2021-2022学年山东省烟台莱阳市第一中学高二下学期开学考试物理试题 解析版

2021-2022学年山东省莱阳市一中高二下学期开学摸底检测

物理

2022.2.19

一、单项选择题（本题共8个小题，每小题3分，共24分。每个小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求）

1. 对于光现象及其应用，下列说法正确的是（　　）

A. 用偏振片制作的眼镜观看立体电影是利用了光的偏振特性

B. 医学上用激光做“光刀”切除肿瘤是利用了激光相干性好的特点

C. 在光导纤维束内传送图像是利用光的衍射现象

D. 泊松亮斑与小孔成像原理相同

【答案】A

【解析】

【详解】A．用偏振片制作的眼镜观看立体电影是利用了光的偏振特性，A正确；

B．医学上用激光做“光刀”切除肿瘤是利用了激光能量大的特点，B错误；

C．在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象，C错误；

D．泊松亮斑是光的衍射现象，小孔成像是光的直线传播现象，泊松亮斑与小孔成像原理不相同，D错误。

故选A。

2. 如图所示，AOC是光滑的金属轨道，AO沿竖直方向，OC沿水平方向，PQ是一根金属直杆如图所示立在导轨上，直杆从图示位置由静止开始在重力作用下运动，运动过程中Q端始终在OC上，空间存在着垂直于纸面向外的匀强磁场，则在PQ杆滑动的过程中，下列判断正确的是（　　）

A. 感应电流的方向始终是由

B. 感应电流方向始终是由

C. PQ受磁场力的方向垂直杆向左

D. PQ受磁场力的方向先垂直于杆向左下，后垂直于杆向右上

【答案】D

【解析】

【详解】AB．在PQ杆滑动的过程中，的面积先增大，后减小，穿过磁通量先增大，后减小，根据楞次定律可知：感应电流的方向先是由P到Q，后是由Q到P，故AB错误；

CD．由左手定则判断得到：PQ受磁场力的方向先垂直于杆向左下，后垂直于杆向右上，故D正确，C错误。

故选D。

3. 如图甲所示为回旋加速器，其工作原理图如图乙所示，回旋加速器的两个D形金属盒分别接电压为U的高频交流电源的两极，置于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源置于盘的中心。若粒子源释放的粒子电荷量为q，质量为m，粒子从回旋加速器飞出时的最大速度为，以下判断正确的是（　　）

A. 交流电源电压U越大，越大

B. 磁感应强度B越大，越大

C. 粒子的比荷越小，越大

D. 随着粒子速度增大，在磁场中运动的周期变小

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】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

及粒子最大偏转半径为R，得带电粒子获得最大速度为

最大速度与U无关，磁感应强度B越大，越大，粒子的比荷越小，越小，随着粒子速度增大，在磁场中运动的周期

不变，故B正确ACD错误。

故选B。

4. 如图所示，上端接有一电阻R的光滑平行金属导轨倾斜放置在匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面，一金属棒与导轨垂直放置，以初速度v0从a处向下滑动，金属棒经b处滑到c处，已知ab＝bc，忽略其它电阻，则金属棒在经过ab和bc的两个过程中（　　）

A. 安培力做功一定相等

B. 通过棒的电荷量一定相等

C. 棒运动的加速度一定相等

D. 回路中产生的内能一定相等

【答案】B

【解析】

【详解】AD．根据安培力的计算公式

可得下滑过程中如果安培力和重力不相等则速度变化，安培力必定变化，则安培力做的功不相等，如果匀速下滑，则安培力不变，安培力做功相等，克服安培力做的功等于内能的变化，回路中产生的内能不一定相等，AD错误；

B．根据电荷量的计算公式有

可知，下滑相同的距离，通过棒的电荷量一定相等，B正确；

C．根据牛顿第二定律可得

如果速度不变则加速度不变，如果速度变化，则加速度变化，C错误。

故选B。

5. 中国CNCAP（汽车碰撞实验）是检验汽车安全性能的重要标准，其中一项称为40%ODB正面碰撞检验：汽车速度为64km/h，迎面碰到可溃障碍物上并停下来。某次测试中，驾驶座假人甲系着安全带，副驾驶座假人乙没有系安全带，但其前方固定着一竖直挡板，假人质量均为50kg，碰撞时间为s，假人与安全带的作用时间为s，碰撞过程中甲、乙所受水平方向平均作用力之比为（　　）

A. 1：4 B. 4：1 C. 2：5 D. 5：2

【答案】A

【解析】

【详解】取假人为研究对象，取车速方向为正，由动量定理可得

解得

碰撞过程中甲、乙所受水平方向平均作用力之比为

故选A。

6. 如图所示为某学校报告厅的平面图，AB是主席台，、是报告厅墙壁上的两个喇叭。报告者的声音经喇叭放大后传回话筒，重复放大时可能会产生啸叫。为避免啸叫，话筒最好摆放在主席台上适当的位置，在这些位置上两个喇叭传来的声音强度因干涉而减弱。主席台上有四个位置a、b、c、d，到的距离分别为5m、6m、7m、8m，到的距离分别为8m、6m、5m、4m。已知空气中声速为340m/s，假设报告人声音的频率为170Hz，则话筒最好摆放在（　　）

A. a B. b C. c D. d

【答案】A

【解析】

【详解】相应于声频f=170Hz的声波的波长是

a到两波源的距离差为

则a点从两个喇叭来的声波因干涉而相消，同理

即为b点为两个喇叭来的声波因干涉而加强

即为b点为两个喇叭来的声波因干涉而加强

d点为两个喇叭来的声波因干涉而加强

故选A。

7. 如图所示，一根不可伸长的细绳下端拴一小钢球，上端系在位于光滑斜面O处的钉子上，小球处于静止状态，细绳与斜面平行。现使小球获得一平行于斜面底边的初速度，使小球偏离平衡位置，最大偏角小于5°。已知斜面倾角为θ，悬点到小球球心的距离为L，重力加速度为g。则小球回到最低点所需的最短时间为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】因为小球偏离平衡位置，最大偏角小于5°，小球的运动可以看作单摆，根据牛顿第二定律理单摆的周期公式

小球回到最低点所需的最短时间为

解得

故选C。

8. 如图所示，用相同合金丝制作的边长为L的正三角形框架MNP，用绝缘细线竖直悬挂，匀强磁场垂直其所在平面，磁感应强度为B。给框架通入电流，已知电流从M点流入，从N点流出，MN棒中的电流为I。则（　　）

A. 每条边所受安培力大小均为BIL

B. 框架所受安培力大小为2BIL

C. 框架所受安培力大小为

D. 框架所受安培力方向竖直向上

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】A．图中边MP与PN串联后再与MN并联，MN中的电流为I，则MPN中的电流为，根据安培力公式可知，边MP与PN受到的安培力均为，边MN受到的安培力为BIL，故A错误；

BCD．对于边MP与PN，因它们的夹角为120°，因此这两个安培力的合力大小为，方向竖直向下，而边MN受到的安培力大小为BIL，方向竖直向下，故框架所受安培力大小为，方向竖直向下，故C正确，BD错误。

故选C。

二、多项选择题：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，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

9. 如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为，原线圈回路中的电阻A与副线圈回路中的负载电阻B的阻值相等。a、b端加一定交流电压后，则（　　）

A. 两电阻两端的电压比

B. 两电阻中的电流之比

C. 两电阻消耗的电功率之比

D. 电阻B两端的电压表的示数

【答案】BD

【解析】

【详解】AB．电阻两端的电压

所以两电阻两端的电压之比等于电流之比，由于电流比等于匝数反比，所以

故A错误，B正确；

C．电阻消耗的功率

所以两电阻消耗的电功率之比

故C错误；

D．由表达式知ab两端电压有效值220V，设副线圈电压为U2，则原线圈两端电压3U2，原线圈中电阻分压为，即

解得

故D正确。

故选BD。

10. 一列简谐横波沿x轴方向传播，如图所示，实线为某时刻波形，虚线为从该时刻起0.1s后的波形。下列判断正确的是（　　）

A. 当波沿x轴负方向传播时，这列波的波速为

B. 当波沿x轴正方向传播时，这列波的波速为

C. 若波沿x轴负方向传播，则波的最大周期为2s

D. 若这列波的波速为110m/s，则波的传播方向沿x轴正方向

【答案】ABD

【解析】

【详解】AB．由图可知，波长为

当波沿x轴负方向传播时，这列波的波速为

当波沿x轴正方向传播时，这列波的波速为

AB正确；

C．当波沿x轴负方向传播时，这列波的最小波速为

波沿x轴负方向传播，则波的最大周期为

C错误；

D．若波的传播方向沿x轴正方向，当 时的速度为

D正确。

故选ABD。

11. 如图所示，一半径为R的圆形匀强磁场区域，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外。三个比荷均为的带电粒子，分别从a、b、c三点以相同初速度沿平行于直径be方向进入磁场。已知从b进入的粒子由d点离开，a、c两点到直径be的距离均为，直径df与be垂直，不计重力及粒子间相互作用。则（　　）

A. 粒子带负电

B. 粒子的初速度

C. 从a进入的粒子在磁场中的运动时间为

D. 从c进入的粒子在磁场中的运动时间为

【答案】BC

【解析】

【分析】

【详解】
 

A．粒子向下偏转，说明受力方向向下，根据左手定则可知粒子带正电，A错误。

B．根据粒子的运动轨迹可知

根据洛伦兹力充当向心力，则有

可解得

B正确。

C．由粒子的运动轨迹可知，a处进入的粒子圆心角为120°，则有

可解得

C正确。

D．由粒子的运动轨迹可知，c处进入的粒子圆心角为60°，则有

可解得

D错误。

故选BC。

12. OBDE为半圆柱体玻璃砖的横截面，直径，一束由a光和b光组成的复色光，沿AO方向从上表面射入玻璃砖，入射角为θ。a光和b光折射后分别射到B、D点，如图所示，a光在B点恰好发生全反射。已知光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（　　）

A. 对玻璃的折射率a光小于b光 B. a光对玻璃的折射率为

C. a光由O到B所需时间为 D. b光在D点也可能发生全反射

【答案】BC

【解析】

【详解】A．a光的偏转角度比b光大，所以对玻璃的折射率a光大于b光，A错误；

B．在O点根据折射定律得

在B点发生全反射

根据几何知识

解得，B正确；

C．a光由O到B所需时间

解得，C正确；

D．根据

解得 ，入射光OD的入射角小于临界角Cb，所以b光在D点一定不能发生全反射，D错误。

故选BC。

三、非选择题，共7小题，共60分

13. 如图甲所示是“用双缝干涉测光的波长”的实验装置示意图，包括白光光源、单缝、双缝、滤光片、凸透镜（焦距12cm）和测量头（由目镜、毛玻璃、分划板和手轮构成），其中单缝、双缝以及测量头可跟遮光筒组装在一起。

(1)关于器材安装，下列说法正确的是___________。

A．凸透镜到光源的距离为6cm

B．图甲中①是凸透镜，②是滤光片

C．单缝必须跟双缝相互平行

D．单缝到双缝的距离越大越好

(2)某次实验使用红色滤光片，当分划板中心刻线与第5条红色亮纹中心对齐时，手轮上的示数如图乙所示，其读数为___________。

(3)若实验中所使用的双缝间距为d，双缝到毛玻璃的距离为L，某次实验测得相邻红色条纹的间距为，则所测红光的波长为___________。

【答案】    ①. BC    ②. 15.325mm    ③.

【解析】

【详解】(1)[1]A．凸透镜到光源的距离为6cm时，小于焦距12cm，不能得到平行光，A错误；

B．图甲中①是凸透镜，②是滤光片，B正确；

C．单缝跟双缝相互平行，双缝的亮度均匀，干涉条纹清晰，所以单缝必须跟双缝相互平行，C正确；

D．单缝到双缝的距离不是越大越好，距离太远双缝的亮度降低，干涉条纹不清晰，D错误。

故选BC。

(2)[2]手轮上示数的读数为

(3)[3]根据 解得 。

14. 某同学用电流表和电压表测量一节干电池的电动势和内阻，设计了如图甲所示的电路，其中定值电阻。

(1)在图乙所示的实物图上，用笔画线代替导线完成实物图连接___________。

(2)按电路图连接好电路后，闭合开关，将滑动变阻器滑片调节到不同位置，可测得多组对应的电压、电流值。如图丙所示为滑片调节到某一位置时，电压表、电流表的示数，则此时电压表的读数为___________V，电流表的读数为___________A。

(3)利用实验中测得数据，在U-I坐标系中描出相应点，然后作出图像如图丁所示。根据图像可知，干电池的电动势E=___________V，内电阻r=___________Ω。（结果保留三位有效数字）

【答案】    ①.     ②. 1.10    ③. 0.12    ④. 1.50    ⑤. 1.06

【解析】

【详解】(1)[1]连接实物如下图所示

(2)[2]电压表的读数为1.10V

[3]电流表读数为0.12A

(3)[4]干电池的电动势等于1.50V

[5]干电池的内阻为

15. 气垫导轨是一种常用的实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦，如图甲所示。利用气垫导轨，通过频闪照相运用动量守恒定律的知识，可以测量物体的质量以及判断碰撞过程中的一些特点，开始时滑块B静止，滑块A、B碰撞前后的位置情况如图乙所示。请回答以下问题：

(1)若该实验在空间站中进行，气垫导轨在安装时______（选填“需要”或“不需要”）处于水平；

(2)若滑块A的质量为150g，则滑块B的质量为______；

(3)该碰撞过程中，系统的机械能______（选填“守恒”或“不守恒”）。

【答案】    ①. 不需要    ②. 50g    ③. 守恒

【解析】

【详解】(1)[1]空间站绕地球做圆周运动处于完全失重状态，滑块与气垫导轨间不存在弹力作用，滑块与气垫导轨间不存在摩擦力作用，气垫导轨在安装时不需要处于水平

(2)[2]设频闪照相的时间间隔是T，由图乙所示可知，碰撞前滑块A的速度

碰撞后滑块A的速度

碰撞后滑块B的速度

两滑块碰撞过程系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得

代入数据解得

mB=50g

(3)[3]碰撞前系统总动能

碰撞后系统的总动能

则

所以碰撞前后系统机械能相等，系统机械能守恒

16. 如图所示，为透明圆柱体的直径，光束a自M点沿直径射入圆柱体，光束b自P点平行于射入，从N点射出，已知圆柱体的半径为R，P点到的距离为，若两束光在圆柱体中的传播时间相等，求圆柱体对a、b的折射率。

【答案】1.5，

【解析】

【分析】

【详解】据折射率定义式得

得

据几何知识可得

，

据运动学公式得

，

根据公式得

得

17.  2020年12月11日连淮扬镇铁路正式开通运营，扬州全域迈入“高铁时代”，高铁站为了防止意外停电，准备了应急电源（交流发电机）。如图所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的匝数n=100、电阻r=10Ω，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R=90Ω，与R并联的交流电压表为理想电表。磁感应强度B=0.5T，ab长20厘米，bc长10厘米，角速度ω=100rad/s。求：

(1)交流发电机产生的电动势最大值；

(2)电路中交流电压表的示数；

(3)电阻R上的功率。

【答案】(1) 100V；(2)45V；(3)45W

【解析】

【详解】(1)感应电动势最大值

代入数据解得

(2)根据正弦交变电流电压的最大值是有效值的倍，所以电路中电压表的示数

(3)R上产生的热功率

18. 两根足够长的光滑平行金属导轨固定在竖直平面内，间距为L，电阻不计，上端接有阻值为R的定值电阻，两导轨间有一边长为的正方形区域MNPQ，该区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，一质量为m，电阻为的金属杆从MN处由静止释放，运动过程中与导轨相互垂直且接触良好，若金属杆离开磁场前已做匀速运动，重力加速度大小为g。求：

（1）金属杆离开磁场时速度大小为多少？

（2）金属杆穿过整个磁场过程中整个电路产生的电热为多少？

（3）金属杆穿过整个磁场过程中流过电阻R上的电量为多少？

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）设杆匀速运动时的速度为v，由

解得 

（2）由能量守恒定律

得

（3）金属杆穿过整个磁场过程中流过电阻R上的电量

解得  

19. 如图所示，在区域Ⅰ和区域Ⅱ内存在匀强磁场，磁感应强度大小分别为B和，方向相反且均垂直于平面。一质量为m、电荷量为的粒子从O点沿x轴正方向进入磁场，粒子离开区域Ⅰ时的速度方向与x轴正方向的夹角为，不计重力，求：

(1)粒子进入区域Ⅰ时的速度大小；

(2)粒子在区域Ⅱ中的运动时间；

(3)若区域Ⅱ内磁感应强度大小可变，要保证粒子能够从区域Ⅱ右侧穿出，求磁感应强度大小应满足的条件。

【答案】(1)；(2)；(3)

【解析】

【分析】

【详解】(1)粒子运动轨迹如图所示

设粒子在区域Ⅰ内的半径为，据几何知识得

据牛顿第二定律得

联立解得

(2)设粒子在区域Ⅱ内的半径为，周期为T，则据牛顿第二定律得

据运动学公式得

据几何知识得

据公式

联立方程，解得

(3)粒子刚好与区域Ⅱ右侧相切时，轨迹如图

设粒子刚好从区域Ⅱ右侧射出的半径为，则据几何知识得

据牛顿第二定律得

联立方程，解得

所以，要保证粒子能从区域Ⅱ右侧射出，磁感应强度应满足的条件为