精品解析：上海市华东师范大学第三附属中学2024-2025学年高二下学期期末考试（等级考）物理试卷

华东师大三附中2024学年第二学期期末考试 高二物理试题（等级考） 一、篮球运动 篮球运动作为一个常规球类运动在学校普遍受到学生的喜爱。一个标准合格的篮球质量为m。 请完成下列问题： 1. 小明同学将篮球以速度从离地高度为处投出。篮球以速度进入离地高度为篮筐，如图所示。运动过程中篮球离地最大高度为H。空气阻力不能忽略。 （1）篮球从出手到进入篮筐过程中，球的机械能（ ） A. 守恒 B. 增大 C. 减小 D. 不确定 （2）如图，篮球沿图中虚线轨迹加速下落，若篮球所受的空气阻力大小不变、方向与球的运动方向相反，则球在图示的下落过程中加速度的大小（ ） A. 逐渐减小 B. 逐渐增大 C. 保持不变 D. 如何变化，无法确定 2. 如图，在篮球运动中将对方传过来的球，用手传回去，则在传球前后瞬间一定发生变化的是（　　） A. 球的动能 B. 球的动量 C. 球所受的重力 D. 球的质量 3. 一篮球以水平初速度抛出（不考虑篮球的自转和空气阻力），分别测得了0.2s末、0.4s末和0.6s末的速度矢量、和，并在方格纸内画出了如图所示的速度矢量图，重力加速度。则______，0.6s内篮球的位移______。 4. 一个质量为60kg蹦床运动员，从离水平网面3.2m高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5.0m高处。已知运动员与网接触的时间为0.8s，g取10m/s²，规定竖直向下为正方向，求： （1）运动员刚触网时的动量以及与网接触的这段时间内动量的变化量； （2）网对运动员的平均作用力大小； （3）求从自由下落开始到蹦回离水平网面5.0m高处这一过程中运动员所受重力的冲量。 二、微风动柳生水波（12分） 微风吹动岸边的垂柳，浸入湖面的柳枝上下振动，在湖面产生水波。 5. （多选）柳枝附近有一露出湖面的木桩。开始时，水波未明显绕过该木桩。某时刻起，水波明显绕过木桩，这可能是因为与之前相比，现在柳枝振动______。 A. 周期大 B. 周期小 C. 振幅大 D. 频率小 6. 以柳枝浸入点为坐标原点，沿波在湖面传播的某一方向建立x轴。从某一时刻开始计时，时x轴上部分波动图像如图（a）所示。在x轴上离坐标原点不远处有一片柳叶，图（b）为该柳叶振动图像的一部分。则 （1）柳叶平衡位置可能位于______。 A、M点 B、N点 C、P点 D、Q点 （2）波从波源传到Q点需要的时间为______s。 7. 若观察到柳枝振动产生的水波图样如图所示，这可能是因为柳枝______。 A. 向左移动了 B. 振动频率增大了 C. 向右移动了 D. 振动频率减小了 三、光（14分） 光作为一种电磁波，与机械波在本质上虽然不同，但同样具有波动的共同特征。 8. “测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，和分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图所示，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针和，用“＋”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察并依次插上和，在插和时，下列选项正确的是（　　） A. 只挡住的像 B. 只挡住的像 C. 只挡住的像 D. 同时挡住、的像 9. 以下哪个选项中的图样符合红光和紫光的双缝干涉图样（　　） A. B. C. D. 10. 舞台景观水池的水面下安装有几个彩色灯泡，岸上的游客看到红灯和绿灯是在同一水平线上，红灯和绿灯均可视为点光源，红光的折射率小于绿光。下列说法正确的是（　　） A. 一束红光和一束绿光会在水面上发生干涉 B. 红灯和绿灯的实际深度一样深 C. 红光比绿光在水中传播的更快 D. 绿光比红光在水中传播的更快 11. 有一种反射式光纤位移传感器，其结构如图（c）所示。两光纤可等效为圆柱状玻璃丝M、N。光纤的折射率为n。M、N下端横截面齐平且与被测物表面平行。激光在M内多次全反射后从下端射向被测物体，经被测物体表面反射至N下端，该光线与竖直方向的夹角为，如图所示。 （1）从图示位置起，增大角i，则角将（ ） A、减小 B、增大 C、不变 （2）若，当激光在M内恰好发生全反射时，______（保留两位有效数字）。 四、交流发电机（15分） 有一种能产生交流电的发电机，工作原理源自法拉第电磁感应定律，其基本部分由产生感应电动势的线圈和产生磁场的磁极组成。交变电流技术的发展使远距离输电成为现实，从而推动了人类社会的进步和发展。 12. 一交流发电机的模型如图所示，匝的矩形闭合导线框abcd处于磁感应强度的水平匀强磁场中，线框面积，线框绕垂直于磁场的轴以角速度作逆时针匀速转动，将图示时刻记为，此时线框平面与磁场方向平行。 （1）时穿过线框平面的磁通量为（ ） A、0 B、0.04T C、4T （2）该发电机产生感应电动势最大值为______V，感应电动势随时间t变化的表达式为______。 13. 远距离输电要用到变压器。 （1）理想变压器的输入功率和输出功率的比值______（选涂：A、大于1，B、等于1，C、小于1）。变压器的基本结构如图所示，在变压器中，铁芯的主要作用是______； （2）下图是某交变电路的简化示意图。理想变压器的原、副线圈匝数之比为，原线圈输入电压的有效值为，频率为50Hz。求副线圈中的理想交流电压表的示数为______V；经过灯泡的交流电频率为______Hz。 五、电与磁（18分） 电与磁的深入研究和广泛应用，极大地推动了科技进步，还从根本上改变了人们的生活。 14. 右图是静电除尘装置示意图，烟气从管口M进入，从管口N排出，当金属丝A、B两端接直流高压电源后，可实现减少排放烟气中粉尘的目的。为提高除尘的效率，A端应接直流高压电源的______（选填：A、正极 B、负极），在除尘过程中，粉尘吸附的是空气分子在强电场作用下电离生成的______（选填：A、阳离子 B、电子）。 15. 宇宙中某一区域分布着匀强磁场。一个正离子从a点射入，运动过程中该离子的动量不断减小，电荷量不变。下列运动轨迹正确的是（　　） A. B. C. D. 16. 如图所示为一种改进后的回旋加速器示意图。该加速器由靠得很近、间距为d且电势差恒定为U的平行电极板M、N构成，电场被限制在MN板间，虚线之间无电场。某带电量为q，质量为m的粒子，在板M的狭缝处由静止开始经加速电场加速，后进入D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动，每当回到处会再次经加速电场加速并进入D形盒，直至达到预期速率后，被特殊装置引出。已知、、分别是粒子在D形盒中做第一、第二、第三次圆周运动时，其运动轨迹与虚线的交点，不计粒子重力。求： （1）粒子到达处的速率； （2）图中相邻弧间距离与的比值。 六、疯狂过山车（19分） 图（a）是游乐园常见的“疯狂过山车”项目，该系统结构可以简化成图（b）的“单棒”模型。导体棒在ab处由静止释放，先经直轨道到达cd处，然后沿切线进入光滑圆弧轨道，圆弧轨道的底端ef又与足够长的光滑水平导轨相切。图中两导轨之间的阴影区域是一个正方形，其内有竖直向下的匀强磁场。（重力加速度g取） 17. 若导体棒在直轨道ac（bd）上的动摩擦因数，圆弧轨道ce（df）半径，角度，导体棒释放位置与C点的相对高度，导体棒质量。则： （1）导体棒在直轨道ac（bd）上运动的加速度大小______，1s末重力的瞬时功率______。 （2）导体棒经过圆弧轨道ce（df）时______（填“能”或者“不能”）作匀速圆周运动，导体棒经过ef时处于______（填“超重”或者“失重”）状态。 18. 已知定值电阻为R，导体棒电阻为，水平导轨间距为l，磁场的磁感应强度大小为B。导体棒以速度向右进入正方形阴影区域磁场后，受到一个水平向右的外力F作用。 （1）在图（c）中标出通过导体棒感应电流方向______。 （2）若导体棒在磁场中做匀速直线运动，则外力F的表达式为______。 （3）若导体棒质量为m，进入磁场后做加速度为a的匀加速直线运动。 ①（简答）求外力F与瞬时速度v的函数关系式______。（结果用字母表示） ②导体棒与磁场左边界的距离为x，若导体棒在出磁场前就撤去外力，定性画出导体棒在磁场中运动可能出现的“”图线。（作图题，不需要写出演算过程）______ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 华东师大三附中2024学年第二学期期末考试 高二物理试题（等级考） 一、篮球运动 篮球运动作为一个常规的球类运动在学校普遍受到学生的喜爱。一个标准合格的篮球质量为m。 请完成下列问题： 1. 小明同学将篮球以速度从离地高度为处投出。篮球以速度进入离地高度为篮筐，如图所示。运动过程中篮球离地最大高度为H。空气阻力不能忽略。 （1）篮球从出手到进入篮筐过程中，球的机械能（ ） A. 守恒 B. 增大 C. 减小 D. 不确定 （2）如图，篮球沿图中虚线轨迹加速下落，若篮球所受的空气阻力大小不变、方向与球的运动方向相反，则球在图示的下落过程中加速度的大小（ ） A. 逐渐减小 B. 逐渐增大 C. 保持不变 D. 如何变化，无法确定 2. 如图，在篮球运动中将对方传过来的球，用手传回去，则在传球前后瞬间一定发生变化的是（　　） A. 球的动能 B. 球的动量 C. 球所受的重力 D. 球的质量 3. 一篮球以水平初速度抛出（不考虑篮球的自转和空气阻力），分别测得了0.2s末、0.4s末和0.6s末的速度矢量、和，并在方格纸内画出了如图所示的速度矢量图，重力加速度。则______，0.6s内篮球的位移______。 4. 一个质量为60kg的蹦床运动员，从离水平网面3.2m高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5.0m高处。已知运动员与网接触的时间为0.8s，g取10m/s²，规定竖直向下为正方向，求： （1）运动员刚触网时的动量以及与网接触的这段时间内动量的变化量； （2）网对运动员的平均作用力大小； （3）求从自由下落开始到蹦回离水平网面5.0m高处这一过程中运动员所受重力的冲量。 【答案】1. ①. C ②. A 2. B 3. ①. 4 ②. 3 4. （1），竖直向下，，竖直向上；（2）；（3），竖直向下 【解析】 【1题详解】 [1]由于空气阻力不能忽略，篮球从出手到进入篮筐过程中，存在空气阻力做负功，所以球的机械能减小，故选C。 [2]若篮球所受的空气阻力大小不变、方向与球的运动方向相反，由图可知下落过程中重力和空气阻力间的夹角逐渐增大，所以重力和空气阻力的合力大小逐渐减小，根据牛顿第二定律可知，加速度的大小逐渐减小，故选A。 【2题详解】 A．在篮球运动中将对方发过来的球，用手传回去，则在传球前后瞬间，球的速度大小可能不变，动能可能不变，故A错误； B．在篮球运动中将对方传过来的球，用手传回去，则在传球前后瞬间，球的速度大小可能不变，但方向一定改变，所以在传球前后瞬间，球的动量一定发生变化，故B正确； CD．球质量不会发生变化，因此球的重力也不变，CD错误。 故选B。 【3题详解】 [1]0.2s内竖直速度增加量为 可知图中一个小格代表0.4m/s，则初速度 [2]0.6s内篮球的水平位移 竖直位移 则位移 【4题详解】 [1]由，可得刚触网时的速度大小为 则运动员刚触网时的动量大小为 方向竖直向下； 由，可得运动员离开网时的速度大小为 则运动员与网接触的这段时间内动量的变化量为 方向竖直向上。 [2]以竖直向上为正方向，运动员与网接触的过程，根据动量定理可得 代入数据解得网对运动员的平均作用力大小为 [3]运动员自由下落的时间为 运动员离网后竖直上升的时间为 则从自由下落开始到蹦回离水平网面5.0m高处这一过程中运动员所受重力的冲量大小为 方向竖直向下。 二、微风动柳生水波（12分） 微风吹动岸边的垂柳，浸入湖面的柳枝上下振动，在湖面产生水波。 5. （多选）柳枝附近有一露出湖面的木桩。开始时，水波未明显绕过该木桩。某时刻起，水波明显绕过木桩，这可能是因为与之前相比，现在柳枝振动______。 A. 周期大 B. 周期小 C. 振幅大 D. 频率小 6. 以柳枝浸入点为坐标原点，沿波在湖面传播的某一方向建立x轴。从某一时刻开始计时，时x轴上部分波动图像如图（a）所示。在x轴上离坐标原点不远处有一片柳叶，图（b）为该柳叶振动图像的一部分。则 （1）柳叶平衡位置可能位于______。 A、M点 B、N点 C、P点 D、Q点 （2）波从波源传到Q点需要的时间为______s。 7. 若观察到柳枝振动产生的水波图样如图所示，这可能是因为柳枝______。 A. 向左移动了 B. 振动频率增大了 C. 向右移动了 D. 振动频率减小了 【答案】5. AD 6. ①. B ②. 0.3 7. A 【解析】 【5题详解】 发生明显衍射的条件是障碍物的尺寸和波长相差不大，开始时，水波未明显绕过该木桩。某时刻起，水波明显绕过木桩，说明水波的波长变长，根据，波速不变，说明周期变大或者频率变小。 故选AD。 【6题详解】 [1]由振动图像可知，时柳叶处于平衡位置且振动方向向下，结合波动图像，根据同侧法，柳叶平衡位置可能位于N点，故选B。 [2]波长为，周期为，根据可知波速为 波源到Q点的距离为，故波从波源传到Q点需要的时间为 7题详解】 水波图样左侧密集，右侧稀疏，这属于多普勒效应，当观察者与波源相对靠近时，观察到的频率增大，当相互远离时，观察到的频率减小，可知这可能是因为柳枝向左移动了。 故选A。 三、光（14分） 光作为一种电磁波，与机械波在本质上虽然不同，但同样具有波动的共同特征。 8. “测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，和分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图所示，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针和，用“＋”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察并依次插上和，在插和时，下列选项正确的是（　　） A. 只挡住的像 B. 只挡住的像 C. 只挡住的像 D. 同时挡住、的像 9. 以下哪个选项中的图样符合红光和紫光的双缝干涉图样（　　） A. B. C. D. 10. 舞台景观水池的水面下安装有几个彩色灯泡，岸上的游客看到红灯和绿灯是在同一水平线上，红灯和绿灯均可视为点光源，红光的折射率小于绿光。下列说法正确的是（　　） A. 一束红光和一束绿光会在水面上发生干涉 B. 红灯和绿灯的实际深度一样深 C. 红光比绿光在水中传播的更快 D. 绿光比红光在水中传播的更快 11. 有一种反射式光纤位移传感器，其结构如图（c）所示。两光纤可等效为圆柱状玻璃丝M、N。光纤的折射率为n。M、N下端横截面齐平且与被测物表面平行。激光在M内多次全反射后从下端射向被测物体，经被测物体表面反射至N下端，该光线与竖直方向的夹角为，如图所示。 （1）从图示位置起，增大角i，则角将（ ） A、减小 B、增大 C、不变 （2）若，当激光在M内恰好发生全反射时，______（保留两位有效数字）。 【答案】8. D 9. A 10. C 11. ①. A ②. 0.80 【解析】 【8题详解】 测定玻璃的折射率的实验中，大头针均应在同一传播光路上，即同时挡住、的像且挡住及、的像，故选D。 【9题详解】 双缝干涉条纹为均匀条纹，且条纹间距满足 所以同一个装置，干涉图样的条纹间距只与光的波长有关。而红光波长大于紫光波长，所以红光的双缝干涉图样条纹间距大于紫光，故选A。 【10题详解】 A．红光与绿光频率不同，不会发生干涉，A错误； B．由折射率公式，其中为空气中的角度，为水中的角度。 游客看见红灯和绿灯，则相同，又红光的折射率小于绿光，所以游客看见红灯和绿灯时，红灯的入射角大于 绿灯的入射角，由光路图可知，红灯的实际深度低于绿灯，B错误； CD．由折射率，红灯的折射率小于绿光，所以红光在水中传播的更快，C正确，D错误。 故选C。 【11题详解】 （1）由几何关系可得，折射率 所以，当增大角，角减小，故选A。 （2）当激光在M内恰好发生全反射时，折射率 联立（1）可得 解得 四、交流发电机（15分） 有一种能产生交流电的发电机，工作原理源自法拉第电磁感应定律，其基本部分由产生感应电动势的线圈和产生磁场的磁极组成。交变电流技术的发展使远距离输电成为现实，从而推动了人类社会的进步和发展。 12. 一交流发电机的模型如图所示，匝的矩形闭合导线框abcd处于磁感应强度的水平匀强磁场中，线框面积，线框绕垂直于磁场的轴以角速度作逆时针匀速转动，将图示时刻记为，此时线框平面与磁场方向平行。 （1）时穿过线框平面的磁通量为（ ） A、0 B、0.04T C、4T （2）该发电机产生的感应电动势最大值为______V，感应电动势随时间t变化的表达式为______。 13. 远距离输电要用到变压器。 （1）理想变压器的输入功率和输出功率的比值______（选涂：A、大于1，B、等于1，C、小于1）。变压器的基本结构如图所示，在变压器中，铁芯的主要作用是______； （2）下图是某交变电路的简化示意图。理想变压器的原、副线圈匝数之比为，原线圈输入电压的有效值为，频率为50Hz。求副线圈中的理想交流电压表的示数为______V；经过灯泡的交流电频率为______Hz。 【答案】12. ①. A ②. 200 ③. 13. ①. B ②. 导磁、引导磁通、构成磁路、减少漏磁、传递或集中磁场、增强磁场的强弱 ③. ④. 【解析】 【12题详解】 [1]由图像可得， 此时线框平面的磁通量为0，故选A。 [2]根据，解得该发电机产生的感应电动势最大值为 [3]感应电动势随时间t变化的表达式为 【13题详解】 [1] 理想变压器没有能量损失，故输入功率和输出功率的比值为1，故选B。 [2]变压器的基本结构如图所示，在变压器中，铁芯的主要作用是“导磁、引导磁通、构成磁路、减少漏磁、传递或集中磁场、增强磁场的强弱”。 [3]根据，可知副线圈中的理想交流电压表的示数为 [4]变压器不改变交流电的频率，故经过灯泡的交流电频率仍为 五、电与磁（18分） 电与磁的深入研究和广泛应用，极大地推动了科技进步，还从根本上改变了人们的生活。 14. 右图是静电除尘装置的示意图，烟气从管口M进入，从管口N排出，当金属丝A、B两端接直流高压电源后，可实现减少排放烟气中粉尘的目的。为提高除尘的效率，A端应接直流高压电源的______（选填：A、正极 B、负极），在除尘过程中，粉尘吸附的是空气分子在强电场作用下电离生成的______（选填：A、阳离子 B、电子）。 15. 宇宙中某一区域分布着匀强磁场。一个正离子从a点射入，运动过程中该离子的动量不断减小，电荷量不变。下列运动轨迹正确的是（　　） A. B. C. D. 16. 如图所示为一种改进后的回旋加速器示意图。该加速器由靠得很近、间距为d且电势差恒定为U的平行电极板M、N构成，电场被限制在MN板间，虚线之间无电场。某带电量为q，质量为m的粒子，在板M的狭缝处由静止开始经加速电场加速，后进入D形盒中的匀强磁场做匀速圆周运动，每当回到处会再次经加速电场加速并进入D形盒，直至达到预期速率后，被特殊装置引出。已知、、分别是粒子在D形盒中做第一、第二、第三次圆周运动时，其运动轨迹与虚线的交点，不计粒子重力。求： （1）粒子到达处的速率； （2）图中相邻弧间距离与的比值。 【答案】14. ①. B ②. B 15. C 16. （1）；（2） 【解析】 【14题详解】 [1]在电场作用下，管道内的空气分子被电离为电子和正离子，而粉尘吸附了电子后附着在金属管壁上，从而达到减少排放烟气中粉尘的目的，由此可知，A端与金属丝相连，A端应接直流高压电源的负极，故选B。 [2]在除尘过程中，粉尘吸附的是空气分子在强电场作用下电离生成的电子，故选B。 【15题详解】 根据洛伦兹力提供向心力，解得半径为 离子的动量不断减小，电荷量不变，说明半径在不断减小，结合离子带正电，故选C。 【16题详解】 [1]粒子到达处，说明粒子经过电场两次，根据动能定理，解得速率 [2]设粒子在D形盒中做第一、第二、第三次圆周运动时的半径分别为、、，速率分别为、、 根据动能定理可得，， 由几何关系可得之间的距离为，之间的距离为 根据洛伦兹力提供向心力，解得半径为 可得粒子半径之比等于速率之比，即 联立解得 六、疯狂过山车（19分） 图（a）是游乐园常见的“疯狂过山车”项目，该系统结构可以简化成图（b）的“单棒”模型。导体棒在ab处由静止释放，先经直轨道到达cd处，然后沿切线进入光滑圆弧轨道，圆弧轨道的底端ef又与足够长的光滑水平导轨相切。图中两导轨之间的阴影区域是一个正方形，其内有竖直向下的匀强磁场。（重力加速度g取） 17. 若导体棒在直轨道ac（bd）上动摩擦因数，圆弧轨道ce（df）半径，角度，导体棒释放位置与C点的相对高度，导体棒质量。则： （1）导体棒在直轨道ac（bd）上运动的加速度大小______，1s末重力的瞬时功率______。 （2）导体棒经过圆弧轨道ce（df）时______（填“能”或者“不能”）作匀速圆周运动，导体棒经过ef时处于______（填“超重”或者“失重”）状态。 18. 已知定值电阻为R，导体棒电阻为，水平导轨间距为l，磁场的磁感应强度大小为B。导体棒以速度向右进入正方形阴影区域磁场后，受到一个水平向右的外力F作用。 （1）在图（c）中标出通过导体棒的感应电流方向______。 （2）若导体棒在磁场中做匀速直线运动，则外力F的表达式为______。 （3）若导体棒质量为m，进入磁场后做加速度为a的匀加速直线运动。 ①（简答）求外力F与瞬时速度v函数关系式______。（结果用字母表示） ②导体棒与磁场左边界的距离为x，若导体棒在出磁场前就撤去外力，定性画出导体棒在磁场中运动可能出现的“”图线。（作图题，不需要写出演算过程）______ 【答案】17. ①. 2 ②. 12 ③. 不能 ④. 超重 18. ①. ②. ③. ④. 【解析】 【17题详解】 [1]根据牛顿第二定律，导体棒的加速度满足，解得 [2]1s末导体棒的速度为，其竖直分速度为 重力的瞬时功率 [3]导体棒经过圆弧轨道ce（df）时，轨道弹力不做功，但是重力做正功，导体棒速度不断增大，故不能作匀速圆周运动。 [4]导体棒经过ef时处于，加速度向上，即轨道对其支持力大于重力，故导体棒处于超重状态。 【18题详解】 [1]磁场方向竖直向下，导体棒向右运动，根据右手定则，可判断出感应电流如图所示方向 [2]导体棒在磁场中做匀速直线运动，则其合力为0，根据牛顿第二定律 电路电动势为 电流为 联立解得 [3]根据牛顿第二定律 解得 [4]如图所示 进入磁场后，有外力时，棒的速度 未出磁场前，撤去外力时，棒从速度开始减速 假设在极短时间内的速度为 这段极短时间内的动量定理 即 其中为极短时间内的位移，微元累加 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$