精品解析：湖北省鄂南高级中学2024-2025学年高二上学期期末考试物理试卷

鄂南高中2023级高二上学期期末考试物理试题 一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第题有多项符合题目要求。每小题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 1. 关于振动和波，下列说法正确的是（　　） A. 物体做机械振动，一定会产生机械波 B. 在纵波的传播过程，介质中质点沿波传播方向匀速移动 C. 如果波源停止振动，在介质中传播的波动也立即停止 D. 机械波的频率与传播该波的介质无关，波速与介质有关 2. 图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴匀速转动，产生的感应电动势随时间的变化曲线如图乙所示，若外接电阻，线圈的电阻，则下列说法正确的是（　　） A. 时通过线圈的磁通量为零 B. 时线圈平面处于中性面 C. 电阻上的电功率为 D. 该电动势的瞬时值 3. 在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环。规定导体环中电流从上往下看顺时针方向为正，磁场向下为正，如图甲所示。当磁感应强度随时间按乙图变化时，导体环中产生的感应电流随时间变化的关系图正确的是（　　） A. B. C. D. 4. 甲、乙、丙、丁四幅图分别是回旋加速器、磁流体发电机、速度选择器、质谱仪的结构示意图，下列说法中正确的是（　　） A. 图甲中随着粒子的运动越来越快，粒子走过半圆的时间间隔越来越短 B. 图乙中通过定值电阻的电流方向由指向 C. 图丙中某带负电粒子能自右向左沿直线通过速度选择器 D. 图丁中在分析同位素时，轨迹半径最小的粒子对应质量最小 5. 2020年12月3日23时10分，嫦娥五号上升器发动机点火，成功将携带样品的上升器送入到预定环月轨道，如图所示。若该发动机每秒钟向下喷出质量约为、速度约为3.63的气体，上升器加速向上运动，已知携带月壤样本的上升器质量为，月球表面的重力加速度，不计由于喷出气体上升器质量的变化，则嫦娥五号上升器获得加速度约为（　　） A. B. C. D. 6. 如图所示，为水平光滑金属导轨（金属导轨电阻忽略不计），相距，导体棒在两轨道间的电阻，且可以在上滑动，定值电阻，整个装置放在磁感应强度为的匀强磁场中，磁场方向垂直于整个导轨平面。现用水平外力拉着棒向右以速度做匀速运动，下列说法正确的是（　　） A. 导体棒产生的感应电动势 B. 导体棒受到的外力 C. 撤去外力F导体棒将做匀加速运动 D. 撤去外力F导体棒将做匀减速运动 7. 如图所示的圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场（图中未画出），О点为磁场的圆心，水平虚线为圆的一条直径，S点有一粒子发射源能正对圆心О发射一系列速度大小不同、比荷均为k的正粒子，M、N为虚线下方圆弧的三等分点，粒子发射速率为时，粒子在磁场中运动并从M点离开磁场.则下列说法正确的是（　　） A. 圆形磁场的半径为 B. 磁感应强度大小为 C. 从N点离开的粒子速率为 D. 从N点离开的粒子在磁场中运动的时间为 8. 如图所示为某质点做简谐运动的图象，下列说法正确的是（　　） A. 质点振动频率是 B. 时刻质点加速度最大 C. 质点在时的位移最大 D. 从到时间内，质点的动能正在增大 9. 如图所示，理想变压器的端所接的交变电压，是规格均为“”的灯泡，现调节电阻箱为某一值时恰好能使两个灯泡均正常发光。电压表均为理想交流电压表，电阻箱调节过程中所有元件均安全工作，则（　　） A. 电压表的示数为，频率为 B. 变压器原、副线圈匝数比为 C. 两个灯泡均正常发光时，电阻箱阻值 D. 减小电阻箱连入电路的阻值，电压表的示数减小 10. 位于的波源从时刻开始振动，形成的简谐横波沿轴正、负方向传播，在时波源停止振动，时的部分波形如图所示，其中质点的平衡位置，质点的平衡位置。下列说法正确的是（　　） A. 两列波的传播速度为 B. 时，波源的位移为正 C. 时，质点沿轴正方向振动 D. 在0到内，质点运动总路程是 二、（非选择题，共60分） 11. 在“用单摆测量重力加速度”的实验中，小甘同学按图甲安装后，在测量单摆的周期时，测得摆球完成次全振动的总时间为，测得摆长为。回答下列问题： （1）所测的重力加速度的表达式为___________。（用题干中给出的物理量符号表示） （2）如果测得的值偏大，可能的原因是（　　） A. 释放时，摆角大了（摆角仍） B. 摆球最后一次经过标记处时，秒表停止按钮按晚了 C. 实验时误将49次全振动记为50次 （3）为了提高实验的准确度，小丁同学测得多组对应的和的数值，但由于疏忽，每次都把摆线长当作摆长。她画出的图像应该是图乙中的___________（选填“①”“②”或“③”）。 12. 如图甲所示为实验室中“验证动量守恒定律”的实验装置示意图。 （1）关于本实验，下列说法正确的是___________。 A. 斜槽轨道必须光滑 B. ， C. 球每次必须从同一高度由静止滚下 （2）测出两次落地点、与点的距离分别为和落地点与点的距离为，在实验误差允许范围内，若、和、、满足关系___________，即可验证两钢球碰撞前后总动量守恒。 （3）若采用图乙装置来验证碰撞中的动量守恒，实验中小球平均落点位置分别为与小球在斜槽末端时球心的位置等高。关于此碰撞过程以下说法正确的是___________。 A. 若，则动量守恒 B. 若，则动量守恒 C. 若，则机械能守恒 D. 若，则机械能守恒 13. 在水平放置气垫导轨上，一个质量为的滑块以的速度与另一质量为静止的滑块迎面相撞，碰撞后两个滑块粘在一起。 （1）求碰撞后滑块速度的大小。 （2）这次碰撞，两滑块共损失多少机械能 14. 如图所示，在xOy平面内，y轴左侧空间分布着水平向右匀强电场，y轴右侧空间分布着垂直纸面向外的匀强磁场。某时刻有一带正电的粒子以初速度v0沿平行于y轴正方向从A点射出，粒子从C点进入磁场，在磁场中运动一段时间后恰好又回到A点。已知A点坐标为，C点坐标为，粒子的质量为m，电荷量为q，不计粒子所受的重力。求： （1）y轴左侧匀强电场的电场强度大小E； （2）y轴右侧匀强磁场的磁感应强度大小B； （3）带电粒子从A点开始运动到再次回到A点的时间t。 15. 如图所示，两平行光滑长直金属导轨水平放置，间距为。区域有匀强磁场，磁感应强度大小为，方向竖直向上。初始时刻，磁场外的细金属杆M以初速度向右运动，磁场内的细金属杆处于静止状态。两金属杆与导轨接触良好且运动过程中始终与导轨垂直。两杆的质量均为，在导轨间的电阻均为，感应电流产生的磁场及导轨的电阻忽略不计。若两杆在磁场内未相撞且N杆出磁场时的速度，求： （1）M杆刚进磁场时的安培力； （2）N杆离开磁场瞬间M杆的速度和从M杆进入磁场到N杆离开磁场过程中整个回路产生的焦耳热Q： （3）若初始时刻仅改变磁场左边界的位置，要求M杆能出磁场且在磁场内未与N杆相撞，求初始时刻N到边的距离x范围。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 鄂南高中2023级高二上学期期末考试物理试题 一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第题有多项符合题目要求。每小题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 1. 关于振动和波，下列说法正确的是（　　） A. 物体做机械振动，一定会产生机械波 B. 在纵波的传播过程，介质中质点沿波传播方向匀速移动 C. 如果波源停止振动，在介质中传播的波动也立即停止 D. 机械波的频率与传播该波的介质无关，波速与介质有关 【答案】D 【解析】 【详解】A．物体做机械振动，不一定产生机械波，还需要传播振动的介质，A错误； B．在纵波的传播过程，介质中质点只在平衡位置附近沿波传播的方向往复运动，并非匀速移动，B错误； C．振源停止振动时，由于惯性，其他振动质点并不立即停止振动，所以在介质中传播的波动并不立即停止，C错误； D．波在介质中的传播频率与介质性质无关，仅由振源的振动频率决定，而传播的波速与介质有关，D正确。 故选D。 2. 图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴匀速转动，产生的感应电动势随时间的变化曲线如图乙所示，若外接电阻，线圈的电阻，则下列说法正确的是（　　） A. 时通过线圈的磁通量为零 B. 时线圈平面处于中性面 C. 电阻上的电功率为 D. 该电动势的瞬时值 【答案】C 【解析】 【详解】A．由乙图可知0.02s时电动势为0，但通过线圈的磁通量最大，故A错误； B．由乙图可知0.01s时电动势最大，但是通过线圈的磁通量最小，此时线圈平面与中性面垂直，故B错误； C．由乙图可知，电动势的峰值为 则有效值为 电路中电流为 则电阻上的电功率为 故C正确； D．因为 所以该电动势的瞬时值为 故D错误。 故选C。 3. 在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环。规定导体环中电流从上往下看顺时针方向为正，磁场向下为正，如图甲所示。当磁感应强度随时间按乙图变化时，导体环中产生的感应电流随时间变化的关系图正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】由乙图可知，磁场均匀变化，故产生感应电流大小恒定，内，磁场方向上且逐渐减小，根据楞次定律可知，感应电流的磁场方向向上，磁场方向向下且逐渐增大，根据“增反减同”可知，感应电流的磁场方向依然向上，故在时间内，感应电流的磁场方向向上，结合安培定则可知，感应电流的方向沿逆时针方向，即与规定的正方向相反；同理感应电流的方向为正方向，又沿负方向。 故选D。 4. 甲、乙、丙、丁四幅图分别是回旋加速器、磁流体发电机、速度选择器、质谱仪的结构示意图，下列说法中正确的是（　　） A. 图甲中随着粒子的运动越来越快，粒子走过半圆的时间间隔越来越短 B. 图乙中通过定值电阻的电流方向由指向 C. 图丙中某带负电粒子能自右向左沿直线通过速度选择器 D. 图丁中在分析同位素时，轨迹半径最小的粒子对应质量最小 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据洛伦兹力充当向心力，可知 粒子的运动周期 联立解得 可知粒子走过半圆的时间间隔与速度无关，A错误； B．根据左手定则可知，正电荷向下偏转，负电荷向上偏，所以B极板的电势高，通过电阻的电流方向为从b到a，B错误； C．根据左手定则及电场方向可知，带负电的粒子自右向左运动时，粒子受到的洛伦兹力和电场力均向上，合力方向向上，与运动方向不在同一直线上，因此粒子无法做直线运动，C错误； D．在加速电场中，则有 在磁场中，则有 联立解得 故轨迹半径最小对应粒子的质量最小，D正确。 故选D。 5. 2020年12月3日23时10分，嫦娥五号上升器发动机点火，成功将携带样品的上升器送入到预定环月轨道，如图所示。若该发动机每秒钟向下喷出质量约为、速度约为3.63的气体，上升器加速向上运动，已知携带月壤样本的上升器质量为，月球表面的重力加速度，不计由于喷出气体上升器质量的变化，则嫦娥五号上升器获得加速度约为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 详解】对喷出气体运用动量定理得 解得，气体受到的作用力大小为 根据牛顿第三定律可知，嫦娥五号上升器受到气体的作用力大小为 根据牛顿第二定律可得 解得 故选C。 6. 如图所示，为水平光滑金属导轨（金属导轨电阻忽略不计），相距，导体棒在两轨道间的电阻，且可以在上滑动，定值电阻，整个装置放在磁感应强度为的匀强磁场中，磁场方向垂直于整个导轨平面。现用水平外力拉着棒向右以速度做匀速运动，下列说法正确的是（　　） A. 导体棒产生感应电动势 B. 导体棒受到的外力 C. 撤去外力F导体棒将做匀加速运动 D. 撤去外力F导体棒将做匀减速运动 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据法拉第电磁感应定律可得，导体棒产生的感应电动势 A错误； B．由于导体棒PQ匀速运动，故导体棒受到的安培力等于其外力，则有 有欧姆定律可得 联立解得 B正确； CD．撤去外力后，导体棒只受到安培力的作用，安培力的方向与运动方向相反，导体棒做减速运动，根据牛顿第二定律则有 其中 联立解得 由于速度逐渐减小，故加速度也逐渐减小，CD错误。 故选B。 7. 如图所示的圆形区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场（图中未画出），О点为磁场的圆心，水平虚线为圆的一条直径，S点有一粒子发射源能正对圆心О发射一系列速度大小不同、比荷均为k的正粒子，M、N为虚线下方圆弧的三等分点，粒子发射速率为时，粒子在磁场中运动并从M点离开磁场.则下列说法正确的是（　　） A. 圆形磁场的半径为 B. 磁感应强度大小为 C. 从N点离开的粒子速率为 D. 从N点离开的粒子在磁场中运动的时间为 【答案】B 【解析】 【详解】A．作出从M、N两点射出磁场的粒子轨迹，如图所示，对于从M点离开的粒子，由几何关系可知，粒子的轨迹所对应的圆心角为∠SO1M=120°，粒子在磁场中运动的时间为 则 设磁场的半径为R，则 又 由以上联立解得 A错误； B．从M点离开的粒子 则有 代入解得 B正确； C．对于从N点离开的粒子，由几何关系可知，粒子的轨迹所对应的圆心角为∠SO2N=60°，则该粒子的轨道半径为 解得 由 得 整理得 C错误； D．从N点离开的粒子的周期为 粒子在磁场中运动的时间为 解得 D错误。 故选B。 8. 如图所示为某质点做简谐运动的图象，下列说法正确的是（　　） A. 质点振动的频率是 B. 时刻质点加速度最大 C. 质点在时的位移最大 D. 从到时间内，质点的动能正在增大 【答案】CD 【解析】 【详解】A．由图可知，质点的振动周期 故质点的振动频率，A错误； B．时，质点位于平衡位置，速度最大，加速度最小，B错误； C．质点在时位于负的最大位移处，C正确； D．从到时间内，质点由负的最大位移处向平衡位置振动，速度逐渐增大，动能逐渐增大，D正确。 故选CD。 9. 如图所示，理想变压器的端所接的交变电压，是规格均为“”的灯泡，现调节电阻箱为某一值时恰好能使两个灯泡均正常发光。电压表均为理想交流电压表，电阻箱调节过程中所有元件均安全工作，则（　　） A. 电压表的示数为，频率为 B. 变压器原、副线圈匝数比为 C. 两个灯泡均正常发光时，电阻箱的阻值 D. 减小电阻箱连入电路的阻值，电压表的示数减小 【答案】BD 【解析】 【详解】A．由题可知，原线圈两端的电压 交流电的频率 A错误； B．由题可知副线圈两端的电压 故原副线圈的匝数之比 B正确； C．原线圈中的电流 根据理想变压器原理，可得副线圈中的电流 通过变阻箱的电流 故变阻箱接入电路中的电阻 C错误； D．减小电阻箱R连入电路的阻值，副线圈总电阻变小，副线圈总电流变大，根据变压器原副线圈电流与线圈匝数关系，可知原线圈总电流变大，两端的电压增大，故原线圈两端的电压减小，故电压表的示数减小，根据变压器原副线圈电压与线圈匝数关系可知，副线圈两端的电压减小，故电压表的示数减小，D正确。 故选BD。 10. 位于的波源从时刻开始振动，形成的简谐横波沿轴正、负方向传播，在时波源停止振动，时的部分波形如图所示，其中质点的平衡位置，质点的平衡位置。下列说法正确的是（　　） A. 两列波的传播速度为 B. 时，波源的位移为正 C. 时，质点沿轴正方向振动 D. 在0到内，质点运动总路程是 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．由题意可知，在时到时波传播了0.25m，则两列波的传播速度为 选项A正确； B．波长 波源振动周期 在时波向外传播，即此时波传到平衡位置x=5.5m的位置（此时若波源不是停止振动，则波源应该在最高点），结合波形图可知该位置的振动方向沿y轴正向，可知可知波源起振方向沿y轴正向，可知时，波源正由最高点向下振动，位移为正，选项B正确； C．时质点a在波谷位置，则时，即再经过，质点从平衡位置沿轴负方向振动，选项C错误； D．波源P的振动传到b点的时间 在0到内，质点振动 则运动总路程是 选项D正确。 故选ABD。 二、（非选择题，共60分） 11. 在“用单摆测量重力加速度”的实验中，小甘同学按图甲安装后，在测量单摆的周期时，测得摆球完成次全振动的总时间为，测得摆长为。回答下列问题： （1）所测的重力加速度的表达式为___________。（用题干中给出的物理量符号表示） （2）如果测得的值偏大，可能的原因是（　　） A. 释放时，摆角大了（摆角仍） B. 摆球最后一次经过标记处时，秒表停止按钮按晚了 C. 实验时误将49次全振动记为50次 （3）为了提高实验的准确度，小丁同学测得多组对应的和的数值，但由于疏忽，每次都把摆线长当作摆长。她画出的图像应该是图乙中的___________（选填“①”“②”或“③”）。 【答案】（1） （2）C （3）③ 【解析】 【小问1详解】 测得摆球完成次全振动的总时间为，则周期为 根据单摆周期公式 联立可得重力加速度的表达式为 【小问2详解】 根据 可得 A．释放时，摆角大了（摆角仍），对重力加速度的测量没有影响，故A错误； B．摆球最后一次经过标记处时，秒表停止按钮按晚了，则周期测量值偏大，使得重力加速度测量值偏小，故B错误； C．实验时误将49次全振动记为50次，则周期测量值偏小，使得重力加速度测量值偏大，故C正确。 故选C。 【小问3详解】 由于疏忽，每次都把摆线长当作摆长，设摆球的半径为，根据单摆周期公式可得 可得 可知她画出的图像应该是图乙中的③。 12. 如图甲所示为实验室中“验证动量守恒定律”的实验装置示意图。 （1）关于本实验，下列说法正确的是___________。 A. 斜槽轨道必须光滑 B. ， C. 球每次必须从同一高度由静止滚下 （2）测出两次落地点、与点的距离分别为和落地点与点的距离为，在实验误差允许范围内，若、和、、满足关系___________，即可验证两钢球碰撞前后总动量守恒。 （3）若采用图乙装置来验证碰撞中的动量守恒，实验中小球平均落点位置分别为与小球在斜槽末端时球心的位置等高。关于此碰撞过程以下说法正确的是___________。 A. 若，则动量守恒 B. 若，则动量守恒 C 若，则机械能守恒 D. 若，则机械能守恒 【答案】（1）C （2） （3）C 【解析】 【小问1详解】 AC．为了保证每次碰撞前瞬间，入射小球的速度相同，球每次必须从同一高度由静止滚下，但斜槽轨道不需要光滑，故A错误，C正确； B．为了保证碰撞后入射小球不反弹，需要满足；为了保证两球发生对心正碰，需要满足，故B错误。 故选C。 【小问2详解】 设入射小球碰撞前瞬间的速度为，碰撞后瞬间入射小球的速度为，被碰小球的速度为，根据动量守恒可得 由于两球在空中下落的高度相同，所用时间相等，则有 则在实验误差允许范围内，若满足关系 即可验证两钢球碰撞前后总动量守恒。 【小问3详解】 AB．若采用图乙装置来验证碰撞中的动量守恒，设入射小球碰撞前的速度为，碰撞后的速度为，被碰小球的速度为，抛出点到挡板的水平位移为，则小球平均落点在点时有， 联立解得 同理，小球平均落点在点、点时，水平位移仍为，则对应的平抛初速度为， 根据动量守恒可得 联立可得 则表明此碰撞过程动量能守恒，故AB错误； CD．根据机械能守恒可得 联立可得 则表明此碰撞过程机械能守恒，故C正确，D错误。 故选C。 13. 在水平放置的气垫导轨上，一个质量为的滑块以的速度与另一质量为静止的滑块迎面相撞，碰撞后两个滑块粘在一起。 （1）求碰撞后滑块速度的大小。 （2）这次碰撞，两滑块共损失多少机械能。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 两滑块碰撞过程系统动量守恒，由动量守恒定律得 代入数据解得 【小问2详解】 由能量守恒定律有 解得两滑块共损失的机械能可得 14. 如图所示，在xOy平面内，y轴左侧空间分布着水平向右的匀强电场，y轴右侧空间分布着垂直纸面向外的匀强磁场。某时刻有一带正电的粒子以初速度v0沿平行于y轴正方向从A点射出，粒子从C点进入磁场，在磁场中运动一段时间后恰好又回到A点。已知A点坐标为，C点坐标为，粒子的质量为m，电荷量为q，不计粒子所受的重力。求： （1）y轴左侧匀强电场的电场强度大小E； （2）y轴右侧匀强磁场的磁感应强度大小B； （3）带电粒子从A点开始运动到再次回到A点的时间t。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）粒子在电场中做类平抛运动，设粒子从A点到C点所用时间为t1，根据运动规律有 沿x轴方向，粒子做初速度为0的匀加速直线运动，有 联立得 （2）设粒子到达C点时沿x轴速度的大小为vx，有 设粒子到达C点时的速度大小为v，方向与y轴正方向的夹角为θ，则 ， 设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r，根据几何关系有 粒子在磁场中受到的洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律有 解得 （3）粒子在磁场中运动时间 粒子从A点开始运动到再次回到A点的时间 解得 15. 如图所示，两平行光滑长直金属导轨水平放置，间距为。区域有匀强磁场，磁感应强度大小为，方向竖直向上。初始时刻，磁场外的细金属杆M以初速度向右运动，磁场内的细金属杆处于静止状态。两金属杆与导轨接触良好且运动过程中始终与导轨垂直。两杆的质量均为，在导轨间的电阻均为，感应电流产生的磁场及导轨的电阻忽略不计。若两杆在磁场内未相撞且N杆出磁场时的速度，求： （1）M杆刚进磁场时的安培力； （2）N杆离开磁场瞬间M杆的速度和从M杆进入磁场到N杆离开磁场过程中整个回路产生的焦耳热Q： （3）若初始时刻仅改变磁场左边界的位置，要求M杆能出磁场且在磁场内未与N杆相撞，求初始时刻N到边的距离x范围。 【答案】（1） （2）， （3） 【解析】 【小问1详解】 M杆刚进磁场时，产生的感应电动势为 感应电流为 M杆刚进磁场时的安培力大小为 联立解得 【小问2详解】 由M、N组成的系统动量守恒，则 可得N杆刚离开磁场时M杆的速度 根据能量守恒，从M杆进入磁场到N杆离开磁场过程中系统产生的焦耳热为 解得 【小问3详解】 当N杆出磁场时，M杆恰好与N杆接触但未发生碰撞，初始时刻细金属杆N到ab的距离最小，对N杆由动量定理可得 又 联立解得 当N杆出磁场后，M运动到cd边时，恰好减速到零，初始时刻细金属杆N到ab的距离最大，则对M杆由动量定理有 又 解得 则最大距离为 初始时刻N到ab边的距离x范围为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $