精品解析：江西省景德镇市乐平市第三中学2024-2025学年高二下学期3月月考物理试题

2024-2025学年度高中物理3月月考试卷 考试范围：光学和磁场；考试时间：75分钟； 第Ⅰ卷（选择题） 一、单选题（共28分） 1. 太阳光通过云层时，经冰晶的折射或反射会形成日晕现象．如图所示为一束太阳光射到截面为六角形的冰晶上发生折射的光路图，、为其折射出的光线中两种单色光，下列说法正确的是（　　） A. 、光在冰晶中传播时，光的速度较大 B. 从同种玻璃中射入空气发生全反射时，光的临界角较大 C. 用同一装置做双缝干涉实验，光的条纹间距比光的窄 D. 遇到同样的障碍物，光比光更容易发生明显的衍射现象 2. 光的干涉现象在技术中有许多应用，如图所示是利用光的干涉检查某精密光学平面的平整度。把一个平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖。让单色光从上方射入，这时可以看到亮暗相间的条纹。下面说法中正确的是（　　） A. 图中上板是待检查的光学元件，下板是标准样板 B. 干涉条纹的产生是由于光在空气劈尖膜的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果 C. 干涉条纹中的暗纹是由于上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果 D. 观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧 3. 竖直面内一正三角形的底边水平，三个顶点处分别固定有与三角形平面垂直的长直导线，并通以如图所示方向的恒定电流，导线中的电流大小均相等，则A处导线所受到的安培力方向是（　　） A. 平行向左 B. 平行向右 C. 垂直向上 D. 垂直向下 4. 如图所示，在水平桌面上有一绝缘木板，木板上固定一关于直线对称的50匝心形导线圈，线圈与木板的总质量。导线圈与直线交于、两点，两点间的距离。直线左、右两侧分别加上水平方向匀强磁场，磁感应强度大小相等、方向相反且与垂直。导线圈中通入顺时针方向的电流时，水平桌面所受木板压力恰好为零。重力加速度大小取，则磁感应强度大小为（　　） A. B. C. D. 5T 5. 如图所示，边长为L的正方形abcd区域内有垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，O点是cd边的中点。若一质量为m，电荷量为q的带正电粒子（不计重力）从O点沿纸面以与Od成角的方向以不同的速率v射入磁场，能从ab边飞出的粒子的速率范围为（　　） A. B. C. D. 6. 如图所示，将非磁性材料制成的圆管置于匀强磁场中，当含有大量正负离子的导电液体从管中由左向右流过磁场区域时，测得管两侧M、N两点之间有电势差。忽略离子重力影响，则（　　） A. M点的电势高于N点 B. N点的电势高于M点 C. 管中导电液体的流速越大，M、N两点之间的电势差越小 D. 管中导电液体的离子浓度越大，M、N两点之间的电势差越大 7. 如图所示，图甲、乙、丙、丁分别为多级直线加速器、回旋加速器、磁流体发电机、质谱仪的原理示意图。以下说法正确的是（　　） A. 图甲中，粒子在筒中做加速运动，电压越大获得的能量越高 B. 图乙中，粒子第n次被加速前、后的轨道半径之比为 C. 图丙中，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 D. 图丁中，三种粒子由静止加速射入磁场，在磁场中PS距离最大 二、多选题（共18分） 8. 下列关于红光和紫光两种单色光的说法正确的是（　　） A. 在真空中，紫光比红光的波长长 B. 两种点光源位于水下同一深度时，红光在水面形成的光斑面积更大 C. 对于同一个很窄的单缝，紫光比红光的衍射现象更明显 D. 对于同一杨氏双缝干涉装置，光屏上红光相邻两个亮条纹中心间距比紫光大 9. 一倾角为的绝缘光滑斜面处在与斜面平行的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。质量为m，电荷量为的小球，以初速度从N点沿NM边水平入射磁场。已知斜面的高度为h且足够宽，小球始终未脱离斜面。已知重力加速度为g。则下列说法正确的是（　　） A. 小球在斜面上做匀变速曲线运动 B. 小球到达底边的时间为 C. 小球到达底边的动能为mgh D. 匀强磁场磁感强度的取值范围 10. 如图，以O为圆心的圆形区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B；圆的直径AB、CD互相垂直，半径OE与OB间的夹角。大量质量为m、电荷量为q的带正电粒子，以相同的初速率v从A点沿纸面各个方向射入磁场中，其中沿AB方向射入的粒子恰好从E点射出磁场。取，不计粒子的重力及粒子间的相互作用。下列判断正确的是（ ） A. 半径 B. 从E点射出磁场的粒子在磁场中运动的时间为 C. 在磁场中运动时间最长的粒子在磁场中运动的路程为 D. 若仅将初速率改为，粒子离开磁场时的速度方向可能与OE平行 第Ⅱ卷（非选择题） 三、实验题（共16分） 11. 杨氏双缝干涉实验被誉为史上“最美”的十大物理实验之一。在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图甲所示。 （1）在组装仪器时单缝和双缝应该相互______放置（选填“垂直”或“平行”）。 （2）双缝间距为d，毛玻璃光屏与双缝间的距离为L。从目镜中看到的干涉图样如图乙所示。使分划板的中心刻线对齐A亮条纹的中心，此时游标尺上的示数情况如图丙所示，其读数为______mm。若A、B两条亮纹中央间距为x，则所测光的波长为______（用所给物理量的字母表示）。 （3）若测量头中观察到的图样如图丁所示，波长的测量值______真实值（填“大于”、“小于”或“等于”）。 12. 某校物理学习小组在测某霍尔元件时，如图甲所示，在一矩形金属薄片的、间通入电流，同时外加与薄片垂直的磁场，在、两侧面间出现电压，这个现象称为霍尔效应，称为霍尔电压，且满足，式中为薄片的厚度，k为霍尔系数，将P、Q间通入电流I，同时把外加与薄片垂直向下的磁场B的霍尔元件当成电源连接成如图乙所示电路图，则 （1）用螺旋测微器测出霍尔元件厚度如图丙所示，则________mm； （2）M面的电势__________（填“高”“低”或“等”）于N面的电势； （3）按照图丁连接实物图： 改变电阻箱的阻值R。记录相应电压表的读数U，多次进行实验，得出图像如图戊所示，截距为b，则霍尔电压________，霍尔系数________（用题中的符号表示）。 四、解答题（共38分） 13. 如图所示，一束单色光从AB中点D沿垂直于直角三棱镜AB边的方向射入棱镜，在AC边上的E点发生反射和折射，且折射光线恰好与反射光线垂直。已知∠C=60°，AC=2L，光在真空中的速度为c。求： （1）该棱镜的折射率n； （2）该单色光从D到E再经反射到BC所用的时间t。 14. 如图所示，水平导轨间距为，导轨电阻忽略不计；导体棒的质量，连入导轨间的电阻，与导轨垂直且接触良好；电源电动势，内阻，电阻；外加匀强磁场的磁感应强度，方向垂直于，与导轨平面的夹角；与导轨间的动摩擦因数为（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），定滑轮摩擦不计，轻绳与导轨平行且对的拉力为水平方向，重力加速度g取，处于静止状态。已知。求： （1）受到的安培力大小； （2）重物重力G的取值范围。 15. 如图，在xoy坐标系所在的平面内，第一象限内有垂直纸面向外的匀强磁场，第二象限内有沿x轴负方向的匀强电场，场强大小为E。一质量为m、电荷量为-q（q>0）的带电粒子从x轴上的点以速度v沿与x轴正方向成60°角的方向射入磁场，恰好垂直于y轴射出磁场进入电场，不计粒子重力，求： （1）粒子在磁场中的运动半径r； （2）磁感应强度B的大小： （3）粒子从P点射入到第三次到达y轴的时间t。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024-2025学年度高中物理3月月考试卷 考试范围：光学和磁场；考试时间：75分钟； 第Ⅰ卷（选择题） 一、单选题（共28分） 1. 太阳光通过云层时，经冰晶的折射或反射会形成日晕现象．如图所示为一束太阳光射到截面为六角形的冰晶上发生折射的光路图，、为其折射出的光线中两种单色光，下列说法正确的是（　　） A. 、光在冰晶中传播时，光的速度较大 B. 从同种玻璃中射入空气发生全反射时，光的临界角较大 C. 用同一装置做双缝干涉实验，光的条纹间距比光的窄 D. 遇到同样的障碍物，光比光更容易发生明显的衍射现象 【答案】C 【解析】 【详解】A．由题图可知光的偏折程度比光的偏折程度小，根据折射定律可知，六角形冰晶对光的折射率小于对光的折射率，由可知、光在冰晶中传播时，光的速度较大，故A错误； B．根据全反射临界角公式，同种玻璃对光的折射率比对光的折射率小，可知从同种玻璃中射入空气发生全反射时，光的临界角较大，故B错误； C．因光的折射率小于对光的折射率，则光的频率小于光的频率，由可知光的波长比光的波长大，根据条纹间距公式可知，用同一装置做双缝干涉实验光的条纹间距比光的宽，故C正确； D．波长越小，衍射现象越不明显，因光的波长比光的波长大，则光比光更容易发生明显的衍射现象，故D错误。 故选C。 2. 光的干涉现象在技术中有许多应用，如图所示是利用光的干涉检查某精密光学平面的平整度。把一个平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上，一端用薄片垫起，构成空气劈尖。让单色光从上方射入，这时可以看到亮暗相间的条纹。下面说法中正确的是（　　） A. 图中上板是待检查的光学元件，下板是标准样板 B. 干涉条纹的产生是由于光在空气劈尖膜的前后两表面反射形成的两列光波叠加的结果 C. 干涉条纹中的暗纹是由于上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果 D. 观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的另一侧 【答案】B 【解析】 【详解】A．图中上板是标准样板，下板是待检查的光学元件，故A错误； BC．根据薄膜干涉的产生原理，上述现象是由空气膜上下表面反射的两列光叠加而成的，当波峰与波峰、波谷与波谷相遇叠加时，振动加强，形成亮条纹，当波峰与波谷相遇叠加时，振动减弱，形成暗条纹，故B正确，C错误； D．观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的同一侧，故D错误。 故选B。 3. 竖直面内一正三角形的底边水平，三个顶点处分别固定有与三角形平面垂直的长直导线，并通以如图所示方向的恒定电流，导线中的电流大小均相等，则A处导线所受到的安培力方向是（　　） A. 平行向左 B. 平行向右 C. 垂直向上 D. 垂直向下 【答案】A 【解析】 【详解】方法一：用安培定则判断B电流在A处的磁感应强度方向垂直BA朝向左上方，C电流在A处的磁感应强度方向垂直AC朝向右上方，如图 且B、C电流在A处的磁感应强度大小相等，故矢量合成后A处的磁感应强度方向垂直BC向上；由左手定则可知，A电流所受的安培力方向平行BC向左。 故选A。 方法二：根据同向电流相互吸引，B电流对A的安培力方向由A指向B；根据反向电流相互排斥，C电流对A的安培力方向由C指向A；如图 A所受的合力方向平行BC向左。 故选A。 4. 如图所示，在水平桌面上有一绝缘木板，木板上固定一关于直线对称的50匝心形导线圈，线圈与木板的总质量。导线圈与直线交于、两点，两点间的距离。直线左、右两侧分别加上水平方向匀强磁场，磁感应强度大小相等、方向相反且与垂直。导线圈中通入顺时针方向的电流时，水平桌面所受木板压力恰好为零。重力加速度大小取，则磁感应强度大小为（　　） A. B. C. D. 5T 【答案】B 【解析】 【详解】题意可知MN左右部分心形导线圈的有效长度均为l，左右部分线圈受到的安培力均向上且大小相等，由于水平桌面所受木板压力恰好为零，对木板、线圈整体，由平衡条件有 代入题中数据，解得磁感应强度大小 故选B。 5. 如图所示，边长为L的正方形abcd区域内有垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，O点是cd边的中点。若一质量为m，电荷量为q的带正电粒子（不计重力）从O点沿纸面以与Od成角的方向以不同的速率v射入磁场，能从ab边飞出的粒子的速率范围为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】设粒子的运动轨迹半径为r1时, 粒子的轨迹与边相切，如图中曲线①所示 由几何关系得 解得 粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力得 解得粒子的速率为 当粒子的运动轨迹与ab边相切时，如图中曲线②所示，由几何关系可得 此时粒子的运动轨迹半径 粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力得 解得粒子的速率 故能从ab边飞出的粒子的速率范围为 故选C。 6. 如图所示，将非磁性材料制成的圆管置于匀强磁场中，当含有大量正负离子的导电液体从管中由左向右流过磁场区域时，测得管两侧M、N两点之间有电势差。忽略离子重力影响，则（　　） A. M点的电势高于N点 B. N点的电势高于M点 C. 管中导电液体的流速越大，M、N两点之间的电势差越小 D. 管中导电液体的离子浓度越大，M、N两点之间的电势差越大 【答案】A 【解析】 【详解】AB．管中的导电液体从管中由左向右流过磁场区域时，由左手定则可知带正电离子受到的洛伦兹力向上，带负电离子受到的洛伦兹力向下，则管上壁带正电、下壁带负电，所以M点的电势高于N点，故A正确，B错误； CD．两管壁最后电压稳定时，电场力与洛伦兹力平衡，则有 可得 可知管中导电液体的流速越大，M、N两点之间的电势差越大；M、N两点之间的电势差U越大，与液体离子浓度无关，故CD错误。 故选A。 7. 如图所示，图甲、乙、丙、丁分别为多级直线加速器、回旋加速器、磁流体发电机、质谱仪的原理示意图。以下说法正确的是（　　） A. 图甲中，粒子在筒中做加速运动，电压越大获得的能量越高 B. 图乙中，粒子第n次被加速前、后的轨道半径之比为 C. 图丙中，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 D. 图丁中，三种粒子由静止加速射入磁场，在磁场中PS距离最大 【答案】B 【解析】 【详解】A．在多级直线加速器（图甲）中，粒子在两筒间的电场中做加速运动，在筒中由于筒内电场强度为0，粒子做匀速直线运动，A错误； B．回旋加速器（图乙）中，根据动能定理，第次加速后 第次加速后 又因为粒子在磁场中做圆周运动 可得 则 B正确； C．对于磁流体发电机（图丙），根据左手定则，等离子体中的正离子向B板偏转，负离子向A板偏转，B板电势高，C错误； D．在质谱仪（图丁）中，粒子先在加速电场中加速 进入磁场后 联立可得 电荷量相同，质量最大，则在磁场中运动的半径最大，PS距离最大，D错误。 故选B。 二、多选题（共18分） 8. 下列关于红光和紫光两种单色光的说法正确的是（　　） A. 在真空中，紫光比红光的波长长 B. 两种点光源位于水下同一深度时，红光在水面形成的光斑面积更大 C. 对于同一个很窄的单缝，紫光比红光的衍射现象更明显 D. 对于同一杨氏双缝干涉装置，光屏上红光相邻两个亮条纹中心间距比紫光大 【答案】BD 【解析】 【详解】A．在真空中，紫光比红光的波长要短，故A错误； B．两种点光源位于水下同一深度时，由于可见光中红光频率最小，折射率小，发生全反射的临界角最大，所以红光在水面形成的光斑面积更大，故B正确； C．发生明显衍射的条件是障碍物或狭缝的尺寸比波长小或者跟波长差不多，红光的波长比紫光长，所以对于同一个很窄的单缝，红光比紫光的衍射现象更明显，故C错误； D．根据杨氏双缝干涉条纹间距公式，对于同一杨氏双缝干涉装置，和L相同，但红光的波长比紫光长，所以光屏上红光相邻两个亮条纹中心间距比紫光大，故D正确。 故选BD。 9. 一倾角为的绝缘光滑斜面处在与斜面平行的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。质量为m，电荷量为的小球，以初速度从N点沿NM边水平入射磁场。已知斜面的高度为h且足够宽，小球始终未脱离斜面。已知重力加速度为g。则下列说法正确的是（　　） A. 小球在斜面上做匀变速曲线运动 B. 小球到达底边的时间为 C. 小球到达底边的动能为mgh D. 匀强磁场磁感强度的取值范围 【答案】AB 【解析】 【详解】A．小球运动过程中，小球受到的洛伦兹力垂直斜面向上、重力恒定不变，则小球受到的合力不变，且合力方向与初速度方向不在同一直线上，故小球在斜面上做匀变速曲线运动，故A正确； B．小球做类平抛运动，在NM方向上，小球做匀速直线运动，在斜面方向上，小球做匀加速直线运动，则 小球的加速度为 解得小球到达底边的时间为 故B正确； C．根据动能定理，小球到达底边的动能为 故C错误； D．根据左手定则，小球受到的洛伦兹力垂直斜面向上，为使小球不脱离斜面，则 解得匀强磁场磁感强度的取值范围为 故D错误。 故选AB。 10. 如图，以O为圆心的圆形区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B；圆的直径AB、CD互相垂直，半径OE与OB间的夹角。大量质量为m、电荷量为q的带正电粒子，以相同的初速率v从A点沿纸面各个方向射入磁场中，其中沿AB方向射入的粒子恰好从E点射出磁场。取，不计粒子的重力及粒子间的相互作用。下列判断正确的是（ ） A. 半径 B. 从E点射出磁场的粒子在磁场中运动的时间为 C. 在磁场中运动时间最长的粒子在磁场中运动的路程为 D. 若仅将初速率改为，粒子离开磁场时的速度方向可能与OE平行 【答案】BC 【解析】 【详解】A．从点射出磁场的粒子在磁场中运动的轨迹如图甲所示，则 根据几何关系有 根据洛伦兹力提供向心力有 解得 故A错误； B．从点射出磁场的粒子在磁场中运动的时间 故B正确； C．由于，且一定，当粒子圆周运动的轨迹以为弦时，粒子在圆形磁场中的运动时间最长，如图甲所示，设在磁场中运动的路程为，则 解得 弧长为 故C正确； D．若仅将初速率改为，则粒子在磁场中运动的轨迹半径变为 轨迹如图乙所示，轨迹的圆心为，由于四边形的四个边长均为，四边形为菱形，则，又，粒子离开磁场时的速度方向与垂直，所以粒子离开磁场时的速度方向与OC平行，不可能与OE平行，故D错误。 故选BC。 第Ⅱ卷（非选择题） 三、实验题（共16分） 11. 杨氏双缝干涉实验被誉为史上“最美”的十大物理实验之一。在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图甲所示。 （1）在组装仪器时单缝和双缝应该相互______放置（选填“垂直”或“平行”）。 （2）双缝间距为d，毛玻璃光屏与双缝间的距离为L。从目镜中看到的干涉图样如图乙所示。使分划板的中心刻线对齐A亮条纹的中心，此时游标尺上的示数情况如图丙所示，其读数为______mm。若A、B两条亮纹中央间距为x，则所测光的波长为______（用所给物理量的字母表示）。 （3）若测量头中观察到的图样如图丁所示，波长的测量值______真实值（填“大于”、“小于”或“等于”）。 【答案】（1）平行 （2） ①. 9.15 ②. （3）大于 【解析】 【小问1详解】 只有保证单缝和双缝互相平行，这样才能在屏上出现明暗相间的条纹； 【小问2详解】 [1]由于游标尺为20分度，其精确度为0.05mm，故游标卡尺的示数为 [2]若A、B两条亮纹中央间距为x，则条纹间距为 根据 解得 【小问3详解】 条纹与分划板中心刻线不平行时，实际值 为条纹与分划板中心竖直刻线间的夹角，则有 由于 可知波长的测量值大于实际值。 12. 某校物理学习小组在测某霍尔元件时，如图甲所示，在一矩形金属薄片的、间通入电流，同时外加与薄片垂直的磁场，在、两侧面间出现电压，这个现象称为霍尔效应，称为霍尔电压，且满足，式中为薄片的厚度，k为霍尔系数，将P、Q间通入电流I，同时把外加与薄片垂直向下的磁场B的霍尔元件当成电源连接成如图乙所示电路图，则 （1）用螺旋测微器测出霍尔元件厚度如图丙所示，则________mm； （2）M面的电势__________（填“高”“低”或“等”）于N面的电势； （3）按照图丁连接实物图： 改变电阻箱的阻值R。记录相应电压表的读数U，多次进行实验，得出图像如图戊所示，截距为b，则霍尔电压________，霍尔系数________（用题中的符号表示）。 【答案】（1）0.520 （2）低 （3） ①. ②. 【解析】 【小问1详解】 由丙图可知霍尔元件的厚度为 【小问2详解】 根据左手定则，可知负电荷向M板移动，所以M面的电势低于N面的电势。 【小问3详解】 [1]图戊所示，当时R为，此时电压表测的是电源电动势，由图可得 [2]根据 解得 四、解答题（共38分） 13. 如图所示，一束单色光从AB中点D沿垂直于直角三棱镜AB边的方向射入棱镜，在AC边上的E点发生反射和折射，且折射光线恰好与反射光线垂直。已知∠C=60°，AC=2L，光在真空中的速度为c。求： （1）该棱镜的折射率n； （2）该单色光从D到E再经反射到BC所用的时间t。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 根据题意作出光路图，如图所示 根据几何关系可得， 根据折射定律有 【小问2详解】 根据几何关系可得， 又 所以单色光从D到E再经反射到BC所用的时间为 14. 如图所示，水平导轨间距为，导轨电阻忽略不计；导体棒的质量，连入导轨间的电阻，与导轨垂直且接触良好；电源电动势，内阻，电阻；外加匀强磁场的磁感应强度，方向垂直于，与导轨平面的夹角；与导轨间的动摩擦因数为（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），定滑轮摩擦不计，轻绳与导轨平行且对的拉力为水平方向，重力加速度g取，处于静止状态。已知。求： （1）受到的安培力大小； （2）重物重力G的取值范围。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）由闭合电路欧姆定律可得，通过的电流 受到的安培力 （2）受力如图所示，最大静摩擦力 由平衡条件得，当最大静摩擦力方向向右时 当最大静摩擦力方向向左时 由于重物受力平衡，故 则重物重力的取值范围为 15. 如图，在xoy坐标系所在的平面内，第一象限内有垂直纸面向外的匀强磁场，第二象限内有沿x轴负方向的匀强电场，场强大小为E。一质量为m、电荷量为-q（q>0）的带电粒子从x轴上的点以速度v沿与x轴正方向成60°角的方向射入磁场，恰好垂直于y轴射出磁场进入电场，不计粒子重力，求： （1）粒子在磁场中的运动半径r； （2）磁感应强度B的大小： （3）粒子从P点射入到第三次到达y轴的时间t。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 粒子在磁场中的运动情况如图所示 由几何关系得 解得 【小问2详解】 根据洛伦兹力提供向心力 解得 【小问3详解】 粒子在磁场做匀速圆周运动 粒子在磁场中运动时间 粒子从轴进入电场至速度为0过程中，可得 解得 粒子从点从第二次到达轴后向上偏转，经半个周期第三次到达轴，时间为 粒子从点射入到第三次到达轴的时间 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $