2023-2024學年北京市房山區(qū)高二（下）期末物理試卷（含答案）

第=page11頁，共=sectionpages11頁2023-2024學年北京市房山區(qū)高二（下）期末物理試卷一、單選題：本大題共14小題，共42分。1.如圖所示，入射光線沿AO方向從空氣射向某種介質(zhì)，折射光線沿OB方向。下列說法正確的是(

)A.光從空氣進入介質(zhì)后頻率會增大

B.光從空氣進入介質(zhì)后波長會增大

C.光在該介質(zhì)中的傳播速度小于在空氣中的傳播速度

D.光從空氣射入介質(zhì)，可能發(fā)生全反射現(xiàn)象2.下列現(xiàn)象中，解釋成因正確的是(

)

A.甲所示泊松亮斑是由于光的干涉而產(chǎn)生的一種光學現(xiàn)象

B.乙所示水中的氣泡看上去特別明亮是因為部分光線在氣泡的表面發(fā)生了全反射

C.丙所示在觀看3D電影時，觀眾要戴上特制的眼鏡，這是利用了光的干涉

D.丁所示豎直放置的肥皂膜看起來常常是水平彩色橫紋，這是由于光的衍射造成的3.如圖甲所示，水平彈簧振子在A、B兩點之間做簡諧運動，O點為平衡位置，規(guī)定水平向右為正方向。圖乙是彈簧振子做簡諧運動的x?t圖像，則下列說法正確的是(

)A.彈簧振子的振動方程為x=12sin(2πt)

B.彈簧振子在前5s內(nèi)的路程為60cm

C.彈簧振子從A點經(jīng)過O點再運動到B點為一次全振動

D.圖乙中的P點時刻，彈簧振子的速度方向與加速度方向都沿x軸正方向4.如圖所示，矩形線圈ABCD在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動可以產(chǎn)生交變電流，下列說法正確的是(

)A.當線圈轉(zhuǎn)到圖示位置時磁通量的變化率最大

B.當線圈轉(zhuǎn)到豎直位置時磁通量為零

C.線圈轉(zhuǎn)動一周感應(yīng)電流方向改變1次

D.當線圈轉(zhuǎn)到圖示位置時產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向為DCBA5.劈尖干涉是一種薄膜干涉，將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夾入一薄片，從而在兩玻璃表面之間形成一個劈形空氣薄膜。當光從上方入射后，可觀察到如圖所示的干涉條紋，若將薄片向左移動，則(

)A.條紋變密 B.條紋疏密不變 C.條紋變疏 D.條紋整體向右平移6.如圖所示，一物體在與水平方向成θ角的拉力F作用下，沿水平桌面做勻加速直線運動。已知物體質(zhì)量為m，物體和桌面之間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g。在作用時間t內(nèi)，下列說法正確的是(

)A.支持力的沖量大小為0 B.摩擦力做功大小與F方向有關(guān)

C.摩擦力的沖量大小為Ftcosθ D.合力的沖量大小為Ft7.一列簡諧橫波沿x軸負方向傳播，周期為T，t=0時的波形如圖所示。則t=T4時(

)A.質(zhì)點a的加速度為零

B.質(zhì)點b沿x軸負方向遷移了1m

C.質(zhì)點c速度方向沿y軸正方向

D.質(zhì)點d偏離平衡位置的位移為5cm8.如圖是街頭變壓器通過降壓給用戶供電的示意圖。變壓器的輸入電壓是市區(qū)電網(wǎng)的電壓，負載變化時輸入電壓不會有大的波動。輸出電壓通過輸電線輸送給用戶，輸電線的總電阻用R0表示，變阻器R代表用戶用電器的總電阻，當用電器增加時，相當于R的阻值減小。如果變壓器上的能量損失可以忽略，當用戶的用電器增加時，下列說法正確的是(

)

A.電壓表V1的示數(shù)減小 B.電壓表V2的示數(shù)增大

C.電流表A1的示數(shù)減小 D.9.如圖所示，圓盤可在水平面內(nèi)繞通過O點的豎直軸轉(zhuǎn)動、圓盤上距軸r處有一質(zhì)量為m的物塊(可視為質(zhì)點)。某時刻起，圓盤開始繞軸轉(zhuǎn)動，經(jīng)過一段時間，其角速度從0增大至ω。已知物塊與圓盤之間的動摩擦因數(shù)μ、重力加速度g，該過程中物塊始終相對圓盤靜止，下列說法正確的是(

)A.物塊所受摩擦力的方向始終指向O點 B.物塊所受摩擦力的大小始終為μmg

C.物塊所受摩擦力的沖量大小為mω2r 10.如圖所示，用長為l的輕繩懸掛一質(zhì)量為M的沙箱，沙箱靜止。一質(zhì)量為m的彈丸以速度v水平射入沙箱并留在其中，隨后與沙箱共同擺動一小角度，不計空氣阻力。對于彈丸射向沙箱到與其共同擺過一小角度的過程中，下列說法正確的是(

)A.整個過程中，彈丸和沙箱組成的系統(tǒng)動量守恒

B.從彈丸擊中沙箱到與沙箱共速的過程機械能守恒

C.若保持M、m、l不變，v變大，且彈丸未射出，則系統(tǒng)損失的機械能變大

D.若保持M、m、v不變，l變大，則彈丸與沙箱的最大擺角不變11.如圖所示，某帶電粒子(重力不計)由M點以垂直于磁場以及磁場邊界的速度v射入寬度為d，磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中，穿出磁場時速度方向與原來射入方向的夾角為θ=30°。由此推斷該帶電粒子(

)A.帶負電且動能增大

B.粒子的運動半徑為d2

C.電荷量與質(zhì)量的比值為v2dB

D.穿越磁場的時間為12.如圖所示，在磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直紙面向外的勻強磁場中，固定一內(nèi)部真空且內(nèi)壁光滑的圓柱形薄壁絕緣管道，其軸線與磁場垂直。管道橫截面半徑為a，長度為l(l?a)。帶電粒子束持續(xù)以某一速度v沿軸線進入管道，粒子在磁場力作用下經(jīng)過一段圓弧垂直打到管壁上，與管壁發(fā)生彈性碰撞，多次碰撞后從另一端射出。單位時間進入管道的粒子數(shù)為n，粒子電荷量為+q，不計粒子的重力、粒子間的相互作用。下列說法正確的是(

)A.粒子在磁場中運動的圓弧半徑為2a B.粒子質(zhì)量為Bqav

C.管道內(nèi)的等效電流為nqπa D.粒子束對管道的平均作用力大小為13.在實驗室中有一種污水流量計，其工作原理圖如圖所示。廢液內(nèi)含有大量正負離子，從直徑為d的圓柱形容器右側(cè)流入，左側(cè)流出，流量值Q等于單位時間通過橫截面的液體的體積?？臻g有垂直紙面向里的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，MN為管道壁上兩點，下列說法正確的是(

)A.M點的電勢高于N點的電勢

B.保證流速不變，當污水中離子濃度降低時，MN兩點電壓將減小

C.當磁感應(yīng)強度B減小時，污水流速將減小

D.只需要測量磁感應(yīng)強度B及MN兩點電壓U，就能夠推算污水的流量Q=14.激光陀螺儀是很多現(xiàn)代導航儀器中的關(guān)鍵部件，廣泛應(yīng)用于民航飛機等交通工具。激光陀螺儀的基本元件是環(huán)形激光器，其原理結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，可簡化為如圖所示模型。由激光器發(fā)出的A、B兩束激光，經(jīng)完全對稱的兩個通道(圖中未畫出)在光電探測器處相遇，產(chǎn)生干涉條紋。如果整個裝置本身具有繞垂直紙面的對稱軸轉(zhuǎn)動的角速度，那么沿兩個通道的光的路程差就會發(fā)生變化，同時光電探測器能檢測出干涉條紋的變化，根據(jù)此變化就可以測出整個裝置的旋轉(zhuǎn)角速度。某次測試，整個裝置從靜止開始，繞垂直紙面的對稱軸，順時針方向逐漸加速旋轉(zhuǎn)，最后轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，這個過程中光電探測器的中央位置C處檢測光強經(jīng)過了強→弱→強→弱→強的變化過程。根據(jù)上述材料，結(jié)合所學知識，判斷下列說法正確的是(

)A.A束激光的頻率小于B束激光的頻率

B.無論轉(zhuǎn)動的角速度多大，C處始終未檢測到明條紋

C.整個裝置加速轉(zhuǎn)動過程中，兩束激光的路程差變化了2個波長

D.整個裝置加速轉(zhuǎn)動過程中，B束激光到達光電探測器的路程逐漸變小二、實驗題：本大題共2小題，共18分。15.在“用雙縫干涉測光的波長”實驗中，將雙縫干涉實驗儀按要求安裝在光具座上，如圖1所示。

(1)在組裝儀器時單縫和雙縫應(yīng)該相互______放置。(選填“垂直”或“平行”)。

(2)雙縫間距為d，毛玻璃光屏與雙縫間的距離為L。從目鏡中看到的干涉圖樣如圖2所示。使分劃板的中心刻線對齊A亮條紋的中心，此時游標尺上的示數(shù)情況如圖3所示，其讀數(shù)為______mm。若A、B兩條亮紋中央間距為x，則所測光的波長為______(用所給物理量的字母表示)。

(3)如圖4所示，一束由甲、乙兩種光組成的復(fù)色光以相同入射角照射到半圓形玻璃磚上，若甲光波長大于乙光波長，甲、乙兩種光均從直徑面射出。逐漸增大入射角，發(fā)現(xiàn)______(選填“甲”或“乙”)光先消失。16.某興趣小組開展野外拓展活動，登上某山頂后，在帳篷內(nèi)對山頂處的重力加速度進行測量。

(1)小組同學利用攜帶的實驗器材組裝成單擺，如圖1中所列器材和操作最合理的是______。

(2)將單擺正確懸掛后進行如下操作，其中正確的是______(選填選項前的字母)。

A.把擺球從平衡位置拉開一個很小的角度后由靜止釋放

B.在擺球到達最高點時開始計時

C.測量擺長時，應(yīng)測量水平拉直后的擺線長

D.用秒表測量單擺完成30次全振動所用的總時間，用總時間除以全振動的次數(shù)得到單擺的周期

(3)通過改變擺長，測出多組擺長l和周期T的數(shù)據(jù)，作出T2?l圖線如圖2所示，則由圖中數(shù)據(jù)計算重力加速度g的表達式為______(用l1、l2、T1、T2表示)。用此方法計算重力加速度時，圖線不過坐標原點對結(jié)果是否有影響？______(選填“有”或“沒有”)。三、計算題：本大題共4小題，共40分。17.如圖所示，質(zhì)量m=1kg的小球A用一不可伸長的輕繩懸掛在O點，在O點正下方的光滑桌面上有一個與A完全相同的靜止小球B，B距O點的距離等于繩長L，繩長L=2m?，F(xiàn)將A拉至某一高度，由靜止釋放，A以4m/s的速度在水平方向和B發(fā)生正碰并粘在一起。重力加速度為g。求：

(1)A釋放時距桌面的高度H；

(2)碰撞前瞬間繩子的拉力大小F；

(3)碰撞過程中系統(tǒng)損失的機械能ΔE。18.圖甲是列車進站場景，其制動裝置包括電氣制動和機械制動兩部分。電氣制動原理可簡化為圖乙。在車身下方固定一單匝矩形導線框，利用線框進入磁場時所受安培力，輔助列車制動。已知列車質(zhì)量為m，線框總電阻為R，線框ab邊長為L、bc邊長近似等于車身長度，列車軌道上勻強磁場區(qū)域足夠長，且磁感應(yīng)強度的大小為B。車頭剛進入磁場時速度大小為v0，列車停止前所受所有摩擦阻力恒為f。求：

(1)列車車頭進入磁場瞬間，通過線框ab邊的電流I大小和方向。

(2)列車車頭進入磁場瞬間的加速度大小a。

(3)請你說明電氣制動的優(yōu)勢和劣勢。

19.類此是研究問題的常用方法，通過類比簡諧運動可以研究電磁振蕩。

(1)情境1：圖甲是簡諧運動中彈簧振子的模型。已知振子的質(zhì)量m，彈簧勁度系數(shù)為k。不計空氣和摩擦阻力，其位移x、速度v=ΔxΔt等物理量呈現(xiàn)出周期性變化。其動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，但總能量保持不變，彈簧振子做簡諧運動周期為T=2πmk。

在圖乙中畫出小球所受彈力F隨位移大小x的變化圖像，并利用圖像求位移為x時，彈簧振子的彈性勢能Ep。

(2)情境2：圖丙是產(chǎn)生電磁振蕩的原理圖。先把開關(guān)置于電源一側(cè)，為電容器充電，稍后再把開關(guān)置于線圈一側(cè)，使電容器通過線圈放電。此后電容器極板上的電荷量q、線圈中的電流i=ΔqΔt等物理量呈現(xiàn)出周期性變化。線圈中儲存的磁場能和電容器儲存的電場能相互轉(zhuǎn)化，總能量保持不變。已知電容器的電容為C，線圈的自感系數(shù)為L，磁場能的表達式為12Li2。

a.類比情境1，利用電容器極板上的電壓u隨電荷量q的圖像，求電容器極板上的電荷量為20.類似光學中的反射和折射現(xiàn)象，用磁場或電場調(diào)控也能實現(xiàn)帶電粒子束的“反射”和“折射”。如圖所示，在豎直平面內(nèi)有三個平行區(qū)域Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)和Ⅲ區(qū)。Ⅰ區(qū)寬度為d，存在磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直平面向里的勻強磁場，Ⅱ區(qū)的寬度足夠小。Ⅰ區(qū)和Ⅲ區(qū)各自電勢處處相等，分別為φⅠ和φⅢ，其電勢差U=φⅠ?φⅢ。一束由質(zhì)量為m、電荷量為e的電子形成的電子束從Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)邊界上的O點以入射角θ射向Ⅰ區(qū)，然后還是在Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)邊界上某一P點以出射角θ射出，實現(xiàn)“反射”。電子束從P點以入射角θ射入Ⅱ區(qū)，經(jīng)Ⅱ區(qū)“折射”進入Ⅲ區(qū)，其出射方向與法線夾角為“折射”角。已知電子僅在平面內(nèi)運動，初速度為v0，不計電子重力，不考慮電子間相互作用以及電子對磁場和電勢分布的影響。

(1)若從O點以角度θ射向磁場的電子能實現(xiàn)“反射”，求OP的距離。

(2)若U=?mv024e，求“折射率”n(入射角正弦與折射角正弦的比值)。

(3)若U=mv024e，改變?nèi)肷浣?/p>

參考答案1.C

2.B

3.B

4.A

5.A

6.B

7.A

8.D

9.D

10.C

11.C

12.B

13.D

14.C

15.平行

9.15

dx7L

乙16.A

AD

4π2(17.解：(1)A釋放到與B碰撞前，根據(jù)動能定理得

mgH=12mv2

解得

H=v22g=422×10m=0.8m

(2)碰前瞬間，對A由牛頓第二定律得

F?mg=mv2L

解得

F=mg+mv2L=10N+1×422N=18N

(3)A、B碰撞過程中，取左為正方向，根據(jù)動量守恒定律得

mv=2mv1

解得

v1=12v

18.解：(1)列車車頭進入磁場瞬間，由右手定則可知，通過線框ab邊的電流方向由a到b；感應(yīng)電動勢

E=BLv0

感應(yīng)電流

I=ER=BLv0R

(2)根據(jù)牛頓第二定律

BIL+f=ma

可得列車車頭進入磁場瞬間的加速度大小

a=B2L2v0Rm+fm

(3)該方案的優(yōu)點：利用電磁阻尼現(xiàn)象輔助剎車，可以使列車的加速度平穩(wěn)減小；可以減小常規(guī)剎車的機械磨損等；

該方案的缺點：沒有考慮列車車廂和內(nèi)部線路等也是金屬材質(zhì)，進入磁場時會產(chǎn)生渦流對設(shè)備產(chǎn)生不良影響；線框固定在列車上增加負載且容易出現(xiàn)故障。

答：19.解：(1)小球所受彈力F隨位移x的函數(shù)關(guān)系為

F=?kx

取向右為正方向，小球所受彈力F隨位移x的變化圖像如圖所示

圖線與坐標軸包圍的面積表示彈力做的功，小球運動至距平衡位置位移為x過程中彈簧對振子做功為

W=?12kx?x=?12kx2

設(shè)小球的位移為x時，彈性勢能為Ep，根據(jù)功能關(guān)系有

W=0?Ep

解得

Ep=12kx2

(2)a.類比情境1，電容器極板上的電壓u與電荷量q的圖