天津市和平区2024-2025学年高二下学期期末物理试卷

2024-2025学年天津市和平区高二（下）期末物理试卷 一、单选题：本大题共5小题，共25分。 1.类比是一种有效的学习方法，通过归类和比较，有助于掌握新知识，提高学习效率。在类比过程中，既要找出共同之处，又要抓住不同之处。某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中正确的是(    ) A. 机械波和电磁波都既有横波又有纵波 B. 机械波和电磁波的传播都依赖于介质 C. 机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象 D. 微波属于机械波，紫外线属于电磁波 2.用作为放射源可以产生射线，射线可以用来测量板材的厚度，其工作原理是射线透过被测物体产生的衰减与被测物体的厚度成正比，的衰变方程为，已知的半衰期为30年，下列说法正确的是(    ) A. X为电子，由于原子核内没有电子，X由Cs的核外电子电离而来 B. 射线的穿透能力比射线穿透能力强 C. 若以化合物的形式存在，Cs的半衰期会变长 D. 的比结合能比的比结合能大 3.图甲为某无线门铃按钮，其原理如图乙所示，其中M为信号发射装置，M中有电流通过时，屋内的门铃会响。磁铁固定在按钮内侧，按下门铃按钮，磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮，磁铁远离螺线管回归原位置。下列说法正确的是(    ) A. 按住按钮不动，门铃会一直响 B. 松开按钮的过程，门铃不会响 C. 按下和松开按钮过程，通过M的电流方向相同 D. 按下按钮的快慢不同，通过M的电流大小不同 4.氢原子光谱按波长展开的谱线如图甲所示，越靠近右倒波长越长。此四条谱线满足巴耳末公式，、4、5、6，用和光进行实验研究，已知氢原子能级图图乙和金属钾的逸出功为，则(    ) A. 照射同一单缝衍射装置，光的中央明条纹宽度宽 B. 以相同的入射角斜射入同一平行玻璃砖，光的测移量小 C. 光照射金属钾发生光电效应的最大初动能为 D. 照射同一光电效应装置若均发生光电效应，则光对应的遏止电压大 5.如图所示，在匀强磁场中匀速转动的单匝矩形线圈的周期为T。转轴垂直于磁场方向，线圈电阻为。从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过时的感应电流为1A，那么(    ) A. 任意时刻线圈中的电动势为 B. 线圈中电流的有效值为2A C. 线圈消耗的电功率为8W D. 穿过线圈的磁通量的最大值为 二、多选题：本大题共3小题，共15分。 6.如图为一半圆柱形均匀透明材料的横截面，一束红光a从空气沿半径方向入射到圆心O，当时，反射光b和折射光c刚好垂直，下列说法正确的是(    ) A. 该材料对红光的折射率为 B. 继续增大的角度，反射光b越来越弱 C. 若，折射光c会消失 D. 若入射光a变为紫光，光线b和c仍然垂直 7.一列简谐横波沿x轴传播，如图所示，实线为t1时的波形图，虚线为t2时的波形图。以下关于平衡位置在O处质点的振动图像，可能正确的是(    ) A. B. C. D. 8.如图所示，质量为M的小车在光滑的水平面上以速度向右匀速运动，一质量为m的小球从高h处自由下落，与小车碰撞后碰撞的时间极短，重力冲量可忽略不计，反弹上升的最大高度为。球与车之间的摩擦可视为滑动摩擦，其动摩擦因数为，重力加速度为g，不计空气阻力，则小球弹起后水平速度的大小可能为(    ) A. B. C. D. 0 三、填空题：本大题共3小题，共12分。 9.在同一地方，甲、乙两个单摆做振幅不同的简谐运动，其振动图像如图所示，可知甲、乙两个单摆的摆长之比为______；若甲单摆在才开始计时，则甲单摆的初相位______。 10.如图所示，光滑水平面上放着质量都为m的物块A和B，A紧靠着固定的竖直挡板，A、B间夹一个被压缩的轻弹簧弹簧与A、B均不栓接，用手挡住B不动，此时弹簧压缩的弹性势能为，在A、B间系一轻质细绳，细绳的长略大于弹簧的自然长度，放手后绳在短暂时间内被拉断，之后B继续向右运动，一段时间后与向左匀速运动、速度为的物块C发生碰撞，碰后B、C立刻形成粘合体并停止运动，C的质量为2m。则，绳被拉断过程中，绳对B的冲量大小______；绳被拉断过程中，绳对A所做的功______。物理量用题中所给字母表示 11.如图为某电学仪器原理图，变压器原副线圈的匝数分别为、，原线圈中固定电阻阻值为，副线圈连接一可变电阻R；若将右侧实线框内的电路等效为一个电阻，可利用闭合电路的规律解决如下问题：在交流电源的电压有效值不变的情况下，在调节可变电阻R的过程中，可变电阻阻值增大，固定电阻消耗的功率会______填“增大“不变”或“减小”；当______时用，、表示，R获得的功率最大。 四、实验题：本大题共2小题，共14分。 12.用如图甲所示的气垫导轨来验证动量守恒定律，在气垫导轨的一端装有位移传感器图中未画出，A、B两物块可视为质点沿同一直线运动并发生正碰，若A物块的质量为，B物块的质量为，表中是电脑记录的A、B两物块在同一时刻与传感器的距离。 为了方便判断A、B碰撞时是否满足动量守恒，根据传感器获得的物块位置数据画出了A、B两物块位置随时间变化的图像如图乙，a、b分别为A、B两物块碰撞前后的位置时间图线。 碰撞前A物块的速度大小为______，碰撞后A物块的速度大小为______。结果保留1位有效数字 由题中数据结合图像中提供的信息，可判断两滑块组成的系统在相互作用过程中动量______填“守恒”或“不守恒”，这个碰撞______填“是”或“不是”弹性碰撞。 13.某同学利用图甲所示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题： 若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可______； A.将单缝向双缝靠近 B.将屏向靠近双缝的方向移动 C.将屏向远离双缝的方向移动 D.使用间距更小的双缝 某次测量时，选用的双缝的间距为，测得屏与双缝间的距离为50cm，第1级亮纹中心到第5级亮纹中心距离为，则所测单色光的波长为______结果保留3位有效数字。 如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图乙所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距时，测量值______实际值。填“大于”、“小于”或“等于” 五、计算题：本大题共2小题，共24分。 14.如图甲，倾角为的光滑斜面固定在地面上，空间存在垂直斜面向上的匀强磁场，直线和为磁场的上、下边界，磁场的磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示。质量为m，电阻为R的单匝矩形线框abcd有一半处在磁场中，时间内线框在外力作用下处于静止状态，时刻撤去外力，线框沿斜面向下运动，线框离开磁场前已经做匀速运动，，，和之间的距离为，重力加速度为g，求： 时间内，线框中的电流的大小； 撤力前线框所受到的外力随时间t的变化关系； 线框从开始运动到全部离开磁场，线框中产生的热量Q。 15.如图所示，一实验小车静止在光滑水平面上，其上表面有粗糙水平轨道与半径的光滑四分之一圆弧轨道。圆弧轨道与水平轨道相切于圆弧轨道最低点，一物块静止于小车最左端，一小球用不可伸长的轻质细线竖直悬挂于O点正下方，并轻靠在物块左侧。现将细线拉直到水平位置时，静止释放小球，小球运动到最低点时与物块在同一水平高度上发生弹性碰撞。已知细线长。小球质量。物块、小车质量均为，小车上的水平轨道长。小球、物块均可视为质点。不计空气阻力，重力加速度g取。 求小球与物块碰撞后的瞬间，物块速度的大小； 为使物块能进入圆弧轨道，且不会脱离小车，求物块与水平轨道间的动既擦因数的取值范围； 若物块与水平轨道的动摩擦因数为，求物块能上升的高度h。 答案和解析 1.【答案】C  【解析】解：A、机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有横波，故A错误； B、机械波的传播依赖于介质，电磁波的传播不依赖于介质，因为电磁波传播的电磁场本身就是物质，不需要借助于其他物质作为媒介来传播，真空中电磁波也能传播，故B错误；  C、机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象，且也都能发生多普勒效应，故C正确；  D、在电磁波谱中，微波和紫外线都属于电磁波，故D错误。 故选：C。 机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有横波；干涉和衍射现象是波的特有现象，波都能发生干涉和衍射现象，机械波的传播依赖于介质，电磁波的传播不依赖于介质，结合电磁波谱分析。 本题考查对机械波和电磁波共同点与不同点的掌握情况，在采用类比方法的过程中，既要找出共同之处，更要抓住不同之处，才能进行鉴别。 2.【答案】B  【解析】解：根据核反应方程遵循质量数和电荷数守恒，衰变方程为 X为，故 X为电子，它由原子核内一个中子变成一个质子而来，方程式为 故A错误； B.射线的穿透能力比射线穿透能力强，故B正确； C.半衰期是由放射性原子核自身内部结构决定，与其他因素无关，故C错误； D.自发衰变产生，因此比更稳定，比结合能更大，故D错误。 故选：B。 书写核反应方程要遵循质量数和电荷数守恒，在此基础上推导X粒子； 射线的穿透能力比射线穿透能力强； 半衰期与其他因素无关，只由原子核自身内部因素决定； 比结合能越大越稳定。 掌握半衰期的特点，会根据核反应的质量数守恒和电荷数守恒配平方程式，理解衰变的实质。 3.【答案】D  【解析】解：AB、按住按钮不动，穿过螺线管的磁通量不变，则无感应电流产生，则门铃不响，松开按钮的过程，穿过螺线管的磁通量减小，产生感应电流，门铃响，故AB错误； C、图中磁场的方向向左，松开按钮过程，穿过螺线管的磁通量向右减小，按下按钮过程，穿过螺线管的磁通量向右增加，根据楞次定律可知，通过门铃的电流方向不同，故C错误； D、快速按下按钮，穿过螺线管的磁通量变化较快，产生的感应电动势较大，螺线管产生的感应电流大小较大，即按下按钮的快慢不同，通过M的电流大小不同，故D正确。 故选：D。 按压和松开按键过程，会导致线圈内磁场变化，产生感应电动势，根据楞次定律判断感应电流的方向；当保持不动时，线圈内磁通量不变化，无感应电流。 明确电磁感应的概念，知道线圈中磁通量变化，才会有感应电动势，闭合回路电路中才有电流产生。 4.【答案】C  【解析】解：根据巴耳末公式可知，光的波长较长。波长越长，越容易发生明显的衍射现象，故照射同一单缝衍射装置，光的中央明条纹宽度宽，故A错误； B.H光的波长较长，根据可知光的频率较小，则光的折射率较小，在平行玻璃砖的偏折较小，光的侧移量小，故B错误； C.根据巴耳末公式可知光是能级5跃迁到能级2所释放的光子，，解得，金属钾的逸出功为， 则最大初动能等于，故C正确； D.最大初动能越大，则遏止电压大，根据巴耳末公式可知光子能量小，照射同种材料发生光电效应，最大初动能小，遏止电压小，故D错误。 故选：C。 先明确两种光的波长关系以及折射率，当光照射同一单缝衍射装置，光的波长越长，中央明条纹宽度越宽，折射率越大，侧移量越大；根据光电效应相关知识进行判断。 这道题主要考查了氢原子光谱、光的衍射、折射、光子能量和光电效应等知识点，用到的知识点较多，各个知识均要熟练掌握才能正确解答。 5.【答案】D  【解析】解：B、设感应电流的最大值为Im，因为是从线圈平面与磁场方向平行时开始计时的，所以线圈转过时的瞬时值和最大值之间的关系为，解得，则线圈中电流的有效值为，故B错误； A、线圈产生的感应电动势的最大值为，所以任意时刻线圈中的电动势为，故A错误； C、线圈消耗的电功率为，故C错误； D、根据，以及可得，穿过线圈的磁通量的最大值为，故D正确。 故选：D。 先根据最大值和瞬时值的关系得到电流的最大值，然后可得电流的有效值；根据欧姆定律得到感应电动势的最大值，然后可得到电动势的瞬时值表达式；根据电流的有效值公式计算；根据感应电动势的最大值计算公式得到磁通量的最大值。 能够根据电流的最大值和瞬时值的关系得到电流的最大值是解题的关键。 6.【答案】AC  【解析】解：A、根据几何关系可知从材料内发生折射时光线的折射角为60。故折射率为，故A正确； B、继续增大角，反射光越来越强，故B错误； C、设临界角为C，得，故，故若，会发生全反射，光线c消失，故C正确； D、对同种介质，紫光的折射率比红光大，故若入射光a变为紫光，折射角将变大，光线b和c不会垂直，故D错误。 故选：AC。 根据题目给出的条件，当入射角为30度时，反射光和折射光垂直，可以利用这一条件来计算材料的折射率，根据折射率判断选项。 此题考查的是光的折射与反射定律的应用，以及不同颜色光的折射率差异。 7.【答案】AC  【解析】解：AB、由题图可知，波长，若波沿x轴正向传播，则t1到t2时间内波形平移的距离为，则波速，将代入数据可得n，1，2，，由代入数据可解得n，1，2，，若n，则T，由实线波形图可知t1时质点O在平衡位置且向y轴正向运动，由振动图像可知A正确，B错误； CD、若波沿x轴负向传播，则t1到t2时间内波形平移的距离为，则波速，将代入数据可得n，1，2，，由代入数据可解得n，1，2，，若n，则T，由实线波形图可知t1时质点O在平衡位置且向y轴负向运动，由振动图像可知C正确，D错误。 故选：AC。 由题图可知波长，分别讨论波沿x轴正向和负向传播时，在到时间内波形平移的距离，由计算波速，由计算周期并找出可能取值，由实线波形图读出时质点O的位置及运动状态，结合振动图像可求解。 本题属于波的图像的识图、振动图像的识图和对质点振动的判断问题。解决本题的关键是找出波速的表达式，本题充分考查了学生掌握知识与应用知识的能力。 8.【答案】AC  【解析】解：该题需要分以下两种情况进行分析： ①小球离开小车之前已经与小车达到共同速度v，因小球和小车组成的系统，在水平方向上不受外力，则系统水平方向的动量守恒，取水平向右为正方向，由水平方向动量守恒有： 由于，所以 ②设小球与小车碰撞时它们之间的平均弹力大小为。 若小球离开小车之前始终未与小车达到共同速度，取向右为正方向，水平方向对小球应用动量定理可得： 小球从h高处下落与小车碰撞前的速度为v，则有，解得： 同理可得小球反弹的速度为：， 以向上为正方向，在竖直方向上根据动量定理，有： 解得，故AC正确，BD错误。 故选：AC。 小球的水平速度是由于小车对它的摩擦力作用引起的，小球离开小车之前可能已经与小车达到共同速度；也可能是小球离开小车之前始终未与小车达到共同速度，根据小球与小车组成的系统水平方向动量守恒定律和动量定理进行解答。 本题中由于碰撞的时间不知，所以小球在水平方向的运动有两种情况，这是解决该题的关键，也是容易被忽略的地方。 9.【答案】4：9    【解析】解：由图可知，甲的周期为，乙的周期为，由单摆周期公式，可知，甲、乙的摆长之比为4：9，若甲单摆在才开始计时，由图可知，此时甲知道了半个周期，结合振动方程，可知此时相位为也对。 故答案为：4：9； 由振动图像读出甲、乙的周期，根据单摆周期公式和振动方程分析摆长和相位。 本题考查了简谐运动的图像和单摆周期公式、振动方程，要能通过图像得到周期，然后结合周期公式和振动方程分析。 10.【答案】   【解析】解：B和C碰撞过程系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：，解得：；对A、B弹簧组成的系统，由能量守恒定律得： 解得，弹簧恢复原长时B的速度：，绳子断裂过程，A、B系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得： 对B，以向右为正方向，由动量定理得：，解得：，大小为；解得： 由动能定理可得，绳对A所做的功为： 故答案为：； B与C碰撞过程中，动量守恒，根据动量守恒定律列式即可求解；弹簧恢复原长时，弹性势能全部转化为物块B的动能，据此求出B的速度，绳子拉断过程，A、B系统动量守恒，根据动量守恒定律以及动能定理列式求解即可。 本题主要考查了动量守恒定律以及动能定理的直接应用，要求同学们能正确分析物体的受力情况，知道弹簧恢复原长时，弹性势能全部转化为物块B的动能，明确应用动量守恒定律解题时要规定正方向，难度适中。 11.【答案】减小   【解析】解：将等效为电源电动势，等效为电源内阻，设 等效为外电阻，对原线圈，可知，根据变压器的原理可知，，对于副线圈，解得 ，则消耗功率为，可变电阻R阻值增大时，消耗功率减小；则R消耗功率为，当R消耗功率最大时，则，此时 ，即。 故答案为：减小；。 将变压器原副线圈等效为一闭合回路，由理想变压器匝数与电压、电流关系、欧姆定律推导得出外电路等效电阻，由闭合电路欧姆定律和得到阻消耗的功率表达式，判断可变电阻R阻值增大时，固定电阻消耗的功率变化；推导得到阻R消耗的功率表达式，结合数学知识求解R获得的功率最大的条件。 本题主要考查理想变压器的应用，得到等效电阻是解题关键， 12.【答案】4  1  守恒  不是  【解析】由图像的斜率可知，碰撞前A物块的速度为 碰撞后A物块的速度为，负号代表方向为负，即碰撞前、碰撞后A物块的速度大小为、。 碰前B物块的速度为 碰后B的速度为 以向左为正方向，代入数据满足，所以两滑块组成的系统在相互作用过程中动量守恒。 代入数据不满足，所以两滑块组成的系统在相互作用过程中不是弹性碰撞。 故答案为：4，1，守恒，不是。 由图像的斜率，求碰前、碰后速度大小； 以向左为正方向，代入数据是否满足，判断是否守恒，代入数据是否满足，判断是否为弹性碰撞。 本题考查学生验证动量守恒、弹性碰撞的能力，解题关键是掌握动量守恒、弹性碰撞的规律，难度不高。 13.【答案】B；  452；  大于  【解析】若想增加从目镜中观察到的条纹个数，由干涉条纹间距公式可知将屏向靠近双缝的方向移动，故B正确，ACD错误； 故选：B。 相邻亮条纹间距为 由干涉条纹间距公式 可得 如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，则在这种情况下测量干涉条纹的间距时，由于条纹是倾斜的，所以测量值大于实际值。 故答案为：；；大于。 根据干涉条纹间距公式分析判断； 根据干涉条纹间距公式计算； 根据几何知识分析判断。 本题关键掌握测量某种单色光波长的实验原理和误差分析方法。 14.【答案】时间内，线框中的电流的大小为；   撤力前线框所受到的外力随时间t的变化关系为；   线框从开始运动到全部离开磁场，线框中产生的热量Q为  【解析】根据法拉第电磁感应定律有 且： 由题意可知：，其中 从而联立解得：，由楞次定律确定电流的方向为逆时针方向即 时刻安培力大小为： 磁感应强度为： 线框静止，则有： 变形解得： 匀速运动时线框受到的合力为零，设安培力大小为，有          由能量守恒得： 解得： 答：时间内，线框中的电流的大小为； 撤力前线框所受到的外力随时间t的变化关系为； 线框从开始运动到全部离开磁场，线框中产生的热量Q为。 根据法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律求解感应电流大小，根据楞次定律可得电流方向； 匀速运动时线框受到的合力为零，根据平衡条件求解速度大小； 由能量守恒定律求解线框中产生的热量。 对于电磁感应问题研究思路常常有两条：一条从力的角度，根据牛顿第二定律或平衡条件列出方程；另一条是能量，分析涉及电磁感应现象中的能量转化问题，根据动能定理、功能关系等列方程求解。 15.【答案】小球与物块碰撞后的瞬间，物块速度的大小为；   为使物块能进入圆弧轨道，且不会脱离小车，物块与水平轨道间的动既擦因数的取值范围为；   若物块与水平轨道的动摩擦因数为，物块能上升的高度h为  【解析】小球从释放到与物块碰撞前，由动能定理得 设水平向右为正方向，小球与物块弹性碰撞，根据动量守恒、根据能量守恒得 解得： 物块滑到水平轨道最右端刚好与小车共速，此时最大，以水平向右为正方向，根据 解得： 物块刚好滑到圆弧最高点，即在最高点与小车共速，此时最小，以水平向右为正方向，根据 解得： 可得满足要求的动摩擦因数取值范围为 因为，物块到达圆弧轨道最高点时，以水平向右为正方向，有 物块飞出后在竖直方向上做匀减速运动，则有 解得： 答：小球与物块碰撞后的瞬间，物块速度的大小为； 为使物块能进入圆弧轨道，且不会脱离小车，物块与水平轨道间的动既擦因数的取值范围为； 若物块与水平轨道的动摩擦因数为，物块能上升的高度h为。 由动能定理和动量守恒、能量守恒求小球与物块碰撞后的瞬间，物块速度的大小； 根据动量守恒定律和能量守恒定律求物块与水平轨道间的动摩擦因数的取值范围； 据动量守恒定律和能量守恒定律求物块能上升的高度h。 本题考查了动量和能量，理解小球、物块和圆弧轨道不同时刻的不同状态下，彼此的动量和能量的相互关系是解决此类问题的关键。 第1页，共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$