2021-2022学年福建省福安市第一中学高二（下）第三次月考物理试题含解析

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福安一中2021－2022学年高二下第三次月考物理试卷考试时间：75分钟 满分：100分一、单项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。）1. 用如下方法测排球对地面的冲击力：让表面潮湿的排球从一定的高度自由落下，落在白纸上并留下球的水印，将该有水印的白纸铺在台式测力计上，再将球放在纸上的水印中心处，缓慢地向下压球，直到排球与纸接触部分刚好遮住水印，此时测力计的示数即为冲击力最大值。这一研究方法与下列哪项研究有相同的物理学思想（　　）A. 建立“合力与分力”的概念B. 建立“点电荷”的概念C. 建立“瞬时速度”的概念D. 建立“控制变量”的方法【答案】A【解析】【详解】表面潮湿的排球落在白纸上并留下球的水印的作用力与缓慢地向下压球，直到排球与纸接触部分刚好遮住水印的作用力关系是等效的A．合力和分力是等效的，它们是等效替代的关系，所以A正确；B．点电荷是一种理想化的模型，是采用的理想化的方法，所以B错误；C．瞬时速度是把很短的短时间内的物体的平均速度近似的认为是瞬时速度，是采用的极限的方法，所以C错误；D．控制变量法，是控制其中的一个量不变，从而得到其他两个物理量的关系，所以D错误。故选A。2. 下列说法正确的是（　　）A. 图1中，用自然光照射透振方向（箭头所示）互相垂直的前后两个竖直放置的偏振片，光屏依然发亮B. 图2为光导纤维示意图，内芯的折射率比外套的折射率小C. 图3所示的雷达测速利用了多普勒效应D. 图4所示的照相机镜头上呈现的淡紫色是由光的衍射现象引起的【答案】C【解析】【详解】A．用自然光照射透振方向(箭头所示)互相垂直的前后两个竖直放置的偏振片，因透振方向不同，光屏变暗，故A错误；B．依据光的全反射条件可知，内芯的折射率比外套的折射率大，故B错误；C．雷达测速利用了多普勒效应，C正确；D．照相机镜头上呈现的淡紫色是由光的干涉现象引起的，D错误。故选C。3. 如图所示，PQ和MN为水平平行放置的金属导轨，相距L＝1m。P、M间接有一个电动势为E＝6V，内阻不计的电源和一只滑动变阻器，导体棒ab跨放在导轨上并与导轨接触良好，棒的质量为m＝0.2kg，棒的中点用细绳经定滑轮与物体相连，物体的质量M＝0.4kg。棒与导轨的动摩擦因数为μ＝0.5（设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，导轨与棒的电阻不计，g取10m/s2），匀强磁场的磁感应强度B＝2T，方向竖直向下，为了使物体保持静止，滑动变阻器连入电路的阻值不可能的是（　　）A. 2Ω B. 2.5Ω C. 3Ω D. 4Ω【答案】A【解析】【详解】对棒受力分析可知，其必受绳的拉力FT＝Mg和安培力若摩擦力向左，且满足代入数据解得R1＝4Ω若摩擦力向右，且满足代入数据解得R2＝2.4Ω所以R的取值范围为2.4Ω≤R≤4Ω故A不能可，BCD可能。故选A。4. 如图所示，水平面内存在两个磁感应强度大小相等、方向相反且垂直于水平面的有界匀强磁场，磁场宽度均为a、在水平面内有一边长也为a的等边三角形金属框MNH，在外力作用下沿水平向右方向匀速通过这两个磁场区域。已知运动过程中金属框的MN边始终与磁场边界线垂直，若规定逆时针方向为电流的正方向，则从图示位置开始，线框中的感应电流i随线框移动距离x变化的图像中可能正确的是（ ）A. B. C. D. 【答案】C【解析】【详解】在0 ≤ x ≤ 时，根据楞次定律可知流过线圈的感应电流为逆时针方向，即正方向，再根据法拉第电磁感应定律有E = Bxv则时在 ≤ x ≤ a时，根据楞次定律可知流过线圈的感应电流为逆时针方向，即正方向，再根据法拉第电磁感应定律有E = B(a - x)v则时x = a时Imin= 0在a ≤ x ≤ 时，根据楞次定律可知流过线圈的感应电流为顺时针方向，即负方向，再根据法拉第电磁感应定律有E = 2B(x - a)v则时x = a时Imin= 0在 ≤ x ≤ 2a时，根据楞次定律可知流过线圈的感应电流为顺时针方向，即负方向，再根据法拉第电磁感应定律有E = 2B(2a - x)v则时x = 2a时Imin= 0在2a ≤ x ≤ 时，根据楞次定律可知流过线圈的感应电流为逆时针方向，即正方向，再根据法拉第电磁感应定律有E = B(x - 2a)v则时x = 2a时Imin= 0在 ≤ x ≤ 3a时，根据楞次定律可知流过线圈的感应电流为逆时针方向，即正方向，再根据法拉第电磁感应定律有E = B(3a - x)v则时x = 3a时Imin= 0综上分析ABD错误、C正确。故选C。二、多项选择题（本题共4小题，每小题6分，共24分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对得6分，选对但不全的得3分，选错的得0分。）5. 某款电动牙刷采用了无线充电技术，将牙刷座放于基座上，基座内含一套线圈和一个金属芯，牙刷柄内含有另一套线圈，再通过控制电路对牙刷内部的直流充电电池充电。以下说法正确的是（　　）A. 无线充电技术，利用了线圈中磁通量的变化B. 充电过程中，能量从电能转化为磁场能再转化为电能C. 无线充电技术，充电效率可以达到D. 无线充电的原理和磁电式电表的工作原理相同【答案】AB【解析】【详解】A．无线充电技术，利用了线圈中磁通量的变化产生感应电流，A正确；BC．充电过程中，能量从电能转化为磁场能再转化为电能，但充电过程会有磁损和铁损，充电效率不可能达到，B正确，C错误；D．无线充电的原理和磁电式电表的工作原理不相同，无线充电是利用磁通量的变化产生感应电流，磁电式电表是利用通电导体在磁场中受力的原理制成，D错误；故选AB。6. 2021年9月，东北地区出现供电紧张，于是国家电网采取拉闸限电措施限制用电量。如图是远距离输电的原理图，假设发电厂输出电压恒定不变，输电线的电阻为R，两个变压器均为理想变压器。在某次拉闸限电后（假设所有用电器可视为纯电阻）电网中数据发生变化，下列说法正确的是（　　）A. 降压变压器的输出电压U4增加了 B. 升压变压器的输出电流I2增加了C. 输电线上损失的功率减小了 D. 发电厂输出的总功率增加了【答案】AC【解析】【详解】AB．拉闸限电后，用电器减少，意味着并联支路减少，用户端总电阻增加，减小，又因为所以减小，又因为所以也随着减小，则输电线上的电压损失减小，由于发电厂输出电压恒定，输送电压也恒定，根据可知增加，也增加，故A正确，B错误；C．根据可知输电线上损失功率减小了，故C正确；D．因为所以减小，也随着减小，发电厂输出电压恒定，所以发电厂输出总功率减小，故D错误。故选AC。7. 在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示。产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示。则下列说法正确的是（　　）A. 时，金属线框平面与磁感线平行B. 该交变电流的电动势的有效值为22VC. 矩形金属线框平面与中性面的夹角为时，电动势的瞬时值为D. 该交变电流的电动势的瞬时值表达式为【答案】AB【解析】【详解】A．当t为时，金属线框产生的感应电动势最大，则金属线框平面与磁感线平行，A正确；B．该交变电流的电动势的有效值为B正确；CD．根据图乙可知则交变电流的电动势的瞬时值表达式为当矩形金属线框平面与中性面的夹角为时，有CD错误。故选AB。8. 现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。如图所示，上、下为电磁体的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中沿逆时针做半径不变的圆周运动。电磁体线圈中电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使电子加速。关于电子感应加速器，下列说法正确的有（　　）A. 为了使电子加速，电磁体线圈中的电流应当由小变大B. 电子做圆运动所需的向心力由感生电场的电场力提供C. 若利用正弦式交流电供电，则电子感应加速器在每个周期T内只有的时间能正常工作D. 若利用正弦式交流电供电，则电子感应加速器在每个周期T内只有的时间能正常工作【答案】AD【解析】【详解】A．为使电子加速，应使感生电场方向与电子的运动方向相反，由于电子沿逆时针方向运动，如果电磁铁线圈电流的方向与图示方向一致时，由楞次定律可得，电磁铁的磁性应逐渐增强，或者电磁体线圈中的电流应当由小变大，所以A正确；B．由于电场力的方向总是与电子的运动方向相同，电场力提供动力让电子加速，所以B错误；CD．如果规定如图电流方向为正方向，电子要加速，电磁体线圈中的电流应当由小变大，当电流方向反向时，电子要加速，电磁体线圈中的电流应当由大变小，所以利用正弦式交流电供电，则电子感应加速器在每个周期T内只有的时间能正常工作，则C错误；D正确；故选AD。三、填空题（共2小题，每空2分，共8分）9. 一根轻绳一端系一小球，另一端固定在O点，制成单摆装置．在O点有一个能测量绳中拉力大小的力传感器，让小球绕O点在竖直平面内做简谐振动，由传感器测出拉力F随时间t的变化图像如图所示，则小球振动的周期为________s，此单摆的摆长为________m（重力加速度g =10m/s2，取π2= 10）【答案】 ①. 4s ②. 4m【解析】【分析】【详解】[1][2]因为一个周期内两次经过平衡位置，经过平衡位置时拉力最大，可知小球的周期为4s．根据得摆长为10. 在喜剧电影《功夫》中，包租婆的“狮子吼”可以将酒杯震碎。若我们用手指轻弹同样的酒杯，听到清脆的声音，并测得该声音的频率为，则震碎酒杯的“狮子吼”声波的频率_________（选填“远大于”、“远小于”或“接近”）；已知空气中的声速为，则包租婆的“狮子吼”声波的波长约为_________。【答案】 ①. 接近 ②. 0.68【解析】【分析】本题考查机械振动与机械波，目的是考查学生的推理能力。【详解】[1][2]发生共振的条件是驱动力的频率等于物体的固有频率，而酒杯的固有频率为，可知“狮子吼”的频率接近；“狮子吼”的波长四、实验题（共2小题，每空2分，共16分）11. 做测量玻璃折射率实验时，同学们被分成若干实验小组，以下是其中两个实验小组的实验情况：（1）甲组同学在实验时，用他们测得的多组入射角i与折射角r作出sini－sinr图像如图甲所示，则下列判定正确的是____A．光线是从空气射入玻璃的B．光线是从玻璃射入空气的C．该玻璃的折射率约为0.67D．该玻璃的折射率约为1.5（2）乙组同学先画出图乙所示的坐标系，再在y＜0区域放入某介质（以x轴为界面），并通过实验分别标记了折射光线、入射光线、反射光线通过的一个点，它们的坐标分别为A（8cm，3cm）、B（1cm，－4cm）、C（7cm，－4cm），则：①入射点O′（图中未标出）的坐标为__________；②通过图中数据可以求得该介质的折射率n=__________。【答案】 ①. AD ②. （4cm，0） ③. 【解析】【分析】【详解】(1)[1]AB．因为入射角大于折射角，所以光线由空气进入玻璃。A正确，B错误；CD．根据折射定律得C错误，D正确。故选AD。(2) ①[2]入射光线与反射光线关于法线对称，所以B点在入射光线上，C点在反射光线上，入射点坐标为（4cm，0）。②[3]入射角的正弦值为折射角正弦值为根据折射定律得12. 某小组开展如下科学探究实验。（1）下列实验中，零刻度在中央的灵敏电流计指针发生偏转的是____________。A.甲实验中，使金属棒沿图示垂直磁场方向运动的过程中B.乙实验中，将磁铁快速插入线圈的过程中C.丙实验中，保持开关S闭合，快速移动滑动变阻器滑片的过程中D.丙实验中，断开开关S，将小螺线管A快速从大螺线管B中抽出的过程中（2）某同学利用如图乙所示实验装置探究影响感应电流的方向因素，并设计下表用以记录实验结果，请完成表格中的①②：本实验中可得到的实验结论是________________________。（3）在做验证楞次定律实验时，得到了丁图中的电流波形，横坐标为时间t，纵坐标为电流I，根据图线分析可知：将条形磁铁的N极插入闭合线圈时得到如图所示图线①。现让该磁铁从很远处按原方向沿线圈的轴线匀速穿过线圈并向远处离去，如图戊所示，下面四个选项中能较正确地反映线圈中电流I与时间t关系的是_______________。A.B.C.D.【答案】 ①. ABC ②. 逆 ③. 向上 ④. 感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化 ⑤. B【解析】【详解】（1）[1]A．导体棒沿图示方向切割磁感线，穿过闭合回路的磁通量发生了变化，会产生感应电流，A正确；B．条形磁铁快速插入线圈的过程中，穿过线圈的磁通量发生了变化，会产生感应电流，B正确；C．电路闭合，快速移动滑动变阻器的滑片，电路的电流发生较大变化，穿过线圈B的磁通量发生了变化，会产生感应电流，C正确；D．断开开关S，螺线管A中没有电流，螺线管B中没有磁场，更无磁通量的变化，不会产生感应电流，D错误。故选ABC。（2）[2][3]表格中探究线圈内磁通量增加的情况，感应电流的磁场方向应向上，与磁铁的磁场方向相反，应用右手螺旋定则可得，线圈内感应电流的方向应为俯视逆时针方向。[4]通过实验操作和表格分析得到出楞次定律，即感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁场的磁通量的变化。（3）[5]图示S极插入时的电流方向与N极插入时方向相反。故B正确。五、解答题（本题共3小题，共36分。解题时写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，有数值计算的，最后要写出数值和单位，并将相应内容填入答题卷相应位置。）13. 一透明材料制成的圆柱体的上底面中央有一球形凹陷，凹面与圆柱体下底面可透光，表面其余部分均涂有遮光材料，过圆柱体对称轴线的截面如图所示。O点是球形凹陷的球心，半径OA与OG夹角。平行光沿轴线方向向下入射时，从凹面边缘A点入射的光线经折射后，恰好由下底面上C点射出。已知，，。(1)求此透明材料的折射率；(2)撤去平行光，将一点光源置于球心O点处，求下底面上有光出射的圆形区域的半径（不考虑侧面的反射光及多次反射的影响）。【答案】(1)；(2)【解析】【详解】(1)从A点入射的光线光路如图；由几何关系可知，入射角， ，折射角 ，则折射率 (2)将一点光源置于球心O点处，设射到底边P点的光线恰好发生全反射，则，则由几何关系可知下底面上有光出射的圆形区域的半径14. 图所示的坐标系中，在y＞0的空间中存在沿y轴负方向的匀强电场，在y＜0的空间中存在方向垂直xOy平面（纸面）向外的匀强磁场，在y轴的负半轴上的y＝－l处固定一个与x轴平行的足够长的弹性绝缘挡板。一带电荷量为＋q、质量为m的粒子，从y轴上y＝1.5l处的点P1以初速度v0沿x轴正方向射出；粒子从x轴上x＝l的点P2进入磁场，并恰好能垂直撞击在挡板上。粒子撞击挡板前后的能量、电荷量和质量都不损失，不计粒子的重力。求：（1）匀强电场的电场强度E的大小；（2）匀强磁场的磁感应强度B的大小；（3）粒子从P1出发到第3次与挡板碰撞所经历的时间。【答案】（1） ，；（2）；（3）【解析】【详解】（1）粒子在电场中做类平抛运动，有解得（2）设粒子进入磁场时速度方向与轴的夹角为θ，则有，得即粒子在磁场中做匀速度圆周运动，有由几何关系可知，粒子在磁场中做圆周运动的圆心恰好在轴上，所以解得（3）粒子在磁场中做圆周运动的周期所以粒子从x轴运动到第一次与挡板碰撞的时间由几何关系知，粒子从P1出发到第3次与挡板碰撞所经历的时间为15. 如图所示，倾斜平行金属导轨AB与CD间的距离为2L，导轨平面与水平面间的夹角，足够长的水平平行导轨EF与GH间的距离为L，两组导轨间由导线相连并固定，图中虚线以下的倾斜导轨和水平导轨均处于垂直导轨平面向下的匀强磁场中（图中未画出），两磁场磁感应强度大小为B，导体棒b垂直放置在水平导轨上，现将导体棒a从虚线上方距虚线L处垂直于导轨由静止释放，两根匀质导体棒质量均为m，接入电路中的电阻均为R，不计其他各处电阻，导体棒a未到两组导轨连接处时已达到稳定状态。已知倾斜导轨虚线以上部分和水平导轨均光滑，导体棒a与倾斜导轨虚线以下部分间的动摩擦因数，导体棒与导轨接触良好，，，重力加速度为g。求：（1）导体棒b在磁场中运动的最大加速度；（2）导体棒a在倾斜导轨上达到稳定状态时导体棒b的速度大小；（3）导体棒a经过两组导轨连接处（无能量损失）之后通过导体棒a的电荷量及导体棒a上产生的热量。【答案】（1）；（2）；（3），【解析】【详解】（1）导体棒a由静止释放到刚要进入磁场前过程，根据动能定理导体棒a进入磁场后，由于可知导体棒a进入磁场后在安培力作用下做减速运动，即导体棒a刚进入磁场时的速度最大，此时回路的电动势最大，回路电流最大，导体棒b所受安培力最大，则有导体棒b在磁场中运动的最大加速度为联立以上式子解得（2）导体棒a在倾斜导轨上达到稳定状态时，回路中的电流为0，设导体棒a、b的速度分别为和，则有设导体棒a进入磁场到达到稳定状态过程，回路的平均电流为，分别对导体棒a、b列动量定理，对导体棒a对导体棒b联立以上式子解得，（3）导体棒a进入水平导轨后做加速运动，接入电路的电阻变成原来的一半，即为，导体棒b做减速运动，系统稳定时，两棒速度相等，从导体棒a进入水平导轨到系统再次达到稳定，两棒组成的系统满足动量守恒，则有解得此过程对导体棒a，根据动量定理解得通过导体棒a的电荷量根据能量守恒，可得此过程回路产生的焦耳热此过程导体棒a上产生的热量为联立解得线圈内磁通量增加时的情况实验序号磁体的磁场方向感应电流的方向感应电流的磁场方向第1次向下①_____时针（俯视）②_______第2次向上顺时针（俯视）感应电流的磁场方向向下