长沙市长郡中学2023-2024学年高二上学期12月阶段性检测物理试卷(含答案)

这是一份长沙市长郡中学2023-2024学年高二上学期12月阶段性检测物理试卷(含答案)，共17页。试卷主要包含了单选题，多选题，计算题，实验题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．如图所示，闭合圆形导体线圈放置在匀强磁场中，线圈平面与磁场平行，当磁感应强度逐渐增大时，以下说法正确的是( )
A.线圈中产生顺时针方向的感应电流
B.线圈中产生逆时针方向的感应电流
C.线圈中不会产生感应电流
D.线圈面积有缩小的倾向
2．一个可以自由运动的线圈和一个固定的线圈互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，当两线圈通过如图所示的电流时，从左向右看，则线圈将( )
A.不动B.顺时针转动C.逆时针转动D.向纸面内平动
3．图为显像管原理示意图，电子束经电子枪加速后，进入偏转磁场偏转。不加磁场时，电子束打在荧光屏正中的O点。若要使电子束打在荧光屏上位置由O逐渐向A移动，则( )
A.在偏转过程中，洛伦兹力对电子束做正功
B.在偏转过程中，电子束做匀加速曲线运动
C.偏转磁场的磁感应强度应逐渐变大
D.偏转磁场的方向应垂直于纸面向内
4．如图所示，一倾角为α的直角斜面体静置于光滑水平面上，斜面体质量为M，斜面长为L。今有一质量为m的小物块，沿光滑斜面下滑，当小物块从斜面顶端自由下滑到底端时，斜面体在水平面上移动的距离是( )
A.B.C.D.
5．如图甲所示是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D形金属盒。在加速带电粒子时，两金属盒置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连。带电粒子在磁场中运动的动能随时间t的变化规律如图乙所示，忽略带电粒子在电场中的加速时间，则下列判断错误的是( )
A.在图中应有
B.高频电源的变化周期应该等于
C.粒子加速次数越多，粒子最大动能不一定越大
D.要想粒子获得的最大动能增大，可增加D形盒的半径
6．笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件。当显示屏开启时磁体远离霍尔元件，电脑正常工作：当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭，电脑进入休眠状态。如图所示，一块宽为a、长为c的矩形半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，通入方向向右的电流时，电子的定向移动速度为v。当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中，于是元件的前、后表面间出现电压U，以此控制屏幕的熄灭。则元件的( )
A.前表面的电势比后表面的低B.前、后表面间的电压U与v无关
C.前、后表面间的电压U与c成正比D.自由电子受到的洛伦兹力大小为
二、多选题
7．以下关于物理学知识的叙述，其中正确的是( )
A.在太阳底下晾晒被褥，利用了紫外线的消毒杀菌作用
B.圆盘衍射图象中央会出现泊松亮斑
C.光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率小
D.用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振
8．如图所示为半圆形玻璃砖的横截面，直径MN与水平面平行。由红、绿两种单色光组成的细光束沿aM从MN边射入玻璃砖，细光束进入玻璃砖后分成两束光分别打到玻璃砖截面的b、c两点处，b、c两点分别位于玻璃砖截面最低点的左右两侧。下列说法正确的是( )
A.b、c两点处分别对应绿光、红光
B.在玻璃中，绿光的速度比红光小
C.射到c点的光在c点会发生全反射
D.光从M点到c点的传播时间大于从M点到b点的传播时间
9．一列简谐横波沿x轴方向传播，如图所示，实线为某时刻的波形，虚线为从该时刻起0.1s后的波形。下列判断正确的是( )
A.当波沿x轴负方向传播时，这列波的波速为
B.当波沿x轴正方向传播时，这列波的波速为
C.若波沿x轴负方向传播，则波的最大周期为2s
D.若这列波的波速为110m/s，则波的传播方向沿x轴正方向
10．某种超导磁悬浮列车是利用超导体的抗磁作用使列车车体向上浮起，同时通过周期性地变换磁极方向而获得推进动力。其推进原理可以简化为如图所示的模型：PQ和MN是固定在水平地面上的两根足够长的平直导轨，导轨间分布着竖直（垂直纸面）方向等间距的匀强磁场和。二者方向相反。矩形金属框固定在实验车底部（车箱与金属框绝缘）。其中ad边宽度与磁场间隔相等。当磁场和同时以速度v沿导轨向右匀速运动时。金属框受到磁场力，并带动实验车沿导轨运动，已知金属框垂直导轨的ab边的边长L、金属框总电阻R，列车与线框的总质量m，，悬浮状态下，实验车运动时受到的阻力恒为其对地速度的K倍。则下列说法正确的是( )
A.列车在运动过程中金属框中的电流方向一直不变
B.列车在运动过程中金属框产生的最大电流为
C.列车最后能达到的最大速度为
D.列车要维持最大速度运动，它每秒钟消耗的磁场能为
三、计算题
11．如图所示，两足够长的光滑金属导轨竖直放置，相距为L，一理想电流表与两导轨相连，匀强磁场与导轨平面垂直.一质量为m、有效电阻为R的导体棒在距磁场上边界h处静止释放.导体棒进入磁场后，流经电流表的电流逐渐减小，最终稳定为I.整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且始终保持水平，不计导轨的电阻.求：
（1）磁感应强度的大小B；
（2）电流稳定后，导体棒运动速度的大小v；
（3）流经电流表电流的最大值。
12．如图，在直角三角形OPN区域内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外.一带正电的粒子从静止开始经电压U加速后，沿平行于x轴的方向射入磁场；一段时间后，该粒子在OP边上某点以垂直于x轴的方向射出.已知O点为坐标原点，N点在y轴上，OP与x轴的夹角为30°，粒子进入磁场的入射点与离开磁场的出射点之间的距离为d，不计重力.求：
（1）带电粒子的比荷；
（2）带电粒子从射入磁场到运动至x轴的时间。
13．如图所示，质量半径的光滑圆弧槽C和质量的木板B锁定在一起静止于光滑水平面上，圆弧槽末端水平且与木板上表面高度相同并平滑相接，某时刻，一个质量为的小物块A（可视为质点）从圆弧槽的顶端由静止滑下，当物块滑上木板瞬间圆弧槽和木板之间的锁定自动解除（对速度没影响），物块与木板之间的动摩擦因数为，木板足够长，物块总不能到木板的右端，重力加速度。求：
（1）物块滑上木板瞬间的速度；
（2）从释放物块到木板速度减为零时，木板的位移；
（3）当木板速度减为零时在木板右侧水平面上与木板右端相距L处固定一竖直弹性挡板，木板碰撞挡板时间极短，碰撞后速度大小不变、方向反向，要使木板与挡板至少发生n次碰撞，L应满足的条件。
四、实验题
14．由于打点计时器出现故障，物理实验小组用图甲所示的装置来测量滑块运动的加速度。将一较长且下端系着盛有有色液体的小漏斗（可视为质点）的细线，上端固定在拉力传感器上。置于水平桌面上的滑块用细绳跨过定滑轮与钩码相连，做合适的调节后使滑块拖动固定在其后面的宽纸带一起做匀加速直线运动。同时，使漏斗在垂直于滑块运动方向的竖直平面内做摆角很小（小于5°）的摆动。漏斗中漏出的有色液体在宽纸带上留下如图乙所示的痕迹。拉力传感器获得漏斗摆动时细线中拉力F的大小随时间t的变化图象如图丙所示，重力加速度为g，完成以下问题：
（1）图乙中测得A，C两点间距离为，A，E两点间距离为。则液体滴在D点时滑块速度的大小______，在A、E两点间滑块加速度的大小为______。（从题给物理量符号、、、g及π中选择你需要的符号来表示）
（2）根据题中所给数据，可知系着小漏斗（可视为质点）的细线长度______。（从题给物理量符、、、g及π中选择你需要的符号来表示）
15．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上（如图1），并选用缝中心间距为d的双缝屏。从仪器注明的规格可知，毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L。接通电源使光源正常工作，发出白光。
（1）组装仪器时，若将单缝和双缝均沿竖直方向分别固定在a处和b处，则________。
A.可观察到水平方向的干涉条纹
B.可观察到竖直方向的干涉条纹
C.看不到干涉现象
（2）若取下滤光片，其他实验条件不变，则在目镜中_________。
A.观察不到干涉条纹
B.可观察到明暗相间的白条纹
C.可观察到彩色条纹
（3）若实验中得到的干涉图样如图2所示，毛玻璃屏上的分划板刻线在图2中A、B位置时，手轮上的读数分别为，则入射的单色光波长的计算表达式为_________。分划板刻线在某条亮条纹位置时手轮上的示数如乙所示，则读数为__________mm。
参考答案
1．答案：C
解析：由于线圈与磁场的方向平行，所以穿过线圈的磁通量为0.当磁感应强度增大时，穿过线框的磁通量仍然为0，则线圈中不会出现感应电流.故只有C正确；
故选：C。
2．答案：B
解析：根据安培定则可以判断出线圈在所在平面上产生的磁场方向竖直向上，根据左手定则可以分析出最上方所受安培力垂直纸面向外，最下方所受安培力垂直纸面向内，则从左向右看，线圈将顺时针转动。
故选B。
3．答案：C
解析：A.由于洛仑兹力的方向与运动方向始终垂直，对电子始终不做功，A错误；
B.电子在磁场中做匀速圆周运动，洛仑兹力提供向心力，这样力的方向始终改变，电子做变加速曲线运动，B错误；
C.若逐渐向上偏转，即电子在磁场中轨道半径越来越小，根据可知，磁感强度越来越大，C正确；
D.电子束向上偏转，根据右手定则可知，磁场方向垂直纸面向外，D错误；
故选C。
4．答案：C
解析：物体与斜面组成的系统在水平方向上动量守恒，设水平向右为正方向，则有
运动时间相等，即有
得
由题图可知
联立解得斜面体在水平面上移动的距离
故选C。
5．答案：B
解析：A.带电粒子的回旋的周期
可见粒子的回旋的周期不变，与粒子的速度无关，所以有
故A正确；
B.交流电源的周期必须和粒子在磁场中运动的周期一致，故电源的变化周期应该等于
故B错误；
CD.带电粒子的在磁场中的半径
可知
则粒子的最大动能
与加速的次数无关，与D形盒的半径以及磁感应强度有关，故CD正确。
本题选错误的，故选B。
6．答案：D
解析：由题意可判定，电子定向移动的方向水平向左，则由左手定则可知，电子所受的洛伦兹力指向后表面，因此后表面积累的电子逐渐增多，前表面的电势比后表面的电势高，A错误；当电子所受的电场力与洛伦兹力平衡时，电子不再发生偏转，此时前、后表面间的电压达到稳定，对稳定状态下的电子有，又，解得，显然前、后表面间的电压U电子的定向移动速度v成正比，与元件的宽度a成正比，与长度c无关，BC错误；自由电子稳定时受到的洛伦兹力等于电场力，即，D正确。
7．答案：AB
解析：A.紫外线有杀菌消毒的作用，被褥在阳光下杀菌主要是利用了阳光中的紫外线，A正确；
B.泊松亮斑出现在圆盘衍射图象中，B正确；
C.光导纤维丝是利用光的全反射制成的，根据全反射的条件可知：光导纤维内芯材料的折射率比外套材料的折射率大，C错误；
D.用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉，D错误。
故选AB。
8．答案：AB
解析：A.根据电磁波谱可知，绿光折射率大于红光折射率，所以b、c两点分别对应绿光、红光，故A正确；
B.根据
在玻璃中绿光的速度比红光小，故B正确；
C.由图可知设光在M点的入射角和折射角分别为α和β，在c点的入射角和折射角分别为i和j，则有
由可知，因此

故射到c点的光在c点没有发生全反射，故C错误；
D.假设截面半圆半径为R，以b为研究对象，如图所示
则在玻璃中的光程为
根据折射率公式
又有
联立可得
同理可得
所以光从M点到c点的传播时间与从M点到b点的传播时间相等，故D错误。
故选AB。
9．答案：ABD
解析：A、由图可知波长。当波沿x轴负方向传播时，波传播的距离为，波速为，故A正确；
B、当波沿x轴正方向传播时，波传播的距离为，波速为，故B正确；
C、若波沿x轴负方向传播，由，知当时，最小速度，波的最大周期为，故C错误；
D、根据波沿x轴正方向传播时波速通项，知当时，,故波的传播方向沿x轴正方向，故D正确。
故选：ABD。
10．答案：BC
解析：A.当磁场向右运动过程中，穿过闭合线框中的磁场有时垂直于纸面向外的磁场增大，有时垂直于纸面向内的磁场增大，根据楞次定律可知列车在运动过程中金属框中的电流方向一直改变，A错误；
B.金属框中ab和cd导体棒切割磁感线，最大的感应电动势为
根据闭合电路欧姆定律可知
B正确；
C.列车速度最大为，此时切割磁感线的速率为，金属框中ab和cd导体棒切割磁感线，此时产生的感应电动势为
通过线框的电流为
列车所受合外力为0时，速度最大，即所受安培力等于阻力
解得
C正确；
D.列车要维持最大速度运动，每秒消耗的磁场能为
D错误。
故选BC。
11．答案：（1）（2）（3）
解析：（1）电流稳定后，导体棒做匀速运动，此时导体棒受到的重力和安培力平衡，则有：
解得：
（2）感应电动势：
感应电流：
解得：
（3）由题意得导体棒刚进入磁场时的速度最大，设为
由机械能守恒定律得：
感应电动势最大值：
感应电流最大值
解得：
则流经电流表电流的最大值。
12．答案：（1）（2）
解析：（1）粒子从静止被加速的过程，根据动能定理得：，解得：
根据题意，下图为粒子的运动轨迹，由几何关系可知，该粒子在磁场中运动的轨迹半径为：
粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，即：
联立方程得：
（2）根据题意，粒子在磁场中运动的轨迹为四分之一圆周，长度
粒子射出磁场后到运动至x轴，运动的轨迹长度
粒子从射入磁场到运动至x轴过程中，一直匀速率运动，则
解得：
或
13．答案：（1）（2）（3）
解析：（1）设物块滑上木板的速度为v0，圆弧槽和木板整体的速度为u，系统水平方向动量守恒
又物块下滑时，系统机械能守恒，即
联立解得物块滑上木板的速
此时木板的速度
（2）物块滑到圆弧槽末端时，设物块水平方向的位移大小为，圆弧槽和木板整体的位移大小为，由于系统水平方向动量守恒有
又有
物块滑上木板后，根据牛顿第二定律，物块的加速度
木板的加速度
木板减速到0的位移为
木板减速到0的总位移为
（3）当木板速度减为0时，
物块的速度
此后木板与物块的运动图象如图所示
木板从开始向右运动到第次碰撞后向左减速到0所用时间
能发生第n次碰撞的条件是此时物块的速度向右，即
解得
14．答案：（1）；（2）
解析：（1）根据图丙可知漏斗振动的周期
由匀变速直线运动的规律可得液体滴在D点时滑块速度的大小
由
即
解得
（2）根据单摆的周期公式
可得摆长
15．答案：（1）B（2）C（3）；13.870
解析：（1）因为该实验是双缝干涉实验，a是单缝，b是双缝，单缝是竖直放置，则双缝也需要竖直放置，观察到是竖直方向的干涉条纹，故B正确，AC错误。
故选B。
（2）因为白光是各种色光混合而成的，当它们发生双缝干涉时，其干涉图样明暗部分间距不同，不能重新混合成白光，所以若取下红色滤光片，白光干涉条纹是彩色的，故C正确，AB错误。
故选C。
（3）从图2可以看出，条纹间距
干涉条纹间距与单色光波长的关系为
解得
螺旋测微器固定刻度为13mm，半刻度为0.5mm，可动刻度为0.370mm，所以其读数为