解得 E1＝ V E2＝ V 则电压表的示数为 E2＝ V≈3.8V B 错误； C．R1消耗的功率为 P1＝ 代入数据得 P1＝1.5W C 错误； D．R2消耗的功率为 P2＝ 代入数据得 P2＝7.25W 则副线圈消耗的功率为8.75W，根据变压器的功率关系知，变压器的输入功率也为8.75W，D 正确。 故选D。 9. 如图所示，当一弹簧振子在竖直方向上做简谐运动时，下列说法中正确的是（ ） A. 振子在振动过程中，速度相同时，弹簧的长度一定相等，弹性势能相等 B. 振子从最低点向最高点运动的过程中，弹簧弹力始终做正功 C. 振子在运动过程中的回复力由弹簧弹力和振子重力的合力提供 D. 振子在运动过程中，系统的机械能守恒 【答案】CD 【解析】 【分析】 【详解】A．振子在平衡位置两侧往复运动，速度相同的位置可能出现在关于平衡位置对称的两点，这时 弹簧长度明显不等，故A 错误； B．振子由最低点向最高点运动过程中，弹力一定是先做正功，但过了平衡位置后，弹簧可能是压缩状态 下的 弹力做负功，也可能一直是拉伸状态下的弹力做正功，故B 错误； CD．振子运动过程中的回复力由振子所受合力提供且运动过程中机械能守恒，故CD 正确。 故选CD。 10. 如图所示，图甲为一列简谐横波在 时刻的波形图，图乙为质点P 从该时刻开始的振动图像。下列 判断正确的是（ ） A. 该波沿x 轴的正方向传播 B. 该波的传播速度为10 C. 质点Q 的振动频率为5 D. 一个周期内P 和Q 有两个时刻加速度相同 【答案】CD 【解析】 【详解】A．由乙图知 时刻质点P 沿y 轴负方向运动，此时质点P 应位于波传播方向波形的上坡上， 所以该波沿x 轴的负方向传播，故A 错误； BC．由两图可知该波的波长为 ，周期为 ，所以波速为 频率为 故B 错误，C 正确； D．根据题意可画出质点Q 的振动图像如图所示。可以看出P 和Q 两质点在一个周期内有两个时刻位移相 同，此时它们的加速度相同，故D 正确。 故选CD。 11. 如图所示，在直角三角形 的内切圆中有垂直纸面向外的匀强磁场， 为切点， 。现从O 点垂直 边同时射入两个带异种电荷的粒子，忽略两粒子之间的作用力，不计粒子 重力，两粒子同时分别由 两点射出磁场。则下列说法正确的是（ ） A. 正、负粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期之比为 B. 正、负粒子的比荷之比为 C. 正、负粒子的运动速度之比为 D. 只改变带正电粒子进入磁场的入射方向，则正粒子一定垂直 射出三角形区域 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．根据题意，两粒子垂直 边射入磁场，即对着圆心进入磁场，则两粒子必背离圆心射出磁 场，粒子轨迹如图所示，利用左手定则可得，由D 点射出磁场的粒子带正电，由E 点射出磁场的粒子带负 电，设圆形磁场区域的半径为R，由几何关系可得带正电粒子的轨迹半径为 带负电粒子的轨迹半径为 由两者在磁场中的运动情况可知，带正电粒子在磁场中运动的时间为 ，带负电粒子在磁场中运动的时 间为 ，由于两者在磁场中的运动时间相等，则正、负粒子的周期之比为 ，故A 正确； B．又由周期公式 可得正、负粒子的比荷之比为 ，故B 错误； C．由 可知 则正、负粒子的运动速度之比为 ，故C 正确； D．由于带正电粒子的轨迹半径等于圆形磁场区域的半径，由几何关系可知，改变入射方向后，粒子射出 圆形磁场时的方向都与射入点和磁场圆圆心连线垂直，即垂直于 ，故D 正确。 12. 如图所示，两条平行金属导轨表面光滑，相距为d，与水平方向夹角为θ，其上端接一阻值为R 的电阻， 在两导轨间 下方区域内有垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度为B。现有质量为m 的金属棒由 静止开始自 位置释放，金属棒在轨道之间的电阻为r，当金属棒沿导轨下滑距离l 后速度不再变化 （金属棒与导轨始终保持良好的接触且下滑过程中始终与导轨垂直，导轨电阻不计）。则下列说法正确的 是（ ） A. 金属棒沿导轨下滑过程减小的重力势能转化为金属棒的动能和电阻R 的焦耳热 B. 金属棒沿导轨下滑的最大速度为 C. 金属棒沿导轨下滑距离l 过程中回路产生的总焦耳热为 D. 金属棒从静止释放经过时间t 下滑距离为 时，此时速度大小为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．根据能量守恒可知，金属棒沿导轨下滑过程减小的 重力势能转化为金属棒的动能以及电阻R 和金属棒的焦耳热，A 错误； B．金属棒沿导轨下滑过程首先做加速度减小的加速运动，当加速度减为零时速度达到最大，根据闭合电 路欧姆定律有 由平衡条件可知 解得 B 正确； C．由功能关系 联立解得 C 错误； D．由动量定理可知 即 又 解得 D 正确。 故选BD。 第Ⅱ卷（非选择题） 二、实验题（共16 分） 13. 在做“探究单摆周期与摆长的关系”的实验时， （1）为了利用单摆较准确地测出重力加速度，可选用的器材为_________； A.20cm 长的结实的细线、小木球、秒表、米尺、铁架台 B.100cm 长的结实的细线、小钢球、秒表、米尺、铁架台 C.100cm 长的结实的细线、大木球、秒表、50cm 量程的刻度尺、铁架台 D.100cm 长的 结实的细线、大钢球、大挂钟、米尺、铁架台 （2）若摆球的直径为D，悬线长为L，则摆长为_________，单摆的摆角 满足条件_________。 （3 ）为了减小测量周期的误差，摆球应在经过最_________（填“高”或“低”）点的位置时开始计时，并 计数为l，摆球每次通过该位置时计数加1.当计数为63 时，所用的时间为t 秒，则单摆周期为_________秒。 （4）实验时某同学测得的g 值偏大，其原因可能是_________； A.实验室的海拔太高 B.摆球太重 C.测出n 次全振动时间为t，误作为 次全振动时间进行计算 D.摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现了松动，使摆线长度增加了 （5）有两位同学利用假期分别去参观北京大学和厦门大学的物理实验室，各自在那里利用先进的DIS 系 统较准确地探究了“单摆的周期T 与摆长L 的关系”，他们通过校园网交换实验数据，并由计算机绘制了 图象，如图甲所示.去北大的同学所测实验结果对应的图线是_________（填“A”或“B”）。另外， 在厦大做探究的同学还利用计算机绘制了a、b 两种单摆的振动图象如图乙所示，由图可知，a、b 两单摆 的摆长之比=_________。（北大所在地的纬度比厦大高） 【答案】 ①. B . ② . ③θ≤5° . ④低 ⑤. . ⑥C . ⑦B . ⑧4:9 【解析】 【详解】（1）[1]为了利用单摆较准确地测出重力加速度，可选用的器材为：100cm 长的结实的细线、为 减小振动过程中空气阻力的影响，可用小钢球，除此之外还用秒表、米尺、铁架台，故选B。 （2）[2][3]若摆球的直径为D，悬线长为L，则摆长为 ，单摆的摆角 满足条件θ≤5°。 （3）[4][5]为了减小测量周期的误差，摆球应在经过最低点的位置时开始计时，并计数为1；摆球每次通 过该位置时计数加1，当计数为63 时，所用的时间为t 秒，则单摆周期为 秒。 （4）[6]实验时某同学测得的g 值偏大，根据 可得 A.实验室的海拔太高，测得的g 会偏小，选项A 错误； B.摆球质量对实验无影响，选项B 错误； C.测出n 次全振动时间为t，误作为 次全振动时间进行计算，则周期偏小，则g 值偏大，选项C 正 确； D.摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现了松动，使摆线长度增加了，则测得的周期偏大，则测得的g 值偏小，选项D 错误。 故选C。 （5）[7]根据 因北大所在位置的重力加速度较大，则T2-l 图像的斜率较小，则去北大的同学所测实验结果对应的图线是 B。 [8]另外，在厦大做探究的同学还利用计算机绘制了a、b 两种单摆的振动图象如图乙所示，由图可知，a、 b 两单摆的周期之比为2:3，根据 可知，摆长之比4:9。 14. 小但同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行。正确操作后，作出的光路图及 测出的相关角度如图所示。 （1）此玻璃的折射率计算式为n＝________（用图中的θ1、θ2表示）； （2）如果有几块宽度不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度________（填“大”或 “小”）的玻璃砖来测量。 （3）如图所示，小但同学在实验中将玻璃砖界面aa′和bb′的间距画得过宽。若其他操作正确，则折射率的 测量值________（选填“大于”“小于”或“等于”）准确值。 【答案】 ①. . ②大 ③. 小于 【解析】 【详解】（1）[1]玻璃的折射率为 （2）[2]为了减少误差，应选用宽度大的玻璃砖来测量。 （3）[3]如图所示 红线表示将玻璃砖向上平移后实际的光路图，而黑线是作图时所采用的光路图，可见，入射角没有变化， 折射角的测量值偏大，则由折射率公式 得，折射率测量值小于真实值。 三、计算题（本大题3 小题，共36 分。解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步 骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） 15. 弹性绳沿x 轴放置，左端位于坐标原点，用手握住绳的左端，当t=0 时使其开始沿y 轴做振幅为8cm 的 简谐振动。在t=0.5s 时，绳上形成如图所示的波形。求： (1)该波的波长、周期和波速； (2)从图示时刻起，位于x2=45cm 的质点N 恰好第三次沿y 轴正向通过平衡位置所需的时间。 【答案】(1) 0.2m， 2s， 0.1m/s；(2) 9s。 【解析】 【分析】 【详解】(1)图中看出，t=0 至t=0.5s 波向前传播了0.05m，则根据波形图有 可得 λ=0.2m 根据 可得 T=2s 根据波长、频率和波速的关系 联立解得 v=0.1m/s (2)x2=45cm 的质点N 距离图中