安徽省芜湖市2023_2024学年高二物理下学期7月期末考试含解析

这是一份安徽省芜湖市2023_2024学年高二物理下学期7月期末考试含解析，共27页。
3．请务必在“答题卷”上答题，在“试题卷”上答题是无效的。
4．考试结束后，请将“试题卷”和“答题卷”一并交回。
一、选择题（每小题4分，共40分，1-8小题为单选题，9-10小题为多选题，其中多选题全部选对得4分，选不全得2分，选错或不答得0分）
1. 无线电波和光波都是电磁波，下列关于电磁波的说法正确的是（）
A. 电磁波只是一种传播形式，不具有能量
B. 不同波长的电磁波，在真空中的传播速度大小不同
C. 赫兹预言了电磁波存在，麦克斯韦首次通过实验证实了电磁波的存在
D. 不同电磁波具有不同特性，微波可以用来卫星通信，紫外线可以灭菌消毒
2. 如图是物理知识在生活中的一些实际应用，其中有关原理说法错误的是（）
A. 甲图中，雷达测速应用了多普勒效应
B. 乙图中，光导纤维导光的原理是应用了光的干涉现象
C. 丙图中，灯焰在肥皂膜上所成的像出现了明暗相间的条纹，这是由于光的干涉造成的
D. 丁图中，要想减弱汽车玻璃表面反射光的干扰，拍出清晰的车窗内景象，可以在相机镜头前装一片偏振滤光片
3. 如图所示，水平桌面上放着一个圆形金属线圈，在其圆心的正上方固定一个柱形磁体，现通过加热的方式使柱形磁体磁性减弱，圆形金属线圈始终静止，则（）
A. 线圈有扩张的趋势B. 水平桌面对线圈支持力增大
C. 线圈中感应电流产生的磁场方向竖直向上D. 从上往下看，线圈中感应电流沿逆时针方向
4. 如图所示，电源的电动势为E，内阻r不能忽略。A、B是两个相同的小灯泡，L是一个有一定的电阻且自感系数很大的线圈。关于这个电路，以下说法正确的是（）
A. 开关由闭合到断开瞬间，A灯闪亮一下再熄灭
B. 开关由闭合到断开瞬间，A灯中电流一直自左向右
C. 从开关闭合到电路中电流稳定的时间内，A灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定
D. 从开关闭合到电路中电流稳定的时间内，B灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定
5. 甲图表示LC振荡电路，乙图图像为其电流随时间变化的图像。在时刻，回路中电容器的M板带正电。在某段时间里，回路的磁场能在减小，而M板仍带正电，则这段时间对应图像中（）
A. Oa段B. ab段C. bc段D. cd段
6. 如图甲所示是某燃气灶点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交流电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为、，电压表为交流电表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。根据上述原理，判断下列说法中正确的是（）
A. 开关闭合后电压表的示数为5V
B. 开关闭合后电压表的示数为2.5V
C. 变压器原、副线圈的匝数满足才能实现点火
D. 变压器原、副线圈的匝数满足才能实现点火
7. 某同学利用如图甲所示的单摆测量当地重力加速度g，他通过多次改变摆长L，并测出不同摆长对应的周期T的数据，作出的图像如图乙所示。则下列说法正确的是（）
A. 为减小误差，应尽量增大摆角
B. 为减小误差，测周期时应从摆球到达最高点时开始计时
C. 由图乙可得，当地重力加速度
D. 本实验用图像计算重力加速度，可以消除因摆球质量分布不均匀而造成的误差
8. 某一具有速度选择器的质谱仪原理如图所示，A为粒子加速器，加速电压为；B为速度选择器，磁场与电场正交（磁场方向未画出），磁感应强度为，两板间距离为d；C为偏转分离器，磁感应强度为。现有一质量为m、电荷量为的粒子（不计重力），经加速后，该粒子恰能沿直线通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动，最后打到照相底片D上，下列说法正确的是（）
A. 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外
B. 粒子经加速器加速后的速度大小为
C. 速度选择器两板间电压为
D. 粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为
9. 如图甲为手机无线充电的工作原理示意图，主要由送电线圈和受电线圈组成。已知受电线圈的匝数匝，电阻，在它的c、d两端接一阻值的电阻。接交流电源的送电线圈产生的磁场方向与受电线圈平面垂直，其磁通量随时间按图乙所示的规律变化，可在受电线圈中产生电动势最大值为20V的交流电，设磁场竖直向上穿过受电线圈时的磁通量为正，则（）
A. 在时，受电线圈中产生的电流为2.0A
B. 在时，c端电势低于d端
C. 在一个周期内，电阻R上产生的热量为
D. 从到时间内，通过电阻R的电荷量为
10. 如图所示，粗糙的水平桌面上有一个正三角形闭合单匝导线框，虚线MN右侧存在垂直于桌面向下的匀强磁场。导线框在外力F的作用下沿垂直MN方向匀速进入磁场区域。在导线框进入匀强磁场的过程中，导线框中产生的感应电流大小用i表示，导线框的电功率用P表示，通过导线框某截面的电荷量用q表示，已知导线框受到桌面的摩擦阻力恒定不变。从导线框进入磁场开始计时，则下列图像中可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
二、填空题（每空2分，共16分）
11. 将两支铅笔并排放在一起，中间留一条狭缝，通过这条狭缝去看与其平行的日光灯，能观察到彩色条纹，这是由于光发生______现象造成的，当铅笔间狭缝变窄时，彩色条纹区域将______（选填“增大”或“减小”）。
12. A、B两个物体在光滑水平面上沿同一直线做同向运动，A的质量是4kg，速度是6m/s，B的质量是6kg，速度是4m/s。A从后面追上B且相互作用一段时间后，B的速度增大为10m/s，方向不变，此时A的速度大小为______m/s，运动方向与B的______（选填“相同”或“相反”）。
13. 如图甲为研究单摆共振现象的装置，其中a、c小球摆长相同，三个小球质量相等且均可视为质点。图乙为a球做受迫振动时振幅随驱动力频率变化的图像。所有小球静止时，现将a球向后拉开一个小角度后释放（可视为简谐运动），一段时间后，其余小球也摆动起来，其中振幅最大的是______（选填“b”或“c”）球，在同一个“”图像中，b球图像的峰值与乙图中峰值相比应向______（选填“左”或“右”）移动。
14. 如图所示，有一无限长通电直导线固定在光滑水平面上，金属环质量为0.2kg，在该平面上以5m/s且与导线成角方向的初速度运动，初始时环中产生的感应电流方向是______（选填“顺”或“逆”）时针，最终环中能产生______J的电能。
三、实验题（每空2分，共14分）
15. 某研究小组根据所学光学知识，设计了一个可以直接读出液体折射率的仪器。其主要原理如下：在如图所示的圆盘上，过其圆心O作两条相互垂直的直径BC、EF，在半径OA上垂直盘面插上两枚大头针、并保持位置不变。每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径BC重合，EF作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察、，在圆周EC部分插上，使挡住、的像。同学们通过计算，在圆周EC部分刻好了折射率的值，这样只要根据所插的位置，就可以直接读出液体折射率的值。
（1）若与OC之间的夹角为30°，则处刻的折射率的值为______；（结果用根号表示）
（2）图中、两处，对应折射率的值较大的是______；
（3）下列关于该实验说法，正确的是（）
A大头针、应适当远一些B. 可以非常小
C. EC弧上的刻度是均匀的D. 插大头针时应垂直于盘面
16. 某同学用如甲图所示的实验装置探究电磁感应现象的规律。其中M为原线圈，N为副线圈，G为灵敏电流计，且经检查发现灵敏电流计的指针偏转方向与电流流入方向相同。
（1）该同学已将电池组、滑动变阻器、副线圈N、灵敏电流计G及开关按甲图所示部分连接，请在甲图中用笔画线代替导线将实验电路连接完整______。
（2）该同学将电路连接完整且正确后，继续进行实验，在实验过程中观察到，闭合开关时灵敏电流计的指针向右偏转了一下，则在电路稳定后，再将滑动变阻器迅速向右滑动，电流计的指针将向______偏转（选填“左”或“右”）；
（3）经多次探究发现，产生电磁感应现象原因是穿过线圈______（选填“M”或“N”）的磁通量发生了变化；
（4）现将甲图中线圈M换为条形磁铁，将条形磁铁N极迅速插入线圈N时，观察到电流表指针向左偏转，则可以判断出线圈N的绕线方向如乙图中的______（选填“A”或“B”）所示。
四、计算题（第17小题5分，第18小题5分，第19小题7分，第20小题13分，共30分。要求写出主要的计算公式、解题步骤和必要的文字说明）
17. 如图甲所示为某一简谐横波在t=0时刻的图像，x＝2m处的质点P的振动图像如图乙所示。求：
（1）该波的传播方向和波速v；
（2）0~17s内质点P运动的路程。
18. 水面下有一点光源S，如图所示为它向水面发射的一道光线，入射角，从水面上出射时的折射角。
（1）求光在水面下发生全反射的临界角的正弦值；
（2）若该点光源位于水面下处，求点光源在水面照亮的圆形区域半径。
19. 如图所示，第一象限有垂直于纸面向里匀强磁场，磁感应强度为B；第四象限有与y轴负方向平行的匀强电场。一质量为m、电荷量为－q的带电粒子从A点以与y轴正方向夹角为30°的速度垂直于磁场射入，一段时间后从x轴上B点进入电场，经过电场偏转后恰好从O点射出。已知A点坐标为（0，d）、B点坐标为，不计粒子的重力。求：
（1）粒子从A点射人磁场的速度v的大小；
（2）匀强电场的电场强度E的大小。
20. 如图所示，两平行光滑长直金属导轨水平放置，间距为。abcd区域有匀强磁场，磁感应强度大小为，方向竖直向上。初始时刻，磁场外的细金属杆M以初速度向右运动，磁场内的细金属杆N处于静止状态。两金属杆与导轨接触良好且运动过程中始终与导轨垂直。两杆的质量均为，在导轨间的电阻均为，感应电流产生的磁场及导轨的电阻忽略不计。若两杆在磁场内未相撞且N杆出磁场时的速度，求：
（1）M杆刚进磁场时的安培力F；
（2）从M杆进入磁场到N杆离开磁场过程中系统产生的焦耳热Q；
（3）初始时刻N到ab边的最小距离x。
2023—2024学年度第二学期芜湖市高中教学质量监控
高二年级物理试题卷
注意事项：
1．本卷共四大题，20小题，满分100分，考试时间100分钟。
2．本试卷包括“试题卷”和“答题卷”两部分。“试题卷”共6页，“答题卷”共3页。
3．请务必在“答题卷”上答题，在“试题卷”上答题是无效的。
4．考试结束后，请将“试题卷”和“答题卷”一并交回。
一、选择题（每小题4分，共40分，1-8小题为单选题，9-10小题为多选题，其中多选题全部选对得4分，选不全得2分，选错或不答得0分）
1. 无线电波和光波都是电磁波，下列关于电磁波的说法正确的是（）
A. 电磁波只是一种传播形式，不具有能量
B. 不同波长的电磁波，在真空中的传播速度大小不同
C. 赫兹预言了电磁波的存在，麦克斯韦首次通过实验证实了电磁波的存在
D. 不同电磁波具有不同特性，微波可以用来卫星通信，紫外线可以灭菌消毒
【答案】D
【解析】
【详解】A．电磁波是一种传播形式，其具有能量，A错误；
B．不同波长的电磁波，在真空中的传播速度大小相同，均为，B错误；
C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，C错误；
D．不同电磁波具有不同特性，微波进行通信具有容量大、质量好并可传至很远的距离，故微波可以用来卫星通信，紫外线具有较高的能量，可以灭菌消毒，D正确；
故选D。
2. 如图是物理知识在生活中的一些实际应用，其中有关原理说法错误的是（）
A. 甲图中，雷达测速应用了多普勒效应
B. 乙图中，光导纤维导光的原理是应用了光的干涉现象
C. 丙图中，灯焰在肥皂膜上所成的像出现了明暗相间的条纹，这是由于光的干涉造成的
D. 丁图中，要想减弱汽车玻璃表面反射光的干扰，拍出清晰的车窗内景象，可以在相机镜头前装一片偏振滤光片
【答案】B
【解析】
【详解】A．甲图中，雷达测速应用了多普勒效应，当目标向雷达天线靠近时，反射信号频率将高于发射机频率；反之，当目标远离天线而去时，反射信号频率将低于发射机频率，如此即可根据频率的改变数值，计算出目标与雷达的相对速度，A正确；
B．乙图中，光导纤维导光的原理是应用了光的全反射现象，B错误；
C．丙图中，灯焰照射在肥皂薄膜上，入射光经肥皂薄膜上表面反射后得第一束光，折射光经薄膜下表面反射，又经上表面折射后得第二束光，两束光存在光程差，形成明暗相间的条纹，这是薄膜干涉现象，是由于光的干涉造成的，C正确；
D．偏振滤光片只能允许某些方向的光线通过，降低光的强度，减弱某些光线的干扰，丁图中，要想减弱汽车玻璃表面反射光的干扰，拍出清晰的车窗内景象，可以在相机镜头前装一片偏振滤光片，D正确；
本题选择错误的，故选B。
3. 如图所示，水平桌面上放着一个圆形金属线圈，在其圆心的正上方固定一个柱形磁体，现通过加热的方式使柱形磁体磁性减弱，圆形金属线圈始终静止，则（）
A. 线圈有扩张的趋势B. 水平桌面对线圈支持力增大
C. 线圈中感应电流产生的磁场方向竖直向上D. 从上往下看，线圈中感应电流沿逆时针方向
【答案】A
【解析】
【详解】AB．加热后，磁体磁性减弱，根据楞次定律，线圈产生的感应电流在原磁场中所受安培力阻碍磁通量的减小，故有“减扩”、“减靠”的趋势，线圈有被吸引的趋势，导致水平桌面对线圈支持力减小，线圈还有受安培力扩张的趋势，故A正确，B错误；
CD．加热后，磁体磁性减弱，穿过线圈的磁通量向下减小，从而在线圈中产生感应电流，根据楞次定律“增反减同”可知，感应电流的磁场方向与原磁场相同，线圈中感应电流产生的磁场方向向下，根据安培定则，从上往下看，线圈中感应电流沿顺时针方向，故CD错误；
故选A。
4. 如图所示，电源的电动势为E，内阻r不能忽略。A、B是两个相同的小灯泡，L是一个有一定的电阻且自感系数很大的线圈。关于这个电路，以下说法正确的是（）
A. 开关由闭合到断开瞬间，A灯闪亮一下再熄灭
B. 开关由闭合到断开瞬间，A灯中电流一直自左向右
C. 从开关闭合到电路中电流稳定的时间内，A灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定
D. 从开关闭合到电路中电流稳定的时间内，B灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定
【答案】C
【解析】
【详解】A．由于灯泡A所在支路的总电阻小于灯泡B所在支路的总电阻，则开关闭合电路稳定时，通过线圈的电流小于通过灯泡A的电流；在开关断开瞬间，线圈产生自感电动势提供电压给两灯泡供电，由于不会出现电流比之前还大的现象，因此A灯不会闪亮一下，A错误；
B．在开关断开瞬间，线圈相当于电源，电流方向仍不变，所以电流自右向左通过A灯，B错误；
C．从开关闭合到电路中电流稳定的时间内，A灯立刻亮，当线圈电流阻碍作用较小后，总电流增大，由于内阻r不能忽略，由闭合电路欧姆定律可知，内阻r的分压增大，灯泡A两端的电压逐渐减小，则导致A灯逐渐变暗，当线圈对电流的电感阻碍作用消失时，灯泡亮度稳定，C正确；
D．开关闭合到电路中电流稳定的时间内，随着线圈的电感阻碍逐渐减小，B灯逐渐变亮，当线圈对电流没有阻碍时，灯泡亮度稳定，D错误；
故选C。
5. 甲图表示LC振荡电路，乙图图像为其电流随时间变化的图像。在时刻，回路中电容器的M板带正电。在某段时间里，回路的磁场能在减小，而M板仍带正电，则这段时间对应图像中（）
A. Oa段B. ab段C. bc段D. cd段
【答案】D
【解析】
【详解】在时，电容器开始放电，且M极板带正电，结合图像可知，电流以逆时针方向为正方向。某段时间里，回路的磁场能在减小，是磁场能向电场能的转化过程，磁场能减小，电场能增大，说明回路中的电流在减小，电容器在充电，充电完毕时电流减小为0，而此时M板带正电，则电流方向为顺时针方向。因此这段时间内电流为负且正在减小，符合条件的只有图像中的cd段；
故选D。
6. 如图甲所示是某燃气灶点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图乙所示的正弦交流电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为、，电压表为交流电表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。根据上述原理，判断下列说法中正确的是（）
A. 开关闭合后电压表示数为5V
B. 开关闭合后电压表的示数为2.5V
C. 变压器原、副线圈的匝数满足才能实现点火
D. 变压器原、副线圈的匝数满足才能实现点火
【答案】C
【解析】
【详解】AB．根据图乙得到原线圈输入电压的最大值
故原线圈输入电压的有效值
则电压表的示数为，故AB错误；
CD．分析题意可知，副线圈输出电压最大值
根据
可解得实现点火的条件是
故C正确，D错误。
故选C。
7. 某同学利用如图甲所示的单摆测量当地重力加速度g，他通过多次改变摆长L，并测出不同摆长对应的周期T的数据，作出的图像如图乙所示。则下列说法正确的是（）
A. 为减小误差，应尽量增大摆角
B. 为减小误差，测周期时应从摆球到达最高点时开始计时
C. 由图乙可得，当地重力加速度
D. 本实验用图像计算重力加速度，可以消除因摆球质量分布不均匀而造成的误差
【答案】D
【解析】
【详解】A．单摆在摆角小于5°时的运动是简谐运动，单摆的摆角不能太大，故A错误；
B．为减小周期测量误差，测量周期时，应取摆球通过最低点开始计时，故B错误；
C．根据
可得
代入图中数据可得
故C错误；
D．通过前面的分析可知，若摆球质量分布不均匀，图像的斜率仍保持不变，所以可以消除因摆球质量分布不均匀而造成的测量误差，故D正确。
故选D。
8. 某一具有速度选择器的质谱仪原理如图所示，A为粒子加速器，加速电压为；B为速度选择器，磁场与电场正交（磁场方向未画出），磁感应强度为，两板间距离为d；C为偏转分离器，磁感应强度为。现有一质量为m、电荷量为的粒子（不计重力），经加速后，该粒子恰能沿直线通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动，最后打到照相底片D上，下列说法正确的是（）
A. 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外
B. 粒子经加速器加速后的速度大小为
C. 速度选择器两板间电压为
D. 粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为
【答案】D
【解析】
【详解】A．由图可知电粒子进入偏转分离器时受到的洛伦兹力向右，根据左手定则可知，磁场垂直纸面向里，故A错误；
B．粒子经过加速电场过程，根据动能定理可得
解得粒子进入速度选择器的速度为
故B错误；
C．粒子在速度选择器运动过程，根据受力平衡可得
解得速度选择器两板间电压为
故C错误；
D．粒子分离器中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力可得
解得
故D正确。
故选D。
9. 如图甲为手机无线充电的工作原理示意图，主要由送电线圈和受电线圈组成。已知受电线圈的匝数匝，电阻，在它的c、d两端接一阻值的电阻。接交流电源的送电线圈产生的磁场方向与受电线圈平面垂直，其磁通量随时间按图乙所示的规律变化，可在受电线圈中产生电动势最大值为20V的交流电，设磁场竖直向上穿过受电线圈时的磁通量为正，则（）
A. 在时，受电线圈中产生的电流为2.0A
B. 在时，c端电势低于d端
C. 在一个周期内，电阻R上产生的热量为
D. 从到时间内，通过电阻R的电荷量为
【答案】AD
【解析】
【详解】A.由题图2知时受电线圈中产生的电动势最大，为
线圈中产生感应电流的大小
故A正确；
B.由楞次定律可以得到此时c端电势高于d端，故B错误；
C.通过电阻的电流的有效值
电阻在一个周期内产生的热量
故C错误；
D.线圈中感应电动势的平均值
通过电阻R的电流的平均值
通过电阻R的电荷量
由题图2知，在的时间内，
解得
故D正确。
故选AD。
10. 如图所示，粗糙的水平桌面上有一个正三角形闭合单匝导线框，虚线MN右侧存在垂直于桌面向下的匀强磁场。导线框在外力F的作用下沿垂直MN方向匀速进入磁场区域。在导线框进入匀强磁场的过程中，导线框中产生的感应电流大小用i表示，导线框的电功率用P表示，通过导线框某截面的电荷量用q表示，已知导线框受到桌面的摩擦阻力恒定不变。从导线框进入磁场开始计时，则下列图像中可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】AB
【解析】
【详解】A．线框匀速进入磁场，则在t时刻的感应电流为
则选项A正确；
B．外力F等于安培力与阻力之和，则
则F-t2图像是不过原点的倾斜的直线，选项B正确；
C．导线框的电功率
则P-t2图像是过原点的倾斜的直线，选项C错误；
D．通过导线框某截面的电荷量
则q-t图像为曲线，选项D错误。
故选AB。
二、填空题（每空2分，共16分）
11. 将两支铅笔并排放在一起，中间留一条狭缝，通过这条狭缝去看与其平行的日光灯，能观察到彩色条纹，这是由于光发生______现象造成的，当铅笔间狭缝变窄时，彩色条纹区域将______（选填“增大”或“减小”）。
【答案】 ①. 衍射 ②. 增大
【解析】
【详解】[1]通过两支铅笔中间的缝去看与其平行的日光灯，能观察到彩色条纹，说明光绕过缝而到人的眼睛中，所以这是由于光发生衍射现象造成的；
[2]由发生明显衍射条件可知，当缝的宽度与光波的波长接近或比光波的波长小得多时能发生明显衍射现象，即当铅笔间狭缝变窄时，衍射现象更明显，彩色条纹区域将增大。
12. A、B两个物体在光滑水平面上沿同一直线做同向运动，A的质量是4kg，速度是6m/s，B的质量是6kg，速度是4m/s。A从后面追上B且相互作用一段时间后，B的速度增大为10m/s，方向不变，此时A的速度大小为______m/s，运动方向与B的______（选填“相同”或“相反”）。
【答案】 ①. 3 ②. 相反
【解析】
【详解】[1][2]设A的质量为，初速度为，作用后速度为，B的质量为，初速度为，作用后速度为，由A、B组成的系统整个运动中动量守恒，可得
设初始运动方向为正方向，代入数据
解得
故A的速度大小为3m/s，运动方向与B的相反。
13. 如图甲为研究单摆共振现象的装置，其中a、c小球摆长相同，三个小球质量相等且均可视为质点。图乙为a球做受迫振动时振幅随驱动力频率变化的图像。所有小球静止时，现将a球向后拉开一个小角度后释放（可视为简谐运动），一段时间后，其余小球也摆动起来，其中振幅最大的是______（选填“b”或“c”）球，在同一个“”图像中，b球图像的峰值与乙图中峰值相比应向______（选填“左”或“右”）移动。
【答案】 ①. ②. 左
【解析】
【详解】[1]单摆的周期公式为
频率为
单摆频率只和摆长有关，球和球摆长相等，则两球摆动时的固有频率相同，现将a球向后拉开一个小角度后释放（可视为简谐运动），则小球会发生共振现象，故振幅最大的是球；
[2]图乙为a球做受迫振动时振幅随驱动力频率变化的图像，故a球摆动时的固有频率为，球摆长长，周期大，固有频率小于，发生共振所需要的驱动率频率小，故b球图像的峰值与乙图中峰值相比应向左移动。
14. 如图所示，有一无限长通电直导线固定在光滑水平面上，金属环质量为0.2kg，在该平面上以5m/s且与导线成角方向的初速度运动，初始时环中产生的感应电流方向是______（选填“顺”或“逆”）时针，最终环中能产生______J的电能。
【答案】 ①. 顺 ②. 1.6
【解析】
【详解】[1]金属环的速度可以分解为平行于直导线的分速度与垂直于直导线的向右的分速度；金属环平行于直导线方向的分运动不产生感应电动势，不产生感应电流，金属环 垂直于直导线方向的分运动导致穿过金属环的磁通量减小，产生感应电动势，产生感应电流，根据楞次定律，初始时环中产生的感应电流方向是顺时针。
[2]金属环水平方向做减速运动，最终水平向右的速度减为零，金属环的速度平行于直导线，最终金属环平行于直导线做匀速直线运动，沿导线方向分速度为
根据能量守恒
最终环中能产生1.6J的电能。
三、实验题（每空2分，共14分）
15. 某研究小组根据所学光学知识，设计了一个可以直接读出液体折射率仪器。其主要原理如下：在如图所示的圆盘上，过其圆心O作两条相互垂直的直径BC、EF，在半径OA上垂直盘面插上两枚大头针、并保持位置不变。每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径BC重合，EF作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察、，在圆周EC部分插上，使挡住、的像。同学们通过计算，在圆周EC部分刻好了折射率的值，这样只要根据所插的位置，就可以直接读出液体折射率的值。
（1）若与OC之间的夹角为30°，则处刻的折射率的值为______；（结果用根号表示）
（2）图中、两处，对应折射率的值较大的是______；
（3）下列关于该实验的说法，正确的是（）
A. 大头针、应适当远一些B. 可以非常小
C. EC弧上的刻度是均匀的D. 插大头针时应垂直于盘面
【答案】（1）
（2） （3）ACD
【解析】
【小问1详解】
与OC之间的夹角为30°，可知在空气中的折射角为60°，根据折射定律得
【小问2详解】
由题意知，光线在液体中的入射角不变，采用逆向思维，根据折射定律
在空气中折射角越大，折射率越大，可知处对应的折射率大。
【小问3详解】
A．大头针、连线代表入射光线或出射光线，两点间距离远一些能让连线方向更准确，故A正确；
B．∠AOF非常小，即折射角非常小，误差较大，不利于实验，故B错误；
C．根据
则EC弧上的刻度是不均匀的，故C正确；
D．因为在圆周EC部分插上，使挡住、的像，应垂直于盘面，故D正确。
故选ACD。
16. 某同学用如甲图所示的实验装置探究电磁感应现象的规律。其中M为原线圈，N为副线圈，G为灵敏电流计，且经检查发现灵敏电流计的指针偏转方向与电流流入方向相同。
（1）该同学已将电池组、滑动变阻器、副线圈N、灵敏电流计G及开关按甲图所示部分连接，请在甲图中用笔画线代替导线将实验电路连接完整______。
（2）该同学将电路连接完整且正确后，继续进行实验，在实验过程中观察到，闭合开关时灵敏电流计的指针向右偏转了一下，则在电路稳定后，再将滑动变阻器迅速向右滑动，电流计的指针将向______偏转（选填“左”或“右”）；
（3）经多次探究发现，产生电磁感应现象的原因是穿过线圈______（选填“M”或“N”）的磁通量发生了变化；
（4）现将甲图中线圈M换为条形磁铁，将条形磁铁N极迅速插入线圈N时，观察到电流表指针向左偏转，则可以判断出线圈N的绕线方向如乙图中的______（选填“A”或“B”）所示。
【答案】（1） （2）左
（3）N （4）A
【解析】
【小问1详解】
实验电路如图
【小问2详解】
根据题意可知，电流变大，灵敏电流计向右偏转，将滑动变阻器迅速向右滑动，接入电路中电阻变大，则电流变小，则灵敏电流计向左偏转；
【小问3详解】
经多次探究发现，产生电磁感应现象的原因是穿过线圈N发生了磁通量变化；
【小问4详解】
将条形磁铁N极迅速插入线圈N时，穿过线圈的磁通量向下增大，产生的电流为从a端流出，根据楞次定律可知通电螺线管产生的感应磁场方向向上，结合右手螺旋定则可知应为图A所示。
四、计算题（第17小题5分，第18小题5分，第19小题7分，第20小题13分，共30分。要求写出主要的计算公式、解题步骤和必要的文字说明）
17. 如图甲所示为某一简谐横波在t=0时刻的图像，x＝2m处的质点P的振动图像如图乙所示。求：
（1）该波的传播方向和波速v；
（2）0~17s内质点P运动的路程。
【答案】（1）x轴正方向，2m/s；（2）51cm
【解析】
【详解】（1）由质点P的振动图像可以看出，0时刻质点P向上振动，根据上下坡法可知，该波沿x轴正方向传播。由图甲知
λ＝8m
所以波速
得
v=2m/s
（2）17s是，质点P运动的路程
18. 水面下有一点光源S，如图所示为它向水面发射的一道光线，入射角，从水面上出射时的折射角。
（1）求光在水面下发生全反射的临界角的正弦值；
（2）若该点光源位于水面下处，求点光源在水面照亮的圆形区域半径。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）根据折射定律可知
所以
（2）如图
根据几何关系可知
其中
解得点光源在水面照亮的圆形区域半径
19. 如图所示，第一象限有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B；第四象限有与y轴负方向平行的匀强电场。一质量为m、电荷量为－q的带电粒子从A点以与y轴正方向夹角为30°的速度垂直于磁场射入，一段时间后从x轴上B点进入电场，经过电场偏转后恰好从O点射出。已知A点坐标为（0，d）、B点坐标为，不计粒子的重力。求：
（1）粒子从A点射人磁场的速度v的大小；
（2）匀强电场的电场强度E的大小。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）根据题意作出粒子的运动轨迹图像如下
由几何关系可得粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为d，根据
可得
（2）粒子在电场中的加速度
将速度分解到x、y方向上，则
，
粒子在电场中运动的时间
，
联立解得
20. 如图所示，两平行光滑长直金属导轨水平放置，间距为。abcd区域有匀强磁场，磁感应强度大小为，方向竖直向上。初始时刻，磁场外的细金属杆M以初速度向右运动，磁场内的细金属杆N处于静止状态。两金属杆与导轨接触良好且运动过程中始终与导轨垂直。两杆的质量均为，在导轨间的电阻均为，感应电流产生的磁场及导轨的电阻忽略不计。若两杆在磁场内未相撞且N杆出磁场时的速度，求：
（1）M杆刚进磁场时的安培力F；
（2）从M杆进入磁场到N杆离开磁场过程中系统产生的焦耳热Q；
（3）初始时刻N到ab边的最小距离x。
【答案】（1）6N，方向水平向左；（2）2J；（3）0.5m
【解析】
【详解】（1）由于平行长直金属导轨光滑，故M杆刚进磁场时的速度为
则此时切割磁感线产生的感应电动势为
则此时感应电流为
根据右手定则可知感应电流的方向为a到b，则M杆刚进磁场时的安培力大小为
根据左手定则可知安培力的方向为水平向左。
（2）由MN组成的系统动量守恒，设N杆刚离开磁场时M杆的速度为，则
则N杆刚离开磁场时M杆的速度
根据能量守恒，从M杆进入磁场到N杆离开磁场过程中系统产生的焦耳热
（3）当N杆出磁场时，M杆恰好与N杆接触但未发生碰撞，则这种情况时，初始时刻细金属杆N到ab的距离最小，则当N出磁场时，对N杆列动量定理可得
则通过N杆的电荷量
所以
同时，还可得
可解得