2023-2024学年河南省开封市五校高二（上）期末联考物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.关于光的偏振、干涉与衍射、激光，下列说法正确的是
A. 偏振是纵波特有的现象，光的偏振现象说明光是纵波
B. 在双缝干涉现象里，亮条纹和暗条纹的宽度是不等的
C. 自然界中某些天然物体也可以发出激光，激光不能发生衍射现象
D. 泊松亮斑是衍射现象，用白光照射单缝时将得到彩色条纹
2.一个质点做简谐运动的图像如图所示，下列说法正确的是( )
A. 时，质点的位移大小为
B. 在内，质点经过的路程为
C. 在末，质点的加速度为零，速度为零
D. 和这两时刻，质点的位移大小相等
3.如图所示，纸面内竖直向上的长直绝缘导线通有向上的电流，导线左右有、两点，它们相对于导线对称，整个系统处于匀强外磁场中，外磁场的磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向外未画出。若通电导线在点产生的磁感应强度大小为，则( )
A. 点磁感应强度大小为 B. 点磁感应强度大小为
C. 、两点磁感应强度大小、方向都不同 D. 点磁感应强度方向垂直纸面向里
4.如图所示，水平放置的平行板电容器上极板带正电，所带电荷量为，板间距离为，上极板与静电计金属球相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地．在两极板正中间点有一个静止的带电油滴，现将电容器的上极板竖直向上移动一小段距离．下列说法正确的是
A. 油滴带正电 B. 静电计指针张角不变
C. 油滴向上运动 D. 点的电势不变
5.如图所示，用绝缘轻丝线吊一质量为的带电塑料小球在竖直平面内摆动，水平磁场垂直于小球摆动的平面，当小球自图示位置摆到最低点时，悬线上的张力恰为零，若不计空气阻力，重力加速度大小取，则小球自右侧相同摆角处摆到最低点时悬线上的张力大小为( )
A. B. C. D.
6.如图所示，甲、乙相同的带正电小球从离水平地面同一高度处以初速度水平向左抛出，乙球处于垂直纸面向里的匀强电场中，下列说法正确的是
A. 甲比乙先着地，甲、乙两球落地时的速度大小相等
B. 乙比甲先着地，甲、乙两球落地时的速度大小相等
C. 甲、乙同时着地，甲球落地时的速度比乙球落地时的速度大
D. 甲、乙同时着地，乙球落地时的速度比甲球落地时的速度大
7.共享电动车通过扫码开锁，可以实现循环共享如图所示为某品牌的共享电动车，电池铭牌上标有“”字样，电池与电动机直接相连，正常工作时，电动机额定功率为，电池输出电压为，已知电动机的内阻为，不考虑其他部件的摩擦损耗电动机正常工作时，下列说法正确的是( )
A. 电动车可连续骑行时间为 B. 电动机输出的机械功率约为
C. 电源消耗的总功率为 D. 电池的效率为
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
8.某学习小组的同学在实验室用如图甲所示装置研究单摆的运动规律，是单摆的平衡位置，单摆在竖直平面内左右摆动，、是摆球所能到达的最远位置。取向右为正方向，图乙是单摆的振动图像。已知当地的重力加速度大小，取，下列说法中正确的是
( )
A. 单摆的振幅是，振动的频率是
B. 振动的表达式为
C. 单摆的摆长为
D. 时摆球在点
9.如图是半圆形透明介质的横截面，为圆心，、为圆弧上两点。一束红色光线和另一束绿色光线，以相同的角度同时从点入射，其透射光线从、两点射出，已知真空中光速，，，下列说法正确的是( )
A. 两束光穿过半圆形透明介质所需时间相等
B. 是红光，是绿光
C. 半圆形透明介质对光的折射率为
D. 光在该半圆形透明介质中传播的速度大小为
10.一列简谐横波沿轴传播，图甲为该波在时刻的波形图，是平衡位置为处的质点，图乙为质点的振动图像，则
( )
A. 时刻质点沿轴正方向振动，该波沿轴负方向传播
B. 波的振幅为，波长
C. 波的周期为，波的传播速度为
D. 时刻，处的质点偏离平衡位置的位移大小为
三、实验题：本大题共2小题，共20分。
11.某同学用双缝干涉测量某种单色光的波长，其实验装置如图甲所示。
下列说法正确的是__________填选项前的字母
A.调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝
B.测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐
C.为了减小测量误差，可用测微目镜测出条亮纹中心间的距离，求出相邻两条亮纹间距
做实验时，该同学先将测量头的分划板中心刻度线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第一条亮纹，此时手轮上的刻度如图乙所示，读数为___________。
该同学接着转动手轮，当分划板中心刻度线与第条亮纹中心对齐时，读数是，已知装置中双缝间距为，双缝到屏的距离是，则测得此单色光的波长为_________保留两位有效数字
在其他条件不变的情况下，仅将光换成波长较长的光做实验，则光屏上相邻两亮条纹的中心间距____选填“变大”“变小”或“不变”。
12.某实验小组的同学在进行电源电动势和内阻的测量时，设计了如图甲所示的电路，实验室为其提供的实验器材有：电动势约为的电源，电流表程为、内阻约为，电流表量程为、内阻为，滑动变阻器最大阻值，电阻箱调节范围，电键以及导线若干。
电路中，电表应为_________填器材符号，为了完成实验应将其中的一个电流表改装成的电压表，则电阻箱阻值应调为_________。
通过调节滑动变阻器的滑片，读出多组数据，某次操作时电表、的读数如图乙所示，则两电表、的读数分别为_________、_________均保留两位小数。
将得到的多组实验数据描绘出图像，其中纵轴为电表的读数，横轴为电表的读数，若图线的斜率大小为、纵截距为，则该电源的电动势为_________，内阻_________结果保留两位有效数字
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13.如图所示，间距为的导轨竖直固定在绝缘地面上，导轨顶端连接电动势为、内阻为的电源，质量为的金属杆垂直接触导轨，其接入电阻也为，当在导轨所在的平面内加上方向竖直向上，磁感应强度大小为的匀强磁场后，金属杆沿着导轨恰好不向下运动，重力加速度取，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求：
金属杆与导轨间的动摩擦因数；
将磁场方向改为向右上方与水平方向夹角为，若使金属杆再次平衡，则磁感应强度至少是多大？
14.如图所示，以原点为界在轴上有两段不同材料的绳子，波源和分别置于和处，同时产生两列简谐横波甲和乙，分别沿轴正方向和轴负方向传播，时刻，和处的质点刚好开始振动，某时刻两列波恰好同时到达原点处的质点，若从开始到时间内点经过的路程为，求：
甲、乙两波的频率之比；
乙波在右侧绳子中的传播速度大小；
从到，原点处的质点经过的路程。
15.如图所示，质量为的长木板静止在光滑的水平面上，质量为的物块放在平台上，平台的上表面与长木板的上表面在同一水平面上，物块与平台右端相距，木板的左端紧靠平台的右端，质量为的小球用长为的轻绳悬挂在固定点上，将轻绳向左拉直至水平位置后，由静止释放小球，小球在最低点与物块沿水平方向发生弹性碰撞，物块与小球均可视为质点，不计空气阻力，物块与平台、木板之间的动摩擦因数均为，重力加速度取。求：
小球与物块碰撞前瞬间，细线拉力大小；
小球与物块碰撞过程中，物块对小球的冲量大小；
要使物块不滑离木板，木板至少多长？
答案和解析
1.【答案】
【解析】【分析】
本题考查光的偏振、干涉与衍射。要注意明确各物理现象所对应的物理规律，并会解释相关现象。
【解答】
A.光的振动方向与传播方向相垂直，故光的偏振现象说明光是横波，故A错误；
B.在双缝干涉现象里，亮条纹和暗条纹的宽度是相等的，故B错误；
C.激光是用人工方法激发的一种特殊的光，激光是一种电磁波，只要是波就能发生衍射现象，故C错误；
D.泊松亮班是光绕过障碍物继续传播的现象，是衍射现象，用白光照射单缝，将得到彩色的衍射条纹，故D正确。
2.【答案】
【解析】
【详解】质点的振动方程为
当 时，位移为
A错误；
B.内路程为 ，B错误；
C.末在平衡位置，速度最大，加速度为零，C错误；
D.和位移相同，D正确。
故选D。
3.【答案】
【解析】
【详解】由右手螺旋定则可知，直导线在点产生的磁场方向垂直纸面向里，在点产生的磁场垂直纸面向外，由叠加原理可知，点磁感应强度大小为
方向垂直纸面向外，由于、两点相对于导线对称，则点磁感应强度大小为
方向垂直纸面向外
故选B。
4.【答案】
【解析】【分析】
根据，，，分析即可，注意静电计指针的张角显示的是两板间的电势差。
分析本题的关键是电容器两极板的电荷量不变，再结合相应的公式进行分析。
【解答】
A.根据受力平衡可知，油滴所受电场力方向向上，与电场强度方向相反，故油滴带负电，故A错误；
B.根据、联立得出：，故若仅将电容器的上极板竖直向下移动一小段距离，则电势差变小，静电计指针张角减小，故B错误；
C.根据，，，联立得出，根据可知，电场力大小和板间距离无关，故若仅将电容器的上极板竖直向下移动一小段距离，则油滴将不动，故C错误；
D.下极板接地，电势为零，板间场强，与板间距离无关，所以场强不变，点与下极板间距离不变，根据知点的电势不变，故D正确。
故选D。
5.【答案】
【解析】【分析】
小球摆动过程中，受到重力、线的拉力和洛伦兹力，只有重力做功，其机械能守恒，当小球自右方摆到最低点时的速率等于自左方摆到最低点时的速率，由机械能守恒定律求出小球经过最低点时的速率；根据小球自左方摆到最低点时，悬线上的张力恰为零，由重力与洛伦兹力的合力提供向心力，由牛顿第二定律列出方程．小球自右方摆到最低点时，洛伦兹力方向向下，再由牛顿第二定律求出悬线上的张力。
【解答】
设小球自左方最大摆角处摆到最低点时速度大小为，
根据机械能守恒定律有，此时，
当小球自右方最大摆角处摆到最低点时，速度大小仍为，洛伦兹力方向发生变化，此时有，解得，故C正确。
6.【答案】
【解析】【分析】
本题考查带电小球在叠加场中运动。注意对物体受力情况的分析，要灵活运用运动的合成与分解，不涉及到运动过程的题目可以运用动能定理去解决，简洁、方便。
甲球只受到重力作用，作平抛运动；乙球除受重力之外，还受垂直纸面向里的电场力作用，这两个力都是恒力，所以小球做匀加速曲线运动，可以认为小球同时参与了竖直方向和水平方向两个匀变速直线运动，并且电场力也对小球做正功，根据动能定理即可得出结论。
【解答】
由题意可知，甲球只受到重力作用，作平抛运动，竖直方向做自由落体运动；乙球除受重力之外，还受垂直纸面向里的电场力作用，这两个力都是恒力，所以小球做匀加速曲线运动，竖直方向做自由落体运动；由于甲、乙高度相等，所以甲、乙同时着地，故AB错误；
甲球只有重力做功，乙球除重力做功外，电场力对其做正功，根据动能定理可知：乙球合外力做的功比甲球合外力做的功大，而甲乙球初速度相等，故乙球的末速度比甲球大，故C错误，D正确。
故选D。
7.【答案】
【解析】【分析】
额定电流等于额定功率与额定电压的比值；电动机的输出功率等于电动机消耗的电功率与电动机的热功率之差；电动机的效率等于输出功率与总功率的比值，再根据电池的容量求出行驶的时间。
电动机问题涉及到三个功率，即总功率、发热功率和机械功率。其中输出功率即为电动机的机械功率。
【解答】
由题意可知，电动机正常工作时的电流，电动车可正常工作时间为
，项错误
电动机输出的机械功率为，项正确
电源消耗的总功率，项错误
电池的效率，项错误．
8.【答案】
【解析】
【详解】由题图乙知振幅
周期
则频率
故A错误；
B.振动的表达式为
故B正确；
C.由单摆的周期公式
得
故C正确；
D.由题图乙知， 时摆球在负向最大位移处，因向右为正方向，所以摆球在点，故D错误。
故BC。
9.【答案】
【解析】
【详解】由折射定理
可知，从点射出的光的折射率较小，从点射出的光的折射率较大，根据折射率与光速的关系
可知，从点射出的光的速度较大。两束光穿过透明介质的路程相等，速度不同，所需时间不相同，故A项错误；
B.根据绿光折射率大于红光可知，是红光，是绿光，故B项正确；
C.由折射定律可知，透明介质对光束的折射率为
故C项错误；
D.光束在该透明介质中传播的速度为
故D项正确。
故选BD。
10.【答案】
【解析】
【详解】根据点的振动图像可知， 时刻质点沿轴正方向振动，则该波沿轴负方向传播，故A正确；
B.该波的振幅为
波长
故B错误；
C.周期
由
可得该波的传播速度
故C错误；
D.波动图像的方程为
时刻， 处的质点偏离平衡位置的位移大小为 ，故D正确。
故选AD。
11.【答案】 变大
【详解】调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，不需放单缝和双缝，故A错误；
B.测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐，故B正确；
C.条亮纹之间有 个间距，相邻条纹的间距为
故C正确。
故选BC。
手轮上的刻度读数为
相邻两条亮纹间距为
其中
解得
根据
在其他条件不变的情况下，光的波长增大，相邻两亮条纹的中心间距变大。
【解析】详细解答和解析过程见答案
12.【答案】
【解析】 为了完成实验，应将内阻已知的电流表 改装成量程的电压表，则电路中的电表应为 ；电表应为 ；
由电压表的改装原理可知
由已知 、 ，代入数据解得
由于电表为 、电表为 ，则由电流表的读数规则可知，电表的读数为 ，电表的读数为 。
由闭合电路欧姆定律可知
整理得
即
结合题意得
13.【答案】；
【详解】由平衡关系得金属杆与导轨间压力与安培力等大，则
竖直方向上
同时有
解得
由
，
联立解得
【解析】详细解答和解析过程见答案
14.【答案】
；；
【详解】两列波同时传到点，由 ，得出
根据题图可知
又
联立可得
由题可得质点向上运动，因此质点运动的路程为先向上运动到波峰在回到平衡位置走了，因此可知点当前的位移为，则有
结合点向上运动有 ，因此
可得
根据题图可知 ，则乙波在右侧绳子中的传播速度大小为
由上述分析可得 ，则经过后两列波均刚好到达点，且两列波在点叠加后振动最强，故点做振幅为的振动，周期不变，从到，原点处的质点经过的路程为
【解析】详细解答和解析过程见答案
15.【答案】 ； ；
【详解】设小球与物块碰撞前瞬间的速度大小为 ，根据机械能守恒有
解得
小球在最低点时，根据牛顿第二定律有
解得
设小球与碰撞后瞬间，小球速度大小为 、物块的速度大小为 ，根据动量守恒有
根据能量守恒有
解得
此过程，物块对小球的冲量大小
开始时离平台右端的距离 ，物块刚滑上长木板时的速度大小为 ，根据动能定理有
解得
物块在木板上滑行时二者动量守恒，最终速度相同为
解得
滑行过程中物块与木板系统动能减少转化为内能
解得板长
【解析】详细解答和解析过程见答案
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