精品解析：山西省阳泉市第一中学校2023-2024学年高二下学期5月期中物理试题

阳泉一中2023-2024学年第二学期高二年级期中考试试题物理 考试时长：_75_ 分钟 总分：_100_分 一、选择题：本题共10小题，第1~7题每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求，第8~10题每小题6分，共18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6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分，本题共46分。 1. 如图为一用透明材料做成中心是空的球，其中空心部分半径与球的半径之比为1:3。当细光束以的入射角射入球中，其折射光线刚好与内壁相切，则该透明材料的折射率为（　　） A. B. 1.5 C. D. 2 2. 船上的人和水下的潜水员都能听见轮船的鸣笛声。声波在空气中和在水中传播时的（　　） A. 波速和波长均不同 B. 频率和波速均不同 C. 波长和周期均不同 D. 周期和频率均不同 3. 一质量为60kg建筑工人不慎从3.2m米高处自由下落到一个安全网上。若此人从接触安全网到陷至最低点经历了0.2s，则此人对安全网产生的平均冲击力大小为（g取10m/s2，不计空气阻力）（ ） A. 600N B. 1800N C. 2400N D. 3000N 4. 如图所示，三根垂直于纸面且相互平行放置的长直导线A、B、C，通有大小相等、方向如图所示的电流，它们所在位置的连线构成等腰直角三角形，D点是A、B连线的中点。下列说法正确的是（ ） A. D点磁场方向沿着DB方向 B. C点的磁场方向沿着CD方向 C. 导线C受到的安培力方向沿着CD方向 D. 导线A受到的安培力水平向左 5. 在光滑的水平面上，质量为m1的小球A以速度v0向右运动，在小球A的前方O点有一质量为m2的小球B处于静止状态，如图所示，小球A与小球B发生正碰撞后均向右运动，小球B被在Q点处的墙壁弹回后与小球A在P点相遇，PQ = 1.5PO。假设小球间的碰撞及小球与墙壁之间的碰撞都是弹性的，则两小球质量之比为（ ） A. 1：2 B. 2：1 C. 4：3 D. 3：4 6. 如图，一列简谐横波平行于x轴传播，图中的实线和虚线分别为t=0和t=0.3s时的波形图。已知平衡位置在x=6m处的质点，在0到0.3s时间内运动方向不变。下列说法正确的是（　　） A. 这列简谐波周期为0.4s B. 波速为10m/s C. 传播方向沿x轴正方向 D. 传播方向沿x轴负方向 7. 观测带电粒子的碰撞试验，为确定碰撞生成物质的初始状态提供了理论依据。某次观测时，让质量为的粒子在时以的初速度向静止的粒子运动，计算机记录下两粒子的图像如图所示。已知间仅存在静电力的作用且始终未接触，则（　　） A. 粒子的质量为 B. 0时刻与时刻间作用力的大小不相等 C. 内，电场力对做的功为 D. 内，系统的电势能减少了 8. 一列简谐横波在t=0时的波形图如图所示。介质中x=2m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为。关于这列简谐波，下列说法正确的是（　　） A. 周期为4.0s B. 振幅为10cm C. 传播方向沿x轴正向 D. 传播速度为10m/s 9. 下图是工厂利用的交流电给照明灯供电的电路，变压器原线圈匝数为1100匝，下列说法正确的是（ ） A. 电源电压有效值为 B. 交变电流的周期为 C. 副线圈匝数为180匝 D. 副线圈匝数为240匝 10. 如图所示，圆形区域内存在垂直纸面方向的匀强磁场，为圆心，和为圆的两条直径，。质量为、电荷量为的带电粒子1沿方向从点射入。质量为、电荷量为的带电粒子2从点射入，两粒子入射速度相同且都从点飞离磁场，不考虑两带电粒子的重力及相互作用力。下列说法正确的是（　　） A. 粒子1与粒子2的比荷之比为 B. 粒子1与粒子2的出射方向夹角为 C. 粒子1与粒子2的运动半径之比为2：1 D. 粒子1与粒子2在磁场内运动的时间之比为3：4 二、非选择题：本题共5小题，其中11题6分，12题8分，13题12分， 14题12分，15题16分，本题共54分。本题中的计算题要求必须有必要的文字说明和重要的演算步骤。 11. 研究两个小球在轨道水平部分碰撞的规律（动量守恒定律）：先安装好如图实验装置，在地上铺一张白纸。白纸上铺放复写纸，记下重锤线所指的位置O。之后的实验步骤如下：  步骤1：不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上。重复多次，用尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置；  步骤2：把小球2放在斜槽前端边缘位置B，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞。重复多次，并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置； 步骤3：用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、P、N离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度。  （1）上述实验中小球1和小球2应选择 ___________。 A. 相同大小的铁球 B. 相同大小的塑料球 C. 小球1铁球，小球2 塑料球，大小相同 D. 小球1塑料球，小球2 铁球，大小相同 （2）上述实验除需测量线段OM、OP、ON的长度外，还需要测量的物理量有 ___________。 A. A、B两点间的高度差h1 B. B点离地面的高度H2 C. 小球1和小球2的质量、 D. 小球1和小球2的半径r （3）当所测物理量满足___________时（用所测物理量的字母表示），说明两球碰撞遵守动量守恒定律。 12. 某实验小组利用图装置测量重力加速度。摆线上端固定在点，下端悬挂一小钢球，通过光电门传感器采集摆动周期。 （1）关于本实验，下列说法正确的是_______________。（多选） A.小钢球摆动平面应与光电门形平面垂直 B.应在小钢球自然下垂时测量摆线长度 C.小钢球可以换成较轻的橡胶球 D.应无初速度、小摆角释放小钢球 （2）组装好装置，用毫米刻度尺测量摆线长度，用螺旋测微器测量小钢球直径螺旋测微器示数如图，小钢球直径_______________，记摆长。 （3）多次改变摆线长度，在小摆角下测得不同摆长对应小钢球摆动周期，并作出图像，如图。 根据图线斜率可计算重力加速度_______________（保留3位有效数字，取9.87）。 （4）若将摆线长度误认为摆长，仍用上述图像法处理数据，得到的重力加速度值将_______________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。 13. 一列简谐横波沿x轴正方向传播。t=0时刻波源开始振动，0～4s内波源的振动图像如图甲，t=4s时刻的波形图如图乙。 （1）该波的传播速度； （2）波源在0～6s内通过的路程； 14. 磁力刹车是为了保证过山车在最后进站前的安全而新设计的一种刹车形式。测试过山车磁力刹车的实验简化图如图所示，图中正方形线框的匝数，边长，刹车时将该正方形线框置于磁感应强度大小的有界匀强磁场（MN为边界）中，该线框停止时ad边恰好刚通过磁场边界MN，已知该线框的电阻，初始速度大小，求： （1）线框bc边刚从磁场穿出时的电流I； （2）线框穿过磁场边界MN的过程中，通过线框某截面的电荷量q。 15. 静止在水平地面上的两小物块A、B，质量分别为 ，；两者之间有一被压缩的微型弹簧，A与其右侧的竖直墙壁距离，如图所示。某时刻，将压缩的微型弹簧释放，使A、B瞬间分离，两物块获得的动能之和为。释放后，A沿着与墙壁垂直的方向向右运动。A、B与地面之间的动摩擦因数均为。重力加速度取。A、B运动过程中所涉及的碰撞均为弹性碰撞且碰撞时间极短。 （1）求弹簧释放后瞬间A、B速度的大小； （2）物块A、B中的哪一个先停止？该物块刚停止时A与B之间的距离是多少？ （3）A和B都停止后，A与B之间的距离是多少？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 阳泉一中2023-2024学年第二学期高二年级期中考试试题物理 考试时长：_75_ 分钟 总分：_100_分 一、选择题：本题共10小题，第1~7题每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求，第8~10题每小题6分，共18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6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分，本题共46分。 1. 如图为一用透明材料做成的中心是空的球，其中空心部分半径与球的半径之比为1:3。当细光束以的入射角射入球中，其折射光线刚好与内壁相切，则该透明材料的折射率为（　　） A. B. 1.5 C. D. 2 【答案】B 【解析】 【详解】如图 折射角的正弦值 根据折射定律可得该透明材料的折射率 故选B。 2. 船上的人和水下的潜水员都能听见轮船的鸣笛声。声波在空气中和在水中传播时的（　　） A. 波速和波长均不同 B. 频率和波速均不同 C. 波长和周期均不同 D. 周期和频率均不同 【答案】A 【解析】 【详解】声波的周期和频率由振源决定，故声波在空气中和在水中传播的周期和频率均相同，但声波在空气和水中传播的波速不同，根据波速与波长关系可知，波长也不同。故A正确，BCD错误。 故选A 3. 一质量为60kg建筑工人不慎从3.2m米高处自由下落到一个安全网上。若此人从接触安全网到陷至最低点经历了0.2s，则此人对安全网产生的平均冲击力大小为（g取10m/s2，不计空气阻力）（ ） A. 600N B. 1800N C. 2400N D. 3000N 【答案】D 【解析】 【详解】设人刚落到安全网瞬间的速度为v．对人自由下落的过程有： 选取人接触安全网的过程为研究过程，取向下为正方向．设安全网对人的平均作用力为F，由动量定理有： （mg-F）t=0-mv� 得： 故选D。 4. 如图所示，三根垂直于纸面且相互平行放置的长直导线A、B、C，通有大小相等、方向如图所示的电流，它们所在位置的连线构成等腰直角三角形，D点是A、B连线的中点。下列说法正确的是（ ） A. D点的磁场方向沿着DB方向 B. C点的磁场方向沿着CD方向 C. 导线C受到的安培力方向沿着CD方向 D. 导线A受到的安培力水平向左 【答案】A 【解析】 【详解】A．根据安培定则和对称性可知，A、B两处的电流在D点的磁感应强度大小相等，方向相反，而C处的电流在D点的磁感应强度方向沿着DB方向，故D点的磁场方向沿着DB方向，故A正确； B．根据安培定则可知A处的电流在C点的磁感应强度方向沿着CB方向，B处的电流在C点的磁感应强度方向沿着AC方向，结合对称性可知，C点的磁场方向与AB方向平行，故B错误； C．A、C两处的电流方向相反，可知A处电流对C处电流的安培力沿着AC方向，同理可知B处电流对C处电流的安培力沿着BC方向，结合对称性可知，导线C受到的安培力方向沿着DC方向，故C错误； D．A、C两处的电流方向相反，可知C处电流对A处电流的安培力沿着CA方向，A、B两处的电流方向相同，可知B处电流对A处电流的安培力沿着AB方向，根据力的合成可知，导线A受到的安培力方向一定偏右，不可能水平向左，故D错误。 故选A。 5. 在光滑的水平面上，质量为m1的小球A以速度v0向右运动，在小球A的前方O点有一质量为m2的小球B处于静止状态，如图所示，小球A与小球B发生正碰撞后均向右运动，小球B被在Q点处的墙壁弹回后与小球A在P点相遇，PQ = 1.5PO。假设小球间的碰撞及小球与墙壁之间的碰撞都是弹性的，则两小球质量之比为（ ） A. 1：2 B. 2：1 C. 4：3 D. 3：4 【答案】B 【解析】 【详解】两球发生弹性碰撞，设碰后A、B两球的速度分别为v1、v2，规定向右为正方向，根据系统动量守恒得 m1v0= m1v1 + m2v2 已知小球间的碰撞及小球与墙壁之间的碰撞均无机械能损失，由机械能守恒定律得 从两球碰撞后到它们再次相遇，A、B的速度大小保持不变，且所用时间相等，由于PQ = 1.5PO，则A和B通过的路程之比为 s1：s2= PO：(PO + 2PQ) = 1：4 则碰撞后两球的速度之比为 v1：v2 = 1：4 联立解得 故选B。 6. 如图，一列简谐横波平行于x轴传播，图中的实线和虚线分别为t=0和t=0.3s时的波形图。已知平衡位置在x=6m处的质点，在0到0.3s时间内运动方向不变。下列说法正确的是（　　） A. 这列简谐波的周期为0.4s B. 波速为10m/s C 传播方向沿x轴正方向 D. 传播方向沿x轴负方向 【答案】D 【解析】 【详解】A．因为处的质点在0到0.3s内运动方向不变，所以该处质点从正向位移最大处经过四分之一个周期向下运动至平衡位置处，即 解得周期为 故A错误； B．波速为 故B错误； CD．在虚线上，处的质点向下运动，根据同侧法可知波沿x轴负方向传播，故C错误，D正确。 故选D 7. 观测带电粒子的碰撞试验，为确定碰撞生成物质的初始状态提供了理论依据。某次观测时，让质量为的粒子在时以的初速度向静止的粒子运动，计算机记录下两粒子的图像如图所示。已知间仅存在静电力的作用且始终未接触，则（　　） A. 粒子的质量为 B. 0时刻与时刻间作用力的大小不相等 C. 内，电场力对做的功为 D. 内，系统的电势能减少了 【答案】D 【解析】 【详解】A．时刻和时刻，根据动量守恒 解得 故A错误； B．由图可知0时刻与t3时刻A和B之间的距离没变，只受库仑力作用说明此时A、B间的作用力不变，故B错误； C．时刻B的速度为0，设A速度为，由动量守恒定律有 得 由动能定理有0~t2内，电场力对A做的功为 故C错误； D．设时刻B的速度大小为，由动量守恒定律有 解得 t1∼t3内，A、B系统增加的动能为 即A、B系统的电势能减少了，故D正确。 故选D 8. 一列简谐横波在t=0时的波形图如图所示。介质中x=2m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为。关于这列简谐波，下列说法正确的是（　　） A. 周期为4.0s B. 振幅为10cm C. 传播方向沿x轴正向 D. 传播速度为10m/s 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．由简谐运动表达式可得 则周期为 故A错误； BD．由波的图象得，振幅A=10cm、波长，故波速为 故BD正确； C．由表达式可得P点在t=0时振动方向为y轴正方向，根据“同侧法”可知，波向x轴正方向传播，故C正确。 故选BCD。 9. 下图是工厂利用的交流电给照明灯供电的电路，变压器原线圈匝数为1100匝，下列说法正确的是（ ） A. 电源电压有效值为 B. 交变电流的周期为 C. 副线圈匝数为180匝 D. 副线圈匝数为240匝 【答案】BC 【解析】 【详解】A．电源电压的有效值 选项A错误； B．交流电的周期 选项B正确； CD．根据 可得副线圈匝数 匝 选项C正确，D错误。 故选BC。 10. 如图所示，圆形区域内存在垂直纸面方向的匀强磁场，为圆心，和为圆的两条直径，。质量为、电荷量为的带电粒子1沿方向从点射入。质量为、电荷量为的带电粒子2从点射入，两粒子入射速度相同且都从点飞离磁场，不考虑两带电粒子的重力及相互作用力。下列说法正确的是（　　） A. 粒子1与粒子2的比荷之比为 B. 粒子1与粒子2的出射方向夹角为 C. 粒子1与粒子2的运动半径之比为2：1 D. 粒子1与粒子2在磁场内运动的时间之比为3：4 【答案】ABD 【解析】 【详解】如图所示，做出两粒子的运动轨迹，设粒子1做圆周运动的圆心为，半径为，设粒子2做圆周运动的圆心为，半径为，圆心磁场的半径为。 C．由几何关系可知 ， 可得 ， 粒子1与粒子2的运动半径之比为 故C错误； A．由洛伦兹力提供向心力得 ， 可得粒子1与粒子2的比荷之比为 故A正确； B．粒子1出射速度反向延长线过磁场区域圆的圆心，粒子2出射速度方向与夹角为，由几何关系可知粒子1与粒子2的出射方向夹角为，故B正确； D．粒子1与粒子2在磁场内运动的周期分别为 ， 可得 由图可知粒子1在磁场中做圆周运动对应的圆心角 由图可知粒子2在磁场中做圆周运动对应的圆心角 粒子1、粒子2在磁场内运动的时间 ， 粒子1与粒子2在磁场内运动的时间之比为 故D正确。 故选ABD。 二、非选择题：本题共5小题，其中11题6分，12题8分，13题12分， 14题12分，15题16分，本题共54分。本题中的计算题要求必须有必要的文字说明和重要的演算步骤。 11. 研究两个小球在轨道水平部分碰撞的规律（动量守恒定律）：先安装好如图实验装置，在地上铺一张白纸。白纸上铺放复写纸，记下重锤线所指的位置O。之后的实验步骤如下：  步骤1：不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上。重复多次，用尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置；  步骤2：把小球2放在斜槽前端边缘位置B，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞。重复多次，并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置； 步骤3：用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、P、N离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度。  （1）上述实验中小球1和小球2应选择 ___________。 A. 相同大小的铁球 B. 相同大小的塑料球 C. 小球1铁球，小球2 塑料球，大小相同 D. 小球1塑料球，小球2 铁球，大小相同 （2）上述实验除需测量线段OM、OP、ON的长度外，还需要测量的物理量有 ___________。 A. A、B两点间的高度差h1 B. B点离地面的高度H2 C. 小球1和小球2的质量、 D. 小球1和小球2的半径r （3）当所测物理量满足___________时（用所测物理量的字母表示），说明两球碰撞遵守动量守恒定律。 【答案】（1）C （2）C （3） 【解析】 【小问1详解】 碰撞过程中，为了发生正碰（即对心碰），两小球的半径必须相同，即大小相同，除此之外，碰撞过程中为了避免入射小球被反弹，入射小球的质量必须大于被碰小球的质量。 故选C。 【小问2详解】 AB．由于小球做平抛运动的高度相同，根据平抛运动的时间 可知小球运动时间相同，则水平方向 联立可得 可知速度比即为水平位移之比，因此不需要A、B两点间的高度差h1以及B点离地面的高度H2，故AB错误； CD．由于该实验要验证动量守恒定律，而根据动量守恒定律应有 由于已经测量了OM、OP、ON（水平位移）的长度，则上式可表示为 因此要验证该等式是否成立还需要测量小球1和小球2的质量、，而与小球半径无关，故C正确，D错误。 故选C。 【小问3详解】 根据（2）中分析可知，若所测物理量满足 说明两球碰撞遵守动量守恒定律。 12. 某实验小组利用图装置测量重力加速度。摆线上端固定在点，下端悬挂一小钢球，通过光电门传感器采集摆动周期。 （1）关于本实验，下列说法正确的是_______________。（多选） A.小钢球摆动平面应与光电门形平面垂直 B.应在小钢球自然下垂时测量摆线长度 C.小钢球可以换成较轻的橡胶球 D.应无初速度、小摆角释放小钢球 （2）组装好装置，用毫米刻度尺测量摆线长度，用螺旋测微器测量小钢球直径。螺旋测微器示数如图，小钢球直径_______________，记摆长。 （3）多次改变摆线长度，在小摆角下测得不同摆长对应的小钢球摆动周期，并作出图像，如图。 根据图线斜率可计算重力加速度_______________（保留3位有效数字，取9.87）。 （4）若将摆线长度误认为摆长，仍用上述图像法处理数据，得到的重力加速度值将_______________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。 【答案】 ①. ABD ②. 20.035##20.036##20.034 ③. 9.87 ④. 不变 【解析】 【详解】（1）[1]A．使用光电门测量时，光电门形平面与被测物体的运动方向垂直是光电门使用的基本要求，故A正确； B．测量摆线长度时，要保证绳子处于伸直状态，故B正确； C．单摆是一个理想化模型，若采用质量较轻的橡胶球，空气阻力对摆球运动的影响较大，故C错误； D．无初速度、小摆角释放的目的是保持摆球在竖直平面内运动，不形成圆锥摆，且单摆只有在摆角很小的情况下才可视为简谐运动，使用计算单摆的周期，故D正确。 故选ABD。 （2）[2]小钢球直径为 （3）[3]单摆周期公式 整理得 由图像知图线的斜率 解得 （4）[4]若将摆线长度误认为摆长，有 则得到的图线为 仍用上述图像法处理数据，图线斜率不变，仍为，故得到的重力加速度值不变。 13. 一列简谐横波沿x轴正方向传播。t=0时刻波源开始振动，0～4s内波源的振动图像如图甲，t=4s时刻的波形图如图乙。 （1）该波的传播速度； （2）波源在0～6s内通过的路程； 【答案】（1）0.5m/s；（2）24cm 【解析】 【详解】（1）由图甲可知该波的周期为 由图乙可知该波的波长为 则该波的传播速度为 （2）由图甲可知该波的振幅为 由于 则波源在0～6s内通过的路程为 14. 磁力刹车是为了保证过山车在最后进站前的安全而新设计的一种刹车形式。测试过山车磁力刹车的实验简化图如图所示，图中正方形线框的匝数，边长，刹车时将该正方形线框置于磁感应强度大小的有界匀强磁场（MN为边界）中，该线框停止时ad边恰好刚通过磁场边界MN，已知该线框的电阻，初始速度大小，求： （1）线框bc边刚从磁场穿出时的电流I； （2）线框穿过磁场边界MN的过程中，通过线框某截面的电荷量q。 【答案】（1）；（2） 【解析】 详解】（1）当线框bc边刚从磁场穿出时有 根据欧姆定律 解得 （2）线框穿过磁场边界MN的过程中，有 解得 15. 静止在水平地面上的两小物块A、B，质量分别为 ，；两者之间有一被压缩的微型弹簧，A与其右侧的竖直墙壁距离，如图所示。某时刻，将压缩的微型弹簧释放，使A、B瞬间分离，两物块获得的动能之和为。释放后，A沿着与墙壁垂直的方向向右运动。A、B与地面之间的动摩擦因数均为。重力加速度取。A、B运动过程中所涉及的碰撞均为弹性碰撞且碰撞时间极短。 （1）求弹簧释放后瞬间A、B速度的大小； （2）物块A、B中的哪一个先停止？该物块刚停止时A与B之间的距离是多少？ （3）A和B都停止后，A与B之间的距离是多少？ 【答案】（1）4.0m/s， 1.0m/s；（2）B先停止； 0.50m；（3）0.91m 【解析】 【详解】（1）设弹簧释放瞬间A和B的速度大小分别为vA、vB，以向右为正，由动量守恒定律和题给条件有 解得 vA=4.0m/s，vB=1.0m/s （2）A、B两物块与地面间的动摩擦因数相等，二者运动的过程中，若A一直向右运动，一直到停止，则对A由动量定理可得 则 B一直向左运动，则 解得 可知B先停止运动，该过程中B的位移 解得 从二者分开到B停止，A若一直向右运动，由动量定理可得 B停止时A的速度 解得 对A由动能定理可得 则位移 这表明在时间t2内A已与墙壁发生碰撞，但没有与B发生碰撞，此时A位于出发点右边的距离为 B位于出发点左边0.25 m处，两物块之间的距离s为 （3）t2时刻后A将继续向左运动，假设它能与静止的B碰撞，碰撞时速度的大小为，由动能定理有 解得 故A与B将发生碰撞．设碰撞后A、B的速度分别为′以和，由动量守恒定律与机械能守恒定律有 ， 解得 ， 这表明碰撞后A将向右运动，B继续向左运动。设碰撞后A向右运动距离为′时停止，B向左运动距离为时停止，由运动学公式 ， 解得 ， 小于碰撞处到墙壁的距离。由上式可得两物块停止后的距离 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$