安徽省合肥市某中学2023-2024学年高二年级上册期末考试物理试题（A）解析版

合肥一中2023-2024学年度高二年级第一学期期末联考

物理试题（A）

（考试时间：75分钟满分：100分）

注意事项：

1.答题前，务必在答题卡和答题卷规定的地方填写自己的姓名、准考证号和座位号后两位。

2.答题时，每小题选出答案后，用25铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，

用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。

3.答题时，必须使用0.5毫米的黑色墨水签字笔在答题卷上书写，要求字体工整、笔迹清晰。

作图题可先用铅笔在答题卷规定的位置绘出，确认后再用0.5毫米的黑色墨水签字笔描清楚。

必须在题号所指示的答题区域作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上答题

无效。

4.考试结束，务必将答题卡和答题卷一并上交。

考查范围：必修3、选择性必修1.

第I卷（选择题共42分）

一、单项选择题（共8小题，每小题4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.某智能手机中有多种传感器，其中包括磁传感器，安装合适的软件后，利用手机中的磁传感器可以测量

磁感应强度。地磁场的磁感线分布如图（。）所示。小明为了测量当地的地磁场，如图（b）,在手机上建

立直角坐标系，手机显示屏所在平面为平面。某次测量手机水平放置，z轴正方向竖直向上，测出以

下数据氏=50仃、4=°、&=°。根据测量结果可以推断（）

图(a)图(b)

A.测量地点位于北半球

B.测量地点位于赤道

c.y轴正方向指向南方

D.当地的地磁场大小约为50蜴1T

【答案】B

【解析】

【详解】ABC.地磁场可以看成一巨大的“条形磁铁”，地磁场的N极在地球的南极附近，在磁场的S极在

地球的北极附近。在赤道上地磁场的磁感线是平行于地面的，所以，测量地点在赤道，且y轴正方向指向

东方或西方，故AC错误，B正确；

D.测量点的磁场大小是三个方向的磁场的合成，所以测量地点的磁场大小为

3=用+迂=50附

故D项错误。

故选B。

2.某同学观看了著名科幻电影《流浪地球》后，提出大胆假设，除了建造太空电梯外还可以建设一条如图

所示穿过地心的隧道，假设地球的半径为R,质量分布均匀，根据万有引力，我们可以合理假设小球在地心

隧道运行时（）

A.小球将一直做匀加速运动

B.小球将做减速运动

C.小球将做往返运动

D.小球将运动到地心后减速到0,最终悬停在地心

【答案】c

【解析】

【详解】A.物体在地表时重力近似等于万有引力，有

GMm

~^=mS

4,

M=p-nR3

以地心为位移起点，设某时刻物体的位移为尤，则半径为1戈1的球的质量

M'=p--7T-\x^

3

由于均匀球壳对壳内物体引力为零，则此时物体所受引力大小为

mM'

F=G^

x

考虑到尸与x方向相反，联立可得

r*---m-gX*

R

整为常数，即该物体的运动为简谐运动，故A错误；

R

B.同理B错误；

C.因该物体的运动为简谐运动，因此小球将做往返运动，C正确；

D.同理D错误。

故答案选C。

3.如图所示，是用频率不同的单色光。、6射入水球对应的光路图，下列说法中正确的是（

A.〃光更容易发生明显的衍射现象

B.单色光。在水中的传播速度比6光快

C.”光的频率大于b光的频率

D.利用同一个双缝干涉装置，。光得到的干涉条纹间距大于〃光

【答案】C

【解析】

【详解】AC.波长越长，越容易发生明显衍射现象，由题图可知，。光的折射率比〃光的折射率大，根据

波长与折射率的关系可知。光的波长小，由于万光波长大于。光波长，可知。光的频率大于6光的频率，

因此6光比。光更容易发生明显的衍射现象，故A错误，C正确；

B.由于6光的折射率小，根据光在介质中传播速度与折射率关系公式丫=£可知，〃光在介质水中传播速

n

度大，故B错误；

D.根据双缝干涉条纹间距公式Ax可知，通过同一个双缝干涉装置进行实验时，由于6光波长大于

a

。光波长，所以a光干涉条纹间距小于力光。故D错误。

故选C。

4.一列简谐横波沿x轴负方向传播，已知x轴上西=2m和々=5m处质点的振动图像如图甲、图乙所

示，则此列波的传播速度可能是（）

A.0.6m/sB.0.8m/sC.lm/sD.2m/s

【答案】A

【解析】

【详解】因为该列波向左传播，根据题干可知％=2m和々=5m之间的距离满足的关系为

3m=+—2

4

解得

i3m

n+—

4

又有

T=4s

则由v=—可得波速为

T

4n+l

当〃=1时可得

v=0.6m/s

故选Ao

5.静电场方向平行于x轴，其电势。随x的分布可简化为如图所示的折线x轴上的两点8、。的电场强度

分别为石8和E-下列说法中正确的有（）

木9

上一

O\CdT

A.ER大于理

B.B点的电场强度方向沿X轴正方向

C.B点的电势低于C点的电势，UBC为正值

D.负电荷沿x轴从8点移到C点的过程中，静电力先做正功,后做负功

【答案】D

【解析】

【详解】A.电场强度的大小等于图象斜率的大小，可知B点的电场强度的大小为

纥=%

"d

。点的电场强度的大小为

Ec=%

cd

即EB等于Ec，故A错误；

B.根据顺着电场线方向电势逐渐降低，可知沿x轴从-d到0,电势升高，电场的方向沿x轴负方向，即

8点的电场强度方向沿x轴负方向，故B错误；

C.从图像上可知B点的电势低于。点的电势，所以有

UBC=%—C<0

UBC为负值，故C错误；

D.沿无轴从8点移到C点的过程中，电势先增大后减小，根据石尸=4。可知负电荷沿x轴从3点移到C

点的过程中电势能先减小后增大，所以静电力先做正功，后做负功，故D正确；

故选D。

6.如图是某电容式话筒原理示意图,E为电源，A为电阻，薄片P和Q为两金属板，从左向右对着振

动片P说话，P振动而Q不动，在P、Q间距增大的过程中（）

17~|绝缘固定支架

1N

A.电容器的电容增大B.P上的电量保持不变

C.点M的电势比点N的低D.有电流从M流向N

【答案】D

【解析】

【详解】A.由电容器电容的决定式。=刍匚，在P、Q间距增大时，即1增大，可知电容器的电容C

4ikd

减小，A错误；

B.由于两极板间电压不变，由电容器电容的定义式。=卷可知，电容C减小，电容器带电量。减少，即

P上的电量减小，B错误；

CD,电容器电量。减少，电容器放电，Q板带正电，则通过电阻R的电流方向由M到N,则M点的电

势比N点的高，C错误，D正确。

故选D。

7.如图所示，电阻曷=2.0。，③=3.0。，R为一滑动变阻器，电压表、电流表均为理想电表，且电源

内阻恒定。现将开关S闭合，调节滑片P,观察电压表和电流表示数的变化。当滑片P距&左端加点的

长度为&总长度的1时，两个电压表的示数均达到最大值。下面正确的是（）

U,

A.滑片P从M端滑向N端过程中，电压表示数之比才不断变大

B.滑片P从M端滑向N端过程中，电流表示数之比:保持不变

12

C.由于电源内阻未知，所以&的阻值无法确定

D.若电源内阻r=2.5。，电压表示数达到最大值时，电源的输出功率也达到最大值

【答案】D

【解析】

【详解】A.由图可知，两个电压表测量的都是路端电压，所以比值始终不变。故A错误；

B.两支路电压始终相同，所以电流与电阻成反比，滑片P从M端滑向N端过程左边支路电阻增大，右边

支路电阻减小，所以在7减小。故B错误；

C.设间阻值为则并联部分的总阻值为

—氏+(1+用)6+2-+6

R、+7?2+65+6

其分子是％的二次函数，由已知条件知，凡=当时，两个电压表的示数均达到最大值，此时R应具有

极大值。利用二次函数求极值的公式得到

R一上里=理

*2x(-1)5

解得

R3=5.0Q

故C错误；

3

D.依题意，当滑片P距鸟左端M点的长度为&总长度的《时，外电路电阻为

「十»2.5。

7?!+7?3+7?!+-7?3

当外电路总电阻与电源内阻相等时，电源输出功率有最大值，所以若电源内阻r=2.5。，电压表示数达到

最大值时，电源的输出功率也达到最大值。故D正确。

故选D。

8.在生活中躺着看手机，经常出现手机砸伤眼睛的情况。如图所示，假设手机和手机外壳总质量约为

200g,从离人眼约20cm的高度无初速掉落，砸到眼睛后手机反弹速率为碰撞前的木，眼睛受到手机的冲

击时间约为0.11s,取重力加速度g=10m/s2,下列分析正确的是（）

A.手机对眼睛的冲量方向竖直向上

B.手机对眼睛的冲量大小约为Q66N-s

C.手机对眼睛的平均作用力大小约为4N

D.手机与眼睛作用过程中手机的动量变化大小约为0.36kg・向5

【答案】B

【解析】

【详解】A.手机对眼睛的冲量方向与手机对眼睛的作用力方向相同，因此冲量方向竖直向下。故A错

误；

D.手机未接触眼睛前做自由落体运动，则有

v；=2gh

解得

匕=2m/s

手机反弹后速度大小为

%=-V,=0.2m/s

210

取竖直向上为正方向，手机与眼睛作用过程中手机的动量变化大小约为

Np=m[v2-（-v；）]=0.2x22kg-m/s=0.44kg-m/s

故D错误；

BC.由动量定理有，手机对眼睛的平均作用力了大小满足

Ft-mgt=A/?

解得

尹=6N

手机对眼睛冲量大小为

/=A=0.66NS

故B正确；C错误。

故选B。

二、多项选择题（共2小题，每小题5分。在每小题给出的四个选项中，有两个或以上选项符

合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）

9.已知：①单个点电荷q周围空间的电势。=左且，厂为到点电荷的距离；②系统的电势能等于每个电荷

r

电势能总和的一半。现在光滑绝缘水平面上，有三个带电量均为+4、质量均为加的相同金属小球，用三

根长为L的轻质绝缘细绳连接，处于静止状态。A、&C分别为其中点，。为三角形中心，下列说法正确

的是（）

A.。点的电场强度和电势均为零

B.A、B、C三点电场强度大小相等，方向不同

「2#>kq

=（

C<PA=<PBPc=

D.系统的总电势能为纥=上9

PL

【答案】BD

【解析】

【详解】A.。点是正三角形的中心，到各个点的距离都相同，由于各点电荷的电荷量相等，由

E-乜

r2

所以各点电荷在。点产生的场强相同，且两两之间的夹角为120。，由电场叠加原理可得，。点的场强为

零。由题意可知点也荷的电势

9=包

r

各点电荷在。点的电势，均相等，由于电势是标量，所以其叠加遵循运算法则，叠加后不为零，故A项错

误；

B.根据点电荷的电场强度有

E=k4

厂

由于各点电荷都是正电荷，所以有电场叠加可知，ABC三点的电场强度大小相等，方向不同，故B项正

确；

C.A点到小球3的距离为无L，所以A点的电势为

2

久=卜%2+左4/4+毡］〃

La［3JL

22

同理8点的电势为

(P=k-。2+k4/4+毡］〃

B工巴13JL

22

C点的电势为

%=42+噌］「+亍茂

2V

所以有

.2^/3)q

，4=%=0c=4+—k-

\5)L

故c项错误；

D.1电荷的电势能

22

Epi=(92+03”=%—

同理可得2和3电荷电势能

Ep2=Ep3=k与

L

故整个系统电势能为

E=Epi+Ep2+Ep?=卜3,

P—2L

故D项正确。

故选BD。

10.如图所示，质量M=4kg的圆环套在光滑的水平轨道上，质量〃?=2kg的小球通过长L=0.9m的轻绳

与圆环连接。现将细绳拉直，且与A3平行，小球以竖直向下的％=2&m/s初速度开始运动，已知重力

加速度g=10m/s2。则()

4(-o.)

Lm

A.运动过程中，小球和圆环满足水平方向动量守恒

B.在运动过程中，小球能绕圆环做完整的圆周运动

C.小球通过最低点时，小球的速度大小为J卫m/s

D.从小球开始运动到小球运动到最高点这段时间内，圆环向左运动的位移大小为0.3m

【答案】AB

【解析】

【详解】A.分析小球和圆环组成的系统可知，水平方向上不受外力，所以系统水平方向动量守恒，A正

确；

C.从开始运动到小球运动到最低点时，圆环和小球的速度大小分别为匕和%，由水平方向动量守恒可知

Mvx=mv0

由能量守恒可知

mgL+gmv；=；Mv[+；mv；

代入数据解得小球的速度大小为

v2=2百Es

所以C错误；

B.若小球运动到最高点时，圆环和小球的速度大小分别为匕、匕，由水平方向动量守恒可知

MV3=mv4

由能量守恒可知

—mVg=-Mv1+—mv^+mgL

解得速度大小为

v3=lm/s

v4=2m/s

小球相对圆环的速度恰好为

3m/s=y[gL

所以小球可以绕圆环做完整的圆周运动，所以B正确；

D.小球从开始到运动到最高点的过程中，圆环向右运动的位移

rn

x=----------£=0.3m

M+m

所以D错误。

故选AB„

第n卷（非选择题共58分）

三、实验题（每空2分，共16分。）

11.气垫导轨上有A、B两个滑块，开始时两个滑块静止，它们之间有一根被压缩的轻质弹簧，滑块间用

绳子连接（如图甲所示），绳子烧断后，两个滑块向相反方向运动，图乙为它们运动过程的频闪照片，频

闪的频率为20Hz,由图可知：

10908070605040302010cm

甲

10908070605040302010cm

llllllll|llllllll|llllllll|llllllll|llllllll|lllllllllllllllllllll|lllll|lllll|lllll|lllll|lllllll

A1|A||A||A||A|固固值||b|宙

乙

（i）根据照片记录的信息，从图中可以看出闪光照片有明显与事实不相符合的地方是。

（2）若不计此失误，已知滑块A、B的质量分别为200g、300g,与弹簧分开后，B的动量的大小为

kgm/s,本实验中得出“在实验误差允许范围内，两滑块组成的系统动量守恒”这一结论的

依据是o

【答案】①.滑块应该有加速过程，然后再匀速运动②.0.36③.A、B动量始终大小相等方向

相反

【解析】

【详解】（1）[1]A、B离开弹簧后，应该做匀速直线运动；烧断细线后，在弹簧恢复原长的过程中，应先

做加速运动，当弹簧恢复原长后，滑块做匀速直线运动，由图中闪光照片可知，滑块直接做运动直线运

动，没有加速过程，与事实不符。

（2）⑵[3]频闪照相的时间间隔

—=」一=0.05s

f20Hz

滑块A的速度

VA=^=竺"2=L8m/s

t0.05s

动量为

Pz-mAvA=0.200kgx1.8m/s=0.36kg-m/s

滑块B的速度

不0.06m.c,

v=—=--------=1.2m/s

BRt0.05s

滑块B的动量

PB=7?7BVB=0.3kgxl_2m/s=0.36kg-m/s

由此可见A、B的动量大小相等、方向相反，它们的总动量为零，与释放前的动量相等，因此系统动量守

恒。

12.在进行“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的器材如下：

“3.8V,0.3A”的小灯泡；电流表：A1（量程100mA,内阻约2Q）,A2（量程0.6A,内阻约0.3。）；

电压表：V（量程5V,内阻约3kQ）；滑动变阻器：（阻值范围0~10。），（阻值范围0~2k。）；电源：E

（电动势为5V,内阻约为0.04。）；一个开关和导线若干。

甲

（1）在图的虚线框中画出“描绘小灯泡伏安特性曲线”实验的电路图；

（2）为了调节方便，测量准确，实验中应选用电流表，滑动变阻器应选用（请

填器材的符号）。

（3）根据实验数据，还可以绘出灯丝电阻R随电压U变化的图像和小灯泡耗电功率随所加电压U变化的

图像，请根据给定的甲、乙两个图像进行判断，表示灯丝电阻R随电压U变化的图像是（填

“甲”或“乙”）；小灯泡消耗电功率随电压变化的图像是（填“甲”或"乙”）o

【答案】①.见解析②.A2③.飞④.甲⑤.乙

【解析】

【详解】（1）口］电路图如图所示。

（2）⑵Ai的量程只有0.1A,小灯泡的额定电流是0.3A,因此电流应该选择A?。

［3］描绘小灯泡伏安特性曲线，滑动变阻器需要采用分压式接法，选择较小的滑动变阻器便于调节，因此选

择飞。

（3）[4北5]电压为0时，灯的电阻不为0,而电功率是0,所以甲是电阻随电压变化的曲线，乙是电功率随

电压变化的曲线。

四、计算题（本部分共3小题，13题10分，14题15分，15题17分，共42分。要求每题写

出解题过程，只有答案没有过程概不评分。）

13.如图所示为一块玻璃砖横截面，已知ABC为一直角三角形，ZA=3O°,BC=2a,三角形右侧为四

分之一圆弧，。点为圆心，且CDLCB,现有一束单色光从AC的中点P与AC夹角为45。射入，折射

光恰好过8点，（已知光在真空中传播速度为c）求：

（1）该玻璃砖的折射率；

（2）光线从玻璃砖射入到第一次射出所经历的时间。

【答案】（1）0;（2）与生

c

【解析】

【详解】（1）光路图如图所示，光线从P点射入时，入射角6=45。，折射角，=30。，则玻璃砖的折射

率为

sin。sin45°rr

r?=-----=---------xi/

sin(3sin30°

(2)设全反射的临界角为C,贝UsinC='，可得

n

C=45°

由光路图几何关系分析可知，光线在8点的入射角为60。，大于临界角C,光线在3点发生全反射，同

理，知光线在圆弧上七点也发生全反射，因此，光线在圆弧上3、E发生两次全反射，然后从CD边F

点垂直射出。光线从玻璃砖射入到第一次射出所经历的总路程为

s=PB+BE+EF-5a

光线在玻璃砖中传播速度为v=£，传播时间为

n

s

t=-

v

联立解得

5^2a

14.光滑绝缘水平面上有一质量机=1kg、电荷量^n+SxlOTC小球系在长L=1m的绝缘细线上线的

另一端固定在。点。整个装置放置于E=2x1(/N/C的匀强电场中，电场方向与水平面平行且沿Q4方

向，如图所示(此图为俯视图)。现给小球一垂直于细线的初速度为=10m/s使其从A点开始绕。点做圆

周运动，小球可视为质点。

(1)求小球运动过程中绳子拉力的最大值5；

JT

(2)小球转过角度。满足时，求绳子张力大小耳关于。的表达式；

(3)当某次小球运动到A点时，电场方向突然反向但场强大小不变，并且此后小球每转过mad,场强均

反向且场强大小不变，假设细线最大张力足够，记小球在A点的动能为％,求这以后小球第九次回到A

点时%的表达式。

【答案】⑴110N；(2)片=80+30cose(N)[o<，<3；(3)£^=50+40w(J)(“=1,2,3…)

【解析】

【详解】(1)由题意可知小球在A点时绳中张力最大，在A点对小球由牛顿第二定律

Tm-qE=m^-

解得

q=noN

(2)由牛顿第二定律得

V2

FT-qEcos0=m—

由动能定理得

1212

-qEL(l-cos0)=—mv~—mv0

解得

国=8O+3OCOS6>(N)IO<0<11

(3)从电场第一次反向到小球第〃次回到A点，对小球列全过程动能定理

2n-qE-2L=%相片("=1,2,3…)

解得

%=50+40〃(J)(〃=1,2,3…)

15.如图所示，一轻质弹簧的左端固定在小球B上，右端与小球C接触但未拴接，球B和球C静止在光滑

水平台面上(此时弹簧处于原长)。小球A从左侧光滑斜面上距水平台面高度为耳处由静止滑下(不计小球

A在斜面与水平面衔接处的机械能损失)，与球B发生正碰后粘在一起，碰撞时间极短，之后球C脱离弹簧，

在水平台面上匀速运动并从其右端点。水平抛出，落入固定放置在水平地面上的竖直四分之一光滑圆弧轨

道内，该段圆弧的圆心在。点，半径为R=已知三个小球A、B、C均可看成质点，且质量分别为加、

2m、m,重力加速度为g,不计空气阻力和一切摩擦。求：

(1)小球A、B碰撞后瞬间的速度大小;

(2)弹簧具有的最大弹性势能；

(3)若改变圆弧的半径，使R=2回,其他条件不变，则A球质量为多大时，C