湖北省荆门市2023-2024学年高二上学期1月期末物理试题（含答案解析）

荆门市2023—2024学年度上学期期末高二年级学业水平检测物理本试卷共6页，15题。全卷满分100分。考试用时90分钟。注意事项：1．答题前，先将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。3．非选择题的作答：用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。4．考试结束后，请将本试卷和答题卡一并上交。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8~10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.下列说法正确的是（）A.肥皂膜在阳光下呈现彩色是光的衍射现象B.立体电影画面具有立体感是光的干涉现象C.水面上漂浮物会随着水波的传播向远方移动D.火车鸣笛向我们驶来时，我们听到的笛声频率会比声源发出的频率高【答案】D【解析】【详解】A．肥皂膜在阳光下呈现彩色是薄膜干涉现象，故A错误；B．立体电影画面具有立体感是光的偏振现象，故B错误；C．漂浮物不会随水波传播，只能在平衡位置附近机械振动，故C错误；D．火车鸣笛向我们驶来时，根据多普勒效应，声音波长变短，频率增大，听到的笛声频率会比声源发出的频率高，故D正确。故选D。2.如图所示为一质点做简谐运动的振动图像，下列说法正确的是（）A.质点振动周期为0.4sB.质点在0.8s内走过的路程为40cmC.0至0.4s时间内，质点加速度始终沿x轴负方向D.在0~0.2s时间内，速度方向与加速度方向相同【答案】B【解析】【详解】A．由图可知质点振动周期为0.8s，故A错误；B．质点在0.8s内走过的路程为故B正确；C．0至0.4s时间内，位移始终为负，质点加速度始终沿x轴正方向，故C错误；D．在0~0.2s时间内，速度沿x轴负方向，加速度沿x轴正方向，速度方向与加速度方向相反，故D错误。故选B。3.如图所示，导体棒PQ放在垂直纸面向外的匀强磁场中，PQ与螺线管和金属导轨组成闭合回路，将条形磁铁的N极迅速插入螺线管内时，关于导体棒PQ中的感应电流方向和PQ受到的安培力方向判断正确的是（）A.电流从P到Q，安培力向左 B.电流从P到Q，安培力向右C.电流从Q到P，安培力向右 D.电流从Q到P，安培力向左【答案】C【解析】【详解】条形磁铁的N极迅速插入螺线管内时，螺线管里面的磁通量增大，根据楞次定律和安培定则可知电流从Q到P，再由左手定则可知安培力向右。故选C。4.如图所示，空间有垂直纸面向内的匀强磁场和水平向右的匀强电场，一个带正电的液滴沿直线ab运动，下列说法正确的是（）A.液滴可能从a向b运动 B.液滴可能做加速运动C.液滴机械能不变 D.电场力对液滴做正功【答案】D【解析】【详解】AB．粒子做直线运动，因为洛伦兹力的大小和速度有关，根据受力分析可知，粒子只能做匀速直线运动，所受洛伦兹力斜向左上方，所以油滴从b向a运动，故AB错误；CD．油滴从b到a，电场力做正功，电势能减小，油滴的机械能增大，故D正确，C错误。故选D。5.如图所示MN为半圆柱体玻璃砖的水平直径，O为圆心，两束平行的a光和b光从真空射到玻璃砖的MN面，都折射到O点正下方的P点，下列说法正确的是（）A.玻璃对a光的折射率比对b光的折射率要小B.在玻璃砖中，b光的传播速度大于a光的传播速度C.b光有可能在P点发生全反射D.将a和b光通过相同的双缝干涉装置，b光的干涉条纹间距较大【答案】A【解析】【详解】光路图如图A．入射角相同，a光的折射角大于b光的折射角，根据玻璃对a光的折射率比对b光的折射率要小，A正确；B．根据在玻璃砖中，b光的传播速度小于a光的传播速度，B错误；C．b光有可能在P点的入射角等于第一次折射时的折射角，根据光路可逆原理，不会发生全反射，C错误；D．a光的折射率较小，则频率较小，根据则a光的波长较大。根据a光的干涉条纹间距较大，D错误。故选A。6.高空抛物危害极大，我国出台了相应的法律法规，严厉处罚高空抛物的行为。一个质量50g鸡蛋，从20m高空自由下落，与地面撞击时作用时间约为，不考虑空气阻力，重力加速度，则鸡蛋对地面的平均撞击力大约为（）A.25N B.100N C.250N D.1000N【答案】C【解析】【详解】鸡蛋落地速度为设竖直向下为正方向，根据动量定理得根据牛顿第三定律，鸡蛋对地面的平均撞击力大约为250N。故选C。7.如图所示，两平行极板间存在相互正交的匀强电场和匀强磁场，某带负电粒子（不计重力）恰好能在极板间做匀速直线运动到达O点，O为中点。若仅撤去磁场，粒子恰能从极板边缘离开，则若仅撤去电场下列说法正确的是（）A.粒子将打在上极板 B.粒子将打在下极板C.粒子将在间离开 D.粒子将在间离开【答案】B【解析】【详解】某带负电粒子（不计重力）恰好能在极板间做匀速直线运动到达O点，受向上的电场力和向下的洛伦兹力，两力大小相等；仅撤去磁场，粒子做平抛运动恰能从上极板边缘M离开，若撤去电场，粒子将向下偏转作圆周运动，则粒子在水平方向的位移一定小于做平抛运动时的水平位移，即粒子将打在下极板上。故选B。8.一列简谐横波在时的波形图如图甲所示。介质中处的质点P的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（）A.波沿x轴负方向传播B.波的传播速度的大小为C.时，质点P的速度沿y轴的正方向D.从到，质点P通过的路程为3m【答案】AC【解析】【详解】A．图乙为质点P的振动图像，可知在时质点P沿y轴负方向振动，结合波形图和同侧法可知，波沿x轴负方向传播，故A正确；B．由图甲知波长为4m，图乙知周期为2s，则传播速度为故B错误；C．由图乙知时，质点P的速度沿y轴的正方向，故C正确；D．从到，质点振动了，质点P通过的路程为故D错误。故选AC。9.直角三角形ACD中有垂直纸面向内的匀强磁场，磁感应强度，一束带正电的粒子垂直AC边以速度射入磁场，已知粒子质量，电量，边长度为，不计粒子重力和粒子间的相互作用力，则（）A.AD边有粒子射出的区域长度为10cmB.AD边有粒子射出的区域长度为C.从AD边射出的粒子在磁场中运动的最长时间为D.从AD边射出的粒子在磁场中运动的最长时间为【答案】BD【解析】【详解】AB．根据粒子运动半径为如图当粒子运动的圆心角为与AD相交时，出射点与A最远，由几何关系，AD边有粒子射出的区域长度为故A错误，B正确；CD．当粒子与AD边相切时，从AD边射出的粒子在磁场中运动的时间最长，由几何关系可知，圆心角为，时间为故C错误，D正确。故选BD10.足够长的平行光滑金属导轨固定在水平桌面上，导轨间距，在虚线MN左侧有垂直导轨平面向上的匀强磁场，MN右侧有垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小均为，两根长度均为的导体棒ab和cd分别垂直导轨放置在MN的左侧和右侧，并和导轨保持良好接触，已知导体棒ab和cd质量均为，电阻分别为和，现给ab棒一个向左的初速度，则下列说法正确的是（）A.cd最终速度大小为B.ab和cd组成的系统动量守恒C.整个过程流过ab的电荷量为4CD.整个过程ab棒产生的焦耳热为0.4J【答案】AC【解析】【详解】AB．ab向左运动，根据右手定则和左手定则，可知ab和cd均收到向右的安培力，则系统动量不守恒。但由于二者最终速度一定相等，电动势为零。且安培力大小始终相等，即安培力冲量大小相等，根据动量定理，ab动量的减小量等于cd动量的增加量，故二者速度最终均为，故A正确，B错误；C．对ab，根据动量定理得整个过程流过ab的电荷量为故C正确；D．根据能量守恒，整个过程产生的焦耳热为则整个过程ab棒产生的焦耳热为故D错误。故选AC。二、非选择题：本题共5小题，共60分。11.某同学用半圆柱玻璃砖测定玻璃的折射率，他的操作步骤如下：A．用毫米刻度尺量出半圆柱玻璃砖的直径d，算出半径r=，然后确定圆心的位置，记在玻璃砖上；B．在白纸上画一条直线作为入射光线，并在入射光线上插两枚大头针P1和P2；C．让入射光线与玻璃砖的直径垂直，入射光线经过圆心O；D．以圆心O为轴，缓慢逆时针转动玻璃砖，同时调整视线方向，直到从AB下方恰好看不到P2和P1的像，然后沿半圆柱玻璃砖直径画一条直线AB，并作出光路图，如图所示。（1）看不到P2和P1的像是因为发生了______；（2）只使用毫米刻度尺，还需要测量______（选择“OD”或“CD”）的长度，记作l；（3）玻璃砖的折射率的表达式n=______。【答案】①.全反射②.CD③.【解析】【分析】【详解】（1）[1]由于光线在AB面上发生了全反射。（2）（3）[2][3]只要测出“CD”的长度l，就想当于测出了临界角的正弦，即而可得折射率12.某同学利用气垫导轨验证动量守恒定律，装置如图甲所示，两个滑块上固定有宽度相同的挡光片，测得滑块（含挡光片）的质量分别为M、两个光电门、与数字计时器相连，能测出挡光片通过光电门时的挡光时间。（1）实验开始应先调节气垫导轨水平。接通气垫导轨装置的电源，调节导轨下面的螺母，轻推滑块M，使得M通过光电门、的时间______，则导轨水平。（2）用20分度的游标卡尺测量两挡光片的宽度，示数如图乙所示，则挡光片的宽度______cm。（3）将滑块M静置于两光电门之间，将滑行器m置于光电门右侧，用手推动m，使m获得水平向左的速度经过光电门并与M发生碰撞且被弹回，再次经过光电门。光电门先后记录的挡光时间为，光电门记录的挡光时间为。在误差允许的范围内，本次实验中若表达式______（用表示）成立，则动量守恒定律成立；若表达式______（用表示）成立，则碰撞过程机械能守恒。【答案】①.相等②.0.450③.④.【解析】【详解】（1）[1]实验要求滑块做匀速运动，则使得M通过光电门、的时间相等，则导轨水平。（2）[2]挡光片的宽度为（3）[3][4]若满足又，，即满足说明动量守恒定律成立若满足即满足则碰撞过程机械能守恒。13.如图所示，光滑水平面上固定一个质量的长木板，木板长，一个质量的小滑块以某一速度从左端滑上木板，恰好没有从木板上滑下。已知滑块与木板之间的动摩擦因数，重力加速度，求：（1）滑块滑上木板时的动量p；（2）若长木板不固定，可自由滑动，滑块以相同的初动量滑上木板，则滑块相对木板滑动的距离d为多少。【答案】（1）；（2）1m【解析】【详解】（1）设滑块初速度为，木板固定时，根据动能定理有代入数据解得滑块滑上木板时的动量为解得（2）若长木板不固定，滑块与木板共速时速度为，由动量守恒定律得解得根据动能定理可得解得14.如图所示，足够长的平行光滑金属导轨固定在倾角为的斜面上，导轨间距，导轨底端接有阻值的电阻，整个装置处在垂直斜面向上、磁感应强度大小为的匀强磁场中。长为的金属杆垂直导轨放置，金属杆质量，电阻为，杆在平行导轨向上的恒力F作用下从静止开始沿导轨向上运动，当运动距离时，达到最大速度．不计其他电阻，重力加速度，求：（1）当杆的速度时杆两端的电压，并指出a、b两端哪点电势高；（2）恒力F；（3）杆达到最大速度的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q。【答案】（1）4V，端电势高；（2）9N；（3）4J【解析】【详解】（1）当杆的速度时，感应电动势杆两端电压由右手定则判断可知端电势高；（2）最大速度时，感应电动势回路中电流导体棒受安培力由平衡条件得（3）杆达到最大速度的过程中，由能量守恒得电阻R上产生的焦耳热为解得15.直角坐标系xoy第一象限内有沿y轴负向的匀强电场，第四象限内有垂直纸面向内的匀强磁场B，质量m、带电量的粒子从y轴的P点以速度垂直y轴射入第一象限，进入磁场时速度方向与x轴正方向的夹角，已知P点到坐标原点O的距离为L，不计粒子重力。（1）匀强电场的电场强度的大小E；（2）经多长时间粒子第