安徽省合肥市2023-2024学年高二上学期期末考试物理试题（含答案）

安徽省合肥市2023-2024学年高二上学期期末考试物理试题姓名：__________班级：__________考号：__________题号一二三四总分评分一、单项选择题（共8小题，每小题4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．某智能手机中有多种传感器，其中包括磁传感器，安装合适的软件后，利用手机中的磁传感器可以测量磁感应强度。地磁场的磁感线分布如图（a）所示。小明为了测量当地的地磁场，如图（b），在手机上建立直角坐标系，手机显示屏所在平面为xOy平面。某次测量手机水平放置，z轴正方向竖直向上，测出以下数据Bx=50μT、By图（a）图（b）A．测量地点位于北半球 B．测量地点位于赤道C．y轴正方向指向南方 D．当地的地磁场大小约为502．某同学观看了著名科幻电影《流浪地球》后，提出大胆假设，除了建造太空电梯外还可以建设一条如图所示穿过地心的隧道，假设地球的半径为R，质量分布均匀.已知均匀球壳对壳内物体引力为零，根据万有引力，我们可以合理推测小球在地心隧道运行时（）A．小球将做简谐运动B．小球将做减速运动C．小球将一直做匀加速运动D．小球将运动到地心后减速到0，最终悬停在地心3．如图所示，是用频率不同的单色光a、b射入水球对应的光路图，下列说法中正确的是（）A．a光更容易发生明显的衍射现象B．单色光a在水中的传播速度比b光快C．a光的频率大于b光的频率D．利用同一个双缝干涉装置，a光得到的干涉条纹间距大于b光4．一列简谱横波沿x轴负方向传播，已知x轴上x1=2m和图甲图乙A．0.6m/s B．0.8m/s C．1m/s D．2m/s5．静电场方向平行于x轴，其电势φ随x的分布可简化为如图所示的折线。x轴上的两点B、C的电场强度分别为EB和EA．EB大于EB．B点的电场强度方向沿x轴正方向；C．B点的电势低于C点的电势，UBCD．负电荷沿x轴从B点移到C点的过程中，静电力先做正功，后做负功。6．如图是某电容式话筒的原理示意图，E为电源，R为电阻，薄片P和Q为两金属板，从左向右对着振动片P说话，P振动而Q不动，在P、Q间距增大的过程中（）A．电容器的电容增大 B．P上的电量保持不变C．点M的电势比点N的低 D．有电流从M流向N7．如图所示，电阻R1=2.0Ω，R2=3.0Ω，R为一滑动变阻器，电压表、电流表均为理想电表，且电源内阻恒定。现将开关S闭合，调节滑片p，观察电压表和电流表示数的变化。当滑片p距A．滑片P从M端滑向N端过程中，电压表示数之比U1B．滑片P从M端滑向N端过程中，电流表示数之比I1C．由于电源内阻未知，所以R3D．若电源内阻r=2.8．在生活中躺着看手机，经常出现手机砸伤眼睛的情况。如图所示，假设手机和手机外壳总质量约为200g，从离人眼约20cm的高度无初速掉落，砸到眼睛后手机反弹速率为碰撞前的110，眼睛受到手机的冲击时间约为0.11s，取重力加速度g=10m/A．手机对眼睛的冲量方向竖直向上B．手机对眼睛的冲量大小约为0C．手机对眼睛的平均作用力大小约为4ND．手机与眼睛作用过程中手机的动量变化大小约为0二、多项选择题（共2小题，每小题5分。在每小题给出的四个选项中，有两个或以上选项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）9．已知：①单个点电荷q周围空间的电势φ=kqr，r为到点电荷的距离；②系统的电势能等于每个电荷电势能总和的一半。现在光滑绝缘水平面上，有三个带电量均为+q、质量均为m的相同金属小球，用三根长为L的轻质绝缘细绳连接，处于静止状态。A、B、C分别为其中点，A．O点的电场强度和电势均为零B．A、B、C三点电场强度大小相等，方向不同C．φD．系统的总电势能为E10．如图所示，质量M=4kg的圆环套在光滑的水平轨道上，质量m=2kg的小球通过长L=0.9m的轻绳与圆环连接。现将细绳拉直，且与AB平行，小球以竖直向下的v0A．运动过程中，小球和圆环满足水平方向动量守恒B．在运动过程中，小球能绕圆环做完整的圆周运动C．小球通过最低点时，小球的速度大小为42D．从小球开始运动到小球运动到最高点这段时间内，圆环向左运动的位移大小为0.3m三、实验题（每空2分，共16分。）11．气垫导轨上有A、B两个滑块，开始时两个滑块静止，它们之间有一根被压缩的轻质弹簧，滑块间用绳子连接（如图甲所示），绳子烧断后，两个滑块向相反方向运动，图乙为它们运动过程的频闪照片，频闪的频率为20Hz，由图可知：（1）根据照片记录的信息，从图中可以看出闪光照片有明显与事实不相符合的地方是。（2）若不计此失误，已知滑块A、B的质量分别为200g、300g，与弹簧分开后，B的动量的大小为kg⋅m/s，本实验中得出“在实验误差允许范围内，两滑块组成的系统动量守恒”这一结论的依据是。12．在进行“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的器材如下：“3.8V，0.3A”的小灯泡；电流表：A1（量程100mA，内阻约2Ω），A2（量程0.6A，内阻约电压表：V（量程5V，内阻约3kΩ）；滑动变阻器：（阻值范围0～10Ω），（阻值范围0～2kΩ）；电源：E（电动势为5V，内阻约为0.一个开关和导线若干。甲乙（1）在图的虚线框中画出“描绘小灯泡伏安特性曲线”实验的电路图；（2）为了调节方便，测量准确，实验中应选用电流表，滑动变阻器应选用（请填器材的符号）。（3）根据实验数据，还可以绘出灯丝电阻R随电压U变化的图像和小灯泡耗电功率随所加电压U变化的图像，请根据给定的甲、乙两个图像进行判断，表示灯丝电阻R随电压U变化的图像是（填“甲”或“乙”）；小灯泡消耗电功率随电压变化的图像是（填“甲”或“乙”）。四、计算题（本部分共3小题，13题10分，14题15分，15题17分，共42分.要求每题写出解题过程，只有答案没有过程概不评分.）13．如图所示为一块玻璃砖横截面，已知ABC为一直角三角形，∠A=30°，BC=2a，三角形右侧为四分之一圆弧，C点为圆心，且CD⊥CB，现有一束单色光从AC的中点P与AC夹角为45°射入，折射光恰好过B点，（已知光在真空中传播速度为c）求：（1）该玻璃砖的折射率；（2）光线从玻璃砖射入到第一次射出所经历的时间.14．光滑绝缘水平面上有一质量m=1kg、电荷量q=+5×10−4C的小球系在长L=1m的绝缘细线上线的另一端固定在O点。整个装置放置于E=2×104N/C的匀强电场中，电场方向与水平面平行且沿OA方向，如图所示（此图为俯视图）。现给小球一垂直于细线的初速度（1）求小球运动过程中绳子拉力的最大值Tm（2）小球转过角度θ满足0≤θ≤π2时，求绳子张力大小FT（3）当某次小球运动到A点时，电场方向突然反向但场强大小不变，并且此后小球每转过πrad，场强均反向且场强大小不变，假设细线最大张力足够，记小球在A点的动能为EKA求这以后小球第n次回到A点时E15．如图所示，一轻质弹簧的左端固定在小球B上，右端与小球C接触但未拴接，球B和球C静止在光滑水平台面上（此时弹簧处于原长）。小球A从左侧光滑斜面上距水平台面高度为h处由静止滑下（不计小球A在斜面与水平面衔接处的机械能损失），与球B发生正碰后粘在一起，碰撞时间极短，之后球C脱离弹簧，在水平台面上匀速运动并从其右端点O水平抛出，落入固定放置在水平地面上的竖直四分之一光滑圆弧轨道内，该段圆弧的圆心在O点，半径为R=2h。已知三个小球A、B、C均可看成质点，且质量分别为m、2m、m，重力加速度为（1）小球A、B碰撞后瞬间的速度大小；（2）弹簧具有的最大弹性势能；（3）若改变圆弧的半径，使R'

答案解析部分1．【答案】B【解析】【解答】ABC.在赤道上地磁场的磁感线是平行于地面的，测量地点在赤道，导致只有南北方向有磁场且y轴正方向指向东方或者西方，且故AC错误，B正确；D．测量地点的磁场大小为50μT，D项错误；故答案为：B。【分析】磁感应强度为矢量，可以沿各个方向分解或者合成。2．【答案】A【解析】【解答】以地心为位移起点，设某时刻物体的位移为x，则半径为x的球的质量M均匀球壳对壳内物体引力为零，此时物体所受引力大小为F=GF与x方向相反，联立可得F=−mgR【分析】简谐运动回复力与位移成正比且与位移方向相反。3．【答案】C【解析】【解答】ACD．由题图可知，a光的折射率比b光的折射率大，b光波长大于a光波长，波长越长，越容易发生明显衍射现象，因此b光比a光更容易发生明显的衍射现象，a光的频率大于b光的频率，根据双缝干涉条纹间距公式Δx=可知，其他条件相同，由于b光波长大于a光波长，所以a光的干涉条纹间距小于b光，故AD错误，C正确；B．由于b光的折射率小，根据公式v=可知，b光在介质水中传播速度大，故B错误；故答案为：C。【分析】红光波长长，相同介质波速大，折射率小，紫光波长短，相同介质波速小，折射率大。4．【答案】A【解析】【解答】因为该列波向左传播，根据题干可知x1=2m和3m=nλ+解得λ=由图可得T=4s由波长波速频率关系可得，波速为v=当n=1时可得v=0故答案为：A。【分析】波的传播具有周期性，且振动时间相差四分之一周期，则传播距离相差四分之一波长。5．【答案】D【解析】【解答】A．结合场强与电势差关系式可得电场强度的大小等于图象斜率的大小，由图可得EB等于EB．根据顺着电场线方向电势逐渐降低，可知B点的电场强度方向沿x轴负方向，故B错误；C．从图像上可知B点的电势低于C点的电势，则UUBCD．沿x轴从B点移到C点的过程中，电势先增大后减小，根据E可知负电荷沿x轴从B点移到C点的过程中电势能先减小后增大，结合功能关系可得静电力先做正功，后做负功，故D正确；故答案为：D。【分析】静电力做正功电势能减小，静电力做负功电势能增加。6．【答案】D【解析】【解答】A．由电容器电容的决定式C=P、Q间距增大时，即d增大，可知电容器的电容C减小，A错误；

B．电容器与电源相连，所以两极板间电压不变等于电源电压，由电容器电容的定义式C=可知Q=CU，电容C减小，U不变，电容器带电量Q减少，即P上的电量减小，B错误；CD．电容器电量Q减少，电容器放电，Q板带正电，则通过电阻R的电流方向由M到N，M与正极板相连，则M点的电势比N点的高，C错误，D正确。故答案为：D。【分析】电容器与电源相连，电压不变，电容器与电源断开，电荷量不变。7．【答案】D【解析】【解答】A．由图可知，左右两个电路为并联电路，电压相同，所以比值始终不变始终为1，故A错误；B．两支路电压始终相同，滑片P从M端滑向N端过程左边支路电阻增大，右边支路电阻减小，根据欧姆定律，左边支路电流减小，右边支路电流增大，所以I1C．设MP间阻值为RxR=观察式子，分子为两式之积，分母为两式之和且为定值，结合基本不等式可知分子两个式子相等则电阻最大，结合当滑片p距R3左端M点的长度为R3总长度的R故C错误；D．依题意，当滑片P距R3左端M点的长度为R3总长度的3R当外电路总电阻与电源内阻相等时，电源输出功率有最大值，电源内阻r=2.故答案为：D。【分析】当外电路总电阻与电源内阻相等时，电源输出功率有最大值，结合基本不等式求解R3大小。8．【答案】B【解析】【解答】A．冲量方向与作用力方向相同，因此手机对眼睛的冲量方向竖直向下。故A错误；BC．由动量定理有，手机对眼睛的平均作用力F大小满足Fvv解得F手机对眼睛的冲量大小为I=故B正确，C错误。D．取竖直向上为正方向，手机与眼睛作用过程中手机的动量变化大小约为Δp=m故D错误；故答案为：B。【分析】利用动量定理求解碰撞过程作用力大小。9．【答案】B,D【解析】【解答】A．O点是正三角形的中心，到各个点的距离都相同，由几何关系以及电场叠加原理可得，O点的场强为零。由题意可知点电荷的电势φ=各点电荷在O点的电势均相等，由于电势是标量，所以其叠加遵循代数运算法则，叠加后不为零，

故A错误；B．根据点电荷的电场强度公式E=k以及平行四边形法则可知，ABC三点的电场强度大小相等，方向不同，故B项正确；C．A点到小球3的距离为32φ=所以A点的电势为φ同理B点的电势为φC点的电势为φ所以有φ故C错误；D.电荷的电势能E同理可得2和3电荷电势能E结合题意②系统的电势能等于每个电荷电势能总和的一半，故整个系统电势能为E故D项正确。故答案为：BD。【分析】电势和电势能为标量，其求和是代数求和，电场强度为矢量，其求和为矢量求和，遵循平行四边形法则。10．【答案】A,B【解析】【解答】A．分析小球和圆环组成的系统可知，水平方向上不受外力，所以系统水平方向动量守恒，故A正确；

B．若小球运动到最高点时，圆环和小球的速度大小分别为v3、vM由机械能守恒可知1解得速度大小为vv小球相对圆环的速度恰好为3m/s=所以小球可以绕圆环做完整的圆周运动，故B正确；C．从开始运动到小球运动到最低点时，圆环和小球的速度大小分别为v1和vM由机械能守恒定律可知mgL+代入数据解得小球的速度大小为v故C错误；D．小球从开始到运动到最高点的过程中，结合人船模型，圆环向右运动的位移x=故D错误。故答案为：AB。【分析】水平方向合外力为零，所以水平方向动量守恒，没有摩擦力，系统机械能也守恒。11．【答案】（1）滑块应该有加速过程，然后再匀速运动（2）0.36；A、B的动量始终大小相等方向相反【解析】【解答】（1）烧断细线后，在弹簧恢复原长的过程中，物体应先做加速运动，当弹簧恢复原长后，滑块做匀速直线运动，由图中闪光照片可知，滑块直接做匀速直线运动，没有加速过程，与事实不符。（2）频闪照相的时间间隔t=滑块A的速度v动量为p滑块B的速度v滑块B的动量pA、B的动量大小相等、方向相反，它们的总动量为零，释放前的动量也为零，因此系统动量守恒。【分析】（1）弹簧恢复原长的过程中，物体应先做加速运动，后做匀速直线运动；

（2）两个物块动量之和始终为零，故系统动量守恒。12．【答案】（1）（2）A2；R1（3）甲；乙【解析】【解答】（1）电路图如图所示。（2）小灯泡的额定电流是0.3A，因此电流应该选择A2描绘小灯泡伏安特性曲线，滑动变阻器需要采用分压式接法，选择较小的滑动变阻器，电表示数变化均匀，因此选择R1（3）电压为0时，灯丝的电阻不为0，而电功率是0，所以甲是电阻随电压变化的曲线，乙是电功率随电压变化的曲线。【分析】（1）分压式接法可以得到更多的实验数据，故用分压式接法；

（2）结合灯泡电流大小选择电流表，分压式接法选择小阻值滑动变阻器；

（3）电压为0时，灯丝的电阻不为0，而电功率是0。13．【答案】（1）解：如图所示，光线从P点射入时，入射角θ=45°，折射角β=30°则玻璃砖的折射率为n=（2）解：设全反射的临界角为C，则sin故C=45°由上述光路图几何关系分析可知，光线在B点的入射角为60°，大于临界角C，光线在B点发生全反射，同理，知光线在圆弧上E点也发生全反射，因此，光线在圆弧上B、E发生两次全反射，然后从CD边F点垂直射出。光线从玻璃砖射入到第一次射出所经历的总路程为s=光线在玻璃砖中传播速度为v=cn，传播时间为t=【解析】【分析】（1）结合几何关系求得折射角与入射角，结合折射定律求解折射率；

（2）由全反射临界角公式求解临界角，结合几何关系画出光路图，从而求出光经过的路程，结合折射定律求解光在