2021-2022学年福建省仙游第一中学高二（下）期中物理试题含解析

仙游一中2021-2022学年度下学期期中考高二物理试卷

满分：100分；考试时间：75分钟；

第I卷（选择题）

一、单选题：本题共 4 小题，每小题 4 分，共 16 分。在四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 下列物理量全部是矢量的组合是（　　）

A. 安培力、电流强度 B. 磁通量、感应电动势

C. 动量、自感系数 D. 磁感应强度、冲量

【1题答案】

【答案】D

【解析】

【详解】A．安培力是矢量，电流强度都是标量，A错误；

B．磁通量、感应电动势都是标量，B错误；

C．动量矢量，自感系数是标量，C错误；

D．磁感应强度、冲量都是矢量，D正确。

故选D。

2. 如图为说明电视机显像管偏转线圈作用的示意图。当线圈中通过图示方向的电流时，一束沿中心轴线O自纸内射向纸外的电子流将（　　）

A. 向右偏转 B. 向左偏转

C. 向上偏转 D. 向下偏转

【2题答案】

【答案】A

【解析】

【详解】根据安培定则判断左右两个线圈的N极均在下边，S极均在上边。即铁芯中间处的磁场方向是竖直向上的。再根据左手定则判定，由里向外射出的电子流受到的洛伦兹力向右，则电子流将向右偏转。

故选A。

3. 如图所示的电路中，L是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，、和是三个完全相同的灯泡，E是内阻不计的电源，在时刻，闭合开关S，电路稳定后在时刻断开开关S，规定以电路稳定时流过、的电流方向为正，分别用、表示流过和的电流，则下图中能定性描述电流I随时间t变化关系的是（　　）

A.  B.  C.  D.

【3题答案】

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】当闭合电键，因为线圈与D1串联，所以电流I1会慢慢增大，灯泡D2这一支路立即就有电流。当电键断开，D2这一支路电流立即消失，因为线圈阻碍电流的减小，所以通过 D1的电流不会立即消失，会从原来的大小慢慢减小，而且D1和D2、D3构成回路，通过 D1的电流也流过 D2，所以I2变成反向，且逐渐减小。

故选C。

4. 质量为m的带电微粒a，仅在洛伦兹力作用下做半径为r的匀速圆周运动。现在a经过的轨迹上放置不带电的微粒b，则a与b发生完全非弹性碰撞融为一个整体。（不计重力和电荷量的损失）则该整体在磁场中圆周运动的半径将（　　）

A 变大 B. 变小 C. 不变 D. 条件不足，无法判断

【4题答案】

【答案】C

【解析】

【详解】碰撞后，由洛伦兹力提供向心力

可得

又

碰撞过程中动量守恒，p不变；半径不变，故C正确，ABD错误。

故选C。

二、多选题：本题共 4 小题，每小题 6 分，共 24 分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得 6 分，选对但不全的得 3 分，有选错的得 0 分。

5. 下列说法正确的是（　　）

A. 当一列声波从空气中传入水中时波长一定会变

B. 弹簧振子做简谐振动时，振动系统的势能与动能之和保持不变

C. 肥皂泡呈现彩色条纹是光的折射现象造成的

D. 系统做稳定的受迫振动时，系统振动的频率等于该系统的固有频率

【5题答案】

【答案】AB

【解析】

【详解】A．机械波从空气中进入水中，传播速度增大，频率不变，由

得波长增大，故A正确；

B．弹簧振子做简谐振动时，只有动能和势能参与转化，根据机械能守恒条件可以知道，振动系统的势能与动能之和保持不变，故B正确；

C．肥皂泡呈彩色是光的干涉现象，故C错误；

D．当系统做稳定受迫振动时，系统振动的频率等于周期性驱动力的频率，故D错误。

故选AB。

6. 质量为m的通电细杆ab置于倾角为的平行导轨上，导轨宽为d，杆与导轨间的摩擦因数为μ，有电流时ab恰好在导轨上静止，如图所示，下图是从右侧观察时的四种不同的匀强磁场方向下的四个平面图，其中通电细杆ab与导轨间的摩擦力可能为零的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【6题答案】

【答案】AB

【解析】

【详解】A．根据左手定则判断，导体棒受安培力水平向右，若，则摩擦力为零，故A正确；

B．导体棒受安培力竖直向上，若，则导体棒所受支持力为零，摩擦力为零，故B正确；

C．导体棒所受安培力竖直向下，导体棒有向下运动的趋势，摩擦力平行斜面向上，摩擦力大小等于重力及安培力沿斜面向下的分力的合力，所以摩擦力一定不为零，故C错误；

D．导体棒所受安培力水平向左，导体棒有向下运动的趋势，摩擦力平行斜面向上，摩擦力大小等于重力及安培力沿斜面向下的分力的合力，所以摩擦力一定不为零，故D错误；

故选AB。

7. 如图，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向在竖直方向 （与纸面平行），磁场方向垂直于纸面向里。三个带正电的微粒a、b、c电荷量相等，质量分别为ma、mb、mc。已知在该区域内，a在纸面内做匀速圆周运动，b在纸面内向右做匀速直线运动，c在纸面内向左做匀速直线运动。下列选项正确的是（　　）

A. 电场方向竖直向上 B. 电场方向竖直向下

C. ma>mb>mc D. mb>ma>mc

【7题答案】

【答案】AD

【解析】

【详解】设三个微粒的电荷量均为q，a在纸面内做匀速圆周运动，说明洛伦兹力提供向心力，重力与电场力平衡，电场力竖直向上，因为粒子带正电，所以电场方向竖直向上，即

mag=qE

b在纸面内向右做匀速直线运动，受到重力方向竖直向下，洛伦兹力方向竖直向上，电场力竖直向上，三力平衡，则

mbg=qE＋qvB

c在纸面内向左做匀速直线运动，受到重力方向竖直向下，洛伦兹力方向竖直向下，电场力竖直向上，三力平衡，则

mcg＋qvB=qE

联立可得

mb>ma>mc

故AD正确，BC错误。

8. 如图甲所示，由同种材料制成粗细均匀的矩形导体方框abcd固定在匀强磁场中，磁场方向垂直方框所在平面，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示。以垂直于方框所在平面向里为磁感应强度B的正方向，则下列关于线框中的感应电动势的大小E、感应电流I（以顺时针方向为正）、ab边的热功率P、ab边受到的安培力F（以向右为正）随时间t变化的图像中正确的是（　　）

A.  B.  C.  D.

【8题答案】

【答案】ACD

【解析】

【分析】

【详解】A．由法拉第感应定律

可知，在0~1s和5~6s两段时间内产生的感应电动势大小相等，且保持不变，而1~5s时间内产生的感应电动势大小不变，但只有0~1s和5~6s两段时间的一半，A正确；

C．ab边热功率由

可知，0~1s和5~6s两段时间内是1~5s内的4倍，C正确；

B．由楞次定律可得在0~1s和5s~6s电流为逆时针负方向，且恒定不变，而1s~5s电流为顺时针正方向且恒定不变，B错误；

D．由

ab边安培力大小与磁感应强度成正比，再利用左手定则可知，D正确。

故选ACD。

第II卷（非选择题）

三、填空题：4+4=8分（每空2分）

9. 如图，一束复色光垂直于玻璃直角三棱镜的AB面入射，经AC面折射后分成a、b两束，光束a与AC面的夹角为45°，光束b与AC面的夹角为30°，则a、b两束光在玻璃中的折射率na ________ nb（选填“大于”、“小于”或“等于”）；若用a、b两束光分别照射同一双缝干涉装置的双缝时，_______光束的干涉条纹间距较小。

【9题答案】

【答案】    ①. 小于    ②. b

【解析】

【详解】[1]设a、b在AC面的入射角为θ，由折射定律根据折射轨迹可知

由此可知

即na 小于nb；

[2]根据双缝干涉公式可知

因为a光折射率小，频率低，所以波长长，干涉条纹间距较大，即b的干涉条纹间距较小。

10. 如图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为介质中处的质点P以此时刻为计时起点的振动图象。则该简谐波沿x轴________（选填“正”或“负”）方向传播，波速为_________m/s；

【10题答案】

【答案】    ①. 正方向    ②. 20

【解析】

【详解】[1]根据同侧法可知波向x轴正方向传播；

[2]由图甲知波长

由图乙可知周期

则波速

四、实验题：4+8=12分

11. 在“探究影响感应电流方向的因素”实验中，已知当电流从灵敏电流计G左端流入时，指针向左偏转。将灵敏电流计G与线圈L连接，线圈上导线绕法如图所示。

（1）将磁铁N极向下从线圈L上方竖直插入L时，灵敏电流计G的指针将________偏转（选填“向左”、“向右”或“不”）。

（2）当条形磁铁从图中虚线位置向右远离L时，a点电势高于b点电势，则可判定磁铁A端是_______（选填“N极”、“S极”或“N极、S极均可”）。

【11题答案】

【答案】    ①. 向左    ②. S极

【解析】

【详解】（1）[1]将磁铁N极向下从线圈L上方竖直插入L时，L中磁通量向下增大，根据楞次定律可知L中产生的感应电流由a点流出、b点流入，由题意可知灵敏电流计G的指针将向左偏转。

（2）[2]为了使 a点电势高于b点电势，应使L中产生的感应电流由a点流出、b点流入，根据楞次定律可知L中磁通量应向下增大或向上减小，当条形磁铁从图中虚线位置向右远离L时，L中磁通量一定减小，由此可判定磁铁A端是S极。

12. 用单摆测定重力加速度实验装置如图1所示。

（1）测量周期时用到了秒表，长针转一周的时间为30s，表盘上部的小圆共15大格，每一大格为1min，该单摆摆动n次长短针的位置如图2所示，所用时间为t=___________s。

（2）用多组实验数据做出图象，也可以求出重力加速度g，已知三位同学做出的图线的示意图如图3中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都过原点，图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值。则相对于图线b，下列分析正确的是___________（选填选项的字母）。

A．出现图线a的原因可能是误将悬点到小球最下端的距离记为摆长L

B．出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次

C．图线c对应的g值小于图线b对应的g值

D．图线a对应的g值大于图线b对应的g值

（3）若该同学测摆长时漏加了小球半径，而其它测量、计算均无误，也不考虑实验误差，则用图线求得的g值和真实值相比是___________的（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。

【12题答案】

【答案】    ①. 100.2    ②. B    ③. 不变

【解析】

【详解】（1）[1]小盘读数是60s，大盘读数是40.1s，故秒表的读数为

（2）[2]根据单摆的周期公式

整理得

则图像的斜率

重力加速度

A．由图可知，图线a当L为零时T不为零，所测摆长偏小，可能是把摆线长度作为摆长，即把悬点到摆球上端的距离作为摆长，A错误；

B．实验中误将49次全振动记为50次，则周期的测量值偏小，导致重力加速度的测量值偏大，图线的斜率k偏小，B正确；

C．由图可知，图线c对应的斜率k小于图线b对应的斜率，可知图线c对应的g值大于图线b对应的g值，C错误；

D．由图可知，图线a与图线b的斜率相等，故图线a对应的g值等于图线b对应的g值，D错误。

（3）[3]若该同学测摆长时漏加了小球半径，而其它测量、计算均无误，也不考虑实验误差图线的斜率不变，即求得的g值和真实值相比是不变的。

五、解答题：8+14+18=40分

13. 建立如图所示的xOy坐标系，某透明元件的横截面是半径为R的圆，一束单色光沿x轴正方向射入该元件，此元件对单色光的折射率为。求：（计算时取）

（1）从（0，0.5R）位置入射的光线，求经玻璃出射光线的折射角；

（2）该单色光能从圆弧面上射出光的弧长。（不考虑光在界面上的反射）

【13题答案】

【答案】（1） ；（2）

【解析】

【详解】（1）从（0，0.5R）位置入射的光线，光路如图所示

由几何关系可知入射角为

根据折射定律

代入数据解得

（2）元件对单色光的折射率为

根据全反射公式

可得全反射的临界角为

光路如图所示

由几何关系可知射出光线的弧长对应的圆心角为

该单色光能从圆弧面上射出光的弧长为

14. 如图所示，在xOy坐标系的第一象限内有以O1为圆心，半径为R的圆且OO1=R，圆区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，在它的右侧有一宽度为R、左边界与磁场区域圆相切于A点、右边界与y轴平行的匀强电场，场强方向沿y轴负方向，场强大小为E。在电场右侧有一垂直x轴、足够长的荧光屏，电子打中荧光屏会发光。现在在坐标原点O处向xOy平面内沿y轴正方向射入质量为m，电荷量大小为e的电子。电子刚好从切点A处飞出磁场进入电场，求：

（1）电子射入磁场的速率v0；

（2）电子打到荧光屏上y的坐标值。

【14题答案】

【答案】（1）； （2）（2R，）

【解析】

【详解】（1）电子在磁场中做匀速圆周运动，有

解得

设运动轨迹半径为r，根据几何关系有

求得

（2）当电子以速率v0沿y轴正方向射入时，从A点平行于x轴射出，垂直进入电场，经过偏转打在荧光屏上C点。电子在电场中做类平抛运动，由平抛运动规律可知x方向

y方向：偏移量

则

因此坐标为（2R，）

15. 如图所示，竖直放置的圆弧导轨与足够长的水平导轨平滑连接，且轨道间距为，右侧空间中有竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场，质量为、电阻为的金属棒和质量为m，电阻为R的金属棒垂直导轨放置且与导轨接触良好，现将金属棒静止在水平导轨上，将棒从距离水平导轨高度h处时静止释放，除金属棒外其余电阻不计，所有轨道均光滑。求：

（1）棒滑至瞬间的速度大小；

（2）棒最终的速度大小和棒最终的速度大小；

（3）整个过程中棒产生的焦耳热Q；

（4）整个过程中通过棒的电荷量q。

【15题答案】

【答案】（1）；（2）；（3）；（4）

【解析】

【详解】（1）设棒到达瞬间的速度为，根据动能定理得

得

（2）根据动量守恒定律得

得

则

（3）根据能量守恒得

所以

（4）对棒列动量定理

则