山西省长治市2023-2024学年高二上学期期末考试物理试题（含答案）

山西省长治市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、选择题（共12小题，满分48分，每小题4分）1．嫦娥五号搭载《星光》登月证书颁授仪式在北京举行。如果嫦娥五号携带已封装音乐片《星光》和月壤的上升器离开月球表面的一段运动过程中，在竖直方向上其v﹣t图像如图所示。则加速及减速过程中，封装装置对质量为1.7kg月壤样品的作用力大小之差为（）A．3.2N B．4.5N C．6.8N D．7.6N2．如图，质量为50kg的某同学在做引体向上，从双臂伸直到肩部与单杠同高度算1次，若他在1分钟内完成了12次，每次肩部上升的距离均为0.5m，重力加速度大小为g=10 m/sA．250J，5W B．3000J，250WC．3000J，50W D．6000J，100W3．如图所示演示装置，一根张紧的水平绳上挂着四个单摆，让C摆摆动，其余各摆也摆动起来，可以发现（）A．B摆振幅最大 B．D摆摆动周期最短C．A摆摆动周期最长 D．各摆摆动的周期均与C摆相同4．如图所示，一根长为L、通有电流I的直导线，放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，其所受安培力的大小为（）A．0 B．BIL C．BIL D．5．下列物理现象：（1）透过坦克壁上安装的平行玻璃砖观察外界的视野会变大；（2）雨后公路积水上面飘浮的油膜呈现彩色。这两种现象分别属于（）A．衍射、干涉 B．衍射、折射 C．折射、衍射 D．折射、干涉6．“火星冲日”是指火星、地球、太阳三者依次排成一条直线，此时火星距离地球最近。若地球和火星绕太阳公转的周期分别为T1、T2（T1＜T2），认为地球和火星的运行轨道均为圆，则相邻两次“火星冲日”间隔的时间为（）A．T1T2T2−T1 7．一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0时波形如图所示。已知在0.6s末，A点恰第四次（图中为第一次）出现在波峰，则下列说法正确的是（）A．波的周期是0.15sB．在t＝1.5s时波刚传播到质点P处C．质点P开始振动时速度沿y轴负方向D．P点在t＝0.35s末第一次出现在波谷位置8．如图所示，平行金属板中带电质点P原处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，则（）A．电压表读数增大 B．电流表读数减小C．质点P将向上运动 D．R3上消耗的功率逐渐减小9．某同学将两种不同的单色光a、b互相平行地斜射到同一平行玻璃砖的上表面，调整两束光的间距及光线的倾斜程度，结果能使两束光从玻璃砖的下表面射出后，能照射到地面上的同一点，则下列说法正确的是（）A．若a光是蓝光，则b光可能是紫光B．a光在真空中的传播速度比b光在真空中的传播速度大C．在真空中，a光的频率比b光的频率低D．a、b两束光从空气进入玻璃砖，传播速度和波长都变小10．如图所示，在水平光滑桌面上有两辆静止的小车A和B，将两车用细线拴在一起，中间有一被压缩的弹簧，烧断细线后至弹簧恢复原长的过程中，两辆小车的（）A．A和B动量变化量大小相同 B．A和B动能变化量相同C．弹簧弹力对A和B冲量大小相同 D．弹簧弹力对A和B做功相同11．如图所示，A为粒子源，A和极板B间的加速电压为U1，两水平放置的平行带电板CD间的电压为U2。现有质量为m、电荷量为+q的粒子从A处由静止释放，被加速电压A．带电粒子射出B板时的速度vB．带电粒子在CD极板间运动的时间t=LC．带电粒子飞出CD间电场时在竖直方向上发生的位移y=D．若同时使U1和U12．如图所示，在直角坐标系xOy的第一象限内存在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，在y轴上S处有一粒子源，它可向右侧纸面内各个方向射出速率相等的质量均为m、电荷量均为q的同种带电粒子，所有粒子射出磁场时离S最远的位置是x轴上的P点。已知OP=A．粒子的速度大小为qBdB．从x轴上射出磁场的粒子在磁场中运动的最长时间与最短时间之比为7：4C．沿平行x轴正方向射入的粒子离开磁场时的位置到O点的距离为3D．从O点射出的粒子在磁场中的运动时间为πm二、实验题（共2小题，满分12分，每小题6分）13．在用“单摆测重力加速度”的实验中：

①某同学在实验中测得的小球直径为d，测定了摆线的长度为l，用秒表记录小球完成n次全振动的总时间为t，则当地的重力加速度的表示式为g＝（用d、l、n、t表示）。若该同学用游标卡尺测定了小球的直径，如图所示，则小球直径为cm；②为了尽可能减小实验误差，下述操作中可行的是。A.选用不可伸长的细线作为摆线B.当小球通过最高点时开始计时C.让小球尽可能在同一竖直面内摆动D.减小摆球的质量14．如图所示，为某物理兴趣小组改装电流表的电路。已知毫安表表头内阻为60Ω，满偏电流为2mA，R1和R2为定值电阻。若毫安表可改装成量程为4mA和15mA的电流表，则：

（1）图中表笔A应为色（选填“红”或“黑”）。（2）选择开关S与（选填“a”或“b”）端相接时，电流表的量程为15mA。（3）由题给出的条件和数据，可以求出R1＝Ω，R2＝Ω。（4）若表头标记的内阻不准，造成改装后的电流表示数比标准电流表示数偏小，则表头内阻的真实值应（选填“大于”或“小于”）60Ω三、解答题（共4小题，满分40分）15．如图，半径为R的半球形玻璃体置于水平桌面上，半球的上表面水平，球面与桌面相切于A点。一细束单色光经球心O从空气中射入玻璃体内，入射角为60°，出射光线射在桌面上B点处，AB之间的距离为33（1）玻璃折射率；（2）入射光束在纸面内向左平移，射入玻璃体的光线在球面上恰好发生全反射时，光束在上表面的入射点到O点的距离。不考虑光线在玻璃体内的多次反射。16．一列横波水平向右传播的波速v＝40cm/s，在某一时刻的波形如图所示。求：（1）这列波的波长、振幅、周期、频率；（2）在图上画出经过0.1s时的波形。17．在科学研究中，可以通过施加适当的磁场来实现对带电粒子运动的控制。在如图所示的平面坐标系xOy内，矩形区域（﹣3d＜x＜d、−3d＜y＜3d）外存在范围足够大的匀强磁场。一质量为m、电荷量为+q的粒子从P（0，3d）点沿y轴正方向射入磁场，当入射速度为v0时，粒子从（﹣2d，（1）求磁场的磁感应强度B的大小；（2）求粒子离开P点后经多长时间第一次回到P点；（3）若仅将入射速度变为2v0，求粒子离开P点后运动多少路程经过P点。18．如图所示，在足够长的光滑水平地面MN上固定一光滑的竖直半圆形轨道NP，NP的半径为R＝0.5m，N点处切线水平且与地面平滑连接。质量m1＝5kg的物块A与轻弹簧一端连接，以速度v＝4m/s沿水平地面向右运动，物块B静止在物块A运动的前方。与物块A连接的轻弹簧从接触B到弹簧被压缩到最短的过程中，物块B运动的距离为0.15m，经历的时间为t＝0.2s。在此后的运动中，B与弹簧分离后，滑上轨道NP，沿NP运动时恰能经过最高点P。物块A、B均可视为质点，弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度为g＝10m/s2。求：（1）物块B在N点的速度大小；（2）物块B的质量；（3）弹簧的最大压缩量。

答案解析部分1．【答案】C【解析】【解答】由图像可得，加速过程月壤样品的加速度大小为a减速过程月壤样品的加速度大小为a对月壤样品，根据牛顿第二定律可得，加速上升时F减速上升时mg'-作用力大小之差为∆F=联立解得∆F=mC符合题意，ABD不符合题意。

故答案为：C。

【分析】由v-t图像求出样品的加速度，再由牛顿第二定律求解封装装置对月壤样品的作用力大小之差。2．【答案】C【解析】【解答】1分钟内完成了12次引体向上，克服重力所做的功W=12mgh=3000J平均功率P=故答案为：C。

【分析】1分钟内完成了12次引体向上，利用重力做功公式求解重力做功。3．【答案】D【解析】【解答】由题意可知，C摆为驱动摆，其它摆做受迫振动，根据受迫振动的特点可知，做受迫振动的物体振动周期等于驱动力的周期，当物体的固有周期等于驱动力的周期时，物体发生共振，振幅最大，故C摆摆动起来后，A、B、D三摆周期相同，均匀C摆周期相同，因为A摆的摆长等于C摆的摆长，由单摆的周期公式T=2π可知，A摆的固有周期等于C摆的周期，所以A摆发生共振，振幅最大，ABC不符合题意，D符合题意。

故答案为：D。

【分析】根据受迫振动特点和共振的条件以及特点分析。4．【答案】B【解析】【解答】根据安培力公式可得F=BILB符合题意，ACD不符合题意。

故答案为：B。

【分析】根据安培力公式计算即可。5．【答案】D【解析】【解答】透过坦克壁上安装的平行玻璃砖观察外界的视野会变大是由于光的折射造成的；雨后公路积水上面飘浮的油膜呈现彩色是薄膜干涉现象，ABC不符合题意，D符合题意。

故答案为：D。

【分析】了解生活中常见的光学现象，明确其原理。6．【答案】A【解析】【解答】设相邻两次“火星冲日”间隔的时间为t，有ω即2π解得t=D符合题意，ABC不符合题意。

故答案为：A。

【分析】根据相邻两次“火星冲日”过程中，地球和火星做圆周运动的圆心角的差值进行求解。7．【答案】C,D【解析】【解答】A.A点由图中时刻经3个周期恰第四次出现在波峰，有3T=0.6s得该波的周期T=0.2sA不符合题意；

B.由图看出该波波长为λ=2则波速为v=波由B点传播到P点的时间为t=可知在t＝0.3s时波刚传播到质点P处，B不符合题意；

C.由图可知，t=0时B点即将开始振动，由波形平移法可知，B沿y轴负方向开始起振，因为介质中所有质点起振的方向均与波源的起振方向相同，所有P点开始振动时速度沿y轴负方向，C符合题意；

D.当x=1.5m处波谷传到P点时，P点第一次出现在波谷底部，所用时间为t=D符合题意。

故答案为：CD。

【分析】由题意求出周期；求出波速，再计算波传到P点的时间；由波形平移法分析B点的起振方向，再根据所有质点起振方向都相同，得出P点开始起振的方向；根据波传播的是振动形式，分析第一个波谷传到P点所用的时间即可。8．【答案】D【解析】【解答】解：AB、由图可知，R2与滑动变阻器R4串联后与R3并联后，再与R1串联接在电源两端；电容器与R3并联；当滑片向b移动时，滑动变阻器接入电阻减小，则电路中总电阻减小；由闭合电路欧姆定律可知，电路中电流增大；路端电压减小，同时R1两端的电压也增大；故并联部分的电压减小；由欧姆定律可知流过R3的电流减小，则流过并联部分的电流增大，故电流表示数增大；因并联部分电压减小，而R2中电压增大，故电压表示数减小，故A错误；B错误；C、因电容器两端电压减小，故电荷受到的向上电场力减小，则重力大于电场力，合力向下，电荷向下运动，故C错误；D、因R3两端的电压减小，由P=U2R可知，R故选：D【分析】由图可知电路结构，由滑片的移动可知电路中电阻的变化，再由闭合电路欧姆定律可知各电表示数的变化及电容器两端的电压变化；再分析质点的受力情况可知质点的运动情况．9．【答案】A,C,D【解析】【解答】A.由题意知，在玻璃砖的上表面a光的折射角大于b光的折射角，由折射率公式n=可知，玻璃砖对a光的折射率小于b光的折射率，因为光的频率越大，折射率越大，所以若a光是蓝光，则b光可能是紫光，A符合题意；

B.真空中，a光和b光的传播速度相同，都是3.0×108m/sλ=知波长变小，D符合题意。

故答案为：ACD。

【分析】根据两光在上表面入射角和折射角的关系，比较玻璃砖对两种光的折射率，得出两种光可能的颜色；真空中，所有光的传播速度均为3.0×108m/s10．【答案】A,C【解析】【解答】AC.烧断细线后，A、B组成的系统所受合外力为零，所以系统动量守恒，由动量守恒定律可知：故A、B动量变化量大小相等，方向相反，根据动量定理可知，弹簧弹力对A、B冲量大小相同，AC符合题意；

BD.由动量守恒定律得m由机械能守恒定律得E解得EkA=可知，如果A、B两物体的质量不相等，则A、B动能变化量不相同，由动能定理，可知，弹簧弹力对A、B做功也不相同，BD不符合题意。

故答案为：AC。

【分析】根据动量守恒定律分析烧断细线后至弹簧恢复原长的过程中，A和B动量变化量的大小关系；根据动量定理分析弹簧弹力对A和B冲量大小的关系；根据动量守恒定律和机械能守恒定律，求出弹簧恢复至原长时A、B的动能，分析A和B动能变化量的关系；再由动能定理分析弹簧弹力对A和B做功的关系。11．【答案】B,D【解析】【解答】A．粒子从粒子源A到B板的过程，由动能定理得qU1=B．粒子进入偏转电场做类平抛运动，水平方向做匀速直线运动，则粒子在CD间的运动时间为t=LC．粒子飞出CD间时在竖直方向发生的位移为y=12at2D．若粒子飞出CD极板间时速度与水平方向夹角为θ，则tanθ=atv0，联立可得tanθ=故答案为：BD。

【分析】粒子从粒子源A到B板的过程，由动能定理得出带电粒子射出B板的速度，粒子在偏转电场中做类平抛运动，结合类平抛运动的规律以及牛顿第二定律进行分析判断。12．【答案】A,D【解析】【解答】A.根据几何关系可得SP=所有粒子射出磁场时离S最远的位置是x轴上的P点，可知粒子做圆周运动的半径r满足2r=SP=2d可得r=d根据洛伦兹力充当粒子做圆周运动的向心力可得qvB=m解得粒子的速度大小为v=A符合题意；

B.从x轴上射出磁场的粒子中，沿y轴正方向射出的粒子在磁场中运动的时间最长，从O点射出的粒子时间最短，运动轨迹如图所示：

根据几何关系，粒子在磁场中做圆周运动的圆心角的最大值和最小值分别为α=3π2从x轴上射出磁场的粒子在磁场中运动的最长时间与最短时间之比为是tB不符合题意；

C.根据粒子在磁场中的运动半径r=d可知，沿平行x轴正方向射入的粒子，其轨迹圆心在O点，离开磁场时的位置到O点的距离为r，即沿平行x轴正方向射入的粒子离开磁场时的位置到O点的距离为d，C不符合题意；

D.从O点射出的粒子轨迹如图所示：

由几何关系可得，轨迹的圆心角为θ=故从O点射出的粒子在磁场中的运动时间为t=D符合题意。

故答案为：AD。

【分析】根据题意，由几何关系求出粒子做圆周运动的轨迹，再由洛伦兹力充当向心力求解粒子的运动速度；找出粒子在磁场中运动时间最长和最短的运动轨迹，求出轨迹的圆心角，再由粒子在磁场中的运动时间公式t=θ2πT13．【答案】4π【解析】【解答】①根据单摆周期公式T=2π可得g=依题意知L=l+d2联立以上几式，求得当地的重力加速度的表示式为g=图中游标卡尺的精确度为0.05mm，主尺读数为22mm，可动尺读数为8×0.05mm=0.40mm，可得该小球直径大小为d=22mm+0.40mm=22.40mm=2.240cm（2）A.为了减小实验误差，应选用不可伸长的细线作为摆线，A符合题意；

B.摆球在通过平衡位置时速度最大，便于观察计时，即当小球通过最低点时开始计时较好，B不符合题意；

C.让小球尽可能在同一竖直面内摆动，否则摆球形成圆锥摆，周期将发生变化，C符合题意；

D.为了减小空气阻力造成的实验误差，摆球应选择密度大，体积小的实心金属小球，D不符合题意。

故答案为：AC。

【分析】①根据单摆的周期公式T=2πLg，推导当地的重力加速度；根据游标卡尺的读数规则读数；14．【答案】（1）红（2）a（3）16；44（4）大于【解析】【解答】（1）根据电流“红进黑出”的规律，可知表笔A应为红色。

（2）由欧姆定律可得，开关S接a时，电流表的量程为I接b时，电流表的量程为I可知选择开关S与a端相接时，表的量程大，故选择开关S与a端相接时，电流表的量程为15mA。

（3）将数据代入（2）中表达式，解得R1=16Ω（4）改装后的电流表示数比标准电流表示数偏小，流过表头的电流偏小，表头内阻偏大，即表头内阻的真实值应大于60Ω。

【分析】（1）根据电流“红进黑出”的规律，分析表笔的颜色；（2）由欧姆定律分析开关S接a和b时的量程关系；（3）由欧姆定律求解R1和R2的阻值；（4）根据电流表的改装原理分析实验误差。15．【答案】（1）解：如图a所示tann=由以上两式得n=（2）解：临界角C，如图b所示，∠EDO=C，sin正弦定理OD解得OE=【解析】【分析】通过几何关系求出光的入射角和折射角，利用折射定律求解介质的折射率；结合光线的入射角和介质的折射率，利用折射定律求解折射角，大致画出光的传播路径，利用几何关系求解距离即可。16．【答案】（1）由图可知波长λ＝8cm，振幅A＝0.2cm，这列波的频率和周期分别是f=vλ=（2）经过0.1s时的波形如图：【解析】【分析】（1）由图读出该波的波长和振幅，根据波速公式求出该波的频率和周期；（2）0.1s为半个周期，波向前传播半个波长，做出波形图像。17．【答案】（1）如右图粒子从P点沿y轴正方向射入磁场，沿y轴负方向从Q（﹣2d，3d）进入无场区，由题意得，粒子做圆周运动的半径为：r＝d，粒子在磁场中做圆周运动，由牛顿第二定律得：qv0B＝mv0解得：B=m（2）由题意知，粒子从P到Q的时