江苏省南京市五校联盟2024-2025学年高二下学期期中考物理试题（解析版）

这是一份江苏省南京市五校联盟2024-2025学年高二下学期期中考物理试题（解析版），共58页。试卷主要包含了物理试卷等内容，欢迎下载使用。
本卷：共100分 考试时间：75分钟
注意事项：
1、本试卷共分7页。满分100分。考试用时75分钟。
2、答题前，考生务必将学校、姓名写在答题卡上，正确填涂考试号。答案涂、写在答题卡上指定位置。考试结束后交回答题卡。
一、单选题（每小题4分共44分）
1. 下列表示运动电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】A．该图中电荷所受洛伦兹力为零，选项A错误；
B．该图中电荷所受洛伦兹力为零，选项B错误；
C．根据左手定则可知，该图中电荷所受洛伦兹力方向向上，选项C错误；
D．根据左手定则可知，该图中电荷所受洛伦兹力方向向右，选项D正确；
故选D.
2. 如图所示，一个闭合导体圆环固定在水平桌面上，一根条形磁铁沿圆环的轴线运动，使圆环内产生了感应电流。下列四幅图中，产生的感应电流方向与条形磁铁的运动情况相吻合的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】A．由图示可知，在磁铁S极上升过程中，穿过圆环的磁场方向向上，在磁铁远离圆环时，穿过圆环的磁通量变小，由楞次定律可知，从上向下看，圆环中的感应电流沿逆时针方向，故A正确；
B．由图示可知，在磁铁S极下落过程中，穿过圆环的磁场方向向下，在磁铁靠近圆环时，穿过圆环的磁通量变大，由楞次定律可知，从上向下看，圆环中的感应电流顺时针方向，故B错误；
C．在磁铁N极上升过程中，穿过圆环的磁场方向向下，在磁铁远离圆环时，穿过圆环的磁通量减小，由楞次定律可知，从上向下看，圆环中的感应电流沿顺时针方向，故C错误；
D．由图示可知，在磁铁N极下落过程中，穿过圆环的磁场方向向下，在磁铁靠近圆环时，穿过圆环的磁通量变大，由楞次定律可知，从上向下看，圆环中的感应电流逆时针方向，故D错误。
故选A。
3. 如图所示。曲轴上挂一个弹簧振子。转动摇把时。曲轴可带动弹簧振子上下振动。开始时不转动摇把，让弹簧振子自由振动，测得其频率为2Hz。现匀速转动摇把的转速为360r/min，下列说法正确的是（ ）
A. 弹簧振子的振幅与转速无关
B. 弹簧振子稳定振动时的频率是6Hz
C. 当转动摇把的转速增大时，弹簧振子的振幅增大
D. 当摇把转动的频率减小到接近2Hz时，弹簧振子的振幅减小
【答案】B
【解析】AD．由题意可知，弹簧振子做受迫振动，当驱动频率越接近固有频率，弹簧振子的振幅越大，故AD错误；
B．由
弹簧振子稳定振动的频率等于驱动的频率是6Hz，故B正确；
C．当转动摇把的转速增大时，越大于固有频率，故弹簧振子的振幅减小，故C错误。
故选B。
4. 图1是钓鱼时使用浮标，钓鱼时浮标竖直浮在水面上的上下振动可看做简谐运动。从时刻开始计时，以竖直向上为正方向，其振动的图像如图2所示，下列说法正确的是（ ）
A. 浮标的振动周期为
B. 1分钟内浮标上某点运动所经过的路程为
C. 时，浮标振动的加速度最大
D. 时，浮标的速度为0
【答案】C
【解析】A．根据题图2可知浮标的振动周期为，故A错误；
B．一个周期内浮标上某点经过的路程为4个振幅的大小之和，，所经过的路程为
故B错误；
C．时，浮标振动的位移最大，回复力最大，加速度最大，故C正确；
D．时浮标在平衡位置，速度最大，故D错误。
5. 如图甲所示，在匀强磁场中，闭合线框绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。线框产生的交变电流i随时间t变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 该交变电流可将熔断电流为3A的保险丝熔断
B. 时，线框的磁通量变化率最大
C. 在时穿过线框的磁通量为零
D. 线框匀速转动的角速度为
【答案】D
【解析】A．根据图乙可知，交流电流的最大值为，故有效值
可知该交变电流不可将熔断电流为3A的保险丝熔断，故A错误；
B．根据图乙可知时，产生的感应电流为零，此时线线框的磁通量变化率为零，故B错误；
C．根据图乙可知时，产生的感应电流为零，此时线框位于中性面位置，穿过线框的磁通量最大，故C错误；
D．据图乙可知交流电的周期，则线框转动的角速度为
故D正确。
故选D。
6. 利用如图所示的实验装置，研究双缝干涉现象并测量出光的波长，下列说法正确的是（ ）
A. 测量过程中误将6个条纹间距数成7个，波长测量值会偏大
B. 若仅将单缝向双缝移动一小段距离，干涉条纹间距将会从a图变为b图所示情况
C. 若仅将滤光片由紫色换成波长更长的绿色，干涉条纹间距将会从a图变为b图所示情况
D. 若仅将遮光筒内的光屏向靠近双缝的方向移动少许，干涉条纹会变窄
【答案】D
【解析】A．根据，可得
测量过程中误将6个条纹间距数成7个，根据可知，测量值偏小，则波长测量值会偏小，故A错误；
B．根据可知，若仅将单缝向双缝移动一小段距离，干涉条纹间距保持不变，故B错误；
C．根据可知，若仅将滤光片由紫色换成波长更长的绿色，则干涉条纹间距变大，干涉条纹间距不从a图变为b图所示情况，故C错误；
D．根据可知，若仅将遮光筒内的光屏向靠近双缝的方向移动少许，即变小，干涉条纹会变窄，故D正确。
故选D。
7. 如图所示为两列同频率的简谐波在时刻的叠加情况，实线表示波峰，虚线表示波谷。已知两列波的振幅均为，波速为，波长为，C点是BE连线和FQ连线的交点，下列说法正确的是（ ）
A. D、P两点是振动加强点
B. 时刻，A、B两点的竖直高度差为
C. 时，C点正在向下振动
D. 该时刻后C处质点向B移动
【答案】C
【解析】A．D、Q两点分别为波峰与波谷叠加，为振动减弱点，故A错误；
B．t=0时刻，A点在该时刻是波峰与波峰叠加，振动加强，偏离平衡位置的位移为8cm，B点在该时刻是波谷与波谷叠加，振动加强，偏离平衡位置的位移为-8cm，则A、B两点在该时刻的竖直高度差为16cm，故B错误；
CD．根据
根据波峰波谷的图形可知，两波源在E点的左下方和右下方，t=0时刻E在波峰，故C点正向时振动，t=0.1s时，经历半个周期C点正在向下振动，C点只能上下振动不能随波迁移，故C正确，D错误；
故选C。
8. 如图所示，回旋加速器两个D形金属盒分别和一高频交流电源两极相接，两盒放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面，粒子源置于盒的圆心附近。若粒子源射出的粒子（初速度不计）电荷量为q，质量为m，粒子最大回旋半径为R，加速电压为U，下列说法中正确的是（ ）
A. 所加交流电源的周期为
B. 仅增大D形盒半径R，加速次数不变
C. 粒子加速后获得的最大动能为
D. 粒子在回旋加速器中的加速次数为
【答案】D
【解析】A．所加交流电源的周期与粒子在磁场中的运动周期相等，为，故A错误；
BCD．当粒子在磁场中的运动半径等于D形盒的半径时，速度最大，则有
可得
则粒子最大动能为
根据动能定理可得
联立解得粒子在回旋加速器中的加速次数为
可知仅增大D形盒半径R，加速次数增多，故BC错误，D正确。
故选D。
9. 图甲为原、副线圈匝数比的理想变压器，为定值电阻，为光敏电阻（光照越强电阻越小），为电阻不变的灯泡，电流表和电压表均为理想交流电表，变压器的原线圈两端接有按图乙所示的正弦式交变电压，下列说法正确的是（ ）
A. 图乙交变电压的表达式为
B. 在时，示数为，示数为
C. 电键闭合后，电流表示数减小
D. 电键闭合后，增加的光照强度，灯泡变暗
【答案】D
【解析】A．原线圈接入如图乙所示， ，所以频率为
原线圈接入电压的最大值是 V，图乙交变电压的表达式为
A错误；
B．所以原线圈接入电压的有效值是，理想变压器原、副线圈匝数比为： ， 示数为，示数加两端的电压为，B错误；
C．电键闭合后，负载电阻减小，副线圈的电流增大，原线圈电流增大，电流表示数增大，故 C 错误；
D．阻值随光强增大而减小，导致并联部分电阻减小，电路总电阻减小，副线圈电压不变因此总电流变大，分压变大因此灯泡电压变小，灯泡亮度变暗，D正确。
故选D。
10. 如图所示的电路中，电感线圈的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，A和B是两个完全相同的小灯泡，B灯泡与一个较小的电阻相连。则（ ）
A. 断开开关S时，B灯突然闪亮一下再逐渐熄灭
B. 断开开关S时，A灯突然闪亮一下再逐渐熄灭
C. 闭合开关S时，A立即变亮，B灯逐渐变亮
D. 闭合开关S时，同时达到最亮，且B更亮一些
【答案】A
【解析】AB．断开开关S时，线圈与和两个灯泡构成闭合回路，线圈产生自感电动势，相当于电源，阻碍原电流的减小，线圈的左端相当于电源的负极，通过B的电流方向与稳定时相反；由于电流是从稳定时线圈中电流大小开始减小，而稳定时通过灯泡B的电流比线圈中电流小，故A慢慢熄灭，B闪亮后才慢慢熄灭，由于此时线圈是电源。所以A、B灯泡在B闪亮之后以同样的亮度一起熄灭。A正确，B错误；
CD．闭合开关S时，由于B与电阻串联，立即就亮，而A与线圈串联，线圈中产生自感电动势阻碍电流变化，故A灯泡逐渐亮起，电路稳定以后，由于AB两个是完全相同的灯泡，而B灯泡与一个较小的电阻相连。所以A会比B更亮一些，CD错误。
11. 如图所示，圆形区域内存在方向垂直于纸面向外的匀强磁场，质量为、电荷量为的带电粒子从点以速度沿平行于直径的方向射入磁场，粒子经过圆心，最后离开磁场。已知圆形区域半径为与间的夹角为，不计粒子重力。则（ ）
A. 粒子圆周运动的半径为
B. 粒子在磁场中运动的路程为
C. 粒子在磁场中运动的时间为
D. 磁感应强度大小为
【答案】D
【解析】AD．根据题意画出粒子的运动轨迹，如图所示
由于圆形区域半径为，则P点到CD的距离为，设粒子做圆周运动的半径为，根据几何关系有
粒子做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有
解得
故A错误，D正确；
BC．根据上述分析可知，粒子在磁场中运动轨迹为半个圆周，则
粒子在磁场中运动的时间为
故BC错误；
故选D。
二、非选择题：共5题，共56分。其中第13题~第16题解答时请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；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。
12. 随着科技发展，智能手机不仅为我们的生活带来了便利，也可以利用它的摄像头和内部传感器协助我们完成物理实验。某同学在“用单摆测量重力加速度”的实验中，利用了智能手机磁传感器和一个磁性小球进行了如下实验：
（1）将摆线上端固定在铁架台上，下端系在小球上，做成图1所示的单摆。在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得摆球悬挂后的摆线长，再用游标卡尺测得摆球的直径为（读数如图2所示）。从图2可知，摆球的直径为__________。
（2）将智能手机磁传感器置于磁性小球平衡位置正下方，打开智能手机的磁传感器，准备测量磁感应强度的变化。将磁性小球由平衡位置拉开一个小角度，由静止释放，手机软件记录磁感应强度的变化曲线如图3所示。由图3可知，单摆的周期为___________。
（3）经测量得到6组不同的摆长和对应的周期，画出图线，然后在图线上选取、两个点，坐标如图4所示。则当地重力加速度的表达式__________。图4中图像不过原点的原因是___________。
A. 计算摆长时用的是摆线长度而未计入小球半径
B. 计算摆长时用的是摆线长度加上小球直径
C. 所选小球密度过大
D. 没有在最低点开始计时
（4）另一同学只通过一次实验测量出重力加速度，但由于操作失误，致使摆球不在同一竖直平面内运动，而是在一个水平面内做圆周运动，如图5所示，这时如果测出摆球做这种运动周期，仍用单摆的周期公式求出重力加速度，则求出的重力加速度与重力加速度的实际值相比___________（填“偏大”、“偏小”、“不变”）。
【答案】（1）10.70 （2） （3） A （4）偏大
【解析】（1）20分度游标卡尺的精确值为，由图2可知摆球的直径为
（2）实验中，磁性小球经过最低点时测得的磁感应强度最大，由图3可知单摆的周期为
（3）[1]根据
解得
结合图像，可得
解得
[2]A．若计算摆长时用的是摆线长度而未计入小球半径，则有
可得
可知图像有负的纵轴截距，满足图4中的图像，故A正确；
B．计算摆长时用的是摆线长度加上小球直径，则有
可得
可知图像有正的纵轴截距，故B正确；
C．所选小球的密度过大，不会使图像不过原点，故C错误；
D．没有在最低点开始计时，不会使图像不过原点，故D错误。
故选A。
（4）另一同学只通过一次实验测量出重力加速度，由可得，
但由于操作失误，致使摆球不在同一竖直平面内运动，而是在一个水平面内做圆周运动，如图所示
由牛顿第二定律可得
解得
可知单摆测量值偏小，则求出的重力加速度与重力加速度的实际值相比偏大。
13. 半圆柱形玻璃砖的横截面如图所示，O为圆心，直径MN水平，一细束单色光Ⅰ沿半径方向从A处射入玻璃砖后，恰好在O点发生全反射。另一细束同色光Ⅱ平行于单色光Ⅰ从最高点B射入玻璃砖后，折射到MN上的D点，OD的长度为9d，B、D两点间的距离为25d，光在真空中传播的速度为c。
（1）求玻璃砖对单色光的折射率n；
（2）求单色光Ⅱ通过玻璃砖所用的时间；
【答案】（1） （2）
【解析】（1）设单色光Ⅰ在分界面MN上发生全反射的临界角为C，则单色光Ⅱ射入玻璃砖的入射角为
设光线Ⅱ从最高点B射入玻璃砖后的折射角为，根据几何关系可知
根据折射定律有
根据临界角与折射率的关系有
联立解得
（2）光在玻璃砖中的传播速度为
光在玻璃砖中传播所用的时间为
解得
14. 如图所示，在竖直平面内有一上下边界均水平，垂直线圈所在平面的匀强磁场，磁感应强度B=5T，方向如图所示。正方形单匝金属线圈在磁场上方处，质量，边长L=0.4m，总阻值。现将线框由静止释放，下落过程中线圈ab边始终与磁场边界平行，ab边刚要离开磁场时线圈的加速度，已知磁场高H=1.0m，不计空气阻力，重力加速度g取。
（1）求cd边刚进入磁场瞬间，c、d两点的电压U；
（2）求线圈从进入磁场开始到线圈穿出磁场的整个过程中安培力对线圈做的总功W。
【答案】（1）6V （2）-8.6J
【解析】（1）根据动能定理可得cd边刚进入磁场瞬间有
则cd边刚进入磁场时c、d两点的电压是
解得U=6V
（2）ab边离开磁场时线圈的加速度为0，可知安培力与重力互相平衡，则有

ab边离开磁场时线圈中感应电流大小为
感应电动势为
则根据动能定理可得

线圈从进入磁场开始到线圈穿出磁场的整个过程中安培力对线圈做的总功为
15. 如图所示，带有固定竖直杆且总质量为的长方形物块静置在光滑水平地面上，物块右侧被一竖直挡板挡住，一根长为且不可伸长的轻质细线一端固定在杆的上端点，另一端与质量为的小球（视为质点）相连，把小球拉到点等高处，细线刚好拉直，小球由静止释放。已知小球在运动的过程中与杆不发生碰撞，且长方形物块不会侧翻，重力加速度为，忽略空气的阻力。求：
（1）小球第一次运动到最低点时的速度大小；
（2）小球运动到左端最高点时相对于最低点的高度；
（3）小球第二次运动到最低点时，物块、小球速度各为多少。
【答案】（1） （2） （3），
【解析】（1）小球第一次运动到最低点之前，物块被挡板挡住不会动，所以小球的重力势能转化为动能，有
解得
（2）令长方形物块的质量为。小球第一次经过最低点后，物块在绳子拉力作用下会向左运动，小球和物块组成的系统在水平方向动量守恒，当小球摆到左边最高点时，小球和物块共速，有
由能量守恒可得
解得 h=0.8L
（3）当小球第一次从最低点再次运动回到最低点的过程中，由动量守恒，有
由能量守恒有
解得
16. 如图所示，平面直角坐标系xOy的第一象限内存在沿y轴正方向的匀强电场，第四象限内以ON为直径、P为圆心、半径为R的半圆形区域内，存在垂直于坐标平面向里的匀强磁场。一质量为m、电荷量为的带电粒子，从y轴正半轴上处的M点以大小为的初速度垂直于y轴射入匀强电场中，经x轴上的P点进入匀强磁场，最后以垂直于y轴的方向射出匀强磁场。不计粒子重力，求：
（1）匀强电场的电场强度大小；
（2）匀强磁场的磁感应强度大小；
（3）粒子从M点到再次经过y轴的时间。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）设粒子在电场中做平抛运动的时间为，根据运动学规律有，
由牛顿第二定律得
联立解得
（2）设粒子在P点的竖直分速度大小为，根据运动学规律有
设粒子在P点的速度与水平方向夹角为，根据速度的合成与分解有
解得
故
设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为，根据牛顿第二定律有
根据几何关系可得
联立解得
（3）粒子在磁场中运动周期
故粒子在磁场中运动的时间
从磁场中出来打到y轴上的时间
粒子从M点到再次经过y轴的时间