山东省烟台市2020-2021学年高二（上）期末学业水平诊断物理试题（解析版）

高二第一学期期末学业水平诊断物理1.答题前，考生先将自己的姓名、考生号、座号填写在相应位置。2选择题答案必须用2B铅笔正确填涂：非选择题答案必须用0.5毫米黑色签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。3.请按照题号在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸试题卷上答题无效保持卡面清洁，不折叠不破损。一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共2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.电磁波和机械波具有的共同性质是（）A.都横波B.都能够传输能量C.传播都需要介质D.在介质中的传播速度都与波的频率有关【答案】B【解析】【详解】A．电磁波是横波，机械波有横波也有纵波，A错误；B．两种波都能传输能量，B正确；C．电磁波可以在真空中传播，机械波传播需要介质，C错误；D．机械波在介质中传播速度由介质决定，与波的频率无关，D错误。故选B。2.将一单摆的周期变为原来的2倍，下列措施可行的是（）A.只将摆球的质量变为原来的B.只将摆长变为原来的2倍C.只将摆长变为原来的4倍D.只将振幅变为原来的2倍【答案】C【解析】【详解】根据单摆的周期公式将一单摆的周期变为原来的2倍，则需要将摆长变为原来的4倍。故选C。3.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，金属棒中通以由M向N的电流，平衡时两悬线与竖直方向夹角均为，若仅改变下列一个条件，能够使夹角变小的是（）

A.减小金属棒的质量B.增大磁感应强度C.减小金属棒中的电流D.增大两等长轻质细线的长度【答案】C【解析】【详解】根据左手定则可知，安培力方向水平向右，对导体棒受力如图所示，根据平衡条件可知

由公式可得A．减小金属棒的质量，θ角变大，A错误；B．增大磁感应强度，θ角变大，B错误；C．减小金属棒中的电流，θ角变小，C正确；D．增大两等长轻质细线的长度，θ角不变，D错误。故选C。4.霓是大气中有时和虹一起出现的一种光的现象，也叫“副虹”。它的形成原理与彩虹大致相同，太阳光在水珠中的反射比彩虹多了一次，是经过水珠的两次折射和两次反射形成的，其成因的简化示意图如图所示，其中a、b是两种不同频率的单色光，则a、b两光相比较（）

A.b光的频率更高B.在同一介质中，a光的传播速度更快C.分别照射同一狭缝，a光通过狭缝时的衍射现象更明显D.从水中射入空气时，b光发生全反射的临界角更大【答案】D【解析】【详解】A．由光路图可知，在第一次折射时，a、b两光的入射角相同，可b光的折射角明显大于a光折射角，由折射率公式，b光折射率小，频率也小，A错误；B．在相同介质中传播时，由可知，因nb<na，所以va<vb，B错误；C．分别照射同一狭缝，由产生明显衍射现象的条件可知，a、b光相比，波长越长衍射现象越明显，因为b光的频率小，波长大，所以b光的衍射现象更明显，C错误；D．从水中射入空气，满足从光密介质射入光疏介质的条件，会产生全反射，由临界角公式可知，因nb<na，所以b光临界角更大，D正确。故选D。5.如图所示，足够长的导体棒MN固定在相互平行的金属导轨上，导轨宽度为0.5m，通过的电流为1A，导体棒MN与水平导轨的夹角为30°，且处于垂直于纸面向外的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度为0.2T，则导体棒MN所受的安培力大小为（）

A.0.02N B.0.05N C.0.1N D.0.2N【答案】D【解析】【详解】导体棒MN在导轨间的有效长度为1m，由安培力公式得故选D。6.如图所示，在虚线cd两侧分别存在磁感应强度大小相等、方向相反的匀强磁场，磁场方向均垂直于纸面，虚线ab在纸面内与虚线cd相互垂直。一矩形导线框位于纸面内，开始时矩形导线框的两条对称轴分别与虚线ab、cd重合，下列能使矩形导线框中产生感应电流的是（）A.将矩形导线框沿虚线ab移动B.将矩形导线框沿虚线cd移动C.将矩形导线框绕虚线ab转动D.将矩形导线框绕虚线cd转动【答案】A【解析】【详解】A．将矩形导线框沿虚线ab移动，穿过线圈的磁通量发生变化，产生感应电流，A正确；B．将矩形导线框沿虚线cd移动，磁通量一直为零，穿过线圈的磁通量没有发生变化，不产生感应电流，B错误；C．将矩形导线框绕虚线ab转动，磁通量一直为零，穿过线圈的磁通量没有发生变化，不产生感应电流，C错误；D．将矩形导线框绕虚线cd转动，穿过线圈左右两侧的磁场都是均匀变化，穿过线圈的磁通量没有发生变化，不产生感应电流，D错误。故选A。7.有一额定电流为2A的直流电动机，线圈电阻为0.5Ω，在正常工作时对外做功的功率为6W，则在正常工作时，电动机（）A.两端的电压为1V B.两端的电压为3VC.发热功率为4W D.消耗的电功率为8W【答案】D【解析】【详解】由电功率公式P=IU可知，电动机消耗的功率P=IU，电动机的焦耳热功率P热=I2R=22×0.5W=2W电动机的输出功率6W，由能量守恒定律可得P=P出+P热=8W电动机两端的电压ABC错误，D正确。故选D。8.一质量为2kg的物块在合力F的作用下从静止开始沿直线运动，合力F随时间t变化的关系图像如图所示，则（）

A.t=2s时，物块的动量大小为0B.t=3s时，物块的速率为1m/sC.t=0到t=1s时间内，合力F对物块冲量的大小为1N·sD.t=2s到t=3s时间内，物块动量变化量的大小为2kg·m/s【答案】B【解析】【详解】A．图像和时间轴所围成的面积表示物体受到的冲量，根据动量定理则有解得A错误；B．图像和时间轴所围成的面积表示物体受到的冲量，根据动量定理解得B正确；C．t=0到t=1s时间内，合力F对物块冲量的大小C错误；D．t=2s到t=3s时间内，物块动量变化量大小D错误。故选B。二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16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4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9.下列关于磁感应强度和磁通量的说法中正确的是（）A.由可知，B与F成正比，与I和L的乘积IL成反比B.磁感应强度是描述磁场强弱的物理量，由磁场本身决定C.穿过一个面的磁通量为零，该处的磁感应强度不一定为零D.磁感应强度和磁通量都是矢量【答案】BC【解析】【详解】A．公式为比值法定义，B与F、与I和L的乘积IL均无关。A错误；B．磁感应强度是描述磁场强弱的物理量，由磁场本身决定。B正确；C．如果平面与磁场平行，则穿过该面的磁通量为零，但是该处的磁场不为零。C正确；D．磁感应强度是矢量，磁通量是标量。D错误。故选BC。10.一振源S带动细绳上各点上下做简谐运动，从S起振时开始用频闪照相机对绳波进行频闪拍照如图所示为频闪照相机每隔0.2s拍摄一次所得到的频闪照片，通过照片测得绳波上P、Q两点间的距离为0.8m，则下列说法中正确的是（）

A.绳波的波长为1.6mB.绳波的波速为2m/sC.质点Q的起振方向向下D.从振源S起振开始，经过2s时绳上P、Q两点的振动方向相同【答案】BD【解析】【详解】A．绳波的波长为λ=0.8m×4=3.2m选项A错误；B．绳波的波速为选项B正确；C．由图可知，绳波刚传到的质点起振方向向上，可知质点Q的起振方向向上，选项C错误；D．因周期从振源S起振开始，经过2s时，即经过T，此时振源S到达最高点，则绳上P、Q两点都向上振动，振动方向相同，选项D正确。故选BD。11.1930年劳伦斯提出回旋加速器的理论，1932年首次研制成功。它的工作原理如图所示，D1和D2是两个中空的半圆金属盒，两盒之间有一定的电势差。两个半圆盒处于与盒面垂直的匀强磁场中。A处的粒子源产生的带电粒子在两盒之间被电场加速后进入磁场中做匀速圆周运动，绕行半圈后粒子再次到达两盒间的缝隙时，这时控制D形盒间电压使其恰好改变正负，于是粒子经过盒间缝隙时再一次被加速，通过电源正负极的交替变化，可使带电粒子经两盒间电场多次加速后获得足够高的能量。若带电粒子在电场中运动的时间可忽略不计，且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响，则下列说法中正确的是（）

A.带电粒子离开回旋加速器时获得的动能与金属盒的半径有关B.带电粒子离开回旋加速器时获得的动能与加速电压的大小无关C.带电粒子在磁场中做圆周运动的周期等于电场变化的周期D.带电粒子做圆周运动的周期随圆周运动半径的增大而增大【答案】ABC【解析】【详解】AB．根据得那么带电粒子获得的最大动能与加速的电压无关，与金属盒的半径有关，AB正确；CD．根据回旋加速器原理可知，粒子在该磁场中做匀速圆周运动的周期与回旋加速器所加交变加速电压的周期相等，与圆周运动半径无关，D错误C正确。故选ABC。12.如图甲所示，一质量为M、右端固定竖直挡板的木板静置于光滑的水平面上，现有一质量为m的小物块以v0=6m/s的水平初速度从木板的最左端P点冲上木板，最终小物块在木板上Q点（图甲中未画出）与木板保持相对静止，二者运动的速度随时间变化的关系图像如图乙所示。已知小物块与木板之间的动摩擦因数μ恒定，重力加速度g=10m/s2，则下列说法中正确的是（）

A.m:M=1:2B.小物块与木板之间的动摩擦因数μ=0.1C.P、Q两点间的距离为3mD.小物块与挡板间的碰撞为非弹性碰撞【答案】AC【解析】【详解】A．系统动量守恒，有代入数据得A正确；B．由图可知，1s末，木块与木板相撞，撞前，木板匀加速，有解得μ=0.2B错误；CD．1s末碰前瞬间，动量守恒，有代入解得碰后，有由图可知，因为所以小物块与挡板间的碰撞为弹性碰撞。1s内的相对位移为木板的长度，即第2s内的相对位移为P、Q两点间的距离为C正确，D错误。故选AC。三、非选择题：本题共6小题，共60分13.某实验小组做“用插针法测定玻璃折射率”的实验。(1)在白纸上放好平行玻璃砖，aa′和bb′分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，用“”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针P3和P4，在插P3时，应使P3______，在插P4时，应使P4______；

(2)该小组完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如下图所示，其中实验操作正确的是______；A.B.C.D.(3)该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B点，再过A、B点作法线NN′的垂线，垂足分别为C、D点，如图所示，则玻璃的折射率n=______（图中线段的字母表示）。

【答案】①.挡住P1、P2的像②.挡住P3以及P1、P2的像③.D④.【解析】【详解】(1)[1][2]在插P3时，应使P3挡住P1、P2的像，在插P4时，应使P4挡住P3以及P1、P2的像；(2)[3]光线经过玻璃砖后出射光线和入射光线是平行的，且错开一定的距离，即图像D正确。(3)[4]玻璃的折射率14.某实验小组设计如图甲所示的电路来测量一电源的电动势和内阻，所用的实验器材如下：A.待测电源B.电阻箱R（阻值的变化范围为0～999.9Ω）C，定值电阻R0（阻值为3.0Ω）D.电流表A（量程为200mA、内阻为6.0Ω）E开关S和导线若干

(1)该实验小组通过多次调节电阻箱，记下每次电阻箱的阻值R及对应的电流表示数I，并得到电流I的倒数，分别用E和r表示电源的电动势和内阻，则与R的关系式为______；(2)实验得到的部分数据如下表所示，其中电阻R=4.0Ω时电流表的示数如图乙所示，则表格中应填写的数据①②分别为______、______；R/Ω4.05.06.07.08.09.0I/A①0.1250.1080.1020.0910.084/A-1②8.09.310.011.011.9(3)然后以为纵坐标，R为横坐标，请你根据表中数据在图丙中描绘-R图线______；(4)根据图线求得电源电动势E=______V，内阻r=______Ω（计算结果均保留一位有效数字）。

【答案】①.②.0.143~0.147③.6.8~7.0④.⑤.3⑥.1【解析】【详解】(1)[1]根据闭合电路的欧姆定律得代入数据得(2)[2]电流表读数为0.145A。[3]电流的倒数为6.9A-1。(3)[4]图像如图所示

(4)[5]图像的斜率为解得[6]将、代入，解得15.如图所示，实线是一列简谐横波在t1=0时刻的波形图，虚线是在t2=0.2s时刻的波形图。(1)若波速为55m/s，求x=5m处的质点M在t1时刻的振动方向：(2)在t1到t2时间内，x=5m处的质点M通过的路程为1.8m，求波的传播速度。

【答案】(1)质点M沿y轴负方向振动；(2)45m/s【解析】【详解】（1）从波的图像可以看出，波长为λ=4m若波沿x轴正方向传播，波传播的距离为波传播的速度为无论n取值多少不能求出波速55m/s若波沿x轴负方向传播，波传播的距离为波传播的速度为当，解得则波沿x轴负方向传播，根据波速与质点的振动方向的关系，则质点M沿y轴负方向振动。（2）从波的图像可以看出振幅为，M通过的路程为1.8m，则经历的时间是两个周期再加四分之一周期，波传播的距离为波速大小为如图所示，空气中有一透明的柱体材料，其横截面是圆心角为、半径为R的扇形OAB，OB因被黑纸贴住而不透光。一束平行光平行于横截面，以i=的入射角照射到OA上，若只考虑首次入射到圆弧AB上的光，发现从O点入射的光线恰好从C点射出，圆弧BC的弧长为。求：(1)该透明材料的折射率n；(2)圆弧AB上有光射出部分的弧长L。

【答案】(1)；(2)【解析】【详解】⑴连结O、C，由几何知识得折射角故透明材料的折射率为n=⑵由sinC=得临界角C=45°由题意可知，圆弧BC上没有光线射出，设从E点入射的光线经折射后到达D点时刚好发生全反射，则

∠ODE=C=45°即圆弧AD上没有光线射出，由几何关系得∠AOD=180°－（30°＋90°＋45°）=15°由几何关系得没有光线射出的圆弧对应圆心角为θ=90°－（30°+15°）=45°所以圆弧AB上有光射出部分DC的弧长L=轮滑运动员表演时用到一辆质量为M=60kg带光滑槽的车子，如图所示，车子放在光滑水平地面上，光滑槽的AB部分为位于竖直平面内的圆弧，BC分水平且距地面的高度为h=1.25m，AB与BC相切于B点。质量为m=40kg的轮滑运动员，以水平初速度v0=10m/s从车子最右端的C点滑上车子，从A点腾空而起，最终从C点滑离车子，安全落到地面上。运动员可视为质点，自滑上车子到落地的运动过程中，没有生物能向机械能的转化不计空气阻力，重力加速度g=10m/s2。求：(1)运动员相对于BC部分上升的最大高度；(2)运动员落地时，车子最右端C点与运动员之间的水平距离。

【答案】(1)3m；(2)5m【解析】【详解】（1）运动员达到最高点时，竖直方向的速度为0，水平方向的速度与车子相同，运动员与车子组成的系统水平方向动量守恒系统机械能守恒解得（2）运动员从车子右端滑离车子时