甘肃省天水市甘谷县第四中学2022-2023学年高二下学期5月期中考试物理试题

甘谷四中2022—2023学年第二学期期中考试试题

高二物理

（考试时间：75分钟    试卷满分：100分）

第I卷（选择题，共48分）

一、单选题（每小题4分，共32分）

1．下列关于安培力和洛伦兹力说法正确的是（　　）

A．通电导线在磁场中一定受到安培力的作用

B．带电粒子在磁场中一定受到洛伦兹力的作用

C．洛伦兹力对运动电荷始终不做功

D．判断洛伦兹力方向时，根据左手定则，四指指向电荷运动的方向

2．下列有关通电导线和运动电荷受到磁场给他们的作用力方向的判断正确的是（　　）

A．         B．

C．         D．

3．关于四幅图像，下列说法正确的是（　　）

A．甲是光的干涉图样，乙是光的衍射图样，丙为薄膜干涉图样，丁为小挡板衍射图样

B．双缝干涉实验中，波长越长亮条纹越窄

C．同一个单缝做衍射实验，紫光的中央亮条纹比红光的宽

D．从图丙检验工件平整度的操作中，通过干涉条纹可推断出P为凸处、Q为凹处

4．如图所示，质量为4m的木块用轻质细绳竖直悬于O点，当一颗质量为m的子弹以的速度水平向右射入木块后，它们一起向右摆动的最大摆角为60°。木块可视为质点，重力加速度大小为g，则轻绳的长度为（　　）

A． 

B． 

C． 

D．

5．如图甲所示为以O点为平衡位置，在A、B两点间运动的弹簧振子，图乙为这个弹簧振子的振动图像，由图可知下列说法中正确的是（     ）

A．在t＝0.2s时，弹簧振子的加速度为正向最大

B．在t＝0.1s与t＝0.3s两个时刻，弹簧振子的速度相同

C．从t＝0到t＝0.2s时间内，弹簧振子做加速度增大的减速运动

D．在t＝0.6s时，弹簧振子有最小的位移

6．如图所示，横截面为半圆形的玻璃砖放置在真空中，光束a经O射入玻璃砖，折射光为b、c两束单色光。下列说法正确的是（ 　　）

A．玻璃砖对光束b的折射率大于对光束c的折射率

B．在玻璃砖中光束b的传播速度大于光束c的传播速度

C．在真空中光束b的波长大于光束c的波长

D．从玻璃射向真空时，光束c发生全反射的临界角小

7．两条通电的直导线互相垂直，如图所示，但两导线相隔一小段距离，其中导线AB是固定的，另一条导线CD能自由转动。它们通以图示方向的直流电时，CD导线将（　　）

A．逆时针方向转动，同时离开导线AB

B．顺时针方向转动，同时靠近导线AB

C．逆时针方向转动，同时靠近导线AB

D．顺时针方向转动，同时离开导线AB

8．如图所示，用两根轻细悬线将质量为m、长为l的金属棒ab悬挂在c、d两处，置于匀强磁场内。当棒中通以从a到b的电流I后，两悬线偏离竖直方向θ角而处于平衡状态。为了使棒平衡在该位置上，所需的磁场的最小磁感应强度的大小、方向为（　　）

  A．，竖直向上

B．，竖直向下

C．，平行悬线向下

D．，平行悬线向上

二、多选题（每小题4分，共16分）

9．在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个带电粒子做匀速圆周运动，如果又顺利垂直进入另一磁感应强度为2B的匀强磁场，则（　　）

A．粒子的速率加倍，周期减半

B．粒子速率不变，轨道半径减半

C．粒子的速率减半，轨道半径变为原来的

D．粒子速率不变，周期减半

10．如图所示，在带电的两平行金属板间有相互垂直的匀强磁场和匀强电场，磁感应强度为B，电场强度为E，现有一电子以速度v0平行金属板射入场区，则（     ）

A．若电子沿轨迹Ⅰ运动，则

B．若电子沿轨迹Ⅱ运动，则

C．若电子沿轨迹Ⅰ运动，则

D．若电子沿轨迹Ⅱ运动，则

11．图甲为一列简谐横波在时的波形图，图乙为这列波上质点的振动图像，则下列说法正确的是（　　）

A．该横波向左传播，波速为

B．时，质点P的振动方向为y轴负方向

C．时，质点P的加速度大于质点的加速度

D．在时间内，质点通过的路程为

12．1930年美国物理学家Lawrence提出回旋加速器的理论，1932年首次研制成功。如图所示为两个半径为R的中空半圆金属盒D1、D2置于真空中，金属盒D1、D2间接有电压U的交流电为粒子加速，金属盒D1圆心O处粒子源产生的粒子初速度为零。匀强磁场垂直两盒面，磁感应强度大小为B，粒子运动过程不考虑相对论效应和重力的影响，忽略粒子在两金属盒之间运动的时间，下列说法正确的是（     ）

  A．交流电的周期和粒子在磁场中运动的周期相同

B．加速电压U越大，粒子最终射出D形盒时的动能就越大

C．粒子最终射出D形盒时的动能与加速电压U无关

D．粒子第一次加速后和第二次加速后速度之比是

第II卷（非选择题，共52分）

三、实验题（每空2分，共18分）

13．某同学做“用单摆测重力加速度”的实验，实验装置如图甲所示，在摆球的平衡位置处安放一个光电门，连接数字计时器，记录小球经过光电门的次数。

（1）下列说法中正确的是___________(单选)。

A．直接测出摆球做一次全振动的时间作为周期的测量值

B．质量相同的铁球和软木球，应选用铁球作为摆球

C．可将摆球从平衡位置拉开一个任意角度然后释放摆球

D．可以选择有弹性的细绳作为摆线

（2）在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺测得从悬点至摆球顶端的长度为，再用游标卡尺测量摆球直径，结果如图乙所示，则摆球直径___________cm；

（3）将摆球从平衡位置拉开一个合适的角度，静止释放摆球，摆球在竖直平面内稳定摆动后，启动数字计时器，摆球通过平衡位置时从1开始计数，同时开始计时，当摆球第次（为大于3的奇数）通过光电门时停止计时，记录的时间为，此单摆的周期___________（用、表示），重力加速度的大小为_____________（用、和表示）。

14．某同学利用如图甲所示的装置做“用双缝干涉测量光的波长”的实验。

（1）图甲中的a、b、c分别是______________

A．单缝、滤光片、双缝      

B．滤光片、单缝、双缝      

C．单缝、双缝、滤光片

（2）该小组同学在目镜中观察到的干涉图样为________（填“A”或“B”）。

（3）下列说法正确的是________(多选)。

A．若仅将蓝色滤光片换成红色滤光片，则相邻干涉条纹间距变宽

B．若仅将单缝向双缝移动一小段距离，则相邻干涉条纹间距变宽

C．若仅增大双缝间的距离，则相邻干涉条纹间距变小

D．若去掉滤光片，则干涉现象消失

（4）实验中，选用红色滤光片测量红光的波长，测得双缝间的距离，双缝与屏之间的距离，通过测量头观察第1条亮条纹的读数为3.645mm，转动手轮，使分划线向一侧移动，使分划板的中心刻线对齐第6条亮条纹的中心，观察第6条亮条纹的位置如图乙所示，其读数为__________mm，由此求得红光的波长为____________m（计算结果保留三位有效数字）。

四、计算题（共34分）

15．（本小题10分）如图所示，质量的物体，以水平速度滑上静止在光滑水平面上的平板小车，小车质量，物体与小车车面之间的动摩擦因数，取，设小车足够长，求：

（1）小车和物体的共同速度是多少；

（2）物体在小车上滑行的时间；

（3）在物体相对小车滑动的过程中，系统产生的摩擦热是多少。

16．（本小题12分）如图所示，平行金属导轨间距，其所在平面与水平面夹角，且处于磁感应强度、方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场中。金属导轨顶端接有电动势、内阻的直流电源。现把一根质量的导体棒放在金属导轨上，此时导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，流经导体棒的电流大小为，金属导轨电阻不计，取。已知，。求：

（1）导体棒受到的安培力大小及方向；

（2）导体棒与金属导轨两接触点间的电阻；

（3）此时导体棒受到的摩擦力大小及方向。

17．（本小题12分）如图所示，有界匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，MN、PQ为磁场的边界，磁场区域宽度为d。一束电荷量为e的带电粒子以速度v垂直磁场边界射入磁场中，穿出磁场时速度方向与磁场右边界夹角为45°。不考虑电荷之间的相互作用力，求：

（1）粒子的电性；

（2）穿越磁场时的轨道半径；

（3）该粒子的质量；

（4）穿越磁场的时间。

甘谷四中2022—2023学年第二学期期中考试试题

高二物理（答案）

第I卷（选择题，共48分）

一、单选题（每小题4分，共32分）

1．【答案】C

【详解】A．导线放在磁场中，受到的安培力为F=BILsinθ，当电流大小为零或磁场与电流方向夹角为零时，导线不受安培力的作用，选项A错误；

B．静止的电荷在磁场中不受磁场力，或运动的电荷速度方向与磁场方向平行，则也不受洛伦兹力的作用，选项B错误；

C．电荷在磁场中受到洛伦兹力，其方向与速度方向垂直，洛伦兹力不做功，选项C正确；

D．判断洛伦兹力方向时，根据左手定则，四指指向正电荷运动的方向，选项D错误。

故选C。

2．【答案】C

【详解】A．由左手定则可知，A图中的通电导线受水平向右的安培力，故A错误；

B．由左手定则可知，B图中的通电导线受竖直向上的安培力，故B错误；

C．由左手定则可知，C图中的运动电荷受垂直纸面向外的洛伦兹力，故C正确；

D．由左手定则可知，D图中的运动电荷受竖直向上的洛伦兹力，故D错误。

故选C。

3．【答案】A

【详解】A．甲是光的干涉图样，乙是光的衍射图样，丙为薄膜干涉图样，丁为小挡板衍射图样，故A正确。

B．双缝干涉实验中，相邻明条纹或暗条纹间距公式为

由此可知，光的波长波长越长，明条纹或暗条纹间距越宽，亮条纹也就越宽，故B错误。

C．由产生明显衍射现象的条件可知，同一个单缝做衍射实验，波长越长的光产生的中央亮条纹越宽，所以红光的中央亮条纹比紫光的宽，故C错误。

D．从图丙检验工件平整度的操作中，通过干涉条纹可推断出P为凹处、Q为凸处，故D错误。

故选A。

4．【答案】C

【详解】设子弹射入木块后它们共同的速度大小为v，根据动量守恒定律有

设轻绳的长度为L，根据动能定理有

联立解得

故选C。

5．【答案】C

【详解】A．在t＝0.2s时，弹簧振子的位移为正向最大，加速度为负向最大，A错误；

B．在t＝0.1s与t＝0.3s两个时刻，弹簧振子的位移相同，说明弹簧振子在同一位置，速度大小相等，方向相反，B错误；

C．从t＝0到t＝0.2s时间内，弹簧振子的位移增大，加速度增大，速度减小，所以弹簧振子做加速度增大的减速运动，C正确；

D．在t＝0.6s时，弹簧振子的位移为负向最大，D错误。

故选C。

6．【答案】A

【详解】A．由图可知，光束b的折射角小于对光束c的折射角，根据折射定律

可得，玻璃砖对光束b的折射率大于对光束c的折射率，故A正确；

B．根据公式

可得，玻璃砖对光束b的折射率大于对光束c的折射率，则在玻璃砖中光束b的传播速度小于光束c的传播速度，故B错误；

C．玻璃砖对光束b的折射率大于对光束c的折射率，则光束b的频率大于对光束c的频率，根据

可知，在真空中光束b的波长小于光束c的波长，故C错误；

D．玻璃砖对光束b的折射率大于对光束c的折射率，根据

可知，从玻璃射向真空时，光束c发生全反射的临界角大，故D错误。

故选A。

7．【答案】C

【详解】导线产生的磁场磁感线为左图的黑圆线

红色的为CD导线，由左手定则可判断CD左侧受力向下，右侧受力向上，所以CD棒会逆时针旋转；AB导线和CD导线靠近还是远离可以从右判断，AB产生的磁场如图所示，由左手定则可判断CD导线受力指向AB导线，故CD导线会靠近AB导线。

故选C。

8．【答案】D

【详解】要求所加磁场的磁感应强度最小，应使棒平衡时所受的安培力有最小值。如图

由于棒的重力恒定，悬线拉力的方向线不变，有力的矢量三角形可知，安培力的最小值为安培力与绳子的拉力垂直，即

则

得

由左手定则知所加磁场的方向平行悬线向上。

故选D。

二、多选题（每小题4分，共16分）

9．【答案】BD

【详解】AD．洛伦兹力只改变带电粒子的速度方向，不改变速度大小，所以粒子的速率不变。由周期公式

可知，当磁感应强度变为原来的2倍，周期将减半，故A错误，D正确；

BC．根据洛伦兹力提供向心力

解得

可知，当磁感应强度变为原来的2倍，轨道半径将减半，故B正确，C错误。

故选BD。

10．【答案】BC

【详解】AC．若电子沿轨迹Ⅰ运动，有

得

A错误，C正确；

BD．若电子沿轨迹Ⅱ运动,有

得

B正确，D错误。

故选BC。

11．【答案】AD

【详解】AB．根据题意，由图乙可知，时，质点的振动方向为y轴负方向，周期为，由图甲，利用同侧法可知，该横波向左传播，波长为，则波速为

质点P的振动方向为y轴正方向，故B错误，A正确；

C．时，质点到达波谷，质点到达波峰，则质点P的加速度等于质点的加速度，故C错误；

D．在时间内，质点振动半个周期，通过的路程为

故D正确。

故选AD。

12．【答案】ACD

【详解】A．为了保证每次带电粒子经过狭缝时均被加速，使其能量不断提高，要在狭缝处加一个与粒子运动的周期一致的交变电压，A正确；

BC．粒子射出时圆周运动半径为R，有：

解得最大速度为：

所以最大动能为：

与加速电压U无关，B错误，C正确；

D．第一次加速：

解得：

第二次加速：

解得：

所以粒子第一次加速后和第二次加速后速度之比是：

D正确。

故选ACD。

第II卷（非选择题，共52分）

三、实验题（每空2分，共18分）

13．【答案】 （1） B   （2）1.07   （3）      

【详解】（1）A．为了减小周期的测量误差，应测多次全振动的时间，再求出一次全振动的时间作为周期的测量值，故A错误；

B．为了减小空气阻力的影响，质量相同的铁球和软木球，应选用铁球作为摆球，故B正确；

C．将摆球从平衡位置拉开的角度应小于，然后释放摆球，故C错误；

D．为了保证摆动过程中，摆长保持不变，不可以选择有弹性的细绳作为摆线，故D错误；

故选B。

（2）10分度游标卡尺的精确值为，由图乙可知摆球直径为

（3）摆球通过平衡位置时从1开始计数，同时开始计时，当摆球第次（为大于3的奇数）通过光电门时停止计时，记录的时间为，此单摆的周期为

小球做单摆运动的摆长为                    

根据单摆周期公式可得                    

可得重力加速度的大小为

14．【答案】（1）B    （2） A    （3） AC/CA   （4）  4.944—4.947   

【详解】（1） 用双缝干涉测量光的波长实验中，安装仪器从左到右的顺序为：光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏。故选B。

（2）干涉条纹是明暗相间的等间距条纹。观察到的干涉图样为A。

（3） A．相邻两亮条纹间距

蓝光的波长小于红光的波长，若将蓝色滤光片换成红色滤光片，则相邻干涉条纹间距变宽，A正确；

B．条纹间距与单缝和双缝间的距离无关，B错误；

C．相邻两亮条纹间距                    

双缝间距变大，条纹间距变小，C正确；

D．如果光源发出的光不是单色光，去掉滤光片，仍能发生干涉现象，则是复色光的干涉，D错误。

故选AC。

（4）读数为                      

由题图可知，条纹间距

双缝与屏之间的距离m，双缝间的距离mm，由

得                                      

代入数据得                            

四、计算题（共34分）

15．（本小题10分）【答案】（1）；（2）；（3）30J

【详解】（1）小车和物体组成的系统动量守恒，规定向右为正方向，则

 ………………（2分）

解得

  ………………（1分）

（2）物体在小车上做匀减速直线运动，根据牛顿第二定律可知

   ………………（2分）

解得

  ………………（1分）

则物体在小车上滑行的时间为

   ………………（1分）

（3）根据能量守恒定律，系统产生的摩擦热为

  …………（3分）

16．（本小题12分）

【答案】（1）0.3N，方向沿斜面向上；（2）2.5；（3）0.06N，方向沿斜面向下

【详解】（1）由左手定则可知导体棒受到的安培力方向沿斜面向上，………………（2分）

大小为    ………………（2分）

（2）根据闭合电路欧姆定律可得

                     …………………（2分）

代入数据解得

               R=2.5     ………………（2分）

（3）根据受力平衡可得

   ………………（2分）

解得导体棒受到的摩擦力大小为

………………（1分）

方向沿斜面向下。                   ………………………………（1分）

17．（本小题12分）【答案】（1）负电（2）；（3）；（4）

【详解】（1）由左手定则知，该粒子带负电。         ………………（2分）

（2）设电子做匀速圆周运动的半径为，由几何关系可得

    ………………（3分）

（3）由洛伦兹力提供向心力可得

       ………………（2分）

解得

       ………………（2分）

（4）由几何关系可得粒子做圆周运动的圆心角为，穿越磁场的时间为

      ………………（3分）