精品解析：上海南汇中学2024-2025学年高二下学期期末物理试卷

上海南汇中学2024学年第二学期期末测试 高二物理（等级）试卷 考生注意： 1．试卷满分100分，考试时间60分钟，本卷中g取 2．答题前，务必在答题纸上填写班级、姓名，并将核对后的条形码贴在指定位置上。作答必须填涂或书写在答题纸对应题号位置，在试卷上作答一律不得分。 一、水波（15分） 如图所示，在平静的湖面上，一根树枝周期性地轻点水面，在水面上形成水波。 1. 树枝连续轻点平静水面的O处，形成的水波近似看作简谐横波。某时刻（）的水波图样如图（a）所示，图中实线、虚线分别表示波峰、波谷。M、N是相邻波峰和波谷上的两个质点，两质点振动的平衡位置均在x轴上。质点M的振动图像如图（b）所示。 （1）湖面上形成的水波图样是一个个等间距的同心圆，这是因为水波的______和______大小不变（选填：振幅、频率、波速）。 （2）已知质点M、N在x轴方向上的距离为a，则水波的波长为______，水波的传播速度为______。 2. 若观察到树枝轻点水面产生的水波图样如图（c）所示，这可能是因为（ ） A. 点击水面的位置向左移动 B. 点击水面的位置向右移动 C. 点击水面的振幅减小了 D. 点击水面的振幅增大了 3. 如图（d），水面上的O点是波源，P、Q为两块固定挡板。 （1）现能观察到水面上的树叶发生振动，是因为波发生了______现象； A．干涉 B．衍射 （2）为了使树叶停止振动，可______波源O的频率。 A．增加 B．减小 二、光学现象（14分） 人类对光的研究经历了漫长的过程，光能发生反射、折射、干涉、衍射等各种现象。 4. 激光笔发射的红色激光在真空中的波长为650nm，光速为，水对激光的折射率为1.6。则激光进入水后，其频率为______Hz，波长为______mm。（答案保留3位有效数字） 5. 如图所示，一定强度的激光（含有两种频率的复色光）沿半径方向入射到半圆形玻璃砖的圆心O点，经过玻璃砖后有A、B、C三束光射出。 （1）B光和C光在玻璃砖中传播的速度哪个更大？（ ） A．B光 B．C光 C．相等 （2）随着入射角逐渐增大，最先消失的（ ） A．A光 B．B光 C．C光 6. 某同学利用光强分布传感器，研究光经过双缝（或单缝）后，光强的分布情况。实验器材依次为激光器、双缝（或单缝）、光强分布传感器，测得光强分布（纵轴）与水平坐标的关系图像如图甲、乙所示，则（ ） A. 图甲对应的是单缝衍射实验，图乙对应的是双缝干涉实验 B. 在激光器和双缝之间放置一个偏振片，干涉条纹的间距将减小 C. 增大单缝与传感器之间的距离，中央条纹的峰值会减小 D. 增大双缝与传感器之间的距离，干涉条纹的间距会减小 三、磁场（13分） 磁现象与日常生活密切相关，磁场对电流的作用力通常称为安培力。 7. 关于下列四幅图的分析，正确的是（ ） （1） （2） （3） （4） A. 图（1）的实验说明通电导线周围存在磁感线 B. 图（2）的实验现象是发电机的工作原理 C. 图（3）的动圈式话筒利用电磁感应原理工作 D. 图（4）的动圈式扬声器利用电磁感应原理工作 8. 两根相同的弹性导线平行放置，分别通有方向相反的电流和，且。下列图像可能正确的是（ ） A. B. C. D. ． 9. 如图所示，相距的两条平行导轨组成的平面与水平面夹角，导轨两端M、N间接一电动势、内阻的电源。垂直于导轨平面有一匀强磁场，将质量，电阻的金属棒垂直放在平行导轨上，金属棒恰能静止不动。（导轨与金属棒接触良好，导轨与金属棒间摩擦力以及导轨电阻不计）。则： （1）磁场方向垂直于导轨平面______（A．向上 B．向下） （2）磁场的磁感应强度大小是______T。 四、洛伦兹力（27分） 运动电荷在磁场中所受到的力以称为洛伦兹力。 10. 一根通电直导线水平放置，通过直导线的恒定电流方向向右，现有一电子从直导线下方以水平向右的初速度开始运动，不考虑电子重力，关于接下来电子的运动，下列说法正确的是（ ） A. 电子将向下偏转，运动的半径逐渐变大 B. 电子将向上偏转，运动的半径逐渐变小 C. 电子将向上偏转，运动的半径逐渐变大 D. 电子将向下偏转，运动的半径逐渐变小 11. 如图所示，质量和电荷量大小都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直射入有界匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，M和N运行的半圆轨迹如图中的虚线所示。 （1）M带______电（A．正 B．负）； （2）M的运行时间______N的运行时间。（A．大于 B．小于 C．等于） 12. 如图为质谱仪的示意图：速度选择器中匀强磁场的磁感应强度为（电场与磁场方向互相垂直），偏转分离器的磁感应强度为。带电粒子以一定的初速度向上进入质谱仪。 （1）若粒子能以大小为v的速度沿直线通过速度选择器，则匀强电场的场强______； （2）若质子和氘核以相同速度v进入偏转分离器，在质谱仪底片上收集到的条纹之间的距离为d，则质子的质量______。 【已知质子和氘核的质量之比为，电荷量均为】 13. 某回旋加速器的示意图如图所示。匀强磁场仅分布于两个正对的半圆形中空金属盒内，且与金属盒表面垂直。 （1）电源通过Ⅰ、Ⅱ分别与相连，仅在两盒的缝隙间产生______的电场。（A．恒定 B．变化） （2）初速度为零的带电粒子由加速器的______进入加速器。（A．中心 B．边缘） （3）经缝隙间的电场加速后，粒子以垂直磁场的速度进入，在运动过程中受到洛伦兹力，该力对粒子______（A．做功 B．不做功）。 （4）若带电粒子质量为m，电荷量为，磁感应强度大小为B，两D形盒间加速电场的电压大小恒为U，粒子从静止开始加速，加速器最大回旋半径为R。求： ①粒子加速后获得的最大速度；____ ②粒子在加速器的电场中的运动时间t____。 五、电磁感应（31分） 电磁感应是电磁学中最重大的发现之一，它进一步揭示了电、磁之间的相互联系。以下是小组开展的电磁感应相关的研究。 14. 某小组利用如图（a）所示的装置验证感应电动势大小与磁通量变化率之间的关系。线圈匝数和面积均不变，通过调节智能电源，在初级线圈中产生可控的变化的磁场，用磁传感器测量磁感应强度B，用电压传感器测量次级线圈产生的感应电动势E。某次实验中得到的B−t、E−t图像如图（b）所示。 （1）由图（b）可知，当t=0.2s时，线圈内磁感应强度的变化率______T/s，若线圈的匝数为n=200，则线圈内磁通量的变化率______Wb/s。 （2）请将图（b）中的E−t图像补充完整____。 15. 某小组用小车探究电磁阻拦的效果。如图所示（俯视），在遥控小车底面安装有单匝矩形金属线框（线框与水平地面平行）。小车以初速度v0向右通过竖直向下的有界磁场，不计摩擦，当cd边刚离开磁场边界MN时，小车速度恰好为零。 （1）线框穿过磁场的过程中，感应电流的方向（ ） A．均为顺时针 B．均为逆时针 C．先顺时针再逆时针 D．先逆时针再顺时针 （2）以下关于小车运动的速度−时间（v−t）图像，正确的是（ ） （3）已知小车初速度v0=5m/s，小车总质量m=0.2kg，金属框宽为0.1m、长为0.2m，电阻R=2Ω，磁场宽度D=0.4m，磁感应强度B=1.2T。求： ①ab边刚进入磁场时，线框中产生的感应电流大小____； ②ab边刚进入磁场时，线框的加速度大小和方向____； ③线框进入磁场的过程中，通过导线截面的电荷量q____； ④线框进入磁场和穿出磁场过程的发热量之比E1∶E2____。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 上海南汇中学2024学年第二学期期末测试 高二物理（等级）试卷 考生注意： 1．试卷满分100分，考试时间60分钟，本卷中g取 2．答题前，务必在答题纸上填写班级、姓名，并将核对后的条形码贴在指定位置上。作答必须填涂或书写在答题纸对应题号位置，在试卷上作答一律不得分。 一、水波（15分） 如图所示，在平静的湖面上，一根树枝周期性地轻点水面，在水面上形成水波。 1. 树枝连续轻点平静水面的O处，形成的水波近似看作简谐横波。某时刻（）的水波图样如图（a）所示，图中实线、虚线分别表示波峰、波谷。M、N是相邻波峰和波谷上的两个质点，两质点振动的平衡位置均在x轴上。质点M的振动图像如图（b）所示。 （1）湖面上形成的水波图样是一个个等间距的同心圆，这是因为水波的______和______大小不变（选填：振幅、频率、波速）。 （2）已知质点M、N在x轴方向上的距离为a，则水波的波长为______，水波的传播速度为______。 2. 若观察到树枝轻点水面产生的水波图样如图（c）所示，这可能是因为（ ） A. 点击水面的位置向左移动 B. 点击水面的位置向右移动 C. 点击水面的振幅减小了 D. 点击水面的振幅增大了 3. 如图（d），水面上的O点是波源，P、Q为两块固定挡板。 （1）现能观察到水面上的树叶发生振动，是因为波发生了______现象； A．干涉 B．衍射 （2）为了使树叶停止振动，可______波源O的频率。 A．增加 B．减小 【答案】1. ①. 波速 ②. 频率 ③. 2a ④. 2. B 3. ①. B ②. A 【解析】 【1题详解】 [1][2]因为波速由介质决定，这里介质是水，波速v不变；树枝周期性轻点，频率f不变，根据 可知波长也不变，所以形成等间距同心圆，故这是因为水波的波速和频率大小不变； [3]因为M、N是相邻波峰和波谷上的质点，其间距为半个波长，故波长为2a； [4]图（b）可知波的传播周期为，故波速 【2题详解】 AB．图（c）中水波右侧密集、左侧稀疏，说明波源向右移动，故A错误，B正确； CD．振幅影响振动强弱，不影响波的间距分布，故CD错误。 故选B。 【3题详解】 [1]水面上的O是波源，PQ为两块固定挡板，能观察到水面上的树叶发生振动，说明波绕过了障碍物继续传播，是因为波发生了衍射现象，故选B； [2]为了使树叶停止振动，即使衍射现象不明显，可以减小波长，根据 由于同种介质中波速不变，可以增加波源O的频率f。 故选A。 二、光学现象（14分） 人类对光的研究经历了漫长的过程，光能发生反射、折射、干涉、衍射等各种现象。 4. 激光笔发射的红色激光在真空中的波长为650nm，光速为，水对激光的折射率为1.6。则激光进入水后，其频率为______Hz，波长为______mm。（答案保留3位有效数字） 5. 如图所示，一定强度的激光（含有两种频率的复色光）沿半径方向入射到半圆形玻璃砖的圆心O点，经过玻璃砖后有A、B、C三束光射出。 （1）B光和C光在玻璃砖中传播的速度哪个更大？（ ） A．B光 B．C光 C．相等 （2）随着入射角逐渐增大，最先消失的（ ） A．A光 B．B光 C．C光 6. 某同学利用光强分布传感器，研究光经过双缝（或单缝）后，光强的分布情况。实验器材依次为激光器、双缝（或单缝）、光强分布传感器，测得光强分布（纵轴）与水平坐标的关系图像如图甲、乙所示，则（ ） A. 图甲对应的是单缝衍射实验，图乙对应的是双缝干涉实验 B. 在激光器和双缝之间放置一个偏振片，干涉条纹的间距将减小 C. 增大单缝与传感器之间的距离，中央条纹的峰值会减小 D. 增大双缝与传感器之间的距离，干涉条纹的间距会减小 【答案】4. ①. ②. 406 5. ①. A ②. C 6. A 【解析】 【4题详解】 [1]结合题中数据，可知红色激光频率 [2]根据波长与折射率关系有 解得 【5题详解】 [1]题图可知偏折程度最小的是B光，可知折射率关系 根据可知B光在玻璃砖中传播的速度更大。 故选A。 [2]A光是反射光，不会消失，根据可知C光临界角最小，故随着入射角逐渐增大，最先消失的C光。 故选C。 【6题详解】 A．由干涉、衍射图样特点可知图甲所用的缝为单缝，图乙所用的缝为双缝，故A正确； B．激光是偏振光，偏振片旋转过程中，光强会发生变化，但波长不变，根据可知干涉条纹的间距不变，故B错误； C．增大单缝与传感器距离，中央条纹峰值主要由光源强度等决定，距离变化不影响峰值，故C错误； D．根据可知增大双缝与传感器之间的距离L，干涉条纹的间距会增大，故D错误。 故选A。 三、磁场（13分） 磁现象与日常生活密切相关，磁场对电流的作用力通常称为安培力。 7. 关于下列四幅图的分析，正确的是（ ） （1） （2） （3） （4） A. 图（1）的实验说明通电导线周围存在磁感线 B. 图（2）的实验现象是发电机的工作原理 C. 图（3）的动圈式话筒利用电磁感应原理工作 D. 图（4）的动圈式扬声器利用电磁感应原理工作 8. 两根相同的弹性导线平行放置，分别通有方向相反的电流和，且。下列图像可能正确的是（ ） A. B. C. D. ． 9. 如图所示，相距的两条平行导轨组成的平面与水平面夹角，导轨两端M、N间接一电动势、内阻的电源。垂直于导轨平面有一匀强磁场，将质量，电阻的金属棒垂直放在平行导轨上，金属棒恰能静止不动。（导轨与金属棒接触良好，导轨与金属棒间摩擦力以及导轨电阻不计）。则： （1）磁场方向垂直于导轨平面______（A．向上 B．向下） （2）磁场的磁感应强度大小是______T。 【答案】7. BC 8. C 9. ①. B ②. 0.5 【解析】 【7题详解】 A．图（1）是奥斯特实验，说明通电导线周围存在磁场，磁感线是为了描述磁场而引入的假想曲线，不是真实存在的，故A错误； B．图（2）是电磁感应实验，闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时产生感应电流，这是发电机的工作原理，故B正确； C．图（3）是动圈式话筒，动圈式话筒是利用电磁感应原理工作的，当人对话筒说话时，引起膜片的振动，膜片的振动会引起线圈的运动，切割永磁铁的磁感线而产生相对应的变化的电流，从而在扬声器产生与说话者相同的声音，故C正确； D．图（4）动圈式扬声器是利用通电导体在磁场中受力运动的原理工作，不是电磁感应原理，故D错误。 故选BC。 【8题详解】 通电平行导线，电流方向相反时，两导线相互排斥。且由于是弹性导线，相互排斥会使导线发生形变，远离对方 。同时，根据安培力的相互性，两导线受到的安培力大小相等，故两弹簧形变相同，可知C选项符合题意。 故选C。 【9题详解】 [1]题意知金属棒没有摩擦力作用，受力分析可知金属棒受到的安培力平行导轨向上，左手定则可知磁场方向垂直于导轨平面向下，即选B。 [2]根据闭合电路欧姆定律有 对金属棒，由平衡条件可知 代入题中数据，解得 四、洛伦兹力（27分） 运动电荷在磁场中所受到的力以称为洛伦兹力。 10. 一根通电直导线水平放置，通过直导线的恒定电流方向向右，现有一电子从直导线下方以水平向右的初速度开始运动，不考虑电子重力，关于接下来电子的运动，下列说法正确的是（ ） A. 电子将向下偏转，运动的半径逐渐变大 B. 电子将向上偏转，运动的半径逐渐变小 C. 电子将向上偏转，运动的半径逐渐变大 D. 电子将向下偏转，运动的半径逐渐变小 11. 如图所示，质量和电荷量大小都相等的带电粒子M和N，以不同的速率经小孔S垂直射入有界匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，M和N运行的半圆轨迹如图中的虚线所示。 （1）M带______电（A．正 B．负）； （2）M的运行时间______N的运行时间。（A．大于 B．小于 C．等于） 12. 如图为质谱仪的示意图：速度选择器中匀强磁场的磁感应强度为（电场与磁场方向互相垂直），偏转分离器的磁感应强度为。带电粒子以一定的初速度向上进入质谱仪。 （1）若粒子能以大小为v的速度沿直线通过速度选择器，则匀强电场的场强______； （2）若质子和氘核以相同速度v进入偏转分离器，在质谱仪底片上收集到的条纹之间的距离为d，则质子的质量______。 【已知质子和氘核的质量之比为，电荷量均为】 13. 某回旋加速器的示意图如图所示。匀强磁场仅分布于两个正对的半圆形中空金属盒内，且与金属盒表面垂直。 （1）电源通过Ⅰ、Ⅱ分别与相连，仅在两盒的缝隙间产生______的电场。（A．恒定 B．变化） （2）初速度为零的带电粒子由加速器的______进入加速器。（A．中心 B．边缘） （3）经缝隙间的电场加速后，粒子以垂直磁场的速度进入，在运动过程中受到洛伦兹力，该力对粒子______（A．做功 B．不做功）。 （4）若带电粒子质量为m，电荷量为，磁感应强度大小为B，两D形盒间加速电场的电压大小恒为U，粒子从静止开始加速，加速器最大回旋半径为R。求： ①粒子加速后获得的最大速度；____ ②粒子在加速器的电场中的运动时间t____。 【答案】10. A 11. ①. B ②. C 12. ①. B1v ②. 13. ①. B ②. A ③. B ④. ⑤. 【解析】 【10题详解】 水平导线中通有恒定电流I，根据安培定则判断可知，导线下方的磁场方向垂直纸面向里，由左手定则判断可知，导线下方的电子所受的洛伦兹力方向向下，则电子将向下偏转，其速率v不变，而离导线越远，磁场越弱，磁感应强度B越小，由公式 可知电子的轨迹半径逐渐变大，可知A选项符合题意。 故选A。 【11题详解】 [1]由左手定则可知M带负电荷、N带正电荷,故选B； [2]题图可知两粒子在磁场中运动半周，可知时间为其周期的一半，粒子在磁场中做圆周运动的周期 由于两粒子的质量m、电荷量q大小都相等，粒子做圆周运动的周期T相等，粒子在磁场中的运动时间均为，即两粒子在磁场中运动时间相等，故选C。 【12题详解】 [1]若粒子能以大小为v的速度沿直线通过速度选择器，则有 解得 [2]设质子质量为m、电量为e，则氘核质量为2m、电量为e，对质子，在磁场中有 解得质子的圆周运动半径 同理，氘核的圆周运动半径 结合题图有 联立可得 【13题详解】 [1]粒子经过金属盒后，运动方向发生变化，欲使粒子一直加速，电场应为变化的电场，即选B。 [2]初动能为零的带电粒子由加速器的中心进入加速器，即选A。 [3]洛伦兹力方向与速度方向垂直，故该力对粒子不做功故选B。 [4]电子速度达到最大时，其运动半径达到最大回旋半径为R，根据洛伦兹力提供向心力得 解得电子加速后获得的最大速度 [5]加速电场的电势差大小恒为U，电子每次加速时，电场均为匀强电场，电场强度为 由牛顿第二定律可得 将电子运动过程中的磁场偏转部分去掉，电子加速的全过程可等效为一个匀加速直线运动过程，结合上问的结论，可得 联立解得电子在电场中加速所用的总时间 五、电磁感应（31分） 电磁感应是电磁学中最重大的发现之一，它进一步揭示了电、磁之间的相互联系。以下是小组开展的电磁感应相关的研究。 14. 某小组利用如图（a）所示的装置验证感应电动势大小与磁通量变化率之间的关系。线圈匝数和面积均不变，通过调节智能电源，在初级线圈中产生可控的变化的磁场，用磁传感器测量磁感应强度B，用电压传感器测量次级线圈产生的感应电动势E。某次实验中得到的B−t、E−t图像如图（b）所示。 （1）由图（b）可知，当t=0.2s时，线圈内磁感应强度的变化率______T/s，若线圈的匝数为n=200，则线圈内磁通量的变化率______Wb/s。 （2）请将图（b）中的E−t图像补充完整____。 15. 某小组用小车探究电磁阻拦的效果。如图所示（俯视），在遥控小车底面安装有单匝矩形金属线框（线框与水平地面平行）。小车以初速度v0向右通过竖直向下的有界磁场，不计摩擦，当cd边刚离开磁场边界MN时，小车速度恰好为零。 （1）线框穿过磁场的过程中，感应电流的方向（ ） A．均为顺时针 B．均为逆时针 C．先顺时针再逆时针 D．先逆时针再顺时针 （2）以下关于小车运动的速度−时间（v−t）图像，正确的是（ ） （3）已知小车初速度v0=5m/s，小车总质量m=0.2kg，金属框宽为0.1m、长为0.2m，电阻R=2Ω，磁场宽度D=0.4m，磁感应强度B=1.2T。求： ①ab边刚进入磁场时，线框中产生的感应电流大小____； ②ab边刚进入磁场时，线框的加速度大小和方向____； ③线框进入磁场的过程中，通过导线截面的电荷量q____； ④线框进入磁场和穿出磁场过程的发热量之比E1∶E2____。 【答案】14. ①. 0.02 ②. 2.0×10−6 ③. 15. ①. D ②. B ③. 0.3A ④. 0.18m/s2，方向水平向左 ⑤. 0.012C ⑥. 1∶1 【解析】 【14题详解】 [1]图（b）可知0.2s时线圈内磁感应强度的变化率 [2]图（b）可知0.2s时线圈产生的电动势大小 若线圈的匝数为n=200，根据法拉第电磁感应定律有 则线圈内磁通量的变化率 [3]根据 由于线圈线圈匝数和面积均不变，可知电动势正比与，图（b）可知0.16s到0.36s时电动势为0.4mV且此时磁感应强度的变化率0.02T/s， 题图（b）可知0.36s到0.52s磁感应强度不变，则电动势E2为0；题图（b）可知0.52s到0.6s磁感应强度的变化率为 则此时电动势 0.6s后磁场不变，电动势为0，故图像如下 【15题详解】 [1]线框穿过磁场的过程中，线圈磁通量先增加后减少，根据楞次定律可知线圈电流方向先逆时针后顺时针。 故选D。 [2]ab边进入磁场后，受到向左的安培力，小车减速，产生的电动势减小，感应电流减小，线框受到的安培力减小，故线框做加速度减小的减速运动，线框全部进入磁场后，线框中没有感应电流，不受安培力作用，线框做匀速直线运动，ab边出磁场后，cd边切割磁感线，线框中有感应电流，cd边受到向左的安培力，线框又做加速度减小的减速运动，因此定性画出小车运动的速度v随时间t变化的关系图像如图B选项所示。 故选B。 [3]ab边刚进入磁场时，线框中产生的感应电流大小 [4]ab边刚进入磁场时，线框的加速度大小 左手定则可知ab所受安培力方向水平向左，故加速度方向水平向左。 [5]根据 可知线框进入磁场的过程中，通过导线截面的电荷量 [6]设线框完全进入磁场时速度为v1，规定向右为正方向，小车进磁场过程，由动量定理有 小车完全出磁场时速度为v2，由动量定理有 联立解得 故线框进入磁场产生的热量 故线框进出磁场产生的热量 联立解得 故 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $