安徽省六安第一中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题

这是一份安徽省六安第一中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题，共13页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

命题人：审题人：
时间：75分钟分值：100分
一、单项选择题（本题共4小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。）
1.下列关于电磁波的说法正确的是（ ）
A.根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围也一定产生变化的电场
B.在LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量最大时电路中的电流最小
C.在真空中无线电波、红外线、可见光、紫外线的波长依次变短，速度依次变小
D.在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫作调谐
2.边长为a的闭合金属正三角形框架，左边竖直且与磁场右边界平行，完全处于垂直于框架平面向里的匀强磁场中，现把框架匀速水平向右拉出磁场，则下列图像与这一过程相符合的是（ ）
A. B. C. D.
3.如图所示的电路中，电感L的自感系数很大，电阻可忽略，D为理想二极管，则下列说法正确的是（ ）
A.当S闭合时，L1立即变亮，L2逐渐变亮
B.当S闭合时，L1、L2都逐渐变亮
C.当S断开时，L1、L2都突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭
D.当S断开时，L1突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭
4.如图所示，由两种单色光组成的复色光，通过足够大的长方体透明材料后分成a、b两束，则（ ）
A. a、b两束出射光相互平行
B.只要满足一定的条件，a、b两束光可以发生干涉
C.在该透明材料中，a光的传播速度大于b光的传播速度
D.从该透明材料射入空气发生全反射时，a光的临界角较大
5.两圆环A、B置于同一水平面上，其中A为均匀带电绝缘环，B为导体环。当A以如图示的方向绕中心转动的角速度发生变化时，B中产生如图所示方向的感应电流，下列说法正确的是（ ）
A.A可能带正电且转速减小
B.A可能带负电且转速恒定
C.若A带负电，B有扩张的趋势
D.若A带正电，B有扩张的趋势
6.如图甲所示，a、b两束激光分别通过同一套双缝干涉装置，它们的第5条亮条纹分别在屏上的Pa点和Pb，点；如图乙所示，由a、b两束微光组成的复合光通过三棱镜后形成I、II两条光线，则下列说法中正确的是（ ）
甲乙
A. a激光的波长较长
B.光线II是b激光的传播光路
C. b激光在三棱镜中传播时间较短
D.激光a与b分别经同一薄膜干涉，则a的干涉条纹间距较宽
7.如图甲为电能输送示意图，变压器均为理想变压器，升压变压器原、副线圈匝数比为1∶100。其输入电压如图乙所示且始终不变，输电线的总电阻为100Ω，降压变压器原、副线圈匝数比为100∶1，其副线圈接一火警报警系统，其中R1为定值电阻，R2为热敏电阻，当温度升高时，R2阻值变小。电压表V可显示加在报警器上的电压（报警器未画出）。未发生火情时，升压变压器的输入功率为750kW。下列说法中正确的是（ ）
甲乙
A.未发生火情时，降压变压器制线图输出的电压为311V
B.未发生火情时，输电线上损耗的功率为90kW
C.当R2所在处发生火情时，R2两端电压减小
D.当R2所在处发生火情时，电压表V的示数变大
8.如图所示，将质量为m的闭合矩形导线框abcd先后两次从图示位置由静止释放，穿过其下方垂直于纸面向里的匀强磁场。第一次线框恰好匀速进入磁场。已知ab边长为3L，bc边长为L，磁场的宽度h>3L，不计空气阻力。下列判断正确的是（ ）
A.第二次进入磁场过程中，线框产生的焦耳热为mgL
B.第二次刚进入磁场时，线框的加速度大小为2g
C.先后两次刚进入磁场时，ab两点间的电势差之比为1∶5
D.先后两次刚进入磁场时，线圈中的感应电流之比为1∶1
二、多项选择题（共题共2小题，每小题6分，共12分。在每小题给出的4个选项中，有多项符合题目要求。全部选对得6分，选对但选不全的得3分，有选错的得0分。）
9.如图所示，磁感应强度大小为B的匀强磁场中一矩形线圈绕垂直于磁场的轴OO'匀速转动，转动角速度为ω，产生的电能通过滑环M、N由单刀双掷开关控制提供给电路中的用电器。线圈的面积为S，匝数为N，线圈的总阻值为r，定值电阻R1=R2=R，理想变压器的原、副线圈匝数比为1∶2，电压表为理想电表。线圈由图示位置转过90°的过程中，下列说法中正确的是（ ）
A.若开关打到“1”，通过电阻R1的电荷量
B.若开关打到“1”，电阻R1产生的热量
C.若开关打到“2”，电压表的示数为
D.若开关打到“2”，电阻R2产生的热量
10.如图所示，光滑水平导轨置于磁场中，磁场的磁感应强度为B，左侧导轨间距为l，右侧导轨间距为2l，导轨均足够长。质量为m的导体棒ab和质量为2m的导体棒cd均垂直于导轨放置，处于静止状态。ab的电阻为R，的电阻为2R，两棒始终在对应的导轨部分运动，两金属棒始终与导轨垂直且接触良好，导轨电阻不计。现瞬间给cd一水平向右的初速度v0，则此后的运动过程中下列说法正确的是（ ）
A.cd棒最终的速度为
B.全过程中，通过导体棒cd的电荷量为
C.从cd获得初速度到二者稳定运动，此过程系统产生的焦耳热为
D.导体棒ab和cd组成的系统动量守恒
三、实验题（共2小题，每空2分，共计16分。请按要求作答。）
11.彭同学正在探究影响感应电流方向的因素，已知当电流从灵敏电流计的正接线柱流入时，灵敏电流计的指针向右偏转。
甲乙
（1）如图甲所示，导体棒ab向右匀速平移的过程中，电流计的指针将 （填“向左”“向右”或“不发生”）偏转
（2）该同学研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系时采用了如图乙所示的实验装置，实验中让小车以不同速度靠近螺线管，记录下光电门挡光时间和电压传感器记录下的感应电动势的平均值E，改变小车速度进行多次实验，以得到多组数据。本实验中在每次光电门挡光时间不同情况下，与其对应的磁通量变化量中是否相同 （填“相同”或“不相同”），为了更直观地体现E和的关系，若以E为纵坐标，则横坐标应为 ；
12.某同学在做“测定玻璃折射率”的实验时已经画好了部分图线，如图甲所示，并在入射光线AO上插上大头针P1、P2，现需在玻璃砖下表面折射出的光线上插上P3和P4大头针，便能确定光在玻璃砖中的折射光线。
甲乙
（1）确定P3位置的方法正确的是 ；
A.透过玻璃砖，P3挡住P2的像
B.先插上P4大头针，在靠近玻璃砖一侧P3挡住P4的位置
C.透过玻璃砖观察，使P3挡住P1、P2的像
（2）在图甲中作出光线在玻璃砖中和出射后光线的光路图，并画出玻璃砖中光线的折射角θ2 ；
（3）经过多次测量作出sinθ1—sinθ2的图像如图乙，玻璃砖的折射率为 ；（计算结果保留三位有效数字）
（4）若该同学在确定P4位置时，被旁边同学碰了一下，不小心把P4位置画的偏左了一些，则测出来的折射率 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）；
（5）该同学突发奇想用两块同样的玻璃直角棱镜ABC来做实验，两者的AC面是平行放置的，插针P1、P2的连线垂直于AB面，若操作无误，则在图中右边的插针应该是 。
A. P3、P6B. P3、P8C. P5、P6D. P7、P8
四、解答题（13题4+4+4=12分，14题6+6=12分，15题5+5+6=16分）
13.如图所示，MN和PQ是两根相距L、竖直固定放置的光滑金属导轨，导轨足够长，金属导轨上端接一个阻值为R的电阻，水平条形区域有磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向里的匀强磁场，其宽度为d，其他区域内无磁场。导体棒ab的长度为L、质量为m、阻值为R，现将ab棒由距磁场区域上边界某一高度处静止释放。已知ab棒恰好能匀速穿过磁场区域，运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，不计空气阻力和金属导轨电阻，重力加速度为g。求：
（1）ab棒穿过磁场区域的过程中速度v的大小；
（2）判断流经电阻R的电流方向及通过磁场整个过程中流过电阻R的电荷量q；
（3）ab棒穿过磁场区域的过程中，导体棒上产生的热量Q。
14.如图所示，直角三角形ABC为三棱镜的横截面，∠B=60°，∠C=90°，真空中一束与BC边成θ=30°角的单色光线从BC边的中点O射入棱镜，在AC边反射后从AB边射出。已知BC边长，光在真空中传播的速度，棱镜对该光线的折射率。求：
（1）光从AB边射出时的折射角α；
（2）光在三棱镜中的传播时间t。
15.如图甲所示，水平面上固定着间距为l=1m的两条平行直轨道，其中CE、DF段轨道是绝缘的，其它轨道均为不计电阻的导体，AB之间有一个“3V 9W”的灯泡L，CD的右侧轨道内分布着垂直导轨平面竖直向上的匀强磁场，该磁场的磁感应强度的大小B1随时间的变化情况如图乙所示，EF的左侧轨道内分布着垂直导轨平面竖直向下的匀强磁场，其磁感应强度大小为B2=2T。t=0时刻，质量为m1=2kg、电阻为r1=1Ω的a棒静止在距离导轨右端d1=2m处，质量为m2=1kg、电阻为r2=3Ω的b棒在距离EF左侧d2=2m处被一种特定的装置锁定，两棒均长为l=1m，且与轨道接触良好。CD右侧的轨道与棒间的动摩擦因数为μ=0.2，CD左侧的轨道光滑且足够长（GH不闭合），可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不考虑轨道连接处的阻碍。t=1s时，对a棒施加水平向左、大小为F=8N的恒力，在离开B1磁场区域时已达到稳定的速度，过CD后撤去恒力。当a棒接触到b棒时，b棒的锁定装置迅速解除，随后两棒碰撞并粘在一起成为一个整体。不考虑灯泡阻值的变化，g=10m/s2。求：
（1）0.5s时，灯泡L的功率及a棒所受摩擦力的大小；
（2）a棒刚进入B2磁场时，b棒两端的电势差U；
（3）b棒在整个过程中产生的焦耳热。
六安一中2024年春学期高二年级期中考试
物理试卷参考答案
1.B【详解】A.均匀变化的电场产生恒定的磁场，均匀变化的磁场产生恒定的电场，A项错误；B.在LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量最大时电路中的电流最小，B项正确；C.在真空中电磁波传播速度相同，C项错误；D.在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫作调制，D项错误。故选B。
2.C【详解】AC.该过程中，框架切割磁感线的有效长度等于框架与磁场右边界两交点的间距，根据几何关系可得有效长度为，所以电动势为，即故A错误，C正确；B.框架匀速向右拉出磁场，则由平衡条件可得，即故B错误；D.外力的功率为，即故D错误。故选C。
3.D【详解】AB.当S闭合时，给二极管加的是反向电压，由于二极管具有单向导电性，二极管截止，L1一直不亮，由于电感L产生自感电动势阻碍电流增大，L2逐渐变亮，AB错误；CD.当S断开时，由于电感L产生自感电动势阻碍电流减小，电感L产生的自感电动势右端电势高于左端，因此在闭合电路L2→L1→D→L中产生电流，L1突然变亮，L2亮度不变，然后都逐渐变暗至熄灭，D正确，C错误。故选C。
4.A【详解】A. a、b两束光的光路图如图所示
对a光，根据光的折射定律有
由图可知则故a光的出射光和入射光相互平行；
同理可得，b光的出射光和入射光相互平行，所以a、b两束出射光平行，故A正确；B.发生干涉的条件之一是两束光频率相同，由图可知，两束光在介质中的折射率的关系，折射率越大，光的波长越小，频率越大，故B错误；C.根据公式可得故C错误；D.根据临界角与折射率的关系
可得，故D错误。故选A。
5.D【详解】A.若A带正电，逆时针转动产生逆时针方向的电流，A内磁场方向垂直纸面向外，当转速增大时，穿过B的磁通量增加，B中产生感应电流，根据楞次定律（增反减同）可知B中产生顺时针方向的电流，A错误；B.若A带负电，逆时针转动产生顺时针方向的电流，A内磁场方向垂直纸面向内，当转速不变时，穿过B的磁通量不变，B中无感应电流，B错误；C.同向电流相互吸引，B环有收缩的趋势，C错误。D.异向电流相互排斥，B环有扩张的趋势，D正确；故选C。
6.C【详解】A.根据，可知b激光的波长较长，A错误；B.三棱镜对b激光的折射率较小，光线II是a激光的传播光路，B错误；C.根据，可知b激光在三棱镜中传播速度较大，由图可知b激光的路程较小，由，可知，激光传播时间较短，C正确；D.由于激光a波长短，则相邻两条纹间对应薄膜厚度差较小，进而条纹间距较窄，D错误。故选C。
7.B【详解】AB.未发生火情时，由乙图可知，升压变压器的输入电压有效值为
由变压器电压与匝数关系可得解得升压变压器的输出电压为
又解得输电线上的电流为
输电线上的电压损失和功率损失分别为
降压变压器输入电压为
又代入数据解得，降压变压器的输出电压为，故A错误，B正确；
C.当R2所在处发生火情时，由于温度升高，阻值减小，R1、R2所在回路电流增大，由欧姆定律可知，R1两端电压增大，输入端电压U1不变，因此U2的电压也不变，而，可知线路损耗电压变大，因此U3变小，则由
可知U4电压变小，R1电压变大，因此R2两端电压减小，故电压表V的示数变小，故C、D错误。
故选B。
8.C【详解】A.根据题意可知，线框第二次进入磁场的过程中，线框下降的高度为L，则线框减少的重力势能为mgL，但线框不是匀速进入磁场的。故A错误；
D.根据题意可知，由于线框两次从同一高度下降，则线框进入磁场时速度相等，设速度为v，线框第一次进入磁场时，感应电动势为，线框第二次进入磁场时，感应电动势为
则先后两次刚进入磁场时，线圈中的感应电动势之比为，所以线圈中的感应电流之比为故D错误；B.设线框的电阻为R，则线框进入磁场过程中，感应电流为
线框受到的安培力为，由题意可知，线框第一次进入磁场过程中，安培力与线框的重力大小相等，则有，则线框第二次刚进入磁场时的安培力为
所以第二次刚进入磁场时，线框的加速度大小为，故B错误；
C.根据题意可知，ab间的电阻为，第一次进入磁场时，两点间的电势差为
第二次进入磁场时，两点间的电势差为
则先后两次刚进入磁场时，ab两点间的电势差之比为，故C正确。故选C。
9.AC【详解】A.若开关打到“1”，线圈由图示位置转过90°的过程中，平均感应电动势为
又有，可得，故A正确；
BCD.根据题意可知，线圈由图示位置转过90°的过程的时间为
线圈转动产生感应电动势的最大值为，有效值为
若开关打到“1”，感应电流的有效值为
电阻R1产生的热量
若开关打到“2”，设电压表读数为U，流过R2的电流为I，则原线圈两端电压为
流过原线圈的电流为，则原线圈的等效电阻为
则有，则电压表读数
电阻R2产生的热量故BD错误，C正确。故选AC。
10.AC【详解】A.当导体棒ab和cd产生的电动势相等时，两棒都做匀速直线运动，则有，对导体棒ab，由动量定理可得，对导体棒cd，由动量定理可得，联立解得，故A正确；
B.对导体棒cd，有又，联立解得，故B错误；
C.由能量守恒定律得，整个回路产生的焦耳热，解得，故C正确；D.导体棒ab和cd的长度不一样，所以受到的安培力大小不相等，系统合力不为零，所以导体棒ab和cd组成的系统动量不守恒，故D错误。故选AC。
11.向左相同
【详解】（1）【1】导体棒ab向右匀速运动的过程中，根据右手定则可知，感应电流由电流计的负接线柱流入，结合题中条件可知，电流计的指针将向左偏转。
【2】【3】在挡光片每次经过光电门的过程中，磁铁与线圈之间相对位置的改变量都一样，即穿过线圈的磁通量的变化量相同，这种情况下E与成正比，横坐标应该是；
12.C1.50偏小C
【详解】
（1）【1】确定P3位置的方法正确的是：透过玻璃砖观察，使P3挡住P1、P2的像，故选C。
（2）【2】光路图如图所示
（3）【3】根据
可知，图像的斜率表示折射率，由题图乙可知玻璃砖的折射率为n=1.50
（4）【4】若该同学在确定P4位置时，被旁边同学碰了一下，不小心把P4位置画的偏左了一些，则P4P3的连线与bb'的交点偏右，测得的折射角偏大，则根据可知，测出来的折射率偏小。
（5）【5】光路图如图所示根据光路图可知，经过P1P2的光线经两块玻璃砖的分界处向下偏转，然后射入右侧玻璃砖后平行射出，所以在图中右边的插针应该是P5、P6。故选C。
13.（1）；（2）；（3）
【详解】（1）由题意可得，导体棒匀速通过磁场区域，运动过程中受力平衡可得
解得
（2）由右手定则可推断，流经R的电流方向为P→R→M，通过电阻R的电荷量q=It
解得
（3）ab棒穿越磁场的过程中，由动能定理可得
14.（1）；（2）
【详解】（1）画出光路图如图所示：
根据折射定律有解得
由几何关系可知。光线从AB边射出棱镜时，有解得
（2）根据几何关系有，，设光在三棱镜中的传播速度为v，则有
可得光在三棱镜中的传播时间为
15.（1）4W，2N；（2）3V；（3）2.25J
【详解】（1）0~1s内，磁场增强，由楞次定律判断，a棒的电流方向为向上，由法拉第电磁感应定律可知，灯泡的电阻为
由闭合电路欧姆定律可知，感应电流大小为
灯泡L的功率为时，a棒的安培力大小为
因为最大静摩擦力为，故a棒不动，此时a棒所受静摩擦力大小为2N。
（2）a棒离开CD时已达到稳定速度，此时有，其中联立解得，a棒以的速度冲入B2的匀强磁场，产生的感应电动势大小为
b棒两端的电势差为
（3）设a棒与b棒碰撞前瞬间的速度大小为v2，以a棒为研究对象，由动量定理有，可得a棒在与b棒相撞前的速度大小为
由能量守恒定律，从a棒刚进入磁场开始到a、b棒碰撞前瞬间，a棒减少的动能转化为焦耳热，则，所以b棒在整个过程中产生的焦耳热为