湖南省长沙市第一中学2024-2025学年高二上学期1月期末物理试题

长沙市第一中学2024-2025学年度高二第一学期期末考试 物 理 时量:75分钟 满分:100分 得分 一、单选题(本题共6小题,每小题4分,共24分。每小题给出的四个选项 中,只有一个选项正确) 1.下列关于光学知识的说法正确的是 A.光的偏振现象说明光是横波 B. 用白光做光的衍射实验,得到的条纹是黑白相间的 ^ C.杨氏双缝干涉实验有力地证明了光的粒子性 D.医生常用“彩超”检查病人心脏和大脑是否病变,这是利用了波的干 涉原理 2.如图所示,平行长直金属导轨AB、CD水平放置,间距为d,电阻值不计 过用 左侧接电动势为E、内阻为,的电源。导体棒静止放在导轨上,与轨道CD 间的夹角为9,MN两点间电阳为R目与轨道接触良好。导轨所在区域有 垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B。则以下说法中正确的是 {E A.导体棒所受安培力的方向水平向右 x B.导体棒所受安培力的方向垂直于MN E 向左上方 C.导体棒所受安培力大小为 过= BEd 班 D.导体所受安培力大小为(R)sin 将 BEd 3.如图所示,甲是回旋加速器,乙是磁流体发电机,丙是速度选择器,丁是 霍尔元件,下列说法正确的是 2 t出 A. 甲图可通过增加电压U来增大粒子的最大动能 B.乙图当流量一定时,可通过增加AB极板之间的距离d来增大电源电 动势 C.丙图可以判断出带电粒子的电性,粒子只能从左侧沿直线匀速通过 速度选择器 D.丁图中产生霍尔效应时,若载流子带负电,稳定时D板电势低 物理试题(一中版)第1页(共8页) 4.一细长磁铁棒系于棉线下端形成单摆,并于此摆的正下方放 置一环形导线,如图所示,箭头所示方向表示导线上电流的正 方向。当时间t一0时,单摆由图示位置静止释放而来回摆动 若此单摆的摆动可视为周期运动,其周期为T,则最可能表示 该导线上的电流;与时间:在单摆一个周期内的关系图的是 5.如图所示,光滑轨道固定在水平地面上,质量均为》、相距很近的A、B 两小球静置于轨道水平部分。将质量为M的小球C从轨道圆孤部分的 某高度处由静止释放,设所有碰撞均为弹性碰撞,下列说法正确的是 C A.若Mm,C与A仅碰撞一次 B.若Mm,A与B仅碰撞一次 C.若M一m.C与A可碰撞两次 D.若Mm,A与B可碰撞两次 6. 如图装置可形成稳定的辐向磁场,磁场内有匝数为1、半径为R的圆形 线圈,在一0时刻线圈由静止释放,/一/时刻速度变为v,假设此段时 间内线圈所在处磁感应强度大小恒为B,线圈导线单位长度的质量、电 阻分别为n、,重力加速度为g,下列说法正确的是 俯视 侧视图 A.线圈下落过程中,线圈做加速度增加的加速运动 B.线圈下落过程中机械能守恒 B C.在t时刻线圈的电流大小为I- 7r mgt-mv D.0~t时间内通过线圈的电荷量为q nB 物理试题(一中版)第2页(共8页) 二、多选题(本题共4小题,共20分。在每小题给出的四个选项中,有多项 符合题目要求,全部选对得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分) 7.一列横波在某介质中沿x轴传播,(一0.75s时的部分波形图如图甲所 示,x一1.5m处的质点P的振动图像如图乙所示,则下列说法正确的是 /em r/cm 20 2 -20 乙 A.该波源激起的波在传播途中遇到一个直径为2m的球,能够发生明 显的衍射现象 B.波沿x轴正向传播 C.t-0.75s时P点的位移为10③cm D. 从图甲时刻开始再经过4.25s,质点P通过的路程约为174cm 8.如图所示,一根棚紧的水平绳上挂五个摆,摆球质量均相同,其中A、E 摆长均为/,先让A摆振动起来,其他各摆随后也跟着振动起来,则稳 定后 0.57 11.5 12 。 -。_ -。 -二 A.其他各摆振动周期跟A摆相同 B.E摆的驱动力频率最大 C.其他各摆振动的振幅大小不同,E摆的振幅最大 D.B、C、D三摆振动的振幅相同 9.如图所示,在光滑的水平杆上套有一个质量为n的滑环。滑环上通过 一根不可伸缩的轻绳悬挂着一个质量为M的物块(可视为质点),绳长 为L。将滑环固定时,极短时间内给物块一个水平冲量,物块摆起后刚 好碰到水平杆;若滑环不固定时,仍给物块以同样的水平冲量,则(g为 重力加速度) A.给物块的水平冲量为2MgL L D.物块在最低点时对细绳的拉力3Mg 物理试题(一中版)第3页(共8页) 10. 如图所示,在纸面内水平向右的水平匀强电场和垂直纸面向里的水平 匀强磁场中,有一水平的固定绝缘杆,小环P套在杆上,P的质量为^ 电量为一q(q>0),P与杆间的动摩擦因数为u,电场强度为E,磁感应 强度为B,重力沿纸面向下,小环由静止起开始滑动,设电场、磁场区域 足够大,杆足够长。在运动过程中小环最大加速度为a,最大速度为 max,重力加速度为g,则下列判断正确的是 x xxxx A.小环先做加速度减小的加速运动,后匀速直线 运动 B.小环的最大速度max C.若已知小环加速至加速度最大过程的时间t,则此过程的位移x #m{g Eto_mgto B{2^ +B_ 三、实验题(本题共2小题,每空2分,共16分) 11.(6分)史上最早设计并做出“双缝干涉实验”的是英国物理学家 托马斯·杨,下图是这个实验的初始版本,他用蜡烛作为光源,在蜡烛 后面挡上一片厚纸片,并在纸片上戳一个很小的孔,让光线透过,并用 一面镜子反射透过的光线,然后用一个厚约为0.3mm的纸片把这束 光从中间分成两束,结果在光屏上看到明暗相间的条纹。 厚纸片 ###一# 光屏 (1)实验中纸片 (选填“a”或“”)处可看成是双缝。 (2) (选填“能”或“不能”)通过上下移动光屏使纸片正下方的 O点形成暗条纹。 (3)以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距 离 A.将0.3mm的厚纸片改用0.2mm B.将蜡烛向厚纸片小孔靠近 C.将光源由黄色光改为绿色光 物理试题(一中版)第4页(共8页) 12.(10分)如图1所示,某课外探究小组利用气垫导轨做“验证动量守恒定 律”实验。滑块A和滑块B的质量(包括遮光条)分别为:n一150.0g、 n.一200.0g。实验中弹射装置每次给滑块A的初速度均相同,滑块B 初始处干静止状态。滑块A的遮光条两次通过光电门1的挡光时间 分别为△t、△t,滑块B的遮光条通过光电门2的挡光时间为△。 气垫导 光门2 光电门1 = _ 2 7: 3ic) __ 左侧凝 右侧旋 连接 11 12 (1)打开气泉,先取走滑块B,待气流稳定后将滑块A从气垫导轨右侧 弹出,测得其通过光电门1的时间大于光电门2的时间,为使实验 结果准确,后续的操作是 :(选填字母选项) A.调高右侧底座旋 B. 调高左侧底座旋 C.将光电门1向左侧移动 D.将光电门2向右侧移动 (2)如图2所示,用游标卡尺测量遮光条的宽度d,其读数为 mm; (3)经测量滑块A、B上的遮光条宽度相同,则验证动量守恒的表达式 为 ;(用m、m、△t、△t、△t。表示) (4)小明同学改变实验设计继续验证动量守恒定律,他在滑块B的右端 加上橡皮泥,两滑块每次相碰后会粘在一起运动。多次改变滑块B 的质量,记录下滑块B的遮光条每次通过光电门的挡光时间 At,在方格纸上作出m-△t图像; 200 210 220 230 n/g 240 △t/10s 9.3 9.6 9.8 10.1 10.4 △n/g 250 240 230 220 210 △/x10 (5)小华同学提出,滑块B的质量应包含橡皮泥的质量,考虑到此因素 影响,小华所绘制的n一A。图像中的图线与(4)中绘制的图形相 比较,应 (选填字母选项) A.向上平移 B.向下平移 C.向左平移 D.向右平移 物理试题(一中版) 第5页(共8页) 四、计算题(本题共3小题,共40分) 13.(10分)如图所示是一玻璃球,其半径为R,O为球心,AB为一水平方 向上的直径。M点是玻璃球的最高点,一束激光自B点射入、从D点 射出,出射光线平行于AB,已知 ABD一30{*,光在真空中的传播速度 为c,求: (1)此玻璃球的折射率 (2)光线从B传播到D所用时间 (3)若来自B点的光线射向M点,判断此光线能否 从M点射出玻璃球。 物理试题(一中版) 第6页(共8页) 14.(14分)如图所示,相距为L的两条足够长的光 滑平行金属导轨MN、PQ与水平面的夹角为9 N、Q两点间接有阻值为R的电阻。整个装置处 于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直 导轨平面向下。将长为L、质量为”、阻值也为R 的金属杆cd垂直放在导轨上,杆cd由静止释放,下滑距离x时达到最 大速度。重力加速度为g,导轨电阻不计,杆与导轨接触良好。求; (1)杆cd下滑的最大加速度和最大速度的表达式; (2)由静止释放到最大速度过程中,杆上产生的热量; (3)若导轨粗糙,金属杆与导轨之间的动摩擦因数为。现用沿导轨平 面向上的恒定外力F作用在金属杆cd上,使cd由静止开始沿导勃 向上运动,求cd的最大加速度和最大速度的表达式 物理试题(一中版) 第7页(共8页) 15.(16分)如图所示,半径为R的圆形区域内存在辐向电场,电场方向由 圆心沿半径向外,电场强度大小E随与圆心距离x的变化如图乙所 示。圆形区域外存在垂直纸面向里的匀强磁场。一质量为,电荷量 为十a的带电粒子,从圆心O点由静止释放,粒子沿半径OP运动至虚 线边界上的P点进入磁场偏转再返回电场,粒子每次到达O点后沿进 入电场的路径返回磁场,最后刚好沿PO方向回到O点,这个过程中粒 子在磁场中运动的总时间记为。(未知)。已知磁场的磁感应强度B /Eom 3R ,不计带电粒子的重力。求: (1)带电粒子经过P点时的速度v大小 (2)t。的大小; (3)若改变带电粒子的释放位置,将带电粒子在OP之间的某点Q(图 中未标出)释放,粒子经过一段时间后沿PQ方向第一次回到释放 点Q,该过程粒子在磁场区域运动的总时间为4t。。求粒子释放点 Q到P点的可能距离。 xxxxxxxxxxxx B xxxxxxxxxxxx xxxx xxx xxxx ×xxx xxxxxxxxxxxx I 乙 物理试题(一中版) 第8页(共8页)长沙市第一中学2024-2025学年度高二第一学期期末考试 物理参考答案 一、二选择题(1~6小题每小题4分;7~10小题每小题5分,选不全得3分) 题号 答案 A D B D B 2.D 【解析】AB.导体棒中电流方向由M指向N,且与磁场方向垂直,根据左手定则,导体棒所受安培力的方向垂直于 MV向右下方,故A、B错误; sin' BEd 故导体棒所受安培力F一 (Ry)sin故C错误,D正确。 3.D __ 2n ,由此可知,粒子的最大动能与加速电压无关,故A错误; B.当磁流体发电机达到稳定时,电荷在A、B板间受到的电场力和洛伦兹力平衡,qoB一 Bwd,又因为流量一定时,流速v和d成反比,由此可知,电源电动势与d无关,故B错误; C.粒子从左侧沿直线匀速通过速度选择器时,电场力与洛伦兹力方向相反,但无法确定粒子的电性,故C错误 D.若裁流子带负电,洛伦兹力指向D板,载流子向D板聚集,D板电势低,故D正确。 4.B【解析】条形磁铁自静止释放到左侧最高点,磁通量先增大,后减小,感应电流方向先为正方向后为负方向;从左 侧最高点到右侧最高点磁通量先增大,后减小,感应电流方向先为正方向后为负方向,故B正确。 取水平向右为正方向.C与A弹性碰境,有Mu,一Mo+mo,Mxi一M+mi, 2M A与B弹性碰撞,A与B质量相等,同理可得碰后A与B速度交换,即A停下,B以u向右运动,若M 加:则u 0 C返回冲上曲面后再次与静止的A弹性碰撞,同理可解得 2M -Mn 易知v v, v,A与B仅碰撞一次,C与A碰撞两次,故A错误,B正确; C.若M-m.C与A弹性碰撞,碰后v一0,一,之后A与B弹性碰撞,碰后A与B速度交换,即A停下,B以 v向右运动,C与A仅碰撞一次,故C错误; 2M 易知v0,u v,之后A与B弹性碰撞,碰后A与B速度交换,即A停下,B以o向右运动,接着C再次与A弹性 2M 易知vv,uu,A与B仅碰撞一次,C与A碰撞两次,故D错误 6.C【解析】A.线圈下落过程中,线圈做加速度减小的加速运动,故A错误 B. 线圈下落过程中机械能减小,故B错误 C.在. 时刻,线圈切割辐向磁场产生感应电动势E-nB(2xR)v-2n-BR n2nRrn2nRr7 C.从开始下落到1.时刻,设线圈中的平均电流为I,由动量定理得2-uRmgt.一nBI·2-R·t一2-Rmv-( 又-】·综合解得mgm,故D错误。 Br 物理参考答案(一中版)一1 7.AD【解析】A.由图甲可知该波波长为4m大于障碍物的尺度2m,所以能够发生明显衍射现象,故A正确; B.由图乙可知/一0.75s时质点P的振动方向沿v轴负方向,结合甲图知波的传播方向是沿x轴负方向,故B错误 C.1-0.75s时P点的位移为10/2cm,故C错误; 174cm,故D正确。 8.AC【解析】A摆振动后迫使水平绳摆动,水平绳又迫使B、C、D、E四摆做受迫振动,由于物体做受迫振动的周期总 是等于驱动力的周期,因此,B、C、D、E四摆的周期跟A摆相同,故A正确,B错误;只有E摆的固有频率与驱动力的 频率相等,它发生共振现象,其振幅最大;B、C、D三个摆均不发生共振,振幅各异;故C正确,D错误 的水平冲量为I一Mv/2gL,选项A错误。BC.滑环不固定时,物块初速度仍为u,在物块摆起最大高度h时,它们速 度都为v,在此过程中物块和滑环组成的系统机械能守恒,水平方向动量守恒,则:Mo-(m+M)v.M^一 统,当M第一次回到最低点时由动量守恒和能量守恒知相对速度仍然为v,在最低点由牛顿第二定律可知T一 10.CD【解析】对小环受力分析,当静止时,电场力水平向左,重力竖直向下,支持力竖直向上,摩擦力水平向右,水平 当速度增大时,导致洛伦兹力增大,根据左手定则可知,洛伦兹力的方向向上,所以随速度的增大洛伦兹力增大时 支持力减小,从而使得滑动摩擦力减小,小环的加速度增大,小环做加速度增大的加速运动; E 度继续增大,则洛伦兹力大于重力,支持力的方向变成向下,加速度随速度的增大开始减小,小环做加速度减小的加 _ -7 #以m,故C正确;# #B{B 加速度a一定小于ao。当速度等于v-时有:qE-u(qruB-mg)-ma mao。(Bx-ng) )_na,解得a-2(qB-ng) 即ma-(1qB-mg)-ma。- dqB qB一ng 三、实验题(本题共2小题,每空2分,共16分) 11.(1)a(2)不能()A 【解析】(1)光线透过小孔,并用一面镜子反射透过的光线,然后在a处被分为两束相干光,故a处可看成双缝 (2)上下移动光屏两束相干光到光屏O点的光程差不变,所以O点始终为亮条纹,不能形成暗条纹。 可知,若将0.3mm的厚纸片改用0.2mm,则相当于减小双缝距离d,可以增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离; 若将蜡烛向厚纸片小孔靠近,则光屏上相邻两条亮条纹之间的距离不变;若将光源由黄色光改为绿色光,则入射光 的波长变小,则光屏上相邻两条亮条纹之间的距离减小。故选A 物理参考答案(一中版)-2 12.(1)B(2)14.8 (3)_mn △△△ (4)见解析(5)B 【解析】(1)测得滑块通过光电门1的时间大于光电门2的时间,说明滑块做加速运动,也就是气垫导轨右端高,左端 低,所以接下来应调高左侧底座旋钥,使滑块做匀速运动。故选B (2)游标卡尺的分度为0.1mm,遮光条的宽度d=14mm+8×0.1mm=14.8mm △ 若两滑块碰撞过程中动量守恒,则有n-mv联立可得” □△:△: (4)根据表格数据绘图如下 _n/{ 250 240 230 20 210 /x10it 200 9.2 9.4 9.6 9.810.0 10.2 10.410.6 (5)两滑块每次相碰后会粘在一起运动: 根据动量守恒定律可得n △ 由函数关系可知,图线将向下平移。故选B 四、计算题(本题共3小题,共40分) 13.(10分)【解析】(1)根据几何关系可知,激光由D点射出时的入射角为30{},折射角为60{},所以,此玻璃球的折射率为 .sin60* _ (2)光线在玻璃球内的传播速度为-C ............................................ 2Rcos30联立,解得(-3R 光线从B传播到D所用时间/ ........................................................) (3)若来自B点的光线射向M点,根据几何关系可知,入射角为45{},而这种光线在玻璃球内发生全反射的临界角C 满足sinC-1③ n3 所以,光线在M点会发生全反射,即此光线不能从M点射出玻璃球 14.(14分)【解析(.)设杆c下滑到某位置时速度为v,则杆产.的感应电动势E..BLv ................(1分) E 回路中的感应电流/一 R十R 杆所受的安培力F。一BIL,根据牛顿第二定律有mgsin8一 2R 故当速度v.o.....加.速度最....加速度为..gs................................(1分). 2Rngsin 当杆的加速度a一0时,杆的速度最大,最大速度为v三 B{L{ ........................................).. (2)杆cd从开始运动到达到最大速度过程中,根据能量守恒定律得mgxsin0-Q+m^} ................(2分) 又Q R .................................... Rng2sin) 所以杆上产生的热量为Q一 2gxsin9- BL ............................................................) 物理参考答案(一中版)一3 (3)分析金属杆运动时的受力情况可知,金属杆受重力、导轨平面的支持力、拉力、摩擦力和安培力五个力的作用,沿 -gsin0-gcosθ n .................................(.分) 当杆的加速度a-0时,杆的速度最大,最大速度为v'2R(F-mgsin)-mgcos) B{D{ ........................(.分) 15.(16分)【解析】(1)根据乙图,图中图线所围成面积代表电势差,则U.一 ER 2 ER (2)设带电粒子在磁场中运动的轨道半径为r,根据题意作轨迹图,由向心力公式得 (21 xxx 二/_x xxx). &xxxxXxx 过的角度为0。-3×(2-x-)-5r,粒子在磁场中运动总时间1。-T,粒子在磁场中运动周期为T-2-r,解得t。 /3nR ..............................................................................................................6分) (3)如图,设改变释放位置后,粒子在磁场中第一次从S点回到电场区域,令 xxxxxxxxxxxx 1 SOP一0,粒子在磁场中运动的圆狐所对圆心角为a,根据题意可知 xxxxxxxx .xx n-N×2n,a-2π-(n-f),粒子在磁场中运动总时间为4t。. xxxx 20r $$#$5π20#t.-2(0π#))0)# 2020-N2r,100=N(x+),θ= x xx /xxx xxxx、 xxxx xxxxxxxxxxxx 得1o1n,得Rn# ②当n-16,N-2时,由几何关系可得0-π,为粒子第二次返回 ③当V-3.n-14,由几何关系可得r-3 同理解得:一 当N.后.不.............................................................................................................6分 物理参考答案(一中版)一4