四川省成都市实验中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题

这是一份四川省成都市实验中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题，共26页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，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，每题6分，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．下列说法中正确的是（ ）
A．用光导纤维束传送图像信息，这其中应用了光的干涉
B．通过两支夹紧的笔杆缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹，这是光的干涉现象
C．光学镜头上的增透膜是利用光的偏振现象
D．全息照相是利用光的干涉现象
2．每年夏季，我国多地会出现如图甲所示日晕现象．日晕是当日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的．如图乙所示为一束太阳光射到六角形冰晶时的光路图，a、b为其折射出的光线中的两种单色光．下列说法正确的是（ ）
甲 乙
A．在冰晶中，b光的传播速度比a光的传播速度小
B．通过同一装置发生双缝干涉，b光的相邻亮条纹间距大
C．从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角小
D．a光的频率较大
3．对于热学现象的相关认识，下列说法正确的是（ ）
A．已知阿伏加德罗常数，气体的摩尔质量和密度，能估算出气体分子的体积
B．在较暗的房间里，看到透过窗户的“阳光柱”里粉尘的运动是布朗运动
C．0℃的物体中的分子不做无规则运动
D．存放过煤的混凝土地面下一段深度内都有黑色颗粒，说明煤分子在做无规则的热运动
4．如图所示，两固定在绝缘水平面上的同心金属圆环P、Q水平放置，圆环P中通有如图所示的电流，以图示方向为电流正方向，下列说法正确的是（ ）
A．T/4时刻，两圆环相互排斥
B．T/2时刻，圆环Q中感应电流最大，受到的安培力最大
C．3T/4~T时间内，圆环Q有收缩的趋势
D．T/4~3T/4时间内，圆环Q中感应电流始终沿逆时针方向
5．如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子从X3处静止释放后仅在分子间相互作用力下沿着x轴运动，两分子间的分子势能Ep与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示，图中分子势能最小值-E0，若两分子所具有的总能量为0，则下列说法中正确的是（ ）
A．乙分子在x2时，加速度最大
B．甲乙分子的最小距离一定等于x1
C．乙分子在x1时，其动能最大
D．乙分子在x2时，动能大于E0
6．如图所示，直角三角形ABC是一足够大玻璃棱镜的截面，其中∠A=30°，斜边AB=L,D、E是AB和AC的中点．在E点放置一个点光源，照射到D点的光线从D点射出后与DB成45°角，不考虑二次反射，若AB边所在的三棱镜斜面被照亮部分为一个圆面，则该圆面的面积为（ ）
A．14πL2B．34πL2C．316πL2D．364πL2
7．如图甲所示，两根足够长的光滑金属导轨ab、cd与水平面成θ=30°固定，导轨间距离为L=1m，电阻不计，一个阻值为R0的定值电阻与可变电阻并联接在两金属导轨的上端，整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度方向与导轨所在平面垂直，磁感应强度大小为B=1T．现将一质量为m、不计电阻的金属棒MN从图示位置由静止开始释放，金属棒下滑过程中与导轨接触良好，且始终与导轨保持垂直，改变可变电阻的阻值R，测定金属棒的最大速度vm，得到1vm-1R的关系如图乙所示，g取10m/s2．则下列说法正确的是（ ）
图甲 图乙
A．金属棒的质量m=1kgB．金属棒的质量m=2kg
C．定值电阻R0=2ΩD．定值电阻R0=4Ω
8．如图甲所示为一可调压式自耦变压器，线圈AB均匀绕在一个圆环形的铁芯上，CD之间输入交变电压，拨动滑动触头P就可以调节输出电压．图中变压器视为理想变压器，两电表均为理想交流电表，R1=8Ω、R2=5Ω．R3为总阻值为10Ω的滑动变阻器．现在CD两端输入图乙所示正弦式交流电，下列说法正确的是（ ）
甲 乙
A．当变压器滑动触头P逆时针转动时，电流表，电压表示数均变大
B．当滑动变阻器滑动触头向上滑动时，电压表读数不变，电流表读数变小
C．若电压表与电流表示数分别是5V和1A，变压器原副线圈匝数比为12:7
D．若变压器滑动触头P拨至PB间线圈匝数是AB间线圈匝数的一半的位置，电压表示数是18V
9．一块三棱柱玻璃砖的横截面为等腰直角三角形，如图所示，AC边长为L=603cm,∠B=90°，该玻璃砖对红光的折射率为n=2．一束平行于AC边的红光从AB边上的某点O（未画出）射入玻璃砖，并恰能射到AC边的中点D，不考虑光在BC边上的反射，光速c=3×108m/s．则下列说法正确的是（ ）
A．从玻璃砖射出的红光将不再与AC边平行
B．红光在玻璃砖内传播的时间为4×10-9s
C．只将红光改为紫光，紫光会从AC边射出玻璃砖
D．只将O向上平移，经AB边折射的光线直线射到BC边一定发生全反射
10．如图1所示，间距为L的两足够长平行光滑导轨处于竖直固定状态，导轨处在垂直导轨平面的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，导轨顶端连接阻值为R的定值电阻．质量为m、接入电路电阻也为R的金属杆垂直接触导轨，让金属杆由静止开始下落，同时给金属杆施加竖直方向的拉力，使金属杆运动的速度v与运动位移x的关系如图2所示，当金属杆运动x0距离时撤去外力，金属杆恰能匀速运动．已知重力加速度大小为g，金属杆在运动的过程中始终与导轨垂直且接触良好，则金属杆运动x0距离的过程中（ ）
图1 图2
A．金属杆做初速度为零的匀加速直线运动
B．金属杆克服安培力做的功为12mgx0
C．金属杆受到的安培力的冲量大小为B2L2x02R
D．通过定值电阻的电量为BLx02R
二、非选择题：本题共5小题，共54分．
11．（1）某同学用插针法测定一长方体玻璃砖的折射率．操作步骤如下：
①在白纸上放好玻璃砖，在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2；
②在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4，使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像；
③用铅笔环绕玻璃砖画出边界aa'和bb'；
④取下玻璃砖、大头针，在白纸上描出光线的径迹，量出入射角i和折射角r，计算出折射率；
⑤改变入射角，重复上述过程，求出多组折射率并取其平均值．
（a）以上步骤中有错误或不妥之处的是 （填步骤前序号）．
（b）为了减小实验误差，实验时的正确操作是 ．
A．入射角应尽量小些
B．玻璃砖的宽度宜小一些
C．大头针应垂直地插在纸面上
D．大头针P1、P2及P3、P4之间的距离应适当小些
（C）该同学在画界面时，不小心将两界面aa'、bb'间距画得比玻璃砖宽度大些，如图所示，则他测得折射率 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）．
（2）用油膜法估测油酸分子大小时，下列操作会导致测量值偏小的是____
A．洒痱子粉时，痱子粉在水面上铺的太厚
B．配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了
C．计算油膜面积时，把不到半格的油膜也记为一格
D．测量1ml溶液总滴数时，误将61滴溶液计为60滴
（3）某学习小组用如图（a）所示的双缝干涉实验装置测量光的波长．请根据提示完成下列问题：
图（a） 图（b）
①若取下滤光片，其他实验条件不变，则在目镜中
A．观察不到干涉条纹
B．可观察到明暗相间的白色条纹
C．可观察到彩色条纹
②实验中，选用绿色滤光片测量绿光波长，测得双缝间的距离d=0.5mm，双缝与屏之间的距离L=0.850m．当分划板的中心刻线与第1条亮条纹的中心对齐时，手轮上读数为9.449mm，转动手轮，使分划线向一侧移动，当分划板的中心刻线与第6条亮条纹的中心对齐时，手轮上示数如图（b）所示，其读数为 mm，由以上数据求得绿光的波长为 m（计算结果保留三位有效数字）．
12．有一额定电压为2.8V，额定功率0.56W的小灯泡，现要用伏安法描绘这个小灯泡的伏安特性曲线，有下列器材可供选用：
A．电压表（量程0~3V内阻约6kΩ）
B．电压表（量程0~6V，内阻约20kΩ）
C．电流表（量程0～0.6A，内阻约0.5Ω）
D．电流表（量程0~200mA，内阻约20kΩ）
E．滑动变阻器（最大电阻10Ω，允许最大电流2A）
F．滑动变阻器（最大电阻200Ω，允许最大电流150mA）
G．三节干电池（电动势约为4.5V）
H．电键、导线若干
（1）为提高实验的精确程度，电压表应选用 ；电流表应选用 ；滑动变阻器应选用 ；（以上均填器材前的序号）
（2）请在虚线框内画出描绘小灯泡伏安特性曲线的电路图 ；
（3）通过实验描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图所示，某同学将一电源（电动势E=2V，内阻r=5Ω）与此小灯泡直接连接时，小灯泡的实际功率是 W（保留两位有效数字）．
13．人工锆石的折射率介于普通玻璃和钻石之间，通常用来代替钻石做成“物美价廉”的饰品。现有一块等腰三棱镜形状的人工锆石材料，如图所示。已知AB=BC=a，∠B=120°，一束激光垂直于AB边由D点入射，BD=14a，在AC面上恰能发生全反射，并由BC面的E点（图中未画出）射出，已知光在真空中的速度大小为c，求：
（1）该人工锆石的折射率n；
（2）光在该人工锆石中的传播速度大小；
（3）激光在材料中由D到E的传播时间t。
14．如图所示，边长为L的正方形单匝线圈abcd，电阻为r，外电路的电阻为R,ab的中点和cd的中点的连线OO'恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B，若线圈从图示位置开始，以角速度ω绕OO'轴匀速转动，求：
（1）线圈转过一周过程中产生的感应电动势的最大值；
（2）线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R的电荷量；
（3）线圈转动一周的过程中，电阻R上产生的热量Q．
15．如图甲所示，间距L=1m的足够长“U”型倾斜导轨倾角θ=37°，顶端连一电阻R=1Ω；虚线MN的左侧一面积S=0.6m2的圆形区域存在匀强磁场，磁场方向垂直于斜面向下，磁感应强度B大小随时间t变化如图乙所示；虚线MN的右侧区域存在方向垂直于斜面向下、磁感应强度为B1=1T匀强磁场．一长也为L=1m，电阻r=1Ω的金属棒ab在虚线MN右侧靠近MN，与导轨垂直放置，在t=0至t=1s，金属棒ab恰好静止，之后，开始沿导轨下滑，经过足够长的距离到达位置EF，且在到达EF前速度已经稳定，最后停止在导轨上某处．已知EF左侧导轨均光滑，EF右侧导轨与金属棒间的动摩擦因数μ=0.75,g取10m/s2，不计导轨电阻与其他阻力，sin37°=0.6,cs37°=0.8．求：
图甲 图乙
（1）t=0至t=1s内流过电阻R的电流和金属棒ab的质量；
（2）金属棒ab到达EF时速度的大小；
（3）金属棒ab通过EF后通过电阻R的电荷量．
答案解析部分
四川省成都市成华区成都市实验中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题
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，每题6分，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．下列说法中正确的是（ ）
A．用光导纤维束传送图像信息，这其中应用了光的干涉
B．通过两支夹紧的笔杆缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹，这是光的干涉现象
C．光学镜头上的增透膜是利用光的偏振现象
D．全息照相是利用光的干涉现象
【答案】D
【知识点】光的干涉；生活中的光现象
【解析】【解答】A. 通过光导纤维传送图像信息，这其中应用了光的全反射原理，A不符合题意；
B. 通过两支夹紧的笔杆缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹，这是光的衍射现象，B不符合题意；
C. 光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，C不符合题意；
D. 全息照相是利用光的干涉现象，D符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据生活中的光现象，结合光的衍射、衍射原理可得出结论。
2．每年夏季，我国多地会出现如图甲所示日晕现象．日晕是当日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的．如图乙所示为一束太阳光射到六角形冰晶时的光路图，a、b为其折射出的光线中的两种单色光．下列说法正确的是（ ）
甲 乙
A．在冰晶中，b光的传播速度比a光的传播速度小
B．通过同一装置发生双缝干涉，b光的相邻亮条纹间距大
C．从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角小
D．a光的频率较大
【答案】A
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】A. 由图乙可知，光线a的偏折程度要小于光线a的偏折程度，故折射率
nb>na
由
n=cv
可知
vbna
故a光的临界角更大，C不符合题意；
D. b光的折射率更大，频率较大，D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据光线的偏折程度可得出折射率的大小，利用折射率与频率、临界角的关系可得出结论。
3．对于热学现象的相关认识，下列说法正确的是（ ）
A．已知阿伏加德罗常数，气体的摩尔质量和密度，能估算出气体分子的体积
B．在较暗的房间里，看到透过窗户的“阳光柱”里粉尘的运动是布朗运动
C．0℃的物体中的分子不做无规则运动
D．存放过煤的混凝土地面下一段深度内都有黑色颗粒，说明煤分子在做无规则的热运动
【答案】D
【知识点】分子动理论的基本内容；布朗运动
【解析】【解答】A. 已知阿伏加德罗常数，气体的摩尔质量和密度，能估算出气体分子所占空间的体积大小，或分子间的距离，不能够估算分子的大小，A不符合题意；
B. 在较暗的房间里，看到透过窗户的“阳光柱”里粉尘的运动不是空气分子撞击的结果，不是布朗运动，B不符合题意；
C. 分子都在永不停歇的做无规则运动，0℃的物体分子也在做不规则运动，C不符合题意；
D. 存放过煤的混凝土地面下一段深度内都有黑色颗粒，说明煤分子在做无规则的热运动，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据分子热运动的特点，结合生活中的热学现象可得出结论。
4．如图所示，两固定在绝缘水平面上的同心金属圆环P、Q水平放置，圆环P中通有如图所示的电流，以图示方向为电流正方向，下列说法正确的是（ ）
A．T/4时刻，两圆环相互排斥
B．T/2时刻，圆环Q中感应电流最大，受到的安培力最大
C．3T/4~T时间内，圆环Q有收缩的趋势
D．T/4~3T/4时间内，圆环Q中感应电流始终沿逆时针方向
【答案】C
【知识点】法拉第电磁感应定律
【解析】【解答】A. T4时刻，正向电流减小，圆环Q内的磁通量向下的减小，故圆环Q中产生正方向电流，同向电流相互吸引，A不符合题意；
B. T2时刻，圆环Q中感应电流最大，但磁场为零，故线圈Q不会受到安培力的大小，B不符合题意；
C. 3T4~T 时间内，负向电流减小，圆环Q内的磁通量向上的减小，故圆环Q中产生负向电流，同向电流相互吸引，圆环Q有收缩的趋势，C符合题意；
D. T4~34T，圆环Q中感应电流始终沿顺时针方向，D不符合题意。
故答案为：C
【分析】根据楞次定律可判断感应电流的方向，结合左手定则可判断安培力的方向。
5．如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子从X3处静止释放后仅在分子间相互作用力下沿着x轴运动，两分子间的分子势能Ep与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示，图中分子势能最小值-E0，若两分子所具有的总能量为0，则下列说法中正确的是（ ）
A．乙分子在x2时，加速度最大
B．甲乙分子的最小距离一定等于x1
C．乙分子在x1时，其动能最大
D．乙分子在x2时，动能大于E0
【答案】B
【知识点】分子间的作用力；分子动能；分子势能
【解析】【解答】A. 乙分子在x2时，势能最低，分子力为零，故加速度为零，A不符合题意；
B. 乙分子从x3静止释放，两分子具有的总能量为0，由能量守恒定律可知，乙分子再次静止时势能为零，故乙分子在x1静止，故甲乙分子的最小距离一定等于x1，B符合题意；
C. 乙分子在x1处静止，故动能最小，C不符合题意；
D. 乙分子在x2时势能为-E0，由于两分子所具有的总能量为0，故动能等于E0，D不符合题意。
故答案为：B
【分析】根据分子间作用力随距离变化的特点，结合分子间势能的大小可得出结论。
6．如图所示，直角三角形ABC是一足够大玻璃棱镜的截面，其中∠A=30°，斜边AB=L,D、E是AB和AC的中点．在E点放置一个点光源，照射到D点的光线从D点射出后与DB成45°角，不考虑二次反射，若AB边所在的三棱镜斜面被照亮部分为一个圆面，则该圆面的面积为（ ）
A．14πL2B．34πL2C．316πL2D．364πL2
【答案】D
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】ABCD. 光线从AB边射出，故玻璃的折射率为
n=sin45°sin30°=2
由
sinC=1n=22
可知临界角
C=45°
设光线在AD边恰好在F点发生全反射，在BD边恰好在G点发生全反射，根据正弦定理有
EFsin60°=DEsin45°
又有
FG=2EF
可得
FG=34L
则该圆面的面积为
S=π34L22=364πL2
D符合题意，ABC不符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据折射定律与全反射的关系式可得出折射率和临界角的大小，结合光路图的几何关系可得出结论。
7．如图甲所示，两根足够长的光滑金属导轨ab、cd与水平面成θ=30°固定，导轨间距离为L=1m，电阻不计，一个阻值为R0的定值电阻与可变电阻并联接在两金属导轨的上端，整个系统置于匀强磁场中，磁感应强度方向与导轨所在平面垂直，磁感应强度大小为B=1T．现将一质量为m、不计电阻的金属棒MN从图示位置由静止开始释放，金属棒下滑过程中与导轨接触良好，且始终与导轨保持垂直，改变可变电阻的阻值R，测定金属棒的最大速度vm，得到1vm-1R的关系如图乙所示，g取10m/s2．则下列说法正确的是（ ）
图甲 图乙
A．金属棒的质量m=1kgB．金属棒的质量m=2kg
C．定值电阻R0=2ΩD．定值电阻R0=4Ω
【答案】C
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的电路类问题
【解析】【解答】当导体棒以最大速度向下滑动时，导体棒切割磁感线产生感应电动势为
E=BLvm
由闭合电路欧姆定律有
E=I·RR0R+R0
此时棒受力平衡，有
BIL=mgsin30°
联立可得
1vm=B2L2mgsin30°·1R+B2L2mgsin30°·1R0
结合图像可知
B2L2mgsin30°=1B2L2mgsin30°·1R0=0.5
解得
m=0.2kg，R0=2Ω
C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据导体棒切割磁场产生感应电动势得表达式，结合闭合电路欧姆定律可得出图像表达式，进而可得出结论。
8．如图甲所示为一可调压式自耦变压器，线圈AB均匀绕在一个圆环形的铁芯上，CD之间输入交变电压，拨动滑动触头P就可以调节输出电压．图中变压器视为理想变压器，两电表均为理想交流电表，R1=8Ω、R2=5Ω．R3为总阻值为10Ω的滑动变阻器．现在CD两端输入图乙所示正弦式交流电，下列说法正确的是（ ）
甲 乙
A．当变压器滑动触头P逆时针转动时，电流表，电压表示数均变大
B．当滑动变阻器滑动触头向上滑动时，电压表读数不变，电流表读数变小
C．若电压表与电流表示数分别是5V和1A，变压器原副线圈匝数比为12:7
D．若变压器滑动触头P拨至PB间线圈匝数是AB间线圈匝数的一半的位置，电压表示数是18V
【答案】B,C
【知识点】变压器原理；交变电流的图像与函数表达式
【解析】【解答】A. 当变压器滑动触头P逆时针转动时，副线圈匝数增大，故MN两端输入电压增大，干路电流增大，则R1两端电压增大，A符合题意；
B. 滑动变阻器触头向上滑动时，电阻增大，电流减小，电流表示数减小，MN两端电压不变，由于R1两端电压减小，故电压表示数增大，B不符合题意；
C. 若电压表示数为5V，电流表示数为1A，则MN干路电流
I=IA+UR2=2A
MN两端电压为
UMN=U+IR1=21V
由图乙可知输入电压为
UAB=36V
匝数之比
nABnMN=UABUMN=12:7
C符合题意；
D. 若变压器滑动触头P拨至PB间线圈匝数是AB间线圈匝数的一半的位置时，MN两端的电压
UMN=UAB·nMNnAB=18V
则电压表示数不等于18V，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】根据变压器的原理，结合电路结构，可得出电压和电流的大小及其变化。
9．一块三棱柱玻璃砖的横截面为等腰直角三角形，如图所示，AC边长为L=603cm,∠B=90°，该玻璃砖对红光的折射率为n=2．一束平行于AC边的红光从AB边上的某点O（未画出）射入玻璃砖，并恰能射到AC边的中点D，不考虑光在BC边上的反射，光速c=3×108m/s．则下列说法正确的是（ ）
A．从玻璃砖射出的红光将不再与AC边平行
B．红光在玻璃砖内传播的时间为4×10-9s
C．只将红光改为紫光，紫光会从AC边射出玻璃砖
D．只将O向上平移，经AB边折射的光线直线射到BC边一定发生全反射
【答案】B,D
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】AC. 根据几何关系可知红光在AB边的入射角为45°，由
n=sin45°sinθ1
可得
θ1=30°
而红光的频率小于紫光，故紫光的折射率更大，在AB边的折射角更小，有几何关系可知红光和紫光在AC边的入射角都大于45°，由
sinC=1n
可得
C=45°
故两光均会在AC边发生全反射，根据光路可逆原理可知，在BC边的出射光均与AC边平行，AC不符合题意；
B. 已知红光在AB边上的入射点为O，由正弦定理可得
ODsin45°=ADsin90°+30°
又
v=cn
故红光在玻璃砖内传播时间为
t=2ODv=4×10-9s
B符合题意；
D. 经AB边折射的光线直线射到BC边时，在AB边的折射角为30°，又几何关系可知，在BC边的入射角为60°，大于临界角，一定发生全反射，D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】根据折射定律，结合几何关系可得出光路图，利用折射率与全反射的关系式可得出结论。
10．如图1所示，间距为L的两足够长平行光滑导轨处于竖直固定状态，导轨处在垂直导轨平面的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，导轨顶端连接阻值为R的定值电阻．质量为m、接入电路电阻也为R的金属杆垂直接触导轨，让金属杆由静止开始下落，同时给金属杆施加竖直方向的拉力，使金属杆运动的速度v与运动位移x的关系如图2所示，当金属杆运动x0距离时撤去外力，金属杆恰能匀速运动．已知重力加速度大小为g，金属杆在运动的过程中始终与导轨垂直且接触良好，则金属杆运动x0距离的过程中（ ）
图1 图2
A．金属杆做初速度为零的匀加速直线运动
B．金属杆克服安培力做的功为12mgx0
C．金属杆受到的安培力的冲量大小为B2L2x02R
D．通过定值电阻的电量为BLx02R
【答案】B,C,D
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的动力学问题；电磁感应中的能量类问题
【解析】【解答】A. 若金属杆做初速度为零的匀加速直线运动，则速度与位移关系式为
v2=2ax
可知
v=2ax
结合图2，明显金属杆不做初速度为零的匀加速直线运动，A不符合题意；
B. 设金属杆的速度为v，最大速度为v'，金属杆切割磁感线产生电动势
E=BLv
电路中电流
I=E2R
安培力大小
F=BLv
联立可知安培力的大小
F=BIL=B2L2v2R
安培力做功为
W=Fx=B2L2v2Rx=B2L22R·12v'x0
当撤去拉力时金属杆做匀速运动，则
mg=B2L2v'2R
联立可得
W=12mgx0
B符合题意；
C. 由题可知，通过定值电阻的电量为
q=It=∆Φ2R=BLx02R
则安培力的冲量
I=BILt=B2L2x02R
D符合题意。
故答案为：BCD。
【分析】根据导体棒切割磁感线产生感应电动势的表达式，结合欧姆定律可得出安培力的表达式，进而可得出做功的大小。
二、非选择题：本题共5小题，共54分．
11．（1）某同学用插针法测定一长方体玻璃砖的折射率．操作步骤如下：
①在白纸上放好玻璃砖，在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2；
②在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4，使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像；
③用铅笔环绕玻璃砖画出边界aa'和bb'；
④取下玻璃砖、大头针，在白纸上描出光线的径迹，量出入射角i和折射角r，计算出折射率；
⑤改变入射角，重复上述过程，求出多组折射率并取其平均值．
（a）以上步骤中有错误或不妥之处的是 （填步骤前序号）．
（b）为了减小实验误差，实验时的正确操作是 ．
A．入射角应尽量小些
B．玻璃砖的宽度宜小一些
C．大头针应垂直地插在纸面上
D．大头针P1、P2及P3、P4之间的距离应适当小些
（C）该同学在画界面时，不小心将两界面aa'、bb'间距画得比玻璃砖宽度大些，如图所示，则他测得折射率 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）．
（2）用油膜法估测油酸分子大小时，下列操作会导致测量值偏小的是____
A．洒痱子粉时，痱子粉在水面上铺的太厚
B．配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了
C．计算油膜面积时，把不到半格的油膜也记为一格
D．测量1ml溶液总滴数时，误将61滴溶液计为60滴
（3）某学习小组用如图（a）所示的双缝干涉实验装置测量光的波长．请根据提示完成下列问题：
图（a） 图（b）
①若取下滤光片，其他实验条件不变，则在目镜中
A．观察不到干涉条纹
B．可观察到明暗相间的白色条纹
C．可观察到彩色条纹
②实验中，选用绿色滤光片测量绿光波长，测得双缝间的距离d=0.5mm，双缝与屏之间的距离L=0.850m．当分划板的中心刻线与第1条亮条纹的中心对齐时，手轮上读数为9.449mm，转动手轮，使分划线向一侧移动，当分划板的中心刻线与第6条亮条纹的中心对齐时，手轮上示数如图（b）所示，其读数为 mm，由以上数据求得绿光的波长为 m（计算结果保留三位有效数字）．
【答案】（1）③；C；偏小
（2）C
（3）C；13.870；5.20×10-7
【知识点】测定玻璃的折射率；用双缝干涉测光波的波长；用油膜法估测油酸分子的大小
【解析】【解答】（1） （a） 在步骤 ③ 中，应该在玻璃两侧分别描两个点，然后移开玻璃，接着分别过两点做出边界aa'和bb'，故选 ③ 。
（b） A. 为减小实验误差，入射角应适当大一些，A不符合题意；
B. 玻璃砖的宽度应适当宽一些，减小实验误差，B不符合题意；
C. 为了使大头针挡住前面大头针的像，大头针应垂直地插在纸面上，C符合题意；
D. 为了减小实验误差， 大头针P1、P2及P3、P4之间的距离应适当小些 ，D不符合题意。
故答案为：C
（c）玻璃砖地宽度过大，导致折射角的测量值偏大，入射角没有误差，由
n=sinisinr
可知，测得的折射率将偏小；
（2）A. 洒痱子粉时，痱子粉在水面上铺的太厚 ，导致油酸膜未能全部展开，导致面积偏小，由
d=VS
故直径测量值偏大，A不符合题意；
B. 配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了 ，会导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算小一些，测量体积偏大，直径偏大，B不符合题意；
C. 计算油膜面积时，把不到半格的油膜也记为一格，造成面积偏大，故直径测量值偏小，C符合题意；
D. 测量1ml溶液总滴数时，误将61滴溶液计为60滴，导致计算1滴纯油酸体积偏大，故直径测量值偏大，D不符合题意。
故答案为：C
（3） ①若取下滤波片，则通过双缝的光不再是单色光，白光是复色光，因此在其他实验条件不变的情况下， 在目镜中将观察到彩色条纹；
故选C。
② 由图可知螺旋测微器读读数为
13.5mm+37.0×0.01mm=13.870mm
由题可知
∆x=x6-x15=13.870-9.4495=0.8842mm
根据
∆x=Ldλ
可得
λ=∆xdL=0.8842×10-3×0.5×10-30.850=5.20×10-7m
【分析】（1）根据光的折射定律，结合入射角折射角的测量原理可得出实验步骤的可行性；（2）利用油酸分子直径表达式，结合实验步骤可得出结论；（3）利用双缝干涉条纹间距表达式可得出结论。
12．有一额定电压为2.8V，额定功率0.56W的小灯泡，现要用伏安法描绘这个小灯泡的伏安特性曲线，有下列器材可供选用：
A．电压表（量程0~3V内阻约6kΩ）
B．电压表（量程0~6V，内阻约20kΩ）
C．电流表（量程0～0.6A，内阻约0.5Ω）
D．电流表（量程0~200mA，内阻约20kΩ）
E．滑动变阻器（最大电阻10Ω，允许最大电流2A）
F．滑动变阻器（最大电阻200Ω，允许最大电流150mA）
G．三节干电池（电动势约为4.5V）
H．电键、导线若干
（1）为提高实验的精确程度，电压表应选用 ；电流表应选用 ；滑动变阻器应选用 ；（以上均填器材前的序号）
（2）请在虚线框内画出描绘小灯泡伏安特性曲线的电路图 ；
（3）通过实验描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图所示，某同学将一电源（电动势E=2V，内阻r=5Ω）与此小灯泡直接连接时，小灯泡的实际功率是 W（保留两位有效数字）．
【答案】（1）A；D；E
（2）
（3）0.18（0.16-0.20范围内均给对）
【知识点】描绘小灯泡的伏安特性曲线
【解析】【解答】（1）由题可知灯泡额定电压为2.8V，故选用0~3V的电压表合适，故选A；
额定电流
I=PU=0.2A
为了读数更加精确，选取0~200mA的电流表，故选D；
描绘灯泡的伏安特性曲线需要电压从0开始，故电路需要使用分压式结构，选取额定电流大的滑动变阻器，故选择E；
（2）灯泡电阻为
R=U2P=14Ω
可知
RVRA=20kΩ>R
故使用电流表的外接法，实验电路设计如图所示
（3）可知电源电动势E=2V，r=5Ω，由
E=U+Ir
可知
I=-15U+25
将其作图在I-U图像中可得交点对应电压、电流的值约为1.22V，0.145A，故实际功率为P=UI≈0.18W
【分析】（1）根据灯泡的额定电压和额定电流的数值可选取合适量程的电表；（2）根据电压表、电流表与灯泡电阻的大小关系可得出电流表的接法。
13．人工锆石的折射率介于普通玻璃和钻石之间，通常用来代替钻石做成“物美价廉”的饰品。现有一块等腰三棱镜形状的人工锆石材料，如图所示。已知AB=BC=a，∠B=120°，一束激光垂直于AB边由D点入射，BD=14a，在AC面上恰能发生全反射，并由BC面的E点（图中未画出）射出，已知光在真空中的速度大小为c，求：
（1）该人工锆石的折射率n；
（2）光在该人工锆石中的传播速度大小；
（3）激光在材料中由D到E的传播时间t。
【答案】（1）解：光路图如图所示
有几何分析可知，全反射角为C=30°
则n=1sin30°=2
（2）解：光在该人工锆石中的传播速度大小v=cn=c2
（3）解：根据几何关系可知AC=sin120°sin30°a=3a
2(DF+EF)=AC
所以DF=EF=3a4
所以运动时间t=2×3a4c2=3ac
【知识点】光的全反射；光的直线传播；光的折射及折射定律
【解析】【分析】（1）根据光在人工锆石中的光路图，利用几何关系得出全反射的临界角，结合全反射临界角的正弦值和折射率的关系得出人工锆石的折射率 ；
（2）根据灌溉介质中传播的距离和折射率的关系得出光在该人工锆石中的传播速度；
（3）根据几何关系以及光的直线传播得出激光在材料中由D到E的传播时间 。
14．如图所示，边长为L的正方形单匝线圈abcd，电阻为r，外电路的电阻为R,ab的中点和cd的中点的连线OO'恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B，若线圈从图示位置开始，以角速度ω绕OO'轴匀速转动，求：
（1）线圈转过一周过程中产生的感应电动势的最大值；
（2）线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R的电荷量；
（3）线圈转动一周的过程中，电阻R上产生的热量Q．
【答案】（1）解：当线圈与磁场平行时感应电动势最大，最大值为Em=NBSω=12BL2ω
（2）解：线圈从图示位置转过180°的过程中，穿过线圈磁通量的变化量大小为
ΔΦ=2BS=2B12L2=BL2
线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R的电荷量为q=ΔΦR+r=BL2R+r
（3）解：感应电动势的有效值为E=22Em=22×12BL2ω=24BL2ω
感应电流有效值为I=ER+r
电阻R上产生的热量为Q=I2RT其中T=2πω
线圈转动周的过程中，电阻R上产生的热量为Q=πB2L4Rω4(r+R)2
【知识点】法拉第电磁感应定律；电磁感应中的电路类问题；电磁感应中的能量类问题
【解析】【分析】（1）利用线圈转动切割产生感应电动势的表达式可得出电动势的最大值；（2）根据线圈转过的角度可得出磁通量的变化量大小，利用电荷量的表达式可得出结论；（3）利用感应电动势的有效值可得出电流的有效值，根据焦耳定律可得出电阻产生的热量大小。
15．如图甲所示，间距L=1m的足够长“U”型倾斜导轨倾角θ=37°，顶端连一电阻R=1Ω；虚线MN的左侧一面积S=0.6m2的圆形区域存在匀强磁场，磁场方向垂直于斜面向下，磁感应强度B大小随时间t变化如图乙所示；虚线MN的右侧区域存在方向垂直于斜面向下、磁感应强度为B1=1T匀强磁场．一长也为L=1m，电阻r=1Ω的金属棒ab在虚线MN右侧靠近MN，与导轨垂直放置，在t=0至t=1s，金属棒ab恰好静止，之后，开始沿导轨下滑，经过足够长的距离到达位置EF，且在到达EF前速度已经稳定，最后停止在导轨上某处．已知EF左侧导轨均光滑，EF右侧导轨与金属棒间的动摩擦因数μ=0.75,g取10m/s2，不计导轨电阻与其他阻力，sin37°=0.6,cs37°=0.8．求：
图甲 图乙
（1）t=0至t=1s内流过电阻R的电流和金属棒ab的质量；
（2）金属棒ab到达EF时速度的大小；
（3）金属棒ab通过EF后通过电阻R的电荷量．
【答案】（1）解：在t=0至t=1s，回路感应电动势为E1，流过电阻R的电流为I1，则
E1=ΔφΔt=ΔBSΔt=ΔBΔtS
又I1=E1R+r
解得E1=0.6V,I1=0.3A
金属棒ab恰好静止，设金属棒ab的质量为m，有mgsinθ=B1I1L
解得m=0.05kg
（2）解：设金属棒ab到达EF时速度的大小为v1，有B12L2v1R+r=mgsinθ
解得v1=0.6m/s
（3）解：EF右侧导轨与金属棒间的动摩擦因数μ=0.75,sin37°=0.6,cs37°=0.8，则有
mgsinθ=μmgcsθ
所以金属棒ab通过EF后，受到的合外力等于安培力．
设流过电阻R的平均电流为I2，安培力平均大小是F1，时间是t1，通过电阻R的电荷量为q，则由动量定理F1t1=mv1
又F1=B1I2Lq=I2t
则有B1qL=mv1
解得q=0.03C
【知识点】受力分析的应用；共点力的平衡；导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的动力学问题
【解析】【分析】（1）根据法拉第电磁感应定律，结合磁场随时间变化图线可得出电动势和电流的大小，利用受力分析和安培力的表达式可得出结论；（2）根据安培力的表达式，结合受力平衡可得出速度的带大小；（3）利用动量定理可得出通过电阻的电荷量的大小。