内容正文:
— 54 —
期末考试测控卷
(范围:选择性必修第一册~选择性必修第二册)
(时间:75分钟 满分:100分)
名师推好题 第3题,以“浸没式光刻”光刻机原理为背景,考查学生对光的传播规律的理解,本
题情景新颖,考查学生将物理知识解决生产生活实际问题的能力,值得推荐。
第Ⅰ卷(选择题 共46分)
一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。每小题只有一个选项符合题目要求)
1.(2025·河南省高二月考)某轻机枪每发子弹弹头的质量为12g,出膛速度大小为800m/s,某战
士在使用该机枪连续射击1分钟的过程中,射出了250发子弹。则该机枪受到子弹的平均反冲力
(后坐力)大小为 ( )
A.12N B.24N C.36N D.40N
2.(2025·宜宾市高二期中)导光管采光系统是一套采集天然光、并经管道
传输到室内的采光系统,如图为过装置中心轴线的截面。上面部分是收
集阳光的半径为R 的某种均匀透明材料的半球形采光球,O 为球心,下面
部分是内侧涂有反光涂层的导光管,MN 为两部分的分界面,M、N 为球
面两点。若一束平行 MN 且与MN 相距h= 32R
的细光束从空气入射到
采光球表面时,经折射绿光恰好照射到N 点。光在真空中的传播速度为c,则( )
A.绿光在采光球中的传播速度为 32c
B.红光一定能从N 点上方射出
C.紫光有可能直接折射经过O点
D.要使光束在导光管中发生全反射,涂层折射率应小于管壁折射率
3.(2025·滨州市高二期中)我国某企业正在全力研发“浸没式光刻”光刻
机。原理是一种通过在光刻胶和投影物镜之间加入浸没液体,从而减
小曝光波长,提高分辨率的技术,如图所示。若浸没液体的折射率为
1.5,当不加液体时光刻胶的曝光波长为199nm,则加上液体后,该曝光
光波 ( )
A.在液体中的传播频率变为原来的23
B.在液体中的传播速度变为原来的1.5倍
C.在液体中的曝光波长约为133nm
D.传播相等的距离,在液体中所需的时间变为原来的23
4.如图,长、宽比为2∶1的矩形abcd区域内存在方向垂直于abcd 所在平面向外
的匀强磁场。从长边ab中点O 沿垂直于ab边且垂直于磁场的方向,先后以相
同的速度发射两个不同的正离子甲和乙,甲从c点射出,乙从b点射出。已知
甲的比荷为k,不计离子重力,则乙的比荷为 ( )
A.k2 B.k C.2k D.2k
5.(2025·浙江大学附属中学高二期中)如图所示为演示交变电流产生的装置图,
关于这个实验,下列说法正确的是 ( )
A.图示位置为中性面,线圈中无感应电流
B.图示位置ab边的感应电流方向为b→a
C.线圈平面与磁场方向平行时,磁通量变化率为零
D.线圈每转动一周,指针左右摆动一次
6.将一段导线绕成图甲所示的闭合回路,并固定在水平面(纸面)
内,回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中。回路的
圆形区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ,以向里为磁场Ⅱ的正方向,
其磁感应强度B 随时间t变化的图像如图乙所示。用F 表示
ab边受到的安培力,以水平向右为F 的正方向,能正确反映F
随时间t变化的图像是 ( )
7.(2025·四川眉山仁寿一中阶段练习)如图甲所示,光滑
的平行导电轨道水平固定在桌面上,轨道间连接一可变
电阻,导体杆与轨道垂直并接触良好(不计杆和轨道的电
阻),整个装置处在垂直于轨道平面向上的匀强磁场中。
杆在水平向右的拉力作用下先后两次都由静止开始做匀
加速直线运动,两次运动中拉力大小与速率的关系如图
乙所示。其中,第一次对应直线①,初始拉力大小为F0,
改变电阻阻值和磁感应强度大小后,第二次对应直线②,初始拉力大小为2F0,两直线交点的纵坐
标为3F0。若第一次和第二次运动中的磁感应强度大小之比为k、电阻的阻值之比为m、杆从静
止开始运动相同位移的时间之比为n,则k、m、n可能为 ( )
A.k=2、m=2、n=2 B.k=2 2、m=2、n= 2
C.k= 6、m=3、n= 2 D.k=2 3、m=6、n=2
二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。每小题有多个选项符合题目要求,全部选对
得6分,选对但不全的得3分,选错的得0分)
8.(2025·广东深圳市实验学校高二月考)光的干涉现象在技术中有许多应用。如图甲所示是利用
光的干涉检查某精密光学平面的平整度,下列说法正确的是 ( )
A.图甲中上板是标准样板,下板是待检查的光学元件
B.若换用频率更大的单色光,其他条件不变,则图乙中的干涉条纹变宽
C.若出现图丙中弯曲的干涉条纹,说明被检查的平面在此处出现了凸起
D.用单色光垂直照射图丁中的牛顿环装置,得到的条纹是随离圆心的距离增加而逐渐变窄的同
心圆环
9.(2025·永州市高二期中)如图所示,质量为m、带有光滑半圆形轨道的小车静止
在光滑的水平地面上,其水平直径AB 长度为2R。现将质量也为m 的小球从A
点正上方R 处由静止释放,然后由A 点进入半圆形轨道后从B 点冲出,已知重
力加速度为g,不计空气阻力,下列说法正确的是 ( )
A.小球运动到最低点的速度大小为 2gR
B.小球离开小车后做斜上抛运动
C.小球离开小车后上升的高度小于R
D.小车向左运动的最大距离为R
10.(2025·内江市第六中学高二月考)如图,水平放置的粗糙导轨宽为L1,
abcd和efgh 区域内有磁感应强度大小均为B、方向均垂直于纸面向里
的匀强磁场,ab、cd、ef、gh均与导轨垂直,ad=de=eh=L2。一质量为
m 的导体棒在恒定拉力F 的作用下从ab 左侧某处由静止开始运动,通
过ab、ef时的速度大小相等。已知导体棒的电阻为R,与导轨接触良好
且摩擦力大小恒为Ff=
F
2
,不计其他电阻,则 ( )
— 53 —
— 56 —
A.导体棒通过abcd磁场区域的过程中可能做加速直线运动
B.导体棒通过abcd磁场区域的过程中,通过导体棒某一横截面的电荷量为q=
BL1L2
R
C.导体棒通过abcd磁场区域的时间小于通过cfed 无磁场区域的时间
D.导体棒通过两磁场区域产生的总焦耳热为Q=2FL2
第Ⅱ卷(非选择题 共54分)
三、非选择题(本题共5小题,共54分)
11.(6分)(2025·莆田市高二期末)在做“探究感应电流的方向”实验中,某同学做如下探究:
(1)首先按图(a)连接电路,闭合开关后,发现电流计指针向右偏转;再按图(b)连接电路,闭合开
关后,发现电流计指针向左偏转。进行上述实验的目的是 (填选项前的字母)。
A.测量电路中的电流大小
B.检查干电池电量是否充足
C.推断电流计指针偏转方向与电流方向的关系
(2)接下来,用图(c)装置做实验,图中螺线管上的粗线表示导线的绕向。在条
形磁体插入螺线管的过程中,观察到电流计指针向右偏转,说明螺线管中的电
流方向(从上往下看)是沿 (填“顺时针”或“逆时针”)方向。
(3)该同学想利用探究所得结论,推断图(d)中螺线管的导线绕向。当条形磁
体N极向下快速插入螺线管时,二极管发光。则可推断该螺线管的导线绕向
应如图 (填“(e)”或“(f)”)中粗线所示。
12.(8分)一航天员飞至某一星球,想利用小球的单摆测定该星球的
重力加速度,先测得摆线长为62.50cm,摆球直径为2.0cm。然
后将一个力电传感器接到计算机上,实验中测量快速变化的力,
悬线上拉力F的大小随时间t的变化曲线如图所示。
(1)该摆摆长为 cm;
(2)该摆摆动周期为 s;
(3)如果测得g值偏大,可能原因是 ;(填选项字母)
A.计算摆长时,加小球直径
B.读单摆周期时,读数偏大
C.摆线上端悬点未固定好,摆动中出现松动
D.测摆线长时摆线拉得过紧
E.细绳不是刚性绳
(4)测得该星球的重力加速度的值为 m/s2。(结果保留三位有效数字)
13.(10分)(2025·福建龙岩市高二期中)有一玻璃棱镜,横截面为如图所示的圆
心角为90°的扇形,扇形的半径为R,一束细光以垂直于OP 的方向射向OP 界
面,当入射点 M 距O 点为0.5R 时,在圆弧PQ 界面上的折射角为45°。已知
光在真空中的传播速度为c。
(1)求此种玻璃的折射率;
(2)若此入射光可以在OP 方向上移动,是否存在反射光垂直OQ 方向从OQ 界面射出的情况;
如果有,请作出最简单的光路图,并求出此种情况下光在该玻璃棱镜中的传播时间。
14.(14分)如图所示,坐标平面第Ⅰ象限内存在水平向左的匀强电场,在y轴左
侧区域存在宽度为a=0.3m的垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B
(大小可调)。现有质荷比为m
q=4×10
-10kg/C的带正电粒子从x轴上的A
点以一定初速度垂直x 轴射入电场,并且以v=4×107m/s、方向与y轴正向
成60°角的速度经过P 点进入磁场,OP=0.2 33 m
,OA=0.1m,不计粒子重
力。求:
(1)粒子在A 点进入电场的初速度v0 的大小;
(2)要使粒子不从CD 边界射出,则磁感应强度至少为多大;
(3)粒子经过磁场后,刚好可以回到A 点,则磁感应强度为多大。
15.(16分)(2025·宜昌市高二期中)在光滑的水平地面上,质量均为
m=1kg的滑块B和C中间夹一轻弹簧,轻弹簧处于原长状态,左端
固定在B上,右端与C接触但不固定,质量为 M=2kg、半径为R=
1m的四分之一光滑圆弧形滑块D放置在C的右边,C、D间距离足够远,质量为m0=0.5kg的
滑块A以初速度v0=10m/s向右运动与B发生碰撞,碰撞过程时间极短,碰后A被反弹,速度
大小为vA=2m/s,重力加速度g取10m/s2。求:
(1)A、B碰撞时损失的机械能;
(2)弹簧的最大弹性势能;
(3)C能上升的最大高度。
— 55 —
—76 —
14.解析 (1)根据题意分析可知OA 等于粒子在第一象限磁场中运
动轨迹的半径,根据牛顿第二定律可得qv0B=
mv02
r
解得OA=r=mv0qB
。
(2)粒子运动轨迹如图所示,可得OP= 2r
由几何关系知,粒子在第四象限磁场中运动轨迹的半径R=2r
根据牛顿第二定律可得qv0B'=
mv02
R
解得B'=12B
。
(3)粒子在磁场中运动周期T=2πmqB
在第一象限磁场中运动时间t1=
1
8T=
πm
4qB
射出磁场运动到P 点时间t2=
r
v0
=mqB
在第四象限磁场中运动时间t3=
3
8T'=
3πm
2qB
粒子从A 点运动到D 点的总时间
t=t1+t2+t3=
(7π+4)m
4qB
。
答案 (1)
mv0
qB
(2)12B
(3)
(7π+4)m
4qB
15.解析 (1)设ab棒下滑到斜面底端时速度为v,由机械能守恒定
律有
mgssinθ=12mv
2
解得v= 2gssinθ
ab棒刚进入磁场时产生的感应电动势为
E=BLv
通过cd的电流为I=E2R
cd棒所受安培力为F=ILB
则最大加速度为am=
F
2m
联立解得am=
B2L2 2gssinθ
4mR
。
(2)当ab、cd棒共速时,cd棒速度最大,
由动量守恒定律得mv=3mvm
解得vm=
1
3 2gssinθ
。
(3)设棒中平均电流为I,
对cd棒由动量定理得ILBΔt=2mvm-0,又有q=IΔt
联立解得q=2m 2gssinθ3BL
。
(4)由能量守恒定律得,两棒产生的总热量
Q=12mv
2-12×3mvm
2
解得Q=23mgssinθ
ab棒与cd 棒电阻相同且串联,
所以Qab=
1
2Q=
1
3mgssinθ
。
答案 (1)B
2L2 2gssinθ
4mR
(2)13 2gssinθ
(3)2m 2gssinθ3BL
(4)13mgssinθ
期末考试测控卷
1.D [250发子弹的总质量为m=250×0.012kg=3kg,设子弹受到的
平均作用力为F,根据动量定理得Ft=mv,F=mvt =
3×800
60 N=40N
,
根据牛顿第三定律知机枪受到子弹的平均反冲力大小为40N,故D
正确。]
2.B [如图所示,根据几何关系sinα=hR =
3
2
,
α=2θ,折射率n=sinαsinθ= 3
,绿光在采光球中
的传播速度为v=cn =
3
3c
,故A错误;红光折
射率小,折射角大,则红光一定能从 N 点上方射出,故B正确;紫
光不可能直接折射经过 O 点,如果过的话,折射角为0°,故C错
误;光由光密介质到光疏介质可能发生全反射,则涂层折射率应大
于管壁折射率,故D错误。]
3.C [频率由光源决定,光由空气进入该液体中传播时,光波频率
不变,故A错误;光在液体中的传播速度为v=cn
,解得v=23c
,
故B错误;加上液体时光刻胶的曝光波长为λ=vf
,不加液体时,
有c=λ0f,联立代入数据可得λ≈133nm,故C正确;由上分析可
知,在液体中曝光光波的传播速度变为原来的2
3
,而传播距离不
变,所以在液体中所需的时间变为原来的3
2
,故D错误。]
4.D [设矩形的宽为l,正离子甲从c点射出,由几何关系有轨迹半
径r甲 =l,由洛伦兹力提供向心力有q甲 vB=
m甲 v2
r甲
,解得q甲
m甲 =
v
Br甲 =
v
Bl=k
,正离子乙从b点射出,其轨迹半径为r乙 =12l
,由洛
伦兹力提供向心力有q乙vB=
m乙 v2
r乙
,解得q乙
m乙 =
v
Br乙 =
2v
Bl=2k
,故
D正确。]
5.D [线圈平面与磁场方向平行时,ab、cd边垂直切割磁感线,线圈
产生的感应电动势最大,感应电流最大,可知线圈平面与磁场方向
平行时,磁通量为零,但磁通量的变化率最大,A、C错误;线圈处
于题图所示位置时,ab边向右运动,由右手定则,ab边的感应电流
方向为a→b,B错误;线圈在磁场中匀速转动时,在电路中产生呈
周期性变化的交变电流,线圈经过中性面时电流方向改变,线圈每
转动一周,有两次通过中性面,电流方向改变两次,指针左右摆动
一次,D正确。]
6.B [在0~T2
内,磁感应强度均匀变化,由法拉第电磁感应定律可
得E=ΔΦΔt=
ΔB
Δt
·S,则闭合回路中产生的感应电动势恒定不变,
则感应电流恒定不变,由楞次定律可知,感应电流由b到a。ab边
在磁场Ⅰ中所受的安培力大小为F=BIL,由于匀强磁场Ⅰ中磁
感应强度恒定,则在0~T2
内,安培力为一定值,由左手定则可知,
安培力方向向左(为负)。同理分析可得在T
2~T
内,安培力也为
一定值,大小与0~T2
内的安培力相等,由左手定则可知,安培力
方向向右(为正),故选B。]
7.C [由题知杆在水平向右的拉力作用下先后两次都由静止开始
做匀加速直线运动,则在v=0时分别有a1=
F0
m
,a2=
2F0
M
,则第一
次和第二次运动中,杆从静止开始运动相同位移的时间分别为t1
= 2xa1
,t2=
2x
a2
,则n= 2,第一次和第二次运动中根据牛顿第二定
律有a=Fm -
B2L2v
mR
,整理有F=ma+B
2L2v
R
,则可知两次运动中
F-v图像的斜率为B
2L2
R
,则有2=
R2
R1
·B1
2
B22
=1m
·k2,故选C。]
8.AD [题图甲是利用光的干涉检查某精密光学平面的平整度,题
图甲中上板是标准样板,下板是待检查的光学元件,故 A正确;根
据条纹间距公式Δx=ldλ
,如果换用频率更大的单色光,则光的波
长变短,其他条件不变,则题图乙中的干涉条纹变窄,故B错误;若
出现题图丙中弯曲的干涉条纹,说明被检查的平面在此处出现了
凹陷,故C错误;用单色光垂直照射题图丁中的牛顿环装置,装置
中的空气厚度不是均匀变化,空气膜厚度增加得越来越快,则亮条
纹会提前出现,所以得到的条纹是随离圆心的距离增加而逐渐变
窄的同心圆环,故D正确。]
9.AD [小球与小车组成的系统 水 平 方 向 动 量 守 恒,则 有 mv球 =
mv车,小球运动到最低点过程系统机械能守恒,mg·2R=12mv球
2
+12mv车
2,联立解得,小球在最低点的速度大小为v球 = 2gR,
故 A正确;小球离开小车后水平方向分速度为0,小车的速度也
为0,小球做竖直上抛运动,根据能量守恒知,小球离开小车后上
升的高度仍为R,故B、C错误;小球水平方向分速度与小车速度
时刻大小相等,则水平位移大小时刻相等,根据几何关系知两者
的最大相对 位 移 为2R,故 小 车 向 左 运 动 的 最 大 距 离 为 R,故 D
正确。]
10.BD [由题意,导体棒通过ab、ef 的速度大
小相等,可以确定:导体棒在cfed 无磁场区
域做匀加速直线运动,在abcd磁场区域做减
速直线运动,A错误;导体棒通过abcd 磁场
区域的过程中,由法拉第电磁感应定律和电
荷量公式知q=It=
E
R Δt=
ΔΦ
R =
BL1L2
R
,B正 确;导 体 棒 通 过
abcd磁场区域,由牛顿第二定律Ff+FA-F=ma,FA=BIL1=
B2L12v
R
,知导体棒做加速度减小的减速运动,而导体棒在cfed无
磁场区域做匀加速直线运动,作v-t图像如图所示,两阶段位移
相等,可知导体棒通过abcd磁场区域的时间大于通过cfed 无磁
场区域的时间,C错误;导体棒通过abcd 磁场区域时,由动能定
理有FL2-FfL2+W 安 =
1
2mv2
2-12mv1
2,通过cfed 无磁场区
域FL2-FfL2=
1
2mv1
2-12mv2
2,联立可得W 安 =-FL2,则Q1
=-W 安 =FL2,根据对称性,导体棒通过efgh磁场区域产生的
焦耳热与通过abcd 磁场区域相等,故导体棒通过两磁场区域产
生的总焦耳热为2FL2,D正确。]
11.解析 (1)交换电源正负极,观察电流计指针偏转方向,上述实验
的目的是推断电流计指针偏转方向与电流方向的关系,故选C。
(2)当电流从电流计正极流入时,指针向右偏转,在条形磁体插入
螺线管的过程中,观察到电流计指针向右偏转,结合安培定则可
知,螺线管中的电流方向(从上往下看)是沿顺时针方向。
(3)当条形磁体N极向下快速插入螺线管时,螺线管中磁场方向
向下,穿过螺线管的磁通量增大,根据楞次定律可知,感应电流应
沿逆时针方向(俯视),二极管发光,说明流过二极管的电流自下
而上,可推断该螺线管的导线绕向应如题图(e)中粗线所示。
答案 (1)C (2)顺时针 (3)(e)
12.解析 (1)单摆摆长L=l+D2=62.50cm+1.0cm=63.50cm
(2)在一个周期内摆球两次经过最低点,每次经过最低点时拉力
最大,根据图像知周期T=1.8s
(3)由单摆周期公式可知T=2π Lg
,则g=4π
2L
T2
,计算摆长时,
加小球直径,所测摆长L偏大,所测g偏大,故A正确;
读单摆周期时,读数偏大,所测g偏小,故B错误;
摆线上端悬点未固定好,摆动中出现松动,所测L偏小,所测g偏
小,故C错误;
测摆线长时摆线拉得过紧,所测摆长L 偏大,所测g 偏大,故D
正确;
细绳不是刚性绳,所测摆长L偏小,所测g偏小,故E错误。
(4)该 星 球 的 重 力 加 速 度 g=4π
2L
T2
=4×3.14
2×0.635
1.82
m/s2
≈7.73m/s2。
答案 (1)63.50 (2)1.8 (3)AD (4)7.73
13.解析 (1)由折射定律可知n= sin45°sin∠ONM
由几何关系可得sin∠ONM=0.5RR =0.5
联立可得n= 2
(2)符合题目要求的最简单光路就是在圆弧界面只发生一次全反
射,然后就从OQ 界面射出的情况,光路如图所示,由反射定律及
几何关系可知此时∠EFO=45°
又sin∠EFO= 22=
1
n=sinC
故光在F 点恰好发生全反射,由几何关系可知EF=FG= 2R2
而n=cv
,所以t=EF+FGv =
2R
c
2
=2Rc
。
答案 (1)2 (2)见解析
14.解析 (1)粒子在电场中做类平抛运动,竖直方向不受力,做匀速
运动,则有
v0=vcos60°
所以v0=2×107m/s
(2)粒子在磁场中做匀速圆周运动,
则有qvB=mv
2
R
当轨迹与CD 边相切时恰好不出磁场,如图甲所示,
此时R+Rsin30°=a
解得R=0.2m
联立解得B=0.08T
(3)粒子运动轨迹如图乙所示,
出磁场时速度与y轴正方向夹角为60°,做匀速直线运动后回到
A 点,设出磁场处为Q 点,由几何关系可知
OQ= OAtan60°=
0.1
3
m=0.1 33 m
PQ=0.1 3m
2R'sin60°=PQ
R'=mvqB
联立解得B'=0.16T。
答案 (1)2×107m/s (2)0.08T (3)0.16T
15.解析 (1)A与B碰撞时动量守恒,取向右为正方向,有 m0v0=
-m0vA+mvB
代入相关数据可得vB=6m/s
则损失的机械能ΔE=12m0v0
2-12m0vA
2-12mvB
2=6J
(2)弹簧压缩到最短时弹性势能最大,B、C的速度相同,设此时速
度为v1,B、C及弹簧组成的系统动量守恒,有mvB=2mv1
得v1=3m/s
则弹簧的最大弹性势能为ΔEpm=
1
2mvB
2-12
·2mv12=9J
(3)设C与弹簧分开时B、C速度分别为vB'和vC,由动量守恒定
律及能量守恒定律得
mvB=mvB'+mvC
1
2mvB
2=12mvB'
2+12mvC
2
解得vB'=0,vC=6m/s
设C能上升的最大高度为h,C、D组成的系统水平方向动量守
恒,在最高点C、D共速,由动量守恒定律有mvC=(M+m)vD
由机械能守恒定律有1
2mvC
2=mgh+12
(M+m)vD2
解得h=1.2m。
答案 (1)6J (2)9J (3)1.2m
— 75 —