【物理】陕西省榆林市2024-2025学年高二上学期1月期末试题（解析版）

这是一份【物理】陕西省榆林市2024-2025学年高二上学期1月期末试题（解析版），共19页。试卷主要包含了本试卷分选择题和非选择题两部分等内容，欢迎下载使用。
考试模块：必修第三册、选择性必修第一册
考生注意：
1．本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间75分钟。
2．答题前，书生务必用直径0.5毫米黑色墨水签宇笔将密封线内项目填写清楚。
3．考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
4．本卷命题范围必修笫三册、选择性必修第一册。
一、单项选择臣：本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 如图所示是杭州的美景——西湖，环绕湖边著名的“西湖十景”，自然与人文相互映衬，组成了杭州旅行的核心地带。关于西湖中的水波现象，下列说法正确的是（ ）
A. 用声呐探测湖底某处的深度，利用了波的衍射现象
B. 湖中水波绕过电线杆向前传播，是波的干涉现象
C. 要观察到湖中水波明显的衍射现象，必须是障碍物或孔的尺寸跟波长差不多或者比波长更小
D. 游艇鸣笛减速向我们驶来时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率低
【答案】C
【解析】A．用声呐探测湖底某处的深度，利用了波的反射现象，故A错误；
B．湖中水波绕过电线杆向前传播，是波的衍射现象，故B错误；
C．要观察到湖中水波明显的衍射现象，必须是障碍物或孔的尺寸跟波长差不多或者比波长更小，故C正确；
D．由多普勒效应可知，游艇鸣笛减速向我们驶来时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高，故D错误。
故选C。
2. 如图所示为某同学研究单摆做阻尼振动的位移-时间图像，M、N是图像上的两个点，且M、N两点到平衡位置的距离相等，下列说法正确的是（ ）
A. 单摆做阻尼振动的过程中周期变小
B. 摆球在M点时的动能大于在N点时的动能
C. 摆球在M点时做减速运动
D. 摆球在N点时正在升高
【答案】B
【解析】A．单摆的周期，周期与振幅于关，单摆做阻尼振动的周期不变，振幅减小，故A错误；
B．M、N两点对应位置高度相同，故从M到N重力做功为0，由于单摆做阻尼振动，可知摆球需克服阻力做功，由动能定理可知摆球在M点时的动能大于在N点时的动能，故B正确；
C．由图可知摆球在M点时正在靠近平衡位置，速度在增大，即摆球在M点时做加速运动，故C错误；
D．摆球在N点时正在靠近平衡位置，高度在降低，即摆球在N点时正在下落，故D错误。
故选B。
3. 法拉第在1831年发现了“磁生电”现象。在探究磁生电实验中，将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线图B、电流表及开关按如图所示的方式连接。下列说法中正确的是（ ）
A. 线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间电流表指针均不会偏转
B. 开关闭合后，将线圈A从B中拔出会引起电流表指针偏转
C. 开关闭合后，保持滑片P不动，电流表指针会发生偏转
D. 开关闭合后，只有滑动变阻器的滑片P加速滑动，电流表指针才会偏转
【答案】B
【解析】A.线圈A插入线圈B中后，开关闭合和断开的瞬间，线圈A将产生一个变化的磁场，这个变化的磁场引起线圈B中的磁通量变化，线圈B中会产生出感应电流，所以电流表的指针会偏转，A错误；
B.开关闭合后，将线圈A从B中拔出时，线圈B中的磁通量将会减小，线圈B中会产生感应电流，所以电流表指针会偏转，B正确；
C.开关闭合后，滑动变阻器的滑片P不动，线圈A中的电流不变，线圈A将产生恒定的磁场，通过线圈B的磁通量不变，线圈B中不会产生感应电流，电流表指针不会偏转，C错误；
D.开关闭合后，只要滑动变阻器的滑片Р滑动，线圈A中的电流就发生变化，线圈A产生的磁场发生变化，通过线圈B的磁通量发生变化，线圈B中产生感应电流，电流表指针会偏转，即滑片Р不一定要加速滑动，D错误。
故选B。
4. 以下四幅图片：图甲是一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a、b两束单色光的示意图，图乙是双缝干涉示意图，图丙是检测工件表面平整程度时得到的图样，图丁是医用纤维内窥镜。下列说法中正确的是（ ）
A. 图甲中，玻璃对a光的折射率大于玻璃对b光的折射率
B. 图乙中，若只增大光屏到挡板间距离，则两相邻亮条纹间距离将减小
C. 图丙中，利用了光的衍射原理
D. 图丁中，纤维内窥镜利用光导纤维进行光线与图像的传导，应用了光的干涉现象
【答案】A
【解析】A．图甲中，a、b两束单色光的入射角相同，a光的折射角小于b光的折射角，根据光的折射定律
可知，玻璃对a光的折射率大于玻璃对b光的折射率，故A正确；
B．图乙中，根据双缝干涉相邻亮或暗条纹间距公式
可知，若只增大光屏到挡板间距离，则两相邻亮条纹间距离将增大，故B错误；
C．图丙是利用薄膜干涉检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，利用了光的干涉，故C错误；
D．图丁中，纤维内窥镜利用光导纤维进行光线与图像的传导，应用了光的全反射，故D错误。
5. 如图所示，平行板电容器已经充电，静电计的金属球与电容器的一个极板连接，外壳与另一个极板同时接地，静电计指针的偏转角度显示电容器两极板间的电势差大小。现保持正对面积S不变，缓慢增大两极板间距离d，以下说法正确的是（ ）
A. 电容器极板带电量Q变小
B. 电容器的电容C增大
C. 电容器板间电场强度E不变
D. 电容器两极板间电压U随d的增大而线性减小
【答案】C
【解析】A．由于电容器与电源断开，因此电容器的带电量保持不变，A错误；
B．根据电容器的定义式
①
可知随着d的增加，电容器的电容C减小。B错误；
C．利用公式
②
③
将①②③联立可得
可知电容器板间电场强度E不变。C正确；
D．将①②联立可得
可知电容器两极板间电压U随d的增大而线性增加，D错误。
故选C。
6. 如图所示的电路中，电压表、电流表均视为理想电表，电源的电动势，内阻，提升重物的直流电动机电阻，定值电阻，电压表的读数为110V，则（ ）
A. 电流表的示数为183A
B. 电动机的输入电功率为1100W
C. 电动机的机械功率为550W
D. 电动机工作1h所产生的热量为
【答案】D
【解析】A．根据闭合电路欧姆定律可得
解得电路电流为
即电流表的示数为5A，故A错误；
B．电动机的输入电功率为
故B错误；
C．电动机的机械功率为
故C错误；
D．电动机工作1h所产生的热量为
故D正确。
故选D。
7. 2024年巴黎奥运会于7月26日至8月11日举行，中国国家跳水队是中国体育届的王牌之师，在各项奥运项目中高居榜首，被誉为跳水“梦之队”。某次比赛中，质量m=50kg的运动员（可看作质点）从距水面h=5m的跳台边缘处由静止自由落下，触水瞬间，运动员受到水对他的竖直向上的作用力的大小，式中水的密度，触水瞬间的有效面积，运动员从接触水面到速度减为0用时2s，忽略空气阻力，重力加速度g=10m/s2。下列说法正确的是（ ）
A. 运动员从离开跳台到接触水面过程中重力冲量大小为600N•s
B. 运动员触水瞬间受到水的作用力大小为300N
C. 运动员触水瞬间加速度大小为1.6m/s2
D. 运动员从触水到速度减为0的过程中受到水的平均作用力的大小为850N
【答案】C
【解析】A．运动员从离开跳台到接触水面过程仅受重力作用，有
解得
则重力冲量的大小
故A错误；
B．运动员触水瞬间的速度大小
则运动员触水瞬间受到水的作用力大小为
故B错误；
C．由牛顿第二定律有
则运动员触水瞬间加速度的大小为
故C正确；
D．取竖直向下为正方向，设运动员受到水的平均作用力大小为F，方向向上，由动量定理得
解得F=750N
故D错误。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 有位游客在江边观光，水面上有相距为d的两个浮标A、B，如图所示，水波（可视为简谐波）传播到A浮标时，A浮标从平衡位置开始向上振动，若此时开始计时，经历时间，A浮标第一次到达波峰，此时B浮标从平衡位置开始振动。下列说法正确的是（ ）
A. 水波的波速为B. 水波的波长为2d
C. 时刻，两浮标的速度相同D. 时刻，两浮标的加速度相同
【答案】AC
【解析】A．由题意知，两浮标的振动图像如图所示
水波从A浮标传到B浮标的时间间隔为，故波速
故A正确；
B．由图可知
故波长
故B错误；
C．由
所以
时刻，浮标A和B的位置分别位于平衡点下方振幅处和平衡点上方振幅处，浮标A和B的速度大小相等，方向都向下，故C正确；
D．时刻，浮标A和B加速度大小相等，方向相反，故D错误。
故选AC。
9. 如图所示，在边长为L的正六边形M、N、P三个顶点上分别固定电荷量为、、的点电荷，X、Y、Z为正六边形的另外三个顶点，O点是正六边形的中心，静电力常量为k，下列说法正确的是（ ）
A. O点的电场强度大小为
B. X点的电场强度大小为
C. Z点的电势比Y点电势低
D. 带负电小球沿OM从O点移到M点过程中，电势能一直减少
【答案】ABD
【解析】A．O点的电场强度大小为
A正确；
B．X点的电场强度大小为
B正确；
C．根据对称性可知，两负点电荷在Z点和Y点的电势相等，Z点、Y点与正点电荷的距B离相等，则正点电荷在Z点和Y点的电势相等，故Z点和Y点的电势相等，C错误；
D．根据电场强度的叠加可知，OM连线上电场强度沿MO方向，则带负电小球受到的电场力沿OM方向，带负电小球沿OM从O点移到M点过程中，电场力一直做正功，故电势能一直减少，D正确。
故选ABD。
10. 如图所示，质量为m的物块N和质量为2m的物块M静止在光滑的水平面上，物块N的左侧连接了一个锁定了一定弹性势能的轻质弹簧，质量为3m的物块S以初速度v0沿光滑水平面向右运动，与物块M发生弹性碰撞后，物块M向右运动并撞击锁定一定弹性势能的轻质弹簧，弹簧瞬间解锁，物块M与弹簧分离后，物块M与物块S的速度刚好相同。下列说法正确的是（ ）
A. S、M碰撞后，物块M的速度大小为
B. S、M碰撞后，物块S的速度大小为
C. 轻质弹簧对物块N的冲量大小为2mv0
D. 轻质弹簧最初锁定的弹性势能
【答案】BCD
【解析】AB．设S、M碰撞后瞬间S速度大小为v1，M的速度大小为v2，根据动量守恒定律有
根据能量守恒定律有
联立解得S、M碰撞后瞬间，物块S的速度大小为
物块M速度大小为
故A错误，B正确；
C．物块M与轻质弹簧撞击分离后，物块M的速度大小为
设物块N的速度大小为v4
根据动量守恒定律有
解得
对物块N
由动量定理有
故C正确；
D．根据能量守恒定律有
解得
故D正确。
故选BCD。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 某校开展研究性学习，某研究小组根据光学知识，设计了一个用刻度尺测横截面为半圆形玻璃砖折射率的实验，他进行的主要步骤是：水平放置的光屏MN与玻璃砖直径AB垂直并相切于A点，一束单色光S从空气中射向半圆玻璃砖的圆心О，结果在屏幕MN上出现两个光斑C、D，如图所示，测得OC和OD的长度分别为a、b。
（1）根据以上测量的物理量，写出计算玻璃砖折射率的表达式：n=__________。
（2）实验中，不断增大入射角，____________观察到全反射现象（填“能”或“不能”）。
（3）为减小实验测量误差，实验中应适当_________单色光在О点的入射角（填“增大”或“减小”）。
【答案】（1） （2）不能 （3）减小
【解析】（1）OC所在光线为反射光线，OD所在光线为折射光线，则玻璃砖折射率的表达式为
（2）光是从光疏介质射入光密介质，所以在半圆玻璃砖AB界面不能观察到全反射现象；而折射光线沿径向从半圆玻璃砖射出空气，也不能观察到全反射现象。
（3）为减小实验测量的误差，OC、OD的距离应适当大些，所以实验中应适当减小单色光在О点的入射角。
12. 某实验小组测未知电阻时，先用多用电表进行粗测，再采用“伏安法”较准确地测量未知电阻。实验室提供了下列可选用器材：
A.电流表（量程为，内阻约为）
B.电流表（量程为，内阻约为）
C.电压表（量程为，内阻约为）
D.电压表（量程为，内阻约为）
E.滑动变阻器（最大阻值为）
F.滑动变阻器（最大阻值为）
G.电源（电动势为）
H.开关、导线若干
（1）首先用多用电表粗测的电阻，当用“”挡时发现指针偏转角度过大，应该换用__________挡的原“”或“”），进行一系列正确操作后，指针静止时位置如图所示，其读数为__________。
（2）为了尽可能提高测量准确度，采用“伏安法”较准确地测量未知电阻，电流表应选__________，电压表应选__________，滑动变阻器应选__________（均填器材前面的字母）。
（3）下列给出的测量电路中，最合适的电路是__________。
A. B.
C. D.
（4）若本实验中测得金属丝的长度为，直径为，电阻为，则该金属丝的电阻率的计算式为__________（用所给的物理量的符号表示）。
【答案】（1）×1 12.0 （2）A C E （3）B （4）
【解析】（1）[1]用已经调零且选择开关指向欧姆挡“×10”挡位的多用电表测量，发现指针的偏转角度太大，知该电阻较小，换用“×1”挡位；
[2]由图可知，其读数为
（2）[1][2][3]电源电动势为4V，为了测量精确，电压表应选择C；粗测的金属丝电阻约为12Ω，则流过金属丝的最大电流约为
可知电流表应选择A。金属丝的电阻值仅仅约12Ω，与500Ω的滑动变阻器的电阻值相差比较大，滑动变阻器阻值越小，调节时电表变化越明显，为方便实验操作，滑动变阻器应选E。
（3）待测金属丝的阻值与电流表内阻相当，属于小电阻，电流表应采用外接法。题目要求尽可能提高测量精确度，滑动变阻器应用分压式接法。
故选B。
（4）根据
解得
13. 如图甲所示为一列沿轴传播的简谐横波在时刻的波形图，是平衡位置为处的质点，图乙为质点的振动图像。
（1）判断波沿轴的传播方向并求波速大小；
（2）推导坐标原点处质点做简谐运动的表达式。
【答案】（1）沿x轴正方向传播， （2）
【解析】（1）由乙图可知，时质点N沿y轴正方向振动，结合甲图，根据“上、下坡”法可知，该简谐波沿x轴正方向传播。由甲图可知，该波的波长，由乙图可知该波的周期，故该波的波速
（2）由波形图可知，质点振动的振幅，周期，故有
时坐标原点处的质点向下振动，故其简谐振动的表达式为
14. 利用电场控制和改变带电粒子的运动，在现代科学实验和技术设备中有着广泛的应用。实验室的粒子分析装置由粒子发射源、加速电场、静电分析器、偏转电场四部分组成。如图所示，在平面直角坐标系xOy中，第二象限内有竖直向下的匀强电场，第一象限内有一静电分析器，分析器中存在电场线沿半径方向指向圆心О的均匀辐向电场，第三象限内P、Q两个平行金属板之间的电压为U，一比荷为k的带正电粒子（不计粒子重力）从靠近Р板的S点由静止开始做加速运动，从电场的下边界x轴上的A点沿与x轴夹角为α的方向进入电场，随后粒子会沿平行于x轴的方向从B点进入电分析器，且恰好在分析器内做匀速圆周运动，运动轨迹处的电场强度大小为E。求：
（1）粒子运动到A点射入电场的速度大小和O、B间的距离；
（2）第二象限内匀强电场的电场强度大小；
（3）粒子在静电分析器中运动的时间t。
【答案】（1）， （2） （3）
【解析】（1）由动能定理得
可得粒子运动到A点射入电场的速度大小
由题意可知粒子到达B点的速度大小为
粒子在静电分析器中做匀速圆周运动，静电力提供向心力，有
解得
（2）粒子在第二象限内做反向类平抛运动竖直方向上，由运动学和牛顿第二定律有
，
联立解得
（3）粒子运动的周期为
粒子运动的时间为
联立解得
15. 如图所示，装置的右边是足够长的光滑水平台面，一轻质弹簧右端固定在竖直墙面上，其左端连接着质量M = 3 kg的小物块T，物块T不会脱离弹簧，装置的中间是长度L = 4.0 m的水平传送带，它与左、右两边的台面等高，并能平滑对接，传送带以v = 7 m/s的速度顺时针转动。装置的左边是一段光滑的水平台面连接的圆弧的光滑曲面，质量m = 1 kg的小物块S从曲面上距水平台面R = 5.25 m处由静止释放，经过传送带后与物块T发生对心弹性碰撞，物块S与物块T碰撞前瞬间的速度大小为v1 = 9 m/s。已知碰撞前物块T静止且弹簧处于原长状态，取g = 10 m/s2，物块均可看成质点，不计空气阻力，小物块T在运动过程中弹簧的形变未超过它的弹性限度，不考虑物块运动对传送带速度的影响。
（1）求小物块S与传送带之间的动摩擦因数；
（2）求小物块S与小物块T第一次碰撞后瞬间两小物块的速度大小；
（3）小物块S与小物块T第一次碰撞后传送带的传动速度降为v′ = 2.5 m/s。方向保持顺时针方向不变，试求小物块S重新滑上传送带后Δt = 2.4 s内传送带对小物块S的合冲量大小。
【答案】（1）0.3 （2）4.5 m/s，4.5 m/s （3）25 N⋅s
【解析】（1）设S滑到曲面底部N点的速度大小为v0，根据机械能守恒定律有
解得
由于
又
因此S在传送带上一直做匀减速运动，由动能定理可得
解得小物块S与传送带之间的动摩擦因数
（2）设第一次碰后瞬间T的速度为vT1，S的速度为vS1，取向右为正方向，根据动量守恒定律和机械能守恒定律有
，
联立解得
，
S碰后以4.5 m/s的速度向左运动。
（3）S滑上传送带后在摩擦力的作用下做匀减速运动，设向左减速的最大位移为xS，由动能定理得
解得
因为L = 4.0 m，所以还未滑出传送带，S的速度减为零。由
解得这个过程经历的时间
由于传送带速度已经在S、T第一次碰撞后降为v′ = 2.5 m/s，所以小物块S将向右做加速运动，设加速到与传动带共速的时间为t2，因此有
解得
这个过程S的位移大小
所以在共速后的S做匀速直线运动的时间
这段时间内S的位移大小
由于
所以在重新滑上传送带2.4 s内，S未从传动带右端滑出，所以在这2.4 s内，水平方向的冲量大小
解得
竖直方向的冲量大小
解得
所以S重新滑上传送带后2.4 s内传送带对S的冲量大小