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高二物理学科练习
注意事项：
1．本卷共6页，满分100分，考试时间90分钟。
2．答题前，在答题卡指定区域填写班级、姓名、考场号、座位号及准考证号。
3．所有答案必须写在答题卡上，写在试题上无效。
4．结束后，只需上交答题卡。
选择题部分
一、单选题（本题共10小题，每小题只有一个正确答案，选对得3分，错选得0分，共30分）
1．下列物理量是矢量，且单位用国际制基本单位表示的是（ ）
A．冲量， B．能量，J
C．质量，kg D．力，N
2．生活中声音也能震碎玻璃杯，关于这一现象正确的说法是（ ）
A．声音传播速度越大越容易震碎玻璃杯 B．声音频率越高越容易震碎玻璃杯
C．声音持续时间足够长就能震碎玻璃杯 D．合适的频率才能震碎玻璃杯
3．关于波下列说法正确的有（ ）
A．光学镜头上的增透膜是利用了光的干涉现象
B．一束白光从水向空气中传播时，偏折最大的是红光
C．接收电磁波时，使无线电波接收电路产生电谐振的过程叫做调制
D．站于地面的人，听到迎面驶来的汽车鸣笛声音调变高，是因为声波发生了衍射
4．在云室中有垂直于纸面向里的匀强磁场，从P点发出一个电子和一个正电子（质量相等，电性相反），两个粒子运动轨迹如图中1、2所示，下列说法正确的是（ ）
A．轨迹1对应正电子 B．轨迹2对应电子
C．轨迹2对应的粒子初速度比轨迹1的大 D．轨迹2对应的粒子周期比轨迹1的大
5．如图所示是一小球和轻质弹簧组成的弹簧振子在水平方向上做简谐运动的振动图像，下列说法正确的是（ ）
A．弹簧振子的振动周期为8 s
B．时刻，小球的位移大小为
C．和两时刻，小球的加速度相同
D．内，小球的动能增加，弹簧的弹性势能减小，系统的机械能增加
6．如图所示，是航天员在“天宫课堂”中演示碰撞实验的示意图。分析实验视频时，每隔一定的帧数截取一张图片，后期分析图片时，在图片中画上实线小方格和虚线均分小方格。由图片可知，碰后小球和大球的动量大小之比为（ ）
A．2∶3 B．1∶4 C．1∶2 D．2∶5
7．如图甲所示为某品牌手机的无线充电器，其工作原理简化后如图乙所示。充电时，将交流电源接入送电线圈，手机电池连接受电线圈。设受电线圈的匝数为n，面积为S，该区域的磁场可视为垂直于受电线圈平面的匀强磁场，若某段时间t内，其磁感应强度由0均匀增加到B，方向向上，关于无线充电的以下说法正确的是（ ）
A．连接送电线圈的电源若采用直流电源，充电效率将更高
B．这段时间t内，受电线圈中感应电流方向由d到c
C．送电线圈的输入电压为
D．若仅增大送电线圈中的电流，受电线圈中电流也将增大
8．图中电容器的电容，线圈，将开关K先接a，充电结束后扳到b，此时开始计时。则以下判断正确的有（ ）
A．时刻，电容器C的上极板带负电
B．时刻，线圈L中电流达到最大
C．时刻，电容器C正在放电
D．时刻，线圈L中磁场能为0
9．太阳能热水器目前已普遍用于家庭供热。如图，是架在屋顶的太阳能热水器，已知单位时间内太阳垂直射到地面附近单位面积的能量为。一台热水器的聚热面积约为，若每天相当于太阳直射热水器3.5 h，太阳能的可转化为水的内能，则（ ）
A．热水器一天内最多能利用的太阳能约为
B．一天内，水加热的平均功率约为0.4 kW
C．若电热水器加热效率为，电费0.5元/度，一台热水器全年工作大约可省下4000元电费
D．若一天获得太阳能的用来给手机充电，每块手机电池容量为4000 mAh、电压3.7 V，不计损耗，大约可充满66块电池
10．如图所示，一列简谐横波沿x轴传播，图中的实线为时刻的波形图像，1 s后波形图像变为图中的虚线。已知处的质点在这1 s内经历的路程为7.5 cm。下列说法正确的是（ ）
A．波沿x轴正方向传播 B．波源振动周期为
C．波的传播速度大小为 D．时，处的质点沿y轴正方向运动
二、不定项选择题（本题共3小题，每小题有一个或多个正确答案，选对得4分，漏选得2分，错选得0分，共12分）
11．如图所示，四幅图分别对应高中物理中经典的电磁学仪器：图甲是洛伦兹力演示仪示意图，图乙是回旋加速器工作原理示意图，图丙是多级直线加速器的原理示意图，图丁是质谱仪原理示意图，下列说法正确的是（ ）
A．图甲中，仅增大励磁线圈的电流，电子做圆周运动的周期将减小
B．图乙中，仅减少加速电压U，粒子被加速的次数将增多
C．图丙中，多级直线加速器的加速电场周期需随粒子速度增大而同步减小
D．图丁中，仅增大加速电压，粒子将进入偏转磁场中以更大的轨道半径运动
12．在水池底部水平放置一个由三条细灯带构成的等腰直角三角形发光体，直角边的长度为a，水的折射率n，细灯带到水面的距离h，则有光射出的水面形状（用阴影表示）可能为（ ）
A． B．
C． D．
13．一台小型发电机产生的电动势随时间变化的图象如图甲所示。已知发电机线圈内阻为，现外接一只电阻为的灯泡，如图乙所示，灯泡电阻不随温度变化，则（ ）
A．电压表的示数为220 V B．电路中的电流方向每秒钟改变50次
C．灯泡实际消耗的功率约为460 W D．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J
非选择题部分
三、实验题（本题共14分）
14—Ⅰ．（7分）在“用双缝干涉测光的波长”实验中，某同学利用如图所示的装置进行实验，已知双缝间距为d，毛玻璃屏与双缝间的距离为l，光源发出白光。
（1）图中光具座①②③位置处固定相应装置分别为滤光片、________、________。
（2）该同学先安装红色滤光片，调节装置后在目镜中观察到清晰的干涉条纹。然后取下红色滤光片，其他实验条件不变，在目镜中将（ ）
A．观察不到干涉条纹，仅能看到均匀的白光
B．观察到明暗相间的白色干涉条纹
C．观察到彩色条纹，中央为红色亮纹
D．观察到彩色条纹，中央为白色亮纹
（3）为了测量绿光波长，换用绿色滤光片后，该同学使用测量头进行读数。
①若分划板中心线对准第1条亮纹中心时读数为，对准第5条亮纹中心时读数为，则相邻亮纹间距可表示为________；
②若测得的，已知，，则绿光波长________m（结果保留两位有效数字）
14—Ⅱ（4分）在“用单摆测定重力加速度”实验中，
（1）先测量摆长，用螺旋测微器测量小球直径时，示数如图1所示，可知该小球的直径为________mm。
（2）用秒表记录了单摆振动50次所用的时间如图2所示，可算得单摆周期为________s。（结果保留两位有效数字）
（3）（多选）实验后，发现测得的g值偏小，可能的原因是________。
A．测摆线长时，摆线拉得过紧
B．摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现了松动，使摆线长度增加了
C．开始计时时，秒表提前按下
D．实验中误将49次全振动数为50次
14—Ⅲ．（3分）如图所示，用气垫导轨装置验证动量守恒定律。两滑块A、B上固定有相同宽度的遮光条，光电门固定在气垫导轨上。
（1）安装气垫导轨时，为减小摩擦对实验的影响，应调节导轨使导轨处于________状态。
（2）让质量为滑块A从光电门1左侧以一定初速度向右运动，经过光电门1后与静止在两光电门之间的质量为的滑块B发生碰撞，碰撞后A、B均向右运动，先后经过光电门2。已知光电门1的挡光时间为，光电门2的两次挡光时间依次为、，取向右为正方向，此时需要验证的动量守恒关系式为：________________。
四、计算题（本题4小题，解答时请写出必要的说明与计算过程，共44分）
15．（8分）如图，AB和CD为相同的半径为R的圆弧形轨道，其长度远小于半径R，中间平滑连接了长度为L的水平直轨道BC，轨道各处均光滑，在C点静止放上质量为3m的小球Q。现将一相同大小、质量为m的小球P从AB间的高为h的位置静止释放，不计碰撞时的能量损失，重力加速度记为g，求：
（1）小球P从释放到与Q第一次发生碰撞的时间；
（2）小球Q能到达的最大高度；
（3）小球P与Q第二次发生碰撞的位置。
16．（11分）同位素由于其化学性质相同，难以用化学方法分离，科学家考虑用磁场进行分离。如图所示，在AC上方存在垂直于纸面的匀强磁场，A处有一狭缝。离子源产生的同位素离子，经电场加速后穿过狭缝沿垂直于AC且垂直于磁场的方向射入磁场，运动到AC边，被相应的收集器收集。整个装置处在真空中。两种同位素正离子的质量分别是和，电荷量均为q。加速电场的电势差为U。离子进入电场时的初速度可以忽略。不计重力，也不考虑离子间的相互作用。
（1）求质量为的离子进入磁场时的速度；
（2）当磁感应强度的大小为B时，求两种离子在AC边落点的距离s；
（3）实际上，为了提高装置的使用效率，装置中狭缝具有一定的宽度，可以让更多离子垂直于AC进入磁场。但是，若狭缝过宽，可能使两束离子在AC边上的落点区域交叠，导致两种离子无法完全分离。假设狭缝宽度为d，为保证上述两种离子落在AC边上被完全分离，求磁感应强度B大小。
17．（12分）空气净化器已广泛进入家庭，某种负离子空气净化原理如图所示。带负电的灰尘颗粒物（视为小球）随气流进入由一对平行金属板构成的收集器。在收集器中，颗粒沿金属板方向的速度保持不变。在匀强电场作用下，带电颗粒打到金属板上被收集。已知金属板长度为L，间距为d，不计空气阻力，不考虑重力影响和颗粒间相互作用。
（1）质量为m、电荷量为的颗粒恰好全部被收集，求两金属板间的电压U；
（2）若气流流入的入口处，每个位置在单位时间内流入的颗粒个数为N，颗粒打到金属板上被收集时碰撞时间极短，求（1）问中金属板中点受到的垂直金属板方向的平均作用力；
（3）已知颗粒的电荷量与其半径的平方成正比，进入收集器的均匀混合气流包含了直径为和的两种颗粒，若的颗粒恰好被收集，求的颗粒被收集的百分比。
18．（13分）图1为某种发电装置的示意图，竖直向上的x轴，原点O处有一粘接着轻质钕磁铁的带状薄膜，两个完全相同的线圈一上一下固定，中心均在x轴上，与磁铁相距均为。在外力作用下，薄膜带动磁铁可在x轴上发生振幅为A的振动从而发电，磁铁中轴线上各点磁感应强度B的大小与该点到磁铁中心距离x的关系如图2所示，线圈内各处磁感应强度的竖直分量近似等于线圈中心位置的磁感应强度大小，忽略线圈长度，不计线圈电阻和自感互感的影响。现将发电装置接入电路如图3所示，初始时单刀双掷开关S与触点“1”闭合。
（1）若线圈匝数为n、横截面积为S，定值电阻阻值为R，磁铁从O点运动到最高点历时，求：
①此过程中流过电阻R中电流方向及两线圈中各自产生的平均电动势和；
②此过程流过R电量；
（2）已知定值电阻，电容器的电容，固定于水平面内的光滑平行金属导轨AG、BH。两导轨足够长，相距为，处于竖直向下、大小为的匀强磁场中，轨道在C、D处各被一小段正对的绝缘材料隔开，质量为的金属棒a静置于导轨AB处，质量为的金属棒b紧贴CD右侧放置，质量为的金属棒c静置于b棒右侧的EF处。a、b棒的接入电阻相同，，c棒的接入电阻，所有导轨的电阻均不计。在磁铁上升过程某时刻，电容器带电量时，将开关S拨到触点“2”。当金属棒a运动至CD时电容器的电压，此时a、b两棒相碰结合为一个“双棒”整体，最终各棒运动达到稳定状态，求：
①a、b棒碰后到各棒稳定的过程中a棒中产生的焦耳热；
②最终“双棒”整体与c棒的距离。
答 案
一、单选题（本题共10小题，每小题只有一个正确答案，选对得3分，错选得0分，共30分）
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 A D A C B B D C B C
二、不定项选择题（本题共3小题，每小题有一个或多个正确答案，选对得4分，漏选得2分，错选得0分，共12分）
题号 11 12 13
答案 AB CD CD
三、实验题（本题共14分）
14—Ⅰ．（1）（2分，每格1分）单缝 双缝 （2）（2分）D
（3）（1分）； （2分）
14—Ⅱ．（1）（1分）10.991～10.993 （2）（1分）2.0 （3）（2分，漏选得1分）BC
14—Ⅲ．（1）（1分）水平 （2）（2分）
四、计算题（本题共44分）
15．（8分）（1）圆弧轨道下滑过程可看成摆长为R的单摆做简谐运动
1分
机械能守恒有可知
水平轨道上做匀速直线运动 1分
则 1分
（2）由题可知，PQ之间发生弹性碰撞，设碰撞前P的速度为，碰撞后P的速度为，Q的速度为，以的方向为正方向。根据动量守恒： 1分
根据能量守恒： 1分
联立解得， 1分
Q以速度上滑，根据机械能守恒：
得 1分
（3）由单摆周期与质量无关可知，P、Q两球分别在圆弧和运动的时间相等。
Q到B点：
P到B点：
所以两球在B点相遇。（相遇位置判断正确，即给1分） 1分
16．（11分）（1）粒子在电场中运动过程由动能定理得
2分
解得 1分
（2）由牛顿第二定律得
得 1分
联立（1）中速度有 1分
1分
两种粒子在AC上落点的间距 1分
联立解得 1分
（3）由于狭缝的宽度为d，落点区域的宽度也为d
质量为的粒子在AC边上的落点都在其入射点左侧处
质量为的粒子在AC边上的落点都在其入射点左侧处
为保证两束粒子能完全分离，两个区域应无交叠，条件为
1分
如图所示
代入有 1分
解得 1分
17．（12分）（1）靠紧上极板的颗粒恰好落到收集板右侧边缘时，颗粒恰好全部收集。
水平方向 1分
竖直方向 1分
根据牛顿第二定律 1分
解得 1分
（2）击中下极板中点的所有粒子在电场中运动过程均相同，故单位时间内击中下极板中点的粒子个数也为N，这些粒子在电场中做类平抛运动
水平方向 1分
竖直方向 1分
取时间，竖直方向由动量定理得 1分
联立解得 1分
由牛顿第三定律得，方向垂直指向金属板
（3）假设的颗粒质量为m，电量为q，恰好被收集，满足
则的颗粒质量为，电量为 1分
水平方向
竖直方向
得（不写也给分） 1分
1分
因此，的颗粒被收集的百分比 1分
18．（1）①磁铁从O点运动到最高点，上线圈内的磁通量增大，下线圈内的磁通量减小，根据楞次定律和右手螺旋定则，结合绕向可知流过电阻R中电流方向为从M流向N。
（方向回答正确即给分） 1分
根据法拉第电磁感应定律
1分
1分
②流过R的电量为 1分
1分
（2）①S接2后，电容放电，棒a运动至D时，电容器带电量为
该过程电容放电 1分
对棒a，根据动量定理有 1分
且
解得
ab棒碰撞粘合，根据动量守恒有 1分
解得
此后，abc系统动量守恒，最终速度相同，有 1分
解得
撞后abc系统，能量守恒 1分
从a、b棒碰后到各棒稳定的过程中a棒中产生的焦耳热
1分
②对棒c，根据动量定理有 1分
其中
解得
最终“双棒”整体与c棒的距离 1分

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