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湖北省随州市部分重点中学2024-2025学年高二(下)期末检测物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.为研究一些微观带电粒子的成分，通常先利用加速电场将带电粒子加速，然后使带电粒子进入位于匀强磁场中的云室内。若某带电粒子的运动方向与磁场方向垂直，其运动轨迹如图所示，已知此带电粒子在运动过程中质量和电荷量保持不变，但动能逐渐减少，不计重力，下列说法中正确的是( )
A. 粒子从到，带正电 B. 粒子从到，带正电
C. 粒子从到，带负电 D. 粒子运动过程中洛伦兹力对它做负功
2.如图是一带电球体和一可视为点电荷的带电小球周围电场线的分布图，球体和小球所带电荷量相同，为球体球心与小球连线在球体外的部分的中点，，为关于连线对称的两点。取无穷远处电势为零，以下说法正确的是( )
A. 小球一定带正电，带电球体一定带负电
B. 点处的电势为零，，两点电场强度相同
C. 将带电粒子从点移到点电场力做功为零
D. 点的电场强度大小小于、两点的电场强度
3.空间某区域内存在着电场，电场线在竖直平面上的分布如图所示。一个质量为、电荷量为的带电小球在该电场中运动，小球经过点时的速度大小为，方向水平向右运动至点时的速度大小为，运动方向与水平方向之间的夹角为，、两点之间的高度差为、水平距离为，则以下判断中正确的是( )
A. 、两点的电场强度和电势关系为、
B. 如果，则电场力一定做正功
C. 小球从运动到点的过程中电场力做的功为
D. 、两点间的电势差为
4.如图所示，是半圆形玻璃砖过圆心的中心轴线，关于对称的两束平行单色光束、，垂直左侧平面射入玻璃砖，光路如图所示，则下列判断正确的是( )
A. 光的频率比光的频率高
B. 光在玻璃砖中的传播速度比光的大
C. 通过相同的狭缝，光比光衍射现象明显
D. 将、两单色光光源分别放在水中同一点，水面上光照亮的区域较大
5.如图所示，匀强磁场的磁感应强度，单匝矩形线圈的面积，电阻不计，绕垂直于磁场的轴匀速转动．线圈通过电刷与理想变压器原线圈相接，为交流电流表．开关开始时断开，调整副线圈的触头，当变压器原、副线圈的匝数比为时，副线圈电路中标有“、”的灯泡正常发光，电容器的击穿电压为以下判断正确的是( )
A. 从矩形线圈转到中性面开始计时，矩形线圈产生的电动势随时间的变化规律为
B. 电流表的示数为
C. 若矩形线圈的转速增大，为使灯泡仍能正常发光，应将适当上移，减少副线圈的匝数
D. 闭合开关，电容器不会被击穿
6.质量均匀分布的直导体棒放置于四分之一的光滑圆弧轨道上，其截面如图所示。导体棒中通有电流强度大小为的电流，空间存在磁感应强度大小为的匀强磁场，磁场的方向竖直向上。导体棒平衡时，导体棒与圆心的连线跟竖直方向的夹角为，轨道与导体棒的弹力为。下列说法正确的是( )
A. 若仅将电流强度缓慢增大，则逐渐减小
B. 若仅将电流强度缓慢增大，则先增大再减小
C. 若仅将磁场方向沿逆时针缓慢转过，则先增大再减小
D. 若仅将磁场方向沿逆时针缓慢转过，则逐渐增大
7.电磁驱动是世纪初问世的新概念，该技术被视为将带来交通工具大革命。在日常生活中，摩托车和汽车上装有的磁性转速表就是利用了电磁驱动原理。如图所示是磁性转速表及其原理图，永久磁铁随车轮系统的转轴转动，铝盘固定在指针轴上，与永久磁铁不固定。关于磁性式转速表的电磁驱动原理，下列说法正确是( )
A. 铝盘接通电源，通有电流的铝盘在磁场作用下带动指针转动
B. 永久磁体随转轴转动产生运动的磁场，在铝盘中产生感应电流，感应电流使铝盘受磁场力而转动
C. 铝盘转动的方向与永久磁体转动方向相反
D. 由于铝盘和永久磁体被同转轴带动，所以两者转动是完全同步的
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.如图甲，在智能机器人协作实验场中，元件、之间用智能柔性机械臂连接机械臂可根据内置算法自动调整伸缩，模拟弹簧功能，放在光滑水平试验台上，右侧与竖直挡板相接触。时刻，元件以一定速度向右运动，时与元件相碰碰撞时间极短，并立即与粘连且不再分开。的运动情况由视觉追踪系统和惯性测量单元监测，并生成如图乙的图像，已知、，则
A. 元件的质量为
B. 到的时间内，墙壁对的冲量大小为
C. 元件离开墙壁后，柔性机械臂的最大弹性势能为
D. 元件离开墙壁后，的最大速度为
9.“战绳”训练是近年健身的一种流行项目，“战绳”可简化为如图所示的弹性轻绳．人们用手抓紧绳子，做出甩绳子的动作，使绳子呈波浪状向前推进，形成横波可视为简谐横波，时波形图如图所示，图是绳上某质点的振动图像，下列说法中正确的是( )
A. 波源开始振动的方向向上 B. 该波的波速为
C. 该质点与波源的距离为 D. 时间内该质点通过的路程为
10.光学现象在日常生活中随处可见，下列四幅图所示的光学实验或光学应用，说法不正确的是( )
A. 图甲为单色光的单缝衍射图样，且对同一单缝黄光对应中央亮条纹的宽度比绿光大
B. 图乙为双缝干涉的实验装置，若增大挡板到屏的距离，条纹间距将减小
C. 若减小图丙中薄片的厚度，条纹间距将变小
D. 图丁为通过眼镜观看立体电影，利用了光的偏振原理
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.如图，利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝间距，双缝到光屏间的距离实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹，并根据测量数据计算出光的波长．
若想通过减小相邻两条亮条纹的间距来增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可 ．
A.增大光的强度
B.将屏向靠近双缝的方向移动
C.将屏向远离双缝的方向移动
D.使用间距更小的双缝
某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示，分划板在图中、位置时螺旋测微器读数也如图中所给出，则：
分划板在图中位置时螺旋测微器的读数为，在位置时螺旋测微器读数为 ．
将数据代入公式算得该单色光的波长 结果保留三位有效数字．
12.某同学设计了一个“测定电池的电动势和内阻”的实验，可供选择的器材如下：
A.待测干电池一节
B.电流表量程为，内阻
C.电压表量程为，内阻约为
D.滑动变阻器阻值为
E.滑动变阻器阻值为
F.定值电阻阻值为
G.定值电阻阻值为
为完成实验，滑动变阻器应该选________，定值电阻应该选________填器材后面的代号
请完善图中的电路图．
根据图中已描出的点画出图象，由图象得该电池的电动势________，内阻________结果均保留三位有效数字
四、计算题：本大题共3小题，共38分。
13.如图所示，矩形是一块长方体玻璃砖的横截面，小明用一束单色光在纸面内以的入射角从空气射向边的中点，单色光在边折射后与边交于点，小明通过测量发现．
求玻璃砖的折射率；
通过计算判断光线能否从边射出不考虑二次反射．
14.如图甲所示，物块、的质量分别是和，用轻弹簧栓接相连放在光滑的水平地面上，物块右侧与竖直墙相接触。另有一物块从时以一定速度向右运动，在时与物块相碰，并立即与粘在一起不再分开。物块的图像如图乙所示。求：
物块的质量；
弹簧对物块、的弹力在到的时间内冲量的大小和方向；
在离开墙壁之后的运动过程中，物块整体的最小速度大小。
15.如图所示为水平面内的两条相互平行的光滑金属导轨，电阻可以忽略不计，轨道间距为。导轨所处水平面内存在着竖直方向的匀强磁场，磁感应强度为。两导体杆和垂直于导轨放置，它们的质量分别为和，电阻分别为和现给导体杆一沿导轨方向的初速度，若两杆始终都只能沿导轨方向运动，且除匀强磁场外其他磁场不计，试求：当杆的速度减为时
两导体杆的加速度分别为多大？
两杆上分别产生了多少焦耳热？
已经有多少电量流过了杆，两导体杆间距相比最初增加了多少？
答案和解析
1.【答案】
【解析】、因带电粒子动能逐渐减少，则速率减小，由知粒子半径变小，所以粒子从到，由左手定则判断，粒子带正电，故B正确，AC错误；
D、洛伦兹力与粒子速度垂直，不做功，故D错误。
故选：。
2.【答案】
【解析】解：根据电场线的分布可知，带电球体和一可视为点电荷的带电小球带异种电荷，但不能确定带电性质，故A错误；
B.带电球体不能看成点电荷，所以点的电势一定不为零，且，两点电场强度方向不同，故B错误；
C.根据对称性可知，、两点的电场强度大小相等，电势也相等，所以将带电粒子从点移到点电势能变化量为零，电场力做功也为零，故C正确；
D.点在小球和带电球体的连线上，且二者带异种电荷，结合库仑定律分析可知，点的电场强度大小大于、两点的电场强度，故D错误。
3.【答案】
【解析】A.由电场线的疏密可判断出，由电场线的方向可判断出所以、，故A错误；
B.若时，小球的动能增大，但由于重力做正功，电场力不一定做正功，故B错误；
小球由点运动至点，由动能定理得：，
得电场力做功：，
由电场力做功得，、两点间的电势差：，故C错误，D正确。
故选：。
4.【答案】
【解析】解：、由题图可知，光发生了全反射，说明光全反射的临界角小，由可知，玻璃砖对光的折射率大，光的频率高，故A错误；
B、由可知．光在玻璃砖中的传播速度比光的大，故B正确；
C、由，光的频率低，光的波长长，因此通过相同的狭缝，光比光衍射现象明显，故C错误；
D、设两光源距离水面的高度为 ，照亮水面边缘光刚好发生全反射，照亮的区域圆半径与临界角满足，又光的临界角大，则照亮的区域圆半径大，所以将、两单色光光源分别放在水中同一点，水面上光照亮的区域较大，故D错误。
5.【答案】
【解析】A、因灯泡正常发光，则副线圈两端的电压有效值为，原线圈两端电压的有效值为，电动势最大值为，得。矩形线圈产生的电动势随时间的变化规律为，故A错误；
B、因灯泡正常发光，则副线圈两端的电压有效值为，通过灯泡的电流为，电流表的示数为，故B错误；
C、矩形线圈的转速增大，产生的感应电动势增大，滑片适当上移可以保持副线圈两端电压不变，小灯泡仍能正常发光，故C正确；
D、电容器与灯泡并联，且击穿电压为，灯泡正常发光，电压为，所以闭合开关，电容器会被击穿，故D错误。
故选C。
6.【答案】
【解析】解：对导体棒受力分析，受重力、支持力和安培力，如图所示：安培力向右，根据左手定则，电流向里，由平衡条件得安培力：。
A、若仅将电流强度缓慢增大，安培力逐渐增大，则逐渐增大，故A错误；
B、若仅将电流强度缓慢增大，安培力逐渐增大，则逐渐增大，故B错误；
、若仅将磁场方向沿逆时针缓慢转过，安培力的大小不变，作出矢量圆如图所示，的方向始终与磁场方向垂直，根据矢量图可知若仅将磁场方向沿逆时针缓慢转过 ，先增大再减小， 逐渐减小，故D错误，C正确。
7.【答案】
【解析】当永久磁铁随转轴转动时，产生转动的磁场，在铝盘中会产生感应电流，这时永久磁铁的磁场会对铝盘上的感应电流有力的作用，而产生一个转动的力矩，使指针转动，由于弹簧游丝的反力矩，会使指针稳定指在某一刻度上，故A错误，B正确；
C.该转速表运用了电磁感应原理，由楞次定律知，铝盘磁场总是阻碍永久磁铁转动，要使减小穿过铝盘磁通量的变化，永久磁铁转动方向与铝盘转动方向相同，故C错误；
D.永久磁铁固定在转轴上，铝盘固定在指针轴上，铝盘和永久磁铁不是同转轴带动，所以两者转动不是同步的，故D错误。
故选B。
8.【答案】
【解析】A.以水平向右为正方向，由题图乙知，元件与碰前速度为，碰后速度为，与碰撞过程动量守恒，由动量守恒定律有，解得：，故A错误；
B.由题图乙知，末和的速度为，由动量定理可知，到过程中柔性机械臂对元件、的冲量为，解得，方向向左，则柔性机械臂对元件的冲量大小为，方向向右，所以到的时间内，墙壁对的冲量大小为，方向向左，故B正确；
C.元件离开墙壁后，、、三者共速时柔性机械臂的弹性势能最大，规定水平向左为正方向，
根据动量守恒定律有，，得，
由系统机械能守恒定律有，解得：，故C错误；
D.规定水平向左为正方向，元件离开墙壁后，系统动量守恒、机械能守恒，当柔性机械臂的弹性势能再次为时，元件的速度最大，根据系统动量守恒有，
由系统机械能守恒定律有，
解得的最大速度为，故D正确。
9.【答案】
【解析】A、由题图可知，该质点开始振动的方向向下，可知波源开始振动的方向向下，A错误；
B、由题图可知该波的波长为，由题图可知该波的周期为，则波速，B正确；
C、该质点开始振动的时刻为，由，可知质点与波源的距离为，C正确；
D、一个周期内质点通过的路程为，内该质点运动，故内通过的路程，D错误。
故选BC。
10.【答案】
【解析】A、图甲为单色光的单缝行射图样，因黄光波长大于绿光波长，则黄光对应中央亮条纹的宽度比绿光大，A正确，不符合题意
B、图乙为双缝干涉的实验装置，增大挡板到屏的距离，条纹间距将增大，B错误，符合题意
C、若减小图丙中薄片的厚度，条纹间距将变大，C错误，符合题意
D、图丁为通过眼镜观看立体电影，利用了光的偏振原理，D正确，不符合题意。
11.【答案】
【解析】根据题意，由公式 可知，要减小相邻两条亮条纹的间距 ，可以换波长更短的光，将屏向靠近双缝的方向移动减小屏到双缝的距离，换间距更大的双缝，与光照强度无关。
故选B。
根据题意，由图可知，在位置时螺旋测微器读数为
。
根据题意，由图可知条纹间距为
又有
联立解得
代入数据解得。
12.【答案】【小题】
；
【小题】
【小题】
；均可；

【解析】 因为电池的内阻较小，约为几欧，故为了能起到控制调节作用，滑动变阻器应选用总阻值为的；因为给出的电流表量程为，量程偏小，为了能准确测量，可以采用串联定值电阻的方法来减小电流，需要的电阻，两定值电阻均达不到要求，所以应考虑改装电流表，为了让量程变大，应将较小的电阻与电流表并联，电流表改装后的量程为 ，符合实验要求．
根据中分析可知，电路图如图所示．
根据已描出的点画出的 图象如图所示．设电压表示数为，电流表示数为，则根据闭合电路欧姆定律有，可知电路的图线与纵轴的交点即为该电池的电动势，故，图线的斜率 ，则．
13.【解析】光线从点人射，设折射角为，由于点为中点，且，可得
由折射定律有
解得
作出光路图如图所示：
由几何关系可知光线在边的入射角为，
设光在玻璃砖与空气界面发生全反射的临界角为，有
解得，
而光线在边的入射角大于，所以光线在边发生全反射，不能从边射出。
14.【解析】由图知，与碰前速度为 ，碰后速度为 ，
与碰撞过程根据动量守恒可得 解得
由图知，末和的速度为 ，到的时间内，
根据动量定理可知，弹簧对物块、的冲量为
解得 ，可知冲量大小为 ，方向向左
此后运动过程中，弹簧第一次恢复原长时，物块整体的速度最小，则

联立解得
即整体速度最小值为

15.【解析】：根据楞次定律，杆受向左的安培力向右作减速运动，杆受向右的安培力向右作加速运动，两杆受力等大反向，因此两杆组成的系统动量守恒，选取向右方向为正方向，当杆的速度为 时，杆的速度设为，有 ，
可得 ，
此时两杆产生的感应电动势为 ， ，
根据闭合回路欧姆定律，回路电流为 ，
根据安培力性质，两杆所受安培力大小为 ，
根据牛顿第二定律，两杆加速度大小分别为 ， ；
由于两杆的动能通过电磁感应转化为电能且由焦耳热方式放出，根据能量守恒，电路产生的内能
，
因为两杆电流在任意时刻都相等，所以两杆发热量与电阻成正比，两杆分别产生热量
， ；
杆受到的安培力，
在一段很短的时间内，安培力产生冲量为 ，
其中为时间内通过电路的电量，因为、都不变，所以即使在较长时间内，此式仍成立。又根据动量定理，杆受到的安培力冲量大小为 ；所以 ，
又 ， ，
联立解得增加的距离 。

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