2021-2022学年江苏省扬州市邗江区高二下学期期中检测 物理试题 解析版

扬州市邗江区2021-2022学年度第二学期

高二物理期中试卷（选修）

说明：本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，全卷满分100分，考试时间75分钟

第Ⅰ卷（选择题共40分）

一、单项选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分，每小题只有一个选项符合题意。

1. 以下关于光的说法中正确的是（    ）

A. 水面油膜呈现彩色条纹是光的干涉现象

B. 雨后天空出现的彩虹是光的衍射现象

C. 分别用红光和紫光在同一装置上做干涉实验，相邻红光干涉条纹间距小于相邻紫光干涉条纹间距

D. 医学上用光导纤维制成内窥镜，用来检查人体内脏器官的内部．它利用了光的折射原理

【1题答案】

【答案】A

【解析】

【详解】A．水面油膜的彩色条纹是白光在油膜上下表面的反射的反射光干涉形成的，故A正确；

B．彩虹是光的色散现象，故B错误；

C．红光的波长更长，使用同一装置进行干涉实验，红光的干涉条纹间距更大，故C错误；

D．内窥镜是利用光的全反射现象，故D错误。

故选A。

2. 如图所示，在水平直导线正下方，放一个可以自由转动的小磁针。现给直导线通以向右的恒定电流，不计其他磁场的影响，则下列说法正确的是（　　）

A. 小磁针保持不动

B. 小磁针的N极将向下转动

C. 小磁针的N极将垂直于纸面向外转动

D. 小磁针的N极将垂直于纸面向里转动

【2题答案】

【答案】D

【解析】

【详解】向右的恒定电流会在其下方产生垂直纸面向里的磁场，小磁针N极受垂直纸面向里的磁场力而垂直纸面向里转动，S极受垂直纸面向外的磁场力而垂直纸面向外转动，故D正确。

故选D。

3. 如图所示，矩形线框置于磁场中，该磁场可视为匀强磁场。线框通过导线与电阻构成闭合电路，线框在磁场中绕垂直于磁场方向的转轴逆时针匀速转动，下列说法正确的是（　　）

A. 线框通过图中位置瞬间，线框中的电流方向由A到B

B. 线框通过图中位置瞬间，穿过线框的磁通量最大

C. 线框通过图中位置瞬间，通过电阻的电流瞬时值最大

D. 若使线框转动的角速度增大一倍，那么通过电阻电流的有效值变为原来的倍

【3题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】A．边AB和CD切割磁场产生电流，根据右手定则可知电流由B指向A，故A错误；

BC．线框通过图中位置瞬间，穿过线框的磁通量为零，感应电动势最大，感应电流也最大，通过电阻的电流瞬时值最大，故B错误，C正确；

D．据可知，ω增大一倍，Em也增大一倍，感应电动势的有效值也增大一倍，根据可知，通过电阻电流的有效值也增大一倍，故D错误。

故选C。

4. 如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光、，下列说法正确的是（　　）

A. 在真空中a光的波长大于b光的波长

B. 在该三棱镜中a光的传播速度小于b光

C. a光能发生偏振现象，b光不能发生

D. 若增大入射角i，则b光先消失

【4题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】A．由图可知，a光的偏离角度更大，故a光的折射率大于b光的折射率，则a光的频率大于b光的频率，在真空中a光的波长小于b光的波长，A错误；

B．a光的折射率大于b光的折射率，根据可知，在该三棱镜中a光的传播速度小于b光，B正确；

C．光是横波，a，b光都能发生偏振现象，C错误；

D．，根据可知

若增大入射角i，进入棱镜光线的折射角也增大，另一界面的入射角就会减小，a，b光都不会发生全反射。

故选B。

5. 如图所示的调压器，滑动触头P和Q均可调节，在输入交变电压U恒定的条件下，电压表、电流表均是理想的，下列说法正确的是（  ）

A. Q不动，P向上移动，电压表示数增大

B. Q不动，P向下移动，电流表示数增大

C. P不动，Q向下移动，电压表示数增大

D. P不动，Q向下移动，电流表示数增大

【5题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】A．当Q不动时，滑动变阻器的阻值不变，当P向上移动时，原线圈匝数变大副线圈匝数不变，自耦变压器的输出的电压减小，电压表的示数减小，故A错误；

B．当Q不动时，滑动变阻器的阻值不变，当P向下移动时，原线圈匝数变小副线圈匝数不变，自耦变压器的输出的电压增加，电压表的示数增大，故B正确；

CD．当P不动时，自耦变压器的输出的电压不变，所以电压表的示数不变，当Q向下移动时，滑动变阻器的电阻增大，所以电路的电流减小，变压器匝数比不变因此电流表示数减小，故CD错误。

故选B。

6. 如图所示是医用回旋加速器示意图，其核心部分是两个D形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源两端相连。现分别加速质子（H）和氘核（H）。下列说法中正确的是（　　）

A. 它们的最大速度相同

B. 质子的最大动能大于氘核的最大动能

C. 加速质子和氘核所用高频电源频率相同

D. 仅增大高频电源的电压不可能增大粒子的最大动能

【6题答案】

【答案】BD

【解析】

【详解】A．设质子质量为m，电荷量为q，则氘核质量为2m，电荷量为q，它们的最大速度分别为

v1＝

v2＝

选项A错误；

B．质子的最大动能

Ek1＝

氘核的最大动能

Ek2＝

选项B正确；

C．高频电源的频率与粒子在磁场中的回旋频率相同，即

f1＝

f2＝

所以加速质子和氘核所用高频电源的频率不相同，选项C错误；

D．被加速的粒子的最大动能与高频电源的电压无关，所以仅增大高频电源的电压不可能增大粒子的最大动能，选项D正确。

故选BD。

7. 如图甲所示，面积为0.2m2的100匝线圈处在匀强磁场中，线圈电阻r=4Ω，磁场方向垂直于线圈平面向里，已知磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，定值电阻R=6Ω。下列说法正确的是（　　）

A. 线圈中产生的感应电动势均匀增大

B. 线圈有扩张的趋势

C. 点电势比点电势低

D. 内通过电阻的电荷量为

【7题答案】

【答案】D

【解析】

【详解】A．由图乙可知B随t均匀变化，所以线圈中的磁通量变化率恒定，产生的感应电动势恒定，故A错误；

B．由图乙可知，磁感应强度增大，磁通量增大，线圈有收缩的趋势，故B错误；

C．根据法拉第电磁感应定律可得线圈产生的感应电动势大小为

根据闭合电路欧姆定律可得、两点间电压为

根据楞次定律可知电流从a点流出、b点流入，所以a点电势比b点电势高1.2V，故C错误；

D．通过电阻电流为

内通过电阻的电荷量为

故D正确。

故选D。

8. 如图是用双缝干涉测光的波长的实验设备示意图。图中①是光源，②是滤光片，③是单缝，④是双缝，⑤是光屏。以下操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离的是（　　）

A. 增大③和④之间的距离

B. 增大④和⑤之间的距离

C. 将红色滤光片改为绿色滤光片

D. 增大双缝之间的距离

【8题答案】

【答案】B

【解析】

【详解】相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距是

其中l为双缝到光屏的距离，d为双缝间距，λ为光的波长，若要增大条纹中心间距，增大l或λ，或减小d，故B正确，ACD错误。

故选B。

9. 如图所示，电路中A、B是两个完全相同的灯泡，L是一个自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈，C是电容很大的电容器。关于A、B两灯泡的发光情况正确的是（　　）

A. S闭合后，B逐渐变亮

B. S闭合后，A逐渐变亮

C. S闭合足够长时间后，A和B一样亮

D. S闭合足够长时间后，A、B都熄灭

【9题答案】

【答案】A

【解析】

【详解】AB．S刚闭合后，线圈产生很大的反向自感电动势，开始电流都从灯泡A流过，然后逐渐减小，所以A亮一下又逐渐变暗；闭合S后，电容器C被充电，并且充电电流越来越小，所以B逐渐变亮；最后A被L短路，所以A最后会熄灭。故A正确，B错误；

CD．S闭合足够长时间后，C支路中无电流，相当于断路，L相当于短路，所以B很亮，而A不亮．故CD错误。

故选A。

10. 如图所示，在半径为R的圆形区域充满着匀强磁场，有一带电粒子以某一初速度v0从A点对着圆形磁场的圆心O点射入，刚好垂直打在与初速度方向平行放置的屏MN上，不考虑粒子所受的重力。下列有关说法中正确的是（　　）

A. 该粒子带负电

B. 仅增加粒子的速率，粒子在磁场中运动的时间将会变长

C. 仅增加粒子的速率，粒子从磁场射出速度的反向延长线一定仍然过O点

D. 仅改变粒子入射的方向，粒子经磁场偏转后不会垂直打在屏MN上

【10题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】A．粒子进入磁场向上偏转，根据左手定则可判断粒子带正电，故A错误；

B．从A点对着圆形磁场的圆心O点射入，刚好垂直打MN上，轨迹对应的圆心角为90°，仅增加粒子的速率，轨迹半径增大，其周期不变，而圆心角减小，所以时间减小，故B错误；

C．仅增加粒子的速率，如图所示

连接OO1、OA、O1A、OB、O1B

因为

所以

速度v在OB的延长线上，所以，粒子从磁场射出速度的反向延长线一定仍然过O点

故C正确；

D．由题设条件可知，粒子圆半径与磁场区域圆半径相等，仅改变粒子入射的方向，粒子圆半径不变，如图所示

四边形AOBO1菱形，AO与O1B平行，AO与MN平行，O1B也与MN平行，速度v与O1B垂直，粒子仍垂直打在屏MN上

故D错误；

故选C。

第Ⅱ卷（非选择题60分）

二、非选择题（共5题，共60分，其中第12题-第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。）

11. 在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。

（1）观察变压器的铁芯，它的结构和材料是___________；

A．整块硅钢铁芯

B．整块不锈钢铁芯

C．绝缘的铜片叠成

D．绝缘的硅钢片叠成

（2）观察两个线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数___________；（填“多”或“少”）

（3）以下给出的器材中，本实验需要用到的是___________；（填字母）

A．干电池    B．学生电源

C．实验室用电压表    D．多用电表

（4）为了保证安全，低压交流电源电压不要超过___________；（填字母）

A．2V   B．12V   C．50V

（5）在实际实验中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为3.0V，则原线的输入电压可能为___________；（填字母）

A．1.5V   B．6.0V   C．7.0V

（6）实验中原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别。原因不可能为___________。（填字母代号）

A．原、副线圈上通过的电流发热

B．铁芯在交变磁场作用下发热

C．变压器铁芯漏磁

D．原线圈输入电压发生变化

【11题答案】

【答案】    ①. D    ②. 少    ③. BD    ④. B    ⑤. C    ⑥. D

【解析】

【详解】（1）[1]观察变压器的铁芯，它的结构是绝缘的硅钢片叠成。

故选D。

（2）[2] 观察两个线圈的导线，发现粗细不同，根据

可知，匝数少的电流大，则导线越粗，即导线粗的线圈匝数少；

（3）[3]实验中需要交流电源和交流电压表（万用表），不需要干电池和直流电压表。

故选BD；

（4）[4] 为了人体安全，低压交流电源的电压不要超过12V。

故选B。

（5）[5]若是理想变压器，则有变压器线圈两端的电压与匝数的关系

若变压器的原线圈接“0”和“8”两个接线柱，副线圈接“0”和“4”两个接线柱，可知原副线圈的匝数比为，副线圈的电压为3V，则原线圈的电压为

考虑到不是理想变压器，有漏磁等现象，则原线圈所接的电源电压大于6V，可能为7V。

故选C。

(6)[6]

AB．原、副线圈上通过的电流发热，铁芯在交变磁场作用下发热，都会使变压器输出功率发生变化，从而导致电压比与匝数比有差别，选项AB不符合题意；

C．变压器铁芯漏磁，从而导致电压比与匝数比有差别，选项C不符合题意；

D．原线圈输入电压发生变化，不会影响电压比和匝数比，选项D符合题意。

故选D。

12. 如图，单色光从折射率n=1.5、厚度d=10.0cm的玻璃板上表面射入。已知真空中的光速为3×108m/s，求：

（1）该单色光在玻璃板内传播的速度；

（2）对于所有可能入射角，该单色光通过玻璃板所用时间t的取值范围。（不考虑反射）。

【12题答案】

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）该单色光在玻璃板内传播的速度为

（2）当光垂直玻璃板射入时，光不发生偏折，该单色光通过玻璃板所用时间最短，最短时间

当光的入射角是90°时，该单色光通过玻璃板所用时间最长。由折射定律可知

最长时间

13. 如图所示为某小型水电站发电机示意图，矩形线框匝数N=25，线圈面积0.1m2，电阻不计。线框置于的匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴以角速度100πrad/s匀速转动。若水电站输出的电功率为100kW，通过升压变压器（理想变压器）向远处输电，所用输电线的总电阻为8Ω，要求输电时在输电线上损失的电功率不超过输送电功率的5%。

（1）写出发电机线圈从图示位置开始转动时，产生的感应电动势的瞬时值表达式。

（2）求输电线上的电流以及升压变压器的匝数比。

【13题答案】

【答案】（1）；（2）25A，1:16

【解析】

【详解】（1）线圈在磁场中以垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的感应电动势的最大值为

Em=NBSω=250V

从图示位置开始转动，电动势的瞬时值为

（2）输电线上损失的电功率

5%P=I2R

解得输电线上的电流

I=25A

则副线圈两端电压为

原线圈两端电压为U1=250V，升压变压器匝数比

14. 如图所示，两条平行光滑导轨所在平面与水平面的夹角为α，且与匀强磁场方向垂直。导轨上端接有一只电容器，电容为C；下端接有一只电阻，阻值为R。在导轨上放置一质量为m、电阻为r的金属棒，与导轨垂直并良好接触。让金属棒从导轨上某位置由静止开始下滑，经一段时间下滑到虚线位置时速度达到最大，金属棒中的电流为I。重力加速度为g，导轨的电阻不计。求：

（1）电容器极板上积累的电荷量q；

（2）金属棒到达轨道虚线位置时的瞬时速度大小v；

（3）若棒全程下滑的位移为x，求棒上产生的焦耳热Q。

【14题答案】

【答案】（1）IRC；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）由欧姆定律得

Uc=U实=IR

q=UcC=IRC

（2）由闭合电路欧姆定律，得

E=I（r+R）

又

E=BLv

棒最终匀速运动

BIL=mgsinα

由以上各式得

（3）根据能量守恒可知

mgxsinɑ=Q总+

根据热量分配可知棒上产生的热量

Q=Q总

以上各式可得

15. 如图所示的平面直角坐标系xOy，在第Ⅰ象限内有平行于y轴的匀强电场，方向沿y轴正方向；在第Ⅳ象限有间隔的方向相反的有界匀强磁场，方向垂直于xOy平面，宽度均为L，且磁场边界与y轴平行。一质量为m、电荷量为q的粒子，从y轴上的p（0，h）点，以大小为v0的速度沿x轴正方向射入电场，通过电场后从x轴上的a（2h，0）点进入第Ⅳ象限，经磁场Ⅰ区后垂直边界进入磁场Ⅱ区，最终从y轴上的某点进入第Ⅲ象限，不计粒子所受的重力。

（1）求电场强度E的大小；

（2）求粒子到达a点时速度的大小和方向；

（3）求磁场Ⅱ区的磁感应强度的最小值和此时粒子进入第Ⅲ象限的位置坐标。

【15题答案】

【答案】（1）；（2），指向第Ⅳ象限与x轴正方向成°；（3）mv0，（0，-2L-2h）

【解析】

【详解】（1）设粒子在电场中运动的时间为，轴方向有

轴方向有

，，

联立以上各式可得

（2）设粒子到达a点时速度为，由题意知

，

可知

则粒子到达a点时速度的大小

粒子到达a点时速度方向

可得

°

即粒子到达a点时速度方向指向第Ⅳ象限与x轴正方向成°。

（3）由题意知粒子垂直进入磁场Ⅱ区，则由

得

当R取得最大值Rmax=L时，磁场Ⅱ区的磁感应强度的最小值为

Bmin=mv0

又由题意知粒子垂直进入磁场I区时运动半径为，则

粒子进入第三象限时沿y轴运动的距离

粒子进入第三象限的位置坐标为（0，-2L-2h）。