2023-2024学年江苏省南京师大附中高二（上）期末物理试卷（含答案）

这是一份2023-2024学年江苏省南京师大附中高二（上）期末物理试卷（含答案），共10页。试卷主要包含了单选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1.下列关于光的说法合理的是( )
A. 图甲是光导纤维的工作原理示意图，内芯的折射率比外套的折射率小
B. 图乙是小孔衍射的图样，也被称为“泊松亮斑”
C. 图丙中的M、N是偏振片，P是光屏。当M固定不动、N缓慢转动时，光屏P上光斑的亮度出现明、暗交替变化，此现象表明光波是纵波
D. 图丁是空气中双缝干涉原理图，若P1到S1、S2(S1、S2到S等距)的路程差是半波长的偶数倍，则P1处是亮纹中心
2.安检门是一个用于安全检査的“门”，“门框”内有线圈’线圈中通有变化的电流。如果金属物品通过安检门，金属中会被感应出涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警，关于这个安检门的以下说法正确的是( )
A. 安检门能检查出毒贩携带的毒品
B. 安检门能检查出旅客携带的水果刀
C. 如果“门框”的线圈中通上恒定电流，安检门也能正常工作
D. 安检门工作时，主要利用了电流的热效应原理
3.如图所示，我国的球面射电望远镜(FAST)是世界上最大的单口径射电望远镜，被称为“超级天眼”。“天眼眼眶”的直径为D，其所在处地磁场的磁感应强度大小为B，与“眼眶”平面平行、垂直的分量大小分别为B1、B2，则( )
A. 穿过“眼眶”的磁通量大小为14B1πD2
B. B、B1、B2三者大小关系满足B=B1+B2
C. 在地球自转90°的过程中，穿过“眼眶”磁通量的变化量为0
D. 在地球自转180°的过程中，穿过“眼眶”磁通量的变化量为12B2πD2
4.每年夏季，我国多地会出现如图甲所示日晕现象。日晕是当日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。如图乙所示为一束太阳光射到六角形冰晶时的光路图，a、b为其折射出的光线中的两种单色光。下列说法正确的是( )
A. 在冰晶中，b光的传播速度比a光小
B. 通过同一装置发生双缝干涉，b光的相邻亮条纹间距大
C. 从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角小
D. a光的频率较大
5.在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，玻璃砖为长方体，某同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖实际位置的关系如图所示。光与aa′成夹角θ从上表面射入玻璃砖，从下表面射出，该同学其他实验操作均正确，且均以aa′、bb′为界面画光路图，下列说法正确的是( )
A. 该同学测得的折射率与真实值相比偏小
B. 该同学测得的折射率与真实值相比不变
C. 若增大θ，在另一侧可能观察不到出射光线
D. 若玻璃砖在纸面内转过了一个较小的角度，入射光线与出射光线可能不平行
6.某同学学习了电磁感应相关知识之后，做了探究性实验：将闭合线圈按图示方式放在电子秤上，线圈上方有一N极朝下、竖直放置的条形磁铁，手握磁铁在线圈的正上方静止，此时电子秤的示数为m0。将磁铁N极( )
A. 加速插向线圈的过程中，电子秤的示数小于m0
B. 加速抽出线圈的过程中，电子秤的示数大于m0
C. 加速插入线圈瞬间，线圈中感应电流沿逆时针方向(俯视)
D. 加速插入线圈瞬间，线圈中感应电流沿顺时针方向(俯视)
7.如图所示，用一段导线围成半径为R的圆弧AB，圆心为O，导线中通有顺时针方向的电流，在导线所在的平面(纸面)内加某一方向的匀强磁场，导线受到的安培力最大且方向垂直纸面向外。则下列说法正确的是( )
A. 磁场方向垂直AB向下
B. 若仅将导线绕O点在纸面内顺时针转过30°，安培力变为原来的 32
C. 若仅将导线绕O点在纸面内顺时针转过90°，安培力的大小不变
D. 若仅将磁场方向变为垂直纸面向外，安培力的大小和方向均发生变化
8.如图所示，OACD是一长为OA=L的矩形，其内存在垂直纸面向里的匀强磁场，一质量为m、带电量为q的粒子从O点以速度v0垂直射入磁场，速度方向与OA的夹角为α，粒子刚好从A点射出磁场，不计粒子的重力，则( )
A. 粒子一定带正电
B. 矩形磁场的宽度最小值为L(1−csα)sinα
C. 粒子从O到A所需的时间为2αLv0
D. 匀强磁场的磁感应强度为2mv0sinαqL
9.如图所示，一个平行于纸面的等腰直角三角形导线框，水平向右匀速运动，穿过宽度为d的匀强磁场区域，三角形两直角边长度为2d，线框中产生随时间变化的感应电流i，下列图形正确的是( )
A. B.
C. D.
10.霍尔元件是一种重要的磁传感器，利用霍尔元件将电压表改装为磁强计的原理如图所示，导电物质为电子的长方体霍尔元件三边长度分别为d1、d2、d3，放在与它垂直的匀强磁场中。当恒定电流I(由电流表显示)通过霍尔元件时，在它的前后两个侧面之间会产生霍尔电压(由伏特表显示)，它的霍尔系数为k。通过电压表示数可以计算出匀强磁场磁感应强度B的大小，下列说法正确的是( )
A. b是电压表V“+”接线柱
B. 电压表V示数与磁感应强度B的大小成反比
C. 为提高磁强计的灵敏度，可适当减小d3
D. 为提高磁强计的灵敏度，可将滑动变阻器R的触头P向左调节少许
二、实验题：本大题共2小题，共15分。
11.在实验室用双缝干涉测光的波长，实验装置如图1所示：

(1)为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离Δx，而是先测量n个条纹的间距再求出Δx。下列实验采用了类似方法的有______。
A.《探究两个互成角度的力的合成规律》的实验中合力的测量
B.《用单摆测重力加速度》实验中单摆周期的测量
C.《探究弹簧弹力与形变量的关系》实验中弹簧形变量的测量
(2)若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为L，如图2所示，测得第1条亮条纹中心到第5条亮条纹中心之间的距离为x，则单色光的波长λ= ______。
(3)下列关于实验过程中的若干现象的表述正确有______。
A.将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽
B.将光源向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽
C.实验装置中，器材B的作用是使射向单缝的光更集中
D.去掉滤光片后，干涉现象消失
12.某研究小组在探究影响感应电流方向的因素时，设计并进行了如下几个实验：
(1)实验方案1：采用如图甲所示实验装置，若滑动变阻器采用限流接法，请用笔画线代替导线将实物电路补充完整。

(2)在方案1的实验过程中观察到，闭合开关时灵敏电流计的指针向右偏转了一下，则在电路稳定后，再将滑动变阻器迅速向右滑动，电流计的指针将向______偏转(填“左”或“右”)。
(3)实验方案2：采用如图乙所示实验装置，把条形磁铁N极向下插入线圈时，二极管A发光；拔出时，二极管B发光。则线圈缠绕方向为图乙中的______(填“①”或“②”)。
三、计算题：本大题共4小题，共45分。
13.如图甲所示，空间中存在水平向右的匀强电场和垂直纸面向内的匀强磁场，如图乙所示的空间仅存在水平向右的匀强电场，两区域中的电场强度相同。质量相同的带电微粒a和b分别在甲、乙区域沿图示虚线做直线运动，运动轨迹均与水平方向成θ=30°角。
(1)判断微粒a和b的电性；
(2)求微粒a和b所带电量大小的比值。
14.如图所示，两条相距d的平行金属导轨位于同一水平面内，其右端接一阻值为R的电阻。质量为m、电阻为2R的金属棒ab静止在导轨上，其左侧的矩形匀强磁场区域MNPQ的磁感应强度大小为B、方向竖直向下。当该磁场区域以速度v0匀速向右扫过金属棒后，金属棒的速度变为v。导轨的电阻不计，导轨光滑且足够长，棒始终与导轨接触良好。求：
(1)MN刚扫过棒时，a、b两端之间的电势差Uab；
(2)PQ刚要离开棒时，电阻R的热功率P。
15.如图，在竖直向下的匀强磁场中有两根竖直放置的平行粗糙导轨CD、EF，导轨上放有一金属棒MN，棒中通有图示方向电流I，I随时间变化规律满足I=kt(k>0，且为已知常量)。现从t=0时刻由静止释放金属棒。已知磁感应强度为B，金属棒的质量为m，长度为L，棒与导轨间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。试求：
(1)经多长时间金属棒MN的速度达到最大；
(2)金属棒MN的最大速度；
(3)金属棒MN受到的摩擦力的最大值。
16.如图甲所示，在xOy平面的x轴上方区域范围内存在一匀强磁场，方向如图所示，磁感应强度大小可调。坐标(x=0,y=a)处有一粒子源，在某一时刻向平面内各个方向均匀发射N个质量为m、电荷量为q、速度为v0的带负电的粒子。不计重力及粒子间的相互作用。
(1)若沿y轴正方向发射的粒子恰好不射出磁场区域，试求磁感应强度的大小；
(2)在第(1)问的条件下，试求发射粒子后经多长时间，开始有粒子到达x轴；
(3)如图乙所示，若磁场限制在以坐标(2a,a)的点为圆心，2a为半径的圆形区域内，磁感应强度的大小调为mv02qa。现在x轴上x≥2a的区域铺设吸收粒子的挡板，求能垂直打在挡板上的粒子在先后到达板上的时间内对挡板的平均作用力。
参考答案
1.D
2.B
3.C
4.A
5.A
6.C
7.B
8.D
9.C
10.D
11.B xd4L AC
12.左 ②
13.解：(1)分别做出粒子在甲、乙两种情景下的受力示意图，如图所示：

粒子a在甲图中做匀速直线运动，所受电场力水平向右，故带正电荷；
粒子b所受合力与MN共线，故带负电荷。
(2)根据平衡条件和力的合成与分解
对a：F=qaE=mgtan30°= 33mg
对b：F′=qbE=mgtan30∘= 3mg
解得：qaqb=13
答：(1)微粒a和b的电性分别为：正电荷、负电荷；
(2)微粒a和b所带电量大小的比值为13。
14.解：(1)MN刚扫过金属杆时，杆上产生的感应电动势为
E=Bdv0
根据闭合电路的欧姆定律，回路中的感应电流为
I=ER+2R=Bdv03R
根据右手定则，电流从a向b，所以
Uab=−IR=−13Bdv0；
(2)PQ刚要到达金属杆时，根据法拉第电磁感应定律，杆上产生的感应电动势为
E′=Bd(v0−v)
根据闭合电路的欧姆定律，回路中的感应电流为
I′=E′R+2R=Bd(v0−v)3R
电阻R消耗的电功率
PR=I′2R=B2d2(v0−v)29R。
答：(1)MN刚扫过棒时，a、b两端之间的电势差Uab为−13Bdv0；
(2)PQ刚要离开棒时，电阻R的热功率P为B2d2(v0−v)29R。
15.解：(1)导线受安培力为：F=BIL
其中I=kt
由左手定则可知，安培力方向垂直纸面向里，导致棒在运动过程中受到摩擦力，由牛顿第二定律得：
mg−μBIL=ma
当a=0时速度最大，此时时间为：
t0=mgμkBL
(2)由(1)可得：a=g−μkBLmt
作出金属棒的a−t图像，与坐标轴围成的面积即为速度。

所以最大速度为：vm=12gt0=mg22μkBL
(3)根据图像的对称性，t=2t0时速度恰好减为0
此前瞬间安培力最大，摩擦力最大，为：fmax=2mg
答：(1)经mgμkBL时间金属棒MN的速度达到最大；
(2)金属棒MN的最大速度为mg22μkBL；
(3)金属棒MN受到的摩擦力的最大值为2mg。
16.解：(1)轨迹与x轴相切时，半径
R=a
所以由洛伦兹力提供向心力
qv0B=mv02R
解得
B=mv0qa
(2)当粒子从O点出射时，运动时间最短。运动的圆心角为
α=π3
所以最短时间
t=π3Rv0=πa3v0
(3)粒子做圆周运动
qv0B′=mv02R′
解得
R′=2a
如图所示，粒子源打出的部分粒子恰好垂直打在挡板上。

根据几何关系则有
sinθ=a2a=12
所以
θ=π6
粒子源打出的部分粒子恰好垂直打在挡板上的动量的变化量
Δp=π62πNmv0
粒子源打出的部分粒子恰好垂直打在挡板上运动的最短时间
t1=(π−π6)⋅2av0=5πa3v0
粒子源打出的部分粒子恰好垂直打在挡板上运动的最长时间
t2=π⋅2a+av0=(2π+1)av0
这部分粒子在先后到达板上的时间内，对挡板的平均作用力
F−=Δpt2−t1
解得
F−=Nmv024(π+3)a
答：(1)磁感应强度的大小mv0qa；
(2)发射粒子后经πa3v0，开始有粒子到达x轴；
(3)能垂直打在挡板上的粒子在先后到达板上的时间内对挡板的平均作用力Nmv024(π+3)a。