2024-2025学年福建省厦门外国语学校高二（下）期中物理试卷（含答案）

这是一份2024-2025学年福建省厦门外国语学校高二（下）期中物理试卷（含答案），共11页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题：本大题共4小题，共16分。
1.下列四种情况中，不属于光的干涉现象是( )
A. 单色光通过双缝 B. 用特制眼镜看立体电影
C. 测平面的平滑度 D. 肥皂泡表面有彩色条纹
2.如图所示，是远距离输电示意图，电路中升压变压器T1和降压变压器T2都认为是理想变压器，中间输电线路的总电阻为R，下列说法正确的是( )
A. T1输出电压等于T2输入电压
B. T1输出功率等于T2输入功率
C. 若用户接入的用电器增多，则R消耗的功率增大
D. 若用户接入的用电器增多，则T2输出功率减小
3.如图甲所示，在水平绝缘的桌面上，一个用电阻丝构成的闭合矩形线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，规定磁场的方向垂直于桌面向下为正，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示。下列关于线框中的感应电流i(规定逆时针为正)随时间t变化的关系正确的是( )
A. B. C. D.
4.如图所示，在直角坐标系第一象限存在方向垂直纸面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场，一个质量为m、电荷量为q的粒子从x轴上的P点射入磁场中，入射方向与x轴成θ=60°，射入后恰好能垂直于y轴射出
磁场，不计粒子重力，已知OP= 3a。则( )
A. 粒子带正电荷
B. 射出点与O点距离为2a
C. 若只改变θ，粒子射出点与O点最远的距离为4a
D. 若只改变θ，粒子在磁场中运动时间最长为4πm3qB
二、多选题：本大题共4小题，共24分。
5.磁流体发电机是利用磁偏转作用进行发电的装置，如图所示，A、B是两块在磁场中相互平行的金属板，一束含有大量异种电荷的等离子体以一定的速度射入磁场，则( )
A. A极板带正电
B. B极板带正电
C. 等离子体的入射速度增大，A、B两板间的电势差减小
D. 等离子体的入射速度增大，A、B两板间的电势差增大
6.如图所示，一矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直磁场方向的轴OO′以转速10r/s匀速转动，线圈的匝数为N，面积为S，电阻不计。线圈通过电刷与一理想变压器的原线圈相连，变压器的副线圈接有两只电阻均为2Ω的相同灯泡L1和L2，变压器原、副线圈的匝数比为10：1，若开关S断开时L1正常发光，此时电流表示数为0.1A，电表为理想电表，则( )
A. 若从线圈平面平行于磁场方向开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值为2 2cs20πt(V)
B. 若增大原、副线圈匝数比，变压器输入功率减小
C. 若开关S闭合，灯泡L1将变暗
D. 若开关S闭合，电流表示数将变大
7.如图所示，a、b两个闭合正方形线圈用同样材料和粗细的导线制成，匝数均为N匝，线圈边长la=3lb，图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀减小，不考虑线圈之间的相互影响，则下列说法正确的是( )
A. 两线圈内产生顺时针方向的感应电流
B. a、b线圈中感应电动势之比为3：1
C. a、b线圈中感应电流之比为 3：1
D. a、b线圈中电功率之比为27：1
8.如图甲所示，水平桌面上固定两条平行的光滑金属轨道MN、PQ，间距为L=1m，质量为m=0.5kg的金属杆ab垂直放置在轨道上且与轨道接触良好，其阻值忽略不计。空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B=0.5T。P、M间接有阻值为R0的定值电阻，Q、N间接电阻箱R。现导体棒ab在恒力F的作用下，从静止开始加速到最大速度。改变电阻箱的阻值R，测得最大速度为vm，得到的关系1vm与1R如图乙所示。若轨道足够长且电阻不计。则( )
A. 棒中感应电流方向沿棒由b指向a
B. 定值电阻的阻值R0=1.0Ω
C. 棒ab受到的恒力F=5N
D. 若电阻箱阻值R=1.0Ω，导体棒运动1m流过该棒的电荷量为0.5C
三、填空题：本大题共3小题，共9分。
9.图甲为某款“自发电”无线门铃按钮，其“发电”工作原理如图乙所示，按下门铃按钮时磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮时磁铁远离螺线管回归原位置。当按下按钮时，有电流向______(填“右”或“左”)通过电铃，螺线管的P端电势______(填“大于”、“等于”或“小于”)Q端电势。
10.如图所示，两相同灯泡A1、A2，A1与一理想二极管D连接，线圈L的直流电阻与灯泡阻值相等。闭合开关S后，A1会 (填“立即亮”或“逐渐变亮”)；断开开关S的瞬间，A1会 (填“闪亮一下再熄灭”或“立即熄灭”)。
11.某同学自制一电流表，其原理如图所示。质量为m的均匀细金属杆MN与一竖直悬挂的绝缘轻弹簧相连，弹簧的劲度系数为k，在矩形区域abcd内有匀强磁场，ab=L1，bc=L2，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外。MN的右端连接一绝缘轻指针，可指示出标尺上的刻度。MN的长度大于ab，当MN中没有电流通过且处于静止时，MN与矩形区域的ab边重合，且指针指在标尺的零刻度；当MN中有电流时，指针示数可表示电流强度。MN始终在纸面内且保持水平，重力加速度为g。为使电流表正常工作，流过金属杆的电流方向为______(填“N→M”或“M→N”)；该电流表所测电流的最大值为______。
四、实验题：本大题共2小题，共12分。
12.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，如图甲所示。已知双缝间的距离为d，在距离双缝L处的屏上，用测量头测量条纹间宽度。

(1)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图乙所示，图乙所示的手轮上的示数为______mm；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时如图丙所示的手轮上的示数为______mm，求得相邻亮纹的间距Δx为______mm；

(2)波长的表达式λ= ______(用Δx、L、d表示)；
(3)若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将______(选填“变大”“不变”或“变小”)；
(4)如图丁为上述实验装置示意图。S为单缝，S1、S2为双缝，屏上O点处为一条亮条纹。若实验时单缝向下略微偏离光轴，则可以观察到O点附近的干涉条纹间距将______(选填“变大”“不变”或“变小”)。
13.1834年，物理学家楞次在分析了许多实验事实后，总结得到电磁学中一重要的定律——楞次定律，某兴趣小组为了探究该定律做了以下物理实验：

(1)“探究影响感应电流方向的因素”的实验装置中滑动变阻器采用限流接法，请用笔画线代替导线将图甲中的实物电路补充完整。
(2)图甲实验电路连接后，开关闭合瞬间，发现电流计指针向左偏转；开关处于闭合状态时，电流计指针______(选填“偏转”或“不偏转”)；滑动变阻器滑片P向右快速移动时，电流计指针______偏转(选填“向左”“向右”或“不”)。
(3)为了进一步研究，该小组又做了如图乙实验，磁体从靠近线圈上方由静止下落。在磁体穿过整个线圈的过程中，传感器显示电流i随时间t的图像如图丙所示，由图可得到的结论是______。
A.感应电流方向与线圈中的磁通量增减有关
B.感应电流方向与磁铁下落速度的大小有关
C.感应电流大小与线圈中磁通量的变化快慢有关
五、计算题：本大题共3小题，共39分。
14.MN、PQ为水平放置、间距L=1m的平行导轨，接有如图所示的电路。电源电动势E=6V、内阻r=1Ω。将导体棒ab静置于导轨上，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小B=0.5T，导体棒接入电路的部分阻值R=2Ω。调节电阻箱使接入电路的阻值R0=3Ω时，闭合开关S，导体棒仍处于静止状态。不计导轨的电阻。求：
(1)通过导体棒电流I的大小；
(2)导体棒在磁场中受到的安培力F的大小和方向。
15.如图所示，平行长直光滑固定的金属导轨MN、PQ平面与水平面的夹角θ=30°，导轨间距为L=0.5m，上端接有R=3Ω的电阻，在导轨中间加一垂直轨道平面向下的匀强磁场，磁场区域为OO′O1′O1，磁感应强度大小为B=2T，磁场区域宽度为d=0.4m，放在导轨上的一金属杆ab质量为m=0.08kg、电阻为r=2Ω，从距磁场上边缘d0处由静止释放，金属杆进入磁场上边缘的速度v=2m/s。导轨的电阻可忽略不计，杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，重力加速度大小为g=10m/s2，求：
(1)金属杆距磁场上边缘的距离d0；
(2)杆通过磁场区域的过程中所用的时间；
(3)金属杆通过磁场区域的过程中电阻R上产生的焦耳热QR。
16.如图所示，边长为L的正方形abcd区域内存在方向垂直该平面向外的匀强磁场，ad边与y轴重合，且坐标原点O位于ad边的中点。第三象限内存在方向沿y轴正方向的匀强电场，电场强度为E。带正电的粒子质量为m，电荷量为q，从第三象限内(包含坐标原点)的不同位置p沿x轴正方向以速度v0出发，都经过坐标原点O进入正方形abcd区域。若p位于O点时，粒子恰好从cd边中点垂直于cd边射出，不计粒子的重力，求：
(1)磁感应强度大小；
(2)带电粒子出发点p的坐标轨迹方程；
(3)从bc边飞出磁场的粒子，其出发点p的x轴坐标范围。
参考答案
1.B
2.C
3.B
4.D
5.BD
6.BD
7.AD
8.AB
9.左 小于
10.立即亮；立即熄灭
11.M→N kL2BL1
，13.870，2.310； dΔxL； 变小； 不变
13.不偏转 向右 AC
14.解：(1)根据闭合电路的欧姆定律可得：I=ER+R0+r
代入数据解得：I=1A；
(2)根据安培力的计算公式可得：F=BIL
解得安培力大小为：F=0.5N
根据左手定则可知安培力方向水平向右。
答：(1)通过导体棒电流I的大小为1A；
(2)导体棒在磁场中受到的安培力F的大小为0.5N，方向向右。
15.解：(1)由动能定理得：mgd0sin30°=12mv2，
代入数据解得，金属杆距磁场上边缘的距离：d0=0.4m；
(2)导体棒刚进入时，由法拉第电磁感应定律得：E=BLv=2×0.5×2V=2V
由闭合电路欧姆定律：I=ER+r=23+2A=0.4A
安培力：F=BIL=2×0.4×0.5N=0.4N，F′=mgdsin30°=0.08×10×0.5N=0.4N
所以金属棒进入磁场做匀速直线运动。
那么在磁场中经历的时间：t=d0v=0.42s=0.2s
(3)根据能量守恒和焦耳定律可得金属杆通过磁场区域的过程中：Q=mgd0sinθ
由焦耳定律可得电阻R上产生的焦耳热：QR=RR+rmgd0sin30°
代入数据：QR=33+2×0.08×10×0.40×0.5J=0.096J；
答：(1)金属杆距磁场上边缘的距离d0为0.4m。
(2)杆通过磁场区域的过程中所用的时间为0.2s；
(3)金属杆通过磁场区域的过程中电阻R上产生的焦耳热QR为0.096J。
16.解：(1)进入磁场时速度为v0的粒子为坐标原点出发，速度水平，恰好从cd边中点垂直于cd边射出，故圆周运动的半径为L2，由圆周运动半径公式
r=L2
根据洛伦兹力提供向心力
qv0B=mv02r
得磁感应强度
B=2mv0qL
(2)设p点的坐标为(−x,−y)，粒子运动到坐标原点的时间为t，由运动学公式
x=v0t
y=12at2
Eq =ma
联立后可得，出发点p的坐标轨迹方程
y=Eq2mv02x2
(3)设从坐标原点O飞入磁场的粒子速度为v，方向与x轴正方向的夹角为α，则轨道半径为r，有
r=mvqB=mv0qBcsα=L2csα
即
rcsα=L2
可知磁场中所有粒子的轨迹圆心都在dc边上。当粒子与ab边相切时，粒子打到bc边上的位置为飞出的上边缘。由如图的几何关系可知
r1=L
L2=Lcsα
α=60°
可知飞入磁场时的竖直分速度
vy=v0tan60°= 3v0
则出发点p的x轴坐标
x1=v0t=v0vya= 3mv02Eq
粒子打在c点为飞出bc边的下边缘。打在c的粒子运动轨迹如右如图所示
此时轨迹与c点相切。由几何关系
rsin α+r=L
rcsα=L2
α=37°
可知飞入磁场时的竖直分速度
vy=v0tan37°=3v04
则出发点p的x轴坐标
x2=v0t=v0vya=3mv024Eq
从bc边飞出磁场的粒子，其出发点p的x轴坐标范围是
− 3mv02Eq≤x≤−3mv024Eq
答：(1)磁感应强度大小为2mv0qL；
(2)带电粒子出发点p的坐标轨迹方程为Eq2mv02x2；
(3)从bc边飞出磁场的粒子，其出发点p的x轴坐标范围为− 3mv02Eq≤x≤−3mv024Eq。