2022平阳县万全综合高级中学高二下学期期中考试物理含解析

2021-2022学年度高中物理期中考试卷

考试时间：90分钟；

第I卷（选择题）

一、单选题（本题共13小题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分））

1. 物理学家通过艰苦的实验来探究自然的物理规律，为人类的科学做出了巨大贡献。下列描述中符合物理学史实的是（　　）

A. 奥斯特在实验中观察磁生电的现象，揭示了电和磁之间存在联系

B. 安培在实验中观察到电流的磁效应，进一步分析和实验后证实了磁生电的猜想

C. 楞次通过实验探究得出：闭合回路中感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化

D. 法拉第根据通电螺线管产生的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说

【答案】C

【解析】

【详解】A．奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，揭示了电和磁之间存在联系，故A错误；

B．奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，法拉第进一步分析和实验后证实了磁生电的猜想，故B错误；

C．楞次通过实验探究得出，闭合回路中感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故C正确；

D．安培根据通电螺线管产生的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说，故D错误。

故选C。

2. 如图所示，洛伦兹力演示仪由励磁线圈、玻璃泡、电子枪等部分组成。励磁线圈是一对彼此平行、共轴的圆形线圈，它能够在两线圈之间产生匀强磁场．玻璃泡内充有稀薄的气体，电子枪在加速电压下发射电子，电子束通过玻璃泡内气体时能够显示出电子运动的径迹。若电子枪垂直磁场方向发射电子，电子质量为m，电荷量为e，匀强磁场的磁感应强度为B。根据上述信息可以得出（　　）

A. 电子做圆周运动的轨道半径 B. 电子做圆周运动的速度大小

C. 电子做圆周运动的周期 D. 电子的加速电压

【答案】C

【解析】

【详解】电子经加速电场

电子进入磁场做匀速圆周运动，根据洛仑兹力提供向心力，有

又因为

解得

由于轨道半径无法确定，所以速度及加速电压也无法确定，而电子质量为m，电荷量为e，匀强磁场的磁感应强度为B，根据上述信息可以得出圆周运动的周期，故C正确，ABD错误。

故选C。

3. 为使简谐运动单摆的周期变长，可采取以下哪种方法（    ）

A. 振幅适当加大 B. 摆长适当加长

C. 摆球质量增大 D. 将单摆从上海移到北京

【答案】B

【解析】

【详解】根据单摆的周期公式

可知为使简谐运动单摆的周期变长，可以适当增加摆长L或减小重力加速度g，而上海的纬度比北京的纬度低，所以将单摆从上海移到北京会使g增大。综上所述可知ACD错误，B正确。

故选B。

4. 倾角为θ的光滑固定斜面体处于竖直向下的匀强磁场中，在斜面上有一根长为L、质量为m的导线，导线与磁场垂直，导线中电流为I，方向如图所示，导线恰能保持静止，重力加速度为g。则磁感应强度B的大小为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】导线的受力情况如图

受重力、斜面的支持力、安培力，根据共点力平衡有

又

解得

ABD错误，C正确。

故选C。

5. 对光的衍射现象的定性分析，不正确的是（　　）

A. 光的衍射是光在传播过程中绕过障碍物发生弯曲传播的现象

B. 光的衍射现象为光的波动说提供了有力的证据

C. 衍射条纹图样是光波相互叠加的结果

D. 光的衍射现象完全否定了光的直线传播结论

【答案】D

【解析】

【详解】AB．光的衍射现象是光在传播过程中，能绕过障碍物继续向前传播的现象，从而为光的波动说提供了有力的证据，故AB正确；

C．衍射条纹是光波的叠加的结果，故C正确；

D．光的衍射，能绕过阻碍物继续传播，说明已偏离直线传播方向，但没有否定了光的直线传播的结论，光的直线传播只是近似的，只有在光的波长比障碍物小的多的情况下，光才看做沿直线传播的，所以光的衍射现象和直线传播是不矛盾的，故D错误；

不正确的故选D。

6. 下列振动中属于受迫振动的是（　　）

A. 用重锤敲击一下悬吊着的钟后，钟的摆动

B. 小孩睡在自由摆动的吊床上，小孩随着吊床一起摆动

C. 打点计时器接通电源后，振针的振动

D. 弹簧振子在竖直方向上上下振动

【答案】C

【解析】

【详解】A．用重锤敲击一下悬吊着的钟后，钟的摆动是自由振动，A错误；

B．小孩睡在自由摆动的吊床上，小孩随着吊床一起摆动是自由振动，B错误；

C．打点计时器接通电源后，振针的振动是受迫振动，C正确；

D．弹簧振子在竖直方向上上下振动是自由振动，D错误。

故选C。

7. 共振筛示意图如图所示，共振筛振动的固有频率为5Hz，为使共振筛发生共振，使其工作效率达到最高，则偏心轮的转速为（　　）

A. 5 r/s B. 10 r/s C. 0.2 r/s D. 300 r/s

【答案】A

【解析】

【详解】共振是指机械系统所受驱动力的频率与该系统的固有频率相接近时，系统振幅显著增大的现象。共振筛中，当驱动力频率和共振筛的固有频率相等时，共振筛发生共振，共振筛的振幅最大。根据题意，共振筛的固有频率为5 Hz，电动机某电压下，电动偏心轮的频率应该等于共振筛的频率，周期为

则转速

BCD错误，A正确

故选A。

8. 两球A、B在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动，mA＝1 kg，mB＝2 kg，vA＝6 m/s，vB＝2 m/s，当A追上B并发生碰撞后，两球A、B速度的可能值是（    ）

A. vA′＝5 m/s，vB′＝2.5 m/s

B. vA′＝2 m/s，vB′＝4 m/s

C. vA′＝－4 m/s，vB′＝7 m/s

D. vA′＝7 m/s，vB′＝1.5 m/s

【答案】B

【解析】

【详解】AD．碰前的动量为

碰后A项的总动量为

D项的总动量为

则两种情况都满足动量守恒；但碰后A的速度vA′大于B的速度vB′，必然要发生第二次碰撞，不符合实际，AD错误；

B．碰后的总动量为

则满足动量守恒，碰后A的速度小于B的速度，不会发生第二次碰撞，碰前的总动能

两球碰后的总动能

不违背能量守恒定律，B正确；

C．碰后的总动量为

则满足动量守恒，两球碰后的总动能

大于碰前的总动能

违背了能量守恒定律，C错误。

故选B。

9. B超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波，遇到人体组织会产生不同程度的反射。探头接收到的超声波信号形成B超图像。如图为血管探头沿x轴正方向发送的简谐超声波图像，t=0时刻波恰好传到质点M。已知此超声波的频率为1×107 Hz，下列说法不正确的是（　　）

A. 0~1.25×10-7s内质点M运动的路程为2 mm

B. 质点M第一次位移为0.2mm的时刻是×10-7s

C. 超声波在血管中的传播速度为1.4×103 m/s

D. t=1.5×10-7s时质点N恰好处于波谷

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】A．由题可知，质点M运动的路程为

A正确，不符合题意；

BC．超声波在血管中的传播速度为

根据传播方向可知，质点M开始振动的方向沿y轴负方向。当坐标为 的质点的振动形式传到M点时，质点M第一次位移为0.2mm，此时波向前传播

所用时间

B错误，符合题意；C正确，不符合题意；

D．质点N第一次到达波谷的时间为

D正确，不符合题意。

故选B。

10. 煤矿中瓦斯爆炸危害极大。某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率，于是，他设计了一种利用光的干涉监测矿井瓦斯的仪器，原理如图所示。在双缝后面放置两个完全相同的透明容器A、B，容器A与干净的空气相通，在容器B中通入矿井中的气体，观察屏上的干涉条纹，就能够监测瓦斯浓度。下列说法正确的是（　　）

A. 若屏的正中央是亮纹，说明B中的气体与A中的空气成分相同，不含瓦斯

B. 若屏的正中央是暗纹，说明B中的气体与A中的空气成分相同，不含瓦斯

C. 如果屏上干涉条纹不停移动，说明B中的气体瓦斯含量不稳定

D. 用频率更大的单色光照射单缝时，屏上出现的干涉条纹间距变大

【答案】C

【解析】

【详解】A．如果容器A、B中气体相同，则折射率相同，到屏的中央光程相同，所以中央为亮纹，若B中含有瓦斯，但是到屏的中央光程恰好相差波长的整数倍，中央也为亮纹，故B中可能含瓦斯，也可能不含，A错误；

B．如果屏中央为暗纹，则A、B中气体的折射率一定不同，B中含有瓦斯，B错误；

C．条纹不停地移动，则B中气体的折射率在变化，即瓦斯含量不稳定，C正确；

D．用频率更大的单色光照射单缝时，波长变短，干涉条纹间距变小，D错误。

故选C。

11. 一列简谐横波t=0时刻的波形如图所示，其中M、N为平衡位置在x1=3m和x2=9m的两个质点。已知质点M比质点N提前0.5s回到平衡位置，下列说法正确的是（　　）

A. 简谐波沿x轴正方向传播 B. 波传播速度的大小为2m/s

C. t=1s时，M、N的速率相等 D. t=1s时，M、N的运动方向相同

【答案】C

【解析】

【详解】A．由题意可知t=0时M沿y轴负方向运动，N沿y轴正方向运动，所以M应位于波传播方向波形的上坡上，N应位于波传播方向波形的下坡上，即波沿x轴负方向传播，选项A错误；

B．设波的传播速度为v，由题意可知

解得

选项B错误；

CD．由图可知波长

λ=8m

则波的周期为

从t=0到t=1s经过了半个周期，根据振动的特点可知t=1s时M、N的位移相同，速率相同，而运动方向相反，选项C正确，D错误。

故选C。

12. 如图所示，光滑的水平面上有大小相同、质量不等的小球A、B，小球A以速度v0向右运动时与静止的小球B发生碰撞，碰后A球速度反向，大小为，B球的速率为，A、B两球的质量之比为（　　）

A. 3∶8 B. 8∶3 C. 2∶5 D. 5∶2

【答案】C

【解析】

【详解】以A、B两球组成的系统为研究对象，两球碰撞过程动量守恒，以A球的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得

解得两球的质量之比

故C正确，故ABD错误。

故选C。

13. 如图所示，一个有界匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，一个矩形闭合导线框abcd沿纸面由位置1匀速运动到位置2。则（　　）

A. 导线框进入磁场时，感应电流方向为a→b→c→d→a

B. 导线框离开磁场时，感应电流方向为a→d→c→b→a

C. 导线框离开磁场时，受到的安培力方向水平向右

D. 导线框进入磁场时，受到安培力方向水平向左

【答案】D

【解析】

【详解】AD．导线框进入磁场时，cd边切割磁感线，由右手定则可知，电流方向为a→d→c→b→a，这时由左手定则可判断cd边受到的安培力方向水平向左，A错误，D正确；

BC．在导线框离开磁场时，ab边处于磁场中且在做切割磁感线运动，同样用右手定则和左手定则可以判断电流的方向为a→b→c→d→a，这时安培力的方向仍然水平向左，BC错误。

故选D。

二、多选题（本题共3小题，每小题2分，共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个符合题目要求的。全部选对的得2分，选对但不全的得1分，有选错的得0分）

14. 在单缝衍射实验中，下列说法正确的是（　　）

A. 将入射光由黄光换成绿光，衍射条纹间距变窄

B. 使单缝宽度变大，衍射条纹间距变宽

C. 换用频率较小的光照射，衍射条纹间距变宽

D. 增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽

【答案】ACD

【解析】

【分析】

【详解】AC．在单缝衍射实验中，当单缝宽度一定时，光波波长越长，频率越小，衍射现象越明显，衍射条纹间距越宽，而黄光的波长比绿光的波长长，故AC正确；

B．当光的波长一定时，单缝宽度越小，衍射现象越明显，条纹间距越宽，故B错误；

D．当光的波长一定、单缝宽度也一定时，增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距也会变宽，故D正确。

故选ACD。

15. 竖直放置的平行光滑导轨，其电阻不计，磁场方向如图所示，磁感应强度大小为B=0.5 T，导体ab及cd长均为0.2 m，电阻均为0.1 Ω，重均为0.1 N，现用力向上推动导体ab，使之匀速上升（与导轨接触良好），此时cd恰好静止不动，那么ab上升时，下列说法正确的是（　　）

A. ab受到的推力大小为0.2N

B. ab向上的速度为2 m/s

C. 在2 s内，推力做功转化电能是0.2J

D. 在2 s内，推力做功为0.8J

【答案】ABD

【解析】

【详解】A．根据题意，对cd棒分析，根据平衡条件有

对ab棒分析，根据平衡条件有

联立解得

故A正确；

B．导体ab切割磁感线，产生的感应电动势为

则感应电流为

安培力为

联立解得

故B正确；

C．在2 s内，推力做功转化的电能是

故C错误；

D．在2 s内，推力做功为

故D正确。

故选ABD。

16. 如图所示，足够长的光滑平行金属直导轨固定在水平面上，左侧轨道间距为2d，右侧轨道间距为d。轨道处于竖直向下的磁感应强度大小为B的匀强磁场中。质量为2m、有效电阻为2R的金属棒静止在左侧轨道上，质量为m、有效电阻为R的金属棒b静止在右侧轨道上。现给金属棒a一水平向右的初速度v0，经过一段时间两金属棒达到稳定状态。已知两金属棒运动过程中始终相互平行且与导轨良好接触，导轨电阻忽略不计，金属棒a始终在左侧轨道上运动，则下列说法正确的是（　　）

A. 金属棒b稳定时的速度大小为v0

B. 整个运动过程中通过金属棒a的电荷量为

C. 整个运动过程中两金属棒扫过的面积差为

D. 整个运动过程中金属棒a产生的焦耳热为mv02

【答案】BD

【解析】

【详解】A．稳定时磁通量不变，需要b的速度是a的速度的两倍，对a、b棒分别列动量定理

解得

，

故A错误；

B．由动量定理

即

解得

故B正确；

C．由

解得

故C错误；

D、根据能量守恒定律

解得

故D正确。

故选BD。

第II卷（非选择题）

三、实验题（共16分）

17. 在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上（如图1），并选用缝间距为d的双缝屏。从仪器注明的规格可知，毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L，接通电源使光源正常工作，发出白光。

（1）组装仪器时，若将单缝和双缝均沿竖直方向分别固定在a处和b处，则_____。

A．可观察到水平方向的干涉条纹

B．可观察到竖直方向的干涉条纹

C．看不到干涉现象

（2）若取下红色滤光片，其他实验条件不变，则在目镜中______。

A．观察不到干涉条纹

B．可观察到明暗相间的白多纹

C．可观察到彩色条纹

（3）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可_____；

A．将单缝向双缝靠近

B．将屏向靠近双缝的方向移动

C．将屏向远离双缝的方向移动

D．使用间距更小的双缝

（4）若实验中在像屏上得到的干涉图样如图2所示，毛玻璃屏上的分划板刻线在图2中A、B位置时，游标尺的读数分别为、，则入射的单色光波长的计算表达式为_____。分划板刻成在某条明条纹位置时游标卡尺如图3所示，则其读数为______。

【答案】    ①. B    ②. C    ③. B    ④.     ⑤. 31.10

【解析】

【详解】（1）[1]因为该实验是双缝干涉实验，a是单缝，b是双缝，单缝是竖直放置，观察到是竖直方向的干涉条纹，故选B。

（2）[2]若取下红色滤光片，白光干涉条纹为彩色的，故选C。

（3）[3]若想增加从目镜中观察到的条纹个数，需要减小条纹间距，由公式可知，需要减小双缝到屏的距离l或增大双缝间的距离d，故选B。

（4）[4][5]条纹间距

又知

两式联立得

此游标卡尺精度值为0.05mm，读数等于可动刻度读数与游标尺读数之和，故有

18. 电表为指针在中央的灵敏电流表，如图甲所示，把电表连接在直流电路中时出现的偏转情况。现把它与一个线圈串联，将磁铁从线圈上方插入或拔出，请完成下列填空。

（1）图（a）中灵敏电流计指针将向__________偏转（填“左”或“右”）

（2）图（b）中磁铁下方的极性是__________（填“极”或“极”）

（3）图（c）中磁铁的运动方向是__________（填“向上”或“向下”）

【答案】    ①. 右    ②. 极    ③. 向上

【解析】

【详解】由图甲可知，当电流由灵敏电流计的右接线柱流入时，灵敏电流计的指针向右偏转。

（1）[1]由图（a）可知，穿过螺线管的原磁场向下，磁通量增大，根据楞次定律可知，感应电流的磁场向上，根据右手定则可知，电流从右接线柱流入，故指针向右偏转；

（2）[2]由图（b）可知，电流由灵敏电流计的左侧流入，根据右手定则可知，感应电流的磁场方向向下，条形磁体向下移动，穿过螺线管的磁通量变大，根据楞次定律可知，螺线管中原磁场方向向上，故磁铁下方为极；

（3）[3]由图（c）可知，电流由灵敏电流计的左侧流入，根据右手定则可知，感应电流的磁场方向向下，穿过螺线管的原磁场向下，根据楞次定律可知，穿过螺线管的磁通量减少，故磁铁向上运动。

四、解答题（共39分）

19. 长为L的平行金属板水平放置，两极板带等量的异种电荷，板间形成匀强电场，一个带电量为+q、质量为m的带电粒子，以初速度v0紧贴上极板垂直于电场线方向进入该电场，刚好从下极板边缘射出，射出时速度恰与下极板成30°角，如图所示，不计粒子重力，求：

（1）粒子末速度的大小；

（2）匀强电场的场强；

（3）两板间的距离。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】(1)粒子离开电场时，合速度与水平夹角30度，由速度关系得合速度

(2)粒子在匀强电场中为类平抛运动，在水平方向上

在竖直方向上

由牛顿第二定律得

解得

（3）粒子做类平抛运动，在竖直方向上

解得

20. 如图所示，一束激光沿与墙面成30°角的方向射到竖直墙壁上，形成一光点P。现紧贴墙面放上一块厚度d = 3cm、折射率的玻璃砖，让光束通过玻璃砖后再射到墙上形成一光点P′。试求：

（1）光在玻璃中的折射角；

（2）光在玻璃砖中的传播速度；

（3）P′与P的距离。

【答案】（1）30°；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）由题知入射角为

θ1= 60°

根据折射定律可知

得光在玻璃中的折射角

θ2= 30°

（2）根据

得

（3）画出光路图如图所示

根据几何关系有

则

则

21. 质谱仪原理如图所示，a为粒子加速器，电压为，b为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为，板间距离为，c为偏转分离器，磁感应强度为。今有一质量为m、电荷量为e的正粒子（不计重力），经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动。求：

（1）粒子的速度v为多少；

（2）速度选择器的电压为多少；

（3）粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径R为多大。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】(1)在电场中，粒子被加速电场加速，由动能定理有

解得粒子的速度

（2）在速度选择器中，粒子受的电场力和洛伦兹力大小相等，则有

解得速度选择器的电压

（3）在磁场中，粒子受洛伦兹力作用而做圆周运动，则有

解得半径

22. 如图甲，MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成θ＝30°角固定，M、P之间接电阻箱R，电阻箱的阻值范围为0~4 Ω，导轨所在空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上、磁感应强度为B＝0.5 T。质量为m的金属杆ab水平放置在轨道上，其接入电路的电阻值为r。现从静止释放杆ab，测得最大速度为vm。改变电阻箱的阻值R，得到vm与R的关系如图乙所示。已知轨距为L＝2 m，重力加速度g＝10 m/s2，轨道足够长且电阻不计。

（1）当R＝0时，求杆ab匀速下滑过程中产生感应电动势E的大小及杆中的电流方向；

（2）求金属杆的质量m和阻值r；

（3）当R=4Ω时，ab杆从静止到最大速度过程中，流过R的电荷量为0.8C，求此过程中电阻R产生的热量QR。

【答案】（1）2 V，电流方向b→a；（2）0.2 kg，2 Ω；（3）0.8J

【解析】

【详解】(1)由图可知，当R＝0时，杆最终以v＝2 m/s匀速运动，产生电动势

E＝BLv＝2V

由右手定则判断可知杆中电流方向b→a。

(2)设杆运动的最大速度为v时产生的感应电动势

E＝BLv

由闭合电路的欧姆定律得

I＝

杆达到最大速度时满足

mgsinθ－BIL＝0

解得

由图像可知：斜率为

k＝m/（s·Ω）＝1 m/（s·Ω）

纵截距为

v0＝2 m/s

可得到

联立解得

m＝0.2 kg

r＝2Ω

(3)当R=4Ω时，设ab杆的最大速度为vm，则有

解得

vm=6m/s

设杆从静止到最大速度的位移为x，则有

解得

x=4.8m

由能量守恒定律有

因为

解得