甘肃省酒泉市四校联考2023-2024学年高二下学期期中考试物理试卷(含答案)

这是一份甘肃省酒泉市四校联考2023-2024学年高二下学期期中考试物理试卷(含答案)，共15页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。


一、单选题
1．光学作为一门高精密度的学科，应用在各个领域，下列关于光学现象的说法，正确的是( )
A.图甲为光导纤维，内芯的折射率小于外套的折射率
B.图乙为泊松亮斑，是由于光的偏振现象产生的
C.图丙中，观看立体电影时需要佩戴特殊的眼镜，其原理证明光是横波
D.图丁中，激光切割机主要利用了激光相干性好的特性
2．利用如图所示的电流天平，可以测量匀强磁场中的磁感应强度B。它的右臂挂着等腰梯形线圈，匝数为n，上下底边水平且ab长为l，cd长为2l，线圈一半的高度处于方框内的匀强磁场中，磁感应强度方向与线圈平面垂直。当线圈中通入电流I时，调节砝码使两臂达到平衡；当线圈中通入大小不变、方向相反的电流时，在左盘中增加质量为m的砝码，两臂再次达到新的平衡，重力加速度为g。则方框内磁场的磁感应强度大小为( )
A.B.C.D.
3．两束相互平行的单色光，以一定的入射角照射到平行玻璃砖上表面，经平行玻璃砖折射后汇聚成一束复色光c，从平行玻璃砖下表面射出，如图所示。下列说法正确的是( )
A.b光波长比a光波长短
B.a光在玻璃砖中的传播速度比b光在玻璃砖中的传播速度大
C.用同一装置做双缝干涉实验时，a光照射得到的条纹间距小
D.增大入射角，a光在玻璃砖下表面可发生全反射
4．如图所示，为两条水平放置的相互平行的金属导轨，为放在导轨上的两根金属棒，与导轨接触良好且无摩擦。当一块条形磁铁从某一高度自由下落靠近导轨时，下列说法正确的是( )
A.磁铁的加速度小于g
B.磁铁的加速度等于g
C.如果下端是N极，两棒相互远离
D.如果下端是S极，两棒相互远离
5．如图甲所示，圆形线圈总电阻，匝数，其端点与的定值电阻相连，线圈内存在方向垂直线圈平面向外的磁场，磁通量变化规律如图乙所示。则两点电势的关系及两点电势差为( )
A.B.
C.D.
6．一列简谐横波沿轴正方向传播，在时刻的波形如图中实线所示，经后的波形如图中虚线所示。若该波的波速大小为，则下列说法正确的是( )
A.该波的周期为
B.该波的周期为
C.该波的波长为
D.在内，处质点的路程为
7．如图所示，在边长为的正三角形区域内存在方向垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，一个质量为m、电荷量绝对值为q的带电粒子(重力不计)从边的中点O进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与边的夹角为，下列说法正确的是( )
A.若粒子带正电，则速度越大，粒子在磁场中运动时间越短
B.若粒子带负电，则粒子可能从B点离开磁场
C.若粒子带负电，当进入磁场的速度大小为时，粒子从C点离开磁场
D.若粒子带负电，当进入磁场的速度大小为时，粒子在磁场中运动的时间为
二、多选题
8．一列简谐横波沿x轴传播，图甲是时的波形图，图乙是处质点的振动图像，下列说法正确的是( )
A.波沿x轴负方向传播
B.波的传播速度大小为
C.时，处质点沿y轴正方向振动
D.时间内，处质点的路程大于
9．下列说法错误的是( )
A.图甲是回旋加速器的示意图，粒子的最大动能与狭缝之间的电压U有关
B.图乙是磁流体发电机的结构示意图，可通过增大磁感应强度B来增大电源电动势
C.图丙是速度选择器，粒子从两点进入后均能沿直线匀速通过速度选择器
D.图丁是质谱仪，电荷量相同的粒子(初速度为零)打在照相底片D的同一位置
10．如图所示，固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。电阻为、长度为r的金属棒一端固定在竖直导电转轴上，随轴以一定的角速度顺时针匀速转动，转动时棒与圆环接触良好，在圆环的A点和电刷间接有阻值为R的电阻和两板间距为d的平行板电容器C，质量为m、电荷量大小为q的颗粒在电容器两极板间恰好处于静止状态。重力加速度为g，不计其他电阻和摩擦，则( )
A.电容器两极板间的电压为
B.电容器两极板间的电压为
C.金属棒转动的角速度大小为
D.金属棒转动的角速度大小为
三、实验题
11．某同学利用图甲所示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，从目镜中可以观察到干涉条纹。
（1）在实验中，经调节后使单缝与双缝相互平行、且沿竖直方向，在目镜内观察到单色光的干涉条纹是______（选填图中的“A”或“B”）。
A.B.
（2）实验时用测量头测量条纹的宽度：先将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图乙所示，读数为______mm。
（3）若实验使用间距为0.20mm的双缝做实验，调节双缝与屏之间的距离为100.00cm，测得图丙所示的A、B两条纹间距为19.600mm，则该单色光的波长为______m。
12．利用单摆可以测量当地的重力加速度。
(1)为了较精确地测量重力加速度的值，以下四种单摆组装方式，应选择_____。
(2)组装好单摆，先用刻度尺测量摆线长度，再用游标卡尺测量小球的直径，其示数如图甲，则小球直径为_____；摆球在竖直平面内稳定摆动后，用秒表记录单摆经历n次全振动所用的时间t如图乙所示，则_____s。
(3)测量出多组单摆的摆长L和运动周期T，作出图像，如图丙所示，由此可求出互力加速度______。(取，结果保留两位有效数字)
(4)进一步分析，发现图像不过坐标原点，原因可能是将___________（选填“摆线长”或“摆线长加小球直径”)作为摆长，上述操作会使重力加速度的测址值_____（选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
四、计算题
13．如图所示，足够长的两光滑平行金属导轨所构成的斜面与水平面的夹角为θ，两导轨间距为L，两导轨顶端接一阻值为R的电阻，导轨所在的空间存在垂直于斜面向下的匀强磁场，磁感应强度的大小为B。一根质量为m的导体棒垂直放置于导轨底端，其在两导轨之间部分的电阻也为R。现给导体棒一沿导轨向上、大小为v的初速度，导体棒沿导轨上滑，直到速度为零的过程中，通过导体棒横截面的电荷量为q。导体棒始终与导轨垂直且接触良好，金属导轨电阻忽略不计，不计空气阻力，重力加速度大小为g。求：
(1)导体棒的最大加速度的大小；
(2)导体棒上滑的最大位移及对应所用的时间；
(3)导体棒上滑至速度为零的过程中，导体棒产生的焦耳热。
14．如图所示为半径为R的透明玻璃球切去底面半径的球冠后剩余的球冠。一束半径的圆形光束垂直球冠的切面照射到球冠上，进入球冠的光线有部分从球面射出而使球面发光，已知玻璃的折射率，光在真空中的传递速度为，球冠(不含底面)的表面积公式为，R为球的半径，h为球冠的高度。不考虑光在球冠内的反射。求：
(1)光束正中间的光线通过球冠的时间；
(2)能发光的球面的面积。
15．如图所示，在平面直角坐标系的区域存在沿x轴正方向的匀强电场，在区域存在磁感应强度大小为B(未知)、垂直纸面向外的匀强磁场，处有一竖直荧光屏，屏与x轴交点为P。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子，从点以大小为的初速度沿y轴正方向射出，从坐标原点O进入磁场并恰好打在P点，粒子重力不计。求：
(1)电场强度E的大小；
(2)磁感应强度B的大小；
(3)保持其他条件不变，让磁感应强度大小在到之间变化，粒子打到屏上的最高点和最低点到P点的距离。
参考答案
1．答案：C
解析：图甲为光导纤维，内芯的折射率大于外套的折射率，A错误；图乙为泊松亮斑，是由于光的衍射现象产生的，B错误；图丙中，观看立体电影时需要佩戴特殊的眼镜，其原理是光的偏振现象，证明光是横波，C正确；图丁中，激光切割机主要利用了激光亮度高、能量大的特性，D错误。
2．答案：C
解析：线圈一半处于匀强磁场中，则有效长度为，安培力大小为，电流反向时，需要在左盘中增加质量为m的砝码，说明原来的安培力方向向上，当电流反向，安培力变为向下时，再次平衡，说明安培力等于mg的一半，即，得，C正确。
3．答案：C
解析：由图可知a光折射率大，频率大，由知a光波长比b光波长短，A错误；，根据，知a光在玻璃砖中的传播速度比b光在玻璃砖中的传播速度小，B错误；双缝干涉时，根据知，用a光照射得到的条纹间距小，C正确；根据光路可逆知光线一定能从下表面射出，不会在下表面发生全反射，D错误。
4．答案：A
解析：根据楞次定律的推论“阻碍相对运动”，则磁铁下落过程中受向上的磁场力，所以磁铁的加速度小于g，A正确，B错误；根据楞次定律的推论“增缩减扩”，在磁铁下落过程中，通过闭合回路的磁通量增大，则两棒相互靠近，与磁铁的N、S极方向无关，CD错误。
5．答案：B
解析：由图可知，线圈的磁通量均匀增大，根据楞次定律，感应电流产生的磁场与原磁场方向相反，即感应电流产生的磁场方向为垂直纸面向里，根据安培定则，可以判断出线圈中感应电流的方向为顺时针方向，在回路中，线圈相当于电源，所以a相当于电源的负极，b相当于电源的正极，所以a点的电势低于b点电势，即，根据法拉第电磁感应定律得，所以总电流，两点电势差，B正确。
6．答案：B
解析：若波沿x轴正方向传播，根据图像可知，解得，根据图像可知，波长，波速，由于波速，由此可知周期，对应，AC错误，B正确；在内，处质点的路程，D错误。
7．答案：C
解析：若粒子带正电，当粒子从之间离开磁场时，在磁场中的运动时间相等，A错误；若粒子带负电，轨迹会先与相切，则粒子不可能从B点离开磁场，B错误；若粒子从C点飞出，则粒子运动的半径，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得，解得，C正确；粒子在磁场中运动的时间，D错误。
8．答案：AD
解析：由图乙可知，时，处质点沿y轴负方向振动，根据上下坡法可知波沿x轴负方向传播，A正确；由图甲可知波长为，由图乙可知周期为，波的传播速度大小为，B错误；时，处质点沿y轴负方向振动，C错误；时间内，处质点振动时，它正在向平衡位置方向振动，故时间内的路程大于一个振幅，即路程大于，D正确。
9．答案：ACD
解析：由洛伦兹力提供向心力可得，解得粒子经回旋加速器加速后的最大速度，则最大动能，可知粒子的最大动能与加速电压无关，A错误；对磁流体发电机有，解得，可通过增加磁感应强度B来增大电源电动势，B正确；若粒子从右侧射入，根据左手定则与电场力方向特征，无论粒子带正电还是负电，粒子所受洛伦兹力方向与电场力方向相同，则粒子必定做曲线运动，即从右侧射入的粒子不能沿直线匀速通过速度选择器，C错误；图丁是质谱仪，粒子在加速电场中加速，有，粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则，联立解得，粒子经过相同的加速电场和偏转磁场，所以打到同一位置的粒子的比荷相同，D错误。
10．答案：AC
对电容器极板间的带电颗粒受力分析，根据平衡条件有，解得，A正确，B错误；金属棒转动切割磁感线产生的感应电动势，根据闭合电路欧姆定律有，联立解得，C正确，D错误。
11．答案：（1）B（2）0.250（3）
解析：（1）A为衍射条纹，B为干涉条纹，B正确。
（2）手轮固定刻度的读数为0，可动刻度的读数为，其读数为。
（3）A、B之间有7个条纹间距，则相邻条纹间距，根据干涉条纹间距公式，可知。
12．答案：(1)D
(2)9.3；100.0
(3)9.5
(4)摆线长；不变
解析：(1)为了较精确地测量重力加速度的值，减小空气阻力的影响，应选择小钢球，小球在摆动的过程中，要固定摆长不发生变化，D正确。
(2)由图甲所示游标卡尺可知，其示数为；由图乙可知n次全振动的时间。
(3)根据单摆周期公式变形可得，图线斜率，解得
(4)根据(3)分析可知，理论上图像是一条过坐标原点的直线，题给图像相对于理论图像，在相同周期下，所测摆长比实际值偏小，则原因可能是测摆长时没有加上小球半径；根据单摆周期公式可得，整理得图像的斜率不变，故不会影响重力加速度的测量
13．答案：(1)(2)(3)
解析：(1)导体棒沿导轨向上做减速运动，故释放瞬间加速度最大
导体棒切割磁感线产生感应电动势，则
电路中电流
则导体棒受到的最大安培力
导体棒的加速度大小为
解得
(2)在导体棒上滑过程中，产生的平均感应电动势
根据闭合电路欧姆定律有，通过导体棒的电荷量
设沿导轨向下为正方向，导体棒上滑时间为t，根据动量定理有
进一步可得
可得
(3)整个过程根据能量守恒，有
导体棒与电阻串联，电流相同，时间相同，由焦耳定律可得导体棒产生的热量
14．答案：(1)(2)
解析：(1)作出光路图如图所示
图中，解得
光在玻璃中的传播速度
光束正中间的光线通过球冠的时间
(2)光线从球冠射向空气的临界角
解得
能发光的球面的面积
可得
15．答案：(1)(2)(3)
解析：(1)粒子在电场中做类平抛运动，有，
又
解得
(2)粒子从O点进入磁场的速度大小为
设速度方向与x轴正方向的夹角为θ，则
带电粒子在磁场中运动时，由几何关系可知轨道半径
带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，有
解得
(3)当磁感应强度为时，带电粒子的运动半径，运动轨迹如图甲所示，此时圆心在荧光屏上的点，粒子打在屏上最高点Q，由几何关系可得
当磁感应强度为时，带电粒子的运动半径，分析可得带电粒子打不到屏上。当粒子轨迹与屏相切时，切点为屏上的最低点，设为点，如图乙所示，设圆的半径为，由几何关系得
解得