浙江省宁波市余姚中学2024-2025学年高二（上）期中物理试卷
一、单选题：本大题共13小题，共39分。
1.关于碰撞的理解正确的是( )
A. 碰撞是指相对运动的物体相遇时，在极短时间内它们的运动状态发生了显著变化的过程
B. 在碰撞现象中，一般内力都远大于外力，所以可以认为碰撞时系统的动能守恒
C. 如果碰撞过程中机械能守恒，这样的碰撞叫作非弹性碰撞
D. 微观粒子的相互作用由于不发生直接接触，所以不能称其为碰撞
2.质量为的箱子静止在光滑水平面上，箱子内侧的两壁间距为，另一质量也为且可视为质点的物体从箱子中央以的速度开始运动为当地重力加速度，如图所示。已知物体与箱壁共发生次弹性碰撞。则物体与箱底间的动摩擦因数的取值范围是( )
A. B. C. D.
3.A、两物体质量不同，原来静止在平板小车上，、间有一根被压缩的弹簧，地面水平且光滑。当两物体被同时释放后，则错误的是( )
A. 若、与平板车上表面间的动摩擦因数相同，则、组成系统的动量守恒
B. 若、与平板车上表面间的动摩擦因数相同，则、、组成系统的动量守恒
C. 若、所受的摩擦力大小相等，则、组成系统的动量守恒
D. 若、所受的摩擦力大小相等，则、、组成系统的动量守恒
4.如图甲所示，一个单摆做小角度摆动，从某次摆球由左向右通过平衡位置时开始计时，相对平衡位置的位移随时间变化的图像如图乙所示。不计空气阻力，取，对于这个单摆的振动过程，下列说法中错误的是( )
A. 单摆的位移随时间变化的关系式为
B. 单摆的摆长约为
C. 从到的过程中，摆球的重力势能逐渐增大
D. 从到的过程中，回复力逐渐减小
5.一列简谐横波沿轴传播，在时的波形如图甲所示，、、、是介质中的四个质点，已知、两质点平衡位置之间的距离为，图乙为质点的振动图像。下列说法正确的是( )
A. 该波的波速为
B. 该波沿轴正方向传播
C. 质点的平衡位置位于处
D. 从开始，质点比质点早回到平衡位置
6.电磁弹射技术是一种新兴的直线推进技术，年月，我国第三艘航空母舰福建舰下水，并配置电磁弹射。其工作原理可以简化为如图所示，光滑固定导轨、与导电飞翔体构成一驱动电流回路，恒定驱动电流产生磁场，且磁感应强度与导轨中的电流及空间某点到导轨的距离的关系式为，磁场对处在磁场中的导电飞翔体产生了安培力，从而推动飞翔体向右做匀加速直线运动。下列说法正确的是( )
A. 回路内的磁场方向与驱动电流的方向无关
B. 飞翔体所受安培力的方向与回路中驱动电流的方向有关
C. 驱动电流变为原来的倍，飞翔体受的安培力将变为原来的倍
D. 如果飞翔体在导轨上滑过的距离保持不变，将驱动电流变为原来的倍，飞翔体最终的弹射速度将变为原来的倍
7.如图所示，在磁感应强度为的匀强磁场中，有一长为的绝缘细线，一端固定于点，另一端连一质量为、带电荷量为的小球，将小球与细线拉至右侧与磁感线垂直的水平位置，由静止释放，重力加速度为，则小球第一次通过最低位置时细线上的拉力大小为( )
A. B. C. D.
8.来自宇宙的高速带电粒子流在地磁场的作用下偏转进入地球两极，撞击空气分子产生美丽的极光。高速带电粒子撞击空气分子后动能减小。假如我们在地球北极仰视，发现正上方的极光如图甲所示，某粒子运动轨迹如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 粒子从沿逆时针方向射向
B. 高速粒子带正电
C. 粒子受到的磁场力不断增大
D. 若该粒子在赤道正上方垂直射向地面，会向东偏转
9.如图所示，边长为的正方形区域内包括边界存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为，在点处有一粒子源，能够沿方向发射质量为、电荷量为的粒子，粒子射出的速率大小不同．粒子的重力忽略不计，也不考虑粒子之间的相互作用．则( )
A. 轨迹不同的粒子，在磁场中运动时间一定不同
B. 从点射出的粒子入射速度大小为
C. 从点射出的粒子在磁场中运动的时间为
D. 粒子在边界上出射点距点越远，在磁场中运动的时间越短
10.如图所示，一个立方体空间被对角平面划分成两个区域，两区域分布有磁感应强度大小相等、方向相反且与轴平行的匀强磁场。一质子以某一速度从立方体左侧垂直平面进入磁场，并穿过两个磁场区域。下列关于质子运动轨迹在不同坐标平面的投影中，可能正确的是( )
A. B.
C. D.
11.如图所示，两导体板水平放置，两板间电势差，带电粒子以初速度沿平行于两板的方向从两板正中间射入，穿过两板后又垂直于磁场方向射入边界线竖直的匀强磁场，粒子射入磁场和射出磁场的、两点间的距离，则( )
A. 当，时，
B. 当，时，
C. 当，时，
D. 当，时，
12.如图所示，两平行极板水平放置，两板间有垂直纸面向里的匀强磁场和竖直向下的匀强电场，磁场的磁感应强度为。一束质量均为、电荷量均为的粒子，以不同速率沿着两板中轴线方向进入板间后，速率为的甲粒子恰好做匀速直线运动；速率为的乙粒子在板间的运动轨迹如图中曲线所示，为乙粒子第一次到达轨迹最低点的位置，乙粒子全程速率在和之间变化。研究一般的曲线运动时，可将曲线分割成许多很短的小段，这样质点在每一小段的运动都可以看作圆周运动的一部分，采用圆周运动的分析方法来处理。不计粒子受到的重力及粒子间的相互作用，下列说法正确的是( )
A. 两板间电场强度的大小为
B. 乙粒子从进入板间运动至位置的过程中，在水平方向上做匀速运动
C. 乙粒子偏离中轴线的最远距离为
D. 乙粒子的运动轨迹在处对应圆周的半径为
13.如图甲所示，为某种透明新材料制成的半径为的半圆柱体，其折射率。是与轴线平行的线光源，点位于点正下方处，图乙为其截面图。平面镀有反光薄膜，射向平面的光线将全部反射。若只考虑首次射向曲面的光线，则曲面无光线射出的面积和有光线射出的面积之比为( )
A. ： B. ： C. ： D. ：
二、多选题：本大题共3小题，共9分。
14.如图所示，甲、乙中半径为的圆弧轨道与水平面相切，其对应的圆心角均很小小于，图中没有按比例画出，圆弧轨道光滑，水平面粗糙且均匀，在图甲中，质量为的物体可视为质点放在顶端由静止开始沿圆弧轨道自由滑下，在水平面上滑行了的距离停下来。图乙中，同样的物体从静止开始沿固定光滑板滑下，不考虑拐角处机械能的损失，物体在水平面上同样滑行了的距离停下。两图中物体的初始高度均为，则( )
A. 图甲、乙中水平面与物体的动摩擦因数相同，且均为
B. 在图甲、乙中，物体下滑的过程中重力做功的平均功率相同
C. 从开始下滑到停止的过程中，图甲中重力的冲量比图乙的小
D. 从开始下滑到停止的过程中，除重力外的其他力的合力对物体的功图乙中的大
15.如图所示为一个质量为、带电荷量为的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙绝缘细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为的匀强磁场中，不计空气阻力，现给圆环向右的初速度，在以后的运动过程中，圆环运动的速度时间图像可能是下列选项中的( )
A. B. C. D.
16.磁流体发电机可简化为如图所示模型：两块长、宽分别为、的平行板，彼此相距，板间通入已电离的速度为的气流，两板间存在一磁感应强度大小为的匀强磁场，磁场方向与两板平行，并与气流速度方向垂直，如图所示。把两板与阻值为的外电阻连接起来，在洛伦兹力作用下，气流中的正、负离子分别向两板移动形成电流。设该气流的导电率电阻率的倒数为，则( )
A. 该磁流体发电机模型的内阻为
B. 产生的电动势为
C. 流过外电阻的电流为
D. 该磁流体发电机模型的路端电压为
三、实验题：本大题共3小题，共10分。
17.某班级的学生利用单摆装置测量当地的重力加速度。
一小组同学利用游标卡尺测量摆球直径如图甲所示，摆球直径为______。
实验中，四组同学以单摆周期的平方为纵轴，摆长为横轴，作出图像，分别如乙图中的、、、所示，其中、、三条线平行，和都过原点，图线对应的值最接近当地重力加速度的值。关于图线、和，下列分析正确的是______选填选项前的字母。
A.出现图线的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长
B.出现图线的原因可能是误将次全振动记为次
C.出现图线的原因可能是误将悬点到小球上端的距离记为摆长
D.图线对应的值大于图线对应的值
18.如图甲所示，某同学利用方形不透光水槽和刻度尺测量水的折射率。主要实验步骤如下：
首先用刻度尺测量出水槽的高度和底边的长度；
把刻度尺固定在水槽底，与底边平行，且零刻度线一端紧抵边；
水槽内无水时，在右上方调整视线，从观察点恰好能通过看到水槽底面边缘的点，如图乙所示；
保持观察点的位置不变，往水槽内加满水，此时刚好能看到刺度尺上的点，测量出从______点到______点的距离，并记为；
水的折射率的表达式______用、、表示；
由于刻度尺的零刻度线不在边缘，导致水的折射率的测量值与真实值相比______选填“偏大”或“偏小”。
19.在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上，如图所示。接通电源使光源正常工作。
、、三个光学元件依次为______；
A.滤光片、单缝、双缝
B.滤光片、双缝、单缝
C.偏振片、单缝、双缝
D.双缝、偏振片、单缝
某同学测出记录的第条亮条纹中心到第条亮条纹中心的距离为，若双缝间距为，像屏与双缝间距离为，计算该单色光波长的表达式为______用题中字母表示。
在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样。若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法有______；
A.改用红色激光
B.改用蓝色激光
C.减小双缝间距
D.将屏幕向远离双缝的位置移动
E.将光源向远离双缝的位置移动
有位同学通过测量头观察到如图所示清晰的干涉图样，出现这种现象的原因是______。
A.单缝和双缝没有调平行
B.光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏没有调共轴
C.测量头过于左偏，应调节测量头上的手轮，使它适当右移
D.测量头过于右偏，应调节测量头上的手轮，使它适当左移
四、计算题：本大题共4小题，共42分。
20.如图所示，一长度为的竖直薄挡板处在垂直于纸面的匀强磁场中，磁感应强度为。点有一粒子源在纸面内向各方向均匀发射电荷量为、质量为的带电粒子，所有粒子的初速度未知大小相同。是点到的垂线。已知初速度与夹角为的粒子恰好经过点不被挡板吸收，粒子与挡板碰撞则会被吸收，，不计粒子重力，不考虑粒子间的相互作用，求：
粒子在磁场中做圆周运动的半径；
挡板左侧能被粒子击中的竖直长度；
能击中挡板右侧的粒子数量占粒子总数的比例。
21.由美国物理学家恩奈斯特劳伦斯发明的回旋加速器，其核心部分如图所示，形盒半径为，两盒间的狭缝很小，垂直形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为，两盒与交流电源相连。处粒子源产生质量为、电荷量为的粒子，在加速器中被加速，加速电压为。加速过程中不考虑相对论效应和重力作用。
求加速电场的频率；
求粒子射出加速器的动能；
在的基础上，若两盒间狭缝间距为，求粒子从静止到加速到出口处所需要的时间。
22.航空公司装卸货物时常因抛掷而造成物品损坏，为解决这个问题，某同学设计了如图所示的缓冲转运装置。装置上表面由光滑曲面和粗糙水平面组成，装置紧靠飞机，转运车紧靠。已知包裹与装置、转运车表面的动摩擦因数均为，装置与水平地面间的动摩擦因数，最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力，不计转运车与水平地面间的摩擦。、的质量均为，、水平上表面的长度均为。包裹可视为质点，将其由装置的光滑曲面某高度处静止释放，包裹与的右挡板碰撞损失的机械能可忽略。重力加速度取。
要使包裹在装置上运动时不动，则包裹的质量最大不超过多少；
在某次测试中，将质量的包裹，从高度处静止释放，包裹最终没有滑出装置，求转运车最终匀速运动时的动量；
若包裹质量，为使包裹能停在转运车上，则该包裹静止释放时的高度应满足的条件。
23.如图所示，质量为的小车静止在水平面上，将质量为、带正电的小球可视为质点从如图位置由静止释放，小球竖直下降距离后从点进入左侧半径为的半圆弧轨道，之后从点飞出，接着紧贴右侧的半圆弧轨道的点进入圆弧槽内小球恰好与点不接触，并落在圆弧的最低点。已知在小车上的点、点固定着竖直放置的带缝隙的平行板电容器足够高，其两板之间电压为，其间有水平向右的匀强电场，电容器外的电场均可忽略不计，小球可从电容器缝隙间无障碍通过，且小球在匀强电场中所受电场力的大小等于其所受重力的大小。不计一切摩擦，重力加速度大小为，求：
小球经过点时的速度的大小；
平行板间电场强度的大小；
右侧半圆弧轨道的半径。
1.【答案】
2.【答案】
3.【答案】
4.【答案】
5.【答案】
6.【答案】
7.【答案】
8.【答案】
9.【答案】
10.【答案】
11.【答案】
12.【答案】
13.【答案】
14.【答案】
15.【答案】
16.【答案】
17.【答案】
18.【答案】 偏大
19.【答案】
20.【答案】解：由左手定则可知，匀强磁场的方向垂直纸面向里，粒子轨迹如图所示
设半径为，由几何关系可知
解得
当轨迹刚好与相切时，粒子能打到板上最大长度，如图轨迹，设速度方向与夹角为，由几何关系
解得
由此可得
所以挡板左侧能被粒子击中的竖直长度为
要使粒子打到右侧，则有两个临界条件，如图轨迹、，其中轨迹的初速度方向与夹角为两临界轨迹时初速度夹角为则比例为
答：粒子在磁场中做圆周运动的半径为；
挡板左侧能被粒子击中的竖直长度为；
能击中挡板右侧的粒子数量占粒子总数的比例为。
21.【答案】解：由粒子在回旋加速器中持续加速的条件，可知加速电场的频率与粒子在磁场中做圆周运动的频率相等；
由粒子在磁场中做匀速圆周运动时洛伦兹力提供向心力，可粒子圆周运动的频率，即可知加速电场的频率；
由粒子离开加速器时，洛伦兹力提供向心力，可知粒子的速度，即可知粒子的动能；
由动能定理，可知加速次数满足：，由粒子在磁场中做匀速圆周运动的特点，可计算粒子在磁场中运动的时间，解得：；
由粒子在电场中做匀变速运动，得粒子在电场中运动的时间为，可计算粒子在电场中运动的时间为：，
即可知粒子从静止到出口所需的时间为：，解得：。
答：加速电场的频率为；
粒子射出加速器的动能；
粒子从静止到加速到出口处所需的时间为。
22.【答案】解：要求不动时需满足
解得
即包裹的质量不能超过。
由于包裹质量大于，则装置带动车运动，加速度为
解得
包裹加速度
解得
包裹在光滑曲面下滑，有
解得
当三者共速有
此时三者速度
解得
此后，开始减速与分离，最终动量
解得
方向水平向右。
由于包裹质量小于，则装置始终静止不动，所以释放高度最小时，包裹恰好滑上车，则有
解得
释放高度最大时，则包裹滑上车与挡板碰撞后返回车最左端时二者恰好共速，下滑至车时有
与车相互作用过程满足
解得
即包裹静止释放时的高度应满足
答：要使包裹在装置上运动时不动，则包裹的质量最大不超过；
转运车最终匀速运动时的动量为，方向水平向右；
该包裹静止释放时的高度应满足的条件为。
23.【答案】解：规定向右为正方向，小球从释放至运动到点，小球和小车组成的系统水平方向动量守恒
解得
系统机械能守恒
解得
小球在电场中竖直向上运动
小车的加速度
小车的位移
设小球的位移为，由动量守恒定律，有
设距离为，则
根据匀强电场的特点
解得
小球运动到点，在水平方向上
系统水平方向动量守恒，有
以车为参考系，小球做斜抛运动，其水平初速度为
水平方向
竖直方向
解得
答：小球经过点时的速度的大小为；
平行板间电场强度的大小为；
右侧半圆弧轨道的半径为。
第1页，共1页
