山东省青岛市城阳区2023-2024学年高二年级上册期末考试物理试卷（含解析）

2023-2024学年度第一学期期末考试高二物理

一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。

1.图，挡板M固定，挡板N可自由移动，将M、N两板间空隙当做一个“小孔”做水波的衍射实验，出现了

图示中的图样。实验中观测到P点水面没有振动，为了使尸点处能发生振动，可采用的办法是（）

A.增大波源的频率B.减小波源的周期

C.将N板水平向左移动一些D,将N板水平向上移动一些

2.长度为工的水平板上方区域存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，从距水平板中心正上

方g的尸点处以水平向右的速度%释放一个质量为机、电荷量为e的电子，若电子能打在水平板上，速度%

应满足（）

XXXXX

XXXXX

XXXXX

XXXXX

eBLeBL

A.%>-----B.%<-----

2m4m

eBLeBL—eBL_p.eBL

-----<v<------D-%>后或％

4m02m

3.一列简谐横波沿x轴传播，如图是某时刻的波形图，已知此时质点C沿y轴负方向运动，下列说法正确

A.质点。的振幅为零

B.这列波沿x轴正方向传播

C.质点E将比质点厂先回到平衡位置

D.质点E与质点G此时的加速度相同

4.如图，一列简谐横波在某种介质中沿无轴传播，t=0.2s时波形图如实线所示，f=0.5s时波形图如虚线

所示，已知波的传播速度为3m/s,下列说法正确的是（）

B.质点。在1s内向右平移3m

C.质点尸从f=0.2s到t=1.3s内的路程为2.2m

D.频率为0.25Hz的简谐横波遇到此波可发生稳定的干涉现象

5.如图，将一平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在玻璃表面之间形成一个劈

形空气薄膜，当光从上方入射后，从上往下可以看到干涉条纹。下列说法正确的是（）

IIIIIIIIIH

A.任意相邻明条纹所对应的薄膜厚度相等

B.在装置中抽去一张纸后，观察到干涉条纹变疏

C.干涉条纹是由两玻璃板上表面反射的光叠加产生的

D.在实验装置不变的情况下，红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距

6.如图，水下光源从。点向水面上的A点发出a、b两种单色光，观察到a、b光均能从水面射出（出射光

线未画出），现使光源匀速上升，光线与竖直方向夹角。逐渐增大，当光源运动到8点时q=53。，此时在A

点刚好只观察到。光。已知：sin53°=0.8,下列说法正确的是（）

4

A.水对6光的折射率为二

B.a光的频率大于6光的频率

C.在水中。光的传播速度大于b光的传播速度

D.用同一台双缝干涉仪器做实验，。光的相邻亮条纹间距小于6光的相邻亮条纹间距

7.如图，空间存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为2,磁场下边界。河和荧光屏QV之间的

夹角为30。。上的P点处有一粒子源沿与垂直的方向以不同的速率持续向磁场发射质量为机、电荷

量为+4的粒子。已知尸点到。点的距离为d,荧光屏上被打亮区域的长度为（）

A•aB.手C.dD.2d

8.如图，两个阻值分别为4和4的定值电阻串联接在电路中，电源电动势为E,内阻不计，平行板电容器

水平放置，板间距离为％板间存在方向垂直于纸面向外的匀强磁场。一质量为机的带电小球以初速度v

沿水平方向从下板左侧边缘进入电容器，小球做匀速圆周运动且恰好从上板左侧边缘离开电容器，此过程

中小球未与极板发生碰撞。已知重力加速度大小为g,空气阻力不计，下列说法正确的是（）

B.小球所带电荷量为熠

E

c.匀强磁场的磁感应强度为屋g（K+Rj

D.如果将电容器上极板向下平移，电容器极板所带的电量将减少

二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。

全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

9.自1929年劳伦斯提出回旋加速器的原理以来，已经历了整整一个世纪。如图，其核心部分是分别与高

频交流电源两极相连接的两个D型盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使带电粒子在通过狭缝时

都能得到加速，两D型盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，下列说法正确的是（）

A.带电粒子从磁场中获得能量

B.加速电压越大，粒子离开时的速度越大

C.加速笊核和a粒子所需的交流电频率相同

D.仅增大磁场的磁感应强度可增大粒子离开时的最大速度

10.如图，一横截面为正三角形的玻璃棱镜，E点为边中点，有一束单色光沿与AB边成30。角方向射到

边的中点。，经棱镜折射后射到E点，下列说法正确的是（）

A.棱镜对光的折射率为若

B.棱镜对光的折射率为立

3

C.该单色光束有可能在入射点。处发生全反射

D.入射角不变，入射点。沿AB边移动，不可能在边所在的平面发生全反射

11.如图，一宽度为0.2m的绝缘导轨与水平面成37。角固定放置，导轨区域内存在竖直向上的匀强磁场，

磁感应强度B=2.0T。将一根质量为0.3kg的导体棒垂直放在导轨上，导体棒与外接电源相连，己知电流为

5.0A时导体棒的处于静止状态，棒与导轨之间的最大静摩擦力为L5N,g=10m/s2,下列说法正确的是

)

A.此时导体棒受到导轨的支持力大小为3.6N

B.若增大电流，导轨对金属棒的支持力也增大

C.此时导轨对金属棒的摩擦力大小为0.2N,方向平行导轨向上

D.若减小磁感应强度，导轨对金属棒的摩擦力先变小再变大

12.下端附着重物粗细均匀的木棒，竖直悬浮在装有盐水的杯子里，将木棒竖直向上提起一段距离后释放,

木棒沿竖直方向做简谐运动。以木棒所受浮力厂为纵轴，木棒运动时间f为横轴建立平面直角坐标系，浮力

尸随时间r变化的图像如图乙所示。已知盐水密度为0,木棒横截面积为S,重力加速度大小为g。下列说

A.木棒做简谐运动的回复力由盐水对木棒的浮力提供

B.0.25s〜0.50s内木棒的加速度逐渐增大

C.从0.50s~1.00s过程中木棒的动量逐渐变大

D.木棒在竖直方向做简谐运动的振幅为春苓

2pSg

三、非选择题：本题共6小题，共60分。

13.某小组做“用单摆测量重力加速度”的实验:

(1)以下实验过程中的做法，正确的有；

A.摆球尽量选择质量大、体积小的

B.测量摆长的方法是用刻度尺量出从悬点到摆球间的摆线长度

C.让摆线偏离竖直方向的角度尽可能大一些，以方便测量单摆的周期

D.测量周期时，从小球经过最低点时开始计时，记录小球完成50次全振动所用的时间f

（2）利用实验数据做出乙一〃图像，可以求重力加速度g。已知实验小组利用三次实验数据做出的乙-〃图

线的示意图分别如下图中。、仇c所示，其中b和c平行，图线b对应的g值最接近当地重力加速度值。则

A.出现图线。的原因可能是误将摆线长品当作了摆长L

B.出现图线a的原因可能是误将49次全振动记为50次

C.根据图线c计算出的重力加速度数值等于根据图线6计算的数值

D.根据图线a计算出的重力加速度数值小于根据图线b计算的数值

（3）实验小组同学发现如果实验过程中没有游标卡尺，也可以通过实验图像求得小球直径，根据实验小组

得到的L-T-图像可求得小球的直径是cm（结果保留两位有效数字）。

14.如图，在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，单缝保持竖直方向，

滤光片为绿色滤光片（只能透过绿光），接通电源使光源正常工作。

（1）如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图甲所示，则在这种情况下波长力的

测量值_________实际值（填“大于”“小于”或“等于”）；

甲乙丙

（2）已知双缝间距离d=0.20mm,双缝到毛玻璃屏间的距离为/=75.0cm,用测量头测量条纹间的宽度:

先将测量头的分划板中心刻线与第一条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图乙所示，读数%=

mm,然后同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图丙所示,

读数：%=mm。根据以上实验，测得光的波长2=m(保留两位有效数字)；

(3)在本实验中，下列现象中能够观察到的有(填选项前的字母)。

A.去掉滤光片后，目镜中可观察到彩色条纹

B.换一个两缝间距较小的双缝，干涉条纹间距变窄

C.将滤光片由绿色的换成红色的，干涉条纹间距变宽

D.将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽

15.两波源心和$2的平衡位置分别在某介质无轴上％=0和x=32m处，/=0时刻两波源同时开始振动，产

生的两列简谐横波沿电和与连线相向传播，t=2s时两列波的图像如图所示。质点M的平衡位置位于x=16m

处，求:

(1)介质中各质点的起振方向以及两列波的传播速度;

(2)从f=0时刻起经多长时间质点M的位移第一次为15cm。

16.如图，空间存在一方向垂直纸面向里，磁感应强度8=20T的匀强磁场。将一带电量q=+0.4C、质量

%=1.4kg的滑块放在足够长的绝缘粗糙小车右端。开始时小车静止在光滑水平面上，一质量=4kg的小

球用长为L=1.6m的细绳悬挂在。点，将小球从与竖直方向成60。角由静止释放，小球到最低点时与小车相

撞(碰撞时间极短)，碰撞后小球恰好静止。已知小车的质量M=5kg,g=10m/s2,求:

(1)小球与小车的碰撞过程中系统损失的机械能AE；

(2)碰撞后小车的最终速度。

XXXXX

\xxxBxx

m*xxx

c：ixxxx,xJr-i

///////////////////

17.如图，空气中有一半径为R,折射率为指的玻璃半球，右方平行于玻璃半球平面放置一光屏，一束单

色光垂直照射到玻璃半球平面上，经半球折射后在光屏上形成一个圆形光斑。不考虑光的干涉和衍射，真

空中光速为C。求：

(1)光屏上的光斑最小时球心。到光屏的距离；

(2)球心。到光屏的距离为4R时，光斑最边缘的光从玻璃半球平面传播到光屏的时间。

18.如图，足够长的水平边界AC和。尸间存在垂直纸面向里的匀强磁场，OE为左、右磁场的竖直分界线,

右方磁场的磁感应强度用=8。一质量为根=彳也、带电荷量为的粒子从AC边界上与。点相距为2d的

P点处，以速度%垂直于边界AC射入右方磁场区域，经0E边上的。点第一次进入左方磁场区域，粒子重

力不计。求：

(1)。与。点的距离L；

(2)要使粒子恰好不从AC边界飞出，左方磁场区域的磁感应强度当；

(3)若左方磁场区域的磁感应强度为=48,粒子最终能垂直。F边界飞出，粒子第五次从边界。E进入左

方磁场区域时的位置到。点的距离。

A-------------------------------O1------P•----------------------C-

XXXXXXXXXX

XXXXXX、「XXXX

XX纥XXX1、必XX

XXXXXXXXXX

XXXXXXXXXX

FED

物理答案

1.D

【详解】尸点的水没有振动起来，说明在尸点，波没有明显衍射过去，原因是M、N间的缝太宽或波长太小,

因此若使P点的水振动起来，可采用N板上移减小小孔的间距；也可以增大水波的波长，由

V

A=—=vT

f

可知，减小振源的频率或者增大波源的周期。故ABC错误；D正确。

故选D。

2.C

【详解】电子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有

根据分析，当半径很小或者半径很大时，电子均不能够到达水平板上，两个临界点轨迹分别与水平板相切、

轨迹恰好经过水平板两端点，如图所示

XXX

根据几何关系可知

故选c。

3.D

【详解】A.由图可知质点。的振幅不为零。故A错误;

B.根据“上下坡”法，可判断此波沿x轴负方向传播。故B错误;

C.结合B选项分析由图可知，质点尸处于负向最大位移处将向平衡位置振动，质点E先向负向最大位移

处振动然后再向平衡位置振动，所以质点尸先回到平衡位置。故C错误;

D.由图可知，此时质点E与质点G的位移相同，由牛顿第二定律

kx

a=----

m

可知，质点E与质点G此时的加速度大小相等，方向相反。故D正确。

故选D„

4.C

【详解】A.根据波速关系式有

Ax

v=——

则在实线波形时刻到虚线波形时刻波传播的距离

3

Ax=3x（0.5-0.2）m=0.9m=-2

通过平移规律可知，这列波沿x轴正方向传播，故A错误;

B.机械波在传播过程中，传播的是振动形式与能量，质点并变化随波迁移，故B错误;

C.根据

Z

v=—

T

解得

T=0.4s

由于

3

1.3s-0.2s=l.ls=2T+-r

4

则质点尸从f=0.2s到f=1.3s内的路程为

2x4A+3A=llA=2.2m

故C正确;

D.该波的频率

-=2.5Hz

T

可知，频率为0.25Hz的简谐横波遇到此波不能发生稳定的干涉现象，故D错误。

故选c。

5.B

【详解】A.任意相邻明条纹所对应的薄膜厚度差相等，A错误；

B.从空气膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差为Ax=2d,即光程差为空气层厚度的2倍,

当光程差Ar=，M时此处表现为亮条纹，故相邻亮条纹之间的空气层的厚度差为ga,显然抽去一张纸后空

气层的倾角变小，故相邻亮条纹（或暗条纹）之间的距离变大。故干涉条纹条纹变疏，B正确；

C.光线在空气薄膜上下表面反射并发生干涉，形成干涉条纹，c错误；

设空气膜顶角为。，4、人为两相邻亮条纹对应的膜厚度，则

4-4=5x

上&=tang

Ax

解得

2tan<9

故在实验装置不变的情况下，蓝光的波长比红光的短，干涉条纹间距变小，D错误。

故选B。

6.C

【详解】A.当6=53。时，在A点刚好只观察到。光，即此时6光在A点发生全反射，由几何关系可知,

临界角为53。，有

・「1

sinC=—

n

解得

5

n=—

4

故A项错误；

B.由题意分析可知，b光的临界角比〃光的临界角小，根据

・「1

sinC=—

n

可知，〃光的折射率小，所以〃光的频率小于人光的频率，故B项错误；

C.由公式

c

n=—

v

由于。光的折射率小，所以〃光在水中的传播速度比人光在水中的传播速度大，故C项正确；

D.由波长与频率的关系可知，其〃光波长大于6光的波长，根据条纹间距公式

I。

A4x=­A

d

可知，用同，台双缝干涉仪器做实验，〃光的相邻亮条纹间距大于A光的相邻亮条纹间距，故D项错误。

故选Co

7.A

【详解】根据题意，若粒子的速率足够大，粒子无限接近沿直线打到荧光屏的A点，如图所示

XXXNXx

XXXX

xx/x八XX

XXXX

opM

由几何关系可得

d

AO==—d

cos3003

若粒子的速率较小，打到荧光屏上B点为临界点，如图所示

XXXNXx

XXXX

X^\TXX

X^<>L.\x_X.x…-x.

opM

设粒子做圆周运动的半径为r,由几何关系可得

—^=sin30°,QB=(d-r)cos30。

d-r

解得

忆

01=——a

3

则荧光屏上被打亮区域的长度为

/o

L=OA-OB=—d

3

故选Ao

8.C

【详解】A.由于小球做匀速圆周运动且恰好从上板左侧边缘离开电容器，表明电场力与重力平衡，则电场

力方向向上，与电场强度方向相反，则小球带负电，故A错误；

B.根据上述有

Uq

mg=—

a

根据欧姆定律有

u=-^-

R1+R2

解得

mgd+%)

q一瓦

故B错误；

C.根据几何关系有

d

r=—

2

小球做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有

v2

qvB=m——

r

解得

B=2V&E

故c正确；

D.根据

r_Q「:£S

U'4兀kd

解得

471kd

可知，如果将电容器上极板向下平移，极板间距减小，则电容器极板所带的电量将增大，故D错误。

故选Co

9.CD

【详解】A.洛伦兹力对带电粒子不做功，则带电粒子从电场中获得能量，选项A错误;

B.粒子从加速器中离开时满足

qvB=m—

R

解得

m

m

则粒子离开时的速度与加速电压无关，选项B错误；

C.所加交流电压的频率等于粒子在磁场中做圆周运动的频率，即

于_qB

2冗nt

因笳核和a粒子的比荷相同，可知加速笊核（：H）和a粒子所需的交流电频率相同，选项C正确；

D.根据

m

m

可知，仅增大磁场的磁感应强度可增大粒子离开时的最大速度，选项D正确。

故选CD。

10.AD

【详解】AB.由几何关系可知，折射角为30。，所以折射率有

sin/

故A正确，B错误；

CD.光线第一次射到。点时，由空气射入介质，不可能发生全反射；由几何关系可知，该单色光在棱镜内

射到BC边时，单色光与法线的夹角为30。，设该单色光发生全反射的临界角为C,有

sinC=—

n

解得

sinC=——>一

32

即/C>30。，其在棱镜内不发生全反射；入射角不变，入射点。沿边移动，棱镜折射率不变，该单色

光射到边，单色光与法线的夹角均为30。，由之前的分析可知入射角不变，入射点。沿边移动，不

可能在边所在的平面发生全反射，故D项正确，C错误。

故选AD„

11.ABC

【详解】根据题意，对导体棒受力分析，由左手定则可知，安培力水平向右，大小为

=BIL=2N

由于

F、cos37°=1.6N<mgsin37°=1.8N

可知，此时导轨对金属棒的摩擦力方向平行导轨向上，如图所示

AB.由平衡条件有

&=FAsin37°+mgcos37°=3.6N

若增大电流，入变大，则导轨对金属棒的支持力也增大，故AB正确；

CD.由平衡条件有

f+FACOS37°=mgsin37°

解得

f=mgsin370-FAcos37°=0.2N

方向平行导轨向上，若减小磁感应强度，入减小，则/增大，故C正确，D错误。

故选ABC„

12.BD

【详解】A.对木棒进行分析可知，木棒做简谐运动的回复力由盐水对木棒的浮力与木棒重力的合力提供，

故A错误；

B.0时刻，木棒所受浮力达到最大值表明木棒向下运动到最低点，0.50s时刻，木棒所受浮力达到最小

值尸2,表明木棒向上运动到最高点，根据简谐运动的对称性可知，0.25s~0.50s内，木棒由平衡位置向下运

动到最低点，相对平衡位置的位移逐渐增大，则木棒的加速度逐渐增大，故B正确；

C.0.50s时刻，木棒所受浮力达到最小值F?,表明木棒向上运动到最高点，1.00s时刻，木棒所受浮力达到

最大值及，表明木棒向下运动到最低点，从0.50s〜LOOs过程中木棒由最高点运动到最低点，根据简谐运动

的对称性可知，木棒相对平衡位置的位移先减小后增大，则木棒的速度先增大后减小，即木棒的动量先增

大后减小，故c错误;

D.令木棒在平衡位置时，浸入水的深度为L当木棒在最低点时有

£=QgS（A+L）

当木棒在最高点时有

F2=pgS（L-A）

解得

八一4一口

2pSg

故D正确。

故选BD„

13.AD##DAABC0.50

【详解】(1)[1]A.为了减小空气阻力的影响，实验中摆球尽量选择质量大、体积小的，故A正确;

B.测量摆长的方法是用刻度尺量出从悬点到摆球间的摆线长度在加上摆球的半径，故B错误;

C.为了使得单摆的运动能够近似看为简谐运动，实验时，应让摆线偏离竖直方向的角度尽可能小一些，不

超过5°,故C错误;

D.测量周期时，为了方便确定计时位置，应从小球经过最低点时开始计时，为了减小测量误差，应记录小

球完成50次全振动所用的时间f,则周期为

7与

故D正确。

故选AD。

(2)[2]根据单摆周期公式有

L

T=2兀

g

解得图线6对应的函数式为

摆长应等于摆线长与摆球半径之和，若误将摆线长品当作了摆长L则上述表达式应修正为

L+r=-^T-

4万2

则有

L=3〜

此时图像与图线b平行，斜率相等，但图像与纵轴截距为负值，可知，出现图线。的原因可能是误将摆线长

品当作了摆长L故A正确;

B.若误将49次全振动记为50次，则周期的测量值偏小，根据上述可解得

4TT2£

可知，会导致重力加速度的测量值偏大，根据图像可知，图线。的斜率大于图线6的斜率，结合上述可知,

图像的斜率

k=^

可知，图中图线a对应的重力加速度大于图线6对应的重力加速度，即出现图线。的原因可能是误将49次

全振动记为50次，故B正确;

CD.结合上述，根据图像的斜率

解得

g=4%万2

可知，图线c计算出的重力加速度数值等于根据图线b计算的数值，根据图线a计算出的重力加速度数值大

于根据图线6计算的数值，故C正确，D错误。

故选ABC。

(3)［3］结合上述，若将摆线长册当作了摆长L则对应函数式为

L=-^T--r

4万2

即根据图线c可知

—r=-0.50cm

解得

r—0.50cm

14.大于2.12013.8706.3xl0-7AC##CA

【详解】(1)口］由甲图可知，相邻明条纹间距的测量值大于实际值，根据

，

A——LA

d

可知波长4的测量值大于实际值。

(2)[2]图乙中读数为

菁=2mm+12.0x0.01mm=2.120mm

[3]图丙中读数为

x2=13.5mm+37.Ox0.01mm=13.870mm

⑷依题意，相邻明条纹的间距为

测得光的波长为

0Zd=\-x-

L

代入数据，解得

X=6.3xlCT7m

(3)[5]A.去掉滤光片后，目镜中可观察到的是复合光的干涉条纹，即彩色条纹。故A正确；

B.根据

.L,

Ax=—4

d

可知换一个两缝间距较小的双缝，干涉条纹间距变宽。故B错误；

C.同理，将滤光片由绿色的换成红色的，入射光的波长变长，干涉条纹间距变宽。故C正确；

D.同理，将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距不变。故D错误。

故选AC„

15.(1)均沿y轴负向；均为4m/s；(2)3.5s

【详解】(1)根据仁2s时刻的波形图可知，波源在。点的波在介质中各质点的起振方向为y轴负向；波源

在x=32m的波在介质中各质点的起振方向也为y轴负向；

两列波的传播速度均为

x8,,

v=-=—m/s=4m/s

t2

(2)当两列波的波峰第一次同时传到M点时，质点M的位移第一次为15cm,此时两列波传播的距离均为

14m,用时间为

・s14^

Af=—=——s=3.5s

v4

16.(1)6.4J；(2)2.71m/s,方向水平向右

【详解】(1)小球运动到最低点时，根据机械能守恒

772gzi(1-cos60°)=；mVg

碰撞的过程中，小球和小车组成的系统满足动量守恒

mv0=Mvx

系统损失的机械能为

1,1,

AE=—mvl-—Mv[

解得

AE=6.4J

(2)当小车向前运动时，滑块受到向前的摩擦力，加速运动，小车受到向后的摩擦力做减速运动，同时滑

块由于受到向上的洛伦兹力，对小车的压力减小，当滑块对小车的压力减小到零时，滑块速度达到最大，

此时

Bqv=mog

滑块的最大速度为

v=1.75m/s

根据动量守恒

A/%=Mv,+mQv

解得小车的速度

v2=2.71m/s>1.75m/s

假设成立，因此最终小车的速度为

v2=2.71m/s

方向水平向右。

17.⑴⑵码"

22c

【详解】(1)其平面图如图所