山东省枣庄市滕州市2023-2024学年高二上学期1月期末考试物理试题【含答案解析】

2023~2024学年度第一学期期末质量检测高二物理2024.01满分100分。考试用时90分钟。注意事项：1．答题前，考生务必用0.5毫米黑色墨水签字笔将自己的姓名、准考证号、学校、班级等填写在答题卡规定的位置。2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。3．考试结束后，将答题卡交回。一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.关于机械振动和机械波，下列说法正确的是（）A.受迫振动的频率一定等于固有频率，振幅与驱动力频率无关B.声波从空气传入水中时波长变长是因为波速不变但声波的频率变小了C.两列波发生干涉时振动加强的点总是处于波峰，振动减弱的点总是处于波谷D.“闻其声而不见其人”说明此时声波比光波发生了更明显的衍射现象【答案】D【解析】【详解】A．受迫振动的频率等于驱动力频率的频率，当驱动力频率等于固有频率是，振幅最大，故A错误；B．声波从空气传入水中时波长变长是因为声波的频率不变，波速变大了，故B错误；C．两列波发生干涉时振动加强的点只是振幅最大，但振动加强的点仍在周期性振动；振动减弱的点只是振幅最小，如果两列波的振幅不相等，则振动减弱的点仍在周期性振动，故C错误；D．“闻其声而不见其人”说明此时声波比光波发生了更明显的衍射现象，故D正确。故选D。2.“独竹漂”是一项独特的黔北民间绝技。如图甲所示，在平静的湖面上，一位女子脚踩竹竿抵达岸边，此时女子静立于竹竿A点，一位摄影爱好者使用连拍模式拍下了该女子在竹竿上行走过程的系列照片，并从中选取了两张进行对比，其简化图如下。经过测量发现，甲、乙两张照片中A、B两点的水平间距约为，乙图中竹竿右端距离河岸约为。已知竹竿的质量约为，若不计水的阻力，则该女子的质量约为（）A. B. C. D.【答案】A【解析】【详解】根据题意，设女子的质量为，由动量守恒定律有由于系统的水平动量一直为0，则运动时间相等，设运动时间为，则有整理可得解得故选A。3.消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题。消声器可以用来削弱内燃机、通风机等排放高速气流过程中发出的噪声。某消声器的结构及气流运行如图所示，波长为的声波沿水平管道自左向右传播，当声波到达a处时，分成两束波，它们分别通过和的路程，再在b处相遇，从而达到削弱噪声的目的。下列说法正确的是（）A.该消声器是根据波的衍射原理设计的B.两束波到达b点的路程差，则等于的奇数倍C.若声波的频率发生改变，则声波的传播速度也发生改变D.若b、c在同一条直线上，b、c之间的距离为，则c为声波的加强点【答案】B【解析】【详解】A．该消声器是根据光干涉原理设计的，A错误；B．两束相干波在b处相遇振动减弱，所以两束相干波到达b点的路程差，Δr应等于的奇数倍，B正确；C．若声波的频率发生改变，由于声波的传播速度由介质决定，所以声波的传播速度不发生改变，C错误；D．b、c在同一条直线上，b、c之间的距离为，当两束相干波到达c点，路程差Δr仍然等于的奇数倍，则c为声波的减弱点，D错误；故选B。4.如图甲所示，电源内阻，电阻、灯泡的电阻值恒为，是热敏电阻，其阻值随温度变化的关系如图乙所示。已知电流表为理想电表，则下列说法中正确的是（）A.当温度升高时，灯泡L的亮度变亮B.当温度升高时，电流表的示数减小，两端的电压减小C.在范围内，当温度为时，灯泡和的总功率最大D.当温度为时，的阻值为零，故电源的输出功率最大【答案】C【解析】【详解】A．当温度升高时，灯泡L和的并联电阻减小，并联部分分压减小，灯泡变暗，故A错误；B．当温度升高时，灯泡L和的并联电阻减小，总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律可知，电流变大，则电流表的示数变大，两端的电压增大，故B错误；C．将等效为电源内阻，当温度为时，灯泡L和的并联电阻为等效内阻为当等效电源内阻和外电阻相等时，并联部分功率最大。在范围内，随温度升高，并联部分电阻变小，灯泡L和的总功率变小，所以当温度为时，灯泡L和的总功率最大，故C正确；D．当电源内阻和外电阻相等时，电源输出功率最大，所以当灯泡L和的并联电阻为时，电源输出功率最大，此时的阻值为，对应的温度为，故D错误。故选C。5.用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示的明暗相间的干涉条纹。下列关于该区域薄膜厚度随坐标的变化图像，可能正确的是（）A. B.C. D.【答案】D【解析】【详解】由题意可知，从薄膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差为∆x=2d即光程差为薄膜厚度的2倍，当光程差（n=1，2，3，⋯）时，此处表现为亮条纹，即当薄膜的厚度为（n=1，2，3，⋯）时，对应的条纹为亮条纹，相邻亮条纹之间的薄膜厚度差为，从题图中可知，从左向右相邻亮条纹（或暗条纹）之间的距离逐渐变小，则薄膜层的厚度逐渐减小，由斜率知厚度减小越来越快，ABC错误，D可能正确。故选D。6.某兴趣小组做双缝干涉实验，用某单色光照射单缝，如图所示在屏上处出现第2级亮纹。仅改变双缝间距后，处出现第3级暗纹，则改变后双缝间距是原来的（）A.倍 B.倍 C.倍 D.倍【答案】C【解析】【详解】设P、间的距离为x，根据双缝干涉条纹公式处出现第3级暗纹则改变后双缝间距是原来的故选C。7.如图所示，一倾角很小、高为h的斜面固定在水平地面上，光滑小球由斜面顶点A从静止开始下滑，到达底端B所用时间为，如果过A、B两点将斜面剜成一个圆弧面，使圆弧面B点恰与底面相切，该小球由A到B所用时间为，则的值为（）A. B. C. D.【答案】A【解析】【详解】根据题意，设的长度为，小球光滑，沿斜面方向由牛顿第二定律有又有联立解得由于倾角较小，小球从圆弧面下滑可看成单摆运动，由几何关系可得，单摆的等效摆长为则周期为可得则有故选A。8.“雨打芭蕉”是文学中常见的抒情意向。当雨滴竖直下落的速度为时，将一圆柱形量杯置于雨中，测得时间内杯中水面上升的高度为。为估算雨打芭蕉产生的压强，建立以下模型，芭蕉叶呈水平状；所有落到芭蕉叶上的雨滴，都有一半向四周溅散开，溅起时竖直向上的速度大小为，另一半则留在叶面上；忽略芭蕉叶上的积水以及雨滴落在叶面上时重力的影响；忽略风力以及浌起的水珠对下落雨滴的影响。已知水的密度为，则为（）A. B. C. D.【答案】B【解析】【详解】设芭蕉叶的面积为S，t时间内落到芭蕉叶上面雨滴的质量根据题意有一半的雨滴向四周散开，设竖直向上为正方向，根据动量定理可知另一半则留在叶面上，根据动量定理根据压强定义式解得故选B。二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，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.如图所示，水平放置的匝矩形线框面积为，匀强磁场的磁感应强度大小为，方向与水平面成角斜向上，现使矩形线框以边为轴顺时针旋转到竖直的虚线位置。已知，，关于矩形线框的磁通量，下列说法正确的是（）A.初态磁通量大小为 B.末态磁通量大小为C.磁通量变化量的大小为 D.磁通量变化量的大小为【答案】BC【解析】【详解】初态磁通量大小为末态磁通量大小为磁通量变化量的大小为故选BC。10.在如图所示的电路中，定值电阻，电容器的电容，电源的电动势，内阻不计。当开关闭合电流达到稳定时，处在电容器中间的油滴恰好保持静止。当开关闭合后，则以下判断正确的是（）A.油滴带正电 B.带电油滴向下加速运动C.两点的电压为 D.通过的电量为【答案】BD【解析】【详解】A．开关闭合，与串联，电容器与、串联后与并联，电容器上极板带正电，电流达到稳定时，处在电容器中间的油滴恰好保持静止，所以油滴所受电场力竖直向上，油滴带负电，故A错误；B．当开关闭合后，、串联，、串联，两端的电压两端的电压由于、左边与电源正极相连，电势相等，所以b点电势比a点电势高，带电油滴所受电场力竖直向下，故B正确；C．规定电源负极电势为零，则，两点的电压为故C错误；D．开关闭合前，两点的电压为所以当开关闭合后，通过的电量为故D正确。故选BD。11.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.时，波源的位移为正B.时，质点加速度沿轴负方向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】AC【解析】【详解】A．由图可知，波的波长由题意可知0.1s内波传播四分之一波长，可得解得由时的波形图，结合同侧法可知沿轴正方向振动，可知在时波源停止振动前在平衡位置沿轴正方向振动。可知，波源也在平衡位置沿轴正方向振动，又时，波源位移情况和位移情况一样。波源的位移为正。故时，波源的位移为正。故A正确；B．波速从到波传播的距离故质点在的位移和平衡位置在位移相同。由波形图可知，平衡位置在的质点位移为负，由可知，平衡位置在的质点加速度沿轴正方向。时，质点加速度沿轴正方向。故B错误；C．从到波传播距离时，质点振动情况和平衡位置在振动情况相同。由时的波形图，结合同侧法可知沿轴正方向振动。故时，质点沿轴正方向振动。故C正确；D．波传到点所需的时间在0到2s内，质点振动的时间为质点b运动总路程故D错误。故选AC。12.如图所示，沿水平方向做简谐振动的质点，依次通过相距的A、B两点。知质点在A点的位移大小为振幅的一半，B点位移大小是A点的倍，质点经过A点时开始计时，时刻第二次经过B点，该振动的振幅和周期可能是（）A.， B.， C.， D.，【答案】AD【解析】【详解】AB．若平衡位置在A的左侧，根据题意有，由于A、B两点相距L，则有解得以平衡位置为起点，以向右运动为正方向，则振动方程为则有，由于质点经过A点时开始计时，时刻第二次经过B点，解得解得故A正确，B错误；CD．若平衡位置在AB之间，根据题意有，由于A、B两点相距L，则有解得以平衡位置为起点，以向右运动为正方向，则振动方程为根据对称性有，根据图像，由于质点经过A点时开始计时，时刻第二次经过B点，解得解得故C错误，D正确。故选AD。三、非选择题：本题共6小题，共60分。13.某新型发光单元是由三个相同的发光二极管和一个定值电阻串联而成（如图甲中虚线框内的结构），额定电压为。实验小组通过查找相关资料发现，每个发光二极管的工作电压应在之间，允许流过的最大电流不超过。为研究发光二极管的伏安特性并测量的值，设计了图甲的电路并进行实验。图中电源之间的电压恒为，电压表的量程为、内阻为，电流表量程为内阻图乙很小可忽略。完成下列操作中的要求或填空：（1）请答题纸上补全实验电路图________。（2）为完成实验并准确测量，定值电阻应该选择________。A．B．C．D．（3）正确选择后接通电源，将的滑动触头从端向端滑动，记录多组电压表的示数和电流表的示数，并在图乙中绘出了图线。当的滑动触头移动到最右端时，电压表的示数为，电流表的示数为。不考虑电表内阻的影响，则的阻值为________；额定状态下，发光单元中的三个发光二极管的电功率总共为________W。（结果保留2位有效数字）【答案】①.见解析②.A③.140④.0.26【解析】【详解】（1）[1]由题可知电压表和电流表的示数从0开始变化，所以滑动变阻器采用分压式接法，电路图如下（2）[2]电压表的量程为0~2V、内阻为，每个发光二极管的工作电压应在3~4V之间，电压表需改装成大量程电压表，量程为4V，根据解得故选A。（3）[3][4]电压表示数为1.75V，根据电压表改装可知发光二极管两端电压为3.5V，根据欧姆定律的阻值为设电压表示数为，发光二极管两端电压为，则代入数据整理有如图所示其工作点（25mA，1.75V)，一个发光二极管的功率约为三个发光二极管的电功率总共为14.某实验小组用图（a）电路测量一个蓄电池的电动势和内阻，其电动势约2V。（1）图（b）中已将部分电路进行了连接，其中的多用电表用来测量电压，在图（b）中将电路连接完成______。（2）多用电表的选择开关部分如图（c）所示，选择开关应拨到______。（3）某次实验得到的数据如表所示，用图像法处理数据时，对纵坐标U和横坐标I的起点，下列设计合理的是______（单选）。1.891.921.941.971.991.741.350.980.630.34A.0，0B.0，0.2C.1.8，0D.1.5，0.2（4）根据实验测得数据，该蓄电池内阻为______（结果保留1位有效数字）。【答案】①.见解析②.直流2.5V③.C④.0.07【解析】【详解】（1）[1]根据电路图连接实物图如图所示（2）[2]由于电源电动势约为2V，可知，用多用电表测量电压时，应将选择开关应拨到直流2.5V。（3）[3]根据表格中的数据可知，电压数据分布在1.80~2.00V之间，电压数据最小值距离0的差值较大，电流数据分布在0.30~1.80A之间，电流数据最小值距离0的差值较小，为了使得描绘的图像居于坐标纸的中间区域，纵坐标U和横坐标I的起点应选择1.5，0。故选C。（4）[4]根据实验测得数据，结合上述描绘出图像，如图所示根据闭合电路欧姆定律有结合图像可知15.小明坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象：当汽车的电动机启动时，汽车的车灯会瞬时变暗。汽车的电源、电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示，已知汽车电源电动势为，内阻为。车灯接通电动机未启动时，电流表示数为，电动机启动的瞬间，电流表示数达到。求：（1）车灯的电阻为多少；（2）电动机启动时，车灯的功率减少了多少？【答案】（1）1Ω；（2）96W【解析】【详解】（1）车灯接通电动机未启动时，由闭合电路欧姆定律可得解得R=1（2）电动机未启动时，车灯的功率电动机启动时，车灯的电压此时车灯的功率电动机启动时，车灯的功率减少量16.哈尔滨冰雕历史悠久，冰雪大世界游乐园里展出了一块边长为的立方体冰块，如图所示。该冰块是由水溶解了适量盐后冰冻而成，底层不透光。底面中心有一单色点光源，从外面看冰块的上表面刚好全部被照亮。不考虑光在冰块内部的多次反射，取圆周率，真空中光速。求：（1）此单色光的折射率；（2）侧面有光射出的总面积。（3）光在立方体内传播的最长时间。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）设立方体边长为，上表面对角线的一半为：光源到上表面顶点距离为：玻璃砖的上表面刚好全部被照亮，在顶点发生全反射现象，设临界角为，则根据临界角与折射率的关系：可得：（2）点光源在侧面的出射为一个半圆，设其半径为，则有设侧面被照亮的总面积为，则：解得：（3）设光在冰中传播速，则有：当光恰好到达上表面顶点时光程最大，时间：解得：17.如图甲所示，介质中振源的振动图像如图乙所示，与点在同一直线上有P、Q两个质点，质点距离点，Q质点距点，振源振动所形成的机械波在传播过程中两相邻波谷之间的距离为。求：（1）从振源振动开始计时，P质点第一次到达波谷时所需要的时间t；（2）P质点第一次经过平衡位置向下运动时Q质点的运动的路程s。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）由题意可知，设波速为，根据波速与波长的关系有根据波的传播规律，波第一次传到点所花时间满足根据同侧法可知，波源起振方向沿y轴正方向，则质点起振方向也沿y轴正方向，则质点第一次到达波谷所需要的时间为联立解得（2）结合上述可知，质点第一次经过平衡位置向下运动时间为设机械波传播到所需时间为，则有则从开始振动经过的时间为解得由于波源O的振动方程为将0.05s代入上述振动方程可得点位移为故通过的路程为解得18.如图所示，一上表面光滑