山东省烟台市2022-2023学年高二上学期期末考试物理试卷（含解析）

2022-2023学年度第一学期期末学业水平诊断

高二物理

1.答题前，考生先将自己的姓名、考生号、座号填写在相应位置。

2.选择题答案必须用2B铅笔正确填涂：非选择题答案必须用0.5毫米黑色签字

笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3.请按照题号在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在

草稿纸、试题卷上答题无效。保持卡面清洁，不折叠、不破损。

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.关于机械波，下列说法中正确的是()

A.“未见其人，先闻其声”是声波发生干涉时产生一种现象

B.机械波的传播速度等于沿波传播方向上某个质点的振动速度

C.两列完全相同的水波相遇，振动加强点的位移保持不变

D.从火车鸣笛的声音判断火车的行驶方向利用的是声波的多普勒效应

答案：D

解析：A.“未见其人，先闻其声”是声波发生衍射时产生的一种现象，故A错误；

B.当波源振动，带动相邻质点做平衡位置附近受迫振动，这样以此类推带动相邻质点的振

动，这样就形成了机械波，在波的传播方向上把振动形式和能量传递下去，因此，波的传播

速度并不是质点的振动速度，故B错误；

C.两列完全相同的水波相遇，振动加强点的位移有时最大，有时为零，位移是变化的，故

C错误；

D.当火车向我们驶来时，听到鸣笛声音调变高，即频率增大，属于多普勒效应，故D正确。

故选D。

2.如图所示，一大一小两个金属圆环的半径分别为R、厂，在小金属圆环的内部存在着垂直

于纸面向外、磁感应强度均匀减小的匀强磁场，在磁感应强度大小由3减小到零的过程中，

大金属环中磁通量的变化量为()

A.Bπr1B.-BTrrl

C.BπR2D.-BπR2

答案：B

解析：大金属环中磁通量的变化量等于小金属环中磁通量变化量，则为

ΔΦ=O-Bττr1=-B兀F

故选B。

3.在如图所示的电路中，闭合开关S后，将滑动变阻器R的滑片向。端移动，则下列说法

A.电压表的示数增大,电流表的示数增大

B.电压表的示数增大,电流表的示数减小

C.电压表的示数减小,电流表的示数增大

D.电压表的示数减小,电流表的示数减小

答案：C

解析：将滑动变阻器R的滑片向“端移动，则R的电阻减小，总电阻减小，总电流变大,

内阻上的电压变大，路端电压减小，即电压表的示数减小；Rl电压变大，则治电压减小,

Ri电流减小，则电流表A电流变大。

故选Co

4.如图所示，光滑球面半径为R,A、8两点位于球面上等高处，它们距球面最低点。的距

离远远小于R,在B点和O点之间放置一光滑直轨道，若将一小球分别由A、8两点由静止

释放，小球从A点沿圆弧轨道运动到O点的时间为人，小球从B点沿直轨道运动到O点的

时间为t2,则4*2为（）

C∙π'.2∖∣2D.2>∕2:π

答案：A

解析：如图所示，根据题意可得

O

C点为圆心，OC长为凡因此A球的运动可以看成摆长为R的单摆的运动，根据单摆运

动规律可得

由CB与竖直方向的夹角为6,由题意及几何关系可得，的长为

.θ

L-2/?sin—

2

由受力分析可得，B球下落的加速度为

由题意可得

%:，2=%：4

故选Ao

5.在如图所示的电路中，电源电动势E=IOV,内阻r=0.4。，灯泡L标有“6V3W”字

样，电动机的内阻&=0∙5Q,Ro为定值电阻。闭合开关S后，灯泡和电动机均能正常工

作，此时电流表（可视为理想电表）的示数为2.5A,则下列说法中正确的是（）

A.RO的阻值为8C

B.电源中非静电力做功的功率为22.5W

C.电动机对外做功的功率为16W

D.电动机线圈中每秒产生的热量为162J

答案：C

解析：A.路端电压为

U=E—〃=1（）—2.5XO.4=9V

通过灯泡的电流即通过Ro的电流为

3

1.=-A=0.5A

L6

则

置Q=6Q

选项A错误；

B.电源中非静电力做功的功率为

P=E∕=10×2.5W=25W

选项B错误；

C.电动机的电流为

∕M=2.5-0.5=2A

电动机对外做功的功率为

P外=UIMTMM=9X2-22×0,5=16W

选项C正确；

D.电动机线圈中每秒产生的热量为

β=∕^r=22×0.5×U=2J

选项D错误。

故选Co

6.如图所示，三根平行长直导线分别垂直穿过纸面内等边三角形ABC的三个顶点，。点

为C的内心，三根导线中的电流大小相等，其中B、C处导线的电流均垂直于纸面向里,

A处导线的电流方向垂直于纸面向外，此时。点的磁感应强度大小为综，若撤掉C处的直

导线，则此时。点的磁感应强度大小为（）

A®

//\、

//、\

//、\

/O\

//•\、

//、、

B国------3

βb

ʌ-^o∙与BoC.D.2B0

答案：B

解析：由于每根导线的电流大小相等，则每根导线在O点所产生的磁感应强度大小相同，

记为B,由题意可得，在。点的磁场方向如图所示

由题意有

B.=Bb=Bc=B

结合题意及叠加原理可得

2B=B°

若撤掉C处的导线后，根据几何关系和叠加原理可得，A、B两根导线磁场叠加大小为

B'=y∕3B=-Bn

2

故选B0

7.倾角为8=37。的固定斜面上水平放置一根质量为机=0∙1kg、长度L=Im的长方体型通

电金属杆，金属杆中电流/方向如图所示，金属杆处在磁感应强度大小为5=0.5T、方向

垂直于斜面向下的匀强磁场中，已知金属杆底面与斜面间的动摩擦因数〃=05,重力加速

度g=10m∕s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，要使金

属杆与斜面保持静止，则金属杆中电流/的大小可能为（）

A.0.3AB.0.8AC.2.5AD.3.2A

答案：B

解析：根据左手定则可知，金属杆受安培力沿斜面向上；若要使得金属杆恰不上滑，则

BLImm=mgsin+μmgcosθ

解得

∕max=2A

若要使得金属杆恰不下滑，则

BzJmin+NIngCoSθ=mgsinθ

解得

∕min=0.4A

则要使金属杆与斜面保持静止，则金属杆中电流/的大小可能为0.8A。

故选B。

8.某激光器的发射功率为P,每秒钟能够发射N个光子，发射出的激光在某种介质中的波

长为2,已知光在真空中的传播速度为c,普朗克常量为〃，则该介质的折射率为（）

NchchNλPλP

A------B.--------C.--------D.------

λPNAPchNch

答案：A

解析：在IS内辐射的能量为

E=P

每个光子的能量为

ε=hv=h—

nλ

Is内辐射的能量数为

E；PPnλ

-=N=------=------

hcN

n=

~Pλ

故选Ao

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.某同学利用双缝干涉实验装置研究光的干涉现象，保持双缝到屏的距离不变，他先用红

光和蓝光在双缝间距为4时进行实验，得到了如图〃、6所示图样（未按实验顺序排列），

然后用红光在双缝间距为》时进行实验，得到了如图C所示图样，则下列说法中正确的是

()

A.4>d2B.dl<d2

C.图。为蓝光干涉图样D.图6为蓝光干涉图样

答案：AC

解析：CD.图。中光照射产生的条纹间距小于图b中光照射产生的条纹间距，由双缝干涉

条纹的间距公式

∆x=-2

d

可知，当双缝间距均为4,双缝到屏的距离不变时，图。中光的波长小于图b中光的波长,

故图”为蓝光干涉图样，图人为红光干涉图样。故C正确，D错误。

AB.双缝到屏的距离不变，只将双缝间距4改为4时，同样利用红光进行实验，因此/1相

同，对比图人和图C可知，图6中光照射产生的条纹间距小于图C中光照射产生的条纹间距,

故由双缝干涉条纹的间距公式可知，d,>d2,故A正确，B错误。

故选ACo

10.一列简谐横波/=0时刻的波形如图所示，其中A、B为平衡位置在西=6m和々=18m

的两个质点。已知质点B比质点A提前0.2s回到平衡位置，下列说法正确的是（）

B.波传播速度的大小为20m∕s

C.∕=0.4s时，A、B的运动方向相同

D.f=0.4s时，A、8的速度大小相等

答案：ABD

解析：A.因质点B比质点A提前0.2s回到平衡位置，则B点的振动方向向上，A点振动方

向向下，可知简谐波沿X轴正方向传播，选项A正确；

B.质点B回到平衡位置时，波向右传播2m,质点4回到平衡位置时，波向右传播6m,则

在0.2s内波向右传播4m,则波速

X4

V=—=——m/s=20m∕s

t0.2

选项B正确；

CD.波的周期

T=4=0.8S

V

Z=0.4s时，A、B的运动方向相反，速度大小相等，选项C错误，D正确。

故选ABDo

11.如图所示，光滑的水平地面上有一辆质量M=120kg的小车，一质量，〃=60kg的人站

在小车左端与小车一起以速度％=2m∕s水平向右做匀速直线运动，某一时刻，人相对小车

以速度W=4m∕s水平向左跳下，落地后在落地点经过0.2s的屈膝缓冲后保持静止，已知从

起跳点到落地点的过程中人的重心下降高度为∕ι=0.8m,重力加速度g=10m∕s2,则下列

说法中正确的是（）

A.屈膝缓冲过程中人对地面竖直方向的平均作用力为1200N

B.屈膝缓冲过程中人对地面竖直方向的平均作用力为1800N

C.落地时人与小车左端的水平距离为^lm

D.落地时人与小车左端的水平距离为1.6m

答案：BD

解析：AB.人落地时竖直方向速度分量为%

由动量定理可得

mgt-Ft=O-mvv

F=1800N

由牛顿第三定律可知，屈膝缓冲过程中人对地面竖直方向的平均作用力为18OON,

故A错误，B正确；

CD.以地面为参考系，设人跳车后车相对地面的速度为也，人相对地面的速度为为以初

速度方向为正方向，

V3=-V1+V2

(Λ∕+m)v0=mv3+Mv2

解得

10,-2,

v2=­m/s；v3=—m/s

人离开车后做类平抛运动，人落地的时间为

结合上述分析，落地时人与小车左端的水平距离为

L=L人+G=I匕4I+v2fl=1.6m

故C错误，D正确。

故选BD。

12.如图所示，在XO），平面的第I象限内y轴和虚线之间存在范围足够大的匀强磁场，方向

垂直纸面向外，磁感应强度大小为B,虚线与X轴正方向的夹角。=60°,在M（0,/）处

有一个粒子源，可沿平面内各个方向射出质量为〃?，电量为q的带正电的粒子，粒子速率均

为VO=立画,不计粒子间的相互作用力与重力，则能从X轴正半轴射出的粒子（）

6m

y

B/

ʌ在磁场中运动的最短时间为才

B.在磁场中运动的最短时间为「^

3qB

πm

C.在磁场中运动的最长时间为一1

qB

4πm

D.在磁场中运动的最长时间为

答案：AC

解析：AB.粒子在磁场中运动的半径为

mv0_√3

~qB~~6

在磁场中运动时间最短的粒子对应的弦长最短，则对应从M点向虚线做的垂线的长度，则

该弦长对的圆心角为

则对应的最短时间为

2πm

3qB

选项A正确，B错误;

CD.竖直向上射出的粒子，在磁场中运动半个圆周，此时时间最长，则在磁场中运动的最

长时间

「兀In

max^2~~qB

选项D错误C正确。

故选AC。

三、非选择题：本题共6小题，共60分。

13.某同学利用图甲所示装置验证动量守恒定律主要实验步骤如下:

①用垫块将长木板附有打点计时器的一侧适当垫高，接通交流电源后，轻推小车A,与小车

相连的纸带上打出一系列均匀分布的点，断开电源；

②将小车8（未画出，与小车A完全相同）静置于长木板上的尸处，并将适量祛码放在小车

B中；

③接通电源，沿平行木板方向向下轻推一下小车4使小车获得一初速度，两车碰撞后粘在

一起，打点计时器打出一系列的点迹，如图乙所示;

④用天平测得小车A的质量为180g,小车B与祛码的总质量为220go

单位:cm

21.3047.70

乙

（1）步骤①中适当垫高长木板的目的为

(2)已知打点计时器所接交流电源的频率为50Hz,则碰撞前瞬间系统的总动量

PI=kg∙m∕s,碰撞后瞬间系统的总动量P2-kg∙m∕s;(结果均保留三位有效数字)

(3)实验结论«

答案：①.平衡摩擦力②.0.859③.0.852④.在误差允许的范围内，两小车

碰撞过程中系统的动量守恒；

解析：(1)口]步骤①中适当垫高长木板的目的是为了平衡小车与木板之间的摩擦力；

(2)[2][3]碰撞前瞬间小车的速度

4.70×10^2,,

V--------------m∕s=0.470m∕s

115×0.02

系统的总动量

pl-I∏ΛVX=0.18×4.770kg∙InZS=O.859kg∙m/s

碰撞后瞬间小车的共同速度

21.30×10^2,COC，

%=--------------m∕s=2.13Omzs

25×0.02

系统的总动量

p2=(mA+mβ)v2=(0.18+0.22)×2.13()kg∙m/s=0.852kg∙m/s

(3)[4]实验结论：在误差允许的范围内，两小车碰撞过程中系统的动量守恒；

14.层叠电池是由扁平形的单体锌锦电池按一定方式组装而成的高压电池组。某实验小组要

测一层叠电池的电动势E和内阻r(E约为9V,内阻约为12C),实验室中提供下列器材：

电流表G：量程IOmA,内阻IoC

电流表A：量程0.6A,内阻未知

滑动变阻器R：最大阻值IoOd额定电流IA

定值电阻凡：阻值为990C

开关S与导线若干

(1)该小组根据现有的实验器材，设计了如图甲所示的电路，为避免烧坏电表，闭合开关

前，滑动变阻器的滑片应置于端；(选填或"b'')

（3）该小组利用实验电路测出的数据绘出的小/2图线（/1为电流表G的示数，/2为电流表

A的示数）如图乙所示，则由图线可以得到被测电池的电动势E=V,内阻尸Q。

（结果均保留两位有效数字）

乙

答案：①.匕②.见解析③.10④.13

解析：（1）［1］为避免烧坏电表,闭合开关前，滑动变阻器应该滑至接入电路阻值最大处,

即b处。

（2）⑵根据电路图连接实物图如图所示

（3）[3][4]由题意可得，外电路的电压为

U外=♦•+一）

由闭合电路欧姆定律可得

E=∕∣（凡+凡）+（4+，2）厂

I=_2_____-__J

'1000+r1000+r2

在表中取（0.1A,0.009A）和（0.5A,0.004A）两个点，可得

r__0.004-0.009_0.05

―1000+r―0.5-0.1-一~F

解得

r=^Ω≈13Ω

3.95

被测电池的电动势为

E=MK）+&）+（∕∣+，2）r=0∙009χ1000V+（0.009+0.1）X13V≈IOV

15.两列简谐横波分别沿X轴正方向和负方向传播，两波源分别位于西=-0∙2m和

%=L2m处，图示为，=0时刻两列波的图像，此刻平衡位置在Z=0∙2m和%=°∙8m的

P、Q两质点刚开始振动，此后两质点的位移y随时间，变化的关系式为

y=2sin（2R+乃）cm,质点M的平衡位置处于X=O.5m处。求：

（1）两列波相遇的时刻；

（2）从1=0时刻再经2s后质点M运动的路程。

答案：(1)075s；(2)20cm

解析：(1)波长

A=0.4m

周期

2兀

T=—=Is

ω

波速

λ

V=—=0.4m∕s

T

两列波相遇经过的时间为

0.6

PQs=0.75s

Iv2x0.4

即两波在Uθ.75s时刻相遇;

⑵经过。.75s两列波在M点相遇，振动加强，则再经过L25s=f质点〃运动的路程

S=4×2A+2A=10A=20cm

16.如图所示，某半径为r的类地行星的球心为。点，该行星拥有厚度为(√Σ-1)r,折射

率为〃=2的均匀行星大气层，行星大气层之外为真空，在行星的表面有一单色点光源P,

其发出的各方向的光射向太空，忽略行星表面对光的反射，从大气层外的太空看，行星大气

外表面发光区域是一个球冠。求大气外表面发光区域球冠的底面圆半径R。

答案：CT)「

2

解析：从P点发出的光入射到大气外表面处时∙，发生全反射的临界角满足

.1

sɪn/=—

n

解得

i=30°

当尸点发出的光线射到大气外表面的8点，恰好发生全反射，光路如图所示

根据几何关系可得

r√2r

sinzsin(z+∕9)

可解得

8=15°

所以行星大气外表面发光的球冠区域的底面半径即为8点到OP的距离，故

r(ʌ/ɜ-i)ʌ-

R=Vising=ʌ--------

2

17.芯片制造过程有极其复杂的工艺，其中离子注入是一道重要的工序，该工作原理如图所

示：离子经加速后沿水平方向进入速度选择器，离子在速度选择器中做匀速直线运动，然后

通过磁分析器，选择出特定比荷的离子，经偏转系统后注入到水平面内的晶圆(硅片)处。

速度选择器中匀强磁场的磁感应强度大小为8,方向垂直纸面向外，匀强电场场强大小为E,

方向竖直向上；磁分析器截面是内外半径分别为Rl和R2的四分之一圆环，其两端中心位置

M和N处各有一个小孔，磁分析器中匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外；

偏转系统中电场和磁场的分布区域是同一边长为L的正方体，底面与晶圆所在的水平面重

合，偏转系统中匀强磁场的磁感应强度大小为8、匀强电场场强大小为E,它们的方向均垂

直纸面向外；从磁分析器N处小孔射出的离子自偏转系统上表面的中心射入，当偏转系统

不加电场及磁场时，离子恰好竖直注入到晶圆上的。点。以。点为坐标原点，偏转系统中

B的方向为X轴正方向，水平向左为y轴正方向，建立平面直角坐标系。整个系统置于真空

中，不计离子重力，打到晶圆上的离子经过电场和磁场偏转的角度都很小，而当ɑ很小时,

有以下近似计算：Sinaatz,I-COSaa——»求:

(1)离子的电性及通过速度选择器后的速度大小;

(2)从磁分析器出来的离子的比荷；

(3)偏转系统同时加上电场和磁场时，离子注入晶圆的位置坐标。

L2

-----------)

Rl+/?2

解析：(1)离子在速度选择器中受力平衡，则有

Eq=Bqv

可得离子速度大小

E

V=­

B

利用离子在磁分析器中的偏转，根据左手定则可知离子带正电荷。

(2)离子在磁分析器中运动的轨道半径

2

由于洛伦兹力提供向心力可知

联立解得

2E

2

~in~(Rt+R2)B

(3)离子进入偏转系统后，在垂直于磁场方向做匀速圆周运动，轨道半径仍为R,设偏转

角为α,如图所示

则偏转距离

y=H(I-Cosa)

而

由于α很小，可知

a~

SInaaa,I-CoSak——

2

联立整理得

L2

R∣+&

离子在偏转系统中运动的时间

Ra

t=——

V

在沿着电场方向做匀加速的运动，可知

12

X=—Ut

2

其中

a=也

m

联立解得

L2

X=--------

因此离子注入晶圆的位置坐标为(∙^一---~-)。

Ri+R2R1+R2

18.如图所示，质量为M=3kg的物块A放在质量为，〃=2k