（人教版）高二物理上学期期末模拟预测卷01（2份，原卷版+解析版）

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注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用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。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
4.试题考试范围：人教版2019必修三全册和选择性必修第一册。
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．如图所示为路面共振破碎机破碎旧水泥路面。破碎机有专用传感器感应路面的振动反馈，由电脑自动调节振动频率，激发锤头下水泥路面局部范围产生共振，从而将水泥路面击碎。结合你所学的知识判断下列说法正确的是（ ）
A．破碎机工作时，锤头为路面提供能量补充，振幅会越来越大
B．破碎机停止工作后，水泥路面振动的频率随着振幅减小而减小
C．锤头振动频率越高，水泥路面的振动幅度越大，效果越好
D．调节锤头的振动频率等于水泥路面的固有频率时，效果最好
【答案】D
【详解】A．路面的振幅与驱动力的频率有关，当锤头振动频率等于水泥路面的固有频率时，水泥路面发生共振，振动幅度达到最大，而不是驱动力提供的能量越大振幅越大，故A错误；
B．锤头周期性击打水泥路面停止工作后，水泥路面振动的振幅减小，但频率不变，故B错误；
CD．当锤头振动频率等于水泥路面的固有频率时，水泥路面发生共振，振动幅度达到最大，效果最好，而并非锤头振动频率越高，效果越好，故C错误，D正确。故选D。
2．如图所示，足够大的绝缘粗糙薄板水平固定放置，薄板上、下两侧的A、B两点固定有两个点电荷，其中A处点电荷的电荷量为，B处点电荷的电荷量为，A、B两点的连线与薄板垂直，且垂足O为A、B连线的中点。将一轻质细绳一端固定在O点，另一端连接一带电小球，小球恰能在薄板平面上以速度绕O点做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（ ）
A．小球带正电
B．小球运动过程中所受电场力先增大后减小
C．薄板对小球的弹力先减小后增大
D．小球运动过程中电势能始终不变
【答案】D
【详解】ABC．由题可知，小球恰能在薄板平面上做匀速圆周运动，所以小球不受滑动摩擦力作用，则小球不受薄板的弹力的作用，根据等量异种电荷的电场分布特点可知，薄板处的电场强度方向竖直向下，小球在竖直方向上受力平衡，则小球受的电场力竖直向上，大小等于重力，则小球带负电，故ABC错误；
D．电场力方向竖直向上，与运动方向垂直，则电场力不做功，电势能不变，故D正确。故选D。
3．如图，一辆小车与一理想弹簧组成一个弹簧振子在光滑水平面做简谐运动，当小车以最大速度通过某点时，一小球恰好以大小为的速度竖直落入小车并立即与小车保持相对静止，已知弹簧振子的周期为，其中为弹簧的劲度系数，以下正确的是（ ）
A．小球落入小车过程中，小球和小车动量守恒
B．小球落入小车过程中，小球、小车和弹簧组成的系统机械能守恒
C．小球与小车保持相对静止后，整个弹簧振子的振幅变小
D．小球与小车保持相对静止后，整个弹簧振子的周期变小
【答案】C
【详解】A．小球落入小车过程中，小球和小车所受合外力均不为零，动量不守恒，故A错误；
B．设小车和小球的质量分别为m1、m2，小球落入小车后瞬间，整体的速度大小为v，碰撞瞬间小车和小球组成的系统在水平方向上动量守恒，则解得由题意可知碰撞前后瞬间弹簧的弹性势能均为零，则碰前瞬间系统的机械能为碰后瞬间系统的机械能为所以小球落入小车过程中，小球、小车和弹簧组成的系统机械能不守恒，故B错误；
C．弹簧振子的振幅与振子所具有的机械能有关，振子的机械能越大，振子到达最大位移处时弹簧的弹性势能越大，伸长量越大，即振幅越大，根据B项分析可知小球与小车保持相对静止后，振子的机械能减小，所以整个弹簧振子的振幅变小，故C正确；
D．小球与小车保持相对静止后，振子的质量增大，根据题给表达式可知整个弹簧振子的周期变大，故D错误。故选C。
4．如图，真空中水平放置的两平行正对金属板构成一电容器，上板带正电，下板带等量的负电荷。氘原子核，符号D，其质量是质子质量的2倍，带正电，电荷量与电子电荷量相同：粒子是氦原子核，其质量是质子质量的4倍，带正电，电荷量是电子电荷量的2倍。现在一氘核从平行板电容器上极板左侧边缘a点靠近极板与板平行方向射入板间，恰好落在下板中点A，落在A点时速度与水平方向夹角为；另一粒子从电容器左侧两板中间b点与板平行方向射入板间，恰好到达下极板右端B点，到达B点时速度方向与水平方向夹角为。不计粒子重力。则两角度的正切值之比为（ ）
A．2∶1B．4∶1C．8∶1D．16∶1
【答案】B
【详解】依题意，知粒子在极板间做类平抛运动，则粒子打在下极板时，速度与水平方向夹角的正切值为
又因为；联立求得即粒子速度与水平方向夹角的正切值与粒子在竖直方向及水平方向发生的位移有关，设极板长为L，极板间距离为d，结合题图可得
故选B。
5．如图所示，S1、S2是两个振动情况完全相同的相干波源，相距4m，激起两列相干波的波长均为λ=2m，则在以S1、S2连线为半径，S2为圆心的圆周上振动最强的点共有（ ）
A．处B．处C．处D．处
【答案】C
【详解】两列相干波在空间上会发生稳定的干涉现象，其振动加强或减弱由两波源到该点的距离差及波长决定，当距离差Δx＝nλ（n＝0，1，2…）时，振动加强；Δx＝(2n＋1)（n＝0，1，2…）时，振动减弱。设圆周上某点P振动最强，由干涉条件得|S1P－S2P|＝nλ（n＝0，1，2，…）而λ＝2m，S2P＝4m，S1P的范围为0~8m，分别代入后可得共有8处振动最强的点（含S1所在位置），如下图。
6．两足够长直导线均折成直角放置在同一平面内，使与在一条直线上，与在一条直线上（下图还未调整），两导线相互绝缘，通有相等的电流I，电流方向如图所示。两根直角导线周围磁场可等效为两条正交长直导线产生的磁场，已知无限长直导线通过电流I时，所产生的磁场在距离导线d处的磁感应强度大小为B，则图中与导线距离均为d的M点处的磁感应强度大小为（ ）
A．0B．BC．D．
【答案】C
【详解】根据安培定则可知，和段电流在M点形成的磁感应强度向里，和段电流在M点形成的磁感应强度也向里，根据题意可知，在M点形成的磁感应强度均为B，由叠加原理可知，M点的磁感应强度为2B，故C正确。故选C。
7．如图是蓝色大闪蝶，在阳光下可以看到其翅膀灿烂闪烁。蓝色大闪蝶的翅膀表面有凸起的翅脊，这些翅脊有一串类似台阶的结构，光照射翅脊上“台阶结构”的典型光路如图所示，则（ ）
A．翅膀灿烂闪烁是光的色散现象
B．翅膀灿烂闪烁是光的全反射现象
C．光经翅脊反射后的频率变为原来的
D．光在空气中的波长约是在翅脊中波长的1.5倍
【答案】D
【详解】AB.翅膀凸起的翅脊上的“台阶结构”都隔着空气层，自然光会不断在空气层和“台阶结构”里发生反射和折射，蓝色大闪蝶无论是它的厚度、材质、还是它树状脊脉上的“台阶结构”的位置，都适合蓝色光发生相干干涉，鳞片绽放出的绚丽光彩，正是蓝光干涉的产物，故AB错误；
C.光经过反射后的频率不变，故C错误；
D.因为翅膀折射率为1.5，所以光在空气中的速度和翅脊中速度之比为1.5，由于频率不变，波长和波速成正比，所以光在空气中的波长约是翅脊中波长的1.5倍，故D正确。故选D。
8．小明在家煮饭，一段时间后发现锅盖刚好被水蒸气顶起。锅盖之所以被顶起，从微观来看是由于大量水蒸气分子碰撞锅盖、对锅盖产生作用力的结果。假设运动的水蒸气分子均以速度v垂直撞击水平锅盖，撞击后水蒸气分子速度反向且大小均变为，撞击的时间极短。已知每个水蒸气分子的质量均为m，锅盖的质量为M，重力加速度为g，忽略水蒸气分子所受重力，则单位时间内撞击锅盖的水蒸气分子个数为（ ）
A．B．C．D．
【答案】C
【详解】设单位时间撞击锅盖的水分子个数为n，由动量定理可得其中
解得故选C。
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．如图是某小区出口自动门控制电路局部示意图，当有车辆经过门前处位置时，由于压力增大，埋在道路上的压力传感器阻值变大，A、B间的电压发生变化，控制电路接通。大门自动打开，电路中电源内阻r不能忽略．当有车辆通过时，下列判断正确的是（ ）
A．通过的电流变大
B．电源内阻r消耗功率变小
C．两端的电压变大
D．A、B间的电压变大
【答案】BD
【详解】A．当有车辆通过时，由于压力增大，埋在道路上的压力传感器阻值变大，外电阻增大，根据
则总电流减小，通过的电流变小，A错误；
B．根据总电流减小，电源内阻r消耗功率变小，B正确；
C．根据，两端的电压变大，通过的电流增大，则通过的电流I0减小，则两端的电压变小，C错误；
D．根据，A、B间的电压变大，D正确。故选BD。
10．如图所示，轻弹簧的一端固定在竖直墙上，质量为2m的光滑弧形槽静止放在光滑水平面上。弧形槽底端与水平面相切，一个质量为m的小物块从槽高h处开始自由下滑，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A．在下滑过程中，物块与槽组成的系统动量守恒
B．从物块压缩弹簧到被弹簧弹开过程中，弹簧对物块的冲量不为零
C．物块下落到底端时，弧形槽的速度大小为
D．物块被弹簧反弹后，能追上光滑弧形槽且上升最大高度为
【答案】BD
【详解】A．滑块下滑过程，滑块与弧形槽组成的系统水平方向所受合外力为零，系统水平方向动量守恒，但系统竖直方向所受合外力不为零，系统竖直方向动量不守恒，故A错误；
B．从物块压缩弹簧到被弹簧弹开时，滑块的速度方向相反，由动量定理可知，从物块压缩弹簧到被弹簧弹开过程中，弹簧对物块的冲量不为零，故B正确；
C．设小球到达水平面时速度大小为v1，槽的速度大小为v2，且可判断球速度方向向右，槽的速度方向向左，以向右为正方向，在球和槽在球下滑过程中，系统水平方向动量守恒，由动量守恒定律得
由机械能守恒定律得解得，故C错误；
D．物块第一次被弹簧反弹后的速度与压缩弹簧前速度大小相同，所以能追上槽，到达最高点时物体与槽的速度相同，物块与槽在水平方向上动量守恒，由解得又由系统能量守恒
解得故D正确。故选BD。
11．图（a）为一列简谐横波在时刻的波形图，P是平衡位置在处的质点，Q是平衡位置在处的质点；图（b）为质点Q的振动图像，下列说法正确的是（ ）
A．在时，质点Q速度为零
B．这列波的波速为
C．从到，该波沿x轴负方向传播了
D．从到，质点P通过的路程为
【答案】BC
【详解】A．振动图像图线斜率表示质点速度，由图（b），时，图线斜率不等于0，所以质点Q速度不为零，A错误；
B．由图（a），波长，由图（b），振动周期，所以波速，B正确；
C．由图（b），时，质点Q的振动方向竖直向下，根据图（a），波的传播方向为沿x轴负方向，所以从到，该波沿x轴负方向传播了，C正确；
D．在时质点P的位移从到，质点P通过的路程为，D错误。故选BC。
12．如图甲为一种检测油深度的油量计，油量计竖直固定在油桶内，当入射光竖直向下照射时，通过观察油桶上方的矩形窗口亮暗两个区域可确定油量。油量计结构可看成由多块长度不同的锯齿形的透明塑料拼叠而成，图乙是其中一块的示意图，锯齿形的底是一个等腰直角三角形，最右边的锯齿刚接触到油桶的底部，已知透明塑料的折射率小于油的折射率，则下列说法正确的是（ ）
A．透明塑料的折射率应小于B．塑料锯齿和油的界面处发生全反射形成暗区
C．油量增加时，亮区范围变小D．对于透明塑料和油来说，油是光密介质
【答案】CD
【详解】A．如图所示，光由上面射入塑料板中，在直角部分发生全反射时上面看起来才会明亮，光在从透明塑料板射向空气，此时发生全反射的条件是折射率
即透明塑料的折射率应大于，A错误；
B．光从塑料锯齿和油的界面处发生折射，光线射向油中，在矩形窗口形成暗区，B错误；
C．油量增加时，被浸入到油中的塑料锯齿增多，则全反射光线减小，则亮区范围变小，C正确；
D．透明塑料的折射率小于油的折射率，对于透明塑料和油来说，油是光密介质，D正确。故选CD。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13．（6分）某同学用双缝干涉实验装置测量某单色光的波长，将实验仪器按如图甲所示安装在光具座上，调节毛玻璃与双缝的距离为，从仪器注明的规格可知双缝的间距为。
（1）M、N、P三个光学元件依次为_________（单选）。
A．滤光片、单缝、双缝 B．滤光片、双缝、单缝 C．偏振片、单缝、双缝 D．双缝、偏振片、单缝
（2）该同学通过测量头的目镜观察到如图乙所示的图像，下列调节使条纹与分划板竖线对齐的正确操作是_________（单选）。
A．前后移动透镜 B．旋转滤光片 C．左右拨动拨杆 D．旋转测量头
（3）已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。该同学把从目镜观察到的各亮条纹进行编号，然后单方向转动手轮，此时分划板处于图丙位置时对应测量头的读数是_________mm；继续缓慢地单方向转动手轮，当编号为5的亮条纹移动至分划板中心时对应测量头的读数如图丁所示，由此可测量得单色光的波长_________nm。（结果保留3位有效数字）
【答案】 A D 3.20——3.24 640±5nm
【详解】（1）[1]为了获取单色的线光源，透镜后面依次放置滤光片、单缝，单缝形成的相干线光源再经过双缝产生干涉现象，因此M、N、P三个光学元件依次为滤光片、单缝、双缝，故A正确，BCD错误。
故选A。
（2）[2]图乙所示的图像显示干涉条纹与分划板竖线不对齐，若要使两者对齐，应旋转测量头，分划板竖线随之旋转，可使分划板竖线与亮条纹对齐，故ABC错误，D正确。故选D。
（3）[3]图丙游标卡尺为50分度，精确度为0.02m，根据游标卡尺的读数规律，图丙位置对应测量头的读数为因读数存在误差，故读数在3.20±0.04mm之间均正确。
[4]图丁位置对应测量头的读数为条纹间距为
又由联立解得
因读数条纹间距存在误差，故计算结果在640±5nm之间都为正确。
14．（8分）电流表的量程为，内阻为，把它改装成如图所示的一个多量程多用电表，电流、电压和电阻的测量都各有两个量程。当开关S接到1或2位置时为电流挡，其中小量程为，大量程为。
（1）关于此多用电表，下列说法正确的是____________；
A．开关S接到位置4时是欧姆挡
B．开关S接到位置6时是电压挡
C．开关S接到位置5时的量程比接到位置6时的量程大
（2）开关S接位置____________（填“1”或“2”）时是电流挡的小量程，图中电阻____________；
（3）已知图中的电源的电动势为，当把开关S接到位置4，短接A、B进行欧姆调零后，此欧姆挡的内阻为____________，现用该挡测一未知电阻阻值，指针偏转到电流表满刻度的处，则该未知电阻的阻值为____________。
【答案】 AB 2 261 900 600
【详解】（1）[1]A．当开关接到位置4时，电流表与内电源串联，电表为欧姆表，故A正确；
B．当开关S接到位置6时，电流表与电阻串联，起到分压作用，电表为电压表，故B正确；
C．开关S接到位置5时与接到位置6时对比，接到6时串联的电阻大，分压作用也大，电压表的量程也更大，故C错误。故选AB。
（2）[2]当开关S接到2位置时，并联的电阻大，分流小，其电流表的量程小。
[3]记接1时的最大电流为I1，接2时最大电流为I2，由题意可知，当开关接到1时，有
当开关接到2时，有代入数据解得
（3）[4][5]由上述分析可知，当开关S接到位置4时，电路中的满偏电流为Im=10mA，则由题意即欧姆定律可得由指针偏转到电流表 G1 满刻度的处可得
解得
15．（10分）赫哲族是我国古老的少数民族之一，世居东北，赫哲族擅长叉鱼，抛叉取鱼，十拿九稳。如图，某次捕鱼时，湖水深约，湖面点左侧均被浮萍遮盖，渔民站在点右侧的湖水中，眼睛在A点，恰好通过点看到点处有一条鱼静止不动，点离浮萍距离，点离点水平距离。（已知湖水的折射率，）问：
（1）忽略鱼在人眼中成像沿水平方向稍微靠近的因素，鱼在浮萍下方的实际深度是多少？
（2）若渔民缓慢下蹲观察（眼睛不没入水中），仍没有观察到鱼，则鱼在水平方向至少游了多远？（计算结果保留两位小数）
【答案】（1）80cm；（2）30.71cm
【详解】（1）由题意可知，B点为人所观察到的鱼的虚像，即B、O、A三点在一条直线上，鱼的实际位置应在B点下方，设为C，设鱼发出的光线在O点的入射角为i，折射角为r，如图所示，根据几何关系可得
①根据折射定律有 ②联立①②解得 ③
所以鱼在浮萍下方的实际深度是 ④
（2）当鱼发出的光线在O点恰好发生全反射时，鱼在水平方向游的距离最短，此时鱼发出的光线在O点的入射角的正弦值为 ⑤此时鱼到O点的水平距离为 ⑥
鱼在水平方向至少游的距离为 ⑦
16．（10分）水面上水波的速度跟水深度有关，其关系式为v=，式中h为水的深度，g为重力加速度。如图甲所示是某水域的剖面图，A、B两部分深度不同，图乙是从上往下俯视，O点处于两部分水面分界线上，M和N分别处在A和B两区域水面上的两点。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（可看作是简谐横波）。t=2.5s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=5cm，水深hB=0.90m，OM间距离为4.0m，ON间距离为3.0m，g=10m/s2。求：
（1）A区域的水深hA；
（2）N点在t=3s时的振动方向及它在t=0至t=3s时间内的位移。
【答案】（1）0.40m；（2）向上振动，0
【详解】（1）对O点的振动分析，可得则T=2s对M点的振动分析，知A区域水波波长λA=OM=4m
则有vA==2m/s由v=，代入数据求得hA=0.40m
（2）由v=，代入数据求得vB=3m/s则λB=vBT=6m波传到N点的时间所以t=3s时，N点刚好完成一个全振动，可知其在平衡位置向上振动，位移为0。
17．（12分）在如图甲所示的平行金属板A、B间加上如图乙所示的大小不变、方向周期性变化的电压，其周期为T，现有一电子以平行于极板的速度v0从两板中央OO′射入。已知电子的质量为m，电荷量为e，不计电子的重力，问：
（1）若电子从t=0时刻射入，在时刻从电场飞出，则电子飞出时速度的大小为多少？
（2）若电子从t=0时刻射入，恰能平行于极板飞出，则极板至少为多长？
（3）若电子恰能从板右侧中央O′平行于极板飞出，电子应从哪些时刻射入？两极板间距至少为多大？
【答案】（1） ；（2） ；（3） （，1，2，），
【详解】（1）由动能定理得解得
（2）时刻射入的电子，在垂直于极板方向上做匀加速运动，向A极板方向偏转，半个周期后电场方向反向，电子在该方向上做匀减速运动，再经过半个周期，电子在电场方向上的速度减小到零，此时的速度等于初速度v0，方向平行于极板，以后继续重复这样的运动；要使电子恰能平行于极板飞出，则电子在OO′方向上至少运动一个周期，极板长度至少为
（3）若要使电子从OO′平行于极板飞出，则电子在电场方向上应先加速、再减速，反向加速、再减速，每阶段时间相同，一个周期后恰好回到OO′上，则电子进入电场的时刻为 （，1，2，）
设两板间距为d，由牛顿第二定律加速阶段运动的距离解得故两极板间距至少为
18．（14分）如图，光滑水平轨道上放置足够长的木板A和滑块C，滑块B置于上表面粗糙的木板A左上端，A、B的质量分别为mA=2kg、mB=1kg。开始时C静止，A、B一起以v0=5m/s的速度匀速向右运动，与C发生碰撞（碰撞时间极短）。
（1）若mC=1kg，A与C发生弹性碰撞后，经过一段时间，A、B达到共同速度的大小；
（2）若mC=2kg，A与C发生碰撞后，经过一段时间，A、B达到共同速度一起向右运动，且恰好不再与C碰撞，求A与C发生碰撞后瞬间A的速度大小；
（3）若A与C发生碰撞后，滑块C的速度v=2m/s，请分析mC的取值范围。
【答案】（1）m/s；（2）m/s；（3）
【详解】（1）A与C发生弹性碰撞，由动量守恒定律由能量守恒定律联立解得m/s对A、B，由动量守恒定律
解得m/s
（2）A、B达共速度一起向右运动，且恰好不再与C碰撞，即对A、B、C，由动量守恒定律解得m/s，A与C碰撞，由动量守恒定律解得
m/s
（3）A与C碰撞，由动量守恒定律解得A的速与C的质量关系为
又因为即kg碰撞过程中动能不能增大，可知解得kg
综上所述kg