2023-2024年湖南省常德市西洞庭管理区第一中学等多校联考高二上学期期末考试物理试题（解析版）

物理一、单选题1.长为的导体棒原来不带电，现将一带电荷量为的点电荷放在距棒左端处，如图所示。静电力常量为，当棒达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内中点处产生的电场的电场强度大小是（）A. B. C. D.【答案】A【解析】导体棒在点电荷的电场中发生静电感应，左端出现负电荷，右端出现正电荷，棒中任意一点都受两个电场的影响，即外电场和附加电场，达到静电平衡状态时，故选A。2.如图甲所示，弹簧振子以点为平衡位置，在、两点之间做简谐运动。当振子位于点时弹簧处于原长状态。取竖直向上为正方向，振子的质量为，重力加速度大小为。振子的位移随时间变化的关系如图乙所示，下列说法正确的是（）A.振子的振动方程为 B.和时，振子的速度相同C.和时，振子的加速度相同 D.时，振子位于点下方处【答案】B【解析】振子振动的圆频率为，振子振动方程为，故A错误；由图乙可知，由图像斜率表示速度可知，和时，振子的速度相等，故B正确；和时，振子的加速度大小相等，方向相反，故C错误；由于从到平衡位置，振子的速度不断增大，则从到时间内的位移小于振幅的一半，所以时，振子位于点下方大于处，故D错误。故选B。3.图是改装后的电表，已知灵敏电流表的满偏电流为，内阻为，变阻箱接入电路的阻值为，下列说法正确的是（）A.甲表是电压表 B.甲表改装后的量程为C.乙表是电流表 D.乙表改装后量程为【答案】B【解析】将小量程电流表改装成大量程电流表，需要并联一电阻分流，改装后的量程为，A错误，B正确；将小量程电流表改装成电压表，需要串联一电阻分流，改装后的量程，选项C错误，D错误。故选B。4.一列横波沿直线传播，在波的传播方向上有、两点，在时刻、两点间形成如图甲所示的波形，在时刻、两点间形成如图乙所示的波形。已知、两点间的距离，则下列说法正确的是（）A.若周期大于，则波可能向右传播 B.若周期为，则波可能向左传播C.若波速为，则波一定向左传播 D.若波向左传播，则该波波速的最小值为【答案】C【解析】若波向右传播，可得，，解得，若波向左传播，可得，，解得，由于是整数，当时，时，符合通项，波向右传播，，故A、B错误；由图知波长，若波速为，则波传播的距离为，根据波形的平移，波一定向左传播，故C正确；由图可知，波向左传播的最小距离为，波速可能的最小值为，故D错误。故选C。5.下列说法正确的是（）A.小磁针正上方的直导线与小磁针平行，当导线中通有如图甲所示的电流时，小磁针的极将会垂直纸面向外转动B.如图乙所示，两条通电导线之间的相互.作用是通过电场产生的C.如图丙所示，构成等边三角形，若两通电导线、在处产生磁场的磁感应强度大小均为，则处磁场的合磁感应强度大小是D.如图丁所示，一矩形线框置于磁感应强度为的匀强磁场中，线框平面与磁场方向平行，线框的面积为，则此时通过线框的磁通量为【答案】C【解析】当导线中通有题图甲所示的电流时，导线在小磁针处产生垂直纸面向内的磁场，所以小磁针的极将会垂直纸面向内转动，选项A错误；题图乙中，两条通电导线之间的相互作用是通过磁场产生的，选项B错误；由安培定则，将两通电导线、在处产生的磁感应强度方向画出，且磁感应强度大小相等，如图所示，则由矢量合成求出处磁场的合磁感应强度，由几何关系可得处磁场的合磁感应强度大小是，选项C正确；因线框平面与磁场方向平行，所以此时通过线框的磁通量为，选项D错误。故选C。6.高压水枪竖直向上喷出的水柱，使一个质量为的小铁盒开口向下顶在空中，如图所示，已知水以的恒定速率从横截面积为的水枪中持续喷出，向上运动并冲击铁盒后，以原速率竖直返回；忽略水与铁盒作用时水受到的重力的影响，水的密度为，取重力加速度大小，则下列说法正确的是（）A.水冲击铁盒后以的速度返回 B.铁盒距水枪口的距离为C.水枪的输出功率为 D.水柱返回时做自由落体运动【答案】B【解析】极短时间内水与小铁盒作用过程中对水由动量定理可得，其中，解得水冲击铁盒后的速度，故A错误；水从枪口喷出到铁盒处由，解得，故B正确；水冲击铁盒后的速度，水柱返回时初速度不为零，故做的不是自由落体运动，故D错误；假设枪口离地高度为，则时间内从枪口喷出水的机械能为，则水枪的输出功率为，故C错误。故选B。二、多选题7.如图所示，某玻璃模型的左侧是半径为的半球形，右侧是底面半径和高均为的圆柱形，为该模型的中央轴线，调整入射光线，使反射光线和折射光线恰好垂直，且此时出射光线恰好与平行。已知光在真空中的传播速度为。下列说法正确的是（）A.该玻璃的折射率为 B.该玻璃的折射率为C.光在玻璃中的传播时间为 D.光在玻璃中的传播时间为【答案】B、C【解析】假设光线的入射角为，折射角为，由光路图结合数学几何可知光线与法线的夹角为，光线与法线的夹角为，则有，，解得，所以，故A错误，B正确；光在玻璃中经过的路程为，又，所以，故C正确，D错误。故选B、C。8.匀强电场的电场强度随时间变化的图像如图所示，当时，将一带电粒子在此匀强电场中由静止释放，若带电粒子只受电场力的作用，下列说法正确的是（）A.带电粒子将做往复运动 B.内，电场力做的总功不为零C.末带电粒子离出发点最远 D.末带电粒子回到原出发点【答案】A、D【解析】由牛顿第二定律可知，带电粒子在第内的加速度大小为，在第内加速度大小为，因此带电粒子在内向负方向做加速度大小为的匀加速直线运动，在内向负方向做加速度大小为的匀减速直线运动，内向正方向做加速度大小为的匀加速直线运动，内向正方向做加速度大小为的匀减速直线运动，在时，带电粒子速度刚好减为且回到出发点；综上分析可知，带电粒子做周期性的往返运动，故A正确；内，电场力做的总功为零，故B错误；末，带电粒子离出发点最远，故C错误；末带电粒子回到原出发点，故D正确。故选A、D。9.质量的大滑块静止放在光滑水平面上，大滑块上侧有轨道，段和段为光滑的四分之一圆弧，圆弧最低点切线水平，圆弧的半径，水平直轨道长。小物块的质量，小物块可视为质点，现将小物块从轨道左侧点由静止释放，小物块在轨道内往复运动，最后停在直轨道的中点。取重力加速度大小，下列说法正确的是（）A.小物块向右运动到其能到达的最高点时大滑块的速度不为零B.当小物块停在中点时大滑块速度为零C.若小物块在第二次到达中点时停下，则可求得小物块与水平直轨道间的动摩擦因数为D.小物块第一次到达点时的动能为【答案】B、D【解析】小物块向右运动到最高点时，小物块与大滑块相对速度为零，由动量守恒定律知它们的速度都为零，由此可知，当小物块在中点停止运动时，大滑块速度也为零，故B正确，A错误；根据能量关系，得，若小物块第二次到达中点时停下，即，得，故C错误；小物块第一次到达点时，小物块与大滑块的总动能为，两者动量大小相等，根据，可知，动能与质量成反比，所以小物块动能为，故D正确。故选B、D。10.如图甲所示，在均匀介质中，坐标系位于水平面内，处的波源由平衡位置开始垂直平面振动，产生的简谐横波在平面内传播，选定图甲状态为时刻，实线圆、虚线圆分别表示相邻的波峰和波谷，且此时刻平面内只有一圈波谷，质点第一次到达波峰，图乙为质点的振动图像，轴垂直于平面，且正方向竖直向上。下列说法正确的是（）A.此机械波的传播速度为 B.波源的起振方向垂直平面竖直向下C.时，机械波恰好传至处 D.在至时间内，质点运动的路程为【答案】A、D【解析】由图可知，，则此机械波的传播速度为，故A正确；任意一点的起振方向与波源的起振方向一致，由乙图结合题意可知，质点的起振方向垂直平面竖直向上，所以波源的起振方向也是垂直平面竖直向上，故B错误；因为时刻平面内只有一圈波谷，而此时也处于波峰，由此可以判断波的起振方向向上且波刚开始传播时处于平衡位置，由此可以判断时波传播了、个波长，即时刻波刚好传播到处，则机械波恰好传至处的时间点为，故C错误；质点到波源的距离为，由选项C可知，时波传播了，则波传播到点所用的时间为，由图像可知波的振幅为，故从至这段时间内，质点运动的路程为，故D正确。故选A、D。三、实验题11.某研究小组通过实验验证“动量守恒定律”。（1）小球释放后落在复写纸上会在白纸上留下印迹，如图所示。多次试验后，白纸上留下了个印迹，如果用画圆法确定小球的落点，图中画的三个圆最合理的是______（填字母代号）；（2）实验中，对产生误差的主要原因分析正确的是______；A.碰撞前入射小球的速度方向与碰撞后两小球的速度方向不在同一直线上B.轨道的倾斜部分不光滑，与入射小球存在摩擦力作用C.没有测量小球平抛下落的高度算出具体的平抛时间【答案】（1）C；（2）A【解析】（1）如果用画圆法确定钢球的落点，应该让所画的圆尽可能把大多数落点包进去，且圆的半径最小，这样所画圆的圆心即为小球落点的平均位置，故选C。（2）用此实验装置验证动量守恒定律时，应保证两小球碰撞前后瞬间的速度方向在同一直线上，否则会引起较大的误差，故A正确；轨道倾斜部分对小球有摩擦力作用，但只要小球每次都从同一位置由静止向下运动，即可保证碰撞前瞬间小球的速度相同，故B错误；小球的水平射程与其初速度成正比，故不需要通过测量轨道水平部分的高度，算出小球做平抛运动的时间，故C错误。故选A。12.“张衡"研究小组用如图甲所示的电路测量两节干电池串联而成的电池组的电动势和内阻。实验室提供的器材如下：电压表、电阻箱（阻值范围为）、开关、导线若干。（1）先把电阻箱阻值调到最大，再接通开关，然后改变电阻箱阻值﹐随之电压表示数发生变化，读取和对应的电压表示数，并将相应的数据转化为坐标点描绘在图中，如图乙所示。（2）根据图乙中的实验数据绘出的图线可以得出该电池组的电动势_______，内阻________。（结果均保留两位有效数字）【答案】（2）；【解析】（2）根据闭合电路欧姆定律可得，可得，根据上式可知斜率，截距可得。四、解答题13.如图所示，在同一均匀介质中有和两个波源，这两个波源的频率、振动方向均相同，且振动的步调完全一致，与之间相距，若、振动的频率均为，两列波的波速均为，点为和连线的中点，今以点为圆心，以为半径画圆。（1）求该波的波长；（2）求在、连线上振动加强点的个数；（3）用画图的方式说明在该圆周上（和两波源除外）共有几个振动加强点。【答案】（1）；（2）个；（3）个【解析】【详解】（1）由公式，得。（2）在、连线上任选一点，则，即，由加强的条件，得，故、、，即有个振动加强点。（3）如图所示，、、三点为振动加强的点，过、、三点作三条加强线（表示三个加强区域）交于圆周上、、、、、六个点，显然这六个点也为振动加强点，故圆周上共有个振动加强点。14.在光滑绝缘、半径为的局部圆环中心固定有正点电荷（未画出），其所带的电荷量为，另一电荷量为的点电荷从圆环一端以速度开始运动，当其运动到圆环底部处时，转过的圆心角，已知点电荷的质量为，重力加速度大小为，静电力常量为，圆环竖直放置，求：（1）点电荷运动到处时的速度大小；（2）点电荷运动到处时对圆环的压力。【答案】（1）；（2）【解析】（1）由动能定理得，解得。（2）在处由牛顿第二定律得，，由牛顿第三定律得，解得对圆环的压力。15.如图所示，光线①经反光镜反射后垂直面射入五棱镜，以平行于面的方向射出五棱镜。已知玻璃相对空气的折射率为，面与面的夹角为，，。（1）如图所示，如果左下角的桃心表示一正立的物体，判断经过多次反射后在取景窗中得到的是正立的像还是倒立的像；（不用写出推导过程）（2）试分析光线在点是否发生全反射，如不发生全反射，求折射角的正弦值；（3）调节面、面分别与面的夹角，使得光线①由面射向空气时，恰好发生全反射，且光线的出射方向仍与面平行，求调整后面、面分别与面的夹角（在传播过程中光线与面无交点）。【答案】（1）倒立的像；（2）不发生全反射，；（3），【解析】（1）光路如图所示由图可知，经过多