河北省承德市2023-2024学年高二上学期期末考试物理试题（含答案）

河北省承德市2023-2024学年高二上学期期末考试物理试题姓名：__________班级：__________考号：__________题号一二三总分评分一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28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．我国早在宋代就发明了火箭。假设一初始静止的火箭总质量为M，喷出气体的质量为m、速度大小为v，则火箭的速度大小可表示为（）A．mvM−m B．mvM+m C．2mvM−m2．关于磁感线与电场线的描述，正确的是（）A．电场线一定是直线 B．磁感线一定是闭合的C．磁感线是电荷的运动轨迹 D．电场线是实际上存在的3．下列现象中，属于光的折射的是（）A．湖中倒影B．小孔成像C．插入水中部分的筷子看上去弯了D．日食4．钓鱼者小张使用的鱼漂在水面沿x轴做简谐运动的图像如图所示，下列描述正确的是（）A．t=1s时，鱼漂的速度为零，加速度为正向最大值B．t=2s时，鱼漂的速度为负，加速度为零C．t=3s时，鱼漂的速度为负向最大值，加速度为零D．t=4s时，鱼漂的速度为正，加速度为正向最大值5．若在未来科学家发现了磁单极子，其周围存在均匀辐射磁场且磁感应强度大小满足B=kA．静止时圆环中没有电流B．静止时圆环沿其半径方向有扩张的趋势C．若将圆环向上平移一小段距离后由静止释放，则圆环下落到初始静止位置时加速度最大D．静止时圆环中的电流I=6．由同一信号源带动的两个相同的扬声器分别放置在两直角边的端点，声波频率为17Hz、振幅是5mm、波速是340m/s，两直角边长分别为40m、20m，则直角顶点O处声波的振幅是（）A．0 B．5mm C．10mm D．20mm7．城市施工时，为了避免挖到铺设在地下的导线，需要在施工前用检测线圈检测地下是否铺设导线。如图所示，若地下有一条沿着东西方向的水平直导线，导线中有电流通过。现用一闭合的检测线圈来检测，俯视检测线圈，下列说法正确的是（）A．若线圈静止在导线正上方，当导线中通过不断变化的电流时，线圈中会产生感应电流B．若线圈由北向南沿水平地面通过导线上方，感应电流的方向先顺时针后逆时针C．若线圈在导线正上方由西向东水平运动，检测线圈受到的安培力为零D．若线圈由北向南水平运动，检测线圈所受安培力方向一直向正北二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18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6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。8．关于电磁波谱，下列说法正确的是（）A．X射线可用于广播 B．γ射线是波长最短的电磁波C．紫外线的频率比紫光的高 D．长波可以摧毁病变的细胞9．一列沿x轴方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形如图所示，波上有两质点P、Q，P质点的平衡位置坐标为xP=1m，Q质点的平衡位置坐标为xQA．如果此时质点Q正在向y轴负方向振动，这列波的传播方向为x轴正方向，波速为4mB．该波能很容易绕过尺寸为1.C．如果该波沿x轴正方向传播，在t=0.D．无论该波向哪个方向传播，平衡位置位于x=4.10．回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中有周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能被加速，两个D形金属盒中有垂直于盒面、磁感应强度大小为B的匀强磁场。如图所示，两D形盒间的狭缝很小，粒子穿过狭缝的时间可忽略，两D形盒接在电压为U、频率为f的交流电源上，若A处粒子源产生的质子在回旋加速器中被加速，则下列说法正确的是（）A．A处粒子源产生的质子在磁场中运动的周期和高频交流电的周期不相等B．若只增大交流电压U，则质子从回旋加速器中射出时的动能变大C．若只增大D形盒的半径，则质子从回旋加速器中射出时的动能变大D．若D形盒中磁感应强度大小B增大，则其所接交流电频率必须增大才能使装置正常工作三、非选择题：共54分。11．“祖冲之”实验小组用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。（1）（多选）以下给出的器材中，本实验需要用到的是____．A．干电池 B．学生电源 C．电流表 D．多用电表（2）关于本实验，下列说法正确的是____。A．为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数B．因为使用的电压较低，所以通电时可直接用手接触裸露的导线C．实验时可以保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，探究副线圈匝数对副线圈电压的影响D．变压器开始正常工作后，通过铁芯导电将电能从原线圈传递到副线圈12．某中学实验探究小组用如图甲所示的装置来做“用双缝干涉测量光的波长”的实验。甲（1）将实验仪器按要求安装在光具座上，如图甲所示，则在甲图中1、2处分别应该安装的器材是____。A．1处为单缝、2处为双缝 B．1处为单缝、2处为滤光片C．1处为滤光片、2处为单缝 D．1处为双缝、2处为单缝（2）单色光照射双缝得到的干涉条纹如图乙所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺示数也在图乙中给出。乙①分划板在图中A位置时游标卡尺的示数为xA=mm，在B位置时游标卡尺的示数为xB=mm，相邻两亮条纹间距②若双缝间距d=0.4mm，双缝到光屏间的距离L=60cm，由公式Δx=，该单色光的波长λ=13．在倾角θ=37°的绝缘斜面上有一质量m=1kg、电荷量q=−2C的滑块以速度v向下恰好做匀速直线运动，空间存在垂直纸面向里、大小为5T的匀强磁场B，取重力加速度大小g=10m/s2（1）滑块受到的洛伦兹力F；（2）速度v的大小。14．质量m=1kg的小球a与质量M=2kg的小球b静止于光滑水平桌面上，桌面高h=0.45m、长L=1m，现给小球a一水平向右、大小为6N⋅s的瞬时冲量I，两小球发生弹性碰撞，碰撞时间极短，取重力加速度大（1）碰后瞬间小球a的速度v；（2）小球b落到水平地面瞬间的动能Ek（3）两小球在地面的落点之间的距离d。15．边长L=2m、质量m=0.1kg、电阻R=4Ω的正方形线框cdef以速度v=6m/s沿倾角θ=30°的光滑斜面向上运动，在斜面上方有垂直斜面向下的匀强磁场区域，其宽度D=2.（1）求线框刚开始运动时，cf边离磁场区域下边界的距离d；（2）判断cf边能否通过磁场区域上边界；（3）求线框产生的焦耳热Q。

答案解析部分1．【答案】A【解析】【解答】以喷出气体的速度方向为正方向，由动量守恒定律可得mv-(M-m)v'=0解得火箭的速度大小v'=A符合题意，BCD不符合题意。

故答案为：A。

【分析】由动量守恒定律列式求解即可。2．【答案】B【解析】【解答】A.电场线可以是直线，也可以是曲线，A不符合题意；

B.磁体外部，磁感线从N极出发进入S极，磁体内部，磁感线从S极回到N极，故磁感线是闭合的曲线，B符合题意；

C.磁感线是为了形象的描述磁场而假想的曲线，不是运动轨迹，C不符合题意；

D.电场线是假想曲线，实际不存在，D不符合题意。

故答案为：B。

【分析】根据电场线和磁场线的特点分析。3．【答案】C【解析】【解答】A.湖中的倒影是光的反射，A不符合题意；

B.小孔成像是光的直线传播，B不符合题意；

C.插入水中部分的筷子看上去弯了是光的折射，C符合题意；

D.日食是光的直线传播形成，D不符合题意。

故答案为：C。

【分析】理解生活中出现的光现象，根据光的直线传播、光的反射、光的折射等现象的原理进行分析。4．【答案】B【解析】【解答】根据简谐振动特点可知，质点位于平衡位置时，速度最大，加速度为零，x-t图像的斜率为正值时，表示速度为正，斜率为负时，表示速度为负；质点位于两端点时，速度为零，加速度最大，并且加速度方向总是指向平衡位置。

A.t=1s时，鱼漂位于上端点，所以速度为零，加速度为负向最大值，A不符合题意；

B.t=2s时，鱼漂位于平衡位置，速度为负向最大，加速度为零，B符合题意；

C.t=3s时，鱼漂位于下端点，鱼漂的速度为零，加速度为正向最大值，C不符合题意；

D.t=4s时，鱼漂位于平衡位置，鱼漂的速度为正，加速度为零，D不符合题意。

故答案为：B。

【分析】根据简谐振动的特点，分析各时刻质点的运动特点。5．【答案】D【解析】【解答】A.圆环静止在N极正上方，则其受力平衡，圆环所受安培力竖直向上，与重力等大反向，所以圆环中有电流，根据左手定则可知，电流方向为顺时针方向（俯视），A不符合题意；

B.由电流和磁场的方向关系，根据左手定则可知，静止时圆环上的各点受到的安培力的方向斜向上，如图所示，有沿半径向里的分力，圆环有收缩的趋势，B不符合题意；

D.在水平方向，根据圆环的对称性可知，环上各点所受的安培力在水平方向上的分力的合力为零，在竖直方向上的分力的合力与重力大小相等，设圆环上各点受到的安培力与竖直方向的夹角为θ，则BI·2πR根据几何关系有cos根据题意可得B=静止时圆环中的电流I=D符合题意；

C.圆环受到的安培力F=BI·2πR将圆环向上平移一小段距离后安培力将减小，由静止释放圆环，开始时重力大于安培力，环将加速下落，向下运动的过程中安培力增大，合力减小，圆环做加速度减小的加速运动，当圆环下落到初始静止位置时，合外力为零，加速度为零，之后圆环继续下落，安培力大于重力，合力变为向上且增大，圆环做加速度增大的减速运动，所以圆环下落到初始静止位置时加速度最小，C不符合题意。

故答案为：D。

【分析】由共点力平衡条件分析圆环是否受到安培力作用，确定圆环中是否有电流；由左手定则判断圆环有扩张还是收缩的趋势；由共点力平衡条件结合安培力公式，求解静止时圆环中的电流大小；根据圆环下落过程中的受力情况，分析圆环加速度的变化情况。6．【答案】C【解析】【解答】声波的波长为λ=直角顶点O到两扬声器的距离差为∆s=40由同一信号源带动的两个相同的扬声器产生的声波振动步调相同，所以直角顶点O为两列声波的振动加强点，故O点的振幅为AO=2A=10mmC符合题意，ABD不符合题意。

故答案为：C。

【分析】根据直角顶点O到两扬声器的距离差与波长的关系，判断O点是加强点还是减弱点，然后得出O点的振幅。7．【答案】C【解析】【解答】A.若线圈静止在导线正上方，虽然导线中通过的电流不断变化，但穿过线圈的磁通量总为零，则线圈中不会产生感应电流，A不符合题意；

B.若线圈由北向南沿水平地面通过导线上方，根据右手螺旋定则可知，穿过线圈的磁通量先向下增加后向上减小，根据楞次定律可知，线圈中感应电流的方向先逆时针后顺时针，B不符合题意；

C.若线圈在导线正上方由西向东水平运动，穿过线圈的磁通量总为零，线圈中无感应电流产生，则检测线圈受到的安培力为零，C符合题意；

D.由C项分析可知，若线圈由北向南水平运动，当线圈运动到导线正上方时感应电流为零，则检测线圈所受安培力为零，D不符合题意。

故答案为：C。

【分析】由右手螺旋定则判断导线产生的磁场，结合线圈的运动方向，得出线圈中磁通量的变化情况，再根据感应电流的产生条件判断线圈中是否有感应电流产生，由楞次定律判断感应电流的方向。8．【答案】B,C【解析】【解答】A.X射线具有较强的穿透能力，所以不能用于广播，A不符合题意；

B.根据电磁波谱排序可知，γ射线波长最短，由f=可知，γ射线频率最高，B符合题意；

C.根据电磁波谱排序可知，紫外线的波长比紫光短，由f=vλ可知，紫外线的频率比紫光的高，C符合题意；

D.长波波长较长，由f=vλ可知，频率较低，能量较小，不可摧毁病变的细胞，D不符合题意。9．【答案】B,C【解析】【解答】A.根据波形平移法可知，该波沿x轴负方向传播，该波的周期为T=根据波形图可知该波的波长为λ=4m可得该波传播的速度为v=A不符合题意；

B.当波长大于孔或障碍物的尺寸或相差不多时，能发生明显的衍射，故该波能很容易绕过尺寸为1.5m的障碍物继续传播，B符合题意；

CD.由图可知该波的振幅为8cm，波长为λ=4m，设该波的波动方程为y=8将xP=1m，y=8cm，代入得y=8当xQ=2.5m时，y'=8平衡位置位于x=4.5m的质点与Q质点的位移大小相同，方向相反；设质点Q的振动方程为y=8当t=0时y=-42cm，代入振动方程得y=8当t=0.375s时y=8cm，所以在=0.375s时质点Q到达波峰，故C符合题意，D不符合题意。

故答案为：BC。

【分析】由波形平移法判断波的传播方向，由波速公式计算该波的波速；根据波能产生明显衍射现象的条件分析；写出该波的波动方程，分析平衡位置位于x=4.5m处的质点与Q质点的位移关系；再写出Q点的振动方程，求出在t=0.375s时质点Q所在的位置。10．【答案】C,D【解析】【解答】A.根据回旋加速器原理可知，质子在磁场中运动的周期和高频交流电的周期相等，A不符合题意；

B.回旋加速器中，粒子只有在回旋半径等于D型盒半径时，才能从回旋加速器的出口射出，射出时粒子的动能最大，根据洛伦兹力提供向心力qvB=m设回旋加速器D形盒的半径为R，可推导出粒子的最大动能为E由此可知，粒子的最大动能与交流电压无关，B不符合题意；

C.由E可知，若只增大D形盒的半径，则质子从回旋加速器中射出时的动能变大，C符合题意；

D.粒子在磁场中做圆周运动的频率f=若D形盒中磁感应强度大小B增大，则粒子在磁场中做圆周运动的频率变大，而粒子在磁场中运动的频率和高频交流电的频率相等，所以其所接交流电频率必须增大才能使装置正常工作，D符合题意。

故答案为：CD。

【分析】回旋加速器中所加交流电的周期与粒子在磁场中做圆周运动的周期相等；推导粒子获得最大动能的表达式，确定相关因素；推导粒子在磁场中做圆周运动的频率与形盒中磁感应强度大小B的关系，再根据粒子在磁场中运动的频率和高频交流电的频率相等，分析所接交流电频率的变化。11．【答案】（1）B；D（2）C【解析】【解答】（1）因为变压器只对交流电工作，对直流电不工作，所以需使用能提供交流电的学生电源，不需要干电池，实验中需使用多用电表测量交流电压，不需要电流表，AC不符合题意，BD符合题意。

故答案为：BD。

（2）A.为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，A不符合题意；

B.即使使用的电压较低，通电时也不可直接用手接触裸露的导线进行连接，况且这样无形之中，将人体并联在电路中，导致所测数据不准确，B不符合题意；

C.实验时可以保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，探究副线圈匝数对副线圈电压的影响，C符合题意；

D.变压器开始正常工作后，通过电磁感应将电能从原线圈传递到副线圈，D不符合题意。

故答案为：C。

【分析】（1）根据实验原理选择实验器材；（2）根据变压器的工作原理和实验的注意事项进行分析。12．【答案】（1）A（2）11.1；15.6；0.75；Lλd；【解析】【解答】（1）根据实验原理可知，1处为单缝、2处为双缝，A符合题意，BCD不符合题意。

故答案为：A。

（2）①图中游标卡尺的精度为0.1mm，主尺读数为11mm，可动尺读数为1×0.1mm=0.1mm，可得分划板在图中A位置时游标卡尺的示数为x在B位置时，主尺读数为15mm，可动尺读数为6×0.1mm=0.6mm，可得分划板在图中B位置时游标卡尺的示数为x则相邻两亮条纹间距∆x=②根据条纹间距公式可知∆x=代入数据解得该单色光的波长λ=5×【分析】（1）根据实验原理分析实验器材的安装；（2）①根据游标卡尺读数规则读数，求出相邻两条亮条纹间距；