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河南省南阳市部分校2024-2025学年高二（下）期末物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.电磁场与现代高科技密切关联，并有重要应用。对以下四个科技实例，下列说法正确的是( )
A. 图甲的速度选择器能使速度大小的粒子沿直线匀速通过
B. 图乙的磁流体发电机正常工作时电流方向为，电阻两端的电势差等于发电机的电动势
C. 图丙为回旋加速器，若增大形盒狭缝之间的加速电压，则粒子射出加速器时的最大动能增大
D. 图丁为霍尔元件，若载流子带负电，稳定时元件左侧的电势低于右侧的电势
2.电磁炉是目前家庭常用的炊具，具有无明火、无污染、高效节能等优点。某同学依据电磁炉原理自己制作了一个简易电磁炉，其结构简图如图乙所示。在线圈上放置一盛有冷水的金属杯，接通交流电源，一段时间后杯内的水就会沸腾起来。下列说法正确的是( )
A. 家用电磁炉工作时，利用其面板产生的涡流来加热食物
B. 家用电磁炉的锅用铁而不用陶瓷材料，主要是因为陶瓷的导热性能较差
C. 简易电磁炉工作时，利用自感产生的电流来加热水
D. 仅增大简易电磁炉所接交流电源的频率，可以缩短从开始加热到水达到沸腾的时间
3.在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动。如图所示，产生的交变电动势随时间变化的规律如下图所示，已知线框内阻为，外接一只电阻为的灯泡，则( )
A. 电压表的示数为
B. 电路中的电流方向每秒改变次
C. 时，线圈处于中性面
D. 电动势的瞬时值表达式为
4.如图所示，带正电小球在垂直纸面向外的匀强磁场中沿竖直光滑绝缘的圆弧形轨道的内侧来回往复运动，它向左或向右运动通过最低点时( )
A. 速度相同
B. 所受洛伦兹力大小不相同
C. 加速度相同
D. 轨道给它的弹力向右运动时比向左运动时小
5.如图所示，闭合矩形线圈以速度从无磁场区域垂直磁场匀速穿过匀强磁场区域。以顺时针方向为电流的正方向，能正确反映两点间的电势差、线圈中电流随时间变化关系的图像是( )
A. B.
C. D.
6.如图甲所示，质量分别为、的物块和静止在光滑的水平地面上，其中物块左端拴接一轻弹资，弹簧开始处于原长给物块一向右的初速度，物块与弹簧作用的过程中，物块、的速度、的部分大小关系如图乙所示，弹簧始终在弹性限度内，已知，结合图乙中的数据，下列说法正确的是( )
A. 物块的初速度
B. 物块的质量
C. 从物块碰到弹簧到弹簧压缩最短的过程中，弹簧给物块的冲量大小为
D. 弹簧第一次恢复原长时，物块的速度大小为
7.如图所示，轻弹簧上端固定，下端挂一小球。现将小球向下拉动距离后由静止释放，并开始计时。已知小球做简谐运动的周期为，下列说法正确的是
A. 过程中，小球的速度一直变小 B. 过程中，小球的振幅逐渐变小
C. 时刻，小球的位移大小为 D. 过程中，小球的加速度一直变大
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.如图所示，光导纤维由内芯和包层两个同心圆柱体组成，其中心部分是内芯，内芯以外的部分为包层，光从一端进入，从另一端射出，下列说法正确的是( )
A. 内芯的折射率大于包层的折射率
B. 内芯的折射率小于包层的折射率
C. 不同频率的可见光从同一根光导纤维的一端传输到另一端时传播速度相同
D. 当红光以如图所示角度入射时，恰能在内芯和包层分界面上发生全反射，则改用紫光以同样角度入射时，也能在内芯和包层分界面上发生全反射
9.如图，为玻璃球体的球心，为球体的直径。自点发出两条光线、。已知的折射光线平行，反射光线垂直，。则( )
A. 玻璃的折射率是 B. 玻璃的折射率是
C. 光线在点的不会发生全反射 D. 在点的反射光线会通过点
10.如图所示，质量为的带有四分之一光滑圆弧轨道的小车静止置于光滑水平面上，圆弧的半径为未知，一质量为的小球以速度水平冲上小车，恰好达到圆弧的顶端，此时向前走了，接着小球又返回小车的左端。若，重力加速度为，则( )
A. 整个过程小车和小球组成系统动量和机械能都守恒
B. 圆弧的半径为
C. 整个过程小球对小车做的功为
D. 小球在弧形槽上上升到最大高度所用的时间为
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.“枪口比动能”的计算公式为枪口子弹动能枪管横截面积，单位为。我国规定枪口比动能达到或大于为枪支，小强通过如图甲所示实验装置测定某型号仿真枪是否超标。在一半封闭金属盒内塞入橡皮泥，金属盒下方安装一个有墨水的轻质细毛笔，将金属盒用轻绳系于天花板上的点，金属盒下方铺设一条以悬点为圆心的圆弧轨道，并在轨道上铺设白纸，调节轨道高度使得轻质毛笔笔尖轻微接触白纸且对金属盒的运动无明显阻碍作用。以为圆心竖直安装一与金属盒运动平面平行的量角器。将仿真枪靠近金属盒并对准其中心射出弹丸，随后弹丸陷入金属盒内部，并与金属盒一起摆起一定的角度。测量枪管的内直径，弹丸的质量，金属盒与橡皮泥的质量，白纸痕迹上方端点与悬点的连线与竖直方向的夹角以及金属盒中心与悬点的距离。重力加速度大小为。
用游标卡尺测量枪管内直径时需利用图乙中游标卡尺的 选填“”“”或“”部分。测量得到枪管内直径读数如图丙所示，其读数为 。
根据所测量得到的物理量得出比动能的表达式为 。用题中所给物理量的字母表示
下列因素能够导致比动能的测量值偏小的是 填标号。
A.弹丸与金属盒碰撞过程中损失的动能
B.金属盒所受的空气阻力以及毛笔笔尖与白纸之间的阻力
C.击中金属盒的位置位于金属盒中心上方
D.仿真枪没有抵近金属盒射击
12.我们用如图所示的装置来做“用双缝干涉测量光的波长”的实验。
将实验仪器按要求安装在光具座上，则在图甲中、处分别应该安装的器材和滤光片的位置分别是 。
A.处为双缝、处为单缝，滤光片在光源和凸透镜之间
B.处为单缝、处为双缝、滤光片在和之间
C.处为双缝，处为单缝、滤光片在遮光筒内
D.处为单缝、处为双缝、滤光片在凸透镜和之间
下列说法正确的是 。
A.如果将光源换成激光光源，去掉单缝，该实验照样可以完成
B.去掉滤光片，不可能观察到干涉图样
C.毛玻璃屏上的干涉条纹与双缝垂直
D.仅将双缝与光屏之间的距离减小少许可以增加从目镜中观察到的条纹个数
已知双缝间距离，双缝到毛玻璃屏间的距离为，如图乙所示，实验时先转动测量头上的手轮，使与游标卡尺相连的分划线对准图丙所示的第条明条纹，此时卡尺的主尺和游标的位置如图丁所示，然后再转动手轮，使与游标卡尺相连的分划线向右边移动，直到对准第条明条纹，如图丙所示，此时卡尺的主尺和游标的位置如图戊所示，则戊图游标卡尺上的读数 。由以上已知数据和测量数据，则该单色光的波长是 。
四、计算题：本大题共3小题，共36分。
13.如图，一半径为、圆心为的圆形黑色薄纸片漂浮静止在某种液体的表面上，点正下方液体中点处有一单色点光源。光源发出的一条与水平方向夹角为的光线经过纸片的边缘点射入空气中，其折射光线与水平方向的夹角为。已知光在真空中的传播速度大小为。
求该液体的折射率；
光在液体中的传播时间；
若此光源发出的光都不能射出液面，求该光源向上移动的最小距离。
14.如图甲所示，质量为的环套在光滑足够长的水平杆上，通过长为的轻绳与质量为的球相连，与光滑地面间恰好无作用力，与相同的小球以速度向左运动，和球发生弹性碰撞，球从碰撞后开始的部分轨迹如图乙所示，、、为轨迹最低点，、为轨迹最高点，球从运动到的时间为，重力加速度为，求：
球、碰后瞬间球速度的大小
球运动到点时绳子拉力的大小
、两点间的水平距离。
15.如图所示，固定在水平面上的光滑平行导轨间距为，导轨处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为。导轨左端接有电源和不带电的电容器，电源电动势为、内阻为，横跨在导轨上的金属棒质量为，接入导轨中的电阻为。单刀双掷开关先掷向，金属棒由静止开始运动，经过一段时间金属棒匀速运动。然后单刀双掷开关掷向，最终金属棒匀速运动，导轨电阻不计，电容器的电容为，求：
单刀双掷开关掷向瞬间金属棒的加速度大小；
单刀双掷开关掷向前，通过金属棒横截面的总电荷量；
金属棒最终运动的速度大小。
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.电场的方向与的方向垂直，带电粒子进入复合场，受电场力和安培力，且二力是平衡力，即，解得：，故A错误；
B.由左手定则知正离子向上偏转，负离子会向下偏转，所以板是电源正极，板是电源负极，常工作时电流方向为，但电路工作时等离子体也有电阻，故电阻两端的电势差等于发电机的路端电压，小于电动势，故B错误；
C.根据洛伦兹力提供向心力有，解得：，所以最大动能为，与加速电压无关，故C错误；
D.若载流子带负电，由左手定则可知，负粒子向左端偏转，所以稳定时元件左侧的电势低于右侧的电势，故D正确。
2.【答案】
【解析】家用电磁炉工作时，通过金属杯的磁通量发生变化，金属杯产生的涡流，利用涡流来加热食物或者水，是互感现象，AC错误；
B.家用电磁炉的锅用铁而不用陶瓷材料，主要是因为陶瓷不能产生涡流，金属锅能产生涡流，B错误；
D.仅增大简易电磁炉交流电的频率，通过金属杯的磁通量变化率增大，感应电动势增大，感应电流增大，电功率增大，可以缩短水达到沸腾的时间，D正确。
故选D。
3.【答案】
【解析】略
4.【答案】
【解析】速度是矢量，向左或向右运动通过最低点时，速度的方向不同，故速度不同， A错误
小球沿圆弧做圆周运动，洛伦兹力不做功，机械能守恒，每次经过最低点时，速度大小相同，所受洛伦兹力大小相同， B错误
最低点圆周运动，加速度指向圆心，向心加速度，速度大小相等，加速度大小相等，方向都指向圆心，故向左或向右运动通过最低点时，加速度相同， C正确
向左经过最低点时：对小球：，，
向右经过最低点时：对小球：，，故向右经过最低点时，轨道给球的弹力大些， D错误。
5.【答案】
【解析】根据楞次定律判断可知，线圈进入磁场时，感应电流方向为顺时针方向，为正值；线圈穿出磁场时，感应电流方向为逆时针方向，为负值；由知线圈进入和穿出磁场时感应电流的大小不变；线圈完全在磁场中运动时，磁通量不变，没有感应电流产生，故C正确，D错误；
线圈进入磁场时，边切割磁感线相当于电源，感应电流方向为顺时针方向，则点为高电势，线圈完全在磁场中运动时，磁通量不变，没有感应电流产生，此时两点间的电势差为零，线圈出磁场时，边切割磁感线相当于电源，感应电流方向为逆时针方向，则点为高电势故AB错误。
故选C。
6.【答案】
【解析】由图乙可得物块的初速度为
故A错误；
B.根据系统动量守恒可得
由图乙可得，当 时， ，代入可得物块的质量为
故B错误；
C.弹簧压缩最短时，物块、速度相等，根据动量守恒可得
解得
由动量定理可得弹簧给物块的冲量大小为
故C正确；
D.从接触弹簧到弹簧第一次恢复原长的过程，相当于弹性碰撞，由动量守恒和机械能守恒可得
，
解得
故D错误。
故选C。
7.【答案】
【解析】A.小球在平衡位置时速度最大。在过程中，小球从最低点向上运动到平衡位置的过程，小球做加速运动，故 A错误；
B.简谐运动的振幅是指振动物体离开平衡位置的最大距离，小球做简谐运动时振幅不变，故 B错误；
C.小球做简谐运动的位移时间关系为，其中，，取向上做正方向，初始时刻，，则，即。当时，，可知位移大小不等于，故C错误；
D.小球做简谐运动，加速度与位移大小成正比，在过程中，小球从平衡位置向上运动到最高点，位移一直增大，所以加速度一直变大，故 D正确。
8.【答案】
【解析】、光线在内芯和包层的界面上发生全反射，知光从光密介质进入光疏介质，则内芯的折射率大于包层的折射率．故A正确，B错误．
C、不同频率的光在界面上发生全反射，知经过的路程相同，根据，知光在介质中传播的速度不同，则传播的时间不同．故C错误．
D、设临界角为，则，当折射率越大时，则临界角越小，因此紫光的临界角小于红光，由于红光恰能在纤芯和包层分界面上发生全反射，则改用紫光以同样角度入射时，则会发生光的全反射现象，将会从另一端射出．故D正确．
故选AD
发生全反射的条件是：、光从光密介质进入光疏介质．、入射角大于等于临界角．根据光在介质中的速度和路程求出光传播的时间，从而比较出时间的长短．
解决本题本题的关键掌握发生全反射的条件和全反射临界角，以及知道折射率．
9.【答案】
【解析】几何关系可知与夹角，与夹角，则折射率，故A错误，B正确
C.几何关系可知与夹角为，且临界角满足，即光线的入射角小于临界角，光线会在点发生全发射，故C错误
D.根据几何关系可知，的反射光线与入射光线夹角为，则在点的反射光线会通过点，故D正确。
10.【答案】
【解析】A.整个过程小车和小球组成系统仅在水平方向动量守恒，系统的机械能守恒，故A错误；
B.从滑上轨道到到达顶端，规定向右为正，根据水平方向动量守恒可得，根据机械能守恒可得，联立可得、，故B正确；
C.规定向右为正，设小球返回小车左端时的速度大小为、小车的速度大小为，根据水平方向动量守恒可得，
根据机械能守恒可得，其中，联立可得，对小车根据动能定理可得，故C正确；
D.小球从滑上轨道到到达顶端，设小球与弧形槽相对地面的水平位移分别为，，，
则根据题意可得，，
在水平方向任一时刻都满足，
则有，
结合，，
可解得，故D错误。
11.【答案】；； ；
【解析】游标卡尺测量内径使用内爪测量，故选部分。
分度游标卡尺的精确度为，游标卡尺读数为：
以向右为正方向，根据动量守恒定律有：
然后两者共同摆起使得细绳与竖直方向的夹角为时，由机械能守恒定律得：
联立可得，弹丸的初动能：
根据比动能的定义有：
、根据实验原理，碰撞中损失的动能对测量结果无影响，故A错误；
、若考虑金属盒所受空气阻力以及毛笔笔尖与白纸之间的阻力和仿真枪没有抵近金属盒射击都会使得初动能的测量值小于真实值，故比动能的测量值偏小，故BD正确；
C、若击中金属盒的位置位于金属盒中心上方，则的测量值偏大，比动能的测量值偏大，故C错误。
12.【答案】
【解析】为获取两个单色线光源，处应为单缝、处应为双缝，滤光片在凸透镜和之间。故选D。
将光源换成激光光源，激光是相干光源，，单色性好，所以可以去掉单缝，A正确；
B.若测量去掉滤光片，能观察到干涉图样，只不过是各色光重叠产生的彩色条纹，B错误；
C.毛玻璃屏上的干涉条纹与双缝是平行的，C错误；
D.仅将双缝与光屏之间的距离减小少许可以增加从目镜中观察到的条纹个， D正确。
故选AD。
丁读数为，戊读数为。
根据公式，得。
13.解：由图可知光折射时，在空气中的角度为，在液体中的角度为，结合折射率定义，即可知折射率为：
解得：；
由折射率与速度的关系，
解得光在液体中的速度大小：
光在液体中传播距离：
光在液体中传播时间：
解得
若使此光源发出的光都不能射出液面，使光在点恰好发生全反射，由折射率与临界角的关系，即可知临界角满足：，
解得：；
由几何关系，可知光源应向上移动的最小距离满足：
解得：。
14.解：与发生弹性碰撞，则，，
解得；
碰后，组成的系统在水平方向动量守恒且机械能守恒，
当小球运动到点时，设与的速度大小分别为，，
有，
，
解得，，
此时对分析，根据牛顿第二定律，
解得；
两者第一次共速时，上升的高度最大，此时处于点，
则有，
，
根据水平方向守恒，任何时刻都满足，
则，
其中，
联立解得
15.解：单刀双掷开关置向瞬间，金属棒不产生感应电动势根据闭合电路欧姆定律可知，，
金属棒受到的安培力、向右，应用牛顿第二定律：，即，
解得；
单刀双掷开关置向前，金属棒切割磁感线产生感应电动势，做加速度减小的加速运动，设最终以速度匀速运动，有，在此过程中，对金属棒应用动量定理有：，又，
解得；
单刀双掷开关置向后，感应电流给电容器充电，设金属棒最终以速度向右匀速运动，电容器所带电荷量为最终电容器两端电压，金属棒最终匀速运动，则，
对金属棒，应用动量定理有： ，
又解得。
第9页，共15页

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