广西南宁市第二中学2024-2025学年高二下学期期中考试物理试卷

南宁市第二中学2025学年高二下学期期中考试考物理试卷 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，每小题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．了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要。以下符合史实的是（　　） A．安培总结出了点电荷间相互作用的规律 B．焦耳发现了电流热效应的规律 C．法拉第发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互联系的序幕 D．特斯拉制作出第一台回旋加速器，用来加速带电粒子 2．下列说法中不正确的是（　　） A．电磁波与机械波具有的共同性质是都能传输能量 B．机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象 C．楞次定律是能量守恒定律在电磁现象中的具体表现 D．法拉第发现了电流的磁效应 3．某兴趣小组设计了一款金属探测仪，探测仪内部的线圈与电容器构成LC振荡电路，其原理图如图所示。当探测仪检测到金属物体时，金属物体中的涡流会影响原来的电磁场，探测仪检测到这个变化就会使蜂鸣器发出声响。已知某时刻，该振荡电路的电流方向由a流向b，且电流强度正在增强。下列说法正确的是（　　） A．该时刻电容器上极板带正电荷 B．该时刻线圈的自感电动势在增大 C．若线圈的自感系数增大，振荡电流的频率降低 D．探测仪靠近金属，并保持相对静止时，金属中不会产生涡流 4．如图所示，弹簧的一端固定在竖直墙上，质量为的光滑弧形槽静止在足够大的光滑水平面上，底部与水平面平滑相切，一个质量也为的小球从槽顶部由静止下滑，假设小球与弹簧组成的系统在相互作用的全过程无机械能损失，则（　　） A．在下滑过程中，小球对槽的作用力做正功 B．在以后的运动过程中，小球和槽的动量始终守恒 C．被弹簧反弹前后，小球动量大小和方向均发生改变 D．被弹簧反弹后，小球一定能返回到槽上 5．有两个简谐运动：和，则下列说法正确的是（　　） A．两者的振幅之比 B．两者的周期之比为 C．两者的初相位之比 D．的相位比的相位落后 6．如图所示为某质谱仪的简化示意图，它由加速电场、静电偏转区、真空通道和磁场偏转区组成。现有一粒子在点从静止开始经电压恒定的电场加速后进入静电偏转区，然后匀速通过真空通道后进入磁场偏转区，最终打到点，运动轨迹如图中虚线所示。粒子在静电偏转区和磁场偏转区中均做匀速圆周运动。下列说法正确的是（　　） A．静电偏转区内的电场是匀强电场 B．磁场偏转区内磁场方向垂直于纸面向里 C．仅将粒子改为质子，质子仍能在静电偏转区沿虚线运动 D．仅将粒子改为氘核（），氘核不会沿虚线运动到点 7．一列振幅为A的简谐横波向右传播，在其传播路径上每隔选取一个质点，如图甲所示，时刻波恰传到质点1，质点1立即开始向上振动，振动的最大位移为0.1m，经过时间，所选取的号质点间第一次出现如图乙所示的波形，则下列判断正确的是（　　） A．该波的波速为4m/s B．时刻，质点5向下运动 C．至内，质点1经过的路程为2.4m D．至内，质点5运动的时间只有0.2s 8．如图所示，水平地面（平面）下有一根平行于y轴且通有恒定电流I的长直导线。P、M和N为地面上的三点，P点位于导线正上方，平行于y轴，平行于x轴。一闭合的圆形金属线圈，圆心在P点，可沿不同方向以相同的速率做匀速直线运动，运动过程中线圈平面始终与地面平行。下列说法正确的有（　　） A．N点与M点的磁感应强度大小相等，方向相同 B．线圈沿PN方向运动时，穿过线圈的磁通量不变 C．线圈从P点开始竖直向上运动时，线圈中无感应电流 D．线圈从P到M过程的感应电动势与从P到N过程的感应电动势相等 9．如图所示，纸面内有一直角三角形ABC，∠C=30°，D是BC的中点。电流分别为I1、I2的无限长通电直导线垂直纸面放置在A点、C点，方向如图所示。已知通有电流I的长直导线在距其r处产生磁场的磁感应强度大小为（其中k为常量），下列说法正确的是（　　） A．电流I1在D点的磁场与电流I2在D点的磁场方向夹角为60° B．电流I1在B点的磁场方向与AB垂直，平行于AC斜向上 C．若B点的磁场方向由B指向C，则I1、I2的比值为1：2 D．若B点的磁场方向由B指向A，则I1、I2的比值为1：4 10．如图，粗糙水平面上三点A、O、B共线，，在O点正上方距离为d处放置一根通电直导线P，电流方向水平向外。一质量为m的带正电小滑块Q从A点以初速度开始运动，同时给Q一水平外力使其沿直线由A到B，到达B点速度大小为，不计空气阻力，重力加速度大小为g，则Q运动过程中，下列说法正确的是（　　） A．A、B两点磁感应强度相同 B．Q做匀减速直线运动 C．外力先垂直纸面向里后垂直纸面向外 D．Q与水平面间的动摩擦因数为 二、非选择题：本题共5小题，共54分。 11．某同学找来一个牛顿摆，用它来进行如下实验： I.利用单摆测当地重力加速度 （1）测摆长：他先用刻度尺量出连接金属球的细线长x，测得两等长细线的夹角θ，再用螺旋测微器测出金属球直径d，示数如图丙所示，读数d=　 　mm，则摆长表达式为l=　 　（用x、θ、d表示）。 （2）测周期：如图甲，在牛顿摆上只留下1号小球，让该小球小幅度摆动，记录小球摆动n个完整周期所用总时间t。 （3）计算重力加速度，其表达式g=　 　（用l、n、t表示）。 II。验证动量守恒定律 （4）如图乙，在牛顿摆上留下两个小球，并在1号小球上粘上少量橡皮泥，将1号小球（连同橡皮泥）拉起一定角度α，并静止释放，在最低点与2号球发生碰撞，碰后两个小球粘在一起，摆起最大角度为β，则碰后瞬间两小球速度大小为v2=　 　（用g、l、β表示）。 （5）取下两个小球，测出1号小球（含橡皮泥）质量为m1，2号小球质量为m2，若两球碰撞过程动量守恒，则需要验证的表达式为　 　（用m1、m2、α、β表示） 12．如图所示是“探究影响通电导线受力的因素”的实验装置图，三块相同的蹄形磁铁并列放置，可以认为磁极间的磁场是均匀的，实验时，先保持导体棒通电部分的长度不变，改变电流的大小；然后保持电流的大小不变，改变导体棒通电部分的长度，每次实验导体棒在场内同一位置平衡时，悬线与竖直方向的夹角记为θ。 （1）该实验运用的实验方法是 A．对比法 B．控制变量法 C．归纳法 D．理想模型法 （2）下列说法正确的是： 。 A．该实验探究了电流大小以及磁感应强度大小对安培力的影响 B．该实验探究了磁感应强度大小以及通电导体棒长度对安培力的影响 C．如果想增大θ，可以把磁铁的N极和S极对调 D．如果想减小θ，可以把接入电路的导体棒从①④两端换成②③两端 （3）若把电流为I且接通②③时，导体棒受到的安培力记为F；则当电流减半且接通①④时，导体棒的安培力为：　 　。 13．如图所示为半圆柱形玻璃砖的截面图，直径的长度为，光屏垂直于放置并接触于点。某单色光束从半圆弧表面上射向半圆玻璃砖的圆心，光线与竖直直径之间的夹角为，最终在光屏上出现两个光斑。已知玻璃砖的折射率为，求结果可以用分式或根式表示： （1）光屏上两个光斑间的距离； （2）改变光束的入射方向，使光屏上只剩一个光斑，求此光斑离点的最远距离。 14．相距为L的两根足够长的平行光滑导轨如图固定，导轨与水平方向的夹角为θ，导轨的电阻不计。在整个导轨平面内有垂直于导轨面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。两导体棒和垂直于导轨水平放置，棒的质量为m，棒的质量为2m，两导体棒接入两导轨间的有效电阻均为R。两导体棒间连有一根绝缘细线，用平行于导轨向上的恒力F作用于棒的中点，整体保持静止状态。某时刻，烧断细线，当棒沿导轨下滑s时，两棒的运动已经达到稳定状态。恒力F一直作用在棒上，两导体棒在运动中始终保持水平且与导轨接触良好，重力加速度设为g。求： （1）恒力F的大小，以及达到稳定运动状态时通过棒的电流I的大小和方向。 （2）达到稳定运动状态时棒的速度和棒的速度各多大？ （3）在棒由静止下滑s的过程中，棒上产生的焦耳热Q为多少？ （4）从棒开始运动到下滑s的过程经历的时间t。 15． 如图所示，在平面直角坐标系中，第三象限内存在沿y轴正方向的匀强电场，第一象限某区域内存在垂直于坐标平面向里的圆形匀强磁场（图中没有画出）。一质量为m，电荷量为q的带正电粒子从电场中的Q点以大小为的速度平行于x轴正方向射出，粒子经坐标原点О射入第一象限时与x轴正方向的夹角为θ=45°，运动一段时间后进入圆形匀强磁场区域，最后射出磁场时与y轴正方向的夹角也为θ=45°。已知匀强磁场的磁感应强度大小，Q点与y轴的距离为l，不计粒子受到的重力。求： （1）匀强电场的电场强度大小E； （2）粒子在磁场中运动的时间t； （3）圆形匀强磁场区域的最小面积。 答案解析部分 1．【答案】B 2．【答案】D 3．【答案】C 4．【答案】A 【解析】【解答】本题考查了动量守恒定律的应用，解答本题要明确动量守恒的条件，以及在两球相互作用中同时满足机械能守恒，应结合这两点进行分析判断。A．在下滑过程中，槽的动能增加，重力势能不变，机械能增加，小球对槽的作用力做正功，故A正确； B．在以后的运动过程中，小球和槽的水平方向动量始终守恒，故B错误； C．小球与弹簧组成的系统在相互作用的全过程无机械能损失，被弹簧反弹前后，小球速度大小不变，方向相反，小球动量大小不变，方向发生改变，故C错误； D．小球和槽的水平方向动量守恒，小球和槽分离时小球的速度若小于等于槽的速度，被弹簧反弹后，小球速度大小和与槽分离时的速度大小相等，则小球不能返回到槽上，故D错误。 故选A。 【分析】由功能关系分析；由动量守恒的条件：合外力为零，可以判断系统的动量是否守恒；由动量定义判断；由机械能守恒及动量守恒可知小球能否回到槽上。 5．【答案】D 6．【答案】C 7．【答案】A 8．【答案】A,C 9．【答案】A,D 【解析】【解答】A、根据右手螺旋定则，D点的场强如图，根据几何关系可知两个磁场方向夹角为60°，故A正确； B、根据右手螺旋定则，电流I1在B点的磁场方向与AB垂直，平行于AC斜向下，故B错误； CD、若B点的磁场方向由B指向C，如图，根据磁场的叠加可知在垂直于BC方向上合场强为零 而 根据几何关系可知 同理若B点的磁场方向由B指向A，则在垂直于BA方向的合场强为零 可解得 故C错误，D正确。 故答案为：AD。 【分析】根据右手螺旋定则确定各导线在各点产生的磁感应强度的大小和方向，再根据题意结合矢量合成法则进行分析解答。 10．【答案】B,D 【解析】【解答】A、由题意可知，A、B两点磁感应强度大小相等，方向不同，故A错误； C、根据安培定则及左手定则可知，A所受的洛伦兹力先垂直纸面向里，再垂直纸面向外，由于Q做直线运动，故外力先垂直纸面向外，再垂直纸面向里，故C错误； B、在运动方向上，滑块只受摩擦力作用，根据牛顿第二定律有 解得 Q做匀减速直线运动，故B正确； D、根据动能定理，有 解得 故D正确。 故答案为：BD。 【分析】磁感应强度为矢量，根据安培定则确定A0B所在直线磁感应强度的大小和方向。再根据左手定则确定Q所受洛伦兹力的方向，继而确定外力F的方向。确定小滑块在运动方向的受力情况，再根据牛顿第二定律及动能定理进行分析解答。 11．【答案】7.170；；；； 12．【答案】（1）B （2）D （3） 【解析】【解答】（1）该实验每次都是控制其他条件不变，只改变其中某个量进行实验，故运用的实验方法是控制变量法。 （2） AB．该实验探究了导体棒电流大小和通电长度对安培力的影响，故AB错误。 C．根据安培力公式结合平衡时的力的几何关系，可知把磁铁的N极和S极对调，不改变θ的大小，故F不变，夹角θ不变，故C错误。 D．把接入电路的导体棒从①④两端换成②③两端，则L减小，故安培力减小，夹角θ减小，故D正确。 （3）若把电流为I且接通②③时，导体棒受到的安培力记为F，则 当电流减半且接通①④时，导体棒的安培力为 故答案为：（1）B (2)D （3） 【分析】根据通电导线在磁场的受力分析。 1.明白探究F与B、I、L的关系时，控制其中两个量不变，寻找F与其中一个变量的关系。运用控制变量法， 2.熟悉导体棒的受力情况，能通过悬线与竖直方向的角度变化和共点力平衡分析安培力与的关系。 3.明白接入电路的有效长度不同时，既改变电路电流也改变导体棒在磁场的有效长度时，安培力发生变化。 13．【答案】（1）由题意可得，激光在面上发生折射的入射角，设折射角为， 由可得：，则： ；解得；又因为；解得； 故可得光屏上两个光斑间的距离为 （2）分析可得，当激光在面上恰好发生全反射时，光屏上只剩一个光斑且光斑离点的距离最远， 设激光在面上恰好发生全反射时的临界角为，由折射定律可得： 光斑离点的距离最远： 由数学知识可得： 代入数据可得： 【解析】【分析】（1）由折射率公式 ，求出光在AB面的折射角，再由几何关系，求解光屏上两个光斑间的距离；（2）根据全反射原理，求出激光在AB面上恰好发生全反射时的临界角，再由几何关系，求解此光斑离点的最远距离。 14．【答案】（1）烧断细线之前，对两导体棒整体分析有 达到稳定状态后，两导体棒均在做匀速直线运动，根据楞次定律可知，回路中电流方向沿abdc，对ab棒分析有 FB=mgsinθ 根据左手定则可知，安培力方向沿斜面向上，ab棒所受安培力为 结合上述解得 根据楞次定律可知，通过ab棒的电流方向为。 （2）两棒构成的系统所受外力的合力为0，根据动量守恒定律有 mv1=2mv2 回路总电动势为 回路中的感应电流为 解得 ， （3）当ab棒沿导轨下滑s时，令cd棒沿导轨上滑，由于两棒构成的系统动量守恒，则有 ms=2ms' 解得 可知，系统重力势能的变化量为 ΔEp=2mgs'sinθ-mgssinθ=0 由于两棒电阻相等，则两棒产生的焦耳热相等，则有 解得 （4）对ab导体棒，根据动量定理有 其中 且 解得 【解析】【分析】（1）烧断细线之前，两导体棒整体处于平衡状态，根据平衡条件及力的合成与分解确定拉力的大小。剪断细绳后，拉力不变，则两导体棒整体所受合外力仍为零，即两导体棒相当于无外力作用下双棒切割磁场模型，稳定后两棒均做匀速直线运动，对ab棒进行受力分析，故根据平衡条件及安培力公式和力的合成与分解确定此时流过导体棒的电流大小，再根据楞次定律确定电流的方向； （2）根据两棒的运动方向明确两棒切割磁场产生的感应电动势与回路中总电动势的关系。整个运动过程，两棒构成的整体动量守恒，根据动量守恒定律确定两棒的速度关系，再结合法拉第电磁感应定律及闭合电路欧姆定律进行解答； （3）根据动量守恒定律确定ab棒沿导轨下滑s时，cd棒沿导轨上滑的位移，确定整个系统在运动过程中各力的做功情况，再根据能量守恒定律及串联电路规律进行解答； （4）明确导体棒做切割磁感线运动，利用法拉第电磁感应定律及电流的定义计算流过导体棒电荷量的方法。再对导体棒ab运用动量定理进行解答。 15．【答案】（1）解：带电粒子在电场中做类平抛运动，有 联立解得 （2）解：设粒子从О点射入第一象限时的速度大小为v，在磁场中运动轨迹所对应的圆心角等于90°，则运动时间 又有 联立解得 （3）解：粒子在匀强磁场区域内的运动轨迹如图所示 由几何关系可知，当进入磁场的点和射出磁场的点的连线是圆形磁场区域的直径2r时，磁场区域面积S最小 Rsin45°=r 联立解得 【解析】【分析】（1）带电粒子在电场中做类平抛运动，由牛顿第二定律和运动学公式求解；（2）根据洛伦兹力提供向心力求出粒子在磁场中运动速度，得出周期，由几何关系求出轨迹的圆心角，再由计算粒子在磁场中运动的时间；（3）根据洛伦兹力提供向心力求出粒子在磁场中的运动半径，再由几何关系得出圆形区域的最小半径，求出面积。 第 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