还剩22页未读，
继续阅读
2021-2022学年四川省成都市第七中学高二下学期期中物理试题 （解析版）
展开
这是一份2021-2022学年四川省成都市第七中学高二下学期期中物理试题 （解析版），共25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。
2021—2022学年度下期高2023届半期考试
物理试卷
考试时间：100分钟：满分：110分
第Ⅰ卷（选择题，共49分）
一、单项选择题（本题包括8小题，每小题3分，共24分，每小题只有一个选项符合题意。）
1. 如图所示是我国500m口径球面射电望远镜（FAST），它可以接收来自宇宙深处的电磁波。关于电磁波，下列说法正确的是（ ）
A. 只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波
B. 麦克斯韦通过实验捕捉到电磁波
C. 电磁波由真空进入某种介质传播时，波长变长
D. 一切高温物体都能够发射紫外线
【1题答案】
【答案】D
【解析】
【详解】A．只要空间某处的电场或磁场发生周期性变化，就会在其周围产生电磁波，均匀变化的电场或磁场周围不能产生电磁波，故A错误；
B．麦克斯韦提出电磁场理论，赫兹通过实验捕捉到电磁波，故B错误；
C．电磁波由真空进入某种介质传播时，频率不变，传播速度变小，根据可知，波长变短，故C错误；
D．一切高温物体都能够发射紫外线，故D正确。
故选D。
2. 如图所示，自感线圈L存在一定的直流电阻RL,将它和电阻为R的灯泡A并联后接在电源的两端，先让电键S闭合，待电路稳定后再断开电键，则（ ）
A. 闭合电键S，灯泡A要过一段时间才亮
B. 断开电键S的瞬间，流过灯泡的电流与闭合电键时流过灯泡的电流方向相同
C. 若RL
【2题答案】
【答案】C
【解析】
【详解】A．自感线圈L与灯泡A并联，闭合电键S，L的自感作用并不阻碍通过灯泡A的电流，所以灯泡A立即亮起，故A错误；
B．闭合电键时，通过灯泡A的电流向右；断开电键时，L产生自感电动势阻碍通过其电流减小，此时L和A在同一回路中，从而使通过灯泡A的电流向左，所以断开电键S的瞬间，流过灯泡的电流与闭合电键时流过灯泡的电流方向相反，故B错误；
C．若RL
故选C。
3. 明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是（ ）
A. b光的频率大于a光的频率
B. 在该三棱镜中a光传播速度小于b光传播速度
C. 在该三棱镜中a光的波长小于b光的波长
D. 若逐渐增大入射角i，a、b光均可能消失且a光先消失
【3题答案】
【答案】A
【解析】
【详解】A．根据图像可知，三棱镜对a光的折射率小于对b光的折射率，同种介质对频率越大的光折射率越大，即
A正确；
B．根据
因a光的折射率较小，则在该三棱镜中a光传播速度大于b光传播速度，B错误；
C．a光折射率较小，则在该三棱镜中a光的波长大于b光的波长，C错误；
D．当逐渐增大入射角i，则光在另一侧面出射的入射角减小，因此不可能消失，D错误。
故选A。
4. 生活中手机小孔位置内安装了降噪麦克风，其原理是通过其降噪系统产生与外界噪音相位相反的声波叠加从而实现降噪的效果。图丙表示的是理想情况下的降噪过程，实线表示环境噪声，虚线表示降噪系统产生的等幅反相声波。则（ ）
A. 降噪过程应用的是声波的干涉原理，P点振动加强
B. 降噪过程应用了声波的衍射原理，使噪声无法从外面进入耳麦
C. 降噪声波与环境噪声声波的传播速度大小相等
D. 质点P经过一个周期向外迁移的距离为一个波长
【4题答案】
【答案】C
【解析】
【详解】C．由于传播介质相同，所以降噪声波与环境噪声声波的传播速度大小相等，故C正确；
AB．由题图丙可知，降噪声波与环境声波波长相等，则频率相同，叠加时产生稳定干涉，又由于两列声波等幅反相，所以能使振幅减为零，从而起到降噪作用，两列声波使P点的振动方向相反，所以P点为振动减弱点，故AB错误；
D．P点并不随波的传播方向移动，故D错误。
故选C。
5. 两相同的“冂”形光滑金属框架竖直放置，框架的一部分处在垂直于纸面向外的矩形匀强磁场中，如图所示。两长度相同粗细不同的铜质金属棒a、b分别从两框架上相同高度处由静止释放，下滑过程中金属棒与框架接触良好，框架电阻不计，下列说法中正确的是（ ）
A. 若细金属棒a刚进入磁场时做匀速运动，则粗金属棒b刚进入磁场时一定做加速运动
B. 通过磁场过程中，粗金属棒b所用的时间短
C. 通过磁场过程中，流过两金属棒的电量一样多
D. 通过磁场过程中，粗金属棒b产生的热量多
【5题答案】
【答案】D
【解析】
【详解】根据题意可知，未进入磁场前，两金属棒均做自由落体运动，从相同高度处由静止释放，根据可知，两金属棒进入磁场时速度相等，设进入磁场时速度为
AB．设金属棒的横截面面积为，密度为，电阻率为，长度为，则金属棒的电阻为
金属棒的质量为
金属棒进入磁场后，感应电动势为
感应电流为
所受安培力为
根据牛顿第二定律有
解得
可知，加速度的大小和金属棒的粗细没有关系，则粗细金属棒的运动情况相同，即当细金属棒a刚进入磁场时做匀速运动，粗金属棒刚进入磁场时一定也做匀速运动，通过磁场过程中，两金属棒所用时间相等，故AB错误；
C．由AB分析可知，粗细金属棒进入磁场后产生的感应电动势相等，粗金属棒的电阻小，则流过粗金属棒的电流大，根据可知，通过磁场过程中，流过粗金属棒的电量多，故C错误；
D．由AB分析可知，粗细金属棒进入磁场后产生的感应电动势相等，粗金属棒的电阻小，根据可知，粗金属棒b产生的热量多，故D正确。
故选D。
6. 如图所示，abcd是位于竖直平面内用粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框，它的下方有一个垂直于纸面向里的匀强磁场，MN、PQ为磁场的上下水平边界，两边界间的距离与正方形的边长均为L，线框从某一高度开始下落，恰好能匀速进入磁场。不计空气阻力，以bc边进入磁场时为起点，在线框通过磁场的过程中，线框中的感应电流i（顺时针方向为正）、bc两点间的电势差Ubc、线框所受的安培力F（竖直向上的方向为正）、线框产生的焦耳热Q分别随下落高度h的变化关系可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【6题答案】
【答案】D
【解析】
【详解】C．根据题意可知，线框匀速进入磁场，设速度为，则有线框受到安培力与重力等大反向，因线框匀速运动，则安培力大小保持不变，由楞次定律的“来拒去留”可知，线框出磁场时，安培力方向仍向上，且等于重力，则线框匀速出磁场，故C错误；
A．当边进入磁场时，根据楞次定律可知，线圈中电流方向为逆时针，故A错误；
B．根据题意可知，当下落高度为时，边切割磁感线，则感应电动势为
根据闭合回路欧姆定律可得
当下落高度为时，边切割磁感线，则感应电动势为
根据闭合回路欧姆定律可得
故B错误；
D．根据能量守恒定律有，线框中产生的焦耳热为
可知，图像为过原点的直线，故D正确。
故选D。
7. 光纤在现代通信中有着巨大作用，如图所示，由透明材料制成的光纤纤芯折射率大于包层折射率，若纤芯的折射率为n1，包层材料的折射率为n2，则当光由纤芯射向包层时，发生全反射的临界角C满足。若光纤纤芯的半径为a，现有一细束单色光垂直于左端面沿轴线入射，为保证光信号一定能发生全反射，则在铺设光纤时，光纤轴线的转弯半径不能低于（ ）
A. B. C. D.
【7题答案】
【答案】A
【解析】
【详解】设光纤轴线的转弯半径为，根据题意，由几何关系可知
解得
故BCD错误A正确。
故选A。
8. 如图所示，在光滑的水平面上，有一竖直向下的匀强磁场分布在宽度为L的区域内，现有一个边长为l（l
A. 线圈的速度大于 B. 线圈的速度等于
C. 线圈的速度小于 D. 以上A、C均有可能，而B不可能
【8题答案】
【答案】B
【解析】
【详解】设cd边刚刚进入磁场时的速度大小为v1，对线框进入磁场的过程根据动量定理有
①
根据闭合电路欧姆定律和法拉第电磁感应定律有
②
同理，对线框离开磁场的过程有，
③
④
联立①②③④解得
故选B。
二、多项选择题（本题包括5小题，每小题5分，共25分。每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）
9. 如图所示的装置可用于研究弹簧振子的受迫振动，砝码和轻弹簧构成弹簧振子。匀速转动把手时，曲杆给弹簧振子一驱动力，使振子做受迫振动，把手匀速转动的周期就是驱动力的周期，改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期。若保持把手不动，给砝码一向下的初速度，砝码便做简谐运动，振动图象如图甲所示。当把手以某一速度匀速转动，受迫振动达到稳定时，砝码的振动图象如图乙所示。若用T0表示弹簧振子的固有周期，T表示驱动力的周期，y表示受迫振动达到稳定后砝码振动的振幅。则（ ）
A. 由图线可知T0＝4 s
B. 由图线可知T0＝8 s
C. 当T在4 s附近时，y显著增大；当T比4 s小得多或大得多时，y很小
D. 当T在8 s附近时，y显著增大；当T比8 s小得多或大得多时，y很小
【9题答案】
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．若保持把手不动，砝码以一定的初速度做简谐振动，这时为自由振动，题中图甲为砝码的自由振动图象，由图读出固有周期为
T0＝4s
B错误，A正确；
CD．当把手以某一速度匀速转动时，砝码做受迫振动，此时砝码振动的周期T等于驱动力的周期，题中图乙为砝码做受迫振动的图象，由图读出驱动力周期为
T＝8s
当驱动力的周期越靠近砝码的固有周期时，砝码的振动越强烈，振幅越大；当驱动力的周期越远离砝码的固有周期时，砝码的振动越弱，振幅越小，D错误，C正确。
故选AC。
10. 如图所示，理想变压器的原、副线圈分别接理想电流表A、理想电压表V，原线圈接输出电压恒定的交流电源，副线圈上通过输电线接有一个灯泡L，一个电吹风M（内阻与灯泡L相同），输电线的等效电阻为R，副线圈匝数可以通过调节滑片P改变。S断开时，灯泡L正常发光。滑片P位置不动，当S闭合时，以下说法中正确的是（ ）
A. 电压表读数不变
B. 电流表读数减小
C. 为使灯泡L正常发光，滑片P应向上滑动
D. 灯泡L与电吹风M消耗的电功率一定相同
【10题答案】
【答案】AC
【解析】
【详解】A．由图，根据题意可知，原线圈输入电压不变，闭合开关，滑片位置不动，匝数比不变，则副线圈电压不变，即电压表读数不变，故A正确；
B．闭合开关，电阻减小，输出功率增大，则原线圈输入功率增大，根据可知，输入电流变大，即电流表读数变大，故B错误；
C．副线圈电流增大，等效电阻两端的电压增大，并联部分的电压减小，为了使灯泡L正常发光，应增大副线圈的输出电压，根据可知，应增大副线圈的匝数，即滑片向上移，故C正确；
D．闭合开关，灯泡L与电吹风M并联，电压相等，即
电吹风的电功率等于机械功率和热功率之和，即
可得
根据欧姆定律又有
可得
则
故D错误。
故选AC。
11. 如图所示，倾角为、光滑的斜面体固定在水平面上，底端有垂直斜面的挡板，劲度系数为k的轻质弹簧下端拴接着质量为M的物体B，上端放着质量为m的物体P（P与弹簧不拴接）。现沿斜面向下压一段距离后由静止释放，P就沿斜面做简谐运动，振动过程中，P始终没有离开弹簧.则（ ）
A. P振动的振幅的最大值为
B. P振动的振幅的最大值为
C. P以最大振幅振动时，B对挡板的最大压力为
D. P以最大振幅振动时，B对挡板的最大压力为
【11题答案】
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．根据题意可知，物体P做简谐运动，则P位于平衡位置时，所受合力为零，设此时弹簧的形变量为，根据平衡条件有
解得
根据题意可知，P向上达到的最高点位置时，弹簧恰好恢复原长是P能够做简谐运动的最高点，则P的最大振幅为
故B错误A正确；
CD．根据题意可知，P以最大振幅振动时，当P到达最低点，即弹簧形变量最大时，B对挡板的压力最大，根据简谐运动知识可知，此时弹簧的形变量为，设挡板对B的支持力为，对物体B，根据平衡条件有
解得
根据牛顿第三定律可得B对挡板的最大压力为
故C错误D正确。
故选AD。
12. 如图所示，虚线MN左侧空间存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。纸面内有一个圆心角为120°的扇形金属线框OCD，半径为r，线框围成的回路电阻为R，顶角O在虚线MN上。当金属线框绕顶角O在纸面内以角速度匀速转动时，下列说法正确的是（ ）
A. 线框转动一圈的过程中，线框中有电流的时间为
B. 线框中存在电流时，电流的大小为
C. 线框进入磁场过程中，通过线框某截面的电荷量大小为
D. 线框持续转动过程中，线框中电流的有效值为
【12题答案】
【答案】BD
【解析】
【详解】A．线框转动的周期为
线框转动一圈的过程中，在进入磁场和出磁场过程中有电流通过，所以有电流的时间为
故A错误；
B．线框直边切割磁感线产生的感应电动势为
线框中存在电流时，电流的大小为
故B正确；
C．线框进入磁场过程中，通过线框某截面的电荷量大小为
故C错误；
D．设线框持续转动过程中，线框中电流的有效值为，根据等效热值法可得
解得
故D正确。
故选BD。
13. 如图所示，一匝数为100匝的固定矩形线圈，其面积为0.01m2，线圈所在空间内存在与线圈平面垂直且均匀分布的磁场，磁感应强度随时间变化的规律为。线圈两端接一原副线圈匝数的理想变压器。断开电键、闭合电键时，电流表示数为1A；断开电键、闭合电键时，电流表示数也为1A。已知R1=1Ω，导线电阻不计。则（ ）
A. 线框产生的感应电动势
B. 矩形线圈abcd的电阻r=1Ω
C. 电阻R2=2Ω
D. 、均闭合时，电流表示数为
【13题答案】
【答案】BD
【解析】
【详解】A．由于磁感应强度随时间变化的规律为
则角速度为
感应电动势的最大值为
当时，磁通量最大，感应电动势为零，则线框产生的感应电动势
故A错误；
B．线框中感应电动势的有效值为
断开电键、闭合电键时，电流表示数为1A，根据闭合回路欧姆定律有
根据变压器线圈匝数与电压的关系可得
又有变压器输入功率等于输出功率得
联立解得
，，
故B正确；
C．断开电键、闭合电键时，电流表示数也为1A，则可得
根据变压器线圈匝数与电压的关系可得
可得
又有变压器输入功率等于输出功率得
可得
故C错误；
D．、均闭合时，设电流表的读数为，原线圈两端电压为，则有
根据变压器线圈匝数与电压的关系可得
变压器输入功率等于输出功率得
联立解得
故D正确。
故选BD。
第Ⅱ卷（实验题和解答题，共61分）
三、实验题（本题共2小题，每空2分，共14分）
14. （1）在形形色色的计量器具家族中，游标卡尺作为一种被广泛使用的高精度测量工具，它是刻线直尺的延伸和拓展，据史料记载：其思想最早起源于中国。如图所示，游标卡尺的读数为__________cm；
（2）某学习小组用小球和细线做成单摆，采用不同方案测量当地重力加速度g，该学习小组采用方案一，利用如图所示的器材进行实验，测得的重力加速度g值偏大，可能原因有__________；
A.将摆线长当成摆长
B.摆球的质量偏大
C.摆球做圆锥摆运动
D.开始计时时，秒表过迟按下
该学习小组采用方案二，利用如图所示力传感器对单摆做小角度摆动过程进行测量，接着测量了摆线的长度为l0，小球的直径d，实验时用拉力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g=________（用题目中的物理量d、l0、t0表示）。
【14题答案】
【答案】 ①. 10.110 ②. CD##DC ③.
【解析】
【详解】（1）[1]由图可知，游标卡尺为20分度的，且第2个小格与主尺对齐，则读数为
（2）[2]根据单摆的周期公式可得，当地的重力加速度
A．将摆线长当成摆长，使摆长的测量值偏小，则重力加速度的测量结果偏小，故A错误；
B．摆球的质量偏大，可以减少空气阻力对实验结果的影响，则测量的重力加速度更接近准确值，故B错误；
C．摆球做圆锥摆运动，设摆线与竖直方向的夹角为，则有
可得
由此可知，测得的周期偏小，则测得的重力加速度偏大，故C正确；
D．开始计时时，秒表过迟按下，测得的周期偏小，则测得的重力加速度偏大，故D正确；
故选CD。
[3]根据单摆的周期公式可得，当地的重力加速度
根据题意可知，单摆的摆长为
由图乙可知，单摆的周期为
则当地的重力加速度
15. （1）在测定玻璃的折射率时，实验室提供了多种形状的玻璃砖供同学们使用，某实验小组使用两种不同形状的玻璃砖进行实验，他们在纸上画出的界面、与玻璃砖位置的关系分别如图①②所示，他们的其他操作均正确，下列说法正确的是_______
A.学习小组没有量角器和圆规，利用刻度尺和三角板也可以测出玻璃砖的折射率
B.光线从矩形玻砖上表面入射后，再从下表面射出，可能在下表面发生全反射
C.图①测得的折射率比真实值小
D.图②测得的折射率比真实值大
（2）另一个实验小组使用半圆柱玻璃砖测定玻璃折射率，他们的操作步骤如下：
A.用毫米刻度尺量出半圆柱玻璃砖的直径d，然后确定圆心的位置，记在玻璃砖上；
B.在白纸上画一条直线作为入射光线，并在入射光线上插两枚大头针P1和P2；
C.让入射光线与玻璃砖的直径垂直，入射光线经过圆心O；
D.以垂直于纸面过圆心O的直线为轴，缓慢逆时针转动玻璃砖，同时调整视线方向，直到从玻璃砖下方恰好看不到P2和P1的像，然后沿半圆柱玻璃砖的直径画一条直线AB，过圆上的C点作垂直于OP1的直线交OP1于D，如图所示：
①看不到P2和P1的像是因为发生了______；
②只使用毫米刻度尺，且计算简洁，还需要测量______（选择“OD”或“CD”）的长度，记作l；
③玻璃砖的折射率的表达式n=______。
【15题答案】
【答案】 ①. AC##CA ②. 全反射 ③. CD ④.
【解析】
【详解】（1）[1]A．在入射光线和折射光线上取两个离入射点较远的点，分别向法线作垂线，用刻度尺量出入射角和折射角的对边和斜边的长度，求出入射角和折射角的正弦值，根据折射定律求出折射率，故A正确；
B．由于上、下表面平行，光线从上表面射入下表面射出，入射角等于出射角且小于，则不可能在下表面发生全反射，故B错误；
C．在图①中，通过作图的方法，根据几何关系可知，所得到的光在介质中的折射角偏大，则所测得的折射率偏小，故C正确；
D．在图②中，只要操作正确，测量结果与玻璃砖的形状无关，测得的折射率等于真实值，故D错误。
故选AC。
（2）①[2]从玻璃砖下方恰好看不到P2和P1的像，说明没有光线射出玻璃砖，则P2和P1的像是发生了全反射。
②③[3][4]根据
可知，折射率为
可知，只需要知道临界角的正弦值就可得到折射率，即只需要测量出“CD”的长度，就可得
则折射率为
四、解答题（本大题共4个小题，共47分，解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤）
16. 如图(a)，一列简谐横波沿x轴传播，实线和虚线分别为t1=0时刻和t2时刻的波形图，P、Q分别是平衡位置为x1=1.0m和x2=4.0m的两质点．图(b)为质点Q的振动图像，求
(i)波的传播速度v和从t1=0时刻到t2时刻之间的时间间隔Δt；
(ⅱ)质点P的位移随时间变化的关系式．
【16题答案】
【答案】(i) (ii)
【解析】
【详解】(i)由图(a)知波长；由图(b)知质点振动周期为，解得
结合图(a)、(b)可知，横波沿正方向传播，故从时刻到时刻
解得
(ii)质点P做简谐运动的位移表达式
由图(a)知，时且向方向运动
解得
17. 如图所示为一个半径为R的透明介质球体，M、N两点关于球心O对称，且与球心的距离均为2R。一细束单色光从M点射出后到达P点，经过球体折射后传播到N点，真空中的光束为c。已知球面上的P点到MN的垂直距离为，求解：（取sin37°=0.6，cos37°=0.8）
（1）球体的折射率n等于多少；
（2）光线从M经P传播到N点的时间为多少。
【17题答案】
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）光路图如图所示
根据几何关系，有
，
则有
，
根据折射定律
解得
故球体的折射率为。
（2）光线在球体外运动的时间为
光线在球体内运动，满足
，
则总时间为
故光线从M经P传播到N点的时间为。
18. 如图所示，CD和EF是固定在水平面上的光滑金属导轨，DF与EF垂直，∠CDF=45°，D､F间距L=4m，R=4Ω的电阻连接在D、F之间，其余部分电阻不计，整个装置处于磁感应强度B=1T垂直纸面向里的匀强磁场中｡质量m=1kg､电阻不计的导体棒以一定的初速度从DF开始沿FE向右运动（不计电阻R的尺寸大小），棒始终垂直于EF并与导轨接触良好｡运动过程中对棒施加一外力，使电阻R上消耗的功率P=1W保持不变｡求：
（1）导体棒向右运动过程中接入回路中的部分导体产生的感应电动势的大小；
（2）导体棒从DF处向右运动2m时的速度大小；
（3）导体棒从DF处向右运动2m的过程中外力所做的功｡
【18题答案】
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）设导体棒向右运动过程中接入回路中的部分导体产生的感应电动势的大小为E，由题意可得
解得
（2）导体棒向右运动时的有效切割长度为
此时导体棒的速度大小为
（3）根据（2）中分析同理可得导体棒在DF处的速度大小为
导体棒从DF处向右运动2m的过程中回路所围面积的变化量为
设该过程所经历时间为，根据法拉第电磁感应定律有
解得
由功能关系得该过程中外力做的功为
19. 如图所示，左侧倾斜部分为光滑的相互平行放置的间距为L，电阻不计的金属导轨，水平部分为用绝缘材料做成的间距也为L的光滑轨道，两者之间平滑连接。倾斜导轨的倾角为θ，倾斜导轨上端接有一个单刀双掷开关S，接在1端的电源，电动势为E，内阻为r，其串联的定值电阻为R1，接在2端的电容器的电容为C（未充电）。在水平轨道正方形区域Ⅰ、Ⅱ分布有大小相等方向相反的匀强磁场（大小未知），在倾斜导轨区域Ⅲ中存在方向竖直向上且大小与Ⅰ、Ⅱ区相同的匀强磁场，当先将开关S与1相连时，一质量为m电阻不计的金属导体棒ef恰好能静止在高为h的倾斜导轨上。然后再将开关S掷向2，此后导体棒ef将由静止开始下滑，并且无能量损失地进入水平轨道，之后与原来静止在水平轨道上的“U”型导线框abcd碰撞，并粘合为一个正方形线框，U型导线框三条边总质量为3m、总电阻为4R，当线框完全穿过Ⅰ区磁场后，恰好静止线框四边与Ⅱ磁场边界线重合。不计一切摩擦阻力，（本题中E、r、R1、C、R、L、h、θ、m及重力加速度g均为已知），求：
（1）磁感应强度B的大小；
（2）将开关S掷向2后，ef棒滑到GH处的速度v；（本问中磁感应强度可用B表示）；
（3）线框穿越磁场边界线MN、PQ过程中产生的热量之比：。
【19题答案】
【答案】（1）；（2）；（3）9:16
【解析】
【详解】（1）导体棒ef恰好能静止倾斜导轨上，此时安培力水平向左，受力分析可知
根据闭合电路欧姆定律
解得
（2）将开关S掷向2后，设导体棒在很短时间内速度为v，根据动量定理可得
其中电容充电量与电流关系
带入整理得
故导体棒做匀加速直线运动，加速度
ef棒滑到GH处的速度
（3）设与导线框abcd碰撞后，整体速度为，根据动量守恒
线框进入磁场后水平方向上只有安培力作用，根据动量定理
解得
线框中bc进入Ⅱ区磁场，bc、ef均切割磁感线，并且感应电动势同向叠加，则有
解得
联立得
根据能量守恒，线框穿越磁场边界线MN过程中产生的热量
线框穿越磁场边界线PQ过程中产生的热量
联立解得
2021—2022学年度下期高2023届半期考试
物理试卷
考试时间：100分钟：满分：110分
第Ⅰ卷（选择题，共49分）
一、单项选择题（本题包括8小题，每小题3分，共24分，每小题只有一个选项符合题意。）
1. 如图所示是我国500m口径球面射电望远镜（FAST），它可以接收来自宇宙深处的电磁波。关于电磁波，下列说法正确的是（ ）
A. 只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波
B. 麦克斯韦通过实验捕捉到电磁波
C. 电磁波由真空进入某种介质传播时，波长变长
D. 一切高温物体都能够发射紫外线
【1题答案】
【答案】D
【解析】
【详解】A．只要空间某处的电场或磁场发生周期性变化，就会在其周围产生电磁波，均匀变化的电场或磁场周围不能产生电磁波，故A错误；
B．麦克斯韦提出电磁场理论，赫兹通过实验捕捉到电磁波，故B错误；
C．电磁波由真空进入某种介质传播时，频率不变，传播速度变小，根据可知，波长变短，故C错误；
D．一切高温物体都能够发射紫外线，故D正确。
故选D。
2. 如图所示，自感线圈L存在一定的直流电阻RL,将它和电阻为R的灯泡A并联后接在电源的两端，先让电键S闭合，待电路稳定后再断开电键，则（ ）
A. 闭合电键S，灯泡A要过一段时间才亮
B. 断开电键S的瞬间，流过灯泡的电流与闭合电键时流过灯泡的电流方向相同
C. 若RL
【2题答案】
【答案】C
【解析】
【详解】A．自感线圈L与灯泡A并联，闭合电键S，L的自感作用并不阻碍通过灯泡A的电流，所以灯泡A立即亮起，故A错误；
B．闭合电键时，通过灯泡A的电流向右；断开电键时，L产生自感电动势阻碍通过其电流减小，此时L和A在同一回路中，从而使通过灯泡A的电流向左，所以断开电键S的瞬间，流过灯泡的电流与闭合电键时流过灯泡的电流方向相反，故B错误；
C．若RL
故选C。
3. 明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是（ ）
A. b光的频率大于a光的频率
B. 在该三棱镜中a光传播速度小于b光传播速度
C. 在该三棱镜中a光的波长小于b光的波长
D. 若逐渐增大入射角i，a、b光均可能消失且a光先消失
【3题答案】
【答案】A
【解析】
【详解】A．根据图像可知，三棱镜对a光的折射率小于对b光的折射率，同种介质对频率越大的光折射率越大，即
A正确；
B．根据
因a光的折射率较小，则在该三棱镜中a光传播速度大于b光传播速度，B错误；
C．a光折射率较小，则在该三棱镜中a光的波长大于b光的波长，C错误；
D．当逐渐增大入射角i，则光在另一侧面出射的入射角减小，因此不可能消失，D错误。
故选A。
4. 生活中手机小孔位置内安装了降噪麦克风，其原理是通过其降噪系统产生与外界噪音相位相反的声波叠加从而实现降噪的效果。图丙表示的是理想情况下的降噪过程，实线表示环境噪声，虚线表示降噪系统产生的等幅反相声波。则（ ）
A. 降噪过程应用的是声波的干涉原理，P点振动加强
B. 降噪过程应用了声波的衍射原理，使噪声无法从外面进入耳麦
C. 降噪声波与环境噪声声波的传播速度大小相等
D. 质点P经过一个周期向外迁移的距离为一个波长
【4题答案】
【答案】C
【解析】
【详解】C．由于传播介质相同，所以降噪声波与环境噪声声波的传播速度大小相等，故C正确；
AB．由题图丙可知，降噪声波与环境声波波长相等，则频率相同，叠加时产生稳定干涉，又由于两列声波等幅反相，所以能使振幅减为零，从而起到降噪作用，两列声波使P点的振动方向相反，所以P点为振动减弱点，故AB错误；
D．P点并不随波的传播方向移动，故D错误。
故选C。
5. 两相同的“冂”形光滑金属框架竖直放置，框架的一部分处在垂直于纸面向外的矩形匀强磁场中，如图所示。两长度相同粗细不同的铜质金属棒a、b分别从两框架上相同高度处由静止释放，下滑过程中金属棒与框架接触良好，框架电阻不计，下列说法中正确的是（ ）
A. 若细金属棒a刚进入磁场时做匀速运动，则粗金属棒b刚进入磁场时一定做加速运动
B. 通过磁场过程中，粗金属棒b所用的时间短
C. 通过磁场过程中，流过两金属棒的电量一样多
D. 通过磁场过程中，粗金属棒b产生的热量多
【5题答案】
【答案】D
【解析】
【详解】根据题意可知，未进入磁场前，两金属棒均做自由落体运动，从相同高度处由静止释放，根据可知，两金属棒进入磁场时速度相等，设进入磁场时速度为
AB．设金属棒的横截面面积为，密度为，电阻率为，长度为，则金属棒的电阻为
金属棒的质量为
金属棒进入磁场后，感应电动势为
感应电流为
所受安培力为
根据牛顿第二定律有
解得
可知，加速度的大小和金属棒的粗细没有关系，则粗细金属棒的运动情况相同，即当细金属棒a刚进入磁场时做匀速运动，粗金属棒刚进入磁场时一定也做匀速运动，通过磁场过程中，两金属棒所用时间相等，故AB错误；
C．由AB分析可知，粗细金属棒进入磁场后产生的感应电动势相等，粗金属棒的电阻小，则流过粗金属棒的电流大，根据可知，通过磁场过程中，流过粗金属棒的电量多，故C错误；
D．由AB分析可知，粗细金属棒进入磁场后产生的感应电动势相等，粗金属棒的电阻小，根据可知，粗金属棒b产生的热量多，故D正确。
故选D。
6. 如图所示，abcd是位于竖直平面内用粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框，它的下方有一个垂直于纸面向里的匀强磁场，MN、PQ为磁场的上下水平边界，两边界间的距离与正方形的边长均为L，线框从某一高度开始下落，恰好能匀速进入磁场。不计空气阻力，以bc边进入磁场时为起点，在线框通过磁场的过程中，线框中的感应电流i（顺时针方向为正）、bc两点间的电势差Ubc、线框所受的安培力F（竖直向上的方向为正）、线框产生的焦耳热Q分别随下落高度h的变化关系可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【6题答案】
【答案】D
【解析】
【详解】C．根据题意可知，线框匀速进入磁场，设速度为，则有线框受到安培力与重力等大反向，因线框匀速运动，则安培力大小保持不变，由楞次定律的“来拒去留”可知，线框出磁场时，安培力方向仍向上，且等于重力，则线框匀速出磁场，故C错误；
A．当边进入磁场时，根据楞次定律可知，线圈中电流方向为逆时针，故A错误；
B．根据题意可知，当下落高度为时，边切割磁感线，则感应电动势为
根据闭合回路欧姆定律可得
当下落高度为时，边切割磁感线，则感应电动势为
根据闭合回路欧姆定律可得
故B错误；
D．根据能量守恒定律有，线框中产生的焦耳热为
可知，图像为过原点的直线，故D正确。
故选D。
7. 光纤在现代通信中有着巨大作用，如图所示，由透明材料制成的光纤纤芯折射率大于包层折射率，若纤芯的折射率为n1，包层材料的折射率为n2，则当光由纤芯射向包层时，发生全反射的临界角C满足。若光纤纤芯的半径为a，现有一细束单色光垂直于左端面沿轴线入射，为保证光信号一定能发生全反射，则在铺设光纤时，光纤轴线的转弯半径不能低于（ ）
A. B. C. D.
【7题答案】
【答案】A
【解析】
【详解】设光纤轴线的转弯半径为，根据题意，由几何关系可知
解得
故BCD错误A正确。
故选A。
8. 如图所示，在光滑的水平面上，有一竖直向下的匀强磁场分布在宽度为L的区域内，现有一个边长为l（l
A. 线圈的速度大于 B. 线圈的速度等于
C. 线圈的速度小于 D. 以上A、C均有可能，而B不可能
【8题答案】
【答案】B
【解析】
【详解】设cd边刚刚进入磁场时的速度大小为v1，对线框进入磁场的过程根据动量定理有
①
根据闭合电路欧姆定律和法拉第电磁感应定律有
②
同理，对线框离开磁场的过程有，
③
④
联立①②③④解得
故选B。
二、多项选择题（本题包括5小题，每小题5分，共25分。每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）
9. 如图所示的装置可用于研究弹簧振子的受迫振动，砝码和轻弹簧构成弹簧振子。匀速转动把手时，曲杆给弹簧振子一驱动力，使振子做受迫振动，把手匀速转动的周期就是驱动力的周期，改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期。若保持把手不动，给砝码一向下的初速度，砝码便做简谐运动，振动图象如图甲所示。当把手以某一速度匀速转动，受迫振动达到稳定时，砝码的振动图象如图乙所示。若用T0表示弹簧振子的固有周期，T表示驱动力的周期，y表示受迫振动达到稳定后砝码振动的振幅。则（ ）
A. 由图线可知T0＝4 s
B. 由图线可知T0＝8 s
C. 当T在4 s附近时，y显著增大；当T比4 s小得多或大得多时，y很小
D. 当T在8 s附近时，y显著增大；当T比8 s小得多或大得多时，y很小
【9题答案】
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．若保持把手不动，砝码以一定的初速度做简谐振动，这时为自由振动，题中图甲为砝码的自由振动图象，由图读出固有周期为
T0＝4s
B错误，A正确；
CD．当把手以某一速度匀速转动时，砝码做受迫振动，此时砝码振动的周期T等于驱动力的周期，题中图乙为砝码做受迫振动的图象，由图读出驱动力周期为
T＝8s
当驱动力的周期越靠近砝码的固有周期时，砝码的振动越强烈，振幅越大；当驱动力的周期越远离砝码的固有周期时，砝码的振动越弱，振幅越小，D错误，C正确。
故选AC。
10. 如图所示，理想变压器的原、副线圈分别接理想电流表A、理想电压表V，原线圈接输出电压恒定的交流电源，副线圈上通过输电线接有一个灯泡L，一个电吹风M（内阻与灯泡L相同），输电线的等效电阻为R，副线圈匝数可以通过调节滑片P改变。S断开时，灯泡L正常发光。滑片P位置不动，当S闭合时，以下说法中正确的是（ ）
A. 电压表读数不变
B. 电流表读数减小
C. 为使灯泡L正常发光，滑片P应向上滑动
D. 灯泡L与电吹风M消耗的电功率一定相同
【10题答案】
【答案】AC
【解析】
【详解】A．由图，根据题意可知，原线圈输入电压不变，闭合开关，滑片位置不动，匝数比不变，则副线圈电压不变，即电压表读数不变，故A正确；
B．闭合开关，电阻减小，输出功率增大，则原线圈输入功率增大，根据可知，输入电流变大，即电流表读数变大，故B错误；
C．副线圈电流增大，等效电阻两端的电压增大，并联部分的电压减小，为了使灯泡L正常发光，应增大副线圈的输出电压，根据可知，应增大副线圈的匝数，即滑片向上移，故C正确；
D．闭合开关，灯泡L与电吹风M并联，电压相等，即
电吹风的电功率等于机械功率和热功率之和，即
可得
根据欧姆定律又有
可得
则
故D错误。
故选AC。
11. 如图所示，倾角为、光滑的斜面体固定在水平面上，底端有垂直斜面的挡板，劲度系数为k的轻质弹簧下端拴接着质量为M的物体B，上端放着质量为m的物体P（P与弹簧不拴接）。现沿斜面向下压一段距离后由静止释放，P就沿斜面做简谐运动，振动过程中，P始终没有离开弹簧.则（ ）
A. P振动的振幅的最大值为
B. P振动的振幅的最大值为
C. P以最大振幅振动时，B对挡板的最大压力为
D. P以最大振幅振动时，B对挡板的最大压力为
【11题答案】
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．根据题意可知，物体P做简谐运动，则P位于平衡位置时，所受合力为零，设此时弹簧的形变量为，根据平衡条件有
解得
根据题意可知，P向上达到的最高点位置时，弹簧恰好恢复原长是P能够做简谐运动的最高点，则P的最大振幅为
故B错误A正确；
CD．根据题意可知，P以最大振幅振动时，当P到达最低点，即弹簧形变量最大时，B对挡板的压力最大，根据简谐运动知识可知，此时弹簧的形变量为，设挡板对B的支持力为，对物体B，根据平衡条件有
解得
根据牛顿第三定律可得B对挡板的最大压力为
故C错误D正确。
故选AD。
12. 如图所示，虚线MN左侧空间存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。纸面内有一个圆心角为120°的扇形金属线框OCD，半径为r，线框围成的回路电阻为R，顶角O在虚线MN上。当金属线框绕顶角O在纸面内以角速度匀速转动时，下列说法正确的是（ ）
A. 线框转动一圈的过程中，线框中有电流的时间为
B. 线框中存在电流时，电流的大小为
C. 线框进入磁场过程中，通过线框某截面的电荷量大小为
D. 线框持续转动过程中，线框中电流的有效值为
【12题答案】
【答案】BD
【解析】
【详解】A．线框转动的周期为
线框转动一圈的过程中，在进入磁场和出磁场过程中有电流通过，所以有电流的时间为
故A错误；
B．线框直边切割磁感线产生的感应电动势为
线框中存在电流时，电流的大小为
故B正确；
C．线框进入磁场过程中，通过线框某截面的电荷量大小为
故C错误；
D．设线框持续转动过程中，线框中电流的有效值为，根据等效热值法可得
解得
故D正确。
故选BD。
13. 如图所示，一匝数为100匝的固定矩形线圈，其面积为0.01m2，线圈所在空间内存在与线圈平面垂直且均匀分布的磁场，磁感应强度随时间变化的规律为。线圈两端接一原副线圈匝数的理想变压器。断开电键、闭合电键时，电流表示数为1A；断开电键、闭合电键时，电流表示数也为1A。已知R1=1Ω，导线电阻不计。则（ ）
A. 线框产生的感应电动势
B. 矩形线圈abcd的电阻r=1Ω
C. 电阻R2=2Ω
D. 、均闭合时，电流表示数为
【13题答案】
【答案】BD
【解析】
【详解】A．由于磁感应强度随时间变化的规律为
则角速度为
感应电动势的最大值为
当时，磁通量最大，感应电动势为零，则线框产生的感应电动势
故A错误；
B．线框中感应电动势的有效值为
断开电键、闭合电键时，电流表示数为1A，根据闭合回路欧姆定律有
根据变压器线圈匝数与电压的关系可得
又有变压器输入功率等于输出功率得
联立解得
，，
故B正确；
C．断开电键、闭合电键时，电流表示数也为1A，则可得
根据变压器线圈匝数与电压的关系可得
可得
又有变压器输入功率等于输出功率得
可得
故C错误；
D．、均闭合时，设电流表的读数为，原线圈两端电压为，则有
根据变压器线圈匝数与电压的关系可得
变压器输入功率等于输出功率得
联立解得
故D正确。
故选BD。
第Ⅱ卷（实验题和解答题，共61分）
三、实验题（本题共2小题，每空2分，共14分）
14. （1）在形形色色的计量器具家族中，游标卡尺作为一种被广泛使用的高精度测量工具，它是刻线直尺的延伸和拓展，据史料记载：其思想最早起源于中国。如图所示，游标卡尺的读数为__________cm；
（2）某学习小组用小球和细线做成单摆，采用不同方案测量当地重力加速度g，该学习小组采用方案一，利用如图所示的器材进行实验，测得的重力加速度g值偏大，可能原因有__________；
A.将摆线长当成摆长
B.摆球的质量偏大
C.摆球做圆锥摆运动
D.开始计时时，秒表过迟按下
该学习小组采用方案二，利用如图所示力传感器对单摆做小角度摆动过程进行测量，接着测量了摆线的长度为l0，小球的直径d，实验时用拉力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g=________（用题目中的物理量d、l0、t0表示）。
【14题答案】
【答案】 ①. 10.110 ②. CD##DC ③.
【解析】
【详解】（1）[1]由图可知，游标卡尺为20分度的，且第2个小格与主尺对齐，则读数为
（2）[2]根据单摆的周期公式可得，当地的重力加速度
A．将摆线长当成摆长，使摆长的测量值偏小，则重力加速度的测量结果偏小，故A错误；
B．摆球的质量偏大，可以减少空气阻力对实验结果的影响，则测量的重力加速度更接近准确值，故B错误；
C．摆球做圆锥摆运动，设摆线与竖直方向的夹角为，则有
可得
由此可知，测得的周期偏小，则测得的重力加速度偏大，故C正确；
D．开始计时时，秒表过迟按下，测得的周期偏小，则测得的重力加速度偏大，故D正确；
故选CD。
[3]根据单摆的周期公式可得，当地的重力加速度
根据题意可知，单摆的摆长为
由图乙可知，单摆的周期为
则当地的重力加速度
15. （1）在测定玻璃的折射率时，实验室提供了多种形状的玻璃砖供同学们使用，某实验小组使用两种不同形状的玻璃砖进行实验，他们在纸上画出的界面、与玻璃砖位置的关系分别如图①②所示，他们的其他操作均正确，下列说法正确的是_______
A.学习小组没有量角器和圆规，利用刻度尺和三角板也可以测出玻璃砖的折射率
B.光线从矩形玻砖上表面入射后，再从下表面射出，可能在下表面发生全反射
C.图①测得的折射率比真实值小
D.图②测得的折射率比真实值大
（2）另一个实验小组使用半圆柱玻璃砖测定玻璃折射率，他们的操作步骤如下：
A.用毫米刻度尺量出半圆柱玻璃砖的直径d，然后确定圆心的位置，记在玻璃砖上；
B.在白纸上画一条直线作为入射光线，并在入射光线上插两枚大头针P1和P2；
C.让入射光线与玻璃砖的直径垂直，入射光线经过圆心O；
D.以垂直于纸面过圆心O的直线为轴，缓慢逆时针转动玻璃砖，同时调整视线方向，直到从玻璃砖下方恰好看不到P2和P1的像，然后沿半圆柱玻璃砖的直径画一条直线AB，过圆上的C点作垂直于OP1的直线交OP1于D，如图所示：
①看不到P2和P1的像是因为发生了______；
②只使用毫米刻度尺，且计算简洁，还需要测量______（选择“OD”或“CD”）的长度，记作l；
③玻璃砖的折射率的表达式n=______。
【15题答案】
【答案】 ①. AC##CA ②. 全反射 ③. CD ④.
【解析】
【详解】（1）[1]A．在入射光线和折射光线上取两个离入射点较远的点，分别向法线作垂线，用刻度尺量出入射角和折射角的对边和斜边的长度，求出入射角和折射角的正弦值，根据折射定律求出折射率，故A正确；
B．由于上、下表面平行，光线从上表面射入下表面射出，入射角等于出射角且小于，则不可能在下表面发生全反射，故B错误；
C．在图①中，通过作图的方法，根据几何关系可知，所得到的光在介质中的折射角偏大，则所测得的折射率偏小，故C正确；
D．在图②中，只要操作正确，测量结果与玻璃砖的形状无关，测得的折射率等于真实值，故D错误。
故选AC。
（2）①[2]从玻璃砖下方恰好看不到P2和P1的像，说明没有光线射出玻璃砖，则P2和P1的像是发生了全反射。
②③[3][4]根据
可知，折射率为
可知，只需要知道临界角的正弦值就可得到折射率，即只需要测量出“CD”的长度，就可得
则折射率为
四、解答题（本大题共4个小题，共47分，解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤）
16. 如图(a)，一列简谐横波沿x轴传播，实线和虚线分别为t1=0时刻和t2时刻的波形图，P、Q分别是平衡位置为x1=1.0m和x2=4.0m的两质点．图(b)为质点Q的振动图像，求
(i)波的传播速度v和从t1=0时刻到t2时刻之间的时间间隔Δt；
(ⅱ)质点P的位移随时间变化的关系式．
【16题答案】
【答案】(i) (ii)
【解析】
【详解】(i)由图(a)知波长；由图(b)知质点振动周期为，解得
结合图(a)、(b)可知，横波沿正方向传播，故从时刻到时刻
解得
(ii)质点P做简谐运动的位移表达式
由图(a)知，时且向方向运动
解得
17. 如图所示为一个半径为R的透明介质球体，M、N两点关于球心O对称，且与球心的距离均为2R。一细束单色光从M点射出后到达P点，经过球体折射后传播到N点，真空中的光束为c。已知球面上的P点到MN的垂直距离为，求解：（取sin37°=0.6，cos37°=0.8）
（1）球体的折射率n等于多少；
（2）光线从M经P传播到N点的时间为多少。
【17题答案】
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）光路图如图所示
根据几何关系，有
，
则有
，
根据折射定律
解得
故球体的折射率为。
（2）光线在球体外运动的时间为
光线在球体内运动，满足
，
则总时间为
故光线从M经P传播到N点的时间为。
18. 如图所示，CD和EF是固定在水平面上的光滑金属导轨，DF与EF垂直，∠CDF=45°，D､F间距L=4m，R=4Ω的电阻连接在D、F之间，其余部分电阻不计，整个装置处于磁感应强度B=1T垂直纸面向里的匀强磁场中｡质量m=1kg､电阻不计的导体棒以一定的初速度从DF开始沿FE向右运动（不计电阻R的尺寸大小），棒始终垂直于EF并与导轨接触良好｡运动过程中对棒施加一外力，使电阻R上消耗的功率P=1W保持不变｡求：
（1）导体棒向右运动过程中接入回路中的部分导体产生的感应电动势的大小；
（2）导体棒从DF处向右运动2m时的速度大小；
（3）导体棒从DF处向右运动2m的过程中外力所做的功｡
【18题答案】
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）设导体棒向右运动过程中接入回路中的部分导体产生的感应电动势的大小为E，由题意可得
解得
（2）导体棒向右运动时的有效切割长度为
此时导体棒的速度大小为
（3）根据（2）中分析同理可得导体棒在DF处的速度大小为
导体棒从DF处向右运动2m的过程中回路所围面积的变化量为
设该过程所经历时间为，根据法拉第电磁感应定律有
解得
由功能关系得该过程中外力做的功为
19. 如图所示，左侧倾斜部分为光滑的相互平行放置的间距为L，电阻不计的金属导轨，水平部分为用绝缘材料做成的间距也为L的光滑轨道，两者之间平滑连接。倾斜导轨的倾角为θ，倾斜导轨上端接有一个单刀双掷开关S，接在1端的电源，电动势为E，内阻为r，其串联的定值电阻为R1，接在2端的电容器的电容为C（未充电）。在水平轨道正方形区域Ⅰ、Ⅱ分布有大小相等方向相反的匀强磁场（大小未知），在倾斜导轨区域Ⅲ中存在方向竖直向上且大小与Ⅰ、Ⅱ区相同的匀强磁场，当先将开关S与1相连时，一质量为m电阻不计的金属导体棒ef恰好能静止在高为h的倾斜导轨上。然后再将开关S掷向2，此后导体棒ef将由静止开始下滑，并且无能量损失地进入水平轨道，之后与原来静止在水平轨道上的“U”型导线框abcd碰撞，并粘合为一个正方形线框，U型导线框三条边总质量为3m、总电阻为4R，当线框完全穿过Ⅰ区磁场后，恰好静止线框四边与Ⅱ磁场边界线重合。不计一切摩擦阻力，（本题中E、r、R1、C、R、L、h、θ、m及重力加速度g均为已知），求：
（1）磁感应强度B的大小；
（2）将开关S掷向2后，ef棒滑到GH处的速度v；（本问中磁感应强度可用B表示）；
（3）线框穿越磁场边界线MN、PQ过程中产生的热量之比：。
【19题答案】
【答案】（1）；（2）；（3）9:16
【解析】
【详解】（1）导体棒ef恰好能静止倾斜导轨上，此时安培力水平向左，受力分析可知
根据闭合电路欧姆定律
解得
（2）将开关S掷向2后，设导体棒在很短时间内速度为v，根据动量定理可得
其中电容充电量与电流关系
带入整理得
故导体棒做匀加速直线运动，加速度
ef棒滑到GH处的速度
（3）设与导线框abcd碰撞后，整体速度为，根据动量守恒
线框进入磁场后水平方向上只有安培力作用，根据动量定理
解得
线框中bc进入Ⅱ区磁场，bc、ef均切割磁感线，并且感应电动势同向叠加，则有
解得
联立得
根据能量守恒，线框穿越磁场边界线MN过程中产生的热量
线框穿越磁场边界线PQ过程中产生的热量
联立解得
相关试卷
四川省成都市第七中学2023-2024学年高二上学期期中物理试题（Word版附解析）： 这是一份四川省成都市第七中学2023-2024学年高二上学期期中物理试题（Word版附解析），共21页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
2022-2023学年四川省成都市石室中学高二下学期期中物理试题 （解析版）： 这是一份2022-2023学年四川省成都市石室中学高二下学期期中物理试题 （解析版），共29页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
2022-2023学年四川省成都市第七中学高二下学期期中物理试题 （解析版）： 这是一份2022-2023学年四川省成都市第七中学高二下学期期中物理试题 （解析版），共22页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验探究题，计算题，【物理选修3-4】等内容，欢迎下载使用。
