山东省菏泽市2022-2023学年高二上学期物理期末试卷

试卷更新日期：2023-02-07 类型：期末考试

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一、多选题

1. 下列四种光学现象，对其原理解释正确的是（　　）

A、图甲可检验平面的平整度，薄片左移会使劈尖倾角变大，形成的干涉条纹间距变大 B、图乙为泊松亮斑，是光通过小圆孔衍射形成的，说明光具有波动性 C、图丙为立体电影原理，利用了光的偏振现象 D、图丁为水中特别明亮的气泡，是气泡薄膜干涉造成的

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2. 如图所示， $A B C D E$ 为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面， $A B ⊥ B C$ ，由a、b两种单色光组成的细光束从空气垂直于 $A B$ 射入棱镜，经两次反射后光线垂直于 $B C$ 射出，且在 $C D$ 、 $A E$ 边只有a光射出，下列说法正确的是（　　）

A、b光的折射率比a光的折射率小 B、做双缝干涉实验时相同条件下用b光比a光形成的条纹宽度小 C、在五棱镜中，b光的传播速度比a光的传播速度大 D、将a、b光以相同的入射角从空气斜射入水中，a光的折射角较大

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3. 一列沿x轴方向传播的简谐横波，从某时刻开始计时，在 $t = 1 s$ 时的部分波形如图甲所示，介质中平衡位置 $x = 2 m$ 的质点P的振动图像如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）

A、波源起振方向沿y轴负方向 B、该波沿x轴负方向传播 C、 $t = 1 s$ 时，P质点振动路程为 $0.8 m$ D、开始计时时波刚传播到 $1 m$ 处

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4. 如图，质量均为m的木块A、B并排放在光滑水平面上，A上固定一竖直轻杆，轻杆上端的O点系一长为l的细线，细线另一端系一质量为 $m_{0}$ 的球C。现将C球拉起使细线水平伸直，并由静止释放C球。下列说法正确的是（　　）

A、C球摆到最低点过程，A，B，C组成的系统的总动量守恒 B、C球摆到最低点过程，木块A对B的弹力先增大后减小 C、C球再次摆到右侧某一最高位置时，与木块A有共同水平向左的速度 D、C球第一次摆到最低点过程中，木块A，B向右移动的距离为 $\frac{m l}{2 m + m_{0}}$

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二、单选题

5. 如图所示，“司南”是我国古代四大发明之一，主体由磁勺和罗盘构成。据东汉《论衡》记载，其“司南之杓，投之于地，其柢（即勺柄）指南”。若在静止的磁勺正上方附近，放置一根水平放置的直导线。当接通电源后，发现磁勺柄指向南偏东 $60 °$ 角的方向，则下列说法正确的是（　　）

A、直导线可能东西放置，电流由东流向西 B、直导线可能东西放置，电流由西流向东 C、直导线可能南北放置，电流由南流向北 D、直导线可能南北放置，电流由北流向南

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6. 射水鱼通过喷射水柱，能精准地将停留在植物枝叶上的昆虫击落，并大快朵颐。则（　　）

A、喷射出的水柱沿直线运动击落昆虫 B、鱼看到昆虫的位置比实际位置略低 C、由于全反射，鱼看昆虫存在视觉盲区 D、昆虫看到鱼的位置比实际位置略高

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7. 2022年北京冬奥会在某次冰壶比赛中，如图所示：蓝壶静止在大本营Q处，材质相同，质量相等的红壶与蓝壶发生正碰，在摩擦力作用下最终分别停在M点和N点。下列说法正确的是（　　）

A、碰后两壶所受摩擦力的冲量相同 B、两壶碰撞过程为弹性碰撞 C、碰后蓝壶动量约为红壶动量的2倍 D、红壶碰前速度约为碰后速度的5倍

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8. 扬声器是语音和音乐的播放装置，在生活中无处不在。如图所示是扬声器纸盆中心做简谐运动的振动图像，下列判断正确的是（　　）

A、 $t = 1 \times 10^{- 3} s$ 时刻纸盆中心的速度最小 B、 $t = 2 \times 10^{- 3} s$ 时刻纸盆中心的加速度最大 C、在 $0 ~ 2 \times 10^{- 3} s$ 之间纸盆中心的速度方向不变 D、纸盆中心做简谐运动的方程为 $x = 1.0 \times 10^{- 4} sin 50 π t （ cm ）$

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9. 新型冠状病毒主要传播方式为飞沫传播，打喷嚏可以将飞沫喷到十米之外。研究得出一个打喷嚏时气流喷出的速度可达 $40 m/s$ ，假设打一次喷嚏大约喷出 $6 \times 10^{- 5} m^{3}$ 的空气，用时约 $0.02 s$ 。已知空气的密度为 $1.3 k g / m^{3}$ ，估算打一次喷嚏人受到的平均反冲力为（　　）

A、 $3.12 N$ B、 $0.156 N$ C、 $1.56 N$ D、 $6.24 N$

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10. 如图所示为一块均匀的长方体金属导体，长为a，宽为b，厚为c。在导体 $M N$ 两侧加上电压U，导体中的自由电子在电场力的作用下开始定向移动，形成电流。根据电荷守恒定律，单位时间内通过导体横截面的电荷量应相同。设电子的带电量为e，单位体积内的自由电子数为n，自由电子定向移动的平均速率为v，下列说法正确的是（　　）

A、金属导体的电阻率为 $ρ = \frac{U}{n e a v}$ B、金属导体的电阻率为 $ρ = \frac{U}{n e b v}$ C、在时间 $Δ t$ 内，通过长方体金属导体样品的自由电子数目为 $N = n v a b Δ t$ D、在时间 $Δ t$ 内，通过长方体金属导体样品的自由电子数目为 $N = \frac{n v a b}{Δ t}$

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11. 水波是常见的机械波，浅水处水波的速度跟水深度有关，其关系式为 $v = \sqrt{g h}$ ，式中h为水的深度。如图甲所示是一个池塘的剖面图，A、B两部分深度不同，图乙是从上往下俯视，看到点O处于两部分水面分界线上， $t = 0$ 时刻O点从平衡位置向上振动，形成以O点为波源向左和向右传播的水波。已知 $t = 2.5 s$ 时O点第二次到达波峰，此时M点第一次到达波峰。已知B区域水波振幅为 $A = 6 cm$ ，水深为 $h_{B} = 0.90 m$ ， $O M$ 间距离为 $2.0 m$ ， $O N$ 间距离为 $3.0 m$ ， $g = 10 {m/s}^{2}$ ，下列说法正确的是（　　）

A、A处的水深为 $0.4 m$ B、N点也第一次到达波峰 C、在 $t = 0 s$ 至 $t = 2 s$ 时间内N点振动的路程为 $12 m$ D、B区域内水波波长是A区域内水波波长的3倍

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12. 如图所示的电路中，E为电源电动势，r为电源内阻， $R_{1}$ 和 $R_{3}$ 均为定值电阻，且阻值与电源内阻相等。 $R_{2}$ 为滑动变阻器，当 $R_{2}$ 的滑动触点在a端时合上开关S，此时三个电表 $A_{1}$ 、 $A_{2}$ 和V的示数分别为 $I_{1}$ 、 $I_{2}$ 和U，电表 $A_{1}$ 、 $A_{2}$ 和V的示数变化量绝对值为 $Δ I_{1}$ 、 $Δ I_{2}$ 和 $Δ U$ ，将 $R_{2}$ 的滑动触点向b端移动的过程中，下列判断正确的是（　　）

A、电源的输出功率一定增加 B、电源的效率一定增加 C、 $I_{1}$ 变化量 $Δ I_{1}$ 小于 $I_{2}$ 变化量 $Δ I_{2}$ D、 $\frac{Δ U}{Δ I_{2} - Δ I_{1}}$ 比值一定不变

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三、实验题

13. 某校同学们分组进行碰撞的实验研究。

(1)、第一组利用气垫导轨通过频闪照相进行探究碰撞中的不变量这一实验，甲图两滑块分别装有弹性圈，乙图两滑块分别装有撞针和橡皮泥。若要求碰撞动能损失最大测应选下图中的（填“甲”或“乙”）；

(2)、第二组同学用如图所示的实验装置“验证动量守恒定律”。
实验装置如图所示，a、b是两个半径相等的小球，按照以下步骤进行操作：

①在平木板表面钉上白纸和复写纸，并将该木板竖直立于紧靠槽口处，将小球a从斜槽轨道上固定点处由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O；

②将木板水平向右移动一定距离并固定，再将小球a从固定点处由静止释放，撞到木板上得到痕迹B；

③把小球b静止放在斜槽轨道水平末端，让小球a仍从固定点处由静止释放，和小球b相碰后，两球撞在木板上得到痕迹A和C。

Ⅰ．若碰撞过程中没有机械能损失，为了保证在碰撞过程中a球不反弹，a、b两球的质量 $m_{1}$ 、 $m_{2}$ 间的关系是 $m_{1}$ $m_{2}$ （选填“>”“=”或“<”）

Ⅱ．为完成本实验，必须测量的物理量有。

A．小球a开始释放的高度h

B．a球和b球的质量 $m_{1}$ 、 $m_{2}$

C．木板水平向右移动的距离l

D．O点到A，B，C三点的距离 $y_{1} ， y_{2} ， y_{3}$

Ⅲ．在实验误差允许的范围内，若碰撞过程动量守恒，其关系式应为；若再满足关系式即可证明此为完全弹性碰撞。

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14. 为了测定某迭层电池的电动势（约20V~22V）和电阻（小于2Ω），需要把一个量程为10V的直流电压表接一固定电阻（用电阻箱代替），改装为量程为30V的电压表，然后用伏安法测电源的电动势和内电阻，以下是该实验的操作过程：

(1)、把电压表量程扩大，实验电路如图甲所示，请完成第五步的填空．
第一步：把滑动变阻器滑动片移至最右端

第二步：把电阻箱阻值调到零

第三步：闭合电键

第四步：把滑动变阻器滑动片调到适当位置，使电压表读数为9V

第五步：把电阻箱阻值调到适当值，使电压表读数为 V

第六步：不再改变电阻箱阻值，保持电压表和电阻箱串联，撤去其它线路，即得量程为30V的电压表

(2)、上述实验可供选择的器材有：
A．迭层电池（电动势约20V~22V，内电阻小于2Ω）

B．电压表（量程为10V，内阻约10kΩ）

C．电阻箱（阻值范围0~9999Ω，额定功率小于10W）

D．电阻箱（阻值范围0~99999Ω，额定功率小于10W）

E．滑动变阻器（阻值为0~20Ω，额定电流2A）

F．滑动变阻器（阻值为0~2kΩ，额定电流0.2A）

电阻箱应选，滑动变阻器应选（用大写字母表示）．

(3)、用该扩大了量程的电压表（电压表的表盘没变），测电源电动势E和内电阻r，实验电路如图乙所示，得到多组电压U和电流I的值，并作出U-I图线如图丙所示，可知电池的电动势为 V，内电阻为 Ω．

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四、解答题

15. 如图所示，一列简谐横波沿x轴正向传播，振源O起振方向沿y轴正方向，从振源O起振时开始计时，经 $t = 0.9 s$ ， x轴上0至 $12 m$ 范围第一次出现图示波形，求

(1)、该波的周期；

(2)、在这段时间内，处于 $x = 10 m$ 处质点的运动的总路程。

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16. 一个由长度为 $L = 2 m$ 的圆柱体和半球体构成的工件，用同种透明材料制成。圆柱体的底面半径和半球体的半径均为 $R = 0.5 m$ ，该工件的截面如图所示，图中 $O O^{'}$ 为该工件的主光轴。用一束与 $A D$ 边成 $θ = 37 °$ 单色光从 $A D$ 边上的 $O^{'}$ 点入射，入射光在 $A B$ 边发生全反射，最后沿着 $O P$ （P点图中未画出）从半球上射出。已知 $O P$ 与 $O B$ 间的夹角为 $α = 53 °$ ，光在真空中的传播速度为 $c = 3.0 \times 10^{8} m / s$ ，求：

(1)、该工件的折射率；

(2)、光在该工件中的传播时间（可用分数表示）。

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17. 物理学中，力与运动关系密切，而力的空间累积效果——做功，又是能量转化的量度。因此我们研究某些运动时，可以先分析研究对象的受力特点，进而分析其能量问题。已知重力加速度为g，且在下列情境中，均不计空气阻力。

(1)、劲度系数为k的轻质弹簧上端固定，下端连一可视为质点的小物块，若以小物块的平衡位置为坐标原点O，以竖直向下为正方向建立坐标轴 $O x$ ，如图所示，用x表示小物块由平衡位置向下发生的位移。
a．求小物块的合力F与x的关系式，并据此证明小物块的运动是简谐运动；

b．系统的总势能为重力势能与弹性势能之和。请你结合小物块的受力特点和求解变力功的基本方法，以平衡位置为系统总势能的零势能参考点，推导小物块振动位移为x时系统总势能 $E_{p}$ 的表达式。

(2)、若已知此简谐运动的振幅为A，求小物块在振动位移为 $\frac{A}{2}$ 时的动能 $E_{k}$ （用A和k表示）

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18. 如图所示，质量 $M = 2 kg$ 的长木板Q静止在凹槽右端，木板厚度恰好与凹槽深度相等，过凹槽右端B点的竖直线为理想边界，右侧有匀强电场，电场强度 $E = 1.0 \times 10^{3} V/m$ 。质量 $m = 1 kg$ ，带电量 $q = + 9.0 \times 10^{- 3} C$ 的绝缘小物块P（可视为质点），自A点由静止释放。已知A、B之间的距离 $s = 2.0 m$ ， P、Q之间的动摩擦因数 $μ = 0.3$ ，其余所有接触面均光滑，木板Q与凹槽两端碰撞时没有机械能损失且碰撞时间极短可忽略，小物块P始终不会从木板Q的左端掉下来，重力加速度大小为 $10 {m/s}^{2}$ ，忽略P的电荷量变化。

(1)、求小物块P滑上木板Q时的速度；

(2)、若 $C D$ 之间距离 $x_{C D} = 0.75 m$ ，求木板Q和凹槽发生几次碰撞；

(3)、为使木板Q和凹槽只发生3次碰撞，求 $C D$ 之间距离和木板Q的最小长度。

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