河南省商丘市2024-2025学年高二下学期期中联考物理试卷（解析版）

这是一份河南省商丘市2024-2025学年高二下学期期中联考物理试卷（解析版），共14页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题（本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题中只有一项符合题目要求，每小题4分，第8~10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
1. 下列关于安培力和洛伦兹力的说法正确的是（ ）
A. 通电导线在磁场中一定受到安培力作用
B. 安培力对通电导线可能做功
C. 洛伦兹力对运动电荷可能做功
D. 带电粒子在磁场中一定受到洛伦兹力的作用
【答案】B
【解析】A．当电流方向与磁场方向平行时，通电导线不受安培力作用，故A错误；
B．通电导线在安培力方向上运动时，安培力对导线做功，故B正确；
C．洛伦兹力总垂直于电荷运动方向，在洛伦兹力方向上，粒子位移为零，因此洛伦兹力对运动电荷不做功，故C错误；
D．当带电粒子运动方向与磁场方向在同一直线上时，带电粒子不受洛伦兹力，故D错误。
故选B。
2. 关于下列四幅图的说法正确的是（ ）

A. 图甲中小磁针放在超导环形电流中间，静止时小磁针的指向如图甲所示
B. 摇动图乙中的手柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会以相同的速度同向转动
C. 将图丙中金属矩形线框从匀强磁场中的a位置水平移到b位置，框内会产生感应电流
D. 图丁是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，炉内金属产生涡流发热，从而冶炼金属
【答案】D
【解析】A．根据安培定则可知，环形电流在环内的磁场方向垂直于纸面向外，则静止时小磁针的极应该向外，不是如图甲所示，故A错误；
B．摇动图乙中的手柄使得蹄形磁铁转动，导致穿过铝框的磁通量发生变化，铝框产生感应电流，根据楞次定律可知，蹄形磁铁的磁场对感应电流的安培力使得铝框以小于蹄形磁铁转动的速度同向转动，故B错误；
C．将图丙中金属矩形线框从匀强磁场中的位置水平移到位置，穿过线框的磁通量没有发生变化，框内不会产生感应电流，故C错误；
D．图丁是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，炉内金属产生涡流发热，从而冶炼金属，故D正确。
故选D。
3. 下列图像中不属于交变电流的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】ABC．交变电流的方向随时间做周期性变化，三个图中电流均为交变电流；故ABC错误；
D．图中电流大小虽然在周期性变化，但方向不变，是直流电，不是交变电流，故D正确。
故选D。
4. 一束红光从真空斜射向某种介质的表面，光路如图所示。下列说法中正确的是（ ）
A. 此介质的折射率等于
B. 该单色光从真空进入介质后频率减小
C. 折射角随入射角的增大而增大
D. 逐渐增大入射角，可能会发生全反射现象
【答案】C
【解析】AC．由折射定律可得，此介质的折射率为
介质折射率一定，则入射角增大时，折射角也会增大，故A错误，C正确；
B．光从一种介质射向另一种介质中，频率不变，故B错误；
D．全反射必须从光密介质射入光疏介质，真空射向介质时不可能发生全反射，则入射角逐渐增大时，不可能会发生全反射现象，故D错误。
故选C。
5. 如图所示，一块宽为、长为的矩形半导体元件，元件内的导电粒子是电荷量为的自由电子，通入方向向右的电流时，元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场中，则电势高的表面是（ ）
A. 前表面B. 后表面C. 上表面D. 下表面
【答案】A
【解析】由题图中磁场方向和电流方向，根据左手定则可知，电子受洛伦兹力的方向指向后表面，则电子向后表面偏转，故电势高的表面是前表面。
6. 如图所示电路中，和是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其直流电阻可不计。在开关S接通和断开时，下列说法正确的是（ ）
A. S接通时，流过和电流方向相反
B. S接通时，先达到最亮，稳定后与亮度相同
C. 电路稳定后断开S时，闪亮后与一起熄灭
D. 电路稳定后断开S时，先熄灭，闪亮后熄灭
【答案】D
【解析】AB．S接通时，流过和电流方向相同，由于线圈自感作用，瞬间相当于断路，通过A1的电流等于A2与R电流之和，所以A1先达到最亮，然后线圈自感电动势慢慢减小，通过A1的电流减小，由于线圈的直流电阻不计，稳定后A1熄灭，A2达到最亮，故AB错误；
CD．电路稳定后断开S时，通过A2的电流为零，A2先熄灭，A1与线圈构成回路，由于线圈的自感作用，A1闪亮后熄灭，故C错误，D正确。
故选D。
7. 如图所示，长直导线中通有恒定电流I，闭合矩形导线框的边平行于直导线，且与直导线在同一平面内。导线框沿与导线垂直的方向，从右向左匀速运动，跨过直导线过程中不接触直导线。则在此过程中导线框中感应电流的方向（ ）
A. 沿不变
B. 沿不变
C. 由先变为，再变为
D. 由先变为，再变为
【答案】D
【解析】由安培定则得，载有恒定电流的直导线产生的磁场在导线左边的方向为垂直直面向外，右边的磁场方向垂直向里，当线圈向导线靠近时，则穿过线圈的磁通量变大，根据楞次定律，可知感应电流方向为adcba，当线圈越过导线时到线圈中心轴与导线重合，穿过线圈的磁通量的变小，则感应电流方向为abcda，；当继续向左运动时，穿过磁通量变大，由楞次定律可知，感应电流方向为abcda，继续向左运动，远离导线时，线圈磁通量向外减小，感应电流方向为adcba。
故选D。
8. 如图所示，彩虹在水中的倒影十分清晰。关于彩虹的成因及倒影，下列说法正确的是（ ）
A. 彩虹的成因是光的反射B. 彩虹的成因是光的折射
C. 彩虹的倒影是由光的折射引起的D. 彩虹的倒影是由光的反射引起的
【答案】BD
【解析】AB．彩虹的成因是光的折射引起的，故A错误，B正确；
CD．倒影的形成是因为光在水面上发生了反射，故C错误，D正确。
故选BD。
9. 如图所示的电路中，理想变压器的输入端接一正弦交流电，保持电压不变，为滑动变阻器的滑片，闭合开关S，下列说法正确的是（ ）
A. 只断开开关S时，变压器的输出电流变小
B. 只断开开关S时，变压器的输出电压变大
C. 只将向下滑动时，变压器输出的功率变小
D. 只增加原线圈匝数，变压器的输出电压变大
【答案】AC
【解析】AB．断开开关S时，副线圈电阻增大，但匝数不变，变压器输入电压不变，则输出电压不变，根据
变压器的输出电流变小，故A正确，B错误；
C．将P向下滑动时，副线圈电阻增大，输出电压不变，变压器输出功率变小，故C正确；
D．根据理想变压器电压和匝数的关系
可得
可知，增加原线圈匝数，则副线圈的输出电压减小，故D错误。
故选AC。
10. 如图所示，边长为L的等边三角形ABC内有垂直于纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场，D是AB边的中点，一质量为m、电荷量为的带电的粒子从D点以速度v平行于BC边方向入射磁场，不考虑带电粒子受到的重力，下列说法正确的是（ ）
A. 粒子可能从B点射出
B. 若粒子垂直于BC边射出，则粒子做匀速圆周运动的半径为
C. 若粒子从C点射出，则粒子在磁场中运动的时间为
D. 所有从AB边射出的粒子，其在磁场中运动的时间均相等
【答案】CD
【解析】A．带负电的粒子从D点以速度v平行于BC边方向射入磁场，由左手定则可知，粒子向下偏转，由于BC边的限制，粒子不能到达B点，故A错误；
B．粒子垂直于BC边射出，如图甲所示。
则粒子做匀速圆周运动的半径等于D点到BC边的距离，即
故B错误；
C．粒子从C点射出，如图乙所示。
根据几何关系有
求得，
则粒子在磁场中运动的时间为
故C正确；
D．根据
可知
若粒子从AB边射出，则粒子的速度越大，轨迹半径越大，如图丙所示。
由几何知识可知，所有粒子从AB边射出时的圆心角均相同，可知其在磁场中运动的时间均相同，故D正确。
故选CD。
二、实验题（本题共2小题，共14分）
11. 如图所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率。
（1）在平铺的白纸上画出玻璃砖上表面和圆心O，先画出入射光线，让入射光线过圆心O。放置好玻璃砖，在入射光线适当位置垂直纸面插入大头针，从玻璃砖圆面一侧观察，垂直纸面插入大头针，使挡住______的像；
（2）图中A、B分别是入射光线延长线、折射光线上与O点等距的两点，A、B两点到法线的距离分别为4.50cm、2.75cm，则该玻璃砖的折射率______；（结果保留三位有效数字）
（3）该实验中在白纸上画出玻璃砖的边界后，利用插针法，如果入射光线不过圆心O点，是否可以完成该玻璃砖折射率的测量______（选填“可以”或“不可以”）
【答案】（1） （2）164 （3）可以
【解析】（1）在入射光线适当位置垂直纸面插入大头针，从玻璃砖圆面一侧观察，找到的像，垂直纸面插入大头针，为使在折射光线上，应使挡住的像；
（2）设半圆形玻璃砖的半径为，根据几何关系可得入射角的正弦值
折射角的正弦值
则该玻璃砖的折射率
（3）利用四根大头针就可以完成实验。
12. 某同学用如图甲所示的可拆变压器探究“变压器原、副线圈电压与匝数的关系”。
（1）本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是______；
A. 控制变量法B. 等效替代法
C. 微元法D. 整体隔离法
（2）为了减少涡流的影响，铁芯应该选择______；（ ）
A. 整块硅钢铁芯B. 整块不锈钢铁芯
C. 绝缘的硅钢片叠成D. 绝缘的铜片叠成
（3）利用如图乙所示电路来探究变压器线圈两端电压与匝数间的关系。已知理想变压器原，副线圈的匝数比，是原线圈的中心抽头，图中两个电表均为理想交流电表，除滑动变阻器外的电阻均不计。将电压接在原线圈两端时，两个电表的示数分别为、；若保持原线圈电压不变，只将S由合向，两电表的示数分别为______、______；若输入电压增加12V，则输出电压增加______V。
【答案】（1）A （2）C （3） 2
【解析】（1）本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是控制变量法。
故选A。
（2）为了减少涡流的影响，铁芯应该选择绝缘的硅钢片叠成。
故选C。
（3）[1][2]保持电压不变，只将由合向，原线圈的匝数减半，因此副线圈的电压应加倍。由于不调节滑动变阻器，电阻不变，在电压加倍时电流也加倍，故填和
[3]理想变压器的电压与匝数关系为
整理可得
即原、副线圈匝数之比等于原、副线圈的电压变化量之比，当时，
三、计算题（本题共3小题，共计40分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13. 如图所示，直角棱镜ABC置于空气中，，AB边长为4a．一束单色光从AB边中点F处以入射角射入，光线垂直于BC射出。已知真空中光速为c，求：
（1）棱镜的折射率n；
（2）单色光通过棱镜的时间t。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）由几何关系可知，光线从AB面射入时，折射角为
根据折射定律有
解得
（2）设光在棱镜中的传播速度为
则有
解得
光线在玻璃砖中传播的距离为
根据
解得
14. 如图，在xy坐标系所在的平面内，第一象限内有垂直纸面向外的匀强磁场，第二象限内有沿x轴负方向的匀强电场，场强大小为E。一质量为m、电荷量为-q（q>0）的带电粒子从x轴上的点以速度v沿与x轴正方向成60°角的方向射入磁场，恰好垂直于y轴射出磁场进入电场，不计粒子重力，求：
（1）粒子在磁场中的运动半径r；
（2）磁感应强度B的大小：
（3）粒子从P点射入到第三次到达y轴的时间t。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）粒子在磁场中的运动情况如图所示
由几何关系得
解得
（2）根据洛伦兹力提供向心力
解得
（3）粒子在磁场做匀速圆周运动
粒子在磁场中运动时间
粒子从轴进入电场至速度0过程中，可得
解得
粒子从点从第二次到达轴后向上偏转，经半个周期第三次到达轴，时间为
粒子从点射入到第三次到达轴的时间
解得
15. 如图所示，两平行光滑长直金属导轨水平放置，间距为L。abcd区域有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向竖直向上。初始时刻，磁场外的细金属杆M以初速度v0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m，在导轨间的电阻均为R，感应电流产生的磁场及导轨的电阻均忽略不计。
（1）求M刚进入磁场abcd时受到的安培力F的大小和方向；
（2）若两杆在磁场内未发生碰撞且N出磁场时速度为，求：
①N在磁场内运动过程中通过金属杆N的电荷量q；
②初始时刻N到ab的最小距离x；
【答案】（1），方向水平向左 （2）①；②
【解析】（1）依题意，当M进磁场时所受的安培力为
又
所以
根据左手定则可知，M刚进入磁场时受到的安培力的方向水平向左；
（2）①从M进入磁场到N棒以离开磁场的过程，根据动量定理可得
又
所以
②设两杆在磁场中相对靠近的位移为，根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律，有
又
整理可得
联立可得
若两杆在磁场内刚好相撞，初始时刻N到的最小距离为