2023-2024学年山西省大同市高二（下）期末考试物理试卷（含解析）

2023-2024学年山西省大同市高二（下）期末考试物理试卷

一、单选题：本大题共7小题，共28分。

1.2024年4月3日7时58分（北京时间），中国台湾海域发生78级地震。自然资源部海啸预警中心根据初步地

震参数判断，地震可能会在震源周围引发局地海啸。海啸波是波长很长的浅水波，其传播速度及=油瓦

其中g为重力加速度，%为海洋的深度。一般在深而广阔的海洋，其传播速度约500/OTI//1至1000km/八，且

传播过程中能量损失很少。同一海啸波在深海区和浅海区传播时，下列说法正确的是（）

A.波速和波长均不同B.频率和波速均不同C.波长和周期均不同D.周期和频率

均不同

2.一弹性小球从离地板不太高的地方自由释放，与地板碰撞时没有机械能损失。设小球所受的空气阻力的

大小与速率成正比，则小球从释放到第一次上升到最高点的过程中，小球运动的速度-时间图像可能正确

的是（）

3.每年“五一”前后，大同在古城墙附近会开启音乐喷泉，其中喷泉池水下的彩灯射出的彩光装点了古城

周边夜景。如图甲所示，水下有一点光源S,可以发出两种不同颜色的a光和b光，其中任一光均可在水面

上形成一个有光射出的圆形区域，俯视图如乙图所示，已知低水位时S发出的a光在水面形成的圆形区域与

某一高水位时b光形成的区域面积等大，则下列说法正确的是（）

图甲图乙

A.a光的频率比b光的大

B.用同一装置做双缝干涉实验，a光的相邻干涉条纹间距比6光的小

C.a光发生全反射的临界角比b光的小

D.a光在水中的传播速度比6光的大

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4.如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，棒中通以由M向N

的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为8。则（）

A.仅棒中的电流变小，8变大

B.仅两悬线等长变长，。变大

C.仅金属棒质量变大，8变小

D.仅磁感应强度变大，。变小

5.2024年5月3日，我国发射了“嫦娥六号”探测器，开启了人类首次对月球背面采样返回任务。本次登陆

月球，“嫦娥六号”需经历如图所示的3次变轨过程（其中I为圆轨道，II、III为椭圆轨道），之后择机进入着

陆过程，然后进入月球表面。已知P点为四条轨道的共切点，Q点为轨道n上的远月点，引力常量为G,则

下列说法正确的是（）

A.“嫦娥六号”在轨道上运动时，运行的周期7111VTn＜丁1

B.若轨道I近似贴近月球表面，已知“嫦娥六号”在轨道I上运动的周期，可以推知月球的密度

C.“嫦娥六号”在轨道II上经过P点与轨道I上经过该点，由于轨道不同，加速度也不同

D.“嫦娥六号”在轨道II上由P点运动到Q点的过程中，由于引力做负功，其机械能逐渐减小

6.如图所示，有一直角三角形ABC,乙4=30。/。为直角，在4C边上某点固定一点电荷为场源电荷，且满

足"4=0B＞。，则下列说法正确的是（）B

A.该点电荷带负电

B.沿着CB边，从C点到B点，电场强度大小逐渐减小

C.将另一正电荷沿着48边，从4点移到8点，其电势能先减小后增大_________________JQ

D.4、C两点处电场强度大小之比为4：1

7.在每年的YadriyaKasada节日里，国外印尼民众都会聚集在当地的火山口，向其中投掷物品祈求来年好

运和丰收。如图，若有一个截面近似呈抛物线形状的小型火山谷MON,M、N为火山口处的两点，且M高

于N,。为谷底（抛物线的顶点），。点切线水平。现有两人从M、N两点分别以初速度也、以水平抛出两不

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同物品，同时击中。点（不考虑碰撞），不计空气阻力，则两物品（）

A.初速度巧与D2大小一定相等

B.在抛出过程中，相同时间内的速度变化量一定不同

C.必须同时抛出

D.击中。点时速度大小一定相等

二、多选题：本大题共3小题，共12分。

8.如图甲，现有一固定在地面上的四分之一圆弧轨道PQ,。点为圆心，0P水平，0Q竖直，其半径

R=lm»某学习小组将一质量为m=1kg的小物块（可看成质点）从圆弧轨道上的P点由静止释放，下滑过

程中设物块和圆心连线与0P的夹角为仇然后利用影像追踪软件绘制了物块速率"与。的关系图像，如图

乙，重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是（）

图甲

人.从8=看起，物块合力为零，开始做匀速圆周运动

B.当。=器时，物块重力的瞬时功率为5国川

7T77

C.在石〜万区间内,物块受到的摩擦力大小恒定

TT77

D.在5〜5区间内，物块减小的机械能为5/

9.作为大同装备制造业的龙头，“大同机车”已成为了我国电力机车走向世界的一张名片！如图为某电力

机车的供电流程的简化图，利用可视为理想变压器（原、副线圈匝数比为小加2）的牵引变电所，将电网中高

压Ui（220kU）降至U2（27.5kU）,再通过接触网上的电线与车顶上的受电弓使机车获得出为25kM的额定工作

电压，电力机车牵引变压器将此电压进一步降压，多路输出到动力系统中其他用电设备。下列说法正确的

是（）

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r

接触网

A.牵引变电所中变压器原、副线圈匝数之比为为加2=4:1

B.若该机车运行功率增大，由于匝数比不变，故机车的工作电压仍为25/dZ

C.若该机车运行功率增大，牵引变电所至机车间的热损耗功率也会随之增大

D.若在额定电压下，该机车的输入功率为lOOOOkiy,则牵引变电所到机车间的等效电阻r为6.25。

10.如图所示，光滑绝缘的水平面上边界PQ的右侧有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B,现给正

方形刚性导线框abed一水平向右的初速度，线框恰能完全进入磁场区域。已知线框边长为3质量为根，

每个边长的电阻均为R,则()

A.线框的初速度大小为匕

mHP

XXXX

B.在进入磁场的全过程中，通过线框横截面的电荷量为萼XXXX

XXXX

XXXX

C.在进入磁场的全过程中，线框产生的总焦耳热Q总为盟桌

XXXX

XXXX

D.线框刚进入磁场时，cd两点间的电势差心为-需

三、实验题：本大题共2小题，共18分。

11.在“探究平抛运动的特点”实验中，某学习小组用如图所示装置研究平抛运动。将白纸和复写纸对齐

重叠并固定在竖直的硬板上。钢球沿斜槽轨道PQ滑下后从Q点飞出，落在水平挡板MN上。由于挡板靠近

硬板一侧较低，钢球落在挡板上时，钢球侧面会在白纸上挤压出一个痕迹点。移动挡板，重新释放钢球,

如此重复，白纸上将留下一系列痕迹点。

(1)下列实验条件必须满足的有

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4斜槽轨道光滑

区斜槽轨道末段水平

C每次从斜槽上相同位置无初速度释放钢球

。.图中档条MN每次必须等间距下移

(2)在某次实验中，甲同学每次都将小球从斜槽的同一位置无初速释放，并从斜槽末端水平飞出。改变水

平挡板的高度，就改变了小球在板上落点的位置，从而可描绘出小球的运动轨迹。某同学设想小球先后三

次做平抛，将水平板依次放在如图中1、2、3的位置，且1与2的间距等于2与3的间距。若三次实验中，小

球从抛出点到落点的水平位移依次为打、冷、冷，忽略空气阻力的影响，下面分析正确的是0

-x

A.X2—XX>x3—x2B.%2l<X3-X2

C.X2-XX=%3-%2。.无法判断

(3)乙同学利用图所示装置研究平抛运动的规律。实验时该同学使用频闪仪和照相机对做平抛运动的小球

进行拍摄，频闪仪每隔0.05s发出一次闪光，某次拍摄后得到的照片如图所示(图中未包括小球刚离开轨道

的影像)。图中的背景是放在竖直平面内的带有方格的纸板，纸板与小球轨迹所在平面平行，其上每个方

格的边长为5CM。该同学在实验中测得的小球影像的高度差已经在图中标出。则小球运动到图中位置力

时，其速度的水平分量大小为m/s；根据图中数据可得，当地重力加速度的大小为m/s\(

结果均保留两位有效数字)

12.实验室有一只电流表，满偏电流/g为200/M,内电阻Q约2000。某同学欲用半偏法测量该电流表的内

电阻勾,然后把这只电流表改装成量程为6M的电压表。

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实验室还能提供实验器材规格如下：

4滑动变阻器(0〜50k。)

8.滑动变阻器(0〜10。)

C电阻箱(0-99990)

D电源(电动势为6匕内阻不计)

E开关两个、导线若干

(1)滑动变阻器应选用(填选项序号)o

(2)将测电流表内电阻的实物连线图补充完整。

(3)实验时进行的主要步骤有：

①把滑动变阻器阻值调到最大，在开关52断开的前提下，闭合开关Si；

②调节滑动变阻器的触头，使电流表指针偏转到满刻度；

③闭合开关S2,在滑动变阻器阻值保持不变的前提下，调节电阻箱使得电流表指针指向表盘中央刻度；

④记下电流表指针指向表盘中央刻度时电阻箱的读数Ro=1800；

根据以上实验得到的数据，电流表内阻的测量值为=%的测量值与真实值相比一(填“偏大”

或“偏小”)o

(4)把这只电流表改装成量程为6V的电压表需要(填“串联”或“并联”)一只阻值为。的定值电

阻。

四、计算题：本大题共3小题，共42分。

13.如图所示，一种巨型娱乐器械可以让游客体验超重和失重状态。该器械可乘坐多人的环形座舱套装在

竖直柱子上，由升降机送上48根的高处，然后座舱从静止开始以ai=8a/s2的加速度匀加速下落垢

=16m,启动制动系统，座舱又匀减速下落，到地面时刚好停下。已知重力加速度g=10m/s2。求：

(1)座舱的最大速度大小及匀减速下落过程的加速度的大小？

(2)若座舱中某乘客为50kg,在匀减速下落过程中，座椅对该位游客的支持力是多少？

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14.如图所示，在y>0的区域内有沿y轴正方向的匀强电场，在y<。的区域内有垂直于坐标平面向里的匀

强磁场。一质量为小、电荷量为e的电子从y轴上4点以沿x轴正方向的初速度处开始运动。当电子第一次穿

越久轴时，恰好到达。点；当电子第二次穿越x轴时，恰好到达D点关于坐标原点的对称点C点。D、C两点均

未在图中标出。已知4。两点到坐标原点的距离分别为无、2h,不计电子的重力，求：

(1)电场强度E的大小；

(2)磁感应强度8的大小；

(3)电子从4运动到经过。、C两点再回到4经历的时间t。

15.如图所示，一根劲度系数为k的轻质弹簧左端固定，右端与静置在光滑水平面上K点的小球B相连，小

球B的右侧静置着一滑块C,其上表面是半径为R的)光滑圆弧轨道。现将一质量为小的小球4从圆弧最高点

M由静止释放，小球力沿轨道滑下后，在水平面上与小球B发生弹性碰撞，碰撞时间忽略不计。已知小球

B、滑块C的质量均为2机，小球4B均可视为质点，重力加速度为g,求:

(1)小球a下滑到圆弧轨道最低点N时，滑块c的速度大小；

(2)判断小球a与小球B作用后能否追上滑块c?

(3)弹簧弹性势能的最大值；

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答案解析

【解析】由于海啸波传播速度

同一海啸波在深海区和浅海区传播时，由于深度不同，可知波速不同，波的频率由波源决定，则频率相

同，即周期相同，根据

A

T

结合上述波速不同，则波长也不同。综合上述可知，同一海啸波在深海区和浅海区传播时，周期与频率相

同，波速与波长不同。

故选/。

2..B

【解析】小球所受的空气阻力的大小与速率成正比，即

根据牛顿第二定律，下降过程

mg—kv-ma-^

可知，加速的下降过程中，加速度从g开始逐渐减小。

小球碰后上升过程中

mg+kv—ma2

可知，小球减速上升过程中加速度从大于g的值逐渐减小到g。速度-时间图像的斜率表示加速度，则加速

下降阶段，斜率逐渐减小，减速上升阶段，斜率逐渐减小，到自高点时的图像斜率等于刚释放时的斜率。

故选瓦

3..D

【解析】AC.做出光路图，如图

高水位

・低水位

可知，a光的临界角大，根据n=与可知，a光的折射率小，即a光的频率比b光的小，故NC错误;

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2.因为a光的频率比6光的小，由c=2/可知，a光的波长比b光的大，用同一装置做双缝干涉实验，根据

Ax=%a光的相邻干涉条纹间距比6光的大，故2错误；

D根据"可知，a光的折射率小，所以a光在水中的传播速度比6光的大，故。正确。

故选。。

4..C

【解析】4设金属棒的长度为3电流为/,磁感应强度大小为8,金属棒受到的安培力大小为凡根据左手

定则可知，通电金属棒在磁场中受到的安培力方向水平向右，对金属棒受力分析如图所示

F

tan。=---

mg

仅棒中的电流变小，由尸=8〃，可知尸变小，则。变小，故/错误;

2.由tan。=£P知。与两悬线的长度无关，所以仅两悬线等长变长，。不变，故8错误;

C.仅金属棒质量变大，由tan。=；^知。变小，故C正确;

my

D仅磁感应强度变大，由12118=£知9变大，故。错误。

故选C=

5..B

【解析】4根据开普勒第三定律可知，“嫦娥六号”在轨道上运动时，运行的周期7皿>Tn>T1,故/

错误；

2.根据万有引力提供向心力，贴近月球表面运动时

GMm4兀2

R2=mR

根据密度和质量的关系

M

P=4----

“R3

联立解得

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3TT

P=GT^

故2正确；

C根据

GMm

——5—=ma

丫乙

可知，嫦娥六号在轨道I和轨道n运行至P点时加速度大小相等，故c错误；

D“嫦娥六号”在轨道U上由P点运动到Q点的过程中，只有引力做功，其机械能不变，故。错误。

6..B

【解析】4由于〃4=0B>0可知，场源电荷为正电荷，/错误；

8.根据题意可知，场源电荷应位于下图的。点，且4。=8。

可知，从C点到B点，电场强度大小逐渐减小，2正确；

C根据正电荷周围的电势分布可知，从4点移动到B过程中，电势先升高，后降低，正电荷在电势高的地方

电势能大，在电势低的地方电势能小，故将正电荷从2点移到B点，其电势能先增大后减小，C错误；

D由几何关系可知

1

DC=-AD

故有

k_kQ

治=标

0_kQ

&

EA-EC-1：4

D错误。

故选瓦

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1..A

【解析】AC.设抛物线MON的轨迹方程为

y=ax2

则两平抛运动在竖直方向为自由落体运动，有

1

y1=axl=-gtl

1

y2=axl=-gtl

联立解得

£i

._尤2

所以在M点的物品要先抛出才能使两物品同时击中。点。又由平抛在水平方向为匀速直线运动，有

=v1t1

%2="2t2

联立可得

V1ti%1

02•(2―%2

整理得

V1=v2

故N正确，C错误；

8.在抛出过程中，相同时间内的速度变化量为

Jv=gAt

在抛出过程中，加速度均为重力加速度，所以相同时间内的速度变化量一定相同，故2错误；

。因以=也，但竖直方向有

Vyi=gti>vy2=gt2

故两分速度合成后可知击中。点的速度不同，故。错误。

故选N。

8..BD

【解析】4由乙图可知，从8=看起，物块速率保持不变，合力提供向心力，开始做匀速圆周运动。故/

错误；

TT

8.当9=%时，重力方向与速度方向夹角为30。，物块重力的瞬时功率为

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P=mgvcos30°=

故5正确;

C由4选项分析可知，在?〜与区间内，物块受到的合力沿半径方向，则

f=mgcosd

可知摩擦力大小随e的增大而减小。故c错误;

D依题意，在荒〜与区间内，物块减小的机械能为

AE=nigR(l-sin300)=5/

故。正确。

故选2D。

9..CD

【解析】4牵引变电所中变压器为理想变压器，则

ni：n2=Ur\U2

解得

711：712=8：1

故N错误;

8.若高铁机车运行功率增大，根据P=U/知电流将会增大，则牵引变电所至机车间损失的电压4U=17■增

大，所以机车的工作电压

u3=U2-AU

低于25kL故8错误;

C若高铁机车运行功率增大，根据P=U/知电流将会增大，牵引变电所至机车间的热损耗功率4P=产「

也会随之增大，故C正确;

D若在额定电压下，该机车的输入功率为10000k勿，则该机车的输入电流为

P310000

[3=urF”=4。。”

由

AU=U2-U3=27.5fc7-25fcy=2.5kV

所以

AU2.5x103

12=6.25。

rF400

故。正确。

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故选CD。

10..BC

【解析】AB.设导线框的初速度为为，取向右为正方向，对其运动的全过程，由动量定理得

—B1L-At=O—mvo

又

.EA(PBL2

n=/•=----/\t=-----,At=----=------

q4R4R4R4R

得

B2L3

故/错误，3正确;

C.根据能量守恒，线框进入磁场过程中，线框产生的总焦耳热等于动能的减小量，即

46

c12BL

Q总交娱=而薜

故C正确;

D则cd边切割磁感线产生的感应电动势为

B3L4

由右手定则，cd边感应电流方向从c流向d,cd边相当于电源，故

E3B3L4

3一漏X3R=一诟康

故。错误。

故选BC。

11..(1)BC

(2)4

(3)1.09.7

【详解】(1)4C.为了获得相同的初速度，需要每次从斜槽上相同的位置无初速度释放钢球，斜槽轨道不需

要光滑，故N错误，C正确；

A为保证小球飞出时速度水平，所以斜槽轨道末段需要水平，故8正确；

D挡板只要能记录下小球在不同高度时的不同位置，不需要等间距变化，故。错误。

故选BC。

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(2)因为平抛运动在竖直方向上做自由落体运动，下落的速度越来越快，则下落相等位移的时间越来越

短，水平方向上做匀速直线运动，所以

X-%1

2>x3-x2

故选4

(3)[1][2]由题意，根据图中数据可得，小球运动到图中位置a时，水平方向上有

x=I=vot

可得其速度的水平分量大小为

5x10一2

——m/s=l-0m/s

v0=——005

根据图中数据在竖直方向上，根据逐差法可得

2

(11.0+13.4-6.1-8.6)xIO-77

g=---------------------------------m/s=9-7m/s

【解析】详细解答和解析过程见答案

12..(1)4

⑶180；偏小

(4)串联；29820

【解析】(1)在滑动变阻器阻值远大于电阻箱阻值的前提下，闭合52,此时电阻箱阻值对电路中总电阻的

影响很小，可认为干路中的电流没有发生变化，且滑动变阻器B阻值较小，采用限流式接法会烧坏电流

表。

故选瓦

(2)根据实验步骤，开关S2断开，闭合开关Si；电流表工作，则可知电流表串联在电路中，闭合开关

S2,在滑动变阻器阻值保持不变的前提下，调节电阻箱使得电流表半偏；说明电阻箱和开关S2与电流表

并联，其实物连线图如图所示。

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(3)若接入电阻箱后干路中电流近似不变，调节电阻箱使得电流表半偏，则流经电阻箱的电流和流经电流

表的电流相等，且电阻箱和电流表并联，因此Ro=Q。

在并入电阻箱后，电路总电阻减小，干路电流将会增大。流过电流表的电流为与。，所以流过电阻箱的电

流要大于夕g,所以Tg>Ro,测量值小于真实值。

(4)电流表改装成电压表串联一个大电阻。

由公式知U=Ig(rg+R)

代入得R=._3=200觉0一60_180。=29820。。

13..(1)由题可知，座舱匀加速下落至最后一刻时，速度达到最大，此时速度为外，假设整个匀加速下落过

程的时间为ti，根据匀加速直线运动的规律则

vi2=2a］比

解得

v1=16m/s

已知匀减速过程中，初速度为次，末速度为0,下落高度为

h2=h—h1=48m—16m=32m

由uF=2a2h2,解得匀减速下落过程的加速度的大小

。2=西=2

(2)座椅对乘客的支持力为尸史则由牛顿第二定律得

/支_7ng=ma2

解得座椅对该位游客的支持力大小为

F支=mg+ma=700N

方向竖直向上

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【解析】详细解答和解析过程见.

14..(1)电子在电场中做类平抛运动，在沿x轴方向做匀速直线运动，则

2/1

tl=—

Vo

沿y轴方向做匀加速直线运动，则

匚12

h=1ati

其中，根据牛顿第二定律

eE=ma

解得

(2)电子的运动轨迹如图

电子出电场时，y轴方向的分速度为

vy=ati=v0

则电子在磁场中的运动速度大小为

且与久轴的夹角为

9=45°

由几何关系可知，电子在磁场中的运动半径

rsin45°=2h

解得

r=2ah

根据洛伦兹力提供向心力

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V2