2021-2022学年福建省宁德市部分一级达标中学高二（下）期中物理试卷

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2021-2022学年福建省宁德市部分一级达标中学高二（下）期中物理试卷 下列现象中属于光的衍射现象的是A.  B.
C.  D. 如图所示，将铝箔条折成天桥状“”，两端用胶纸粘牢固定于水平桌面上，且与电源、开关连成一回路，蹄形磁体横跨过“天桥”放于桌面。当开关闭合时
A. 桌面对蹄形磁体的支持力减小 B. 蹄形磁体对桌面的压力不变
C. 铝箔条中部向上方弯曲 D. 铝箔条中部向下方弯曲2022年2月19日，中国选手隋文静和韩聪顺利拿下花样滑冰双人滑自由滑总分第一名，为中国代表团拿到北京冬奥会第九枚金牌。比赛中，两个人静立在赛场中央，互推后各自沿直线后退，然后进行各种表演。隋文静的质量小于韩聪的质量，假设双人滑冰场地为光滑冰面，下列关于两个人互推前后的说法正确的是
 A. 静止在光滑的冰面上互推后瞬间，两人的总动量不再为0
B. 静止在光滑的冰面上互推后瞬间，两人的动量相同
C. 韩聪质量较大，互推后两人分离时他获得的速度较大
D. 隋文静质量较小，互推后两人分离时她获得的动能较大长为、质量为m的金属棒用两根相同的长为l的轻质绝缘细线水平地悬挂在匀强磁场中，磁场的竖直向上；当金属棒通入大小为I的电流后，金属棒能在的位置处保持静止，已知重力加速度为g，空气阻力不计，则下列说法正确的是A. 金属棒中电流方向由a到b
B. 金属棒静止时所受安培力大小为
C. 匀强磁场的磁感应强度
D. 匀强磁场的磁感应强度如图甲所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动。当振子位于A点时弹簧处于原长状态。取竖直向上的方向为正方向，振子的质量为m，重力加速度为g。振子的位移x随时间t的变化如图乙所示，下列说法正确的是
A. 时，振子的速度方向竖直向下
B. 和时，振子的速度相同
C. 和时，振子的速度大小相同，弹簧具有的弹性势能也相同
D. 时，振子位于O点下方6cm处如图所示，一玻璃球体半径为R，O为球心，AB为水平直径，M点是玻璃球的最高点，来自B点的光线BD从D点射出，出射光线平行于AB。已知，光在真空中的传播速度为c，则A. 此玻璃的折射率为
B. 光线从B到D需用的时间为
C. 光线从B到D所用的时间为
D. 若增大，光线不可能在DM段发生全反射现象如图所示，空间有一范围足够大、垂直纸面向外、磁感应强度大小为的匀强磁场，一质量为且足够长的绝缘木板静止在粗糙水平地面上，质量为、电荷量为的滑块静止在木板左端，滑块与木板之间的动摩擦因数为，木板与地面之间的动摩擦因数为，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力。时刻对木板施加一水平向左、大小为的恒力，重力加速度。则
A. 时刻滑块和木板做加速度为的加速运动
B. 滑块与木板开始的一段时间内做加速度逐渐减小的加速运动，最终一起匀速运动
C. 滑块最后做速度为的匀速运动
D. 木板最后做加速度为的匀加速运动回旋加速器的构造如图所示，、是半圆形金属盒，D形盒的缝隙处接交流电源，D形盒处于匀强磁场中。工作时交流电的周期和粒子做圆周运动的周期______选填“相等”或“不相等”，粒子经电场加速，经磁场回旋，获得的最大动能由磁感应强度和D形盒的______决定，与加速电压无关。质量为的木块静止在光滑水平面上，一质量为的子弹以的水平速度击中木块，并留在其中，整个木块沿子弹原方向运动，则木块最终速度的大小是______。若子弹在木块中运动时受到的平均阻力为，则子弹射入木块的深度为______m。林品凡同学做“用单摆测量重力加速度的大小”实验。
下列最合理的装置是______；

安装好实验装置后，先用刻度尺测量摆线长L，再用游标卡尺测量摆球直径d，其示数如图1所示，则______mm。
释放摆球，摆动稳定后，从最低点开始计时，此后摆球每次经过最低点依次计数，当数到第60次时停表。此时秒表如图2所示，则该单摆的周期为______s；
该同学根据实验数据，利用计算机拟合得到的单摆周期T与摆长l的方程为：。由此可以得出当地重力加速度______取，保留3位有效数字。一列简谐横波沿x轴传播，时的波形图如图甲所示。图乙为介质中质点A的振动图像。

求波速大小；
时，波刚好传播到坐标原点，质点B平衡位置的坐标图中未画出，求质点B处于波峰位置的时刻。






 如图所示，一根质量为m、长L，通有恒定电流I的金属条在水平导轨上向右运动。金属条一直处在斜向左上、与水平导轨成角的匀强磁场中，金属条与导轨间动摩擦因数为。
若金属条以速度v做匀速运动，求磁场的磁感应强度的大小；
改变磁场的方向而不改变磁场的大小使金属条以最大的加速度沿水平导轨做加速运动，求：金属条的最大加速度；改变磁场方向后，金属条运动位移x的过程中安培力对金属条所做的功。







 如图所示，在xOy坐标系中有一半径为R、圆心P的坐标为的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直xOy平面向里，在范围内，有沿x轴负方向足够大的匀强电场。从坐标原点O处有大量相同带正电粒子以相同速率v沿不同方向垂直射入磁场，沿x轴正方向射入的粒子恰好从点射入电场，并经过y轴上坐标为的点。已知粒子比荷为k，不计粒子重力及粒子间的相互作用。
求磁感应强度、电场强度的大小；
若某粒子沿与x轴正方向夹角为射入第四象限，求该粒子从O点运动到y轴的时间；
若粒子速率变为2倍，要使粒子射出磁场后不能进入匀强电场，求粒子从O点射入磁场时速度方向与x轴正方向夹角的正弦值应满足的条件。







答案和解析 1.【答案】B
 【解析】解：A、光导纤维，简称光纤，是一种由玻璃或塑料制成的纤维，利用光在这些纤维中以全反射原理传输的光传导工具。故A错误；
B、图片显示的是光通过狭缝的衍射现象，衍射图样中央亮纹宽且亮度大，故B正确；
C、筷子放在水中，筷子弯折是光的折射现象，故C错误；
D、薄膜干涉，由薄膜上、下表面反射或折射光束相遇而产生的干涉.薄膜通常由厚度很小的透明介质形成.如肥皂泡膜，故D错误。
故选：B。
光导纤维，简称光纤，是一种由玻璃或塑料制成的纤维，利用光在这些纤维中以全反射原理传输的光传导工具。单缝衍射图样是中央亮纹宽且亮。筷子在水中发生弯折是折射现象。肥皂膜的条纹属于薄膜干涉现象。
本题考查光的全反射、衍射、折射、干涉等现象，要熟记这几种现象，多理解，多记忆。
 2.【答案】C
 【解析】解：CD、根据左手定则可以判断铝箔条受到了向上的安培力，所以铝箔条中部向上弯曲，故C正确，D错误；
AB、力的作用是相互的，铝箔条受到磁铁向上的作用力，所以磁铁受到铝箔条向下的反作用力，则磁铁对桌面的压力增大，桌面对磁铁的支持力增大，故AB错误。
故选：C。
根据左手定则可以判断铝箔条的受力方向；根据力的作用是相互的，可以判断蹄形磁铁受到铝箔条的反作用力方向，进而判断磁铁对桌面的压力。
直接判断铝箔条对磁铁的作用力不容易判断，但是可以根据力的相互作用判断出来。
 3.【答案】D
 【解析】解：静止在光滑的冰面上互推后瞬间，合外力为0，动量守恒，两人的总动量为0，两人动量大小相等，方向相反，故AB错误；
规定的方向为正方向，根据动量守恒
韩聪质量较大，获得的速度较小，隋文静获得的速度较大，根据，可知隋文静获得的动能较大，故C错误，D正确。
故选：D。
以两人组成的系统为研究对象，不计摩擦力系统的合外力为零，系统的动量守恒，由动量守恒定律分析。
解决本题的关键是掌握动量守恒的条件：合外力为零，判断出两人组成的系统动量守恒，运用动量守恒定律列式分析。
 4.【答案】AD
 【解析】解：A、当通入恒定电流I后，棒能摆至的位置处于静止状态，根据左手定则可知电流方向由a指向b，故A正确；
BCD、导体棒受到的安培力，对导体棒受力分析可知，
解得：，故BC错误，D正确；

故选：AD。
以导体棒为研究对象，正确受力分析，根据平衡状态列方程即可正确解答.
该题结合安培力考查物体的平衡问题，正确受力分析使问题更加简单易懂.
 5.【答案】AB
 【解析】解：A、图象的斜率表示物体运动的速度，由图象乙知，时，振子远离平衡位置向下运动，故A正确；
B、由图象乙斜率知，和时，振子的速度相同，故B正确；
C、由图可知时在平衡位置到最大位移之间，时，振子位于负最大位移处，所以振子的速度大小不同，弹性势能不同，故C错误；
D、由图象乙知振子的最大位移为12cm，周期为，在时刻振子从平衡位置开始向上振动，所以振子的振动方程为：
当时刻：代入方程解得：故D错误；
故选：AB。
由图象可知振动的周期和振幅，振子向平衡位置运动的过程中，速度增大，加速度减小，根据图象读出振子的周期与振幅，写出质点的振动方程，然后判断出时，振子的位置．
该题考查了弹簧振子的振动图象，会判断振子的速度和加速度的变化，注意振动图象与波动图象的区别，解答的关键是D选项的判断要先写出振动方程．
 6.【答案】AB
 【解析】解：A、由题图可知，光线在D点的入射角为，折射角为，由折射率的定义得，故，故A正确；
BC、光线在玻璃中的传播速度为，由题图知，所以光线从B到D需用时，故B正确，C错误；
D、若增大，则光线射向DM段时入射角增大，射出M点时入射角为，而临界角满足，即光线可以在DM段发生全反射现象，古D错误；
故选：AB。
根据光路图找到入射角和折射角再根据折射定律计算折射率，找到传播距离和传播速度计算传播时间，根据夹角变化分析出射光线变化进行判断。
本题考查折射定律、全反射定律，根据题意分析夹角关系是解题关键。
 7.【答案】ACD
 【解析】解：A、由于滑块与木板之间的动摩擦因数为，静摩擦力能提供的最大加速度为：
，
时刻，滑块速度为零，洛伦兹力为零，对滑块和木块受力分析，根据牛顿第二定律得

解得：，
故A正确；
B、开始运动后，滑块受洛伦兹力逐渐增大，木板与地面压力逐渐减小，摩擦力逐渐减小，根据牛顿第二定律

可知，滑块与木板开始的一段时间内做加速度逐渐增大的加速运动，当洛伦兹力等于滑块重力时，滑块与木板分离，此后滑块做匀速直线运动，木板在恒力作用下做匀加速直线运动，故B错误；
C、当洛伦兹力等于重力时滑块与木板之间的弹力为零，此时
，
代入数据解得：
，
故C正确；
D、滑块与木板之间的摩擦力消失，滑块做匀速运动；而木板在恒力与地面的摩擦力的作用下做匀加速运动，木板最后做加速度为：

故D正确。
故选：ACD。
先求出木块静摩擦力能提供的最大加速度，再根据牛顿第二定律判断当的恒力作用于木板时，系统一起运动的加速度，当滑块获得向左运动的速度以后又产生一个方向向上的洛伦兹力，当洛伦兹力等于重力时滑块与木板之间的弹力为零，此时摩擦力等于零，此后物块做匀速运动，木板做匀加速直线运动。
本题主要考查了洛伦兹力的性质以及牛顿第二定律的直接应用，要求同学们能正确分析木板和滑块的受力情况，明确洛伦兹力随速度变化的基本性质，再根据受力分析和牛顿第二定律即可分析判断运动情况。
 8.【答案】相等  半径
 【解析】解：粒子在匀强磁场中偏转一周要经过缝隙两次，工作时每次经过缝隙都要被电场加速，即粒子在匀强磁场中偏转一周要被加速两次，而交流电在缝隙间产生的电场方向在交流电一个周期内变化两次，故工作时交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等；
粒子经电场加速，经磁场回旋，离开加速器前最后一次圆周运动速度最大，动能最大，最后一次圆周运动的半径等于D形盒的半径。
设磁感应强度为B，D形盒的半径为R，粒子的质量与电荷量分别为m、q，粒子最大速度为，由洛伦兹力提供向心力得

粒子获得的最大动能
可见粒子获得的最大动能由磁感应强度和D形盒的半径决定，与加速电压无关。
故答案为：相等；半径。
粒子在匀强磁场中偏转一周要被加速两次，而交流电在缝隙间产生的电场方向在交流电一个周期内也变化两次，所以工作时交流电的周期和粒子做圆周运动的周期要相等；依据粒子在磁场中圆周运动的原理，推导出最大动能的表达式，可知粒子获得的最大动能由哪些因素决定。
本题考查了电磁场的应用--回旋加速器的工作原理，电场对粒子加速，磁场使粒子回旋，当交流电的周期和粒子做圆周运动的周期相等时，粒子就会被稳定的加速、回旋，最终从仪器中引出，要知道粒子虽然被电场加速，但是获得的最大动能由磁感应强度和D形盒的半径决定，与加速电压无关。
 9.【答案】
 【解析】解：木块的质量，子弹的质量为，初速度为，
二者组成的系统水平方向动量守恒，设子弹初速度方向为正方向，根据动量守恒定律可得：

解得木块最终速度的大小；
设子弹射入木块的深度为d，根据能量守恒定律可得：
，
解得：。
故答案为：20；。
以整体为研究对象，水平方向根据动量守恒定律求解木块最终的速度大小；
根据能量守恒定律求解子弹射入木块的深度。
本题主要是考查了动量守恒定律；对于动量守恒定律，其守恒条件是：系统不受外力作用或某一方向不受外力作用；解答时要首先确定一个正方向，利用碰撞前系统的动量和碰撞后系统的动量相等列方程进行解答。
 10.【答案】
 【解析】解：为了减小实验误差，单摆摆长应保持不变，应选择弹性较小的细丝线作为摆线，摆线上端应固定不动，为减小空气阻力对实验的影响，应选择质量大而体积小即密度大的铁球作为摆球，故ABC错误，D正确；
故选：D。
游标卡尺的分度值为，不需要估读，则；
秒表的读数为，则单摆的周期为；
根据单摆的周期公式，解得：，由题意可得：，则有，代入数据解得：。
故答案为：；；；
根据实验原理选择合适的实验装置；
根据游标卡尺的读数规则得出摆球的直径；
根据秒表得出时间，再由此得出单摆的周期；
根据单摆的周期公式结合T与l的方程计算初中重力加速度。
本实验主要考查了单摆测量重力加速度的实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合单摆的周期公式完成分析。
 11.【答案】解：由图甲知波长为，由图乙知周期，故波速；
坐标原点O与质点B平衡位置的距离，则波从坐标原点O传到B点所用的时间，波传到B点时，B从平衡位置向上振动，经过第一次到达波峰，故质点B第一次处于波峰位置的时刻为，由于质点振动的周期性，经过n个周期T后，质点B还将处于波峰，故质点B处于波峰位置的时刻为、1、2、3…；
答：波速为；
质点B处于波峰位置的时刻为、1、2、3…
 【解析】根据求波速；
根据坐标原点O与质点B平衡位置间的距离及波速求出质点B第一次处于波峰位置的时刻，再结合质点振动的周期性求解。
本题的关键是会根据质点的振动方向分析波的传播方向以及根据距离、波速求质点到达波峰的时间，同时要注意到质点振动的周期性。
 12.【答案】解：金属条做匀速运动时，受力平衡，对金属条受力分析，如图所示，由共点力平衡条件可得：
水平方向有  
竖直方向有
又，
联立解得：
设金属条受到的安培力与水平方向的夹角为，加速度为a，由牛顿第二定律有：
  
联立解得：
其中
当时，加速度最大，且最大加速度为
金属条运动位移x的过程中安培力对金属条所做的功为：
  ，其中
答：磁场的磁感应强度的大小为；
金属条的最大加速度为；改变磁场方向后，金属条运动位移x的过程中安培力对金属条所做的功为，其中。
 【解析】金属条做匀速运动时，受力平衡，分析其受力情况，根据共点力平衡条件和安培力公式相结合求磁感应强度的大小；
根据牛顿第二定律列式，运用数学知识求解金属条的最大加速度，由求安培力对金属条所做的功。
解决本题的关键是运用正交分解法，根据牛顿第二定律得到加速度与安培力和水平方向夹角的函数关系式，结合数学知识求加速度最大值。
 13.【答案】解：粒子在磁场中做匀速圆周运动，沿x轴正方向射入磁场的粒子的运动轨迹如图甲所示，由O到M粒子运动轨迹为圆周，根据几何关系可知粒子运动半径等于R，由洛伦兹力提供向心力得：

又有：
解得：；
粒子由M点进入电场后做类平抛运动，沿方向做匀速直线运动，其位移为R，沿方向做匀加速直线运动，其位移也为R，设粒子的加速度为a，运动时间为t，则有：



联立解得：；
与x轴正方向夹角为射入磁场的粒子的运动轨迹如图乙所示，根据几何关系可得，四边形为菱形，粒子在磁场的轨迹圆心角。
粒子在磁场中运动时间：
粒子由Q点离开磁场到A点进入电场的过程沿方向做匀速直线运动，设其位移大小为，运动时间为，则有：

解得：
粒子在电场中由A到C的过程做类平抛运动，沿方向做匀加速直线运动的位移为，设运动时间为，则有：
，其中
联立解得：
则该粒子从O点运动到y轴的时间：；
要使粒子射出磁场后不能进入匀强电场，离开磁场临界的速度方向与x轴平行，临界的运动轨迹如图丙所示，入射的速度变为2v，则运动半径变为2R。
设粒子入射方向与x轴正方向夹角为，速度偏转了，则轨迹圆心角为，根据图中几何关系得：

解得：
故速度方向与x轴正方向夹角的正弦值应满足的条件为，且入射速度方向指向第四象限。
答：磁感应强度、电场强度的大小分别为、；
该粒子从O点运动到y轴的时间为；
粒子从O点射入磁场时速度方向与x轴正方向夹角的正弦值应满足的条件为，且入射速度方向指向第四象限。
 【解析】粒子在磁场中做匀速圆周运动，运动轨迹为圆周，根据几何关系求得运动半径，由洛伦兹力提供向心力求解磁感应强度大小；粒子进入电场后做类平抛运动，将运动分解处理，根据牛顿第二定律和运动学公式求解电场强度大小；
作出粒子运动轨迹，利用圆周轨迹的圆心角求解在磁场中运动时间；粒子离开磁场到进入电场的过程沿方向做匀速直线运动；进入电场后与同理求得在电场中运动时间，将三段过程的运动时间相加即为所求；
入射的速度变为2v，则运动半径变为2R；作出临界情况的轨迹图，由几何关系求解。
本题考查了带电粒子在匀强电场和匀强磁场中运动问题，依据力与运动的关系，解析粒子运动过程。对于粒子在电场中偏转做类抛体运动，应用运动的合成与分解解答；对于带电粒子在匀强磁场只受了洛伦兹力而做匀速圆周运动，依据题意作出粒子运动轨迹图是解题的前提，根据几何关系求得运动半径和轨迹圆心角是解题关键。