河南省周口市九师联盟2024-2025学年高二下学期期中考试物理试卷（解析版）

这是一份河南省周口市九师联盟2024-2025学年高二下学期期中考试物理试卷（解析版），共23页。试卷主要包含了本试卷分选择题和非选择题两部分，本卷命题范围等内容，欢迎下载使用。
1、本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间75分钟。
2、答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3、考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
4、本卷命题范围：选择性必修第一册第四章至选择性必修第二册第四章。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 下列关于电磁波和光的说法正确的是（ ）
A. 法拉第预言电磁波的存在，赫兹则通过实验捕捉到电磁波
B. 电磁波的频率越大，在真空中传播的速度就越大
C. 光从真空进入水中，波长会变短
D. 墨镜可以遮挡刺眼的阳光，利用了光的衍射原理
【答案】C
【解析】A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在，A错误；
B．不同频率的电磁波在真空中传播的速度相同，B错误；
C．光从真空进入水中时，速度变小，结合可知，波长将变短，C正确；
D．墨镜可以遮挡刺眼的阳光并不是利用了光的衍射原理，而是利用光的偏振原理，D错误。
故选C。
2. 金属探测仪内部电路可简化为线圈与电容器构成的LC振荡电路，某时刻电流方向和电容器极板间电场方向如图所示，已知电容器的电容为C，线圈的电感为L，下列说法正确的是（ ）
A. 此时电容器正在充电
B. 此时磁场能正在转化电场能
C. 该振荡电路的周期为
D. 此时电容器两端电势差增大
【答案】C
【解析】AB．根据电路中电流方向和电容器极板间电场强度方向可知，该时刻电容器正在放电，电容器所带电荷量正在减少，电场能减少，磁场能增加，即此时电场能正在转化为磁场能，故AB错误；
C．已知电容器的电容为C，线圈的电感为L，振荡电路的周期为，故C正确；
D．电容器所带电荷量正在减少，由可知，电势差减小，故D错误。
故选C。
3. 如图所示为半球形玻璃的横截面，是对称轴，现有两束不同的单色细光束a、b分别从玻璃上对称两点垂直入射，出射后相交于左侧的P点，下列说法正确的是（ ）
A. a光的频率小于b光的频率
B. a光在玻璃中传播的时间更长
C. 仅增大两束光入射点到的距离，a光比b光先发生全反射
D. 两束光经过同一单缝衍射装置时，b光的中央亮条纹更宽
【答案】A
【解析】A．由图可知，b光的折射率更大，则b光频率大，A正确；
B．由可知b光在玻璃中传播速度更小，路程相同，则b光传播时间更长，B错误；
C．仅增大两束光到的距离，根据可知b光先发生全反射，C错误；
D．b光的频率大于a光的频率，b光的波长小于a光的波长，两束光经过同一单缝衍射装置时，b光的中央亮条纹更窄，D错误。
故选A。
4. 如图所示，光滑水平面上垂直放置两条直导线，但相隔一小段距离，导线是固定的，另一条导线可绕交点处的转轴自由转动，当通入图示方向的电流时，下列说法正确的是（ ）
A. 导线先顺时针转动
B. 导线先逆时针转动
C. 导线转动时，两导线间没有磁场力
D. 导线转动时，两导线间相互排斥
【答案】B
【解析】AB．导线产生的磁场在右边垂直纸面向里，在左边垂直纸面向外，在导线左右两边各取一小电流元，根据左手定则，左边的电流元所受的安培力方向向下，右边的电流元所受安培力方向向上，则导线逆时针方向转动，A错误，B正确；
CD．当导线转过90°后，两电流为同向电流，相互吸引，CD错误。
故选B。
5. 质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示，粒子源P产生一个质量为m、电荷量大小为q的粒子，粒子初速度不计。粒子产生后经过电压U加速，再从S1垂直边界进入磁感应强度为B的匀强磁场，沿着半圆周运动最后到达照相底片上。下列说法正确的是（ ）
A. 该粒子可能带正电，也可能带负电
B. 粒子到达底片上的位置离S1距离为
C. 粒子的比荷越大，到达底片的位置离S1越远
D. 增大加速电压U，粒子在磁场中运动时间变短
【答案】B
【解析】A．粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据左手定则可知，粒子带负电，故A错误；
BC．粒子在电场中做匀加速直线运动，可得
在磁场中做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律，有
联立解得
则粒子到达底片上的位置离距离为
故粒子的比荷越大，到达底片的位置离S1越近，故B正确，C错误；
D．粒子在磁场中做匀速圆周运动，则粒子在磁场中运动时间
故增大加速电压U，粒子在磁场中运动时间不变，故D错误。
故选B。
6. 如图甲所示，矩形线圈匝数匝，内阻不计，在磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，所接外电阻阻值，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 感应电动势的最大值为
B. 电压表示数为
C. 内，电阻产生焦耳热为
D. 内，通过电阻的电荷量为
【答案】A
【解析】A．由图像可知，周期为
则
电动势的最大值为
A正确；
B．电压表示数
B错误；
C．内，电阻产生的焦耳热
C错误；
D．内，通过电阻的电荷量
D错误。
故选A。
7. 如图所示，电压表V和电流表A均可视为理想电表，定值电阻、均为，b是原线圈的中心接头，S为单刀双掷开关，S接a时，理想变压器原、副线圈的匝数比，原线圈c、d两端接在的交流电压上。下列说法正确的是（ ）
A. 开关S接a，副线圈输出电压的频率为5Hz
B. 开关S接a，电流表示数为4.4A，电压表示数为11V
C. 开关S由a拨到b后，电压表示数减半
D. 开关S由a拨到b后，原线圈的输入功率变为原来的2倍
【答案】B
【解析】A．变压器不改变交流电的频率，故原、副线圈交变电流频率相同，根据可知频率，A错误；
B．接a时，
由变压器电压关系
可得
并联电阻相等，总电阻为
由欧姆定律有，B正确；
C．开关由a接b，减半，不变，由变压器电压关系
可知加倍，C错误；
D．开关由a接b，减半，不变，、均加倍，则变为原来的4倍，D错误。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。全都选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平薄凸透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单色光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到同心圆环状干涉条纹，称为牛顿环。如图乙所示，将一矩形均匀薄玻璃板ABCD压在另一矩形平行玻璃板上，一端用薄片垫起，将单色光从上方入射，可以看到明暗相间的条纹。下列说法正确的是（ ）
A. 图甲中的环状条纹内疏外密
B. 图甲中的环状条纹间距相等
C. 图乙中仅增加薄片厚度，条纹间距减小
D. 图乙中仅增大入射光频率，条纹间距增大
【答案】AC
【解析】AB．牛顿环的环状条纹是内疏外密，故A正确，B错误；
C．图乙中增加薄片厚度，条纹间距减小，故C正确；
D．增大入射光频率，则波长变小，条纹间距减小，故D错误。
故选AC。
9. 如图所示，光滑形金属导轨固定在水平面上，一根导体棒（阻值不为零）垂直静置于导轨上构成回路。将回路正上方的条形磁铁自由释放。从释放至磁铁下端接近回路平面的过程中，安培力对导体棒做功为，回路中产生的焦耳热为，导体棒获得的动能为，重力加速度为。下列说法正确的是（ ）
A. 磁铁下落过程中加速度大于B. 导体棒对导轨的压力大于其重力
C. D.
【答案】BD
【解析】AB．磁铁向上运动，根据“来拒去留”，导体棒有向下的运动趋势，故导体棒对轨道压力大于重力。根据牛顿第三定律，回路对磁铁反作用力向上，故磁铁加速度小于g，故A错误，B正确；
CD．根据动能定律，安培力对导体棒做功等于合力做功，即等于导体棒动能的变化量，故
故C错误，D正确。
故选BD。
10. 如图甲所示，在水平面上固定有U形光滑平行长直金属导轨，导轨左端接有定值电阻R。导体棒a垂直放置在导轨上，导轨和导体棒电阻不计。空间存在垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示。时间内导体棒被锁定，时刻将导体棒解除锁定，同时对导体棒施加一沿导轨方向向右的拉力F，使导体棒做匀加速直线运动，规定磁场方向垂直纸面向里为正方向，回路中顺时针方向为电流正方向，则回路中的电流I，拉力F的大小，定值电阻R上的功率P，通过定值电阻R的电荷量q的大小随时间变化规律图像（下图中曲线均为二次曲线）可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】AD
【解析】内，向里的磁通量在均匀增加，由楞次定律以及法拉第电磁感应定律可知，感应电流为定值，方向沿逆时针，由
可知电阻上的功率P应为定值
由可知电荷量q为过原点的直线；
后，由法拉第电磁感应定律有
由欧姆定律有
可知图像为直线。
由牛顿第二定律有
为直线，为二次曲线，为二次曲线。
故选AD。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 如图甲所示为回旋加速器，加速器的D形盒半径为R，中间夹缝间接有电压为U的交变电压，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向与D形盒垂直。图乙为矩形薄金属片，长为a，宽为b，厚度为h，所加磁场方向垂直上表面，磁感应强度大小为B，薄片中单位体积的自由电子数为n，电子电荷量大小为e，现通入图示方向大小为I的电流，回答下列问题（均用题中字母表示）。
（1）图甲中粒子的质量为m，电荷量为q，则粒子能加速到的最大速度为________；粒子最多能被加速的次数为________。
（2）图乙中金属薄片左侧面电势________（选填“高于”或“低于”）右侧面；金属薄片产生的霍尔电压大小为________。
【答案】（1） （2）高于
【解析】（1）[1][2]当粒子运动半径为R时速度达到最大，由
解得
每次过电场加速一次，动能增加qU，设加速次数为N，有
加速次数
（2）[1][2]金属薄片的导电粒子是带负电的电子，电子定向移动的方向与图乙电流方向相反，由左手定则可知，电子聚集在有侧面，故左侧面电势高于右侧面。稳定时有，，
联立解得
12. 某小组做测定玻璃砖的折射率实验，所用器材有：玻璃砖、大头针、刻度尺、量角器、圆规、笔、图钉、白纸。
（1）某同学用图钉将白纸钉在绘图板上，如图甲所示，先在白纸上画出一条直线作为界面，过上的一点画出界面的法线，并画一条线段作为入射光线。把平行玻璃砖平放在白纸上，使它的长边与对齐，画出玻璃砖的另一条长边。按如下步骤进行实验：
①在线段上竖直地插上两枚大头针、，透过玻璃砖观察大头针、的像，调整视线的方向，直到的像被挡住。
②在观察这一侧依次插两枚大头针、，使挡住______的像，挡住、的像，______（选填“会”或“不会”）挡住，记下、的位置。
③移去玻璃砖，连接、并延长交于，连接即为折射光线，入射角，折射角。
④用量角器测出入射角和折射角。
⑤改变入射角，重复实验，记录相关测量数据。
（2）该小组选取了操作正确的实验记录，测得，，则玻璃砖的折射率______。
（3）如图乙所示，一同学在纸上画玻璃砖的两个界面和时，不小心将两界面、间距画得比玻璃砖宽度小些，则测得的折射率______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
【答案】（1）、 会 （2） （3）偏大
【解析】（1）②[1][2]在观察的这一侧依次插两枚大头针、，使挡住、的像，挡住、的像，会挡住，记下、的位置。
（2）根据折射定律，可得
（3）做出光路图，如图所示
由图可知折射角减小，则折射率的测量值偏大。
13. 如图所示，玻璃砖的横截面由四分之一圆和长方形组成，圆的半径为，长方形的长、宽分别为和。一单色细光束从边的中点入射，反射光线和折射光线恰好垂直，最后从圆弧面的点出射，出射光线与平行，已知光在真空中的传播速度为。求：
（1）该玻璃砖对该单色光折射率；
（2）光束在玻璃砖中传播的时间。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）作出光的传播如图：
由几何关系可得到入射角与折射角的关系，
根据从F点的出射光线与OE平行，结合几何关系可得入射角为
折射角为
则折射率
解得
（2）由几何关系可计算EF的长度
根据折射率与光速的关系
可得光在玻璃砖中传播的速度
综合可得光在玻璃砖中传播的时间
解得
14. 如图所示，一足够长光滑平行金属导轨倾斜固定放置，导轨平面与水平面夹角，导轨间距为，导轨底端接有一电容为的电容器（电容器不带电）。空间存在垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度为。一质量为的金属棒垂直导轨放置，金属棒和导轨电阻不计。现将金属棒静止释放，金属棒与导轨始终垂直且接触良好，重力加速度为，在金属棒下落高度为的过程中。求：
（1）金属棒下滑的加速度大小；
（2）金属棒下滑高度时，电容器所带的电荷量大小；
（3）金属棒下滑高度时，电容器储存的电能。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）根据题意可知导体棒向下运动，根据右手定则判断出，导体棒中的电流方向，根据左手定则，金属棒受到沿斜面向上的安培力
对金属棒进行受力分析
两式联立解得
（2）下滑高度为时，导体棒沿斜面所走位移
此时金属棒的速度为
电容器所带电荷量
（3）根据能量守恒，下滑高度为时，电容器储存的电能
15. 如图所示，xOy直角坐标系第一象限内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，第二象限内有磁感应强度大小未知，方向垂直纸面向里的匀强磁场（未画出），第三象限存在沿y轴正方向的匀强电场。现有一质量为m，电荷量大小为q的带正电粒子，从第三象限内的P点以初速度沿x轴正方向入射，恰好从原点O进入第一象限的磁场，不计粒子重力。
（1）求第三象限内匀强电场的场强大小E；
（2）为使粒子不再进入第三象限，求第二象限磁场的磁感应强度满足的条件；
（3）若第二象限内的磁感应强度为2B，粒子经过y轴上C点时的速度恰好与经过O点时速度相同，求粒子从O点至到达C点经过的时间。
【答案】（1） （2） （3），、2、
【解析】（1）粒子在第三象限做类平抛运动，沿轴方向做匀速直线运动，由运动学知识有

轴方向做匀加速直线运动，由运动学知识有
由牛顿第二定律有
联立解得
（2）由运动学知识可知粒子经过O点时速度为，与x轴正向夹角为
由洛伦兹力提供向心力有
解得
粒子恰好不经过x轴时，由几何关系有
解得
由
解得
故为使粒子不再进入第三象限需满足
（3）由
可得
粒子先在第一象限转过，再在第二象限转过，往复循环，粒子由第二象限经过y轴时速度与经过O点时相同，则在磁场中的运动时间分别为 ，
故所需时间，、2、