山东省泰安第一中学2024-2025学年高二上学期期末模拟物理试题

学科网（北京）股份有限公司 1 高二上学期期末考试物理 一、单项选择题：本题共 8 小题。每小题 3分，共 24 分。 1．如图所示的现象中，解释成因正确的是（ ） A．单摆中摆球运动到平衡位置时，合力为零 B．水中的气泡看上去特别明亮，主要是由于光的全反射引起的 C．两个扩音器放在主席台左右两侧，在操场上有些位置声音大，有些位置声音小，是因为两处声源产 生的波发生了衍射。 D．疾驰而过的急救车使人感觉音调变化，是由于声波的振幅变化引起的 2．如图所示，一直流电动机与阻值 5R  的电阻、理想电流表串联接在电源上，电源的电动势 24VE  ， 内阻 1r  ，闭合开关 S，电流表的示数为 2A，电动机正常工作，已知电动机线圈的电阻 M 1R  下列说法 正确的是（ ） A．电动机正常工作时消耗的功率为 24W B．电动机正常工作时的电压为 2V C．电源的效率约为 88.9% D．电动机的输出功率为 12W 3、利用牛顿环可以测量微小位移。如图所示，将一个曲率半径很大的凸透镜的凸面和一平面玻璃接触，入 射光线分别在凸透镜下表面和平面玻璃上表面反射产生的光线发生干涉，已知在图示 P位置产生亮条纹，入 射光线波长为，图中两次反射位置间的距离为 d ，固定平面玻璃板，当向上平移凸透镜时，亮条纹将周期 性出现，下列说法正确的是（ ） A．两次反射位置间的距离满足 ( 1,2,3,4, )d N N   B．更换形状相同、折射率更大的凸透镜， P点亮条纹可能消失 C．若将入射光波长调整为 1 ( 1,2,3,4, )a a      ，则 P点仍为亮条纹 D．若向上移动距离为 d ， P点相邻两次出现亮条纹时，凸透镜移动的距离 d   4．下列选项中的操作能产生感应电流的操作是（ ） 学科网（北京）股份有限公司 2 A．甲图中，使导体棒 AB 顺着磁感线向下运动 B．乙图中，使条形磁铁在线圈中保持不动 C．丙图中，开关 S 保持闭合，将螺线管 A 插入 B 中或者从 B 中拔出 D．丁图中，条形磁铁插入有开口的圆环 5．现在市面上出现了一种新型的游乐设施——“反向蹦极”，示意图如图甲，游戏者与固定在地面上的扣环 连接，P为弹性绳上端悬点，打开扣环，游戏者从 A点由静止释放，像火箭一样竖直发射。游戏者上升到 B 位置时绳子恰好处于松弛状态，C为游戏者上升的最高点，D点为速度最大位置（未画出），弹性绳的弹力 遵从胡克定律，游戏者视为质点，弹性绳的形变在弹性限度内，不计空气阻力，若以 A点为坐标原点，选 向上为正方向，作出游戏者上升过程中加速度与位移的关系如图乙，图像中：x1、x2、x3和−g为已知量，a0 为未知量，则人上升过程中（ ） A．AB段的长度为 x1 B．游戏者最大速度为  3 1 22x x x g  C．a0值可能会小于 g D．人从 A点到 D点和 D点到 C点重力的冲量大小相等 6．用如图所示的回旋加速器加速电荷量为 q质量为 m的带电粒子，已知 D 形盒半径为 R，所加磁场的磁感 应强度大小为 B，a、b间所接电压为 U，忽略两 D 形盒间狭缝的宽度。下列说法正确的是（ ） A．图中回旋加速器加速的带电粒子一定带负电 B．回旋加速器 a、b之间所接高频交流电的周期为 2 m qB  C．回旋加速器加速后粒子的最大动能为 2 2 2 2 q B R m D．回旋加速器 D 形盒的半径 R、磁感应强度 B均不变，则加速电压 U越小，粒子飞出 D 形盒的动能 Ek越大 7．如图所示，倾角θ = 37°的绝缘斜面体固定在水平面上，质量为 m、长为 L、通有垂直纸面向里的恒定电 流Ⅰ的导体棒放在斜面体上，整个空间存在垂直斜面方向的匀强磁场（图中未画出），已知导体棒与斜面间 的动摩擦因数μ = 0.5，重力加速度为 g，sin37° = 0.6，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，改变磁感应强度 大小，使导体棒始终在斜面体上保持静止。则下列说法正确的是（ ） 学科网（北京）股份有限公司 3 A．磁场方向垂直斜面向上 B．磁感应强度的取值范围为 3 5 5 mg mgB IL IL   C．磁感应强度大小为 3 5 mg IL 时，导体棒所受的摩擦力为零 D．磁感应强度取最大值时，斜面体对导体棒的作用力为 4 5 mg 8．中国队在巴黎奥运会获得艺术体操项目集体全能冠军，体操运动员在“带操”表演中，彩带会形成波浪图 形。某段时间内彩带的波形可看作一列简谐横波，波形图如图甲所示，实线和虚线分别为 1 0t  时刻和 2t 时 刻的波形图，P、Q分别是平衡位置为为 1 1mx  和 2 4mx  的两质点，质点 Q的振动图像如图乙所示。根据 图中信息，下列说法正确的是（ ） A．该列简谐横波沿 x轴负方向传播 B．该列简谐横波的波速大小为6m/s C．质点 P从 0 时刻到 2t 时刻经过的路程可能为50cm D． 质点 P的振动方程为 310sin cm 4 y t       二、多项选择题：本题共 4 小题，每小题 4分共 16 分。每小题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．在图甲的电路中， 1R是可变电阻， 2 3R  的定值电阻，电源有内阻。调节 1R的阻值，得到理想电压表和 理想电流表的多组数据，用这些数据在坐标纸上描点、拟合，作出的U I 图像如图乙中 AB所示。则（ ） A．图线 a的斜率表示通过 1R的电流为0.1A 时， 1R的有效电阻为 20 B．图线 AB斜率的绝对值表示电源内阻 C． 1R变化时， 2R 的消耗的最大功率是0.75W D．电流为0.3A 时，电源的输出效率为 76% 10．以下说法中正确的是（ ） A．图甲可知，系统发生共振时驱动力的频率为 0f B．图乙是双缝干涉示意图，若只将光源由红色光改为绿色光，两相邻亮条纹间距离 x 增大 学科网（北京）股份有限公司 4 C．图丙是用干涉法检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，若只增大薄片的厚度，条纹间距将变大 D．图丁中的 M、N 是偏振片，P 是光屏。当 M 固定不动，缓慢转动 N 时。从图示位置开始转动 90°时， 光屏 P 上的光亮度最暗 11．如图，蜂鸟可以通过快速拍打翅膀，使自己悬停在一朵花的前面。假设蜂鸟两翅膀扇动空气的总面积为 S，翅膀扇动对空气的作用力效果与翅膀用速度 v平推空气的效果相同。已知空气密度为ρ，重力加速度大小 为 g，则（ ） A．单位时间内翅膀拍动空气的质量为 Sρv B．单位时间内翅膀拍动空气的质量为 Sρv2 C．蜂鸟的质量为 2Sv g  D．蜂鸟的质量为 3Sv g  12 如图所示，在该区域存在一个方向垂直于纸面向里、磁感应强度大小为 B的圆形磁场区域（图中未画出）， 一个质量为 m、电荷量为 q的带正电粒子从 M点以水平向左的初速度射入磁场中，M点在磁场中，一段时 间后从 N点穿过竖直线 MN，在 N点时运动方向与 MN成 30°角，MN长度为 3L，不计粒子重力，下列说法 正确的是（ ） A．从 M到 N过程中粒子所受洛伦兹力的冲量大小为 2 3 BqL B．粒子从 M到 N所用的时间为 4 3 m Bq  C．粒子在磁场中做圆周运动的半径为 L D．圆形匀强磁场区域的最小面积为 23 4 L 三、非选择题：本小题共 6 小题，共 60 分。 13．（6 分）用气垫导轨和光电门等装置来验证动量守恒定律和测量轻弹簧对滑块的冲量、弹簧的弹性势能， 实验装置如图所示。滑块在气垫导轨上运动时阻力不计，其上方挡光条到达光电门 D（或 E）时，计时器开 始计时：挡光条到达光电门 C（或 F）时，计时器停止计时。实验主要步骤如下： a.用天平分别测出滑块 A、B 的质量 mA、mB； b.给气垫导轨通气并调整使其水平； c.调节光电门，使其位置合适，测出光电门 C、D 间的水平距离 L，光电门 E、F 间的水平距离 x； d. A、B 之间紧压一轻弹簧（与 A、B 不粘连），并用细线拴住 A、B，如图静置于气垫导轨上； e.烧断细线，A、B 各自运动，弹簧恢复原长前 A、B 均未到达光电门，从计时器上分别读取 A、B 在两光 电门之间运动的时间 tA、tB。 学科网（北京）股份有限公司 5 (1)利用上述各量可得出弹簧对滑块 A 的作用力的冲量大小 IA为 ，弹簧对滑块 B的作用力的冲 量大小 IB为 （用题中所给的字母表示）。 (2)利用上述测量的物理量，写出验证动量守恒定律的表达式： （用题中所给的字母表示）。 (3)利用上述各量还能测出烧断细线前弹簧的弹性势能 Ep= （用题中所给的字母表示）。 14．（8 分）要测量一电源的电动势 E（略小于3V）和内阻 r（约1Ω），现有下列器材：电压表V 0 3V（ ）、电 阻箱 0 999.9ΩR （ ），定值电阻 0 4ΩR  ，开关和导线。某实验小组根据所给器材设计了如图甲所示的实验电 路。 (1)实验小组同学计划用作图法处理数据，同学们多次调节电阻箱阻值 R，读出电压表对应的数据，建立坐 标系并描点连线得出了如图乙所示的图像，图像纵坐标表示 0 1 R R ，图像的横坐标表示电压表读数的倒数 1 U 。 若所得图像的斜率为 k，图像的延长线在纵轴上的截距为 b ，则该电源的电动势 E  ，内阻 r  。 （用 k和b表示） (2)利用上述方法测出的测量值和真实值相比， E测 E真 ， r测 r真（填“大于”等于”或“小于”） 某同学又用这个电源设计了测量一元硬币电阻率的实验。 (3)先用螺旋测微器测量硬币的厚度，然后用游标卡尺测量硬币的直径，螺旋测微器和游标卡尺的示数如图 a（ ）和图 b（ ）所示，则硬币的厚度 d  mm ，直径D = cm； (4)将硬币的正反两面连入电路，并与一阻值为 0R 的定值电阻串联，利用伏安法测量电阻，若测得流经硬币 的电流为 I ，硬币和 0R 两端的总电压为U ，则硬币材料的电阻率   （结果用 d、D、 I 、U 、 0R 表示）。 15．如图所示，沿 x轴传播的简谐横波，实线为 1 0.5st  时刻的波形图，虚线为 2 1.5st  时刻的波形图，已 知波的周期大于 2s，试求： 学科网（北京）股份有限公司 6 (1)简谐横波的波长和振动质点的振幅； (2)判断波的传播方向，并求波的传播速度大小； (3)写出 3mx  处质点的振动方程。 16．如图所示，一玻璃砖的截面由等腰直角三角形 ABC和两个半圆组成，AB、BC为两个半圆的直径，O 点为半圆的圆心，D点为 AO中点，E点在圆周上，ED垂直于 AB，半圆的半径均为 R。一束单色光射到 E 点，入射角为60，折射后光线沿 ED方向。已知该单色光在真空中的传播速率为 c。求： （1）玻璃砖对该单色光的折射率 n。 （2）光从射入玻璃砖到第一次到达 BC半圆面所用的时间 t。 学科网（北京）股份有限公司 7 17．（14）如图所示，半径 10mR  的光滑圆槽固定在水平地面上，半径 R远大于小球运动的弧长。圆槽右 侧有一质量 A 1kgm  的木板 A 静置于光滑水平面上，木板 A 的上表面与圆弧面的 Q点在同一水平面上。可 视为质点的小滑块 B，其质量 B 4kgm  以 0 5m/sv  的速度沿木板 A 的上表面从右端滑到 A 上，A、B 间的 滑动摩擦因数 0.2  ，A 刚要撞到圆弧体上时，B 恰好达到 A 的最左端且两者共速，滑块 B 冲上光滑圆弧 面且不会从 P 端冲出，木板 A 在圆弧体右侧竖直面上的防撞装置的作用下，在极短的时间内紧贴圆弧体右 侧静止，且木板 A 与圆弧体没有粘结。重力加速度 210m/sg  ， 3.14  。求： （1）A 刚要撞到圆弧体上时的速度； （2）滑块 B 从滑上 A 开始到最终相对 A 静止时，AB 系统损失的机械能ΔE； （3）滑块 B 从滑上 A 开始到最终相对 A 静止时经历的总时间。 学科网（北京）股份有限公司 8 18．空间直角坐标系如图所示，在 0y  、 0z  的区域内存在沿 z轴负方向的匀强电场，电场强度大小为 E （未知）；在 0y  、 0z  的区域内存在沿 x轴正方向的匀强磁场，磁感应强度大小为 B（未知）；在 0y  、 0z  的区域内存在沿 y轴正方向、磁感应强度大小也为 B的匀强磁场。一质量为m、电荷量为 q的带正电 粒子在 yOz的平面内由 y轴上的A 点沿与 y轴正方向成 60  角的方向射入电场区域，粒子由 z轴上的点  0,0,P L 沿 y轴正方向以大小为 0v 的速度射入 0y  、 0z  区域，粒子经该磁场偏转后，沿与 y轴正方向 成60角的方向射入 xOy平面下方。不计粒子的重力。求： (1)电场强度的大小 E； (2)磁感应强度的大小 B； (3)粒子经 P点后第三次穿过 xOy平面时的位置坐标。 学科网（北京）股份有限公司 9 高二物理答案解析 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 B C C C B C C D ACD AD AC CD 13．(1) A A Lm t B B xm t (2) A BA B L xm m t t  (3) 2 2 A B A B 1 1 2 2 L xm m t t             14．(1) k b 1 b (2) 小于 小于 (3) 1.840 2.500 (4) 2 0 4 D U IR Id  （ ） 15.（1）根据图像可知简谐横波的波长为12m ，振幅为 2cm 。 （2）若波向左传播，则传播的距离为 (12 8)m ( 0 1 2 )x n n   ,, 又因为 2 1 2 3 nT T t t   即 ( 0 1 2 ) 3 s 3 2 T n n   ,, 因周期 2sT > ，可知周期无解；故波向右传播，且传播的距离为 (12 4)m ( 0 1 2 )x n n   ,, 又因为 2 1 1 3 nT T t t   即 ( 0 1 2 ) 3 s 3 1 T n n   ,, 因周期 2sT > ，可知 3sT  则波速 4m/sv T    （3）设 3mx  处质点的振动方程为 2πAsin( )y t T   其中 2π 2π 3T  当 0.5st  时 0y  且向上震动，故代入数据可知 π 3    故该质点的振动方程为 2π π2sin( )cm 3 3 y t  16．（1）设在 E点光线的折射角为 ，则 1sin 2 OD OE    故玻璃砖对该单色光的折射率 sin60 3 sin n     （2）光射到 AC边时的入射角为 45，光在 AC边发生全反射时的临界角C满足 1 3sin 3 C n   可知 45C   因此光传播到 AC边时发生全反射，根据几何关系，光从射入玻璃砖至第一次到达 BC在玻璃砖中传播的路 程  2 2 sin 60 2 3s R R R     光在玻璃砖中传播速度 cv n 故光的传播时间  3 2 3 Rst v c    17（1）B 在 A 上向左滑行的过程，对 A、B 系统，设 A、B 的共同速度为 1v ，A、B 共速前，取向左为正方 向，由动量守恒定律得  B 0 A B 1m v m m v  解得 1 4m/sv  （2）由于斜面光滑，由 B 的机械能守恒可知，B 再次滑经Q点时，B 的速度大小不变。对 A、B 系统从 B 滑经Q点到系统再次共速，取向右为正方向，由动量守恒定律得  B 1 A B 2 m v m m v  解得 2 3.2m/sv  学科网（北京）股份有限公司 10 由能量守恒定律得  2 2B 0 A B 2 1 1 2 2 E m v m m v    解得 24.4JE  （3）由于半径 R远大于小球运动的弧长,故 B 在圆弧上近似做单摆运动，周期为 102 2 s 2 s 10 RT g       滑块在圆弧上来回运动的时间 3.14s 2 Tt   B 向左在 A 上运动的时间 1t ，对 A 由动量定理得 B 1 A 1m gt m v  解得 1 0.5st  B 以 1 4m/sv  的速度从左侧滑上 A 后至 A 共速时速度为 2v 、时间为 2t ，对 A 由动量定理得 B 2 A 2m gt m v  解得 2 0.4st  总共用时 1 2 4.04st t t t     16．（1）粒子由 z轴上的 P点沿 y轴正方向射入 y  0 、 0z  区域，则粒子通过 P点时沿 z轴正方向的速度 减为 0，设粒子在A 点处沿 z轴正方向的分速度大小为 1v ，则有 1 0 tanv v  设粒子在电场中运动的加速度大小为 a，则有 Eq ma 又有 21 2v aL 解得 2 03 2 mvE qL  （2）设粒子在 0y  、 0z  区域内的磁场中做圆周运动的轨迹半径为 1r ，粒子沿与 y轴正方向成60角的 方向射入 xOy平面下方，画出粒子的运动轨迹，由几何关系可得 1 1cos 60L r r   解得 1 2r L 由洛伦兹力提供向心力有 2 0 0 1 mvqv B r  解得 02 mvB qL  （3）粒子第一次穿过 xOy平面时，将粒子的速度沿 y轴正方向和 z轴负方向分解，可知粒子在沿 y轴正方 向做匀速直线运动的同时在 xOy平面下方做匀速圆周运动，运动半个周期后再次到达 xOy平面，然后在 xOy 平面上方做匀速圆周运动，运动 1 3 个周期后第三次到达 xOy平面。粒子第一次穿过 xOy平面时，在 y轴上的 坐标为 1y  1 sin 60 3r L  设粒子在 xOy平面下方做圆周运动的轨迹半径为 2r ，则有  20 0 2 sin 60 sin 60 m v qBv r    解得 2 3r L 由 2mvqvB r  、 2πrT v  可得 2πmT qB  粒子在 xOy平面下方运动半个周期的时间内，沿 y轴正方向前进的距离 1 0 πcos60 πmd v L Bq    粒子第二次穿过 xOy平面到第三次穿过 xOy平面的时间内沿 y轴正方向前进的距离 2 12 sin 60 2 3d r L   则粒子第三次穿过 xOy平面时在 y轴上的坐标为 1 1 2 3 3 πy y d d L L     粒子第三次穿过 xOy平面时，在 x轴上的坐标为 22 2 3x r L  故粒子第三次穿过 xOy平面时的位置坐标为  2 3 ,3 3 π ,0L L L 。