山东省六校联考2020-2021学年高二上学期第二次阶段性考试物理试卷（D卷） Word版含解析

2020—2021学年第一学期第二次阶段性考试（D卷）人教版高二物理试题D第I卷（40分）一、单项选择題:本题共有8个小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的4个选项中，只有一个选项符合题目的要求。1.下列说法正确是（　　）A.一束色光从空气进入水中，波长将变短，色光的颜色也将发生变化B.肥皂膜在阳光的照射下呈现彩色是光的干涉现象C.光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率小D.在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要浅【答案】B【解析】【分析】【详解】A．光从一种介质进入另一种介质时，光的频率不变，即光的颜色不发生变化。故A错误；B．肥皂膜在阳光的照射下呈现彩色是光的干涉现象，选项B正确；C．光纤通信利用了全反射的原理，故内芯材料的折射率比外套材料的折射率大，故C错误；D．在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深，即看到的要浅，故D错误；故选B。2.下列关于简谐振动和简谐波的说法正确的是（　　）A.弹簧振子的周期与振幅有关B.横波在介质中的传播速度由波源决定C.在波传播方向上的某个质点的振动速度就是波的传播速度D.介质中某一点的振动频率就是这列简谐波的频率【答案】D【解析】【分析】【详解】A．弹簧振子的周期与振幅无关，而与振动的质量及弹簧的劲度系数有关，故A错误；B．横波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定，固体比气体传播速度快，故B错误；-18- C．对于机械波，某个质点的振动速度与波的传播速度不同，横波两者垂直，纵波两者平行，故C错误；D．介质中某一点做受迫振动其振动频率就是这列简谐波的频率，故D正确。故选D。3.光滑水平桌面上有相距不远的P、Q两个小球，它们的形状完全相同，P的质量是Q的3倍；它们都带正电，P的电量是Q的2倍，在彼此间库仑力的作用下，P、Q由静止开始运动，P和Q的动量大小之比为（）A.1：1B.2：1C.3：1D.6：1【答案】A【解析】把P、Q作为系统考虑它们之间的库仑力是内力，故系统动量守恒，由于P、Q由静止开始运动，所以初状态系统内的总动量为零，所以在运动过程中P和Q的动量要时刻保持大小相等，方向相反，这样才符合动量守恒定律，即P、Q的动量大小之比为1:1，故A正确综上所述本题答案是：A点睛：本题考查动量守恒定律的应用，要注意明确撤去拉力后的动量大小始终为零，同时在列式时一定要注意动量的矢量性．4.夏天的河上，有几名熟悉水性的青年将绳子挂在桥下荡秋千，绳子来回荡几次后跳入河中，现把秋千看成单摆模型，图为小明在荡秋千时的振动图像，已知小王的体重比小明的大，则下列说法正确的是（　　）A.小王荡秋千时，其周期大于6.28sB.图中a点对应荡秋千时的最高点，此时回复力为零C.小明荡到图中对应的b点时，动能最小D.该秋千的绳子长度约为10m【答案】D【解析】-18- 【分析】【详解】A．小王荡秋千时，根据可知做单摆运动的物体的周期与质量无关，其周期等于6.28s，故A错误；B．图中a点对应荡秋千时的最高点，此时回复力最大，故B错误；C．小明荡到图中对应的b点时，b点为平衡位置，速度最大，动能最大，故C错误；D．根据计算得l≈10m，故D正确。5.质量和电荷量都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直进入匀强磁场，运行的半圆轨迹如图中虚线所示。下列表述正确的是（　　）A.M带负电，N带正电B.M的速率小于N的速率C.洛伦兹力对M做正功，对N做负功D.M的运行时间大于N的运行时间【答案】A【解析】【分析】【详解】A．由左手定则判断出M带负电荷，N带正电荷，故A错误；B．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力-18- 得由图可知N的半径小于M的半径，所以M的速率大于N的速率，故B错误；C．洛伦兹力方向与速度方向始终垂直，所以洛伦兹力对粒子不做功，故C错误；D．粒子在磁场中运动半周，即时间为其周期的一半，而周期为，与粒子运动的速度无关，所以M的运行时间等于N的运行时间，故D错误。故选A。6.如图所示，用频率为v的单色光垂直照射双缝，在光屏上的P点出现第3级暗条纹．已知光速为c，则P点到双缝的距离之差r2﹣r1为A.B.C.D.【答案】D【解析】【分析】【详解】由双缝干涉中出现暗条纹，P点到双缝的距离之差r2﹣r1满足半波长的奇数倍r2﹣r1=（2n+1）（n=0、1、2、3、……）因在光屏上的P点出现第3级暗条纹．所以n=2，，得r2﹣r1=（2×2+1）=故选D．7.蹦极是一项刺激的极限运动，如图，运动员将一端固定的弹性长绳绑在腰或踝关节处，从几十米高处跳下（忽略空气阻力）。在某次蹦极中质量为50kg的人在弹性绳绷紧后又经过2s人的速度减为零，假设弹性绳长为45m。若运动员从跳下到弹性绳绷紧前的过程称为过程Ⅰ，绳开始绷紧到运动员速度减为零的过程称为过程Ⅱ。（重力加速度g=10m/s2-18- ）下列说法正确的是（　　）A.过程Ⅱ中绳对人平均作用力大小为750NB.过程Ⅱ中运动员重力冲量与绳作用力的冲量大小相等C.过程Ⅱ中运动员动量的改变量等于弹性绳的作用力的冲量D.过程Ⅰ中运动员动量的改变量与重力的冲量相等【答案】D【解析】【分析】【详解】A．绳在刚绷紧时，人的速度为绷紧过程中，根据动量定理解得故A错误；BC．绷紧过程中，根据动量定理故BC错误；D．过程Ⅰ用动量定理过程Ⅰ中运动员动量改变量与重力的冲量相等，故D正确。-18- 故选D。8.如图所示，间距为的水平导轨接有电源，导轨上固定有三根用同种材料制作的导体棒a、b、c，导体棒的横截面积均为，其中b最短，c弯成了直径与b等长的半圆，导体的电阻与其长度成正比，导轨电阻不计．现将装置置于竖直向下的匀强磁场中，接通电源后，三根导体棒中均有电流通过，则它们所受安培力的大小关系为（　　）A.B.C.D.【答案】B【解析】分析】【详解】设a、b两导体棒的长度分别为和，c导体棒弯成半圆的直径为；由于导体棒都与匀强磁场垂直，则a、b两导体棒所受的安培力大小分别为，因则因则因-18- 则则故选B。二、多项选择题:本题共有4个小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的4个选项中，有多个选项符合题目的要求，全部选对的4分，选对但选不全的得2分，有错选的得0分。9.如图所示，质量为2m的物体A放在光滑水平面上，右端与一水平轻质弹簧相连，弹簧另一端固定在墙上，质量为m的物体B以速度v0向右运动，与A相碰后一起压缩弹簧，直至B与A分离的过程中，下列说法正确的是（　　）A.在整个过程中，物体A、B和弹簧组成的系统机械能守恒B.弹簧的最大弹性势能为C.物体A对B做的功为D.物体A对B的冲量大小为【答案】BD【解析】【分析】【详解】A．A和B发生完全非弹性碰撞有机械能的损失；而在弹簧被压缩的过程中，物体B、A和弹簧组成的系统机械能守恒，则全过程系统机械能不守恒，故A错误；B．A和B发生完全非弹性碰撞有-18- 可得共同速度为则弹簧的最大弹性势能为故B正确；C．根据动能定理有知物体A对B做的功即为物体B动能的变化量故C错误；D．根据动量定理知物体A对B做的冲量即为物体B动量的变化量则物体A对B的冲量大小为，故D正确；故选BD。10.一列简谐波沿x轴的正方向传播，在t=0时的波形如图所示，已知这列波的P点至少再经过0.3s才能到达波峰处，则以下说法正确的是A.这列波的周期是1.2sB.这列波的波速是10m/sC.质点Q要经过0.7s才能第一次到达波逢处D.质点Q到达波峰处时质点P也恰好到达波峰处【答案】BCD【解析】【分析】【详解】A．由波沿x轴的正方向传播，可知p点振动方向向下，即至少再经过3T/4才能到达波峰处，3T/4=0.3s，得T=0.4s，选项A错误；B．由图可知波长为4m-18- =4/0.4=10m/s选项B正确；C．波在传播的过程中，起始点均向下振动，传播到Q点的时间为t=4/10=0.4s，再经3T/4=0.3s，即0.7s，Q才能第一次到达波逢处，选项C正确；D．质点Q经过T也恰好到达波峰处，选项D正确．11.a、b两束平行激光垂直于表面射入截面为等腰直角三角形（截面如图）的玻璃砖，其中b束激光在出射面上发生全反射，下列关于这两束激光的说法中正确的是（　　）A.a光在此玻璃砖内传播速度更大B.b光在此玻璃砖内传播速度更大C.该玻璃砖对a光的折射率大于D.a光和b光分别通过杨氏双缝干涉装置的两个狭缝，不能产生干涉现象【答案】AD【解析】【分析】【详解】ABC．根据题意可知a、b光在界面上的入射角相等且都等于，而b光发生了全反射，a光未发生全反射，所以a光的临界角大于b光的临界角，根据可知，a光的折射率小于b光的折射率，所以a光的频率小于b光的频率，a光的波长大于b光的波长，根据可知，则a光在此玻璃砖内传播速度更大，故A正确，BC错误；D．由于两种光的频率不同，所以这两种光不能发生明显的干涉现象，故D正确。故选AD。12.质量为m、电荷量为q的微粒以速度v与水平方向成θ角从O-18- 点进入方向如图所示的正交的匀强电场和匀强磁场组成的混合场区，该微粒在电场力、洛伦兹力和重力的共同作用下，恰好沿直线运动到A，下列说法中正确的是（　　）A.该微粒一定带负电荷B.微粒从O到A的运动可能是匀变速运动C.若微粒速度反向，也可以由A沿直线运动到O点D.该磁场的磁感应强度大小为【答案】AD【解析】【分析】【详解】A．若粒子带正电，电场力向左，洛伦兹力垂直于OA线斜向右下方，则电场力、洛伦兹力和重力不能平衡。所以粒子带负电，故A正确；B．粒子如果做匀变速运动，重力和电场力不变，而洛伦兹力随速度变化而变化，粒子不能沿直线运动，故B错误；C．若微粒速度反向，微粒受竖直向下的重力，水平向右的电场力、垂直OA斜向下的洛伦兹力，微粒在此三力作用下不可能沿直线运动到O点，故C错误；D．粒子受力如图由平衡条件得解得-18- 故D正确。故选AD。第Ⅱ卷（60分）三、非选择题:本题共6小题，共60分。13.某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。回答下列问题:(1)现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在图所示的光具座上组装成双缝干涉装置。将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、______、______、______、A；(2)实验时，接通电源使光源正常发光:调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可______；A.将单缝向双缝靠近B.将屏向靠近双缝的方向移动C.将屏向远离双缝的方向移动D.使用间距更小的双缝(3)某次测量时，选用的双缝的间距为0.300mm，测得屏与双缝间的距离为1.20m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56mm。则所测单色光的波长为______nm（结果保留3位有效数字）。【答案】(1).E(2).D(3).B(4).B(5).630【解析】【分析】【详解】(1)[1][2][3]为获取单色线光源，白色光源后面要有滤光片、单缝、双缝，即E、D、B；(2)[4]A．将单缝向双缝靠近，不影响条纹间距，故A错误；B．将屏向靠近双缝的方向移动，即减小双缝到屏的距离，故B正确；C．将屏向远离双缝的方向移动，即增大双缝到屏的距离，故C错误；-18- D．使用间距更小的双缝，即减小双缝间的距离，故D错误；(3)[5]根据题意单个条纹间距为所以单色光的波长为代入数据，解得14.某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素。(1)下列关于单摆实验的操作，正确的是______；A.摆球运动过程中摆角应大于30°B.用秒表记录摆球一次全振动的时间作为周期C.摆球应选用泡沫小球D.保证摆球在同一竖直平面内摆动(2)该同学用游标卡尺测量小球的直径。某次测量的示数如图所示，读出小球直径d的值为______cm；(3)用米尺测量悬线的长度，让小球在竖直面内小角度摆动。当小球经过最低点时开始计时，测出10次全振动的总时间t，改变摆线的长度再做几次实验，记下每次相应的和t。该同学利用计算机作出t2-图线如图所示根据图线拟合得到方程t2=404.0+3.5。由此可以得出当地的重力加速度g=______m/s2；（取π2=9.86，结果保留3位有效数字）-18- (4)从理论上分析图线没有过坐标原点的原因，下列分析正确的是______。A.不应在小球经过最低点时开始计时，应该在小球运动到最高点开始计时B.开始计时后，不应记录小球经过最低点的次数，而应记录小球做全振动的次数C.不应作t2-l图线，而应作t-l图线D.不应作t2-l图线，而应作t2-（）图线【答案】(1).D(2).1.52(3).9.76(4).D【解析】【分析】【详解】(1)[1]A．摆球运动过程中摆角应小于10°，故A错误；B．用秒表记录摆球n次全振动的时间，通过计算得周期，测量一次全振动的时间偶然误差较大，故B错误；C．摆球应选用密度大的小铁球，以减少因空气阻力引起的误差，故C错误；D．做简谐运动，要保证摆球在同一竖直平面内摆动，故D正确。故选D；(2)[2]小球直径d的值等于游标卡尺主尺加上副尺的示数d=15mm+0.2mm=15.2mm=1.52cm(3)[3]根据计算得-18- (4)[4]不应作t2-l图线，而应作图线，因为球半径的存在，故选D。15.如图，金属导轨M、N水平放置，平行地置于匀强磁场中，间距为L=0.1m，磁场的磁感强度大小为B=1T，方向与导轨平面夹角为α=53°。金属棒ab的质量为20g，与导轨垂直，且与导轨间的动摩擦因数为0.5。电源电动势为3V，定值电阻为R=1Ω，其余部分电阻不计。则当电键K闭合的瞬间，棒ab的加速度为多大?（取g=10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6）【答案】2.5m/s2【解析】【分析】【详解】以导体棒为研究对象，分析受力，由平衡条件得FN=mg+BILcosα由牛顿第二定律得BILsinα-μFN=ma由闭合电路欧姆定律得联立解得加速度为a=2.5m/s216.一半径为R=10cm的半圆形玻璃砖放置在竖直平面上，其截面如图所示。图中O为圆心，MN为竖直方向的直径。有一束细光线自O点沿水平方向射入玻璃砖，可以观测到有光线自玻璃砖右侧射出，现将入射光线缓慢平行下移，当入射光线与O点的距离为h=6cm时，从玻璃砖右侧射出的光线刚好消失。已知光在真空中的传播速度为c=3´108m/s，则：(1)此玻璃的折射率为多少；(2)若h=5cm，求光在玻璃砖中传播的时间。-18- 【答案】(1)；(2)【解析】【分析】【详解】设此光线的临界角为C。(1)根据题意可知，当入射光线与O点的距离为h时，从玻璃砖射出的光线刚好消失，光线恰好在MN圆弧面上发生了全反射，作出光路图，如图根据几何知识得又解得(2)若h=5cm，光在MN圆弧面上的入射角光在MN圆弧面上发生全反射，光路如图光在玻璃砖中传播的时间-18- 又解得17.如图所示，abcd是一个边长为L的正方形，它是磁感应强度为B的匀强磁场横截面的边界线。一带电粒子从ad边的中点O与ad边成θ=角且垂直于磁场方向射入，若该带电粒子所带电荷量为q、质量为m（重力不计），则该带电粒子在磁场中飞行时间最长是多少？若要带电粒子飞行时间最长，带电粒子的速度必须符合什么条件？【答案】；【解析】【分析】【详解】从题设的条件中，可知带电粒子在磁场中只受洛伦兹力作用，它做匀速圆周运动，粒子带正电，由左手定则可知它将向ab方向偏转，带电粒子可能的轨道如下图所示（磁场方向没有画出），这些轨道的圆心均在与v方向垂直的OM上．带电粒子在磁场中运动，洛伦兹力提供向心力，有qvB＝得①-18- 运动的周期为②由于带电粒子做匀速圆周运动的周期与半径和速率均没有关系，这说明了它在磁场中运动的时间仅与轨迹所对的圆心角大小有关，由图可以发现带电粒子从入射边进入，又从入射边飞出，其轨迹所对的圆心角最大，那么，带电粒子从ad边飞出的轨迹中，与ab相切的轨迹的半径也就是它所有可能轨迹半径中的临界半径r0，r＞r0，在磁场中运动时间是变化的，r≤r0，在磁场中运动的时间是相同的，也是在磁场中运动时间最长的，由上图可知，三角形O2EF和三角形O2OE均为等腰三角形，所以有∠OO2E=轨迹所对的圆心角为运动的时间由图还可以得到得得v≤带电粒子在磁场中飞行时间最长是；带电粒子的速度应符合条件v≤-18- 18.如图，一个质子p和一个α粒子分别从容器A下方的小孔S，无初速地飘入电势差为U的加速电场．然后垂直进人磁感应强度为B的勻强磁场中，磁场方向垂直纸面向外，MN为磁场的边界．已知质子的比荷为e/m，α粒子的电荷量是质子的2倍，质量数是质子的4倍，求：（1）质子进入磁场时的速率v；（2）α粒子在磁场中运动的时间t；（3）质子和α粒子各自进出磁场的位置间距离之比．【答案】（1）（2）（3）1：【解析】（1）质子在电场中加速，根据动能定理求得（2）质子在磁场中做匀速圆周运动，根据求得（3）由以上式子可知而d=2r则dH∶dα=1∶点睛：本题要知道，带电粒子在电场中加速，通常用动能定理求解；带电粒子垂直于匀强磁场进入磁场时，做匀速圆周运动，此时洛伦兹力提供向心力．-18-