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安徽省淮北市多校2024-2025学年高二(下)期末物理试卷
一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1.如图所示，为平行板电容器的上下极板，为定值电阻，线圈的直流电阻不计。下列说法正确的是( )
A. 保持闭合一段时间后，板带正电，板带负电
B. 由闭合到断开的瞬间，磁场能开始转化为电场能
C. 由闭合到断开的瞬间，左侧振荡电路电流最小
D. 该电路可以有效地发射电磁波
2.霍尔效应的应用非常广泛。如图所示，金属片长度为，宽度为，厚度为，水平放置于方向竖直向下，磁感应强度大小为的匀强磁场中，金属片左右两端与电动势为的直流电源及滑动变阻器构成闭合回路，金属片前后两端接理想电压表。不计电源内阻及金属片电阻，闭合电键，下列说法正确的是( )
A. 金属片的前端的电势低于后端的电势
B. 仅减小磁感应强度，电压表示数增大
C. 仅增大滑动变阻器的阻值，电压表示数减小
D. 仅增大金属片的长度，电压表示数减小
3.如图所示，两个小球，在光滑水平地面上相向运动，它们的质量分别为，，速度分别是为正方向，，则它们发生正碰后，速度的可能值分别为( )
A. ， B. ，
C. ， D. ，
4.如图所示，弹簧振子的平衡位置为点，在两点之间做简谐运动，相距，小球经过点时开始计时，经过首次到达点。下列说法正确的是
A. 小球振动的周期为
B. 小球的位移时间关系为
C. 小球由点到点加速度不断减小
D. 末小球位移为
5.一列简谐横波，在时刻的图像如图甲所示，此时，、两质点的位移均为，波上质点的振动图像如图乙所示。以下说法正确的是( )
A. 这列波沿轴负方向传播
B. 从开始，紧接着的时间内，质点通过的路程是
C. 从开始，质点比质点早回到平衡位置
D. 若该波在传播过程中遇到一个尺寸为的障碍物不能发生明显衍射现象
6.一长方体玻璃砖长，高，其截面图如图所示，该玻璃砖的折射率，一单色细光束从管的左端的正中心射入，不从上、下两侧射出。已知光在真空中传播的速度，，，关于光在玻璃砖中的传播，下列说法正确的是( )
A. 光最多可以在玻璃砖中反射次
B. 光最多可以在玻璃砖中反射次
C. 光在玻璃砖中传播的最长时间为
D. 光在玻璃砖中传播的最长时间为
7.手机充电器能够将交流电转换成低压直流电，某同学设计了如图所示的电路图进行研究。已知理想变压器原、副线圈匝数比为，理想二极管具有单向导电性电阻可忽略不计，原线圈输入的交流电，定值电阻，电表均为理想电表，下列关于电路的分析正确的是( )
A. 电压表示数为 B. 电流表的示数为
C. 定值电阻消耗的功率为 D. 定值电阻在内产生的热量为
8.如图所示，空间分布有很多水平方向足够长的条形匀强磁场区域，磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里，其宽度均为，相邻两磁场区域的间距为。现将一比荷为的带正电的粒子不计重力从第一个条形磁场区域上边界点以大小为的速度垂直边界进入磁场，则粒子再次回到第一个条形磁场区域上边界的时间为取( )
A. B. C. D.
二、多选题：本大题共2小题，共10分。
9.如图所示，质量为、半径为的光滑半圆形槽静置于光滑水平面上，槽的左、右两端等高，一质量为且可视为质点的小球自槽的左端点由静止释放，重力加速度为，则下列说法正确的是
A. 小球在槽内运动的全过程中，小球与槽构成的系统机械能守恒，动量不守恒
B. 小球在槽内运动的全过程中，小球与槽构成的系统机械能守恒，动量也守恒
C. 小球第一次到达槽的最低点时，槽对水平面的压力大小为
D. 小球第二次到达槽的最低点时，槽对水平面的压力大小为
10.如图所示，电阻不计、足够长的光滑形金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨间距为。区域Ⅰ、Ⅱ中存在磁场，Ⅰ区磁场面积为，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小随时间均匀增加，变化率为；Ⅱ区磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为。一质量为、接入电路阻值为的金属棒在水平恒力作用下，从Ⅰ区磁场右侧的处由静止开始运动，后以的速度进入Ⅱ区磁场，在Ⅱ区始终受恒力作用，金属棒始终与导轨垂直且接触良好，则下列说法正确的是
A. 金属棒受到的水平恒力的大小为
B. 金属棒进入Ⅱ区磁场瞬间，安培力的功率为
C. 金属棒进入Ⅱ区磁场后，速度不会大于
D. 金属棒进入Ⅱ区磁场后，先加速后减速最后匀速运动
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.近年来，我国全面打响了蓝天、碧水、净土三大保卫战，检测组在某化工厂的排污管末端安装了如图甲所示的流量计，用此装置测量污水有大量的正、负离子的电阻，测量管由绝缘材料制成，其直径为，左右两端开口，匀强磁场的磁感应强度为，方向竖直向下未画出，在前后两个内侧面、上固定有竖直正对的金属板作为电极未画出，电阻不计，金属板电极与开关、电阻箱和灵敏电流计连接，管道内始终充满污水，污水以恒定的速度自左向右通过。
由于图甲中的灵敏电流计的内阻未知，利用图乙中的电路测量灵敏电流计的内阻，实验过程包含以下步骤：
分别将和的阻值调至最大
合上开关
调节，使的指针偏转到满刻度，记下此时的示数
合上开关
反复调节和的阻值，使的示数仍为，的指针偏转到满刻度的三分之一处，此时的读数为．
则灵敏电流计内阻为 灵敏电流计内阻的测量值 填“大于”“小于”或“等于”真实值．
用游标卡尺测量测量管的直径，如图丙所示，则 ．
图甲中与极相连的是灵敏电流计的 填“正”或“负”接线柱．
闭合图甲中的开关，调节电阻箱的阻值，记下电阻箱接入电路的阻值与相应灵敏电流计的读数，绘制图像，如图丁所示，则污水接入电路的电阻为 用题中的字母、、、、、表示．
12.智能手机内置许多传感器，某同学想到使用其中的光传感器，结合单摆原理测量当地的重力加速度。
实验操作步骤如下：
用螺旋测微器测量小钢球的直径，测得结果如图甲所示，其读数
将细绳一端固定在点，另一端系上小钢球，用毫米刻度尺测量出摆线的长度
如图乙所示，实验前，使手机的光感元件位于小钢球的正下方，打开手机中测量亮度的应用软件
使单摆摆动，每当小钢球经过最低点时，光感元件会采集到一个亮度的最小值。采集到亮度随时间变化的图像如图丙，则单摆的周期 保留两位有效数字
若该同学把点到钢球中心的距离作为单摆摆长，则重力加速度的表达式可表示为 用含、、的表达式表示
若该同学没有螺旋测微器，他多次改变摆线长度，在小摆角下测得不同摆线长度对应的小钢球摆动周期，并作出图像，如图丁所示。
利用、两点的坐标可得重力加速度的表达式 用含、、、的表达式表示
图像没有过坐标原点，则由此方法计算得到的重力加速度的测量值 选填“大于”“等于”或“小于”真实值。
四、计算题：本大题共3小题，共42分。
13.电脑、手机屏幕会发出短波蓝光，这种蓝光对视网膜的危害程度极大。某同学利用薄膜干涉的原理设计“增反膜”眼镜来减小短波蓝光对眼睛的伤害，膜的厚度至少为短波蓝光在膜中波长的一半，制作时需要测量短波蓝光的波长。他利用双缝干涉实验对短波蓝光的波长进行了测量，测得双缝间的距离，双缝到屏的距离，屏上相邻亮条纹间的距离。
求被测短波蓝光的波长
若选用薄膜材料的折射率为，则制作“增反膜”眼镜时膜的厚度最小为多少
14.如图所示的平面直角坐标系，在第二象限存在垂直纸面向外的匀强磁场，在第四象限存在与轴正方向成夹角，电场强度大小为的匀强电场。一比荷为的粒子不计重力从负半轴上的点以某一速度进入磁场，从点进入电场做匀减速直线运动，经过一段时间运动到点正好速度减为，已知、两点以及、两点间的距离相等，、两点间的电势差为，，，求：
粒子在点的速度大小以及粒子从到的运动时间为多少
匀强磁场的磁感应强度大小为多少
粒子从到的平均加速度的大小为多少
15.如图所示，光滑水平面上固定两根间距为、电阻不计的平行金属导轨，导轨之间嵌有两小段由绝缘光滑材料制成的连接块、，导轨的左侧、间接一定值电阻，导轨的右侧、间接一恒流源可以输出恒定电流的电源，输出电流大小恒为且方向如圆圈中箭头所示由流向。在水平导轨区域内存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场，一质量为、电阻为的导体棒垂直放置在导轨上，某时刻一水平向右的恒力作用在导体棒上使其从静止开始运动，滑行到之前已达最大速度，到达后立即撤去。导轨区域内存在沿导轨水平向左的匀强磁场，磁感应强度大小随时间变化的关系为导体棒滑入磁场时，开始变化，在区域内还存在垂直导轨平面向上的另一磁感应强度为的匀强磁场，磁场宽度为，区域内平行于导轨水平放置着一个质量为、边长为的正方形金属框，电阻为。已知金属棒始终与导轨垂直且接触良好，与导轨、部分的动摩擦因数为，其余部分导轨均光滑，且导体棒与金属框碰撞前的速度为，此碰撞可视为弹性碰撞，碰后立即将导体棒撤出导轨区域，重力加速度大小为，求：
区域内匀强磁场的磁感应强度大小；
导体棒通过区域的时间；
金属框通过区域产生的热量
答案和解析
1.【答案】
【解析】A、电容器与线圈并联，直流电阻不计，则保持闭合一段时间后电势相等，电容器极板不带电，故A错误；
、由闭合到断开的瞬间，电容器与线圈组成闭合振荡回路，电感线圈开始给电容器逆时针充电，电路电流最大，磁场能开始转化为电场能，故B正确，C错误；
D、由闭合到断开的瞬间，电容器与线圈组成闭合振荡回路，在电磁振荡过程中，电场能和磁场能的相互转化主要是在电路内部完成的，辐射出去的能量很少，不能有效地发射电磁波，故D错误。
2.【答案】
【解析】A、金属片内载流子为电子，根据左手定则知电子向端偏转，端电势低于端，A错误；
B、由得，仅减小磁感应强度，电压表示数减小，B错误；
C、由，得，仅增大滑动变阻器的阻值，电流减小，电压表示数减小，C正确；
D、由知，仅增大金属片的长度，电压表示数不变，D错误。
3.【答案】
【解析】两球组成的系统碰撞过程过程要满足：系统动量守恒；系统机械能守恒；不违反实际可行性。以向右方向为正方形，碰前系统的总动量为
碰撞前总动能为
A.如果碰后 ， ，由于碰后速度大小 ，可知，碰撞过程还未结束，系统还会发生二次碰撞。碰后应满足 ，不符合实际。故A错误；
B.如果碰后 ， ，碰后系统的总动量为
可知，系统动量不守恒，不符合实际。故B错误；
C. 如果碰后 ， ，系统满足碰前碰后动量守恒，碰后系统的总动量为
碰撞后总动能为
系统动量守恒，机械能守恒，故C正确；
D.如果碰后 ， ，碰后系统的总动量为
碰撞后总动能为
系统动量守恒，机械能不守恒，故D错误。
故选C。
4.【答案】
【解析】A.小球经过点时开始计时，经过首次到达点，则小球振动的周期为，故A错误；
B.小球经过点时开始计时，且，振幅，初相位，则小球的位移时间关系为，故B错误；
C.小球由点到点加速度不断减小 ，故C正确；
D.末小球回到点，则位移为，故D错误。
5.【答案】
【解析】解：由乙图读出时刻质点的速度方向为沿轴负方向，由甲图判断出波的传播方向为沿轴正向，故A错误；
B.，质点做简谐运动时在一个周期内质点通过的路程是倍振幅，则经过，质点通过的路程是：，故B错误；
C.图示时刻质点沿轴负方向，质点沿轴正方向，所以质点将比质点晚回到平衡位置。将此图象与正弦曲线进行对比可知：点的横坐标为，点的横坐标为，根据波形的平移法可知质点比质点晚回到平衡位置的时间为：，故C正确；
D.发生明显衍射现象的条件是障碍物的尺寸比波长小或跟波长差不多，该波的波长为，根据这个条件可知该波在传播过程中遇到一个尺寸为的障碍物，能发生明显衍射现象，故D错误。
故选C。
6.【答案】
【解析】光束进入玻璃砖，在玻璃壁处恰好发生全反射时，在玻璃砖中反射的次数最多，所用的时间最长。
设光在玻璃中的临界角为，，。
由光路图可知，，光在玻璃壁上两次反射间沿轴线前进的距离为，从进入到第一次反射沿轴线前进了，所以，光最多可以在玻璃砖中反射次，选项A正确、B错误
光在玻璃砖中传播的最长距离，光在玻璃砖中传播的速度，光在玻璃砖中传播的最长时间，选项C、D错误。
7.【答案】
【解析】A.根据变压器原、副线圈电压之比等于匝数之比有，得副线圈两端的电压，由于二极管具有单向导电性，只有半个周期有电流，故，解得电压表示数为，故A错误
B.电流表的示数，故B错误
C.定值电阻消耗的功率，故C正确
D.定值电阻在内产生的热量，故D错误。
8.【答案】
【解析】粒子进入下方磁场区，圆周运动半径为，故根据粒子在空间运动的轨迹可知，它最低能进入第二个磁场区，它在磁场区运动的总时间为半个周期，它经过第一无磁场区运动方向与轴正方向的夹角满足：所以它在无磁场区的路程在无磁场区运动时间总时间。故选C。
9.【答案】
【解析】小球与槽构成的系统在运动过程中，没有产生其他形式的能，故机械能守恒系统在光滑水平面上，水平方向不受外力但竖直方向合外力不为零，故系统动量不守恒，A正确， B错误
C.小球由释放至小球第一次到达半圆槽最低点时，由系统机械能守恒和水平方向动量守恒有
，，
在最低点，对小球由牛顿第二定律，
根据牛顿第三定律，小球对槽的压力大小。
对槽受力分析，有，解得，C正确
D.同理可知，小球第二次到达槽的最低点时，槽对水平面的压力大小保持不变， D错误。
故选AC。
10.【答案】
【解析】A.金属棒在区域Ⅰ、Ⅱ区域之间运动，水平恒力，根据，解得恒力，A错误；
B.区域Ⅰ的感生电动势，方向逆时针，金属棒进入Ⅱ区磁场瞬间，动生电动势，方向顺时针，回路总电动势，方向逆时针，电流，金属棒受到安培力，安培力的功率为，B正确；
金属棒进入Ⅱ区磁场后，安培力和恒力方向均向右，金属棒向右加速运动，回路总电动势，
某时刻，，随后恒力作用下，金属棒向右继续加速运动，，回路电流反向为顺时针，安培力方向向左，
最终金属棒合力为零时，速度最大，加速度为零，往后金属棒匀速运动，有金属棒最大速度为
解得，C正确D错误
11.【答案】；等于；；正；
【解析】由欧姆定律可知：
则灵敏电流计内阻为：；
因为总电流不变，所以通过的电流等于，灵敏电流计的真实值等于，故灵敏电流计内阻的测量值等于真实值；
该游标卡尺的精确度为，由游标尺读数原理可得直径为：
；
由左手定则可得正离子往极方向运动、负离子往极方向运动，所以与极相连的是灵敏电流计的正接线柱；
由平衡条件可得：
解得电源的电动势：
由欧姆定律知：
其中为污水的电阻，所以有：
由图像斜率可知纵截距：
所以：
故：。
12.【答案】
等于

【解析】螺旋测微器的读数为。
当小钢球经过最低点时，光感元件会采集到一个亮度的最小值，可知相邻两次亮度的最小值的时间为单摆的半个周期，由此可得单摆的周期为。
由题意可知，单摆的摆长为，
根据单摆的周期公式，
可得。
根据单摆周期公式，变形有，
根据图像的斜率可知，
解得。
根据图像可知，摆长的测量值偏小，表达式变为，
则图像的斜率不变，测量值等于真实值。
13.【解析】根据，变形得
代入数据解得：；
当光程差等于光在薄膜中的波长的整数倍，即，
，由此可见出现明条纹时，膜的厚度至少是短波蓝光在膜中波长的一半，即时增反膜”的厚度最小。由于选用薄膜材料的折射率为，因此短波蓝光在膜中的波长是
，
故膜的厚度至少为。
14.【解析】设粒子的质量为、带电量为，则有，粒子从点到做匀减速直线运动，在点的速度为，
由动能定理可得，
由匀减速直线运动的规律可得，
综合解得，。
设、两点间的距离为，由匀强电场电势差与电场强度的关系可得，
粒子从点到做匀减速直线运动，说明粒子在点的速度与电场的方向相反，电场与轴正方向成夹角，与轴的负方向成夹角，粒子在点的速度与轴的正方向成夹角，根据圆周运动的对称性，粒子在的速度与正方向成夹角，粒子在、两点的半径与轴均成夹角，
设圆周运动的半径为，由几何关系可得，
由洛伦兹力充当向心力可得，
综合解得。
粒子从到的运动时间，
粒子从到的平均加速度的大小为，
综合计算可得。
15.【解析】金属棒滑行到之前已经达到最大速度，此时感应电动势为，
感应电流为
根据平衡条件有
解得。
金属棒在区域内运动过程，根据动量定理有
由于
则有
则安培力的冲量
解得；
导体棒与金属框发生弹性碰撞，则有
解得
金属框从进入磁场到右边恰好出磁场过程有
金属框从左边进入磁场到左边恰好出磁场过程有
其中，，
解得
则金属框通过区域产生的热量，
解得
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