精品解析：广东省潮州市松昌中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题

2023—2024学年度第二学期期中教学检测 高二级物理科试卷 一、单项选择题：（本题共6小题，每小题4分，共24分。每小题的4个选项中只有一个是正确的。请将正确选项选出并填在答题卷对应表格中。） 1. 如图所示，通电导线MN在纸面内从a位置绕其一端M转至b位置时，通电导线所受安培力的大小变化情况是（　　） A. 变小 B. 不变 C. 变大 D. 不能确定 2. 小红利用图1所示的装置，观察红光的干涉、衍射现象，其中P是光学元件，且P到光屏的距离恒定，通过实验在光屏上得到了图2所示甲、乙、丙、丁四种图样。下列说法正确的是（　　） A. 甲对应的P是双缝，双缝间距较大 B. 乙对应的P是双缝，双缝间距较大 C. 丙对应的P是单缝，缝的宽度较宽 D. 丁对应的P是单缝，缝的宽度较窄 3. 如图，来自太阳和其他星体的宇宙射线含有大量高能粒子，幸好由于地磁场的存在改变了这些带电粒子的运动方向，使很多带电粒子不能到达地面，避免了其对地面生命的危害。已知潮州上空某处由南指向北的磁感应强度约为，如果有一速率、电量为的正电荷竖直向下运动穿过此处的地磁场，则该正电荷受到的洛伦兹力约为（　　） A. 9.6×10-18N 向东 B. 9.6×10-17N 向西 C. 9.6×10-16N 向北 D. 9.6×10-15N 向南 4. 某小组用如图a所示的风速仪研究交流电，风杯在风力作用下带动与其连在一起的永磁铁转动；某一风速时，线圈中产生的交变电流如图b所示，已知风杯转速与风速成正比，则（　　） A. 该交变电流的周期为 B. 该交变电流的峰值为 C. 风速增大，产生的交变电流周期增大 D. 风速增大，产生的交变电流峰值增大 5. 图甲示意我国建造的第一台回旋加速器，该加速器存放于中国原子能科学研究院，其工作原理如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A. 由于粒子速度被逐渐加大，则它在形盒中的运动周期越来越小 B. 由于粒子速度被逐渐加大，极板所加的交流电周期要相应减小 C. 粒子从加速器出来的最大速度与形盒的半径大小及磁场磁感应强度有关 D. 粒子增加的动能来源于磁场 6. 如图所示，用均匀导线做成边长为L、电阻为R的正方形闭合线框，在外力作用下以速度v向右匀速进入匀强磁场的过程中，则下列说法正确的是（　　） A. c、b两点间的电压为 B. c、b两点间的电压为 C. 线框进入磁场过程中，产生的热量为 D. 线框进入磁场过程中，外力做功的功率为 二、多项选择题：（共4小题，每小题6分，共24分。每小题有两个或两个以上选项正确。选对6分，漏选3分，错选、不选得0分，请将正确选项选出并填在答题卷对应表格中） 7. 下列四幅生活情景，关于光的理论，说法正确的是（　　） A. 甲图，阳光照射下肥皂泡呈现彩色，是光的干涉现象 B. 乙图，海市蜃楼是光的反射现象 C. 丙图，茂密的树叶间有彩色的光环，是光的折射现象 D. 丁图，偏光太阳镜可以减少炫光，是光的偏振现象 8. 如图甲所示，用强磁场将百万开尔文的高温等离子体（等量的正离子和电子）约束在特定区域实现受控核聚变的装置叫托克马克装置。 我国托克马克装置在世界上首次实现了稳定运行100秒的成绩。图乙为其中沿管道方向的磁场分布图，越靠管的右侧磁场越强。 不计离子重力，关于离子在图乙磁场中运动时，下列说法正确的是（　　） A. 离子在磁场中运动时，磁场可能对其做功 B. 离子在磁场中运动时，离子的动能一定不变 C. 离子由磁场的左侧区域向右侧区域运动时，运动半径减小 D. 离子由磁场的左侧区域向右侧区域运动时，洛伦兹力不变 9. 心电图仪是将心肌收缩产生的脉动转化为电压脉冲的仪器，其输出部分可等效为一个不计内阻的交流电源，其电压会随着心跳频率发生变化，如图所示，心电图仪与一理想变压器的初级线圈相连接，扬声器（等效为一个定值电阻）与一滑动变阻器连接在次级线圈两端。下列说法正确的是（　　） A. 保持电压不变，向右滑动滑片P，原线圈功率变小 B. 保持电压不变，向左滑动滑片P，扬声器电流I2变小 C. 保持滑片P不动，当变大时，扬声器的功率变大 D. 保持滑片P不动，当变小时，原线圈的电流I1减小 10. 某同学设想的减小电梯坠落时造成伤害的一种应急安全装置如图所示，在电梯轿厢底部安装永久强磁铁，磁铁N极朝上，电梯井道内壁上铺设若干金属线圈，线圈在电梯轿厢坠落时能自动闭合，从而减小对箱内人员的伤害。当电梯轿厢坠落到图示位置时，下列说法正确的是（　　） A. 从上往下看，金属线圈A中的感应电流沿逆时针方向 B. 从上往下看，金属线圈B中的感应电流沿逆时针方向 C. 金属线圈B对电梯轿厢下落有阻碍作用，A没有阻碍作用 D. 金属线圈B有收缩的趋势，A有扩张的趋势 三、实验题：（共16分。请把答案填在答题卷相应位置上） 11. 如图所示为一个教学用的简易变压器，两线圈的匝数未知，某同学想用所学变压器的知识测定两线圈的匝数。 （1）为完成该实验，除了选用电压表、导线外，还需要选用低压_______（选填“直流”或“交流”）电源。 （2）该同学在变压器铁芯上绕10匝绝缘金属导线C，然后将A线圈接电源，用电压表分别测出线圈A、线圈B及线圈C两端的电压，记录在下面的表格中，则线圈A的匝数为_______匝，线圈B的匝数为_______匝。 A线圈电压 B线圈电压 C线圈电压 8.0V 3.8V 0.2V （3）为减小线圈匝数的测量误差，你认为绕制线圈C的匝数应该_______（选填“多一些”或“少一些”）更好。 12. 某同学测量一半圆形透明玻璃砖的折射率，实验过程如下： ①用游标卡尺测量玻璃砖的直径d，确定其底面圆心位置并标记在玻璃砖上； ②将玻璃砖放在位于水平桌面并画有直角坐标系的白纸上，使其底面圆心和直径分别与O点和x轴重合，将一长直挡板紧靠玻璃砖并垂直于x轴放置，如图（b）所示； ③用激光器发出激光从玻璃砖外壁始终指向O点水平射入，从y轴开始向右缓慢移动激光器，直至恰好没有激光从玻璃砖射出至挡板上的区域时，在白纸上记录激光束从玻璃砖外壁入射的位置P。 ④取走玻璃砖，过P点作y轴的垂线PQ，用刻度尺测量PQ的长度L。 根据以上步骤，回答下列问题： （1）测得半圆形玻璃砖直径d的读数如图（a）所示，则________cm； （2）步骤③中，没有激光射至挡板上区域的原因是激光束在玻璃砖直径所在界面处发生了________； （3）根据以上测量的物理量，写出计算玻璃砖折射率的表达式为________，若测得PQ线段的长度，计算可得玻璃砖的折射率为________。（结果保留3位有效数字） 四、计算题:（本题共3小题，共36分，请把答案填在答题卷相应位置上） 13. 半圆形玻璃砖的横截面如图所示，圆心为O，半径为R，是水平直径，C为半径的中点，一光线沿与夹角的方向从C点射入玻璃砖，折射光线从半圆的最低点D射出。取，，真空中的光速为c，求： （1）光线在C点发生折射的折射角r的正弦值； （2）玻璃砖对该光线的折射率n； （3）该光线在玻璃砖中传播的速度大小v。 14. 在芯片制造过程中，离子注入是芯片制造重要的工序。甲图是我国自主研发的离子注入机，乙图是离子注入机的部分工作原理示意图。从离子源发出的离子经电场加速后沿水平方向先通过速度选择器，再进入磁分析器，磁分析器是中心线半径为R的四分之一圆环，其两端中心位置M和N处各有一个小孔，利用磁分析器选择出特定比荷的离子后经N点打在硅片（未画出）上，完成离子注入。已知速度选择器和磁分析器中的匀强磁场的磁感应强度大小均为B、方向均垂直纸面向外；速度选择器中匀强电场的电场强度大小为E。整个系统置于真空中，不计离子重力。求： （1）能从速度选择器中心线通过的离子的速度大小v； （2）能通过N打到硅片上的离子的比荷，并判断该离子的带电性质。 15. 如图（a）所示，平行长直金属导轨水平放置，间距为，导轨右端接有阻值为R的电阻，导体棒垂直放置在导轨上，且接触良好，导体棒及导轨的电阻均不计，导轨间圆形区域内有方向竖直向上的匀强磁场，直径与导轨垂直，长度也为，从0时刻开始，磁感应强度的大小随时间变化如图（b）所示（和已知）；时刻，导体棒匀速向左恰好进入磁场，在时棒受到最大的安培力。棒在导轨上始终做匀速直线运动。答案可含。求： （1）棒在运动过程中受到最大的安培力； （2）在内，电阻R产生的焦耳热。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2023—2024学年度第二学期期中教学检测 高二级物理科试卷 一、单项选择题：（本题共6小题，每小题4分，共24分。每小题的4个选项中只有一个是正确的。请将正确选项选出并填在答题卷对应表格中。） 1. 如图所示，通电导线MN在纸面内从a位置绕其一端M转至b位置时，通电导线所受安培力的大小变化情况是（　　） A. 变小 B. 不变 C. 变大 D. 不能确定 【答案】B 【解析】 【详解】根据安培力表达式 可知转动过程，通电导线所受安培力的大小不变。 故选B。 2. 小红利用图1所示的装置，观察红光的干涉、衍射现象，其中P是光学元件，且P到光屏的距离恒定，通过实验在光屏上得到了图2所示甲、乙、丙、丁四种图样。下列说法正确的是（　　） A. 甲对应的P是双缝，双缝间距较大 B. 乙对应的P是双缝，双缝间距较大 C. 丙对应的P是单缝，缝的宽度较宽 D. 丁对应的P是单缝，缝的宽度较窄 【答案】A 【解析】 【详解】AB．条纹甲和乙都是平行等距的，都是干涉条纹，则甲和乙对应的P是双缝，根据 可知，甲条纹间距较小，则甲双缝间距较大，选项A正确，B错误； CD．丙和丁对应的条纹是平行不等距的，则为衍射条纹，则P是单缝，因丙图的衍射现象较丁更明显，可知丙的缝的宽度较窄，选项CD错误。 故选A。 3. 如图，来自太阳和其他星体的宇宙射线含有大量高能粒子，幸好由于地磁场的存在改变了这些带电粒子的运动方向，使很多带电粒子不能到达地面，避免了其对地面生命的危害。已知潮州上空某处由南指向北的磁感应强度约为，如果有一速率、电量为的正电荷竖直向下运动穿过此处的地磁场，则该正电荷受到的洛伦兹力约为（　　） A. 9.6×10-18N 向东 B. 9.6×10-17N 向西 C. 9.6×10-16N 向北 D. 9.6×10-15N 向南 【答案】A 【解析】 【详解】该正电荷受到的洛伦兹力大小为 根据左手定则可知，洛伦兹力方向向东。 故选A。 4. 某小组用如图a所示的风速仪研究交流电，风杯在风力作用下带动与其连在一起的永磁铁转动；某一风速时，线圈中产生的交变电流如图b所示，已知风杯转速与风速成正比，则（　　） A. 该交变电流的周期为 B. 该交变电流的峰值为 C. 风速增大，产生的交变电流周期增大 D. 风速增大，产生的交变电流峰值增大 【答案】D 【解析】 【详解】A．从图像可以看出该交变电流的周期为，A错误； B．结合图像可知该交变电流的峰值为，B错误； C．已知风杯转速与风速成正比，风速增大，风杯转速就越大，由 知产生的交变电流周期减小，C错误； D．已知风杯转速与风速成正比，风速增大，风杯转速就越大，由 可知产生的交变电流峰值增大，D正确。 故选D。 5. 图甲示意我国建造的第一台回旋加速器，该加速器存放于中国原子能科学研究院，其工作原理如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A. 由于粒子速度被逐渐加大，则它在形盒中的运动周期越来越小 B. 由于粒子速度被逐渐加大，极板所加的交流电周期要相应减小 C. 粒子从加速器出来的最大速度与形盒的半径大小及磁场磁感应强度有关 D. 粒子增加的动能来源于磁场 【答案】C 【解析】 【详解】AB．粒子在磁场中运动的周期，与粒子速度无关，故粒子在形盒中的运动周期不变，所加交流电的周期也相应保持不变，故AB错误； C．粒子由形盒中飞出时，有 得 结合 可解得粒子的最大速度为 与形盒的半径大小及磁场磁感应强度均有关，故C正确； D．洛伦兹力总与粒子的运动方向垂直，不对粒子做功，只改变其方向，粒子增加的动能来源于加速电场，故D错误。 故选C。 6. 如图所示，用均匀导线做成边长为L、电阻为R的正方形闭合线框，在外力作用下以速度v向右匀速进入匀强磁场的过程中，则下列说法正确的是（　　） A. c、b两点间的电压为 B. c、b两点间的电压为 C. 线框进入磁场过程中，产生的热量为 D. 线框进入磁场过程中，外力做功的功率为 【答案】D 【解析】 【详解】AB．线框进入磁场过程中，bc边切割磁感线产生的感应电动势 bc边充当电源，另外三边为外电路。c、b间电压为电源两端电压，即外电路电压 故AB错误； D．线框匀速进入磁场，外力大小为 功率为 故D正确； C．线框进磁场过程中，经历的时间 线框产生得焦耳热 故C错误。 故选D。 二、多项选择题：（共4小题，每小题6分，共24分。每小题有两个或两个以上选项正确。选对6分，漏选3分，错选、不选得0分，请将正确选项选出并填在答题卷对应表格中） 7. 下列四幅生活情景，关于光的理论，说法正确的是（　　） A. 甲图，阳光照射下肥皂泡呈现彩色，是光的干涉现象 B. 乙图，海市蜃楼是光的反射现象 C. 丙图，茂密的树叶间有彩色的光环，是光的折射现象 D. 丁图，偏光太阳镜可以减少炫光，是光的偏振现象 【答案】AD 【解析】 【详解】A．阳光照射下肥皂泡呈现彩色，是薄膜的前后表面的光发生干涉而产生的，故A正确； B．海市蜃楼是光的折射现象，是由于空气不均匀时，对光的折射率不同而产生的，故B错误； C．茂密的树叶间有彩色的光环，这属于光的衍射现象，故C错误； D．偏光太阳镜可以减少炫光，是光的偏振现象，故D正确。 故选AD。 8. 如图甲所示，用强磁场将百万开尔文的高温等离子体（等量的正离子和电子）约束在特定区域实现受控核聚变的装置叫托克马克装置。 我国托克马克装置在世界上首次实现了稳定运行100秒的成绩。图乙为其中沿管道方向的磁场分布图，越靠管的右侧磁场越强。 不计离子重力，关于离子在图乙磁场中运动时，下列说法正确的是（　　） A. 离子在磁场中运动时，磁场可能对其做功 B. 离子在磁场中运动时，离子的动能一定不变 C. 离子由磁场的左侧区域向右侧区域运动时，运动半径减小 D. 离子由磁场的左侧区域向右侧区域运动时，洛伦兹力不变 【答案】BC 【解析】 【详解】AB．离子在磁场中运动时，由于洛伦兹力方向总是与速度方向垂直，可知磁场对其一定不做功，动能不变，故A错误，B正确； CD．离子在磁场中，洛伦兹力为 右侧区域磁场较强，由洛伦兹力提供向心力可得 可得 所以离子由磁场的左侧区域向右侧区域运动时，运动半径减小，故C正确，D错误。 故选BC。 9. 心电图仪是将心肌收缩产生的脉动转化为电压脉冲的仪器，其输出部分可等效为一个不计内阻的交流电源，其电压会随着心跳频率发生变化，如图所示，心电图仪与一理想变压器的初级线圈相连接，扬声器（等效为一个定值电阻）与一滑动变阻器连接在次级线圈两端。下列说法正确的是（　　） A. 保持电压不变，向右滑动滑片P，原线圈功率变小 B. 保持电压不变，向左滑动滑片P，扬声器电流I2变小 C. 保持滑片P不动，当变大时，扬声器的功率变大 D. 保持滑片P不动，当变小时，原线圈的电流I1减小 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．保持电压不变，又因为原副线圈的匝数不变，所以副线圈两端电压不变，向右滑动滑片P，副线圈的总电阻增大，副线圈的电流变小，原线圈的电流也变小，原线圈的功率变小，故A正确； B．同理，保持电压不变，向左滑动滑片P，副线圈总电阻变小，副线圈的电流增大，所以扬声器电流变大，故B错误； C．保持滑片P不动，副线圈的电阻不变，当变大时，副线圈的电压增大，所以副线圈中电流增大，扬声器的功率变大，故C正确； D．保持滑片P不动，副线圈的电阻不变，当变小时，副线圈的电压减小，所以副线圈中电流减小，根据原副线圈匝数与电流的关系，可知原线圈的电流减小，故D正确。 故选ACD。 10. 某同学设想的减小电梯坠落时造成伤害的一种应急安全装置如图所示，在电梯轿厢底部安装永久强磁铁，磁铁N极朝上，电梯井道内壁上铺设若干金属线圈，线圈在电梯轿厢坠落时能自动闭合，从而减小对箱内人员的伤害。当电梯轿厢坠落到图示位置时，下列说法正确的是（　　） A. 从上往下看，金属线圈A中的感应电流沿逆时针方向 B. 从上往下看，金属线圈B中的感应电流沿逆时针方向 C. 金属线圈B对电梯轿厢下落有阻碍作用，A没有阻碍作用 D. 金属线圈B有收缩的趋势，A有扩张的趋势 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．当电梯坠落至如图位置时，闭合线圈中向上的磁场减弱，感应电流的方向从下往上看是顺时针方向，中向上的磁场增强，感应电流的方向从下往上看是逆时针方向，故B错误，A正确； C．结合AB的分析可知，当电梯坠落至如图位置时，闭合线圈都在阻碍电梯下落，故C错误； D．闭合线圈中向上的磁场减弱，中向上的磁场增强，根据楞次定律可知，线圈有收缩的趋势，有扩张的趋势，故D正确。 故选AD。 三、实验题：（共16分。请把答案填在答题卷相应位置上） 11. 如图所示为一个教学用的简易变压器，两线圈的匝数未知，某同学想用所学变压器的知识测定两线圈的匝数。 （1）为完成该实验，除了选用电压表、导线外，还需要选用低压_______（选填“直流”或“交流”）电源。 （2）该同学在变压器铁芯上绕10匝绝缘金属导线C，然后将A线圈接电源，用电压表分别测出线圈A、线圈B及线圈C两端的电压，记录在下面的表格中，则线圈A的匝数为_______匝，线圈B的匝数为_______匝。 A线圈电压 B线圈电压 C线圈电压 8.0V 3.8V 0.2V （3）为减小线圈匝数的测量误差，你认为绕制线圈C的匝数应该_______（选填“多一些”或“少一些”）更好。 【答案】（1）交流 （2） ①. 400 ②. 190 （3）多一些 【解析】 【小问1详解】 变压器必须使用交流电源，直流电源不能让变压器正常工作，即还需要选用低压交流电源。 【小问2详解】 [1][2]设A、B、C线圈的匝数分别为、、，电压分别为、、，根据， 有， 【小问3详解】 为减小线圈匝数的测量误差，需要线圈C的电压尽可能大些，绕制线圈C的匝数应该多一些。 12. 某同学测量一半圆形透明玻璃砖的折射率，实验过程如下： ①用游标卡尺测量玻璃砖的直径d，确定其底面圆心位置并标记在玻璃砖上； ②将玻璃砖放在位于水平桌面并画有直角坐标系的白纸上，使其底面圆心和直径分别与O点和x轴重合，将一长直挡板紧靠玻璃砖并垂直于x轴放置，如图（b）所示； ③用激光器发出激光从玻璃砖外壁始终指向O点水平射入，从y轴开始向右缓慢移动激光器，直至恰好没有激光从玻璃砖射出至挡板上的区域时，在白纸上记录激光束从玻璃砖外壁入射的位置P。 ④取走玻璃砖，过P点作y轴的垂线PQ，用刻度尺测量PQ的长度L。 根据以上步骤，回答下列问题： （1）测得半圆形玻璃砖直径d的读数如图（a）所示，则________cm； （2）步骤③中，没有激光射至挡板上区域的原因是激光束在玻璃砖直径所在界面处发生了________； （3）根据以上测量的物理量，写出计算玻璃砖折射率的表达式为________，若测得PQ线段的长度，计算可得玻璃砖的折射率为________。（结果保留3位有效数字） 【答案】 ①. 6.43 ②. 全反射 ③. ④. 1.61 【解析】 【详解】（1）[1]由图（a）可知，玻璃砖的直径为 （2）[2]光束经玻璃砖折射后照在挡板上的区域内，当入射角逐渐增大，折射光线消失的时候，就是光束在玻璃界面处发生了全反射。 （3）[3]当恰好发生全反射时，有 [4]代入数据可得 四、计算题:（本题共3小题，共36分，请把答案填在答题卷相应位置上） 13. 半圆形玻璃砖的横截面如图所示，圆心为O，半径为R，是水平直径，C为半径的中点，一光线沿与夹角的方向从C点射入玻璃砖，折射光线从半圆的最低点D射出。取，，真空中的光速为c，求： （1）光线在C点发生折射的折射角r的正弦值； （2）玻璃砖对该光线的折射率n； （3）该光线在玻璃砖中传播的速度大小v。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）光路图如图所示 根据几何关系有 解得 （2）根据折射定律有 解得 （3）光线在玻璃砖中传播的速度大小 解得 14. 在芯片制造过程中，离子注入是芯片制造重要的工序。甲图是我国自主研发的离子注入机，乙图是离子注入机的部分工作原理示意图。从离子源发出的离子经电场加速后沿水平方向先通过速度选择器，再进入磁分析器，磁分析器是中心线半径为R的四分之一圆环，其两端中心位置M和N处各有一个小孔，利用磁分析器选择出特定比荷的离子后经N点打在硅片（未画出）上，完成离子注入。已知速度选择器和磁分析器中的匀强磁场的磁感应强度大小均为B、方向均垂直纸面向外；速度选择器中匀强电场的电场强度大小为E。整个系统置于真空中，不计离子重力。求： （1）能从速度选择器中心线通过的离子的速度大小v； （2）能通过N打到硅片上的离子的比荷，并判断该离子的带电性质。 【答案】（1）；（2），离子带正电荷 【解析】 【详解】（1）离子通过速度选择器时，有 解得 （2）离子在磁分析器中，有 解得 对离子受力分析可知，离子受到洛伦兹力指向圆心O，根据左手定则可知离子带正电荷。 15. 如图（a）所示，平行长直金属导轨水平放置，间距为，导轨右端接有阻值为R的电阻，导体棒垂直放置在导轨上，且接触良好，导体棒及导轨的电阻均不计，导轨间圆形区域内有方向竖直向上的匀强磁场，直径与导轨垂直，长度也为，从0时刻开始，磁感应强度的大小随时间变化如图（b）所示（和已知）；时刻，导体棒匀速向左恰好进入磁场，在时棒受到最大的安培力。棒在导轨上始终做匀速直线运动。答案可含。求： （1）棒在运动过程中受到最大的安培力； （2）在内，电阻R产生的焦耳热。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）设导体棒运动的速度大小为，由题意可知时刻导体棒将运动至ab位置，则有 时刻导体棒产生电动势为 回路电流为 导体棒受到最大的安培力为 联立解得 （2）易知导体棒在时离开磁场，此后回路中感生电动势大小为 在内，电阻R产生的焦耳热为 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $