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2021-2022学年广东省汕头市金山中学高二（下）期中考试物理试题含解析
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这是一份2021-2022学年广东省汕头市金山中学高二（下）期中考试物理试题含解析，共21页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题（8小题，每小题3分，共24分）
1. 做简谐运动的单摆，其摆长不变，若摆球的质量增加为原来的 倍，摆球经过平衡位置的速度减为原来的，则单摆振动的（ ）
A. 周期不变，振幅不变B. 周期不变，振幅变小
C. 周期改变，振幅不变D. 周期改变，振幅变大
【1题答案】
【答案】B
【解析】
【详解】由单摆的周期公式可知，单摆摆长不变，则周期不变；摆球经过平衡位置的速度减为原来的2/3，由于振动过程中机械能守恒，故：mgh=mv2，据此式可知，速度变小，高度减小，所以偏离平衡位置的最大距离变小，即振幅减小；故选B．
【点睛】单摆的摆长和重力加速度的大小决定单摆的周期的大小，单摆的能量决定单摆的振幅的大小．
2. 下列关于传感器的说法中正确的是（ ）
A. 金属热电阻是一种可以将热学量转换为电学量的传感器
B. 电饭锅是通过压力传感器实现温度自动控制
C. 干簧管是一种能够感知电场的传感器
D. 火灾报警器能够在发生火灾时报警是利用了压力传感器
【2题答案】
【答案】A
【解析】
【详解】A．金属热电阻传感器是利用导体或半导体的电阻随温度变化来测量温度的一种温度敏感元件，是可以将热学量转换为电学量的传感器，故A正确；
B．电饭锅是通过温度传感器实现温度的自动控制，故B错误；
C．干簧管是一种能够感知磁场的传感器，故C错误；
D．火灾报警器能够在发生火灾时报警是利用了光传感器，在发生火灾时有烟雾挡住了光传感器接收光源，故D错误。
故选A。
3. 介质中有一列简谐机械波传播，对于其中某个振动质点
A. 它的振动速度等于波的传播速度
B. 它的振动方向一定垂直于波的传播方向
C. 它在一个周期内走过的路程等于一个波长
D. 它的振动频率等于波源振动频率
【3题答案】
【答案】D
【解析】
【详解】A、在同种均匀介质中波的传播过程中传播速度为定值，而质点的在平衡两侧做简谐运动，其速度大小是变化的，和波速无关，故A错误；
B、在纵波中质点的振动方向和波的传播方向相同或相反，并不垂直，故B错误；
C、质点在一个周期内走过的路程等于4个振幅的长度，并非一个波长，故C错误；
D、每个质点都在重复波源的振动因此质点的振动频率和波源的振动频率是相同的，故D正确．
点睛：波动过程是传播波源的振动形式和能量的过程，振动质点并不随波一起传播，二是在自己平衡位置振动，因此明确波的形成是解本题关键．
4. 在远距离输电时，在输送的电功率和输电线电阻都保持不变的条件下，输电的电压为U1时，输电线上损失的功率为P1；输电的电压为U2时，输电线上损失的功率为P2 ．则U1 ：U2为：
A. B. C. D.
【4题答案】
【答案】A
【解析】
【详解】输送的功率一定，由P=UI知，，则
P损=I2R=
知输电线上损失的电功率与电压的平方成反比，则
，
故选A。
5. 如图所示，单刀双掷开关S先打到a端让电容器充满电。时开关S打到b端，时回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值。则（ ）
A. 回路的周期为0.02s
B. 回路的电流最大时电容器中电场能最大
C. 时线圈中磁场能最大
D. 时回路中电流沿顺时针方向
【5题答案】
【答案】C
【解析】
【详解】A．以顺时针电流为正方向，LC电路中电流和电荷量变化的图像如下：
时电容器下极板带正电荷且最大，根据图像可知周期为，故A错误；
B．根据图像可知电流最大时，电容器中电荷量为0，电场能最小为0，故B错误；
CD．时，经过，根据图像可知此时电流最大，电流沿逆时针方向，说明电容器放电完毕，电能全部转化为磁场能，此时磁场能最大，故C正确，D错误。
故选C．
6. 如图，长方体玻璃砖的横截面为矩形，，其折射率为。一束单色光在纸面内以的入射角从空气射向边的中点O，则该束单色光（ ）
A. 在边的折射角为
B. 在边的入射角为
C. 不能从边射出
D. 不能从边射出
【6题答案】
【答案】C
【解析】
【详解】A．光线从O点入射，设折射角为，由折射定律有
解得
即该束单色光在边的折射角为，故A错误；
B．设边长，则，作出光路图如图所示。
由几何关系可知光在边的入射角为，故B错误；
C．设光在玻璃砖与空气界面发生全反射的临界角设为C，有
即，而光在MN边的入射角大于，所以光在MN边发生全反射，不能从边射出，故C正确；
D．根据几何关系可知光在A点发生全反射后到达NP边的B点时的入射角为30°，小于全反射临界角，所以光在B点折射出玻璃砖，故D错误。
故选C。
7. 电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，其原理如图所示，图中直流电源电动势为，内阻为；两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为，电阻不计；导轨间存在磁感应强度大小为、方向与导轨平面垂直的匀强磁场（图中未画出）。炮弹可视为一质量为、电阻为的金属棒（图中未画出），垂直放在两导轨间处于静止状态。并与导轨接触良好。闭合开关，开始向右加速运动，获得最大速度后，离开导轨。下列说法正确的是（ ）。
A. 在导轨上速度最大时，通过中的电流最大
B. 导轨上速度最大时，棒所受安培力最大
C. 获得的最大加速度
D. 获得的最大速度为
【7题答案】
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】AB．在轨道上速度最大时，加速度为零，安培力也为零，故通过的电流也为零，AB错误；
C．最大加速度在初始时刻取得，故
C错误；
D．当切割磁感线产生的动生电动势在回路当中与电源电动势等大反向时，即
时，回路中产生的电流为零，安培力为零，加速度为零，速度取最大值，为
D正确。
故选D。
8. 两木块A、B质量分别为m、M，用劲度系数为k的轻弹簧连在一起，放在水平地面上，如图所示，用外力将木块A压下一段距离静止，释放后A上下做简谐振动．在振动过程中，木块B刚好始终不离开地面即它对地面最小压力为零．以下说法正确的是
A. 在振动过程中木块A的机械能守恒B. A做简谐振动的振幅为
C. A做简谐振动的振幅为D. 木块B对地面的最大压力是
【8题答案】
【答案】D
【解析】
【详解】A、振动过程中木块A与弹簧组成的系统机械能守恒，木块A机械能不守恒，故A错误；
BCD、：当弹簧处于伸长至最长状态时，M刚好对地面压力为零，故弹簧中弹力，此时m有最大加速度，由，得：，由对称性，当m运动至最低点时，弹簧中弹力大小为F，但此时弹簧是处于压缩状态，根据牛顿第二定律得：，即，所以木块B对地面的最大压力是； 振幅为最大位移与平衡位置的距离：，故D正确，B、C错误；
故选D．
【点睛】关键是要注意撤去外力后，A以未加压力时的位置为平衡位置做简谐振动，当B刚好要离开地面时，A处于最高点时，A的加速度最大，A处于最低点时，弹簧对B的压力最大．
二、多选题（6小题，每小题6分，共36分，漏选得3分，错选不得分。）
9. 关于物理学的研究方法，下列说法中不正确的是（ ）
A. 伽利略开创了运用逻辑推理和实验相结合进行科学研究的方法
B. 牛顿在利用扭秤实验装置测量引力常量时，应用了放大法
C. 由牛顿运动定律可知加速度，该公式体现了比值定义法
D. “平均速度”“交流电的有效值”等用的是等效替代的方法
【9题答案】
【答案】BC
【解析】
【详解】A．伽利略开创了运用逻辑推理和实验相结合进行科学研究的方法，选项A正确，不符合题意；
B．卡文迪许在利用扭秤实验装置测量引力常量时，应用了放大法，选项B错误，符合题意；
C．由牛顿运动定律的表达式，不是比值定义法，加速度的大小和受力以及本身的质量有关，选项C错误，符合题意；
D．“平均速度”“交流电的有效值”等用的是等效替代的方法，选项D正确，不符合题意。
故选BC。
10. 在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样。若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是（ ）
A. 改用红色激光
B. 改用蓝色激光
C. 减小双缝间距
D. 将光源向远离双缝的位置移动
【10题答案】
【答案】AC
【解析】
【详解】根据双缝干涉条纹间距公式知，增大入射光的波长、减小双缝间距，以及增大屏幕与双缝的距离，可以增大条纹的间距；由于红光的波长大于绿光的波长，可知换用红色激光可以增大条纹间距，而换用蓝色光干涉图样中两相邻亮条纹的间距减小。故AC正确，BD错误。
故选AC。
11. 一列向右传播的简谐横波，当波传到处的P点时开始计时，该时刻波形如图所示，时，观察到质点P第三次到达波峰位置，下列说法正确的是
A. 波速
B. 经1.4s质点P运动的路程为70cm
C. 时，处的质点Q第三次到达波谷
D. 与该波发生干涉的另一列简谐横波的频率一定为2.5HZ
【11题答案】
【答案】BCD
【解析】
【详解】首先从图中我们可以得出这列波的波长为2m.同时每一个质点开始振动的方向是+y方向．从0时刻开始到0.9s，P点恰好第三次到达波峰，表示经过了9/4个周期，得出周期T=0.4s,所以波速v=λ/T=5m/s，故A错误，
经过1.4s则P点恰好完成3个完整周期加1/2周期，所以路程为70cm，故B正确，
经过0.5s波传到Q点，剩下的1.1sQ点恰好完成2个完整周期加3/4周期，处于波谷，所以故C正确，
本列波的频率为2.5Hz，频率相等是发生干涉的条件，故D对；
综上所述本题答案是：BCD
12. 如图所示，理想变压器原线圈接入电压恒定的正弦交流电，副线圈接入最大阻值为2R的滑动变阻器和阻值为R的定值电阻。在变阻器滑片从a端向b端缓慢移动的过程中（ ）
A. 电流表示数减小
B. 电流表示数增大
C. 原线圈输入功率先增大后减小
D. 定值电阻R消耗的功率逐渐减小
【12题答案】
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．分析右端电路可知，R与滑动变阻器右半部分并联后，再与左半部分串联接入电路。设滑动变阻器右边的电阻为x，则副线圈中的总电阻为
当滑片从a往b滑动时，x减小，则副线圈中总电阻一直增大。变压器原线圈输入电压不变，副线圈输出电压不变，总电阻增大，则副线圈总电流减小，A2示数减小，再由变压器原副线圈电流关系知，A2示数减小，A1示数减小，故A正确，B错误；
C．副线圈输出电压不变，电流减小，故输出功率减小，故C错误；
D．滑片从a往b滑动时，副线圈干路电流减小，滑动变阻器右半部分和R并联总电阻减小，则并联部分分压减小，定值电阻R消耗电功率逐渐减小，故D正确。
故选AD。
13. 如图甲所示，条形码扫描笔的原理是扫描笔头在条形码上匀速移动时，遇到黑色线条，发光二极管发出的光线将被吸收，光敏三极管接收不到反射光，呈高阻抗；遇到白色间隔，光线被反射到光敏三极管，三极管呈低阻抗。光敏三极管将条形码变成一个个电脉冲信号，信号经信号处理系统处理，即完成对条形码信息的识别，等效电路图如图乙所示，其中R为光敏三极管的等效电阻，为定值电阻，下列判断正确的是（ ）
A. 当扫描笔头在黑色线条上移动时，信号处理系统获得高电压
B. 当扫描笔头在白色间隔上移动时，信号处理系统获得高电压
C. 扫描速度对信号处理系统接收到的电压信号无影响
D 扫描笔头外壳出现破损时仍然能正常工作
【13题答案】
【答案】B
【解析】
【详解】AB．信号处理系统获得的电压是R0两端的电压，当扫描笔头在黑色线条上移动时，R相当于大电阻，根据闭合电路欧姆定律，回路电流很小，R0两端的电压很低，信号处理系统获得低电压；当扫描笔头在白色间隔上移动时，R相当于小电阻，回路电流较大，R0两端的电压较高，信号处理系统获得高电压，A错误，B正确；
C．如果扫描速度发生变化，在信号处理系统中高低电压的时间间隔就会发生变化，从而无法正确判断黑、白条纹宽度，可能出现错误识别信息，C错误；
D．扫描笔头外壳出现破损时，外面的光就会进入光敏三级管，从而出现错误信息，导致不能正常工作，D错误。
故选B。
14. 如图所示，固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。长为l的金属棒，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴上，随轴以角速度匀速转动。在圆环的A点和电刷间接有阻值为R的电阻和电容为C、板间距为d的平行板电容器，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态。已知重力加速度为g，不计其他电阻和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A. 电阻R两端的电势差为
B. 微粒的电荷量与质量之比为
C. 电阻消耗的电功率为
D. 若增大角速度和电阻R的阻值，微粒有可能仍保持静止状态
【14题答案】
【答案】AB
【解析】
【详解】A．如图所示，金属棒绕轴切割磁感线转动，棒产生的电动势即为电阻R两端的电势差
故A正确；
B．电容器两极板间电压等于电源电动势，带电微粒在两极板间处于静止状态，则
即
故B正确；
C．电阻消耗的功率
故C错误；
D．若增大角速度，则电动势增大，即电容器的电压增大。根据U=Ed可知E增大，则微粒向上运动。故D错误。
故选AB。
三、实验题（本题共2个小题，共14分。）
15. 在“验证动量守恒定律”的实验中，某同学用如图所示的装置进行了如下的操作：
①先调整斜槽轨道，使末端的切线水平，在一块平木板表面先后钉上白纸和复写纸，并将该木板竖直立于靠近槽口处，使小球从斜槽轨道上某固定点处由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹；
②将木板向右平移适当的距离，再使小球从原固定点由静止释放，撞在木板上并在白纸上留下痕迹；
③把半径相同的小球静止放在斜槽轨道水平段的最右端，让小球仍从原固定点由静止释放，和小球相碰后，两球撞在木板上并在白纸上留下痕迹和；
④用天平测量、两小球的质量分别为，，用刻度尺测量白纸上点到、、三点的距离分别为、和。
（1）小球下滑过程中与斜槽轨道间存在摩擦力，这对实验结果__________（填“会”或“不会”）产生误差。
（2）两小球的质量关系：__________（填“”“”或“”）。
（3）用本实验中所测得的量来验证两小球碰撞过程动量守恒，其表达式为___________。
【15题答案】
【答案】 ①. 不会 ②. ③.
【解析】
【详解】（1）[1]小球a下滑过程中与斜槽轨道间存在摩擦力，不会对实验结果产生误差，因为只要保证小球从静止释放到达最低点的速度相等即可，斜槽不一定需要光滑；
（2）[2]为使小球碰撞小球后不反弹，因使＞；
（3）[3]设木板向右移动的距离为L，小球单独平抛时
小球与小球碰撞后，小球做平抛运动，则有
小球做平抛运动
验证两小球碰撞过程中动量守恒，即验证
联立解得
16. 学习小组的同学在实验室用如图所示的装置研究单摆。将单摆挂在力传感器的下端，通过计算机来记录力传感器测定单摆摆动过程中摆线受到拉力大小的变化情况，以及单摆摆动的时间。
（1）实验时用20分度的游标卡尺测量摆球直径，示数如图甲所示，该摆球的直径________；
（2）实验测得摆长为L，传感器测得摆线的拉力F随时间t变化的图像如图乙所示，则重力加速度的表达式为：__________（用题目中物理量的字母表示）
（3）小组成员在实验过程中有如下说法，其中正确的是________（填选项前的字母）。
A．把单摆从平衡位置拉开30°的摆角，并在释放摆球的同时开始计时
B．测量摆球通过最低点100次的时间t，则单摆周期为
C．用悬线的长度加摆球直径作为摆长，代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大
D．选择密度较小的摆球，测得的重力加速度值误差较小
【16题答案】
【答案】 ① ②. ③. C
【解析】
【详解】（1）[1] 摆球的直径
（2）[2] 摆球经过最低点时，绳子的拉力最大，一个周期内，两次经过最低点，可知
根据
得
（3）[3]A．单摆在小摆角情况下的运动是简谐运动，用单摆的最大摆角应小于5°，A错误；
B．一个周期的时间内，摆球通过最低点2次，所以测量摆球通过最低点100次的时间t，则单摆周期为
B错误；
C．由单摆的周期公式
可得
摆长偏大则代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大，C正确；
D．为减小实验误差因，应选择密度较大的摆球，D错误。
故选C。
四、计算题（本题共2个小题，共26分。请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案不能得分）
17. 如图所示，真空室内竖直条形区域存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁场宽度为L且足够长，M、N为涂有荧光物质的竖直板。现有一质子束（质子束由两部分组成，一部分为速度大小为v的低速质子，另一部分为速度大小为3v的高速质子）从M板上的A点垂直磁场方向连续不断地射入条形区域，入射方向与M板的夹角θ=60°，当条形区域中磁场的磁感应强度较大时，M板出现两个亮斑，缓慢减小条形区域中磁场的磁感应强度，直至M板上的亮斑相继消失，N板上恰好出现两个亮斑。已知质子的质量为m、电荷量为e，不计质子所受重力以及质子间的相互作用，求：
（1）在N板上恰好出现两个亮斑的情况下，条形区域中磁场的磁感应强度大小B；
（2）在N板上恰好出现两个亮斑的情况下，高速质子在条形区域中运动的时间t。
【17题答案】
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）在N板上恰好出现两个亮斑的情况下，低速质子在磁场中的运动轨迹恰好与板相切，如图甲所示，设低速质子在磁场中做圆周运动的半径为R1，有
由几何关系有
解得
（2）在N板上恰好出现两个亮斑的情况下，高速质子在磁场中的运动轨迹如图乙所示，由高速质子的速度大小（3v）是低速质子速度大小（v）的3倍可知，高速质子在磁场中做圆周运动的半径
R2=3R1
其中由（1）可得
由几何关系可知，高速质子在磁场中做圆周运动的轨迹对应的圆心角为30°，高速质子在磁场中做圆周运动的周期
高速质子在磁场中的运动时间
解得
18. 如图所示，两条电阻可忽略的平行光滑导轨固定在水平面上，弯曲的光滑导轨与其平滑对接，导轨间距均为L，在水平导轨的矩形CEFD和矩形EGHF区域内存在磁感应强度方向相反、且均垂直导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，DF、GH的长度相同，均为d（未知）。导轨的顶端接有阻值为R的定值电阻，将一阻值也为R，质量为m、长为L的导体棒ab从弯曲轨道上高h处由静止释放，导体棒最终恰好停在GH处。已知导体棒与导轨始终垂直且接触良好，重力加速度为g，求：
（1）电阻R中的最大电流；
（2）电阻R中产生的焦耳热；
（3）DF、GH的长度。
【18题答案】
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）导体棒下滑过程中机械能守恒，有
可得导体棒到达水平导轨时的速度为
导体棒进入磁场后受到水平向左的安培力作用做减速运动，则导体棒刚到达水平导轨时的速度最大，所以导体棒产生的最大感应电动势为
通过电阻R的电流最大，为
（2）导体棒在整个运动过程中，机械能最终全部转化为焦耳热，即
故电阻R中产生的焦耳热为
（3）导体棒穿过磁场，由动量定理
其中
即
解得
一、单选题（8小题，每小题3分，共24分）
1. 做简谐运动的单摆，其摆长不变，若摆球的质量增加为原来的 倍，摆球经过平衡位置的速度减为原来的，则单摆振动的（ ）
A. 周期不变，振幅不变B. 周期不变，振幅变小
C. 周期改变，振幅不变D. 周期改变，振幅变大
【1题答案】
【答案】B
【解析】
【详解】由单摆的周期公式可知，单摆摆长不变，则周期不变；摆球经过平衡位置的速度减为原来的2/3，由于振动过程中机械能守恒，故：mgh=mv2，据此式可知，速度变小，高度减小，所以偏离平衡位置的最大距离变小，即振幅减小；故选B．
【点睛】单摆的摆长和重力加速度的大小决定单摆的周期的大小，单摆的能量决定单摆的振幅的大小．
2. 下列关于传感器的说法中正确的是（ ）
A. 金属热电阻是一种可以将热学量转换为电学量的传感器
B. 电饭锅是通过压力传感器实现温度自动控制
C. 干簧管是一种能够感知电场的传感器
D. 火灾报警器能够在发生火灾时报警是利用了压力传感器
【2题答案】
【答案】A
【解析】
【详解】A．金属热电阻传感器是利用导体或半导体的电阻随温度变化来测量温度的一种温度敏感元件，是可以将热学量转换为电学量的传感器，故A正确；
B．电饭锅是通过温度传感器实现温度的自动控制，故B错误；
C．干簧管是一种能够感知磁场的传感器，故C错误；
D．火灾报警器能够在发生火灾时报警是利用了光传感器，在发生火灾时有烟雾挡住了光传感器接收光源，故D错误。
故选A。
3. 介质中有一列简谐机械波传播，对于其中某个振动质点
A. 它的振动速度等于波的传播速度
B. 它的振动方向一定垂直于波的传播方向
C. 它在一个周期内走过的路程等于一个波长
D. 它的振动频率等于波源振动频率
【3题答案】
【答案】D
【解析】
【详解】A、在同种均匀介质中波的传播过程中传播速度为定值，而质点的在平衡两侧做简谐运动，其速度大小是变化的，和波速无关，故A错误；
B、在纵波中质点的振动方向和波的传播方向相同或相反，并不垂直，故B错误；
C、质点在一个周期内走过的路程等于4个振幅的长度，并非一个波长，故C错误；
D、每个质点都在重复波源的振动因此质点的振动频率和波源的振动频率是相同的，故D正确．
点睛：波动过程是传播波源的振动形式和能量的过程，振动质点并不随波一起传播，二是在自己平衡位置振动，因此明确波的形成是解本题关键．
4. 在远距离输电时，在输送的电功率和输电线电阻都保持不变的条件下，输电的电压为U1时，输电线上损失的功率为P1；输电的电压为U2时，输电线上损失的功率为P2 ．则U1 ：U2为：
A. B. C. D.
【4题答案】
【答案】A
【解析】
【详解】输送的功率一定，由P=UI知，，则
P损=I2R=
知输电线上损失的电功率与电压的平方成反比，则
，
故选A。
5. 如图所示，单刀双掷开关S先打到a端让电容器充满电。时开关S打到b端，时回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值。则（ ）
A. 回路的周期为0.02s
B. 回路的电流最大时电容器中电场能最大
C. 时线圈中磁场能最大
D. 时回路中电流沿顺时针方向
【5题答案】
【答案】C
【解析】
【详解】A．以顺时针电流为正方向，LC电路中电流和电荷量变化的图像如下：
时电容器下极板带正电荷且最大，根据图像可知周期为，故A错误；
B．根据图像可知电流最大时，电容器中电荷量为0，电场能最小为0，故B错误；
CD．时，经过，根据图像可知此时电流最大，电流沿逆时针方向，说明电容器放电完毕，电能全部转化为磁场能，此时磁场能最大，故C正确，D错误。
故选C．
6. 如图，长方体玻璃砖的横截面为矩形，，其折射率为。一束单色光在纸面内以的入射角从空气射向边的中点O，则该束单色光（ ）
A. 在边的折射角为
B. 在边的入射角为
C. 不能从边射出
D. 不能从边射出
【6题答案】
【答案】C
【解析】
【详解】A．光线从O点入射，设折射角为，由折射定律有
解得
即该束单色光在边的折射角为，故A错误；
B．设边长，则，作出光路图如图所示。
由几何关系可知光在边的入射角为，故B错误；
C．设光在玻璃砖与空气界面发生全反射的临界角设为C，有
即，而光在MN边的入射角大于，所以光在MN边发生全反射，不能从边射出，故C正确；
D．根据几何关系可知光在A点发生全反射后到达NP边的B点时的入射角为30°，小于全反射临界角，所以光在B点折射出玻璃砖，故D错误。
故选C。
7. 电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，其原理如图所示，图中直流电源电动势为，内阻为；两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为，电阻不计；导轨间存在磁感应强度大小为、方向与导轨平面垂直的匀强磁场（图中未画出）。炮弹可视为一质量为、电阻为的金属棒（图中未画出），垂直放在两导轨间处于静止状态。并与导轨接触良好。闭合开关，开始向右加速运动，获得最大速度后，离开导轨。下列说法正确的是（ ）。
A. 在导轨上速度最大时，通过中的电流最大
B. 导轨上速度最大时，棒所受安培力最大
C. 获得的最大加速度
D. 获得的最大速度为
【7题答案】
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】AB．在轨道上速度最大时，加速度为零，安培力也为零，故通过的电流也为零，AB错误；
C．最大加速度在初始时刻取得，故
C错误；
D．当切割磁感线产生的动生电动势在回路当中与电源电动势等大反向时，即
时，回路中产生的电流为零，安培力为零，加速度为零，速度取最大值，为
D正确。
故选D。
8. 两木块A、B质量分别为m、M，用劲度系数为k的轻弹簧连在一起，放在水平地面上，如图所示，用外力将木块A压下一段距离静止，释放后A上下做简谐振动．在振动过程中，木块B刚好始终不离开地面即它对地面最小压力为零．以下说法正确的是
A. 在振动过程中木块A的机械能守恒B. A做简谐振动的振幅为
C. A做简谐振动的振幅为D. 木块B对地面的最大压力是
【8题答案】
【答案】D
【解析】
【详解】A、振动过程中木块A与弹簧组成的系统机械能守恒，木块A机械能不守恒，故A错误；
BCD、：当弹簧处于伸长至最长状态时，M刚好对地面压力为零，故弹簧中弹力，此时m有最大加速度，由，得：，由对称性，当m运动至最低点时，弹簧中弹力大小为F，但此时弹簧是处于压缩状态，根据牛顿第二定律得：，即，所以木块B对地面的最大压力是； 振幅为最大位移与平衡位置的距离：，故D正确，B、C错误；
故选D．
【点睛】关键是要注意撤去外力后，A以未加压力时的位置为平衡位置做简谐振动，当B刚好要离开地面时，A处于最高点时，A的加速度最大，A处于最低点时，弹簧对B的压力最大．
二、多选题（6小题，每小题6分，共36分，漏选得3分，错选不得分。）
9. 关于物理学的研究方法，下列说法中不正确的是（ ）
A. 伽利略开创了运用逻辑推理和实验相结合进行科学研究的方法
B. 牛顿在利用扭秤实验装置测量引力常量时，应用了放大法
C. 由牛顿运动定律可知加速度，该公式体现了比值定义法
D. “平均速度”“交流电的有效值”等用的是等效替代的方法
【9题答案】
【答案】BC
【解析】
【详解】A．伽利略开创了运用逻辑推理和实验相结合进行科学研究的方法，选项A正确，不符合题意；
B．卡文迪许在利用扭秤实验装置测量引力常量时，应用了放大法，选项B错误，符合题意；
C．由牛顿运动定律的表达式，不是比值定义法，加速度的大小和受力以及本身的质量有关，选项C错误，符合题意；
D．“平均速度”“交流电的有效值”等用的是等效替代的方法，选项D正确，不符合题意。
故选BC。
10. 在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样。若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是（ ）
A. 改用红色激光
B. 改用蓝色激光
C. 减小双缝间距
D. 将光源向远离双缝的位置移动
【10题答案】
【答案】AC
【解析】
【详解】根据双缝干涉条纹间距公式知，增大入射光的波长、减小双缝间距，以及增大屏幕与双缝的距离，可以增大条纹的间距；由于红光的波长大于绿光的波长，可知换用红色激光可以增大条纹间距，而换用蓝色光干涉图样中两相邻亮条纹的间距减小。故AC正确，BD错误。
故选AC。
11. 一列向右传播的简谐横波，当波传到处的P点时开始计时，该时刻波形如图所示，时，观察到质点P第三次到达波峰位置，下列说法正确的是
A. 波速
B. 经1.4s质点P运动的路程为70cm
C. 时，处的质点Q第三次到达波谷
D. 与该波发生干涉的另一列简谐横波的频率一定为2.5HZ
【11题答案】
【答案】BCD
【解析】
【详解】首先从图中我们可以得出这列波的波长为2m.同时每一个质点开始振动的方向是+y方向．从0时刻开始到0.9s，P点恰好第三次到达波峰，表示经过了9/4个周期，得出周期T=0.4s,所以波速v=λ/T=5m/s，故A错误，
经过1.4s则P点恰好完成3个完整周期加1/2周期，所以路程为70cm，故B正确，
经过0.5s波传到Q点，剩下的1.1sQ点恰好完成2个完整周期加3/4周期，处于波谷，所以故C正确，
本列波的频率为2.5Hz，频率相等是发生干涉的条件，故D对；
综上所述本题答案是：BCD
12. 如图所示，理想变压器原线圈接入电压恒定的正弦交流电，副线圈接入最大阻值为2R的滑动变阻器和阻值为R的定值电阻。在变阻器滑片从a端向b端缓慢移动的过程中（ ）
A. 电流表示数减小
B. 电流表示数增大
C. 原线圈输入功率先增大后减小
D. 定值电阻R消耗的功率逐渐减小
【12题答案】
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．分析右端电路可知，R与滑动变阻器右半部分并联后，再与左半部分串联接入电路。设滑动变阻器右边的电阻为x，则副线圈中的总电阻为
当滑片从a往b滑动时，x减小，则副线圈中总电阻一直增大。变压器原线圈输入电压不变，副线圈输出电压不变，总电阻增大，则副线圈总电流减小，A2示数减小，再由变压器原副线圈电流关系知，A2示数减小，A1示数减小，故A正确，B错误；
C．副线圈输出电压不变，电流减小，故输出功率减小，故C错误；
D．滑片从a往b滑动时，副线圈干路电流减小，滑动变阻器右半部分和R并联总电阻减小，则并联部分分压减小，定值电阻R消耗电功率逐渐减小，故D正确。
故选AD。
13. 如图甲所示，条形码扫描笔的原理是扫描笔头在条形码上匀速移动时，遇到黑色线条，发光二极管发出的光线将被吸收，光敏三极管接收不到反射光，呈高阻抗；遇到白色间隔，光线被反射到光敏三极管，三极管呈低阻抗。光敏三极管将条形码变成一个个电脉冲信号，信号经信号处理系统处理，即完成对条形码信息的识别，等效电路图如图乙所示，其中R为光敏三极管的等效电阻，为定值电阻，下列判断正确的是（ ）
A. 当扫描笔头在黑色线条上移动时，信号处理系统获得高电压
B. 当扫描笔头在白色间隔上移动时，信号处理系统获得高电压
C. 扫描速度对信号处理系统接收到的电压信号无影响
D 扫描笔头外壳出现破损时仍然能正常工作
【13题答案】
【答案】B
【解析】
【详解】AB．信号处理系统获得的电压是R0两端的电压，当扫描笔头在黑色线条上移动时，R相当于大电阻，根据闭合电路欧姆定律，回路电流很小，R0两端的电压很低，信号处理系统获得低电压；当扫描笔头在白色间隔上移动时，R相当于小电阻，回路电流较大，R0两端的电压较高，信号处理系统获得高电压，A错误，B正确；
C．如果扫描速度发生变化，在信号处理系统中高低电压的时间间隔就会发生变化，从而无法正确判断黑、白条纹宽度，可能出现错误识别信息，C错误；
D．扫描笔头外壳出现破损时，外面的光就会进入光敏三级管，从而出现错误信息，导致不能正常工作，D错误。
故选B。
14. 如图所示，固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。长为l的金属棒，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴上，随轴以角速度匀速转动。在圆环的A点和电刷间接有阻值为R的电阻和电容为C、板间距为d的平行板电容器，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态。已知重力加速度为g，不计其他电阻和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A. 电阻R两端的电势差为
B. 微粒的电荷量与质量之比为
C. 电阻消耗的电功率为
D. 若增大角速度和电阻R的阻值，微粒有可能仍保持静止状态
【14题答案】
【答案】AB
【解析】
【详解】A．如图所示，金属棒绕轴切割磁感线转动，棒产生的电动势即为电阻R两端的电势差
故A正确；
B．电容器两极板间电压等于电源电动势，带电微粒在两极板间处于静止状态，则
即
故B正确；
C．电阻消耗的功率
故C错误；
D．若增大角速度，则电动势增大，即电容器的电压增大。根据U=Ed可知E增大，则微粒向上运动。故D错误。
故选AB。
三、实验题（本题共2个小题，共14分。）
15. 在“验证动量守恒定律”的实验中，某同学用如图所示的装置进行了如下的操作：
①先调整斜槽轨道，使末端的切线水平，在一块平木板表面先后钉上白纸和复写纸，并将该木板竖直立于靠近槽口处，使小球从斜槽轨道上某固定点处由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹；
②将木板向右平移适当的距离，再使小球从原固定点由静止释放，撞在木板上并在白纸上留下痕迹；
③把半径相同的小球静止放在斜槽轨道水平段的最右端，让小球仍从原固定点由静止释放，和小球相碰后，两球撞在木板上并在白纸上留下痕迹和；
④用天平测量、两小球的质量分别为，，用刻度尺测量白纸上点到、、三点的距离分别为、和。
（1）小球下滑过程中与斜槽轨道间存在摩擦力，这对实验结果__________（填“会”或“不会”）产生误差。
（2）两小球的质量关系：__________（填“”“”或“”）。
（3）用本实验中所测得的量来验证两小球碰撞过程动量守恒，其表达式为___________。
【15题答案】
【答案】 ①. 不会 ②. ③.
【解析】
【详解】（1）[1]小球a下滑过程中与斜槽轨道间存在摩擦力，不会对实验结果产生误差，因为只要保证小球从静止释放到达最低点的速度相等即可，斜槽不一定需要光滑；
（2）[2]为使小球碰撞小球后不反弹，因使＞；
（3）[3]设木板向右移动的距离为L，小球单独平抛时
小球与小球碰撞后，小球做平抛运动，则有
小球做平抛运动
验证两小球碰撞过程中动量守恒，即验证
联立解得
16. 学习小组的同学在实验室用如图所示的装置研究单摆。将单摆挂在力传感器的下端，通过计算机来记录力传感器测定单摆摆动过程中摆线受到拉力大小的变化情况，以及单摆摆动的时间。
（1）实验时用20分度的游标卡尺测量摆球直径，示数如图甲所示，该摆球的直径________；
（2）实验测得摆长为L，传感器测得摆线的拉力F随时间t变化的图像如图乙所示，则重力加速度的表达式为：__________（用题目中物理量的字母表示）
（3）小组成员在实验过程中有如下说法，其中正确的是________（填选项前的字母）。
A．把单摆从平衡位置拉开30°的摆角，并在释放摆球的同时开始计时
B．测量摆球通过最低点100次的时间t，则单摆周期为
C．用悬线的长度加摆球直径作为摆长，代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大
D．选择密度较小的摆球，测得的重力加速度值误差较小
【16题答案】
【答案】 ① ②. ③. C
【解析】
【详解】（1）[1] 摆球的直径
（2）[2] 摆球经过最低点时，绳子的拉力最大，一个周期内，两次经过最低点，可知
根据
得
（3）[3]A．单摆在小摆角情况下的运动是简谐运动，用单摆的最大摆角应小于5°，A错误；
B．一个周期的时间内，摆球通过最低点2次，所以测量摆球通过最低点100次的时间t，则单摆周期为
B错误；
C．由单摆的周期公式
可得
摆长偏大则代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大，C正确；
D．为减小实验误差因，应选择密度较大的摆球，D错误。
故选C。
四、计算题（本题共2个小题，共26分。请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案不能得分）
17. 如图所示，真空室内竖直条形区域存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁场宽度为L且足够长，M、N为涂有荧光物质的竖直板。现有一质子束（质子束由两部分组成，一部分为速度大小为v的低速质子，另一部分为速度大小为3v的高速质子）从M板上的A点垂直磁场方向连续不断地射入条形区域，入射方向与M板的夹角θ=60°，当条形区域中磁场的磁感应强度较大时，M板出现两个亮斑，缓慢减小条形区域中磁场的磁感应强度，直至M板上的亮斑相继消失，N板上恰好出现两个亮斑。已知质子的质量为m、电荷量为e，不计质子所受重力以及质子间的相互作用，求：
（1）在N板上恰好出现两个亮斑的情况下，条形区域中磁场的磁感应强度大小B；
（2）在N板上恰好出现两个亮斑的情况下，高速质子在条形区域中运动的时间t。
【17题答案】
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）在N板上恰好出现两个亮斑的情况下，低速质子在磁场中的运动轨迹恰好与板相切，如图甲所示，设低速质子在磁场中做圆周运动的半径为R1，有
由几何关系有
解得
（2）在N板上恰好出现两个亮斑的情况下，高速质子在磁场中的运动轨迹如图乙所示，由高速质子的速度大小（3v）是低速质子速度大小（v）的3倍可知，高速质子在磁场中做圆周运动的半径
R2=3R1
其中由（1）可得
由几何关系可知，高速质子在磁场中做圆周运动的轨迹对应的圆心角为30°，高速质子在磁场中做圆周运动的周期
高速质子在磁场中的运动时间
解得
18. 如图所示，两条电阻可忽略的平行光滑导轨固定在水平面上，弯曲的光滑导轨与其平滑对接，导轨间距均为L，在水平导轨的矩形CEFD和矩形EGHF区域内存在磁感应强度方向相反、且均垂直导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，DF、GH的长度相同，均为d（未知）。导轨的顶端接有阻值为R的定值电阻，将一阻值也为R，质量为m、长为L的导体棒ab从弯曲轨道上高h处由静止释放，导体棒最终恰好停在GH处。已知导体棒与导轨始终垂直且接触良好，重力加速度为g，求：
（1）电阻R中的最大电流；
（2）电阻R中产生的焦耳热；
（3）DF、GH的长度。
【18题答案】
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）导体棒下滑过程中机械能守恒，有
可得导体棒到达水平导轨时的速度为
导体棒进入磁场后受到水平向左的安培力作用做减速运动，则导体棒刚到达水平导轨时的速度最大，所以导体棒产生的最大感应电动势为
通过电阻R的电流最大，为
（2）导体棒在整个运动过程中，机械能最终全部转化为焦耳热，即
故电阻R中产生的焦耳热为
（3）导体棒穿过磁场，由动量定理
其中
即
解得
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