安徽省六安市霍邱县第一中学2023-2024学年高二下学期期中检测物理试题

这是一份安徽省六安市霍邱县第一中学2023-2024学年高二下学期期中检测物理试题，共6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。

（考试总分：100 分 考试时长： 75 分钟）
一、 单选题 （本题共计8小题，总分32分）
1.如图所示，某同学用一黄色光源和平面镜在光屏上得到了干涉条纹。光源S发出的光直接照在光屏上，同时还通过平面镜反射在光屏上。已知光源S到平面镜所在平面的距离为a，到光屏的距离为l，光的波长为λ，若要增大相邻两条亮纹间距离，则应( )
A.增大aB.减小lC.换用蓝光D.换用红光
2.如图所示，由同种导线制成的“五角星”线框，固定在垂直于纸面向里的匀强磁场中。M、P间接有电源，MNP边所受安培力大小为F，不考虑导线间的相互作用力，则五角星线框受到的安培力大小为( )
A.0D.2F
3.某点光源发光功率为P，以点光源为中心，向外均匀辐射波长为λ的单色光。已知人眼瞳孔每秒至少接收到n个光子才能引起视觉，瞳孔接收光子的截面积为S，普朗克常量为h，光速为c，则人能看到该光源的最远距离为( )
A.PλS4πℎcn B.PℎcS4πnλ C.PλS2πℎcn D.PℎcS2πnλ
4.如图所示，某同学将一粗细均匀、下端绕有铁丝总质量为m的木棒竖直浮于水杯中，静止时木棒底端距液面的高度为h；把木棒保持竖直，下按距离x后释放，木棒在水中做简谐振动。已知水的密度为ρ，木棒的横截面积为S，铁丝的体积忽略不计，重力加速度为g，做简谐运动的物体所受回复力与位移的关系是F=-kx，周期与物体质量的关系是T=2πmk，两式中k为同一常数。下列选项正确的是( )
A.若增大x,则木棒的周期增大
B.若换用密度更大的盐水,则木棒的周期变小
C.若增加铁丝的匝数,则木棒的周期变小
D.若增加铁丝的匝数,则木棒的周期不变
5.如图所示，某同学将一排球竖直向上垫起，一段时间后，排球又回到抛出点；整个过程中，排球所受空气阻力大小与速率成正比，下列选项正确的是( )
A.上升过程与下降过程合外力对排球的冲量大小相等
B.上升过程与下降过程空气阻力对排球做的功大小相等
C.排球的加速度先减小后增大
D.排球的加速度一直减小
6.电动自行车是我国城市居民、外卖小哥等短途交通的重要工具。驾驶员通过旋转车把手控制车速。如图1为一车把手的拆解图，图2为其原理示意图，车把内部有一环形磁铁；磁铁边缘有一霍尔元件，其单位体积内自由电子的个数为n，电子电荷量为e；霍尔元件的上下两表面间距离为h，前后两表面距离为d，左右两表面间距离为l；左右两表面间所加电压为U1，其间电阻为R；垂直穿过霍尔元件前后表面的磁感应强度B与车把转过的弧度θ的关系为B=kθ，k为常数。当磁场垂直穿过霍尔元件前后表面时，控制器检测到其上下表面间电压为U2。则U2与θ的关系正确的是( )
A.U2=kU1nelRθB.U2=kU1nedRθC.U2=kU1neℎRθD.U2=kRnedU1θ
7.如图所示的平行板器件中存在竖直向下的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场，电场强度为E，磁感应强度为B。一质量为m、电荷量为q的油滴(重力不可忽略)从左侧O点以初速度v0射入，恰能沿虚线路径从右侧O'点射出。已知重力加速度为g，下列选项正确的是( )
A.油滴一定带正电
B.油滴从O'点以v0射入,则可能做直线运动从O点射出
C. v0可能为mg−qEqB
D. v0可能为qE−mgqB
8.如图1所示，圆形线圈a、正方形线圈b是由相同导线制成的单匝线圈，a的直径与b的边长相等。图示区域内有磁场，且磁感应强度B随时间t均按图2所示规律变化。线圈a中感应电动势大小为Ea，感应电流为Ia；线圈b中感应电动势大小为Eb，感应电流为Ib。下列选项正确的是( )
A.EaEb=1B.EaEb=πC.IaIb=1D.IaIb=π4
二、 多选题 （本题共计2小题，总分10分）
9.（5分）一列简谐波在均匀介质中沿x轴传播，如图所示为t=0时刻的波形图，M、N是介质中的两个质点。M的振动方程为y=2sin2πt，下列选项正确的是( )
A.波的振幅为2cm
B.波的传播速度为8m/s
C.波沿x轴正向传播
D.t=0.5s时,质点N向y轴正方向运动
10.（5分）如图所示，回旋加速器D1、D2两个半圆盒半径为R，间距为d，两盒间接电压为U的交流电源。磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。A处粒子源产生质量为m、电荷量为q的带电粒子，在两盒间被电场加速，不考虑相对论效应的影响。下列选项正确的是( )
A.粒子在磁场中获得能量
B.粒子的最大速度与加速电压无关
C.D2盒内,粒子轨迹半径之比为(由内到外)1:3:5
D.粒子在电场中加速的总时间为πBR22U
三、 实验题 （本题共计2小题，总分15分）
11.（6分）某同学用如图装置验证动量守恒定律。气垫导轨上固定有光电门1、2，其间有A、B两个滑块，滑块上方装有完全相同的遮光条。请回答下列问题：
(1)为完成实验，必须要测量的物理量有___________(填选项序号)。
A、滑块A、B连同遮光条的总质量m1、m2
B、光电门1、2间的距离l
C、遮光条的宽度d
(2)接通气源，将其中一个滑块放置在光电门1的左侧，向右轻推一下，若其遮光条经过光电门1的时间比经过光电门2的时间长，则应适当___________(填“调高”或“调低”)气垫导轨的左端。
(3)在两个滑块间放置轻质弹簧，挤压滑块使弹簧压缩，并用一细线将两个滑块固定。烧断细线，滑块A经过光电门1的遮光时间为Δt1，滑块B经过光电门2的遮光时间为Δt2，若Δt1Δt2=
_______________________(用题中物理量的符号表示)，则系统的动量守恒(已知弹簧恢复原长前，遮光条未经过光电门)。
12.（9分）某同学分别用图1和图2所示实物图测量同一干电池组(2节相同干电池串联)的电动势和内阻。已知图1中03V接线柱间电压表的内阻约1kΩ，图2中00.6A接线柱间电流表的内阻约0.2Ω。

(1)请在下面的方框中画出图1的电路图。
(2)使用图1电路进行实验，以电压表示数U为纵轴，以电压表示数U与电阻箱读数R的比值UR为横轴，绘制的U−UR图像如3所示，根据图中数据可知，一节干电池的电动势为_________V，一节干电池的内阻为________Ω(结果均保留2位小数)。
(3)使用图2电路进行实验，以电流表示数I与电阻箱读数R的乘积IR为纵轴，以电流表示数I为横轴，绘制的IR-I图像如图4所示，根据图中数据可知，一节干电池的电动势为_______V，一节干电池的内阻为_________Ω(结果均保留2位小数)。
(4)比较图1、2两种方案，使用图_______(填“1”或“2”)做实验，电动势的测量值更接近真实值；使用图_______(填“1”或“2”)做实验，内阻的测量值更接近真实值。
四、 解答题 （本题共计3小题，总分43分）
13.（11分）如图所示，平面直角坐标系xOy的第一象限内有一半径为R的圆形有界匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外；磁场区域与x、y轴分别相切于点M、N。第二象限内有沿y轴正方向的匀强电场，电场强度大小未知。M处有一粒子源，可向纸面内各个方向发射大量速度大小均为kBR的电子，其中k为电子的比荷。已知从N点射出的电子经电场作用后，打在x轴上的P点，P点坐标为(-2R，0)，不计电子间的相互作用，求：
(1)匀强电场的场强大小；
(2)经电场加速后电子速度大小的取值范围。
14.（14分）如图所示，两相同且质量均为M=0.2kg的四分之一光滑圆弧轨道A、B静止于光滑水平面上，质量为m=0.1kg的小球C静止在轨道B的最低处。现给A一水平向右的初速度v0=10m/s，A与B碰撞后粘在一起形成一半圆“U”形轨道，一段时间后，小球C恰能到达“U”形轨道左侧的最高点，重力加速度g取10m/s2，求：
(1)“U”形轨道的半径R：
(2)“U”形轨道速度的最小值。
15.（18分）如图所示，两无限长平行光滑金属导轨PQ、MN水平放置，导轨间距L=1m，其电阻不计。导轨间存在磁感应强度B=1T的强磁场，磁场方向垂直于纸面向里。ab、cd是两根与导轨垂直且始终与导轨接触良好的金属杆。金属杆ab质量m1=0.1kg，电阻为R，金属杆cd阻值不计，其间断开且接有一C=0.1F的电容器，电容元件与cd杆为一个整体，忽略板间距离，杆与电容器的总质量m2=0.2kg。现给杆ab一初速度v0=1m/s，求：
(1)若金属杆cd锁定不动，系统稳定时，杆ab的速度大小和电容器中存储的电荷量；
(2)若金属杆cd未锁定，系统稳定时，杆ab的速度大小和电容器中存储的电荷量。
答案
一、 单选题 （本题共计8小题，总分32分）
1.【答案】D
【解析】由双缝干涉条纹间距公式可知，相邻两条亮纹间离Δx=l2aλ，故D正确，A、B、C错误。
2.【答案】C
【解析】由电阻的决定式R=ρlS可知，两部分导线电阻之比为1：4，由欧姆定律I=UR可知，两部分导线电流之比为4：1，又两部分导线有效长度相等，由F=ILB可知，较长部分受到的力为F4，所以五角星线框所受安培力的大小为1.25F，故C正确，A、B、D均错误：
3.【答案】A
【解析】每个光子的能量E=ℎv=ℎcλ，设点光源特秒钟发射N个光子，出能最守恒可得N=PtE=Pλℎc，光源为点光源，则距光源R处单位面积的光子数N0=N4πR2ℎc；又n=N0S，得R=PλS4πℎcn，选项A正确，B、C、D错误。
4.【答案】B
【解析】木棒静止时，分析不棒受力mg=ρgSℎ，设木棒离开平衡位置的离为x时，取向下为正，则木棒所受合力F=mg−ρg(ℎ+x)S=−ρgS·x，则木棒做简谐运动，且周期T=2πmρgS，故B正确，A、C、D错误。
5.【答案】D
【解析】由于空气阻力的作用，排球回到抛出点的速度小于抛出时的速度，由动量定理可知下降过程合外力对排球的冲量小，选项A错误；又由于上升过程的平均速度大于下降过程，所以上升过程空气阻力做的功大于下降过程空气阻力对排球做的功，所以选项B错误；排球上升阶段由a=−mg−kvm可知加速度一直减小，排球下落阶段a=−mg+kvm可知加速度一直减小，故C错误，D正确。
6.【答案】B
【解析】由自由电子受到的洛伦兹力等于电场力：evB=eU2ℎ，电流的微观表达式I=neSv=nedℎv，欧姆定律I=U1R，及B=kθ，联立求解得U2=kU1nedRθ，故B正确，A、C、D错误。
7.【答案】D
【解析】若油滴带正电，则qv0B=qE+mg，得v0=qE+mgqB；若汕滴带负电，则qE=qv0B+mg，得v0=qE−mgqB，故A、C错误，D正确：无论油滴带正电还是负电，从O'点以v0射入时，合外力均不为零，即不可能沿虚线从O点射出，故B错误。
8.【答案】C
【解析】由图2可知B=kt−B0，设圆形导线直径为d，则由法拉第电磁感应定律E=nΔΦΔt可知Ea=ΔBΔtS=kπd24，Eb=kd2，即EaEb=π4，故A、B错误；由电阻的决定式R=ρlS和闭合电路欧姆定律I=ER可得IaIb=1，故C正确，D错误。
二、 多选题 （本题共计2小题，总分10分）
9.（5分）【答案】ABD
【解析】由波形图可知，波的振幅为2cm，故A正确；又λ=3π−π4⋅2π=8m，由y=2sin2πt可得T=2πω=1s，故波速v=λT=8m/s，故B正确：当t取极小值时，由y=2sin2πt可知，y > 0，故波沿x轴负向传播，C错误：当t=0.5s时，波向左平移半个波长，此时N点向y轴正方向运动，故D正确。
10.（5分）【答案】BC
【解析】洛伦兹力不做功，故A错误；设粒子的最大速度为vm，由牛顿第二定律可知qvmB=mvm2R得vm=qBRm，故粒子的最大速度与加速电压无关，B正确；由动能定理，加速1次时qU=12mv12，加速2次时2qU=12mv22…，又粒子在磁场中做圆周运动，半径R=mvqB，故在D2盒内，粒子轨迹半径之比等于速度之比等于1：3：5，即C正确；设粒子总共被加速n次，有nqU=12mvm2，得加速次数n=qB2R22mU，粒子在电场中的运动可以看成匀加速直线运动，由位移—时间关系式得nd=12qUmdtE2，得tE=BdRU，故D错误。
三、 实验题 （本题共计2小题，总分15分）
11.（6分）(1)A
【解析】为验证反冲运动中动量守恒，必须测定两滑块的质量，故A正确；两光电门间的距离无需测量，故B错误；由m1dΔt1=m2dΔt2可知，遮光条的宽度无需测量，故C错误。
(2)调低
【解析】由题意可知，滑块做加速运动，说明气垫导轨左端过高，故应调低。
(3)m1m2
【解析】由(1)中分析可知，当Δt1Δt2=m1m2时，系统的动量守恒。
12.（9分）(1)如图所示
【解析】由实物图可知，图1是伏阻法电路；
(2)1.45 0.89
【解析】由闭合电路欧姆定律U=−r⋅UR+E可知，图3斜率为电源内阻，纵截距为电源电动势，故电动势的测量值E测=2.902=1.45V，内阻的测量值r测=2.90−⋅12≈0.89Ω；
(3)1.47 1.20
【解析】由闭合电路欧姆定律IR=−r·I+E可知，图4斜率为电源内阻，纵轴截距为电源电动势，故电动势的测量值E测=2.942=1.47V，
内阻的测量值r测=2.94−⋅12=1.20Ω
(4)2 1
【解析】图1由于电压表的分流作用，电动势和内阻的测量值均偏小；图2由于电流表的分压作用，内阻的测量值偏大，电动势的测量值与真实值相等，故使用图2做实验，电动势的测量值更接近真实值；又r2四、 解答题 （本题共计3小题，总分43分）
13.（11分）(1) kRB22
【解析】电子在圆形有界磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力：qv0B=mv02r
又v0=kBR，得r=R，即轨迹圆半径与磁场圆半径相等，由几何关系可知，所有从M点射出经磁场偏转的电子均沿x轴负方向射入第二象限，做类平抛运动
由：2R=v0t，R=12⋅qEmt2=12kEt2
联立解得：E=kRB22
(2) kBR≤v≤3kBR
【解析】结合(1)中的分析可知，若电子沿磁场圆上顶点切线飞出经电场加速，则速度有最大值vmax，由动能定理得：qE·2R=12mvmax2−12mv02
解得：vmax=3kBR
若电子沿x轴负向经O点射出，则有最小值v0=kBR
综上，电子速度v的取值范围为kBR≤v≤3kBR
14.（14分）(1) 1m
【解析】A与B碰撞的时问极短，A、B组成的系统动量守恒，二者发生完全非弹性碰撞，设碰撞后形成的U形轨道速度为v1，则：Mv0=2Mv1①
之后，小球C恰能到达U形轨道左侧最高点，此时A、B、C组成的系统速度为v2，由系统水平方向动量守恒得：2Mv1=(m+2M)v2②
又由能量守恒得：122Mv12=12(m+2M)v22+mgR③
联立①②③求解，得：R=Mv024(m+2M)g=1m
(2) 3m/s
【解析】当小球C再次回到U形轨道的最低点时，轨道速度有最小vmin，设此时小球C的速度为v3，由系统水平方向动量守恒得：(m+2M)v2=mv3+2Mvmin④
由能量守恒得：
mgR+12(m+2M)v22=12mv32+12⋅2Mvmin2⑤
联立①②④⑤，代入数据并求解，得：vmin=3m/s
15.（18分）(1) 0.5m/s 0.05C
【解析】金属杆ab在安培力作用下做减速运动，同时给电容器充电，当电容两极板间的电压与金属杆中电动势相等时，系统达到稳定，金属杆ab做匀速直线运动，电路中无电流
设系统稳定时ab杆的速度v，电容器中存储的电荷量为Q
QC=Blv
对ab杆由动量定理得：−ILBΔt=m1Δv
即−QLB=m1(v−v0)
联立解得：v=m1v0m1+CB2L2
代入数据：v=0.5m/s，Q=0.05C
(2) 0.6m/s 0.04C
【解析】金属杆ab在安培力作用下做减速运动，同时给电容器充电，金属杆cd在安培力作用下做加速运动。当电容两极板间的电压与两杆中总电动势相等时，系统达到稳定，金属杆ab、cd均做匀速直线运动，电路中无电流；设系统稳定时ab杆的速度为v1，cd杆的速度为v2，电容器中存储的电荷量为Q′，则：Q′C=BL(v1−v2)
对ab杆应用动量定理：−ILBΔt=m1Δv1
即−Q′LB=m1(v1−v0)
对cd杆应用动量定理： ILBΔt=m2Δv2
即Q′LB=m2v2
联立解得：v1=0.6m/s，Q′=0.04C