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江西省抚州市金溪县第一中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题（Word版附解析）
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这是一份江西省抚州市金溪县第一中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题（Word版附解析），文件包含江西省抚州市金溪县第一中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试卷原卷版docx、江西省抚州市金溪县第一中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试卷解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共26页， 欢迎下载使用。
试卷共6页，15小题，满分100分。考试用时75分钟。
注意事项：
1.考查范围：选择性必修第一册占30％；选择性必修第二册第一章至第三章占70％。
2.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡指定位置上。
3.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
4.考生必须保持答题卡的整洁。考试结束后，请将答题卡交回。
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 在物理发展的长河中，一些科学家做出了杰出的贡献，创造了历史，推动了社会的发展。下列关于物理史实的说法正确的是（ ）
A. 库仑发现了电流的磁效应B. 法拉第发现了电磁感应现象
C. 奥斯特发现了产生感应电流的条件D. 安培认为磁感线是客观存在的
【答案】B
【解析】
【详解】A．奥斯特发现了电流的磁效应，A项错误；
BC．法拉第通过不断的实验过程发现了电磁感应现象，并总结了产生感应电流的条件，B项正确，C项错误；
D．磁场是真实存在的，而磁感线是为了形象描述看不见、摸不着的磁场而认为假想的，客观上不存在，安培并没有认为磁感线是客观存在的，D项错误。
故选B。
2. 我国诗人对波的兴动与源起别具慧眼，能于细微处品波，如“藻花菱刺泛微波”、“荷花初醒水微波”等，真是奇景！又如“清风吹空月舒波”、“孤舟常占白鸥波”等，这些都是在今人不起眼的地方探究波源、波动，关于上面诗句的理解，下列说法正确的是（ ）
A. “藻花菱刺”、“荷花初醒”时出现了水波形成的波源
B. “孤舟”振动速度等于水波的传播速度
C. “孤舟”会随水波在水面上前行
D. 上面诗句中都涉及到水波，水波属于纵波
【答案】A
【解析】
【详解】A．“藻花菱刺”、“荷花初醒”时有振动，出现了水波形成的波源，故A正确；
BC．诗句中“孤舟”相当于介质质点，介质质点只在平衡位置上下振动，不会随波在水面上前行，振动速度时刻改变，波传播速度在同种介质认不变，故BC错误；
D．在水面上传播时，水波属于横波，故D错误。
故选A。
3. 如图，安检门是检测人员有无携带金属物品的探测装置，它由发射器发射出正弦交流信号，再由传感器接收金属物发出的信号，信号经过放大处理，当信号量达到设定值时即以声光形式产生报警。当某人携带手机经过安检门时，下列说法正确的是（ ）
A. 手机中出现的涡流方向不变
B. 手机中出现的涡流受到的安培力方向不变
C. 手机中出现涡流的频率与发射器发出的交流电频率不相同
D. 发射器发射出交流信号频率越高，涡流越大
【答案】D
【解析】
【详解】AC．当某人携带手机经过安检门时，发射器发射出正弦交流信号，在金属导电体中产生涡流电流，根据楞次定律可得手机中出现涡流的方向周期性改变，频率与发射器发出的正弦交流电频率相同，A错误；C错误；
B．频率与发射器发出的正弦交流电频率相同，涡流受到的安培力方向周期性变化，B错误；
D．发射器发出的正弦交流电频率越高，手机中磁通量的变化越快，感应电动势越大，涡流越大，D正确。
故选D。
4. “天宫课堂”第四课，在空间站中两宇航员演示了三种情况下两球的正碰，其中一种情况是用一小钢球（）碰撞静止的大钢球（），碰撞为弹性正碰，如图所示，图中“○”为大钢球碰前初始位置，则碰后某时刻两球的位置情况可能为（ ）
A. B.
C D.
【答案】C
【解析】
【详解】A．由于两球发生弹性正碰，碰前碰后两球的运动方向在同一直线上，故A错误；
B．根据动量守恒和能量守恒有
联立解得
，
即小球碰后反弹，大球向的方向运动，故B错误；
CD．，碰后相同时间内小球的位移大于大球的位移，故C正确，D错误。
故选C。
5. 舞蹈演员抖动丝带的一端O（振源），使其从平衡位置沿y轴正方向开始振动，丝带随之舞动，形成一列沿x轴正方向传播的简谐横波，在最初的0.6s内，振源O与处的质点间第一次出现如图所示波形，则波的周期T、波速v可能是（ ）
A. ，B. ，
C. ，D. ，
【答案】A
【解析】
【详解】由图知波的波长
振源从平衡位置沿轴正方向开始振动，则有
可得
根据
解得
故选A。
6. 用手机连拍功能拍摄一个由竖直弹簧吊着的振子振动的照片，把不同时刻拍摄的照片通过电脑组合，使其在相等的时间间隔内水平移动相等的间距，得到如图照片，设连拍时间间隔均为，1、5为振子的平衡位置，小球弹簧振子的振动周期。由该照片可得（ ）
A. 振子的振动周期为
B. 竖直方向上，1、2间距是2、3间距的2倍
C. 振子在2、4位置的加速度相同
D. 振子从2位置开始计时，经过时间振动情况完全相同
【答案】C
【解析】
【详解】A．由题意可知振子从1位置到2位置时间间隔与2位置到3位置时间间隔相等，均为，振子的周期为
故A错误；
B．根据简谐振动的特点可知，振子从1位置到3位置的时间为
在前内的位移为
后内的位移为
由此可知
故B错误；
C．2、4为同一位置，受力情况相同，振子的加速度相同，故C正确；
D．由于，振子从2位置开始计时，经过时间振动情况完全相反，故D错误。
故选C。
7. 人们常利用安培力对机车进行电磁驱动或制动，如图，在需要驱动的小车上同一水平面固定两间距为的金属立柱a、b（与车身绝缘），a、b间连接一根长度为的柔软金属线，空间中加上竖直向下、大小为B的匀强磁场，从a点通入大小为I的电流，立柱、金属线均与车身绝缘，稳定后金属线对立柱a的弹力大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】金属丝通电后受安培力，在安培力的作用下形状呈圆弧形，根据圆的知识可得，圆弧对应的圆心角为，圆半径为，金属丝等效长度为，受到的安培力大小为
方向与、连线垂直，对金属丝，根据平衡条件可得
解得
故选B
8. 用强磁场将高温等离子体约束在特定区域实现可控核聚变的装置叫托卡马克。如图甲，我国托卡马克装置在世界上首次实现了稳定运行403秒的成绩。现分析装置内一小段磁场，如图乙所示，该磁场水平向右分布在空间中，虚线上、下方为匀强磁场，磁感应强度大小分别为和且，有a、b、c三个粒子，a、c粒子带正电，b粒子带负电，质量均为m，电荷量大小均为q，且粒子的速度平行于纸面，忽略粒子重力及相互之间作用的影响，下列说法正确的是（ ）
A. a粒子受到洛仑兹力大小为，且方向水平向右
B. b粒子受到洛仑兹力大小不为0
C. c粒子从虚线下方穿越到虚线上方，运动轨迹半径变小
D. 所有粒子运动过程中动能不变
【答案】CD
【解析】
【详解】A．由题意可知，粒子受到洛仑兹力大小为，根据左手定则，方向水平垂直于纸面向里，A项错误；
B．粒子速度方向与磁场平行，受到洛仑兹力大小为0，B项错误；
C．粒子从虚线下方穿越到虚线上方，根据洛伦兹力提供向心力可知
解得
由此可知运动轨迹半径变小，C项正确
D．洛伦兹力不做功，故所有粒子运动过程中动能不变，D项正确。
故选CD。
9. 某同学用图示装置探究变压器的特点和规律，图中S、N极正对区域的磁场近似为匀强磁场，方向竖直向下、磁感应强度为，长度的金属杆ab（全部在磁场内）在水平面内做简谐振动，最大速率。理想变压器原副线圈匝数之比为1:2，电压表为理想电压表，除滑动变阻器R的电阻外，其余电阻不计。则金属杆ab运动过程中（ ）
A. ab中的电流为正（余）弦交变电流
B. 电压表示数为2V
C. 把滑动变阻器的滑片上移，电压表的示数减小
D. 当滑动变阻器连入电路中的阻值为1Ω时，滑动变阻器消耗的电功率为2W
【答案】AD
【解析】
【详解】A．金属杆（全部在磁场内）在水平面内做简谐振动，其速度可表示为
感应电动势
可知中的电流正弦交变电流，故A正确；
B．电动势有效值
对理想变压器有
解得
电压表示数为
故B错误；
C．把滑动变阻器的滑片上移，结合上述可知，电压表的示数保持不变，故C错误；
D．结合上述，当滑动变阻器连入电路中的阻值为时，滑动变阻器消耗的电功率
故D正确。
故选AD。
10. 如图，粗糙水平面上三点A、O、B共线，，在O点正上方距离为d处放置一根通电直导线P，电流方向水平向外。一质量为m的带正电小滑块Q从A点以初速度开始运动，同时给Q一水平外力使其沿直线由A到B，到达B点速度大小为，不计空气阻力，重力加速度大小为g，则Q运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A. A、B两点磁感应强度相同
B. Q做匀减速直线运动
C. 外力先垂直纸面向里后垂直纸面向外
D. Q与水平面间的动摩擦因数为
【答案】BD
【解析】
【详解】A．通电直导线周围产生的是环形磁场，距通电直导线距离相同的点其磁感应强度大小相等，根据安培定则可知，A点处的磁场垂直于AP斜向右下方，B点处的磁场垂直于BP斜向右上方，由此可知，A、B两点磁感应强度大小相等，方向不同，故A错误；
C．小滑块Q受重力、支持力、洛伦兹力、摩擦力和水平外力，由A向B运动过程中，在垂直纸面方向小滑块合外力为零，分析可知，小滑块Q在垂直纸面的方向上所受洛伦兹力由垂直纸面向里变为垂直纸面向外，此过程中小滑块Q在垂直纸面的方向上还受水平外力和静摩擦力，因静摩擦力大小和方向不确定，所以水平外力方向不确定，故C错误；
B．在运动方向上，
解得
Q做匀减速直线运动，故B正确；
D．根据动能定理，有
解得
故D正确。
故选BD。
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 某同学用如图甲装置验证动量定理。光电门A、B安装在气垫导轨上，在滑块上安装一遮光条，调节好气垫导轨，将滑块放在水平气垫导轨上的左侧，让细绳跨过定滑轮与钩码相连。将滑块由静止释放，遮光条通过光电门A、B时光电门记录的挡光时间为、，遮光条从光电门A到光电门B记录的时间为，读出力传感器的示数F。
（1）用天平测量出滑块的质量m，用游标卡尺测量遮光条的宽度，示数如图乙，遮光条的宽度d＝________mm。
（2）某次实验时，光电门A记录的挡光时间，则滑块通过光电门A时的速度大小________m/s（结果保留3位有效数字）。
（3）要验证动量定理，需要验证等式________是否成立（用m、d、和表示）。
【答案】（1）14.5
（2）1.00 （3）
【解析】
【小问1详解】
遮光条的宽度
【小问2详解】
滑块通过光电门时的速度大小
【小问3详解】
根据动量定理有
变形得
需要验证等式
是否成立。
12. “奇思妙想”小组同学探究电磁感应现象的规律，选用的器材有：条形磁铁、电流表、螺线管、导线、开关、学生电源、滑动变阻器，DIS数字信息系统。他们做了一系列研究：
（1）首先，由如图甲电路识别电流表G的指针偏转方向与输入电流方向之间的关系，没有通电时，电流表G的指针在刻度盘中间，闭合开关S，发现电流表G如图，说明电流从电流表G的右侧进入，电流表G的指针右偏。
（2）如图乙，在断开开关时发现灵敏电流计指针向右偏转，下列操作中能使指针向右偏转的有________。
A.开关闭合时，将A线圈从B线圈中拔出
B.开关闭合时，滑动变阻器的滑片保持不动
C.开关闭合时，将A线圈倒置再重新插入B线圈中
D.先把接电源正负的两个导线互换，再突然闭合开关
（3）将灵敏电流计G与一螺线管串联，已知线圈由上端开始绕至下端，如图丙。将条形磁铁的N极朝下插入线圈，发现指针偏转情况如图。俯视线圈，其绕向为________（选填“顺时针”或“逆时针”）。
（4）利用DIS数字信息系统探究感应电流方向，把同一条形磁体N极多次插入和拔出螺线管（次数用数字表示），螺线管中感应电流随时间的关系如图丁，俯视螺线管中电流方向，逆时针记为正，每次插入和拔出条形磁体过程，条形磁体的行程相同，那么条形磁铁第1次运动的最大速率________第2次运动的最大速率；1图线与横轴围成的面积________2图线与横轴围成的面积。（均选填“大于”“小于”或“等于”）
【答案】 ①. ACD ②. 逆时针 ③. 大于 ④. 等于
【解析】
【详解】（2）A．开关闭合时将A线圈从B线圈中拨出，B线圈中的磁通量减小，出现感应电流，灵敏电流计指针向右偏转，A项正确；
B．开关闭合时滑动变阻器的滑片保持不动，B线圈中的磁通量保持不变，不会出现感应电流，指针会指到中央零刻度位置，B项错误；
C．开关闭合时将A线圈倒置，再重新插入B线圈中，B线圈中反向的磁通量增加，灵敏电流计指针向右偏转，C项正确；
D．先把接电源正负的两个导线互换，再突然闭合开关，B线圈中反向的磁通量增加，灵敏电流计指针向右偏转，D项正确。
故选ACD。
（3）丙图中将条形磁铁的极朝下插入线圈，线圈中磁通量增加，发现指针左偏转，根据楞次定律可知感应电流的磁场方向向上，结合右手定则可知，俯视线圈，线圈绕向为逆时针方向。
（4）[1]由丁图可知，第1、2次相比较，第1次感应电流的峰值大，根据
可得，第1次最大速率大；
[2]图线与横轴围成的面积表示电荷量，条形磁体的行程相同，磁通量的变化量相同，根据得1图线与横轴围成的面积等于2图线与横轴围成的面积。
13. 如图甲，某地大型灯光秀在空中展示了一幅飞舞的凤凰，它颜色丰富，动感十足，视角冲击力强，凤凰多彩颜色的形成原因可以用图乙所示的模型说明：柱状光学器件横截面如图，BC右侧是以B为圆心，半径为R的四分之一圆弧，左边是等腰直角三角形。一细束由a、b两种光按一定比例组合的复色光，垂直AC面入射，器件对a、b光的折射率分别为和2，保持入射光的入射方向不变，入射点从A点向C点移动，不考虑有折射时的反射和第2次反射以后的光。
（1）计算分析ABD面有哪种光射出，并求射出光折射角正弦值；
（2）求CD面上有光射出的圆弧长度。
【答案】（1）a光能射出，；（2）
【解析】
【详解】（1）由题意可得，入射光射到面入射角为，从器件射出，临界角满足
解得光临界角
光临界角
由于
则可知从面上，光能射出，光发生全反射，对光根据折射定律，有
解得
（2）作出光路图，可得从的中点点入射的光进入器件后过点反射后，射到圆弧的中点。设从面反射光射到圆弧上某点，入射角为时，光将发生全反射，根据对称性可知面上有光射出的圆弧圆心角为
圆弧长度为
14. 如图甲，光滑的金属导轨MN和PQ平行，间距，与水平面之间的夹角，匀强磁场方向垂直于导轨平面向上，MP间接有阻值的电阻，质量，电阻的金属杆ab垂直导轨放置。现用与导轨平行的外力F沿导轨平面向上拉ab，使其由静止开始运动并开始计时（），F与ab的速度大小关系如图乙。重力加速度g大小取，导轨足够长且阻值不计。
（1）通过计算判断金属杆ab做什么运动，并求磁感应强度的大小；
（2）求时，电阻R电功率。
【答案】（1）做初速度为0的匀加速直线运动，；（2）
【解析】
【详解】（1）根据题意，由牛顿运动定律有
联立解得
结合图像乙可知，外力与成线性关系，说明为一定值，故有
解得
金属杆做初速度为0的匀加速直线运动，直线斜率
解得
（2）由（1）得出做匀加速直线运动，时，的速度为
此时
感应电流
的电功率为
15. 1932年C·D安德森通过实验证实：每一种粒子都有一个和它质量、电荷量严格相等，而电性正好相反的反粒子存在。如图，在直角坐标系xOy的第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ象限存在垂直坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，第Ⅳ象限存在与y轴成斜向左下方的匀强电场。在坐标原点O处，粒子a和它的反粒子b先后以速率和进入匀强磁场，在O处粒子a入射方向与x轴正向夹角为，粒子b入射方向与x轴负向夹角为，粒子a、b分别通过x轴上P、Q两点（未画出），最后两粒子在第Ⅳ象限中P点正下方M点相遇发生湮灭现象。已知粒子a的电荷量为、质量为m，不计粒子重力及相互作用力。求：
（1）P、Q两点间的距离；
（2）匀强电场的电场强度大小；
（3）粒子a、b从O点出发的时间间隔。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）粒子从点出发分别做匀速圆周运动，根据牛顿运动定律有
解得
作出运动轨迹如图，由几何关系可得、两点间的距离
（2）由题意可知粒子进入电场做类平抛运动，进入电场时速度与轴正向夹角为，根据类平抛运动的规律有
解得
（3）粒子做圆周运动的偏转角为，运动时间
粒子从到运动时间为
粒子做圆周运动的偏转角为，运动时间
由题意结合轨迹图可知，粒子从轴点进入匀强电场做匀加速直线运动到点
由几何关系可得
粒子从轴点进入匀强电场做匀加速直线运动到点过程，根据牛顿第二定律有
结合运动学公式有
解得
粒子从到运动时间为
粒子、从点出发的时间间隔
试卷共6页，15小题，满分100分。考试用时75分钟。
注意事项：
1.考查范围：选择性必修第一册占30％；选择性必修第二册第一章至第三章占70％。
2.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡指定位置上。
3.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
4.考生必须保持答题卡的整洁。考试结束后，请将答题卡交回。
一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1. 在物理发展的长河中，一些科学家做出了杰出的贡献，创造了历史，推动了社会的发展。下列关于物理史实的说法正确的是（ ）
A. 库仑发现了电流的磁效应B. 法拉第发现了电磁感应现象
C. 奥斯特发现了产生感应电流的条件D. 安培认为磁感线是客观存在的
【答案】B
【解析】
【详解】A．奥斯特发现了电流的磁效应，A项错误；
BC．法拉第通过不断的实验过程发现了电磁感应现象，并总结了产生感应电流的条件，B项正确，C项错误；
D．磁场是真实存在的，而磁感线是为了形象描述看不见、摸不着的磁场而认为假想的，客观上不存在，安培并没有认为磁感线是客观存在的，D项错误。
故选B。
2. 我国诗人对波的兴动与源起别具慧眼，能于细微处品波，如“藻花菱刺泛微波”、“荷花初醒水微波”等，真是奇景！又如“清风吹空月舒波”、“孤舟常占白鸥波”等，这些都是在今人不起眼的地方探究波源、波动，关于上面诗句的理解，下列说法正确的是（ ）
A. “藻花菱刺”、“荷花初醒”时出现了水波形成的波源
B. “孤舟”振动速度等于水波的传播速度
C. “孤舟”会随水波在水面上前行
D. 上面诗句中都涉及到水波，水波属于纵波
【答案】A
【解析】
【详解】A．“藻花菱刺”、“荷花初醒”时有振动，出现了水波形成的波源，故A正确；
BC．诗句中“孤舟”相当于介质质点，介质质点只在平衡位置上下振动，不会随波在水面上前行，振动速度时刻改变，波传播速度在同种介质认不变，故BC错误；
D．在水面上传播时，水波属于横波，故D错误。
故选A。
3. 如图，安检门是检测人员有无携带金属物品的探测装置，它由发射器发射出正弦交流信号，再由传感器接收金属物发出的信号，信号经过放大处理，当信号量达到设定值时即以声光形式产生报警。当某人携带手机经过安检门时，下列说法正确的是（ ）
A. 手机中出现的涡流方向不变
B. 手机中出现的涡流受到的安培力方向不变
C. 手机中出现涡流的频率与发射器发出的交流电频率不相同
D. 发射器发射出交流信号频率越高，涡流越大
【答案】D
【解析】
【详解】AC．当某人携带手机经过安检门时，发射器发射出正弦交流信号，在金属导电体中产生涡流电流，根据楞次定律可得手机中出现涡流的方向周期性改变，频率与发射器发出的正弦交流电频率相同，A错误；C错误；
B．频率与发射器发出的正弦交流电频率相同，涡流受到的安培力方向周期性变化，B错误；
D．发射器发出的正弦交流电频率越高，手机中磁通量的变化越快，感应电动势越大，涡流越大，D正确。
故选D。
4. “天宫课堂”第四课，在空间站中两宇航员演示了三种情况下两球的正碰，其中一种情况是用一小钢球（）碰撞静止的大钢球（），碰撞为弹性正碰，如图所示，图中“○”为大钢球碰前初始位置，则碰后某时刻两球的位置情况可能为（ ）
A. B.
C D.
【答案】C
【解析】
【详解】A．由于两球发生弹性正碰，碰前碰后两球的运动方向在同一直线上，故A错误；
B．根据动量守恒和能量守恒有
联立解得
，
即小球碰后反弹，大球向的方向运动，故B错误；
CD．，碰后相同时间内小球的位移大于大球的位移，故C正确，D错误。
故选C。
5. 舞蹈演员抖动丝带的一端O（振源），使其从平衡位置沿y轴正方向开始振动，丝带随之舞动，形成一列沿x轴正方向传播的简谐横波，在最初的0.6s内，振源O与处的质点间第一次出现如图所示波形，则波的周期T、波速v可能是（ ）
A. ，B. ，
C. ，D. ，
【答案】A
【解析】
【详解】由图知波的波长
振源从平衡位置沿轴正方向开始振动，则有
可得
根据
解得
故选A。
6. 用手机连拍功能拍摄一个由竖直弹簧吊着的振子振动的照片，把不同时刻拍摄的照片通过电脑组合，使其在相等的时间间隔内水平移动相等的间距，得到如图照片，设连拍时间间隔均为，1、5为振子的平衡位置，小球弹簧振子的振动周期。由该照片可得（ ）
A. 振子的振动周期为
B. 竖直方向上，1、2间距是2、3间距的2倍
C. 振子在2、4位置的加速度相同
D. 振子从2位置开始计时，经过时间振动情况完全相同
【答案】C
【解析】
【详解】A．由题意可知振子从1位置到2位置时间间隔与2位置到3位置时间间隔相等，均为，振子的周期为
故A错误；
B．根据简谐振动的特点可知，振子从1位置到3位置的时间为
在前内的位移为
后内的位移为
由此可知
故B错误；
C．2、4为同一位置，受力情况相同，振子的加速度相同，故C正确；
D．由于，振子从2位置开始计时，经过时间振动情况完全相反，故D错误。
故选C。
7. 人们常利用安培力对机车进行电磁驱动或制动，如图，在需要驱动的小车上同一水平面固定两间距为的金属立柱a、b（与车身绝缘），a、b间连接一根长度为的柔软金属线，空间中加上竖直向下、大小为B的匀强磁场，从a点通入大小为I的电流，立柱、金属线均与车身绝缘，稳定后金属线对立柱a的弹力大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】金属丝通电后受安培力，在安培力的作用下形状呈圆弧形，根据圆的知识可得，圆弧对应的圆心角为，圆半径为，金属丝等效长度为，受到的安培力大小为
方向与、连线垂直，对金属丝，根据平衡条件可得
解得
故选B
8. 用强磁场将高温等离子体约束在特定区域实现可控核聚变的装置叫托卡马克。如图甲，我国托卡马克装置在世界上首次实现了稳定运行403秒的成绩。现分析装置内一小段磁场，如图乙所示，该磁场水平向右分布在空间中，虚线上、下方为匀强磁场，磁感应强度大小分别为和且，有a、b、c三个粒子，a、c粒子带正电，b粒子带负电，质量均为m，电荷量大小均为q，且粒子的速度平行于纸面，忽略粒子重力及相互之间作用的影响，下列说法正确的是（ ）
A. a粒子受到洛仑兹力大小为，且方向水平向右
B. b粒子受到洛仑兹力大小不为0
C. c粒子从虚线下方穿越到虚线上方，运动轨迹半径变小
D. 所有粒子运动过程中动能不变
【答案】CD
【解析】
【详解】A．由题意可知，粒子受到洛仑兹力大小为，根据左手定则，方向水平垂直于纸面向里，A项错误；
B．粒子速度方向与磁场平行，受到洛仑兹力大小为0，B项错误；
C．粒子从虚线下方穿越到虚线上方，根据洛伦兹力提供向心力可知
解得
由此可知运动轨迹半径变小，C项正确
D．洛伦兹力不做功，故所有粒子运动过程中动能不变，D项正确。
故选CD。
9. 某同学用图示装置探究变压器的特点和规律，图中S、N极正对区域的磁场近似为匀强磁场，方向竖直向下、磁感应强度为，长度的金属杆ab（全部在磁场内）在水平面内做简谐振动，最大速率。理想变压器原副线圈匝数之比为1:2，电压表为理想电压表，除滑动变阻器R的电阻外，其余电阻不计。则金属杆ab运动过程中（ ）
A. ab中的电流为正（余）弦交变电流
B. 电压表示数为2V
C. 把滑动变阻器的滑片上移，电压表的示数减小
D. 当滑动变阻器连入电路中的阻值为1Ω时，滑动变阻器消耗的电功率为2W
【答案】AD
【解析】
【详解】A．金属杆（全部在磁场内）在水平面内做简谐振动，其速度可表示为
感应电动势
可知中的电流正弦交变电流，故A正确；
B．电动势有效值
对理想变压器有
解得
电压表示数为
故B错误；
C．把滑动变阻器的滑片上移，结合上述可知，电压表的示数保持不变，故C错误；
D．结合上述，当滑动变阻器连入电路中的阻值为时，滑动变阻器消耗的电功率
故D正确。
故选AD。
10. 如图，粗糙水平面上三点A、O、B共线，，在O点正上方距离为d处放置一根通电直导线P，电流方向水平向外。一质量为m的带正电小滑块Q从A点以初速度开始运动，同时给Q一水平外力使其沿直线由A到B，到达B点速度大小为，不计空气阻力，重力加速度大小为g，则Q运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A. A、B两点磁感应强度相同
B. Q做匀减速直线运动
C. 外力先垂直纸面向里后垂直纸面向外
D. Q与水平面间的动摩擦因数为
【答案】BD
【解析】
【详解】A．通电直导线周围产生的是环形磁场，距通电直导线距离相同的点其磁感应强度大小相等，根据安培定则可知，A点处的磁场垂直于AP斜向右下方，B点处的磁场垂直于BP斜向右上方，由此可知，A、B两点磁感应强度大小相等，方向不同，故A错误；
C．小滑块Q受重力、支持力、洛伦兹力、摩擦力和水平外力，由A向B运动过程中，在垂直纸面方向小滑块合外力为零，分析可知，小滑块Q在垂直纸面的方向上所受洛伦兹力由垂直纸面向里变为垂直纸面向外，此过程中小滑块Q在垂直纸面的方向上还受水平外力和静摩擦力，因静摩擦力大小和方向不确定，所以水平外力方向不确定，故C错误；
B．在运动方向上，
解得
Q做匀减速直线运动，故B正确；
D．根据动能定理，有
解得
故D正确。
故选BD。
二、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 某同学用如图甲装置验证动量定理。光电门A、B安装在气垫导轨上，在滑块上安装一遮光条，调节好气垫导轨，将滑块放在水平气垫导轨上的左侧，让细绳跨过定滑轮与钩码相连。将滑块由静止释放，遮光条通过光电门A、B时光电门记录的挡光时间为、，遮光条从光电门A到光电门B记录的时间为，读出力传感器的示数F。
（1）用天平测量出滑块的质量m，用游标卡尺测量遮光条的宽度，示数如图乙，遮光条的宽度d＝________mm。
（2）某次实验时，光电门A记录的挡光时间，则滑块通过光电门A时的速度大小________m/s（结果保留3位有效数字）。
（3）要验证动量定理，需要验证等式________是否成立（用m、d、和表示）。
【答案】（1）14.5
（2）1.00 （3）
【解析】
【小问1详解】
遮光条的宽度
【小问2详解】
滑块通过光电门时的速度大小
【小问3详解】
根据动量定理有
变形得
需要验证等式
是否成立。
12. “奇思妙想”小组同学探究电磁感应现象的规律，选用的器材有：条形磁铁、电流表、螺线管、导线、开关、学生电源、滑动变阻器，DIS数字信息系统。他们做了一系列研究：
（1）首先，由如图甲电路识别电流表G的指针偏转方向与输入电流方向之间的关系，没有通电时，电流表G的指针在刻度盘中间，闭合开关S，发现电流表G如图，说明电流从电流表G的右侧进入，电流表G的指针右偏。
（2）如图乙，在断开开关时发现灵敏电流计指针向右偏转，下列操作中能使指针向右偏转的有________。
A.开关闭合时，将A线圈从B线圈中拔出
B.开关闭合时，滑动变阻器的滑片保持不动
C.开关闭合时，将A线圈倒置再重新插入B线圈中
D.先把接电源正负的两个导线互换，再突然闭合开关
（3）将灵敏电流计G与一螺线管串联，已知线圈由上端开始绕至下端，如图丙。将条形磁铁的N极朝下插入线圈，发现指针偏转情况如图。俯视线圈，其绕向为________（选填“顺时针”或“逆时针”）。
（4）利用DIS数字信息系统探究感应电流方向，把同一条形磁体N极多次插入和拔出螺线管（次数用数字表示），螺线管中感应电流随时间的关系如图丁，俯视螺线管中电流方向，逆时针记为正，每次插入和拔出条形磁体过程，条形磁体的行程相同，那么条形磁铁第1次运动的最大速率________第2次运动的最大速率；1图线与横轴围成的面积________2图线与横轴围成的面积。（均选填“大于”“小于”或“等于”）
【答案】 ①. ACD ②. 逆时针 ③. 大于 ④. 等于
【解析】
【详解】（2）A．开关闭合时将A线圈从B线圈中拨出，B线圈中的磁通量减小，出现感应电流，灵敏电流计指针向右偏转，A项正确；
B．开关闭合时滑动变阻器的滑片保持不动，B线圈中的磁通量保持不变，不会出现感应电流，指针会指到中央零刻度位置，B项错误；
C．开关闭合时将A线圈倒置，再重新插入B线圈中，B线圈中反向的磁通量增加，灵敏电流计指针向右偏转，C项正确；
D．先把接电源正负的两个导线互换，再突然闭合开关，B线圈中反向的磁通量增加，灵敏电流计指针向右偏转，D项正确。
故选ACD。
（3）丙图中将条形磁铁的极朝下插入线圈，线圈中磁通量增加，发现指针左偏转，根据楞次定律可知感应电流的磁场方向向上，结合右手定则可知，俯视线圈，线圈绕向为逆时针方向。
（4）[1]由丁图可知，第1、2次相比较，第1次感应电流的峰值大，根据
可得，第1次最大速率大；
[2]图线与横轴围成的面积表示电荷量，条形磁体的行程相同，磁通量的变化量相同，根据得1图线与横轴围成的面积等于2图线与横轴围成的面积。
13. 如图甲，某地大型灯光秀在空中展示了一幅飞舞的凤凰，它颜色丰富，动感十足，视角冲击力强，凤凰多彩颜色的形成原因可以用图乙所示的模型说明：柱状光学器件横截面如图，BC右侧是以B为圆心，半径为R的四分之一圆弧，左边是等腰直角三角形。一细束由a、b两种光按一定比例组合的复色光，垂直AC面入射，器件对a、b光的折射率分别为和2，保持入射光的入射方向不变，入射点从A点向C点移动，不考虑有折射时的反射和第2次反射以后的光。
（1）计算分析ABD面有哪种光射出，并求射出光折射角正弦值；
（2）求CD面上有光射出的圆弧长度。
【答案】（1）a光能射出，；（2）
【解析】
【详解】（1）由题意可得，入射光射到面入射角为，从器件射出，临界角满足
解得光临界角
光临界角
由于
则可知从面上，光能射出，光发生全反射，对光根据折射定律，有
解得
（2）作出光路图，可得从的中点点入射的光进入器件后过点反射后，射到圆弧的中点。设从面反射光射到圆弧上某点，入射角为时，光将发生全反射，根据对称性可知面上有光射出的圆弧圆心角为
圆弧长度为
14. 如图甲，光滑的金属导轨MN和PQ平行，间距，与水平面之间的夹角，匀强磁场方向垂直于导轨平面向上，MP间接有阻值的电阻，质量，电阻的金属杆ab垂直导轨放置。现用与导轨平行的外力F沿导轨平面向上拉ab，使其由静止开始运动并开始计时（），F与ab的速度大小关系如图乙。重力加速度g大小取，导轨足够长且阻值不计。
（1）通过计算判断金属杆ab做什么运动，并求磁感应强度的大小；
（2）求时，电阻R电功率。
【答案】（1）做初速度为0的匀加速直线运动，；（2）
【解析】
【详解】（1）根据题意，由牛顿运动定律有
联立解得
结合图像乙可知，外力与成线性关系，说明为一定值，故有
解得
金属杆做初速度为0的匀加速直线运动，直线斜率
解得
（2）由（1）得出做匀加速直线运动，时，的速度为
此时
感应电流
的电功率为
15. 1932年C·D安德森通过实验证实：每一种粒子都有一个和它质量、电荷量严格相等，而电性正好相反的反粒子存在。如图，在直角坐标系xOy的第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ象限存在垂直坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，第Ⅳ象限存在与y轴成斜向左下方的匀强电场。在坐标原点O处，粒子a和它的反粒子b先后以速率和进入匀强磁场，在O处粒子a入射方向与x轴正向夹角为，粒子b入射方向与x轴负向夹角为，粒子a、b分别通过x轴上P、Q两点（未画出），最后两粒子在第Ⅳ象限中P点正下方M点相遇发生湮灭现象。已知粒子a的电荷量为、质量为m，不计粒子重力及相互作用力。求：
（1）P、Q两点间的距离；
（2）匀强电场的电场强度大小；
（3）粒子a、b从O点出发的时间间隔。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）粒子从点出发分别做匀速圆周运动，根据牛顿运动定律有
解得
作出运动轨迹如图，由几何关系可得、两点间的距离
（2）由题意可知粒子进入电场做类平抛运动，进入电场时速度与轴正向夹角为，根据类平抛运动的规律有
解得
（3）粒子做圆周运动的偏转角为，运动时间
粒子从到运动时间为
粒子做圆周运动的偏转角为，运动时间
由题意结合轨迹图可知，粒子从轴点进入匀强电场做匀加速直线运动到点
由几何关系可得
粒子从轴点进入匀强电场做匀加速直线运动到点过程，根据牛顿第二定律有
结合运动学公式有
解得
粒子从到运动时间为
粒子、从点出发的时间间隔
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