内容正文:
高二物理
注意事项
考生在答题前请认真阅读本注意事项及各题答题要求
1.本试卷共6页。满分为100分,考试时间为75分钟。考试结束后,请将答题卡交回。
2.答题前,请您务必将自己的姓名、学校、考试号等用书写黑色字迹的0.5毫米签字笔填写在答题卡上规定的位置。
3.请认真核对监考员在答题卡上所粘贴的条形码上的姓名、准考证号与本人是否相符。
4.作答选择题,必须用2B铅笔将答题卡上对应选项的方框涂满、涂黑;如需改动,请用橡皮擦干净后,再选涂其他答案。作答非选择题,必须用0.5毫米黑色墨水的签字笔在答题卡上的指定位置作答,在其他位置作答一律无效。
5.如需作图,必须用2B铅笔绘、写清楚,线条、符号等须加黑、加粗。
一、单项选择题:共10题,每题4分,共40分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 向水面上扔一个石块,形成如图所示的波形,已知相邻实线间的距离等于一个波长。则水波通过孔A和孔B之后的传播情况可能正确的是( )
A. B.
C. D.
2. 小明同学利用偏振太阳镜观察阳光下水中的景物,发现转动镜片至某一角度时看到的景物变清晰了。出现这一现象的原因是( )
A. 镜片起起偏器的作用,增强了水面反射光透过镜片
B. 镜片起起偏器的作用,减弱了水面反射光透过镜片
C. 镜片起检偏器的作用,增强了水面反射光透过镜片
D. 镜片起检偏器的作用,减弱了水面反射光透过镜片
3. 在等腰直角三角形ABC的三个顶点处,垂直纸面放置三根通电直导线,已知电流大小都相同,方向分别如图所示。则斜边中点D处磁感应强度的方向( )
A. 水平向右 B. 水平向左
C. 竖直向上 D. 竖直向下
4. 如图所示,金属圆环水平固定,一根上端为N极、下端为S极的条形磁铁由圆环上方静止释放。则( )
A. 在磁铁穿过圆环过程中,环中磁通量一直增大
B. 在磁铁穿过圆环过程中,环中磁通量一直减小
C. 在S极靠近圆环过程中,环中产生逆时针(俯视)感应电流
D. S极靠近圆环过程中,环中产生顺时针(俯视)感应电流
5. 如图,一片树叶静止漂浮在水面上,树叶右端有一只甲虫,甲虫沿着叶面向左爬行。已知树叶质量大于甲虫质量,不考虑水的阻力。下列说法正确的是( )
A. 树叶向左运动,速度小于甲虫速度
B. 树叶向左运动,速度大于甲虫速度
C. 树叶向右运动,速度小于甲虫速度
D. 树叶向右运动,速度大于甲虫速度
6. 在光滑水平面上,原来静止的物体受到水平拉力F作用,拉力大小F随时间t按图示规律变化,下列说法正确的是( )
A. 0~4s内物体的动量先增大后减小 B. 0~4s内物体的动量一直增大
C. 2s末物体的动量大小为4kg•m/s D. 4s末物体的动量为0
7. 如图所示,MN为平板玻璃,PQ为略带弯曲的弧形玻璃,现将两块玻璃上端紧靠后竖直放置。红光从左侧水平入射,从左往右可以观察到干涉条纹,则( )
A. 干涉条纹是等间距水平条纹 B. 干涉条纹是等间距的竖直条纹
C. 干涉条纹是上疏下密的水平条纹 D. 干涉条纹是上密下疏的水平条纹
8. 在图示电路中,两个灯泡和的规格相同,与线圈L串联,与可调电阻串联。闭合开关S,调节电阻和,使两个灯泡都正常发光,然后断开开关S。则( )
A. 和都立即熄灭 B. 和都逐渐熄灭
C. 逐渐熄灭,立即熄灭 D. 先闪亮一下然后熄灭,立即熄灭
9. 甲、乙两列简谐横波分别沿x轴正向和负向传播,波速均为10cm/s,两列波在时刻的最前端的部分波形如图所示。下列说法正确的是( )
A. 两列波相遇后能发生干涉
B. 两列波波源起振方向均向上
C. 后,质点O始终振动加强
D. 时,质点O位移大小为12cm
10. 如图所示,两根光滑轨道平行放置在同一水平面上,其上分别套有A、B两个完全相同的小球,小球间用一根弹性绳相连(弹力遵循胡克定律)。初始两球均静止,弹性绳处于原长,现给A球一个向右的初速度,则从开始运动到两球再次相距最近的过程中,两球的v-t图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
二、非选择题:共5题,共60分。其中第12题~第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
11. 某实验小组利用智能手机及单摆测定当地的重力加速度。将一个直径为d的小球用不可伸长的细线竖直悬挂,小球下方吸住一小块磁铁,手机放在悬点正下方水平面上,实验装置如图甲所示。
(1)用游标卡尺测量摆球的直径d如图乙所示,则____________mm。
(2)打开手机的磁传感器,让小球在竖直面内做小角度摆动,手机记录了竖直方向上磁感应强度的大小随时间t变化的图像如图丙所示,则单摆的周期为____________s。(结果保留3位有效数字)
(3)将细线的长度加上小球半径后作为摆长l,多次改变摆长,重复实验,得到多组摆长l及小球摆动的周期T,作出相应的关系图像如图丁所示,并测出图线的斜率k和横截距b。
①根据图像可求出当地重力加速度____________。
②用上述方法求重力加速度,____________(选填“能”或“不能”)消除因磁铁质量导致摆长l测量不准确带来的误差,理由是___________________________________________________。
③小球与磁铁组成的整体的重心到球心的高度差____________。
12. 如图所示,有一透明材料做成的柱形光学元件,其横截面ABCD是边长为a的正方形,内部是半径为R的圆形中空区域,在圆心O处有一红色点光源。已知该透明材料对红光的折射率,真空中光速为c,只考虑从O处直接射向AB边的光线。求:
(1)光线从O处发出到从AB边射出所用的最短时间t;
(2)AB边有光线射出区域的长度l。
13. 如图所示,一平板小车停放在光滑水平地面上,小车上固定有光滑曲面,其末端与小车平滑相切,质量为m的小球以初速度v从轨道末端向右滑上曲面,恰能到达曲面最高点P。已知小车与曲面总质量为3m,重力加速度为g,求:
(1)小球从滑上曲面至P点过程中所受合力的冲量I;
(2)曲面高度h。
14. 如图所示,光滑平行长金属导轨MP和NQ水平放置,间距为L,MN间接有定值电阻R。金属棒ab垂直导轨放置,距左端MN为L,左侧用细线固定于A,右侧通过绕过光滑定滑轮的轻绳与物块相连,空间存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度随时间按(T)的规律变化。已知,ab棒与物块质量均为,ab棒与导轨始终接触良好,其电阻,不计导轨电阻,g取。
(1)求ab棒保持静止时两端电压;
(2)求从时刻到ab棒即将开始运动所经历的时间;
(3)若ab棒即将开始运动时磁感应强度不再变化,剪断ab左侧细线,从物块开始下落到达最大速度过程中流过电阻R的电荷量。求回路中产生的焦耳热Q。
15. 如图所示,水平金属板M、N间距为d,其间存在正交的匀强电场和磁场,磁感应强度方向垂直纸面向里、大小为,M、N右侧有一半径为d的圆形磁场区域,磁感应强度方向垂直纸面向外、大小为B,圆心O位于M、N中轴线上,水平虚线PQ与圆形区域相切于C点,PQ下方存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小也为B。大量同种带正电粒子以水平速度v向右射入M、N,恰能沿直线通过两板,其中射向O点的粒子经磁场偏转后从C点射出,不计粒子重力及粒子间相互作用。求:
(1)金属板M、N间电场强度大小E及带电粒子的比荷;
(2)粒子在圆形磁场区域内运动的最长时间和最短时间的差值;
(3)PO下方有带电粒子经过的区域的面积S。
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高二物理
注意事项
考生在答题前请认真阅读本注意事项及各题答题要求
1.本试卷共6页。满分为100分,考试时间为75分钟。考试结束后,请将答题卡交回。
2.答题前,请您务必将自己的姓名、学校、考试号等用书写黑色字迹的0.5毫米签字笔填写在答题卡上规定的位置。
3.请认真核对监考员在答题卡上所粘贴的条形码上的姓名、准考证号与本人是否相符。
4.作答选择题,必须用2B铅笔将答题卡上对应选项的方框涂满、涂黑;如需改动,请用橡皮擦干净后,再选涂其他答案。作答非选择题,必须用0.5毫米黑色墨水的签字笔在答题卡上的指定位置作答,在其他位置作答一律无效。
5.如需作图,必须用2B铅笔绘、写清楚,线条、符号等须加黑、加粗。
一、单项选择题:共10题,每题4分,共40分。每题只有一个选项最符合题意。
1. 向水面上扔一个石块,形成如图所示的波形,已知相邻实线间的距离等于一个波长。则水波通过孔A和孔B之后的传播情况可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】由题图可知,孔A跟波长相比相差不多,因此,从孔A传出的波有明显的衍射现象;孔B跟波长相比相差较大,因此,从孔B传出的波的衍射现象不明显,几乎只沿直线传播。另外,在画通过孔A、B的衍射波时要强调画出的同心半圆都是以孔A、B为圆心的。
故选A。
2. 小明同学利用偏振太阳镜观察阳光下水中景物,发现转动镜片至某一角度时看到的景物变清晰了。出现这一现象的原因是( )
A. 镜片起起偏器的作用,增强了水面反射光透过镜片
B. 镜片起起偏器的作用,减弱了水面反射光透过镜片
C. 镜片起检偏器的作用,增强了水面反射光透过镜片
D. 镜片起检偏器的作用,减弱了水面反射光透过镜片
【答案】D
【解析】
【详解】A.镜片起偏器的作用,但起偏器用于将非偏振光转换为偏振光,而太阳镜镜片实际用于选择性地透过或阻挡特定偏振方向的光,故A错误;
B.镜片起偏器的作用,但起偏器本身不直接减弱反射光,且太阳镜镜片的功能更符合检偏器特性,故B错误;
C.镜片起检偏器的作用,但若增强水面反射光透过镜片,会加剧眩光,导致景物模糊,与现象(景物变清晰)矛盾,故C错误;
D.镜片起检偏器的作用,当转动镜片至与水面反射光的偏振方向垂直时,反射光被减弱,水下景物的透射光相对增强,因此景物变清晰,故D正确。
故选D。
3. 在等腰直角三角形ABC的三个顶点处,垂直纸面放置三根通电直导线,已知电流大小都相同,方向分别如图所示。则斜边中点D处磁感应强度的方向( )
A. 水平向右 B. 水平向左
C. 竖直向上 D. 竖直向下
【答案】A
【解析】
【详解】D点到三根直导线间距相等,由于电流大小都相同,则三根通电直导线在D点产生的磁感应强度大小相等,根据安培定则可知,B、C两通电直导线在D点产生的磁感应强度方向相反,即B、C两通电直导线在D点产生的磁感应强度矢量和为零,A处通电直导线在D点产生的磁感应强度方向水平向右,根据矢量叠加可知,斜边中点D处磁感应强度的方向水平向右。
故选A。
4. 如图所示,金属圆环水平固定,一根上端为N极、下端为S极的条形磁铁由圆环上方静止释放。则( )
A. 在磁铁穿过圆环过程中,环中磁通量一直增大
B. 在磁铁穿过圆环过程中,环中磁通量一直减小
C. 在S极靠近圆环过程中,环中产生逆时针(俯视)感应电流
D. 在S极靠近圆环过程中,环中产生顺时针(俯视)感应电流
【答案】D
【解析】
【详解】AB.在磁铁穿过圆环过程中,环中磁通量先增大后减小,AB错误;
CD.在S极靠近圆环过程中,穿过环的磁通量向上增加,根据楞次定律可知,环中的感应电流的磁场方向向下,则感应电流沿顺时针(俯视)方向,C错误,D正确。
故选D。
5. 如图,一片树叶静止漂浮在水面上,树叶右端有一只甲虫,甲虫沿着叶面向左爬行。已知树叶质量大于甲虫质量,不考虑水的阻力。下列说法正确的是( )
A. 树叶向左运动,速度小于甲虫速度
B. 树叶向左运动,速度大于甲虫速度
C. 树叶向右运动,速度小于甲虫速度
D. 树叶向右运动,速度大于甲虫速度
【答案】C
【解析】
【详解】对树叶和甲虫的系统,由水平方向动量守恒可知,可知树叶和甲虫的速度方向相反,甲虫沿着叶面向左爬行,则树叶向右运动,因树叶质量大于甲虫质量,则树叶的速度小于甲虫速度。
故选C。
6. 在光滑水平面上,原来静止的物体受到水平拉力F作用,拉力大小F随时间t按图示规律变化,下列说法正确的是( )
A. 0~4s内物体的动量先增大后减小 B. 0~4s内物体的动量一直增大
C. 2s末物体的动量大小为4kg•m/s D. 4s末物体的动量为0
【答案】B
【解析】
【详解】AB.因F-t图像与坐标轴围成的面积等于力的冲量,可知0~4s内物体所受的冲量一直为正,可知物体的动量一直增大,A错误,B正确;
C.根据动量定理可知,因初动量为零,则2s末物体的动量大小等于力F的冲量,即,C错误;
D.同理,4s末物体的动量为,D错误。
故选B。
7. 如图所示,MN为平板玻璃,PQ为略带弯曲的弧形玻璃,现将两块玻璃上端紧靠后竖直放置。红光从左侧水平入射,从左往右可以观察到干涉条纹,则( )
A. 干涉条纹是等间距的水平条纹 B. 干涉条纹是等间距的竖直条纹
C. 干涉条纹是上疏下密的水平条纹 D. 干涉条纹是上密下疏的水平条纹
【答案】C
【解析】
【详解】两块玻璃之间形成的空气薄膜,上表面(PQ的下表面)和下表面(MN 的上表面)反射的红光会发生干涉。薄膜的厚度相同的位置,光程差相同,会形成同一条干涉条纹。因为玻璃竖直放置,厚度相同的位置在同一水平线上,所以干涉条纹是水平条纹。题图可知从上到下,空气薄膜的厚度变化越来越快,且条纹间距与厚度变化率成反比,因为下部厚度变化快,所以条纹上疏下密,综上可知C选项符合题意。
故选C。
8. 在图示电路中,两个灯泡和的规格相同,与线圈L串联,与可调电阻串联。闭合开关S,调节电阻和,使两个灯泡都正常发光,然后断开开关S。则( )
A. 和都立即熄灭 B. 和都逐渐熄灭
C. 逐渐熄灭,立即熄灭 D. 先闪亮一下然后熄灭,立即熄灭
【答案】B
【解析】
【详解】闭合开关S,调节电阻和,两个灯泡的亮度相同,说明两支路电流相等。断开开关S,线圈L中产生自感电动势阻碍电流减小,L相当于电源,A1和A2与L、R1构成回路,因两支路电流相等,所以不会出现A1、A2闪亮一下再熄灭的现象,A1、A2都会逐渐变暗,且同时熄灭。
故选B。
9. 甲、乙两列简谐横波分别沿x轴正向和负向传播,波速均为10cm/s,两列波在时刻的最前端的部分波形如图所示。下列说法正确的是( )
A. 两列波相遇后能发生干涉
B. 两列波波源起振方向均向上
C. 后,质点O始终振动加强
D. 时,质点O的位移大小为12cm
【答案】B
【解析】
【详解】AC.由图知,
又
得甲、乙两列波的频率分别为, ,故它们不是相干波,两列波相遇后不能发生稳定的干涉,故AC错误;
B.甲沿x轴正向传播,在时刻,甲波中x=-4cm质点向y轴正方向振动,乙波沿x轴负向传播,乙波中x=4cm处质点向y轴正方向振动,又沿波的传播方向上各质点起振方向都相同,故两列波波源起振方向均向上,故B正确;
D.甲、乙两列波的周期分别为, ,因
乙波先经传至原点O,再经,x=0的质点振动到波峰,引起的分位移
甲波先经传至原点O
同时
其引起的分位移
故x=0的质点在时,位移大小为,故D错误。
故选B。
10. 如图所示,两根光滑轨道平行放置在同一水平面上,其上分别套有A、B两个完全相同的小球,小球间用一根弹性绳相连(弹力遵循胡克定律)。初始两球均静止,弹性绳处于原长,现给A球一个向右的初速度,则从开始运动到两球再次相距最近的过程中,两球的v-t图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】获得初速度后,弹簧被拉伸,向右做减速运动,向右做加速运动,设A、B两球的质量均为,A、B两球组成的系统水平方向动量守恒,规定向右为正方向,有
解得第一次共速速度
从开始运动到第一次共速,弹簧被拉长,弹力增大,且弹簧的水平分力也在增大,故二者做的是加速度增大的运动。达到后,向右做减速运动,向右做加速运动,弹簧开始恢复延长,当A、B两球再次相距最近时,B在A的正下方,由动量守恒、机械能守恒有,
解得,
从第一次共速到A、B两球再次相距最近时,弹簧拉伸量减小,弹力减小,且弹簧的水平分力也在减小,故二者做的是加速度减小的运动,图像斜率绝对值表示加速度大小,综合分析可知,C正确,ABD错误。
故选C。
二、非选择题:共5题,共60分。其中第12题~第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
11. 某实验小组利用智能手机及单摆测定当地的重力加速度。将一个直径为d的小球用不可伸长的细线竖直悬挂,小球下方吸住一小块磁铁,手机放在悬点正下方水平面上,实验装置如图甲所示。
(1)用游标卡尺测量摆球的直径d如图乙所示,则____________mm。
(2)打开手机的磁传感器,让小球在竖直面内做小角度摆动,手机记录了竖直方向上磁感应强度的大小随时间t变化的图像如图丙所示,则单摆的周期为____________s。(结果保留3位有效数字)
(3)将细线的长度加上小球半径后作为摆长l,多次改变摆长,重复实验,得到多组摆长l及小球摆动的周期T,作出相应的关系图像如图丁所示,并测出图线的斜率k和横截距b。
①根据图像可求出当地重力加速度____________。
②用上述方法求重力加速度,____________(选填“能”或“不能”)消除因磁铁质量导致摆长l测量不准确带来误差,理由是___________________________________________________。
③小球与磁铁组成的整体的重心到球心的高度差____________。
【答案】(1)1875
(2)2.02 (3) ①. ②. 能 ③. 图像的斜率与摆长无关 ④. kb
【解析】
【小问1详解】
20分度的游标卡尺的精度为,则读数为
小问2详解】
竖直方向上磁感应强度最强时,说明小球离手机最近,即小球运动到最低点,则时间内共有5个周期,故
【小问3详解】
[1]由单摆周期公式
可得
考虑到磁铁对重心的影响,则
则有
结合图像可得
解得
[2][3]本实验是利用图像的斜率来计算重力加速度,而因磁铁质量导致摆长l测量不准确不会影响斜率,故能消除实验误差。
[4]由横轴截距可得
解得
12. 如图所示,有一透明材料做成的柱形光学元件,其横截面ABCD是边长为a的正方形,内部是半径为R的圆形中空区域,在圆心O处有一红色点光源。已知该透明材料对红光的折射率,真空中光速为c,只考虑从O处直接射向AB边的光线。求:
(1)光线从O处发出到从AB边射出所用的最短时间t;
(2)AB边有光线射出区域的长度l。
【答案】(1)
(2)
【解析】
小问1详解】
光线垂直AB边射出所用时间最短,进入透明材料前
透明材料中
由折射定律可得
解得
【小问2详解】
设射到AB边上P点的光线恰好发生全反射(光路如图)
由
得
由几何知识得
所以
13. 如图所示,一平板小车停放在光滑水平地面上,小车上固定有光滑曲面,其末端与小车平滑相切,质量为m的小球以初速度v从轨道末端向右滑上曲面,恰能到达曲面最高点P。已知小车与曲面总质量为3m,重力加速度为g,求:
(1)小球从滑上曲面至P点过程中所受合力的冲量I;
(2)曲面的高度h。
【答案】(1),方向水平向左
(2)
【解析】
【小问1详解】
小球恰能到达P点,水平方向系统动量守恒有
解得
对小球由动量定理有
解得
即小球所受合力的冲量大小为,方向水平向左
【小问2详解】
对系统由机械能守恒定律有
代入解得
14. 如图所示,光滑平行长金属导轨MP和NQ水平放置,间距为L,MN间接有定值电阻R。金属棒ab垂直导轨放置,距左端MN为L,左侧用细线固定于A,右侧通过绕过光滑定滑轮的轻绳与物块相连,空间存在竖直向上的匀强磁场,磁感应强度随时间按(T)的规律变化。已知,ab棒与物块质量均为,ab棒与导轨始终接触良好,其电阻,不计导轨电阻,g取。
(1)求ab棒保持静止时两端的电压;
(2)求从时刻到ab棒即将开始运动所经历的时间;
(3)若ab棒即将开始运动时磁感应强度不再变化,剪断ab左侧细线,从物块开始下落到达最大速度过程中流过电阻R的电荷量。求回路中产生的焦耳热Q。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
ab棒保持静止时,由法拉第电磁感应定律
得
由闭合电路欧姆定律有
右手定则可知a点电势比b高,故,且
联立解得
【小问2详解】
ab棒即将开始运动时,有
又
解得
所以
【小问3详解】
剪断细线后,当物块下落达最大速度时,ab棒向右也达最大速度,此时
因为
设物块开始运动到达最大速度过程下落距离为x,则ab棒向右运动距离也为x,则有
因为,
由功能关系得
联立解得
15. 如图所示,水平金属板M、N间距为d,其间存在正交的匀强电场和磁场,磁感应强度方向垂直纸面向里、大小为,M、N右侧有一半径为d的圆形磁场区域,磁感应强度方向垂直纸面向外、大小为B,圆心O位于M、N中轴线上,水平虚线PQ与圆形区域相切于C点,PQ下方存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小也为B。大量同种带正电粒子以水平速度v向右射入M、N,恰能沿直线通过两板,其中射向O点的粒子经磁场偏转后从C点射出,不计粒子重力及粒子间相互作用。求:
(1)金属板M、N间电场强度大小E及带电粒子的比荷;
(2)粒子在圆形磁场区域内运动的最长时间和最短时间的差值;
(3)PO下方有带电粒子经过的区域的面积S。
【答案】(1),
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
带电粒子在M、N间做匀速直线运动时受力平衡,有
可解得
进入圆形磁场区域后做圆周运动,沿着MN中线射入圆形磁场的粒子能够从C点射出,说明运动半径,有
可解得
【小问2详解】
贴着M、N板飞出的粒子在圆形磁场区域内运动时间分别最长和最短的运动,轨迹见下图
由于,根据几何关系可知对应的圆心角分别为和。
粒子在圆形磁场中运动的周期为
所以运动时间分别为
所以
【小问3详解】
所有粒子经圆形磁场偏转后均从C点进入PQ下方磁场,有粒子经过的区域如图阴影部分所示。由几何知识,有
易知粒子做圆周运动的轨道半径依然是d,
可解得
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