内容正文:
高二年级第二次学情检测
物理(选修)
一、单项选择题:共10题,每题4分,共40分。每题只有一个选项最符合题。
1. 如图所示,图甲中把一个偏振片放在亮着的手机屏幕上,转动偏振片,发现透过偏振片的光的强度发生变化。图乙中把一个偏振片放在发光的灯泡上,转动偏振片,发现透过偏振片的光的强度没有发生变化。则( )
A. 手机屏幕和灯泡发出的光都是自然光
B. 手机屏幕和灯泡发出的光都是偏振光
C. 手机屏幕发出的光是偏振光,灯泡发出的光是自然光
D. 手机屏幕发出的光是自然光,灯泡发出的光是偏振光
【答案】C
【解析】
【详解】图甲中把一个偏振片放在亮着的手机屏幕上,转动偏振片,发现透过偏振片的光的强度发生变化,则手机屏幕发出的光是偏振光;图乙中把一个偏振片放在发光的灯泡上,转动偏振片,发现透过偏振片的光的强度没有发生变化,则灯泡发出的光是自然光。
故选C。
2. 上海天文馆有个展品叫傅科摆.这个巨大的装置,由16米的摆长和25千克的摆锤组成.当傅科摆在某一竖直平面内小角度摆动时,下列说法正确的是( )
A. 若仅增加摆球的振幅,则摆动周期增大
B. 若仅增加摆球的振幅,则摆动周期减小
C. 若仅增加摆长的长度,则摆动周期增大
D. 若仅增加摆长的长度,则摆动周期减小
【答案】C
【解析】
【详解】AB.根据单摆周期可知单摆周期与振幅无关,故AB错误;
CD.以上分析可知,若仅增加摆长的长度,单摆周期则增大,故C正确,D错误。
故选 C。
3. 如图所示,在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,若想增加目镜中观察到的条纹个数,该同学可( )
A. 将单缝靠近双缝 B. 将毛玻璃远离双缝
C. 使用间距更大的双缝 D. 将绿色滤光片换成红色滤光片
【答案】C
【解析】
【详解】增加从目镜中观察到的条纹数量,则需要减小条纹的宽度,根据相邻亮条纹间的距离为
可得,增大双缝间距离或者减小毛玻璃与双缝的距离,或者使用波长更短的光波均可达到目的。将单缝靠近双缝不影响条纹间距,红光波长比绿光波长长。故ABD错误,C正确。
故选C。
4. 如图所示,线圈与通电导线在同一平面内,能使得线框中磁通量先增大后减小的是( )
A. 向左平移线框 B. 向右平移线框
C. 绕导线顺时针转动线框 D. 绕导线逆时针转动线框
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据安培定则可知,通电直导线右侧的磁场方向垂直纸面向里,左侧的磁场方向垂直纸面向外,且离导线越近磁场越强。磁场强弱关于导线左右对称,故向左平移线框,穿过线框磁通量先减小,当导线位于线框中间时磁通量最小,之后左移过程,线框穿过线框的磁通量先增大后减小,所以向左平移线框,线框中的磁通量先减小后增大再减小,不符合题意,故A错误;
B.向右平移线框,穿过线框总的磁通量先增大,当线框完全穿过导线继续右移后,穿过线框总的磁通量减小 ,即磁通量先增大后减小,符合题意,故B正确;
CD.导线顺时针或绕逆时针转动线框,穿过线框的磁通量均不变,不符合题意,故CD错误。
故选B 。
5. 如图所示,一只船静止在平静的河面上,某同学站在船尾,向右立定跳远,落在船上后相对于船静止,水的阻力不计.下列说法正确的是( )
A. 起跳过程,人对船的冲量与船对人的冲量大小相等
B. 人在空中时,人与船的总动量为零
C. 落在船上后,人与船一起向右运动
D. 全过程,人所受重力的冲量为零
【答案】A
【解析】
【详解】A.起跳过程,人对船的作用力与船对人的作用力是一对相互作用力,二者等大反向,且作用时间相同,根据冲量定义可知人对船的冲量与船对人的冲量大小相等、方向相反,故A正确;
B.由于水的阻力不计,人在空中时,人、船系统在水平方向合力为0,在水平方向动量守恒,但人、船系统在竖直方向合力不为0,故系统在竖直方向动量不守恒、不为0,所以人与船的总动量为不为0(最高点除外),故B错误;
C.题意可知人、船系统初动量为0,由于人、船系统在水平方向动量守恒,所以人落在船上后系统末动量也为0,二者均静止不动,故C错误;
D.冲量等于力与时间的乘积,可知重力冲量,由于全过程时间不为0,所以人所受重力的冲量不为零,故D错误。
故选 A。
6. 如图所示为回旋加速器示意图,粒子在磁场D形盒D1中做圆周运动时,由内向外相邻两个半圆轨迹的( )
A. 圆心位置相同 B. 半径差变小
C. 时间差变小 D. 能量差变小
【答案】B
【解析】
【详解】C.根据图形可知,粒子开始从靠近D1中心位置加速,可知,进入D2中加速了奇数次,进入D1中加速了偶数次,令加速次数为n,则有
粒子在磁场中做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力,则有,
解得,
可知,粒子做圆周运动的周期一定,由于粒子在D1中做圆周运动时,由内向外相邻两个半圆轨迹的时间均为半个周期,可知,时间差不变,故C错误;
B.结合上述可知,当n为偶数时,令n=2k,则有
则有
可知,随加速次数的增多,粒子在D1中做圆周运动时,由内向外相邻两个半圆轨迹的半径差变小,B正确;
D.结合上述可知,当n为偶数时,令n=2k,则有
则有
可知,,随加速次数的增多,粒子在D1中做圆周运动时,由内向外相邻两个半圆轨迹的能量差不变,故D错误;
A.结合上述,粒子加速n次后的轨迹半径
若忽略加速电场的宽度,以粒子第一次回旋的圆心为坐标原点,以第一次进入磁场的偏转方向反方向为正方向,建立一维坐标,则圆心坐标为0,第二次回旋圆心坐标为
第三次回旋的圆心坐标为
第四次回旋的圆心坐标为
进入D1中加速了偶数次,可知,第二次回旋圆心坐标与第四次回旋圆心坐标不相同,即圆心位置不相同,故A错误。
故选B。
7. 如图甲所示,弧形磁铁固定在把手的表面,转动把手改变弧形磁铁与霍尔元件的相对位置。如图乙所示,霍尔元件通以向右的恒定电流,使垂直穿过霍尔元件的磁场增强,则霍尔元件( )
A. 前后表面间的电势差变大
B. 霍尔电势差的大小只由霍尔元件本身决定
C. 若元件的上下表面间厚度增加,前后两端电势差不变
D. 若要测量赤道附近的地磁场,应将工作面调整为与待测平面平行
【答案】A
【解析】
【详解】ABC.设前后表面的距离为,上下表面间厚度为,稳定后,定向移动的电子受到的电场力与洛伦兹力大小相等,即
又因为
解得
所以,垂直穿过霍尔元件的磁场增强,前后表面间的电势差变大;前后表面间的电势差与元件的上下表面间厚度无关,故A正确,BC错误;
D.由于赤道附近的地磁场平行于地面,若要测量赤道附近地磁场,工作面应该处于竖直状态,故D错误。
故选A。
8. 如图所示,是棱镜的横截面,是底角为的等腰梯形。一单色光平行于底面入射,入射点为,折射后射向点,为中点,棱镜的折射率为,不考虑光的二次反射,则( )
A. 光可能从点射出面 B. 光可能在面发生全反射
C. 入射点上移,光的出射点下移 D. 入射点上移,光在棱镜中传播的路程变长
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据题意画出光路图,如图所示
AB面上的入射角为,棱镜的折射率为,则折射率为
故AC面上的折射角为
设光线在点发生全反射的临界角为,则有
可得
当光束射向F点时,分析几何关系知入射角为
可知光线在点发生全反射,故光不可能从点射出面,故A错误;
B.根据对称性可知,光束在BD面上的入射角为,故在BD面上不会发生全反射,故B错误;
C.入射点上移,光束在BD面上的入射角为,且不发生变化,光线右移在点右侧,光束在BD面上的入射角不发生变化,光的出射点下移,故C正确;
D.入射点上移,由几何关系可知,光束在棱镜中的光程没有发生变化,故D错误。
故选C。
9. 一宇宙飞船的横截面积为S,以恒定速率v航行,当进入有宇宙尘埃的区域时,设在该区域单位体积内有n颗尘埃,每颗尘埃的质量为m,若尘埃碰到飞船前是静止的,且碰到飞船后就粘在飞船上,不计其他阻力,为保持飞船匀速航行,飞船发动机的牵引力为( )
A. Snmv B. C. 2Snmv D.
【答案】B
【解析】
【详解】时间t内黏附在飞船上的尘埃质量
对黏附的尘埃,由动量定理得Ft=Mv
解得
故选B。
10. 如图甲所示为光滑斜面上的弹簧振子,振子上固定一加速度传感器。图乙为从某时刻开始加速度传感器记录下的加速度a随时间t变化的曲线,该曲线为余弦曲线。以沿斜面向上为正方向。下列说法正确的是( )
A. t1时刻弹簧处于原长
B. t2时刻弹簧处于伸长状态
C. t1~t2时间内振子的动能在减小
D. t2~t3时间内弹簧的弹性势能在增大
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据题意,由图乙知时刻加速度为零,此时振子处于平衡位置,受到的合外力为零,因为在光滑斜面上,所以平衡位置时弹簧的弹力与重力沿斜面分力平衡,此时刻弹簧处于压缩状态,故A错误;
BC.对于弹簧振子,加速度与位移成正比,且方向相反,所以由图乙知t1~t2时间内振子从平衡位置沿斜面向下运动,这个过程速度逐渐减小,所以动能在减小;t2时刻加速度为负且最大,说明振子在最低点,弹簧处于压缩状态,所以故B错误,C正确;
D.由图乙知t2~t3时间内振子由最低点向平衡位置运动,弹簧压缩量逐渐减小,弹簧的弹性势能在减小,故D错误。
故选C。
二、非选择题:共5题,共60分。其中第13题~第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
11. 探究影响感应电流方向的因素的实验。
(1)为探究灵敏电流计指针偏转方向与电流方向的关系,图甲中应选用电源______(选填“干电池”或“6V交流电源”);
(2)利用图乙探究感应电流方向的规律,把电路图连接完整;
(3)在图乙中开关K闭合瞬间,灵敏电流计的指针向右偏;将滑动变阻器滑片向左滑行时,灵敏电流计的指针向______偏(选填“左”或“右”);
(4)利用图乙探究感应电流方向的规律时,需要记录的信息有______:
A. 螺线管M中的电流方向 B. 灵敏电流计指针的偏转方向
C. 螺线管N中导线的绕向 D. 螺线管M、N的直径
(5)某同学利用发光二极管判断感应电流的方向,如图丙所示,各实验元件和线路连接均正常。将条形磁铁快速插入螺线管中,螺线管线圈产生的磁场方向______(选填“向上”或“向下”)。若将条形磁铁快速插入或拔出螺线管,二极管都不发光。试分析该实验中二极管不发光的原因______。(只要写出一条即可)
【答案】(1)干电池 (2)
(3)左 (4)ABC
(5) ①. 向上 ②. 磁铁运动速度不够快,或螺线管匝数不足,导致产生的感应电压低于二极管的导通阈值等。
【解析】
【小问1详解】
要探究灵敏电流计指针偏转方向与电流方向的关系,需要通过已知方向电流测试指针偏转情况,因此需要直流电源,应选用干电池。
【小问2详解】
电路图连接需完成图乙中的电流回路,将电源、开关、滑动变阻器与左侧螺线管(原线圈)串联成一个回路;右侧螺线管(副线圈)两端与灵敏电流计直接相连成一个独立回路。
【小问3详解】
开关闭合瞬间,原线圈电流增大,引起副线圈中磁通量变化,指针向右偏。若滑片向左移,接入电阻变大,原线圈电流减小,磁通变化趋势与闭合瞬间相反,因此指针偏转方向相反,即左偏。
【小问4详解】
实验是探究感应电流方向的规律。
A.螺线管 M 中的电流方向,需要记录,以确定线圈M产生的磁场方向。
B.螺线管 N 中导线的绕向,需要记录,以结合感应电流方向确定线圈N的感应磁场方向。
C.灵敏电流计指针的偏转方向,需要记录,以确定线圈N中感应电流的方向。
D.螺线管 M、N 的直径(D)与感应电流方向的规律无关,因此不需要记录。
选择需要记录的信息,故选ABC。
【小问5详解】
[1] 当条形磁铁快速插入螺线管时,根据楞次定律,螺线管会产生感应磁场来阻碍磁通量的增加。丙图中磁铁的N极向下插入,原磁场方向向下,因此螺线管产生的感应磁场方向向上。
[2] 磁铁运动速度不够快,或螺线管匝数不足,导致产生的感应电压低于二极管的导通阈值等。
12. 光滑水平面上虚线右侧区域存在磁感应强度大小为B,垂直纸面向里的匀强磁场,如图所示。边长为L、每边电阻为R的正三角形金属线框以速度v从虚线边界处进入磁场,最终线框完全进入磁场。求:
(1)刚进入磁场时,PQ边中哪一端为高电势,及PQ间的电势差大小U;
(2)线框运动过程中,通过导线横截面的电荷量q。
【答案】(1)Q为高电势,
(2)
【解析】
【小问1详解】
PQ刚进入磁场瞬间E感=BLv
根据右手定则可知Q端电势高;
则PQ间的电势差大小
【小问2详解】
线框运动过程中的平均电动势
通过线框的电流平均值
所以线框运动过程中,通过导线横截面的电荷量
13. 甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中沿x轴相向传播,波速,某时刻的波形如图所示。
(1)处的质点开始振动时刻作为计时起点,请写出其振动方程;
(2)处的质点从图示时刻开始经过的过程中通过的路程s。
【答案】(1);(2)25cm
【解析】
【详解】(1)由波动图像得两波的波长,波的周期为
两波传到x=8m处时,引起的振动均沿+y方向,处是振幅最大的位置,该处质点的振幅为
所以振动方程为
(2)甲波从图示时刻传到x=7m处经过的时间
在0~1s内处的质点不振动;1s~3s内甲波引起质点振动半个周期,通过的路程为
乙波从图示时刻传到处经过的时间为
在3s~4s内,甲、乙两列波共同使质点振动,振动方向相反,甲波使质点从平衡位置向下振动到波谷位置,乙波使质点从平衡位置向上振动到波峰位置,所以3s~4s内处的质点通过的路程为
所以从图示时刻开始经过的过程中处的质点通过的路程为
14. 如图所示,高为h的平台上固定一根轻弹簧,与平台等高的小车紧靠平台,水平表面CD与圆弧DE平滑连接,与小车质量相同的滑块B静止在小车左端。现推动质量为m的滑块A向左压缩弹簧,某时刻从静止释放A,经过时间t,A以速度v0与B发生弹性碰撞,碰撞后瞬时A、B的速度大小相等。已知A与平台间的动摩擦因数为μ,地面及小车的上表面光滑,滑块A、B视为质点,重力加速度为g。求:
(1)弹簧对滑块A的冲量I;
(2)滑块B的质量mB;
(3)滑块B落地时,与小车左端的间距d。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
对滑块A,根据动量定理可得
可得弹簧对滑块A的冲量为
【小问2详解】
A与B发生弹性碰撞,碰撞后瞬时A、B的速度大小相等,根据动量守恒和机械能守恒可得
联立解得
,
【小问3详解】
B、C相互作用过程,根据系统水平方向动量守恒可得
根据机械能守恒可得
解得B离开小车C时
,
B离开小车后做自由落体运动,则有
滑块B落地时,与小车左端的间距为
联立解得
15. 某装置用磁场控制带电粒子运动,工作原理如图所示;在0≤x≤8d范围内存在多层紧邻的匀强磁场,每层的高度均为d,磁感应强度大小均为B,方向交替变化;质量为m、电荷量为+q的粒子从坐标原点以30°角射入磁场,粒子在纸面内运动,重力不计。
(1)若粒子以60°角进入第二层磁场区域,求:
①带电粒子进入磁场时的速度大小v0;
②带电粒子在磁场中运动的时间t;
(2)改变初速度大小,要使粒子能从右侧射出磁场,求带电粒子的最小速度v。
【答案】(1),
(2)
【解析】
【小问1详解】
①由洛伦兹力提供向心力
则
由几何关系得
解得带电粒子进入磁场时的速度大小为
②由几何关系
得
由牛顿第二定律
得
粒子在一个磁场区域运动的时间
带电粒子在磁场中运动的时间
【小问2详解】
由几何关系
解得
其中
故
带电粒子的最小速度
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高二年级第二次学情检测
物理(选修)
一、单项选择题:共10题,每题4分,共40分。每题只有一个选项最符合题。
1. 如图所示,图甲中把一个偏振片放在亮着的手机屏幕上,转动偏振片,发现透过偏振片的光的强度发生变化。图乙中把一个偏振片放在发光的灯泡上,转动偏振片,发现透过偏振片的光的强度没有发生变化。则( )
A. 手机屏幕和灯泡发出的光都是自然光
B. 手机屏幕和灯泡发出的光都是偏振光
C. 手机屏幕发出的光是偏振光,灯泡发出的光是自然光
D. 手机屏幕发出的光是自然光,灯泡发出的光是偏振光
2. 上海天文馆有个展品叫傅科摆.这个巨大的装置,由16米的摆长和25千克的摆锤组成.当傅科摆在某一竖直平面内小角度摆动时,下列说法正确的是( )
A. 若仅增加摆球的振幅,则摆动周期增大
B. 若仅增加摆球的振幅,则摆动周期减小
C. 若仅增加摆长的长度,则摆动周期增大
D. 若仅增加摆长的长度,则摆动周期减小
3. 如图所示,在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中,若想增加目镜中观察到的条纹个数,该同学可( )
A. 将单缝靠近双缝 B. 将毛玻璃远离双缝
C. 使用间距更大的双缝 D. 将绿色滤光片换成红色滤光片
4. 如图所示,线圈与通电导线在同一平面内,能使得线框中磁通量先增大后减小的是( )
A. 向左平移线框 B. 向右平移线框
C. 绕导线顺时针转动线框 D. 绕导线逆时针转动线框
5. 如图所示,一只船静止在平静的河面上,某同学站在船尾,向右立定跳远,落在船上后相对于船静止,水的阻力不计.下列说法正确的是( )
A. 起跳过程,人对船的冲量与船对人的冲量大小相等
B. 人在空中时,人与船的总动量为零
C. 落在船上后,人与船一起向右运动
D. 全过程,人所受重力的冲量为零
6. 如图所示为回旋加速器示意图,粒子在磁场D形盒D1中做圆周运动时,由内向外相邻两个半圆轨迹的( )
A. 圆心位置相同 B. 半径差变小
C. 时间差变小 D. 能量差变小
7. 如图甲所示,弧形磁铁固定在把手的表面,转动把手改变弧形磁铁与霍尔元件的相对位置。如图乙所示,霍尔元件通以向右的恒定电流,使垂直穿过霍尔元件的磁场增强,则霍尔元件( )
A. 前后表面间的电势差变大
B. 霍尔电势差的大小只由霍尔元件本身决定
C. 若元件的上下表面间厚度增加,前后两端电势差不变
D. 若要测量赤道附近的地磁场,应将工作面调整为与待测平面平行
8. 如图所示,是棱镜的横截面,是底角为的等腰梯形。一单色光平行于底面入射,入射点为,折射后射向点,为中点,棱镜的折射率为,不考虑光的二次反射,则( )
A. 光可能从点射出面 B. 光可能在面发生全反射
C. 入射点上移,光的出射点下移 D. 入射点上移,光在棱镜中传播的路程变长
9. 一宇宙飞船的横截面积为S,以恒定速率v航行,当进入有宇宙尘埃的区域时,设在该区域单位体积内有n颗尘埃,每颗尘埃的质量为m,若尘埃碰到飞船前是静止的,且碰到飞船后就粘在飞船上,不计其他阻力,为保持飞船匀速航行,飞船发动机的牵引力为( )
A. Snmv B. C. 2Snmv D.
10. 如图甲所示为光滑斜面上的弹簧振子,振子上固定一加速度传感器。图乙为从某时刻开始加速度传感器记录下的加速度a随时间t变化的曲线,该曲线为余弦曲线。以沿斜面向上为正方向。下列说法正确的是( )
A. t1时刻弹簧处于原长
B. t2时刻弹簧处于伸长状态
C. t1~t2时间内振子的动能在减小
D. t2~t3时间内弹簧的弹性势能在增大
二、非选择题:共5题,共60分。其中第13题~第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
11. 探究影响感应电流方向的因素的实验。
(1)为探究灵敏电流计指针偏转方向与电流方向的关系,图甲中应选用电源______(选填“干电池”或“6V交流电源”);
(2)利用图乙探究感应电流方向的规律,把电路图连接完整;
(3)在图乙中开关K闭合瞬间,灵敏电流计的指针向右偏;将滑动变阻器滑片向左滑行时,灵敏电流计的指针向______偏(选填“左”或“右”);
(4)利用图乙探究感应电流方向的规律时,需要记录的信息有______:
A. 螺线管M中的电流方向 B. 灵敏电流计指针的偏转方向
C. 螺线管N中导线的绕向 D. 螺线管M、N的直径
(5)某同学利用发光二极管判断感应电流的方向,如图丙所示,各实验元件和线路连接均正常。将条形磁铁快速插入螺线管中,螺线管线圈产生的磁场方向______(选填“向上”或“向下”)。若将条形磁铁快速插入或拔出螺线管,二极管都不发光。试分析该实验中二极管不发光的原因______。(只要写出一条即可)
12. 光滑水平面上虚线右侧区域存在磁感应强度大小为B,垂直纸面向里的匀强磁场,如图所示。边长为L、每边电阻为R的正三角形金属线框以速度v从虚线边界处进入磁场,最终线框完全进入磁场。求:
(1)刚进入磁场时,PQ边中哪一端为高电势,及PQ间的电势差大小U;
(2)线框运动过程中,通过导线横截面的电荷量q。
13. 甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中沿x轴相向传播,波速,某时刻的波形如图所示。
(1)处的质点开始振动时刻作为计时起点,请写出其振动方程;
(2)处的质点从图示时刻开始经过的过程中通过的路程s。
14. 如图所示,高为h的平台上固定一根轻弹簧,与平台等高的小车紧靠平台,水平表面CD与圆弧DE平滑连接,与小车质量相同的滑块B静止在小车左端。现推动质量为m的滑块A向左压缩弹簧,某时刻从静止释放A,经过时间t,A以速度v0与B发生弹性碰撞,碰撞后瞬时A、B的速度大小相等。已知A与平台间的动摩擦因数为μ,地面及小车的上表面光滑,滑块A、B视为质点,重力加速度为g。求:
(1)弹簧对滑块A的冲量I;
(2)滑块B的质量mB;
(3)滑块B落地时,与小车左端的间距d。
15. 某装置用磁场控制带电粒子运动,工作原理如图所示;在0≤x≤8d范围内存在多层紧邻的匀强磁场,每层的高度均为d,磁感应强度大小均为B,方向交替变化;质量为m、电荷量为+q的粒子从坐标原点以30°角射入磁场,粒子在纸面内运动,重力不计。
(1)若粒子以60°角进入第二层磁场区域,求:
①带电粒子进入磁场时的速度大小v0;
②带电粒子在磁场中运动的时间t;
(2)改变初速度大小,要使粒子能从右侧射出磁场,求带电粒子的最小速度v。
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