精品解析：江苏省南通市如皋市2022-2023学年高二上学期1月期末物理试题

2022-2023学年度高一年级第一学期期末教学质量调研

物理（选修）试题

一、单项选择题：共10题，每题3分，共30分。每题只有一个选项最符合题意。

1. 一单摆振动图像如图所示。已知当地的重力加速度为，且，则（　　）

A. 该单摆的摆长为

B. 内，摆球的重力势能减小

C. 时，摆球的加速度为0

D. 与时，摆球的运动方向相同

【答案】A

【解析】

【详解】A．根据图像可知，单摆的周期为，由单摆公式

解得摆长为

故A正确；

B．内，单摆的位移增大，可知摆球的重力势能增加，故B错误；

C．时，摆球处于平衡位置，摆球沿速度方向的加速度为零，但此时摆球具有一定的向心加速度，则摆球的加速度不为0，故C错误；

D．与时，摆球的运动方向相反，故D错误。

故选A。

2. 如图所示，一单色光源放在一空箱子左侧，中间放置一单缝，在箱子的左壁开有双缝，此时会在右壁上产生干涉图样。现把整个装置浸入透明油中，则右壁上产生干涉条纹会（　　）

A. 间距不变 B. 间距变大 C. 间距变小 D. 条纹消失

【答案】C

【解析】

【详解】双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，所有条纹宽度相同且等间距，随着波长越长，则条纹间距越大，根据

而

现把整个装置浸入透明油中，由于油的折射率大，则有波长变小，由于

故条纹间距变密。

故选C。

3. 如图所示，两个完全相同的灯泡的电阻值与相等，线圈的自感系数很大，且直流电阻值忽略不计。闭合开关瞬间均发光，待电路稳定后再断开开关，则（　　）

A. 闭合开关瞬间，、的亮度相同

B. 闭合开关后，、都逐渐变暗

C. 断开开关瞬间，中电流方向与断开前相同

D. 断开开关后，由不亮突然闪亮后熄灭

【答案】D

【解析】

【详解】AB．接通时，由于线圈的自感作用，L中的电流由零逐渐增大的，所以与L并联的上的电流从大逐渐减小，所以逐渐变暗；电路稳定后被短路，因此与L串联的灯电流逐渐增大，逐渐变亮，选项AB错误；

CD．断开开关，灯立刻熄灭，而由于线圈的自感作用，线圈电流不能突变，因此与线圈构成回路的灯由不亮突然闪亮后熄灭，选项C错误，D正确。

故选D。

4. 如图所示，小明在练习用头颠球。某次足球由静止自由下落，被头部顶起后竖直上升的最大高度仍为。已知足球与头的作用时间为，足球的质量为，重力加速度取，不计空气阻力。则头对足球的平均作用力为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】取向上为正方向，根据

得足球落到头顶的速度

足球反弹时的速度

根据动量定理

代入数据解得

F=36N

故选D。

5. 如图所示，由两束单色光组成的复合光垂直直角三棱镜的边进入棱镜，并在边上的点发生反射与折射。已知折射光线为单色光，则（　　）

A. 光的折射率比光的折射率大

B. 点处的反射光线仅为光

C. 在同一种介质中，光的波长比光的波长大

D. 改变复合光的入射角度，光从空气射向边时可发生全反射

【答案】A

【解析】

【详解】A．由于a光发生了全反射，因此三棱镜对a光发生全反射的临界角小于b光的临界角，由

可得光的折射率比光的折射率大，故A正确；

B．由图可知，只有b光发生折射，但是b光也会发生反射，因此反射光中既有a光，也有b光，仍是复色光，故B错误；

C．在同一种介质中，由于波长越小，折射率越大，则光的波长比光的波长小，故C错误；

D．全反射是光从光密介质射向光疏介质，故光从空气射向边时不会发生全反射，故D错误。

故选A。

6. 电磁流量计是一种测量导电液体流量的装置（单位时间内通过某一截面的液体体积，称为流量），其结构如图所示，上、下两个面M、N为导体材料，前后两个面为绝缘材料。流量计的长、宽、高分别为、、，左、右两端开口，液体从左往右流动，在垂直于前、后表面向里的方向加磁感应强度大小为的匀强磁场，则（　　）

A. M板的电势低于N板的电势

B. 当电压表的示数为时，液体流量为

C. 若仅增大导电液体中离子的浓度，电压表示数将增大

D. 当电压表的示数稳定时，导电液体中的离子不受洛伦兹力作用

【答案】B

【解析】

【详解】A．根据左手定则可知，正电离子受到的洛伦兹力指向M板，负电离子受到的洛伦兹力指向N板，可知正电离子向M板偏转，负电离子向N板偏转，故M板的电势高于N板的电势，故A错误；

BC．当电压表的示数为时，根据受力平衡可得

解得

若仅增大导电液体中离子的浓度，电压表示数保持不变；液体流量为

联立解得

故B正确，C错误；

D．当电压表的示数稳定时，导电液体中的离子仍受洛伦兹力作用，故D错误。

故选B。

7. 如图所示，圆的半径为，圆心和圆周A处有两个功率相同的喇叭，同时发出完全相同的声波，声波波长为。若小红沿着圆周从走向A，则在离开点后至到达A点前的过程中听不到声音的地方有（　　）

A. 3处 B. 4处 C. 5处 D. 6处

【答案】D

【解析】

【详解】

如图所示，A、B处两波源的波程差最大

图中C点（C点是AO的垂直平分线与圆弧的交点）

圆弧BCA上其他点到波源的距离差总在之间，凡

的点振动减弱，人听不到声音，故在离开点后至到达A点前的过程中听不到声音的地方有6处。

故选D。

8. 质谱仪的原理图如图所示，虚线上方区域处在垂直纸面向外的匀强磁场中，、间有一苂光屏。同位素离子源产生电荷量相同的离子、，、无初速度进入加速电场，经同一电压加速后，垂直进入磁场，恰好打在苂光屏点，恰好打在点。不计离子重力。则（　　）

A. 、带负电荷 B. 的质量比的大

C. 在磁场中的运动速度比的大 D. 在磁场中的运动时间比的长

【答案】C

【解析】

【详解】A．根据左手定则及图中离子偏转方向，可知、带正电荷，故A错误；

B．设离子进入磁场的速度为v，在电场中

在磁场中

联立解得

①

由题图知，b离子在磁场中运动的轨道半径较大，a、b为同位素，电荷量相同，所以b离子的质量大于a离子的质量，故B错误；

C．根据

②

联立①②得

b离子的质量大于a离子的质量，所以在磁场中的运动速度比的大，故C正确；

D．周期

在磁场中运动的时间均为半个周期，即

由于b离子的质量大于a离子的质量，故b离子在磁场中运动的时间较长，故D错误。

故选C。

9. 如图所示，足够长的间距为的光滑平行导轨水平放置，磁感应强度大小为的匀强磁场垂直于导轨平面向上。金属棒、垂直静止放置在水平导轨上，棒的质量为、电阻为，棒质量为、电阻为。现给棒一水平向右的初速度，至两棒达到稳定状态的过程中（　　）

A. 、棒的加速度大小始终相等，方向相反

B. 安培力对、棒的冲量大小相等，方向相反

C. 通过、金属棒横截面的电荷量之比为

D. 、棒达到稳定后均做速度为的匀速直线运动

【答案】B

【解析】

【详解】A．金属棒、受到的安培力大小相等，由于金属棒、质量不同，则加速度大小不同，故A错误；

B．金属棒、受到的安培力大小相等，方向相反，冲量

I=Ft

则安培力对、棒的冲量大小相等，方向相反，故B正确；

C．通过金属棒、的电流相等，电量

q=It

通过、金属棒横截面的电荷量之比为1：1，故C错误；

D．根据动量守恒

mv=(m+2m)v1

、棒达到稳定后均做速度为

的匀速直线运动，故D错误。

故选B。

10. 如图所示，等边三角形金属框的一个边与有界磁场边界平行，金属框在外力作用下以垂直于边界的速度匀速进入磁场，则线框进入磁场的过程中，线框中的感应电流i、外力大小、线框中电功率的瞬时值、通过导体某横截面的电荷量与时间的关系可能正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】A．设为线框原长为L0，则切割磁感线的有效长度为

感应电流为

可知，感应电流随时间均匀减小，A错误；

B．金属框匀速运动，外力与安培力平衡，外力大小

可知，外力随时间的图像为曲线，B错误；

C．电功率为

可知，电功率随时间减小，且斜率逐渐变小，C正确；

D．根据

，，

得

磁场通过线框的有效面积随时间变化关系为

得

可知，通过导体某横截面的电荷量随时间增大，且斜率逐渐减小，D错误。

故选C。

二、非选择题：共6题，共70分。其中第12题～第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。

11. 某同学用如图所示的实验装置来“验证动量守恒定律”，实验步骤如下：

①安装好仪器，在地上铺上一张白纸，白纸上铺放复写纸，记录轨道末端正下方的位置为点

②轨道末端先不放置小球B，让小球多次从轨道上同一位置静止释放，记录小球在白纸上的落点

③轨道末端放置小球B，仍让小球多次从轨道上的同一位置静止释放，与小球B发生碰撞后，均落到白纸上，记录两小球在白纸上的落点

④用刻度尺测量出小球落点的平均位置、、到点的距离分别为、、

（1）轨道不光滑对验证动量守恒___________（选填“有”或“无”）影响。

（2）若碰撞过程动量守恒，从实验数据可得出小球与小球B的质量之比为___________。

（3）若仅改变两小球的材质，小球质量不变，小球释放的初始位置不变，则小球B的落点到点的距离最大可能为___________。

【答案】    ① 无    ②.     ③.

【解析】

【详解】（1）[1]只要每次让小球从同一斜槽的同一位置滚下，小球每次损失的能量相同，小球到达斜槽末端的速度就是相同的，所以斜槽轨道是否光滑，对本实验没有影响。

（2）[2]小球离开轨道后做平抛运动，由于抛出点的高度相等，它们在空中的运动时间t相等，如果碰撞过程动量守恒，则

其中

则

代入数据可得

整理得

（3）[3]若仅改变两小球的材质，小球质量不变，小球A释放的初始位置不变，发生弹性碰撞时，被碰小球获得速度最大，则有

联立解得

则小球B的落点到O点的距离最大可能为

12. 一列简谐横波沿轴传播，图中的实线和虚线分别为和时的波形图。已知平衡位置在处的质点，在时间内运动方向只改变了一次。

（1）求该简谐波周期和波速；

（2）若振幅，写出平衡位置在处的质点的振动方程。

【答案】（1），；（2）

【解析】

【详解】（1）已知平衡位置在处的质点，在时间内运动方向只改变了一次，可知波向右传播，时间与周期的关系为

解得周期为

由图像可知波长为，则波速为

（2）圆频率为

若振幅，平衡位置在处的质点的振动方程为

13. 如图所示，两根足够长光滑平行金属导轨固定于倾角的斜面上，在整个导轨平面内有垂直于导轨平面向上的匀强磁场。现将质量、电阻的金属棒从导轨某处静止释放，当棒沿导轨下滑的位移时达到最大速度。已知导轨宽度，磁感应强度，电阻，电阻，导轨自身电阻不计，棒在下滑过程中始终与导轨垂直且与导轨接触良好，，，重力加速度取。求：

（1）棒能达到的最大速度；

（2）棒加速过程中，整个电路产生的焦耳热。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）外电路总电阻为

速度达最大时，有

由闭合电路欧姆定律可得

解得

（2）由能量守恒定律可得

解得

14. 如图所示，一小型旋转电枢式交流发电机的矩形线圈共有匝，线圈总电阻为，边，边，与线圈两端相接触的集流环上接有一个阻值为的定值电阻。现线圈从初始位置（线圈平面与磁场平行）绕与匀强磁场方向垂直的轴匀速转动。已知磁感应强度为，线圈的角速度为，电压表为理想电表。求：

（1）电压表的示数；

（2）当线圈平面与初始位置的夹角为时，边受到的安培力大小。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）感应电动势最大值

有效值

电压表的示数

解得

（2）线圈平面与初始位置的夹角为时，有

电流

安培力

解得

15. 如图所示，质量的木板A和质量的光滑圆弧槽B静置在光滑水平面上，A和B接触但不粘连，B左端与A上表面相切。质量的小滑块C以一水平向右的初速度从木板A的左端滑上木板，当C离开A时，C的速度大小，C滑上圆弧槽B后，恰好能到达B的最高点，此时B的速度大小。已知A、C间的动摩擦因数，重力加速度取。

（1）当C刚滑上A时，求A的加速度大小；

（2）当C离开A时，求B的速度大小；

（3）求A的长度。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）以A和B为整体，根据牛顿第二定律可得

解得C刚滑上A时，A的加速度大小为

（2）C刚离开A时，A、B速度相等，为；C到达B的最高点时，B、C的共同速度，为；对B、C组成的系统，根据水平方向动量守恒可得

解得C离开A时，B的速度大小为

（3）从C刚滑上A到滑离A，根据系统动量守恒定律可得

解得

根据能量守恒定律可得

解得A的长度为

16. 如图甲所示，竖直平面坐标系中，轴上方有垂直于平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为，下方有沿方向的匀强电场，电场强度大小为。处的粒子源向坐标平面的第一、二象限内发射大量速度大小均为的带电粒子。已知粒子的质量为、电荷量为，不计粒子重力及粒子间相互作用。

（1）求粒子到达轴下方的最远距离；

（2）求粒子第一次在磁场中运动时可能到达区域的面积；

（3）若仅将轴下方的电场换成沿方向的匀强磁场，磁感应强度大小也为，如图乙所示，求从处沿方向发射出的粒子经过时间时距离点的距离。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）当粒子沿轴正向射出时粒子到达轴下方有最远距离，根据动能定理可得

解得

（2）粒子第一次在磁场中运动时，能到达区域的面积如图所示

由洛伦兹力提供向心力可得

解得

能到达区域的面积为

解得

（3）粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为

则有

粒子从点发射后，每半个周期移动，第1、3、5个半周期，沿轴负方向移动，第2、4个半周期，垂直纸面向里移动，则有

解得