安徽省合肥市第六中学2024-2025学年高二上学期期末物理试题（解析版）-A4

这是一份安徽省合肥市第六中学2024-2025学年高二上学期期末物理试题（解析版）-A4，共16页。试卷主要包含了选择题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题（本题共48分，其中1-8题为单选题，每题4分，9-10题为多选题，每题5分，全对得5分，漏选得3分，错选不得分）
1. 将可以当由转动的小磁针平行于地表放在赤道上，当在小磁针正上方放置一根南北方向的通电直导线，并且电流方向自北向南，稳定静止时小磁针的指向可能正确的是（黑色一端代表小磁针的N极）（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】地磁场方向由南向北，故只在地磁场作用下，小磁针的N极指向北极，当直导线中通以方向由北向南的电流时，在直导线下方会产生由西向东的磁场，则小磁针的N极将由北向东偏转。
故选A
2. 在图中甲、乙所示的两电路中，电阻R、电流表、电压表都是相同的，电源电动势相同，内电阻分别为、，闭合开关后，图甲和乙电路中两电压表示数相同，电流表的示数分别为、，则下列关系正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】A．设电压表内阻为，电流表内阻为，则有，
由于图甲和乙电路中两电压表示数相同，可得
故A正确；
CD．甲图中有
乙图中有
则有
故CD错误；
B．甲图中内电压为
乙图中内电压为
则有
乙图中流过内阻电流为
根据，
可得
故B错误。
故选A。
3. 如图所示，金属线框匝数为N，面积为S，其中O、为两条边的中点，磁感应强度为B的匀强磁场与线框平面夹角斜向上，现使线框右半部分绕虚线向上转过角（左部分不动），该过程穿过线框磁通量变化量的大小（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】初始时，穿过线框磁通量为
现使线框右半部分绕虚线向上转过角（左部分不动），穿过线框磁通量为
则该过程穿过线框磁通量变化量的大小为
故选C。
4. 如图所示，合肥六中物理探究学习小组的同学们，用一束可见光以相同的入射角θ射入半圆形玻璃砖的圆心O，经折射后分为两束单色光A和B，下列说法正确的是（ ）

A. 在真空中，B光波长比A光波长小
B. A、B两束光相比较，在真空中的传播速度A光比B光大
C. 用同一双缝干涉实验装置做实验，A光的干涉条纹间距小于B光的条纹间距
D. 若保持入射点O位置不变，将入射光线顺时针旋转增大入射角，A光先从玻璃中消失
【答案】C
【解析】
【详解】A．因为A光的偏折程度大于B光，所以根据折射定律可知玻璃对A光的折射率大于对B光的折射率，根据折射率大，频率大，波长短，则A光在真空中的波长小于B光在真空中的波长，故A错误；
B．A、B两束光在真空中的传播速度相等，故B错误；
C．因A光的折射率大于B光的折射率，所以A光的波长小于B光的波长，用同一套双缝干涉装置进行实验，由
可知，A光的干涉条纹间距比B光小，故C正确；
D．根据
可知若保持入射点O位置不变，将入射光线顺时针旋转增大入射角，但是折射角一定小于入射角，所以两束单色光A和B都不会从玻璃中消失，故D错误。
故选C。
5. 在真空中的x轴上的原点和处分别固定一个点电荷、，在如处由静止释放一个正点电荷q，点电荷q只受电场力作用沿x轴正方向运动，经处速度最大。则下列说法中正确的是（ ）
A. 点电荷可能是负电荷
B. 点电荷一定是正电荷
C. 点电荷、所带电荷量的绝对值之比为
D. 沿x轴正向从原点到电势逐渐降低
【答案】B
【解析】
【详解】ABC．正点电荷q经处速度最大，则可知处电场为0，则有
解得
又由于静止释放的点电荷q只受电场力作用沿x轴正方向运动，则点电荷一定是正电荷，点电荷一定是负电荷，故AC错误，B正确；
D．从原点到，电场向左，由于沿着电场线电势逐渐降低，则沿x轴正向从原点到电势逐渐升高，故D错误；
故选B。
6. 在如图甲所示的电路中，调节电阻箱的阻值，电压表示数随电阻箱阻值R的变化关系图像如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A. 电源电动势，内阻
B. 当时，电源总功率为，内阻热功率为
C. 该电源输出功率的最大值为
D. 电阻箱阻值从逐渐增加到的过程中，电源的总功率减小，输出功率增大
【答案】A
【解析】
【详解】AB．由乙图可知，当时，有
当时，路端电压，根据欧姆定律可得
则电源总功率为
内阻热功率为
由
解得内阻为
故A正确，B错误；
C．电源的输出功率为
可知时，电源的输出功率最大，则电源输出功率最大值为
故C错误；
D．电阻箱阻值从逐渐增加到的过程中，外电路电阻增大，总电流减小，则电源总功率减小；由选项C的解析可知，当时，电源输出功率最大，所以输出功率先增大后减小，故D错误。
故选A。
7. 如图所示，置于水平面上的质量为的木板右端水平固定有一轻质弹簧，木板的右侧有竖直方向的墙壁，木板左端上方有质量为m的物体，二者一起以水平速度v向右运动，一切接触面摩擦不计，木板与墙碰撞无机械能损失，木板原速率反弹，则下列说法正确的是（ ）
A. 木板与墙碰撞前后，物体、木板组成的系统动量守恒
B. 当物体速度为零时，木板速度大小为
C. 当物体向右运动速度为零时；弹簧弹性势能最大
D. 物体最终与木板以速度共同向左运动
【答案】B
【解析】
【详解】A．木板与墙碰撞前，系统动量为，碰撞后系统动量为
则木板与墙碰撞前后，物块、木板组成的系统动量不守恒，故A错误；
B．板与墙碰撞无机械能损失，碰撞后板以原速率v反弹，板与墙碰撞以后，木板向左运动，物体向右运动，物体与弹簧接触后，物体与木板均做减速运动，当物体速度减到零时，设木板速度为v1，以向左为正方向，根据动量守恒定律得
解得
故B正确；
C．物体速度为零木板具有向左的速度，在弹簧的弹力作用下，物体要向左加速运动，木板继续向左做减速运动。当物体和木板对地的速度相同时，弹簧的压缩量最大，此时弹簧弹性势能最大值，故C错误；
D．当物体和木板对地的速度相同时，在弹簧的弹力作用下，物体继续要向左加速运动，木板继续向左做减速运动。当弹簧恢复原长时，物体的速度大于木板的速度，物体一定会从板的最左端掉下来，故D错误。
故选B。
8. 一列沿x轴负向传播的简谐横波，在时刻的波形图如图所示，在时刻，坐标为的质点M在时刻后首次位于波谷，其中图中质点N的坐标是，质点P的横坐标，则以下说法正确的是（ ）
A. 在时刻，质点M速度方向沿x轴负向
B. 在时刻，质点M，P速度大小相等
C. 在时刻，质点P具有最大的正向加速度
D. 在时刻，质点N首次位于波峰
【答案】B
【解析】
【详解】A．波沿x轴负向传播，根据平移法可知，时刻，质点M速度方向沿y轴负向，故A错误；
B．时刻，坐标为的质点M在时刻后首次位于波谷，则有s
解得s
由图可知波长为4m，则波速为
在时刻，波向左平移m
质点M，P关于波谷对称，速度大小相等，故B正确；
C．在时刻，质点P在平衡位置，加速度为0，故C错误；
D．根据波的平移可知，质点N首次位于波峰的时间为s
故D错误；
故选B。
9. 实验室中常用荧光物质探测带电粒子的运动规律。如图所示，空间中存在竖直向下的匀强电场，两块间距为d的足够大平行金属板M、N水平置于电场中，两板内侧均匀涂有荧光物质。N板上某处有一粒子源O，可以向两板间各个方向均匀发射质量为m、电荷量大小为q、速度大小为的带电粒子，粒子撞击到荧光物质会使其发出荧光。已知发射方向与金属板N夹角的粒子恰好没有打在M板（图中未画出），不计粒子重力，则下列说法正确的是（ ）
A. 带电粒子电性为正电
B. 打在N板上粒子离O点最远距离为
C. 电场强度大小
D. M板上发光面积为
【答案】ACD
【解析】
【详解】AC．发射方向与金属板N夹角的粒子恰好没有打在M板，则粒子沿电场方向做减速运动，即所受电场力指向N板，可知，带电粒子电性为正电，则有
又有
解得，
故AC正确；
B．设打在N板上粒子离O点最远距离时初速度与板夹角为，则有，
联立可得
可知，当时，最大为，此时竖直方向上的最大位移
则打在N板上粒子离O点最远距离为，故B错误；
D．发射方向与金属板N夹角粒子恰好没有打在M板，则有运动时间为
水平方向运动位移为
M板上的发光面积为
故D正确。
故选ACD。
10. 一质量为的物块静止在水平面上，如图甲所示。时刻，对物块施加一水平向右的拉力F，通过力传感器测得拉力F随时间的变化关系如图乙所示。已知物块与地面间的摩擦因数，且认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取。则（ ）
A. 至时间内，摩擦力对物块的冲量为0
B. 时刻，拉力F的功率等于
C. 至时间内，拉力F做的功等于
D. 后，物块将继续向前运动停下来
【答案】BD
【解析】
【详解】A．物块与地面间的最大静摩擦力为
故物块在内处于静止，物块受到的摩擦力为静摩擦力，大小等于拉力F大小，则摩擦力对物块的冲量不为0，故A错误；
B．物块在时开始运动，在内根据动量定理可得
由图乙可知拉力F的冲量为
解得时刻，物块的速度大小为
则时刻，拉力F的功率等于
故B正确；
C．至时间内，根据动能定理可得
可得拉力F做的功满足
故C错误；
D．在内根据动量定理可得
由图乙可知拉力F的冲量为
解得时刻，物块的速度大小为
后，根据动量定理可得
解得
可知后，物块将继续向前运动停下来，故D正确。
故选BD。
二、实验题（本题共16分，其中第11愿6分，第12题10分）
11. 小菱同学在玩具中发现一块上、下表面平行的玻璃砖，小菱将其带到实验室，准备用“插针法”测量其折射率。
（1）小菱在实验室找到了木板、白纸、大头针、图钉、量角器，他另外还需要一种实验器材，请填写所缺器材的名称：_________
（2）如图甲所示，小菱先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面和。过上的一点O（作为入射点）画法线，并画AO作为入射光线；在直线AO上竖直地插上、两枚大头针。则接下来要完成的必要步骤有：_________
A. 插上大头针，使仅挡住的像
B. 插上大头针，使挡住和的像
C. 插上大头针，使仅挡住
D. 插上大头针，使挡住和、的像
（3）测量图甲中角和的大小，则玻璃砖的折射率_________
（4）小菱同学虽测出了入射角和折射角，但苦于无法得知非特殊角的正弦值，故不能准确算出折射率，于是他利用同学提供的圆规和刻度尺，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于P、Q点，再过P、Q点作法线的垂线，垂足分别为C、D点，如图所示，则玻璃的折射率_________（用图中线段的字母表示）。
（5）若小菱准确的画好玻璃砖界面和后，实验过程中不慎将玻璃砖向下平移了一些。如图丙所示，若其他操作正确，则折射率的测量值_________（选填“大于”“小于”或“等于”）准确值。
【答案】（1）三角板 （2）BD
（3）
（4）
（5）等于
【解析】
【小问1详解】
小菱在实验室找到了木板、白纸、大头针、图钉、量角器，玻璃砖，还需要三角板辅助作图。
【小问2详解】
该同学接下来要完成的必要步骤有，确定皮P3大头针的位置，方法是插上大头针P3，使P3能挡住P1、P2的像。确定P4大头针的位置，方法是大头针P4能挡住P3和P1、P2的像。故该同学接下来要完成的必要步骤有BD。
故选BD。
小问3详解】
玻璃砖的折射率为
【小问4详解】
几何关系可知
因为
则
【小问5详解】
如下图
实际光路图为PMNG，测量光路图为PQNG，根据折射定律知，PM平行于QNG，且M点到的距离等于N点到的距离，所以四边形PMNQ为平行四边形，则折射率的测量值等于准确值。
12. 某兴趣小组利用半偏法测量量程为的电流表的内阻，实验电路如图甲所示。
实验步骤如下：
①按图连接好电路，将电阻箱的阻值调至最大；
②闭合开关、断开开关，调节电阻箱，使电流表调偏；
③保持电阻箱接入电路的电阻不变，再闭合开关，调节电阻箱使电流表示数为，记录此时电阻箱的阻值。
（1）在步骤③中，若记录的电阻箱阻值，则电流表的内阻为_________；
（2）将该电流表和电阻箱并联改装成一个量程为的新电流表，则电阻箱的阻值应该调整到_________；
（3）该小组用这个新电流表去测量一节干电池的电动势和内阻，除了待测干电池、新电流表、开关和若干导线之外，实验室还提供了以下器材：
A.电压表V（量程为、内阻约为）
B.滑动变阻器R（，最大电流为）
该小组设计的电路图如图乙所示，为了准确测量干电池内阻，改装后的新电流表应该接在_____（选填“a”或“b”）点。
（4）闭合开关S，改变滑动变阻器滑片的位置，记录多组电压表的示数U和新电流表的示数I，根据实验数据所绘制出的图像如图丙所示。根据图像可得，被测干电池的电动势_________V，内阻_________（结果均保留两位小数）。
【答案】（1）
（2）0.6 （3）a
（4） ①. 1.48 ②. 1.43
【解析】
【小问1详解】
闭合开关，调节电阻箱使电流表示数为，根据并联电路电阻与电流关系可知
【小问2详解】
根据并联电路规律有
代入数据有
【小问3详解】
由于电流表内阻已知，为了准确测量干电池内阻，改装后的新电流表应该接在a点；
【小问4详解】
根据闭合电路欧姆定律有
变形可得
根据图像的斜率与截距有V，
解得
三、解答题（共42分，其中第13题12分，第14题14分，第15题16分）
13. 如图所示，水平地面上方分布着水平向右的匀强电场，有四分之一圆弧形的绝缘硬质管竖直固定在匀强电场中，圆心与管口在同一水平线上，管的半径为R，下端管口切线水平，离水平地面的距离为，有一质量为m的带电荷量的小球从管的上端口C由静止释放，小球与管间摩擦不计，小球从下端管口D飞出时，管壁对小球的作用力大小为，重力加速度为g。求：
（1）匀强电场的场强大小；
（2）小球从D点经过多久落地；
（3）小球落地时的速度大小。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】
【小问1详解】
小球从下端管口飞出时，根据牛顿第二定律有
小球从C运动到管口D的过程中，只有重力和电场力做功，根据动能定理得
解得
【小问2详解】
小球从下端管口D飞出后，竖直方向做自由落体运动，则有
解得
【小问3详解】
水平方向的加速度为
落地时水平方向的速度为
竖直方向的速度为
落地时的速度为
14. 如图所示，质量的物体Q放在地面上，其上端连接一轻质弹簧，将质量为的物体P放在弹簧上端并与之连接，使P上下振动，形成竖直方向的弹簧振子。已知弹簧原长为，劲度系数，g取，P、Q的厚度可忽略不计。
（1）当物体P做简谐运动时，求它的平衡位置离地面的高度h；
（2）若在物体P振动过程中弹簧始终不拉伸，那么当物体P以最大振幅振动时，求物体Q对地面的最大压力；
（3）在第（2）问的基础上，求弹簧最大的弹性势能及物体P的最大速度的大小。
【答案】（1）0.07m
（2）10N （3）0.18J；
【解析】
【小问1详解】
P在平衡位置时，所受合力为零，设弹簧的压缩量为，则
解得m
则P的平衡位置离地面的高度m
【小问2详解】
物体P在振动过程中弹簧始终不拉伸，最大振幅m
在最低点时，Q对地面压力最大，此时弹簧压缩形变量为2A，物体Q对地面的最大压力为N
方向竖直向下。
【小问3详解】
P运动到最低点时弹性势能最大，根据机械能守恒定律，弹簧最大弹性势能为 J
P运动到平衡位置速度最大，根据动能定理
解得
15. 如图所示，光滑轨道ABCD固定在竖直平面内，AB部分水平，BCD为半径的半圆轨道，在B处与AB相切。在直轨道AB上放着质量分别、的物块M、N（均可视为质点），用轻质细绳将M、N连接在一起，且A、B间夹着一根被压缩的轻质弹簧（未被拴接）。直轨道AB左侧的光滑水平地面上停着质量的小车，小车上表面与AB等高，小车的长度。现将细绳剪断，之后M向左滑上小车，N向右滑动且恰好能通过半圆轨道上的最高点D。物块M与小车之间的动摩擦因数，重力加速度大小。
（1）当物块N运动到圆弧轨道的最低点B时，求轨道对物块N的支持力大小；
（2）求剪断细绳之前弹簧的弹性势能；
（3）判断物块M最终是否会滑离小车。如果不会，计算它相对小车静止时，距小车右端的距离；如果会，计算它离开小车左端时的速度。
【答案】（1）60N （2）60J
（3）不会，m
【解析】
【小问1详解】
对N分析，在轨道最高点由牛顿第二定律可得
从B到D由动能定理可得
在B点由牛顿第二定律可得
联立以上方程可得N
【小问2详解】
细绳剪断之后，由动量守恒定律可得
由能量守恒可得
联立以上方程可得J
【小问3详解】
假设M与小车有共同速度v，由动量守恒定律可得
由能量守恒可得
解得m