广东省广州市天河外国语学校2021-2022学年高二下学期期中考试物理试题（含答案）

这是一份广东省广州市天河外国语学校2021-2022学年高二下学期期中考试物理试题（含答案），共18页。试卷主要包含了本试卷分第I卷两部分，考试结束后，将答题卡交回，6×10-7m=660nm等内容，欢迎下载使用。
广州市天河外国语学校2021学年第二学期期中考试
高二物理
命题人： 审核人：
注意事项：
1.本试卷分全卷满分100分，75分钟内完成，闭卷。
2.本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。
3.答题前，考生务必将自己的姓名，准考证号填写在答题卡相应的位置
4.全部答案应在答题卡上完成，答在本试卷上无效。
5.考试结束后，将答题卡交回。
第I卷
一、单选题（每题4分）
1．如图所示，正方形区域内存在垂直纸面的匀强磁场，一带电粒子垂直磁场边界从a点射入，从b点射出。下列说法正确的是（　　）

A．粒子带正电
B．粒子在b点速率大于在a点速率
C．若仅减小磁感应强度，则粒子可能从b点右侧射出
D．若仅减小入射速率，则粒子在磁场中运动时间变短
2．如图所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R。金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下。现使磁感应强度随时间均匀减小，ab始终保持静止，下列说法正确的是（　　）

A．ab中的感应电流方向由b到a B．ab中的感应电流逐渐减小
C．ab所受的安培力保持不变 D．ab所受的静摩擦力逐渐减小
3．如图所示，垂直纸面的正方形匀强磁场区域内，有一位于纸面的、电阻均匀的正方形导体框，现将导体框分别朝两个方向以v、速度匀速拉出磁场，则导体框从两个方向移出磁场的两过程中（　　）

A．导体框中产生的感应电流方向相反 B．导体框中产生的焦耳热相同
C．导体框边两端电势差相同 D．通过导体框截面的电量不相同
4．如图a，理想变压器的原线圈接入图b所示的正弦交变电压。副线圈接10个并联的彩色灯泡，每个灯泡的额定电压为、额定电流为。若灯泡都正常工作，则（　　）

A．图b中电压的有效值为 B．图b中交流电的频率为
C．图a中原线圈上的电流为 D．图a中原副线圈的匝数比为
5．如图所示，三根长为L的直线电流在空间构成等边三角形，电流的方向垂直纸面向里，电流大小均为I，其中A、B电流在C处产生的磁感应强度的大小分别为B0，导线C位于水平面上且处于静止状态，则导线C受到的静摩擦力的大小和方向是（　　）

A．，水平向左 B．，水平向右 C．，水平向左 D．，水平向右
6．图甲为一列简谐横波在t=0.10s时刻的波形图，P是平衡位置为x=1m处的质点，Q是平衡位置为x=4m处的质点，图乙为质点Q的振动图象，则下列说法中错误的是（　　）

A．t=0.15s时，质点Q的加速度达到正向最大
B．t=0.15s时，质点P的运动方向沿y轴负方向
C．从t=0.10s到t=0.25s，该波沿x轴负方向传播了6m
D．从t=0.10s到t=0.25s，质点P的路程为30cm
7．一束复色光沿半径方向射向一半圆形玻璃砖，发生折射而分为a、b两束单色光，其传播方向如图所示。下列说法中正确的是（     ）

A．玻璃砖对a、b的折射率关系为na < nb
B．a、b在玻璃中的传播速度关系为va > vb
C．单色光a从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光b从玻璃到空气的全反射临界角
D．用同一双缝干涉装置进行实验可看到a光干涉条纹的间距比b光的宽
8．如图所示，图甲为磁流体发电机原理示意图，图乙为质谱仪原理图，图丙和图丁分别为速度选择器和回旋加速器的原理示意图，忽略粒子在图丁的D形盒狭缝中的加速时间，不计粒子重力，下列说法正确的是（　　）

A．图甲中，将一束等离子体喷入磁场，A、B板间产生电势差，A板电势高
B．图乙中，两种氢的同位素从静止经加速电场射入磁场，打到位置的粒子比荷比较小
C．图丙中，粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的速度
D．图丁中，随着粒子速度的增大，交变电流的频率也应该增大
二、多选题（每题4分，少选2分，错选不得分）
9．法拉第在1831年发现了“磁生电”现象．如图，他把两个线圈绕在同一个软铁环上，线圈A和电池连接，线圈B用导线连通，导线下面平行放置一个小磁针，且导线沿南北方向放置．下列说法正确的是

A．开关闭合的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动
B．开关闭合并保持一段时间再断开的瞬间，小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动
C．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向外的方向
D．开关闭合并保持一段时间后，小磁针的N极指向垂直纸面向里的方向
10．如图所示，用粗细均匀的铜导线制成半径为r、电阻为4R的圆环，PQ为圆环的直径，在PQ的左右两侧均存在垂直圆环所在平面的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，但方向相反。一根长为2r、电阻不计的金属棒MN绕着圆心O以角速度ω顺时针匀速转动，金属棒与圆环紧密接触。下列说法正确的是（　　）

A．金属棒MN两端的电压大小为Bωr2
B．金属棒MN中的电流大小为
C．图示位置金属棒中电流方向为从M到N
D．金属棒MN在转动一周的过程中电流方向不变
11．如图所示，匀强磁场垂直纸面向里，磁感应强度的大小为B，宽度为a。一直角三角形导线框（边的长度为a）从图示位置向右匀速穿过磁场区域，以逆时针方向为电流的正方向，安培力向左为正方向，则选项中感应电流i、线框受到的安培力F与线框移动的距离x的关系图像正确的是（　　）

A． B． C． D．
12．如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ放在水平面上，左端向上弯曲，导轨间距为L，电阻不计，水平段导轨所处空间存在方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B．导体棒的质量分别为ma=m，mb=2m，电阻值分别为Ra＝R，Rb＝2R．b棒静止放置在水平导轨上足够远处，与导轨接触良好且与导轨垂直；a棒在弧形导轨上距水平面h高度处由静止释放，运动过程中导体棒与导轨接触良好且始终与导轨垂直，重力加速度为g，则（   ）

A．a棒刚进入磁场时回路中的感应电流为
B．a棒刚进入磁场时，b棒受到的安培力大小为
C．a棒和b棒最终稳定时的速度大小为
D．从a棒开始下落到最终稳定的过程中，a棒上产生的焦耳热为
第II卷
三、填空题
13．（10分）在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将双缝干涉实验仪器按要求安装在光具座上，如图所示，并选用缝间距d=0.2mm的双缝片。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝片间的距离L=700mm。接通电源使光源正常工作。

（1）M、N、P三个光学元件依次为______。
A．滤光片、单缝片、双缝片       B．滤光片、双缝片、单缝片
C．偏振片、单缝片、双缝片       D．双缝片、偏振片、单缝片
（2）在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样。若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是___________。
A．改用红色激光 B．改用蓝色激光
C．减小双缝间距 D．将屏幕向远离双缝的位置移动
E．将光源向远离双缝的位置移动
（3）已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第1次映入眼帘的干涉条纹如图甲所示，图中的数字是该同学给各暗条纹的编号，此时游标卡尺如图乙所示，读数为x1=1.16mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙所示，此时游标卡尺如图丁所示，读数为x2=___mm。
　　
（4）利用上述测量结果，经计算可得两个相邻亮条纹（或暗条纹间）的距离Δx=_____，进而计算得到这种色光的波长λ=____nm。
（5）一同学通过测量头的目镜观察单色光的干涉图样时，发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，如下图所示。若要使两者对齐，该同学应如何调节______。

A．仅左右转动透镜          B．仅旋转滤光片 C．仅拨动拨杆           D．仅旋转测量头
14．（10分）（1）如图所示，套在条形磁铁外的三个线圈，其面积S1>S2=S3，线圈1、2在同一位置，且线圈3在磁铁的正中间。设各线圈中的磁通量依次为Φ1、Φ2、Φ3，则三者的大小关系为___________。

（2）如图1所示，匝数，边长的正方形线框置于匀强磁场中，从图示位置开始计时，让线框绕垂直磁场方向的轴匀速转动，通过线框的磁通量随时间变化的图象如图2所示。在t1=0.02s和t2=0.04s时，线框中感应电流的方向_______(填“相同”或“相反”)；匀强磁场的磁感应强度为___________T；线框中感应电动势的有效值为___________V；线框中感应电动势的瞬时值表达式为___________。

（3）一束粒子由左端射入质谱仪后分成甲、乙两束，其运动轨迹如图所示，其中S0A=S0C，则甲、乙两束粒子的速度之比为________，甲、乙两束粒子的比荷之比为______________。

四、计算题
15．（8分）如图所示，直角三角形ABC是一玻璃砖的横截面，AB=L，∠C=90°，∠A=60°。一束单色光PD从AB边上的D点射入玻璃砖，入射角为45°，，折射光DE恰好射到玻璃砖BC边的中点E，已知光在真空中的传播速度为c。求∶
（i）玻璃砖的折射率；
（ii）该光束从AB边上的D点射入玻璃砖到第一次射出玻璃砖所需的时间。

16．（12分）如图，间距L=0.5m的平行金属导轨固定在水平面（纸面）上，导轨间接一电阻R，质量m=0.1kg的金属杆置于导轨上．t0=0时，金属杆在水平向右的恒定拉力F作用下由静止开始运动．t1=5s时，金属杆以速度v=4m/s进入磁感应强度B0=0.8T、方向竖直向下的匀强磁场区域，且在磁场中恰好能保持匀速运动．在t2=8s时撤去拉力F，同时磁场的磁感应强度开始逐渐减小，此后金属杆做匀减速运动到t3=10s时停止，此时磁感应强度仍未减小到零．金属杆与导轨的电阻不计，两者始终保持垂直且接触良好，两者之间的动摩擦因数μ=0.2．取g=10m/s2．求：

（1）电阻R的阻值；
（2）t3=10s时磁场的磁感应强度大小．
17．（12分）如图所示，在平面内，的区域内存在竖直向上的匀强电场，场强大小为，的区域内存在竖直纸面向外的匀强磁场。原点处有一粒子源，可沿轴正向射出质量为、电荷数为的带电粒子。不计粒子所受的重力。
(1)若射出的粒子恰能通点，求粒子进入电场时的速率。
(2)在电场右侧放置挡板，挡板与轴交于点，已知。粒子与挡板的碰撞无机械能损失。
为使由点进入磁场的粒子能到达点，求磁场的磁感应强度的大小；
为使由点进入磁场的粒子不能到达区域，求磁场的磁感应强度的取值范围。



参考答案：
1．C
【解析】
A．由左手定则可知，粒子带负电，选项A错误；
B．粒子在磁场中运动时洛伦兹力不做功，粒子的速率不变，则粒子在b点速率等于在a点速率，选项B错误；
C．根据

可得

可知，若仅减小磁感应强度，则粒子轨道半径变大，则粒子可能从b点右侧射出，选项C正确；
D．若仅减小入射速率，根据

可知粒子运动的半径减小，在磁场中运动的圆弧所对的圆心角变大，而粒子的周期不变，根据

则粒子在磁场中运动时间变长，选项D错误；
故选C。
2．D
【解析】
A．磁感应强度均匀减小，磁通量减小，根据楞次定律和安培定则得，ab中的感应电流方向由a到b，故A错误；
B．由于磁感应强度均匀减小，根据法拉第电磁感应定律可知感应电动势恒定，则ab中的感应电流不变，故B错误；
C．根据安培力公式知，电流不变，B均匀减小，则安培力减小，故C错误；
D．安培力和静摩擦力为一对平衡力，安培力减小，则静摩擦力减小，故D正确。
故选D。
3．C
【解析】
A．将导体框从两个方向移出磁场的过程中，磁通量均减小，而磁场方向都垂直纸面向外，根据楞次定律判断可知，导体框中产生的感应电流方向均沿逆时针方向，故A错误；
B．导体框以速度v匀速拉出磁场时，导体框中产生的感应电流大小为

产生的焦耳热为

导体棒以速度3v匀速拉出磁场时，导体框中产生的感应电流大小为

产生的焦耳热为

导体框中产生的焦耳热不同，故B错误；
C．导体框以速度v匀速拉出磁场时，导体框ab边两端电势差

导体框以速度3v匀速拉出磁场时，导体框ab边两端电势差

导体框ab边两端电势差相同，故C正确；
D．通过导体框截面的电量

两个过程中磁通量的变化量相同，根据

可知通过导体框截面的电量相同，故D错误。
故选C。
4．D
【解析】
A．图b中电压的有效值为

选项A错误；
B．图b中交流电的周期为T=0.02s，则频率为

选项B错误；
C．图a中副线圈电流为
I2=10×0.1A=1A
则根据

原线圈上的电流为

选项C错误；
D．图a中原副线圈的匝数比为

选项D正确。
故选D。
5．B
【解析】
A、B电流在C处产生的磁感应强度的大小分别为B0，根据力的平行四边形定则，结合几何的菱形关系，则有：

再由左手定则可知，安培力方向水平向左，大小为

由于导线C位于水平面处于静止状态，所以导线C受到的静摩擦力大小为，方向水平向右；
故选B。

6．D
【解析】
A．由图乙可知，t=0.15s时，质点Q在负的最大位移处，因为加速度方向与位移方向相反，大小与位移的大小成正比，所以此时Q的加速度达到正向最大，A正确；
B．甲图描述的是t=0.10s时的波动图像，而根据图乙可知从t=0.10s时质点Q将向下振动，这说明在甲图中此时质点Q将向下振动，根据质点振动方向和波的传播方向的关系可知，波向左传播，由此可知，经过四分之一周期，即t=0.15s时，质点P的运动方向沿y轴负方向；故B正确；
C．由图甲和图乙可知波长和周期，则波速

所以，从t=0.10s到t=0.25s，该波沿x轴负方向传播了

故C正确；
D．只有在波峰或波谷的质点，每T/4通过路程才为个振幅A，t=0.10s P运动方向为Y轴负方向，经过平衡位置的速度较大，所以从=0.10s到t=0.25s，质点P通过的路程一定大于30cm，D错误。
故选D。
7．C
【解析】
A．由折射定律有
nasini = sinθa，nbsini = sinθb
结合光路图可知
na > nb
A错误；
B．根据波速与折射率的关系可知
va < vb
B错误；
C．当恰好发生全反射时有
sinC =
则
Ca < Cb
C正确；
D．根据波长与折射率的关系有
λa < λb
由干涉条纹间距公式有
Dx =
则
Dxa < Dxb
D错误。
故选C。
8．B
【解析】
A．由左手定则知正离子向下偏转，所以下极板带正电，A板是电源的负极，B板是电源的正极，B板电势高，A错误；
B．带电粒子经过加速电场

进入磁场根据洛伦兹力提供向心力有

解得

可知，R越大，荷质比越小，B正确；
C．电场的方向与B的方向垂直，带电粒子进入复合场，受电场力和安培力，且二力是平衡力，即

所以

C错误；
D．根据带电粒子在磁场中做圆周运动的公式

可得

随着粒子速度的增大，圆周运动的半径也应该增大，与交变电流的频率无关，D错误。
故选B。
9．AB
【解析】
A．开关闭合的瞬间，依据安培定则可知，线圈A中产生逆时针方向磁场，再由楞次定律，因穿过线圈B的磁场向上，且增大，那么感应电流的磁场向下，因此线圈B中产生逆时针感应电流，根据安培定则，小磁针的N极朝垂直纸面向里的方向转动，故A正确；
B．开关闭合并保持一段时间再断开的瞬间，同理，线圈B中产生顺时针方向感应电流，根据安培定则，则小磁针的N极朝垂直纸面向外的方向转动，故B正确；
CD．开关闭合并保持一段时间后，穿过线圈B中的磁通量不变，因此不会产生感应电流，则小磁针不会偏转，故CD错误．
故选AB。
10．AC
【解析】
A．金属棒MO和NO都切割磁感线，产生感应电动势，由右手定则可知两端产生的感应电动势方向相同，所以MN产生的感应电动势为

又因为MN的电阻不计，所以MN两端的电压就等于MN棒产生的电动势Bωr2，A正确；
B．MN棒把圆环分为相等的两部分，每部分的电阻为2R，且两部分是并联的，所以电路中的总电阻为R，由闭合电路欧姆定律可知MN中的电流为，B错误；
C．由右手定则可知图示位置金属棒中电流方向为从M到N，C正确；
D．由右手定则可知MO转到右侧磁场时，金属棒中电流方向为从N到M，D错误。
故选AC。
11．AC
【解析】
AB．线框从开始进入到全部进入磁场时，磁通量向里增大，则由楞次定律可知，电流方向为逆时针，产生的电动势

随有效长度的增大而增大，所以感应电流

线框离开磁场的过程中，磁通量不断减小，由楞次定律可知，电流沿顺时针方向；感应电流

B错误A正确；
CD．线框从开始进入到全部进入磁场时，磁通量向里增大，则由楞次定律可知，电流方向为逆时针，根据左手定则，安培力的方向水平向左，线框离开磁场的过程中，磁通量不断减小，由楞次定律可知，电流沿顺时针方向，安培力的方向水平向左，产生的电动势

随有效长度的增大而增大，安培力的大小为

D错误C正确。
故选AC。
12．BCD
【解析】
A、设a棒刚进入磁场时的速度为v，从开始下落到进入磁场，根据机械能守恒定律有：，
a棒切割磁感线产生感应电动势为：E=BLv，
根据闭合电路欧姆定律有：；联立解得；故A错误．
B、b棒受到的安培力为F=BIL，代入电流I解得，方向水平向右；B正确．
C、设两棒最后稳定时的速度为v′，从a棒进入磁场到两棒速度达到稳定，一对安培内力作用，两棒组成的系统外力之和为零，根据动量守恒定律有：mv=3mv′，
解得：；C正确．
D、从a棒进入磁场到两棒共速的过程，一对安培力做功把机械能转化为电能，设a棒产生的内能为Ea，b棒产生的内能为Eb，根据能量守恒定律有：；两棒串联内能与电阻成正比：Eb=2Ea，解得：；故D正确．
故选BCD．
13．     A  ；  ACD ； 15.02  ；   2.31 mm   ；  660   ；  D
【解析】
（1）双缝干涉实验是让单色光通过双缝在光屏上形成干涉图样，所以让灯光通过滤光片形成单色光，再经过单缝形成相干光，再通过双缝形成干涉条纹，故M、N、P依次为滤光片、单缝片、双缝片。故选A。
（2）由可知，改用波长更长的激光照射在双缝上，相邻亮条纹的间距Δx增大，A项正确，B项错误；减小双缝间距d，相邻亮条纹的间距Δx增大，C项正确；将屏幕向远离双缝的位置移动，增大了屏幕与双缝的距离L，相邻亮条纹的间距Δx增大，D项正确；相邻亮条纹的间距与光源到双缝的距离无关，E项错误。
（3）图乙中游标卡尺的主尺读数为1mm，游标读数为
0.02 mm×8=0.16mm
所以最终读数为x1=1.16 mm；
图丁中，游标卡尺的主尺读数为15mm，游标读数为
0.02 mm×1=0.02mm
所以最终读数为x2=15.02 mm。
（4）两个相邻明纹（或暗纹）间的距离
Δx=mm=2.31mm
根据Δx=λ，得
λ=m=6.6×10-7m=660nm
（5）旋转测量头，分划板竖线随之旋转，可使分划板竖线与亮条纹对齐，故D正确。
14．（1）相反           （2）Φ1Φ2，可知Φ1