2022-2023学年江苏省南京师范大学附属扬子中学高二上学期期末物理试题含解析

南京师范大学附属扬子中学2022～2023学年第一学期期末调研测试

高二物理

（总分100 分，限时75 分钟）

一、单选题（每题只有一个选项符合题意，每题4 分，共40 分）

1. 如图所示，A中线圈有一小缺口，条形磁铁匀速穿过线圈；B中匀强磁场区域足够大，v1>v2；C中通电导线位于水平放置的闭合线圈某一直径的正上方；D中闭合线圈在无限大匀强磁场中加速运动。其中能产生感应电流的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】A中线圈没闭合，无感应电流；B中穿过闭合电路的磁通量增大，有感应电流；C中的导线在线圈某一直径的正上方，不论电流如何变化，穿过线圈的磁感线都相互抵消，磁通量恒为零，也无电流；D中穿过闭合线圈的磁通量恒定，无感应电流。故B正确ACD错误。

故选B。

方法点津　判断感应电流有无的方法

判断电路中是否产生感应电流时，先明确电路是否是闭合电路，然后判断穿过回路的磁通量是否发生变化。本题中对于C图，必须要弄清楚通电直导线的磁感线分布情况，而对于立体图，往往还需要将立体图转换为平面图，如转换为俯视图、侧视图等。

2. 下列说法正确的是（　　）

A. 物体做受迫振动达到稳定后，其振动频率一定大于驱动力频率

B. 光导纤维内芯材料的折射率比外套材料的折射率小

C. 杨氏双缝干涉实验中，在距离双缝的路程差为波长奇数倍处呈现暗条纹

D. 当波源远离接收者时，观察者接收到的波的频率比波源频率低

【答案】D

【解析】

【详解】A．物体做受迫振动达到稳定后，其振动的频率等于驱动力的频率，故A错误；

B．光导纤维利用的是光的全反射原理，根据产生全反射的必要条件：光必须从光密介质射入光疏介质，可知，光导纤维的内芯材料的折射率比外套材料的折射率大，故B错误；

C．当光屏上的点到双缝的路程差是半波长的偶数倍，出现明条纹；路程差是半波长的奇数倍，出现暗条纹，故C错误；

D．当波源相对于介质不动，观察者向波源运动时，观察者在每秒中接收到的频率大于波源频率，当观察者远离波源时，观察者接收到的频率小于波源频率，故D正确。

故选D。

3. 带电粒子在磁场中运动的实例如图所示，下列判断正确的有（   ）

A. 甲图中，只有速度为的带电粒子从P 射入，才能做匀速直线运动从Q 射出

B. 乙图中，同种带电粒子在磁场中运动的半径越大，周期也越大

C. 丙图中，带电粒子从磁场中获得能量，动能增大

D. 丁图中，发电机产生的电流从上往下通过电阻R

【答案】A

【解析】

【详解】A．带电粒子从P 射入时，电场力与洛伦兹力相互平衡

解得

粒子做匀速直线运动从Q 射出；若正电的粒子从Q 射入，电场力和洛仑兹力均向下，粒子向下偏转，若负电的粒子从Q 射入，电场力和洛仑兹力均向上，粒子向上偏转，A正确；

B．带电粒子在磁场中运动的周期为，与半径大小无关，B错误；

C．在回旋加速器中，洛仑兹力不做功，带电粒子在电场中获得能量，动能增大，C错误；

D．等离子体进入磁场后，在洛仑兹力的作用下，根据左手定则，带正电的离子向下偏转打在下极板上，下极板带正电，带负电的离子打在上极板上，上极板带负电，发电机产生的电流从下往上通过电阻R，D错误。

故选A。

4. 如图甲，一单摆做小角度摆动，从某次摆球由左向右通过平衡位置开始计时，相对平衡位置的位移x随时间t变化的图像如图乙所示。不计空气阻力，对于这个单摆的振动过程，下列说法正确的是（　　）

A. 单摆振动的频率是2 Hz

B. 单摆的摆长约为1 m

C. 若仅将摆球质量变大，单摆周期变大

D. t=1s时摆球位于平衡位置O，加速度为零

【答案】B

【解析】

【详解】A．由题图乙可知单摆周期T=2s，所以频率是0.5 Hz，故A错误；

B．由单摆的周期公式

代入数据可得

L=1.0m

故B正确；

C．单摆周期与摆球质量无关，故C错误；

D．t=1s时摆球位于平衡位置O，加速度为向心加速度，不是零，故D错误。

故选B。

5. 图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，a、b两质点的横坐标分别为和，图乙为质点a从该时刻开始计时的振动图像，下列说法正确的是（　　）

A. 该波沿-x方向传播，波速为1m/s

B. 质点b经过4s振动的路程为2m

C. t =1s时，质点b的位移沿y轴正向

D. t =1s时，质点b的加速度方向沿y轴正向

【答案】D

【解析】

【详解】A．由图乙可知质点a该时刻向上振动，根据波形平移法可知，该波沿+x方向传播，由图甲可知波长为8m，由图乙可知周期为8s，则波速为

故A错误；

B．由于

可知质点b经过4s振动的路程为

故B错误；

CD．由于该波沿+x方向传播，根据波形平移法可知

因此质点b的位移为沿y轴负向，加速度沿y轴正向，故C错误，D正确；

故选D。

6. 利用图示装置研究双缝干涉现象并测量光的波长，下列说法中正确的是（   ）

A. 将屏向左移动，其它不动，则干涉条纹间距变大

B. 测量过程中误将5 个条纹间距数成6 个，波长测量值偏小

C. 将双缝换为间距更小的双缝后，干涉条纹间距变窄

D. 将滤光片由紫色换成红色，干涉条纹间距变窄

【答案】B

【解析】

【详解】A．将屏向左移动，双缝到屏的距离减小，其它不动，根据相邻条纹间距公式

可知干涉条纹间距变小，故A错误；

B．测量过程中误将5 个条纹间距数成6 个，根据

可知相邻条纹间距减小，根据

可知波长测量值偏小，故B正确；

C．根据上述公式可知将双缝换为间距更小的双缝后，根据相邻条纹间距公式

干涉条纹间距变宽，故C错误；

D．将滤光片由紫色换成红色，波长变大，根据

可知干涉条纹间距变宽，故D错误。

故选B。

7. 为了研究自感现象，设计了如图实验电路。灯泡、的规格相同，线圈L的直流电阻不计，滑动变阻器的滑动触头在中点位置。开关断开前后，灯泡中的电流随时间的变化图像是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】电路稳定时，含灯泡的两支路电压相同，由于L1所在支路总电阻较小，电流较大，电流方向均向右，当开关S断开时，线圈L产生自感电动势，电流方向与原来相同，故流过L2的电流方向向左，与原来电流方向相反，且该电流大于原来流过L2的电流，对比可知，D选项电流随时间的变化图像符合题意。

故选D

8. 2022年底新冠肺炎疫情蔓延全国，新冠病毒传播能力非常强。医院中需要用血流计检测患者身体情况。血流计原理可以简化为如图所示模型，血液内含有少量正、负离子，从直径为d的血管右侧流入，左侧流出。流量值Q等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，M、N两点之间可以用电极测出电压U。下列说法正确的是（　　）

A. 离子所受洛伦兹力方向均竖直向下

B. 血液中正离子多时，M点的电势高于N点的电势

C. 血液中负离子多时，M点的电势高于N点的电势

D. 血液流量

【答案】D

【解析】

【详解】ABC．根据左手定则，正离子受到竖直向下的洛伦兹力，负离子受到竖直向上的洛伦兹力，则正离子聚集在N一侧，负离子聚集在M一侧，则M点的电势低于N点的电势，故ABC错误；

D．正负离子达到稳定状态时，有

可得流速

流量

故D正确。

故选D。

9. 如图所示，一质量为3m的木块用无弹性轻细绳悬于O点，开始时木块处于静止状态，一质量为m的弹丸以水平速度击中木块后未穿出，二者共同摆动，若弹丸和木块形状大小忽略不计，空气阻力忽略不计，重力加速度大小为g，则下列说法正确的是（　　）

A. 弹丸打入木块的瞬间，细绳所受的拉力不变

B. 弹丸打入木块的过程中，弹丸对木块的冲量和木块对弹丸的冲量相同

C. 弹丸打入木块的过程中所产生的热量为

D. 木块和弹丸一起摆动所达到最大高度为

【答案】D

【解析】

【详解】A．弹丸打入木块过程中，木块的速度逐渐增大，所需的向心力不断增大，因此木块所受绳子的拉力逐渐增大，由牛顿第三定律可得：细绳所受拉力大小逐渐增大，故A错误；

B．弹丸打入木块过程中，弹丸对木块的作用力与木块对弹丸的作用力大小相等，方向相反，作用时间相同，因此弹丸对木块的冲量大小等于木块对弹丸的冲量大小，但方向相反，故B错误；

C．弹丸打入木块过程中，系统动量守恒，由动量守恒定律可得

得

产生的热量为

故C错误；

D．木块和弹丸一起摆动到最高点过程中，由动能定理可得

解得

故D正确。

故选D。

10. 如图，虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场，P为磁场边界上的一点。大量相同的带电粒子以相同的速率经过P点，在纸面内沿不同方向射入磁场。若粒子射入速率为，这些粒子在磁场边界的出射点分布在四分之一圆周上；若粒子射入速率为，相应的出射点分布在三分之一圆周上。不计重力及带电粒子之间的相互作用。则为（   ）

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】由于是相同的粒子，粒子进入磁场时的速度大小相同，由

可知

即粒子在磁场中做圆周运动的半径相同。若粒子运动的速度大小为v1，如图所示

通过旋转圆可知，当粒子的磁场出射点A离P点最远时

AP = 2R1

同样，若粒子运动的速度大小为v2，当粒子的磁场出射点B离P点最远时

BP = 2R2

由几何关系可知

则

故选D。

二、实验题（每空3 分，共15 分）

11. 用如图所示的装置可以“验证动量守恒定律”，在滑块A和B相碰的端面上装有弹性碰撞架，它们的上端装有等宽的挡光片。

（1）实验前需要调节气垫导轨水平：在轨道上只放滑块A，轻推一下滑块A，其通过光电门1和光电门2的时间分别为、，当________（填“>”“=”或“<”），则说明气垫导轨水平。

（2）滑块A置于光电门1的左侧，滑块B静置于两光电门间的某一适当位置，给A一个向右的初速度，通过光电门1的时间为，A与B碰撞后A通过光电门2的时间为，B通过光电门2的时间为，为完成该实验，还必需测量的物理量有________。

A．遮光片的宽度　　   B．滑块A的总质量

C．滑块B的总质量　　D．光电门1到光电门2的间距

（3）若实验测得遮光片的宽度，滑块A的质量，滑块B的质量，，，。

①计算可知两滑块相互作用前系统的总动量为________，两滑块相互作用以后系统的总动量算得。（计算结果保留两位有效数字）

②若实验相对误差绝对值，即可认为系统动量守恒，则本实验中________。在误差范围内________（填“能”或“不能”）验证动量守恒定律。

【答案】    ①. ＝    ②. BC##CB    ③. 0.050    ④. 4%    ⑤. 能

【解析】

【详解】（1）[1]轻推一下滑块A，其通过光电门1和光电门2的时间分别为、，当时，则说明滑块A匀速运动，气垫导轨水平。

（2）[2]设遮光片的宽度d，碰撞前滑块A的速度

碰撞后滑块A的速度

滑块B的速度

要验证动量守恒，需要验证

即

等式两边均有，可以消掉，即

所以为完成该实验，还必需测量的物理量有滑块A的总质量、滑块B的总质量。

故选BC。

（3）①[3]两滑块相互作用前系统的总动量为

两滑块相互作用以后系统的总动量为

②[4][5]本实验中

所以，在误差范围内能验证动量守恒定律。

三、解答题：（要求写出公式和必要的文字说明，共45 分）

12. 一个柱状玻璃砖的横截面如图所示，为矩形，，， 为圆。现有一细束单色光在图示平面内从 中点以的入射角射入，折射后经过O点。已知光在真空中的速率为

（1）求玻璃砖的折射率；

（2）试判断光束在O点是否发生全反射（说明原因）；

（3）求光束在玻璃砖内的传播时间。

【答案】（1）；（2）见解析；（3）

【解析】

详解】（1）光路图如图所示

由图中几何关系可得

则有

解得

根据折射定律，可知玻璃砖的折射率为

（2）由图可知，光束在O点的入射角为

设光束在O点发生全反射的临界角为，则有

可得

可知光束在O点发生全反射。

（3）光束在O点发生全反射，则光束沿半径在CD弧射出，传播距离为

光束在玻璃砖中的速率为

光束在玻璃砖中的传播时间为

13. 如图甲所示，介质中振源O的振动图象如图乙所示，与O点在同一直线上有P、Q两个质点，P质点距离O点，Q质点距O点，振源振动所形成的机械波在传播过程中两相邻波谷之间的距离为d=0.8m。求：

（1）振源的振动方程；

（2）从振源振动开始计时，P质点第一次到达波谷时所需要的时间t；

（3）P质点第一次经过平衡位置向下运动时Q质点的位移值。

【答案】（1）（m）；（2）4.3s；（3）0.4m
 

【解析】

【详解】（1）根据简谐振动规律和振动图象得

所以
 

（m）

（2）设波速为v，波传到P点用时t1，由题意可知

所以

根据波的传播规律，波第一次传到P点所花时间满足

则P质点第一次到达波谷所需要的时间为

联立解得

（3）设质点P从起振到第一次经过平衡位置向下运动为t2，波传到Q点用时t3，Q点振动时间为t4，由（2）可知

而t3满足

则Q从开始振动经过的时间为

联立解得

故Q质点在正向的最大位移处，位移值为0.4m。

14. 如图所示，在y > 0的空间中存在匀强电场，场强沿y轴负方向；在y < 0的空间中，存在匀强磁场，磁场方向垂直xy平面（纸面）向外。一电荷量为q、质量为m的带正电的运动粒子，经过y轴上y = h处的点P1时速率为v0，方向沿x轴正方向；然后，经过x轴上x = 2h处的P2点进入磁场，并经过y轴上y = - 2h的P3点。不计重力。求：

（1）电场强度的大小。

（2）粒子到达P2时速度的大小和方向。

（3）磁感应强度的大小。

【答案】（1）；（2），方向与x轴夹角45°，斜向右下方；（3）

【解析】

【分析】（1）粒子在电场中做类平抛运动，利用类平抛运动的位移公式结合牛顿第二定律可以求出电场强度的大小；

（2）粒子在磁场中做匀速圆周运动，利用速度的合成可以求出合速度的大小，利用运动的轨迹可以判别速度的方向；

（3）粒子在磁场中做匀速圆周运动，利用牛顿第二定律结合轨道半径的大小可以求出磁感应强度的大小。

【详解】（1）粒子在电场和磁场中的运动轨迹如图所示

设粒子从P1运动到P2的时间为t，电场强度的大小为E，粒子在电场中的加速度为a，由牛顿第二定律

qE = ma

根据运动学公式有

v0t = 2h

h = at2

联立以上解得

（2）粒子到达P2时速度沿x方向速度分量为v0，以v1为速度沿y方向速度分量的大小，v表示速度的大小，θ为速度与x轴的夹角，则有

由图可得

θ = 45°

有

v1 = v0

联立以上各式解得

方向与x轴夹角45°，斜向右下方。

（3）设磁场的磁感应强度为B，在洛伦兹力作用下粒子做匀速圆周运动，由牛顿第二定律可得

r是圆周的半径，与x轴、y轴的交点为P2、P3，因为

OP2 = OP3

θ = 45°

由几何关系可知，连线P2P3为圆周的直径，由几何关系可求得

联立解得

15. 如图所示，两平行光滑金属导轨由两部分组成，左侧部分水平，右侧部分为半径r=0.5m 的竖直半圆，两导轨间距离d=0.3m，导轨水平部分处于竖直向上、磁感应强度大小B=1T 的匀强磁场中，两导轨电阻不计。有两根长度均为d 的金属棒ab、cd，均垂直置于水平导轨上，金属棒ab、cd 的质量分别为、，电阻分别为、。现让ab 棒以的初速度开始水平向右运动，cd 棒进入半圆轨道后，恰好能通过轨道最高位置，cd 棒进入半圆轨道前两棒未相碰，重力加速度，求：

（1）cd 棒通过轨道最高位置的速度大小v 及cd 棒刚进入半圆轨道瞬间的速度大小；

（2）cd 棒进入半圆轨道前，cd 棒上产生的焦耳热Q；

（3）cd 棒刚进入半圆轨道时，与初始时刻相比，两棒间距变化量。

【答案】（1），；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）cd棒在轨道最高位置由重力提供向心力，有

解得

cd棒从刚进入半圆轨道到通过轨道最高位置的过程中机械能守恒

解得

（2）cd棒与ab棒组成的系统动量守恒，设cd棒刚进入半圆轨道时ab的速度大小为v1，规定向右为正方向

解得

根据能量守恒定律有

根据电路特点有cd 棒进入半圆轨道前，cd 棒上产生的焦耳热

解得

（3）根据动量定理可得

则

解得

根据法拉第电磁感应定律可知平均电动势

平均电流

电量

解得