2023-2024学年山东省青岛市城阳区高二（上）期末物理模拟试卷
一．选择题（共8小题，满分24分，每小题3分。在题目所给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。）
1．（3分）下列关于磁感线的说法中正确的是（ ）
A．磁感线从N极出发到S极终止
B．磁场沿磁感线方向逐渐减弱
C．磁感线是闭合曲线，但磁感线不相交
D．磁感线是实际存在的，可以用磁场中的铁屑演示出来
2．（3分）如图所示的弹簧振子，弹簧的劲度系数k＝16N/m，物体的质量M＝1kg，O为平衡位置。将物体向左压缩0.1m，并给予一向右的速度，大小为0.4m/s。取如图所示Ox轴，则振子做简谐振动的表达式为（ ）
A．x＝0.1cos（4tπ）m B．x＝0.1cos（4tπ）m
C．x＝0.1cos4tm D．x＝0.1cos（4tπ）m
3．（3分）如图是测量汽车质量的地磅示意图，通过电流表的示数可以计算出对应汽车的质量，对一台原来准确的地磅秤，下列说法正确的是（ ）
A．若电池使用时间长，内阻明显增大，称量值偏大
B．若要增大秤的量程，可在电流表上并联一个电阻
C．若弹簧劲度系数变小，称量值将偏小
D．若称量值总是偏大，可在R0上并联一个电阻
4．（3分）质量为m、长为L的直导体棒放置于四分之一光滑圆弧轨道上，整个装置处于竖直向上的磁感应强度为B的匀强磁场中，直导体棒中通有恒定电流，平衡时导体棒与圆弧圆心的连线与竖直方向成30°角，其截面图如图，则导体棒中电流方向、大小分别为（ ）
A．垂直纸面向外，
B．垂直纸面向里，
C．垂直纸面向外，
D．垂直纸面向里，
5．（3分）下列说法正确的是（ ）
A．泊松亮斑是光的干涉现象
B．光学镜头上的增透膜利用了光的干涉原理
C．肥皂泡泡在阳光下呈现彩色条纹是光的衍射现象
D．杨氏双缝干涉实验中减小双缝间距，干涉条纹间距变小
6．（3分）如图所示为一种质谱仪的示意图，由加速电场、静电分析器和磁分析器组成。若静电分析器通道中心线的半径为R，通道内均匀辐射电场，在中心线处的电场强度大小为E，磁分析器有范围足够大的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外。一质量为m、电荷量为q的粒子从静止开始经加速电场加速后沿中心线通过静电分析器，由P点垂直边界进入磁分析器，最终打到胶片上的Q点，不计粒子重力。下列说法不正确的是（ ）
A．极板M比极板N的电势高
B．加速电场的电压U
C．PQ＝2B
D．若一群粒子从静止开始经过题述过程都落在胶片上的同一点，则该群粒子具有相同的比荷
7．（3分）关于两个简谐运动：和以下说法正确的是（ ）
A．它们的振幅之比是1：1
B．它们的频率之比是1：3
C．它们的周期均为8bπ
D．它们的相位差是
8．（3分）如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点，并偏折到F点，已知入射方向与边AB的夹角为θ＝30°，E、F分别为边AB、BC的中点，则下列说法正确的是（ ）
A．该棱镜的折射率为
B．光从空气进入棱镜，波长变短
C．光在F点发生全反射
D．从F点出射的光束与入射到E点的光束平行
二．多选题（共4小题，满分16分，每小题4分）
（多选）9．（4分）如图所示电路，电源电动势为E，内阻为r，R0为定值内阻，Rt为热敏电阻（温度越高，Rt电阻越小），闭合开关，则在温度逐渐升高的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．电流表示数增大
B．热敏电阻的功率一定增大
C．电源效率变小
D．电源的输出功率一定增大
（多选）10．（4分）甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中分别沿x轴正向和负向传播，速率均为0.5m/s，t＝0时刻两列波的部分波形如图所示，此时P、Q两质点刚开始振动。下列说法正确的是（ ）
A．甲、乙两列波的波源起振方向均沿y轴负方向
B．两列波在相遇区域内会发生干涉现象
C．x＝3m处质点在t＝8s时的位移为0
D．t＝5s时，x＝3.5m处的质点第一次向下经过x轴
E．x轴上第一个位移为﹣4cm的质点的横坐标位置为x＝3m
（多选）11．（4分）如图甲所示，静止在光滑水平面上的物块A、B通过轻弹簧连接在一起，初始时轻弹簧处于原长。现使A获得一水平向右的瞬时速度，并从此刻开始计时，两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示，已知物块A的质量为2kg，下列说法正确的是（ ）
A．t1时刻，弹簧的弹性势能为2J
B．t2时刻，弹簧处于原长
C．t2～t3时间内，物块A做加速度逐渐增大的加速运动
D．物块B的质量为4kg
（多选）12．（4分）如图所示，在水平虚线MN上方存在垂直纸面向外的匀强磁场，两个不计重力质量相等电量大小相等的带电粒子1和2，均由O点沿纸面垂直MN射入磁场后，分别从磁场边界的A、B两点射出，且OB＝3OA。设两粒子的运动速率分别为v1、v2，在磁场中运动的时间分别为t1、t2，则（ ）
A．v1：v2＝3：1 B．v1：v2＝1：3 C．t1：t2＝1：1 D．t1：t2＝1：3
三．实验题（共6小题，满分60分）
13．（6分）某同学疫情期间在家里探究用单摆测量重力加速度实验，用手机拍摄单摆振动的视频，得到分析图片，根据图片上显示的位置和时刻，来测当地的重力加速度，实验装置如图1所示。
（1）家中有乒乓球、小塑料球、带孔小木球和带孔小钢球，其中最适合做摆球的物体是 ；
（2）下列主要操作步骤正确的顺序是 （填序号）；
①把刻度尺竖直固定在墙上
②打开手机摄像功能，开始摄像
③手机固定在三脚架上，调整好手机镜头的位置
④把小球拉开一定的小角度，静止释放小球，使其在竖直面内摆动
⑤把小球用长约1m的细线悬挂起来，使其悬点和刻度尺的零刻度线对齐
⑥停止摄像，选择合适的分帧图片进行分析
（3）从视频中截取小球第1次和第41次经过最低点时的两帧图片，图片中小球所在位置和时刻如图2所示，可以估测单摆的摆长为 m，单摆的周期为 s，粗略测得的重力加速度为 m/s2。
14．（9分）（1）小明同学分别将黑箱接线柱AB、BC、CD接入甲电路中，闭合开关S，计算机显示出电流传感器的输出电流随时间变化的图象分别如a、b、c所示，则 （选填：AB、BC、CD）间接入的是定值电阻。
（2）小聪同学为了进一步精确测量黑箱内定值电阻的阻值，设计了如图丙所示的电路，其中：A是电流表（量程为0.20mA，内阻约为100Ω），R是电阻箱（阻值范围0～999.9Ω），R1是滑动变阻器，R2是保护电阻，E是直流电源（电动势4V，内阻不计），单刀单掷开关2只，导线若干。
①调节电阻箱，使电阻箱接入电路中的阻值为90.7Ω，只闭合S1，调节滑动变阻器，电流表读数为0.15mA；然后保持滑动变阻器的滑片位置不动，再闭合S2，调节电阻箱，当电阻箱的阻值为186.3Ω时，电流表的读数仍为0.15mA，则黑箱内定值电阻的阻值为 Ω。
②上述实验中，无论怎样调节滑动变阻器的滑片，都要保证电路安全，则在下面提供的四个电阻中，保护电阻R应选用 （选填答案编号）。
A．200kΩ B．20kΩ C．10kΩ D．20Ω
③下面提供最大阻值不同的四个滑动变阻器供选用，既要满足上述实验要求，又要调整方便，滑动变阻器是最佳选择 （选填答案编号）。
A．1kΩ B．5kΩ C．10kΩ D．35kΩ
15．（8分）一列简谐横波沿x轴正方向传播，平衡位置在x＝2m处的质点的振动图像如图甲所示，平衡位置在x＝8m处的质点的振动图像如图乙所示。求：
（1）在0～4s内x＝2m处质点通过的路程。
（2）该波可能的传播波速。
（3）该波可能的最大波长。
16．（10分）如图所示，水平放置的弹簧k一端固定，另一端连一物体m，这一装置称为水平弹簧振子。开始弹簧处于自由伸长状态，振子m静止于平衡位置，如图中的O点。
（1）施力将物体拉倒x0处，弹簧力做了多少功？
（2）若此时从x0处放手，当物体m运动至﹣x0处，弹簧力做了多少功？
17．（12分）为美化城市环境，提高城市整体形象，某市加强了亮化工程建设。在城市公园的某一正方形的水池的水中装上亮化灯泡，水池边长为d，将水下灯泡看成点光源，点亮灯泡，结果在水面上刚好形成一个边长为d的正方形亮斑。已知水对光的折射率为n，求光源离水面的距离。
18．（15分）如图所示第一象限内存在E＝4×105N/C，方向水平向左的匀强电场，第二象限有垂直纸面向里的匀强磁场，比荷为C/kg的正电粒子以初速度v0＝2×107m/s从x轴上的A点垂直x轴射入电场，OA＝0.2m，不计粒子重力。
（1）求粒子经过y轴时的位置到原点O的距离；
（2）若要使粒子不能进入第三象限，求磁感应强度B的取值范围。（不考虑二次进入电场）
2023-2024学年山东省青岛市城阳区高二（上）期末物理模拟试卷
参考答案与试题解析
一．选择题（共8小题，满分24分，每小题3分）
1．【解答】解：A.磁感线在磁体外部是从N极指向S极，而内部是从S极指向N极，磁感线是闭合的曲线，故A错误；
B.磁感线的密、疏表示磁场的强、弱，沿磁感线方向，磁场可能减弱，也可能增强，也可能不变，故B错误；
C.磁感线是闭合曲线，在磁体的外部由由N极到S极，在磁体内部由S极回到N极，在磁场中任一位置，磁感应强度的大小和方向都是唯一的，磁感应强度的方向是沿着磁感线的切线方向，所以两条磁感线不能相交，故C正确；
D.磁感线实际是不存在的，是假想的曲线，铁屑的排列形象地显示出磁场的分布情况，是因为铁屑受到磁场力的作用，并非铁屑即磁感线，故D错误。
故选：C。
2．【解答】解：设振动方程为x＝Acos（ωt+φ）
其中，
由x0＝﹣0.1m，v0＝0.4m/s，得：
，得：。因此，振动方程为x＝0.1cos（4tπ）m，故D正确，ABC错误；
故选：D。
3．【解答】解：A．若电池使用时间长，内阻明显增大，电路中电流变小，称量值偏小，故A错误；
B．根据电路构造可知，如果在电流表上并联一个电阻起到分流的作用，则电流中允许通过的最大电流变大，即可增大秤的量程，故B正确；
C．若弹簧劲度系数变小，相同的重量时弹簧的形变量变大，当滑动变阻器接入电路的电阻变小，则电路中电流增大，称量值偏大，故C错误；
D．若称量值总是偏大，当在R0上并联一个电阻时，电阻中总电阻减小，电流增大，由此称量值会偏的更大，故D错误。
故选：B。
4．【解答】解：对导体棒受力分析可得；
BIL＝mgtan30°，
解得I，
由左手定则知电流方向垂直纸面向里，故ACD错误，B正确；
故选：B。
5．【解答】解：A.泊松亮斑是光的衍射现象，故A错误；
B.光学镜头上的增透膜利用了光的干涉原理，故B正确；
C.肥皂泡泡在阳光下呈现彩色条纹是光的薄膜干涉现象，故C错误；
D.杨氏双缝干涉实验中减小双缝间距，根据Δx可知干涉条纹间距变大，故D错误。
故选：B。
6．【解答】解：A、由左手定则可知，粒子带正电，而粒子在M N间被加速，所以M点的电势高于N点，故A正确；
B、根据电场力提供向心力，则有
qE
又由电场力加速运动，则有
qUmv2，从而解得：U
故B正确；
C、根据洛伦兹力提供向心力，则有：
qvB，
结合上式可知，
PQ，
若一群离子从静止开始经过上述过程都落在胶片上同一点说明运动的直径相同，由于磁场，电场与静电分析器的半径不变，则该群离子具有
相同的比荷，故C错误，D正确。
本题选说法不正确的，故选：C。
7．【解答】解：由得振幅A1＝3a，角频率ω1＝8bπ，初相位：；
由得振幅A2＝9a，角频率ω2＝8bπ，初相位：；
A、由以上分析可知，它们的振幅之比：，故A错误；
B、它们的角频率相等，则它们的频率也是相等的，故B错误；
C、它们的角频率都是8bπ，则它们的周期都是：T，故C错误；
D、它们的相位差：Δφ＝|φ1﹣φ2|，故D正确。
故选：D。
8．【解答】解：A、作出光在介质表面发生折射时的法线如图
由几何知识得：光线在AB面上入射角为 i＝60°，折射角为r＝30°，则棱镜的折射率为
n，
故A错误；
B、光从空气进入棱镜，频率不变，由n可知波速变小，由公式v＝λf知，波长变短，故B正确；
CD、由几何关系可以知道，光线在F点的入射角等于AB面上的折射角，根据光路可逆性原理知，光在F点不可能发生全反射，而且从F点出射的光束与BC的夹角为θ，所以从F点出射的光束与入射到E点的光束不平行，故CD错误；
故选：B。
二．多选题（共4小题，满分16分，每小题4分）
9．【解答】解：A．温度升高，Rt减小，则总电阻减小，由闭合电路欧姆定律
总电流增大，电流表示数增大，故A正确；
B．总电流增大，R0和内阻上电压变大，则Rt两端电压减小，故无法判断热敏电阻的功率变化，故B错误；
C．总电流增大，则由于U外＝E﹣Ir
则外电路电压减小，由于电源效率为
则电源效率减小，故C正确；
D．因不知外阻与内阻大小关系，故无法判断电源输出功率如何变化，故D错误。
故选：AC。
10．【解答】解：A、甲波传到P点，乙波传到Q点，利用同侧法可知，P点此时的振动方向是沿y轴正方向，Q点此时的振动方向也是沿y轴正方向，所以两列波的波源起振方向是沿y轴正方向，故A错误；
B、甲乙两列波波长一样，波速一样，fHz＝0.25Hz，所以频率应该一样，所以两列波相遇时会发生干涉，故B正确；
C、两列波的周期为Ts＝4s，甲波传到x＝3m处需要时间ts＝2s。再过6s后x＝3m处的质点应该在平衡位置，乙波传播到x＝3m处需要时间t′s＝4s，再过4s后x＝3m处的质点在平衡位置，所以甲乙两列波在x＝3m处叠加后的位置仍在平衡位置，故位移为0，故C正确；
D、两列波的周期为4s，波传到x＝3.5m处需要时间t1s＝3s。2s后x＝3.5的质点应该在平衡位置向下振动，乙波传播到x＝3.5需要时间t1′s＝5s，5s后x＝3.5m的质点在平衡位置向上振动，所以甲乙两列波在x＝3.5m干涉后，质点在平衡位置向下振动，故D正确；
E、甲的振幅为8cm，乙的振幅为4cm，在两列波还没有传播到x＝3m处，其它已经振动的质点就有位移为﹣4cm的，故E错误。
故选：BCD。
11．【解答】解：D、t1时刻两物块速度相同：v1＝1m/s
从0～t1，以向右方向为正，根据动量守恒定律有：m1v＝（m1+m2）v1
解得：m2＝4kg，故D正确；
A、t1时刻，根据机械能守恒定律，弹簧的弹性势能为：Ep6J，故A错误；
B、t2时刻，两个物块的加速度为零，可知弹簧的弹力为零，故B正确；
C．t2～t3时间内，弹簧逐渐被拉伸，形变量增大，弹力增大，根据牛顿第二定律可知物块A做加速度逐渐增大，速度先减小后增大，故C错误。
故选：BD。
12．【解答】解：AB、设OA＝2R1，OB＝2R2，OB＝3OA，R2＝3R1，所以对于粒子1的运动，由洛伦兹力提供向心力可得：
对于粒子1，有
对于粒子2，有
由题可知，m1＝m2，q1＝q2，则
故A错误，B正确。
CD、粒子1、2运动了半个周期，即
而
对粒子1：
对粒子2：
故C正确，D错误。
故选：BC。
三．实验题（共6小题，满分60分）
13．【解答】解：（1）为减小空气阻力对实验的影响，应选择质量大而体积小的球作摆球，因此摆球选择带孔小钢球。
（2）先固定刻度尺，把单摆固定好，安装好手机开始摄像，让单摆做简谐运动并对其录像，然后进行实验数据处理，因此合理的实验步骤是①⑤③②④⑥。
（3）由图示刻度尺可知，其分度值是1cm，摆长L＝95.0cm＝0.950m，单摆的周期Ts＝1.95s；由单摆周期公式T＝2π可知，重力加速度g9.85m/s2
故答案为：（1）带孔小钢球；（2）①⑤③②④⑥；（3）0.950；1.95；9.85。
14．【解答】解：（1）由图a可知，AB间进入电路时有瞬间的电流，然后电流为零，AB间可能接有电容器，当电容器接入电路时电路有充电电流，充电完毕电路电流为零；
由b图可知，BC间接入电路时，电路电流逐渐增大，稳定后电路电流保持不变，BC间可能接有电感器，电感器刚接入电路时流过电感器的电流增大，产生自感电动势，阻碍电流的增加，电流只能逐渐增大，电路稳定后电流保持不变；
由c图可知，CD间接入电路后，电路电流恒定，电流保持不变，说明CD间接入的是电阻。
（2）①只闭合S1，调节电阻箱，使电阻箱接入电路中的阻值为90.7Ω，调节滑动变阻器，电流表读数为0.15mA；然后保持滑动变阻器的滑片位置不动，再闭合S2，调节电阻箱，当电阻箱的阻值为186.3Ω时，电流表的读数仍为0.15mA，则两种情况下电路中的总电阻是相等的；所以只闭合S1时黑箱内定值电阻的电阻值与电阻箱接入电路中的阻值和与闭合S2后电阻箱的电阻值是相等的，即：Rx+90.7Ω＝186.3Ω，
解得：Rx＝95.6Ω
②上述实验中，为保证电路安全，则电路中的总电阻值最小值：R总Ω＝20000Ω＝20kΩ，故选B；
③由①可知，电流表读数为0.15mA，在0.15mA左右，需要滑动变阻器的电阻值约为10kΩ左右，所以既要满足上述实验要求，又要调整方便，滑动变阻器是最佳选择是10kΩ的C。
故答案为：（1）CD；（2）①95.6；②B；③C。
15．【解答】解：（1）由图象可知A＝4cm，T＝12s，则x＝2m处质点的振动方程为y＝﹣4cost（cm），当t＝4s时候，y＝﹣4cos2cm
在0﹣4s内，x＝2m处质点从位移﹣4m处运动到位移2m处，所以通过的路程为
s＝4cm+2cm＝6cm
（2）由题意可得，nλλ＝6m （n＝0、1、2、3...）
λm （n＝0、1、2、3...）
λ＝8m、m、m...
再由v
可得
vm/s
vm/s或m/s...
（3）由（2）计算出波长的表达式λm（n＝0、1、2、3...）可知，解得的最大波长为λ＝8m.
答：（1）在0～4s内x＝2m处质点通过的路程为6cm。
（2）该波可能的传播波速为vm/s（n＝0、1、2、3...）
（3）该波可能的最大波长为8m。
16．【解答】解：（1）施力将物体拉倒x0处，平均弹簧力为
弹簧力做功为Wx0 x0
（2）从x0处放手，当物体m运动至﹣x0处，弹力先做正功后做负功，总功为
W总0
答：（1）施力将物体拉倒x0处，弹簧力做功为。
（2）若此时从x0处放手，当物体m运动至﹣x0处，弹簧力做功为0。
17．【解答】解：水面上刚好形成一个边长为d的正方形亮斑，设光源离水面的高度为h，则从光源射向正方形的角的光线发生了全反射，有
sinC
根据几何关系有：sinC
解得h＝d
答：光源离水面的距离为d。
18．【解答】解：（1）设粒子在电场中运动的时间为t，粒子经过y轴时的位置与原点O的距离为y，水平方向：xOAat2
加速度：a
竖直方向：y＝v0t
代入数据联立解得：a＝1×1015 m/s2
t＝2.0×10﹣8 s
y＝0.4 m
（2）粒子经过y轴时在电场方向的分速度为：
vx＝at＝1×1015×2.0×10﹣8m/s＝2×107m/s
粒子经过y轴时的速度大小为：v
代入数据解得：v＝2107 m/s
与y轴夹角为θ＝45°
要使粒子不进入第三象限，则轨迹刚好与x轴相切，如图所示：
设粒子做匀速圆周运动的轨道半径为R，则：R+Rcos45°≤y
由牛顿第二定律得：qvB＝m
代入数据联立解得：
答：（1）粒子经过y轴时的位置到原点O的距离为0.4m；
（2）若要使粒子不能进入第三象限，磁感应强度B的取值范围是：。
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