甘肅省酒泉市四校聯(lián)考2023-2024學(xué)年高二下學(xué)期5月期中物理試卷(解析版)-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

1．答卷前，考生務(wù)必將自己的姓名、考場號、座位號、準(zhǔn)考證號填寫在答題卡上。
2．回答選擇題時，選出每小題答案后，用鉛筆把答題卡上對應(yīng)題目的答案標(biāo)號涂黑，如需改動，用橡皮擦干凈后，再選涂其他答案標(biāo)號。回答非選擇題時，將答案寫在答題卡上，寫在本試卷上無效。
3．考試結(jié)束后，將本試卷和答題卡一并交回。
考試時間為75分鐘，滿分100分
一、選擇題：本題共10小題，共43分。在每小題給出的四個選項中，第1～7題只有一項符合題目要求，每小題4分；第8～10題有多項符合題目要求，每小題5分，全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。
1. 光學(xué)作為一門高精密度的學(xué)科，應(yīng)用在各個領(lǐng)域，下列關(guān)于光學(xué)現(xiàn)象的說法，正確的是（）
A. 圖甲為光導(dǎo)纖維，內(nèi)芯的折射率小于外套的折射率
B. 圖乙為泊松亮斑，是由于光的偏振現(xiàn)象產(chǎn)生的
C. 圖丙中，觀看立體電影時需要佩戴特殊的眼鏡，其原理證明光是橫波
D. 圖丁中，激光切割機主要利用了激光相干性好的特性
【答案】C
【解析】A．圖甲為光導(dǎo)纖維在內(nèi)芯發(fā)生全反射，內(nèi)芯的折射率大于外套的折射率，A錯誤；
B．圖乙為泊松亮斑，是由于光的衍射現(xiàn)象產(chǎn)生的，B錯誤；
C．圖丙中，觀看立體電影時需要佩戴特殊的眼鏡，其原理是光的偏振現(xiàn)象，證明光是橫波，C正確；
D．圖丁中，激光切割機主要利用了激光亮度高、能量大的特性，D錯誤。
故選C。
2. 利用如圖所示的電流天平，可以測量勻強磁場中的磁感應(yīng)強度B。它的右臂掛著等腰梯形線圈，匝數(shù)為n，上下底邊水平且ab長為l，cd長為2l，線圈一半的高度處于方框內(nèi)的勻強磁場中，磁感應(yīng)強度方向與線圈平面垂直。當(dāng)線圈中通入電流I時，調(diào)節(jié)砝碼使兩臂達到平衡；當(dāng)線圈中通入大小不變、方向相反的電流時，在左盤中增加質(zhì)量為m的砝碼，兩臂再次達到新的平衡，重力加速度為g。則方框內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強度大小為（）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】線圈一半處于勻強磁場中，則有效長度為，安培力大小為
電流反向時，需要在左盤中增加質(zhì)量為m的砝碼，說明原來的安培力方向向上，當(dāng)電流反向，安培力變?yōu)橄蛳聲r，再次平衡，說明安培力等于的一半，
即
得
故選C。
3. a、b兩束相互平行的單色光，以一定的入射角照射到平行玻璃磚上表面，經(jīng)平行玻璃磚折射后匯聚成一束復(fù)色光c，從平行玻璃磚下表面射出，如圖所示。下列說法正確的是（）
A. b光波長比a光波長短
B. a光在玻璃磚中的傳播速度比b光在玻璃磚中的傳播速度大
C. 用同一裝置做雙縫干涉實驗時，a光照射得到的條紋間距小
D. 增大入射角，a光在玻璃磚下表面可發(fā)生全反射
【答案】C
【解析】A．a(chǎn)、b兩束相互平行的單色光，以相同的入射角i照射到平行玻璃磚上表面而發(fā)生折射時，玻璃磚對a、b兩束光的折射率分別為
由光路圖可知相應(yīng)的折射角的關(guān)系為
ra＜rb
na＞nb
可知a光的頻率大于b光的頻率，由于光的波長與頻率成反比，故a光的波長小于b光的波長，即λa＜λb，故A錯誤；
B．根據(jù)光在介質(zhì)中的速度v與介質(zhì)對光的折射率n的關(guān)系
則兩種光a、b在玻璃中的傳播速度的關(guān)系為va＜vb，故B正確；
C．用同一裝置做雙縫干涉實驗時，相鄰兩條干涉條紋之間的距離
由于λa＜λb，所以a光照射得到的條紋間距?xa小于a光照射得到的條紋間距?xb，故C正確；
D．根據(jù)光路可逆原理，a、b兩束相互平行的單色光從平行玻璃磚上表面入射后，經(jīng)平行玻璃磚上下表面折射后一定沿原來方向從玻璃管下表面射出，不會在下表面發(fā)生全反射，故D錯誤。
故選C。
4. 如圖所示，ef、gh為兩條水平放置的相互平行的金屬導(dǎo)軌，ab、cd為放在導(dǎo)軌上的兩根金屬棒，與導(dǎo)軌接觸良好且無摩擦。當(dāng)一塊條形磁鐵從某一高度自由下落靠近導(dǎo)軌時，下列說法正確的是（）
A. 磁鐵的加速度小于g
B. 磁鐵的加速度等于g
C. 如果下端是N極，兩棒相互遠離
D. 如果下端是S極，兩棒相互遠離
【答案】A
【解析】AB．根據(jù)楞次定律的推論“阻礙相對運動”，則磁鐵下落過程中受向上的磁場力，所以磁鐵的加速度小于g，選項A正確，B錯誤；
CD．根據(jù)楞次定律的推論“增縮減擴”，在磁鐵下落過程中，通過閉合回路的磁通量增大，則兩棒相互靠近，與磁鐵的N、S極方向無關(guān)，選項CD錯誤。
故選A。
5. 如圖甲所示，線圈總電阻r =0.5Ω，匝數(shù)n =10，其端點a、b與R =1.5Ω的電阻相連，線圈內(nèi)磁通量變化規(guī)律如圖乙所示。關(guān)于a、b兩點電勢、及兩點電勢差，正確的是（）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】從圖中發(fā)現(xiàn)：線圈的磁通量是增大的，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場跟原磁場方向相反，即感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向為垂直紙面向外，根據(jù)右手定則，我們可以判斷出線圈中感應(yīng)電流的方向為：逆時針方向，在回路中，線圈相當(dāng)于電源，由于電流是逆時針方向，所以a相當(dāng)于電源的正極，b相當(dāng)于電源的負極，所以a點的電勢大于b點的電勢，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得
總電流為
a、b兩點電勢差就相當(dāng)于電路中的路端電壓，所以
故選A。
6. 一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，在時刻的波形如圖中實線所示，經(jīng)0.2s后的波形如圖中虛線所示。若該波的波速大小為45m/s，則下列說法正確的是（）
A. 該波的周期為0.8s
B. 該波的周期為
C. 該波的波長為2m
D. 在內(nèi)，處質(zhì)點的路程為0.5m
【答案】B
【解析】ABC．根據(jù)圖像可知，波長，波速
由于波速，由此可知周期
選項AC錯誤，B正確；
D．因，可知在內(nèi)，
處質(zhì)點的路程
D錯誤。
故選B。
7. 如圖所示，在邊長為2a的正三角形ABC區(qū)域內(nèi)存在方向垂直于紙面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B，一個質(zhì)量為m、電荷量絕對值為q的帶電粒子（重力不計）從AB邊的中點O進入磁場，粒子進入磁場時的速度方向垂直于磁場且與AB邊的夾角為60°，下列說法正確的是（）
A. 若粒子帶正電，則速度越大，粒子磁場中運動時間越短
B. 若粒子帶負電，則粒子可能從B點離開磁場
C. 若粒子帶負電，當(dāng)進入磁場的速度大小為時，粒子從C點離開磁場
D. 若粒子帶負電，當(dāng)進入磁場的速度大小為時，粒子在磁場中運動的時間為
【答案】C
【解析】A．若粒子帶正電，當(dāng)粒子從OA之間離開磁場時，在磁場中的運動時間相等，與速度大小無關(guān)，A錯誤；
B．若粒子帶負電，軌跡會先與BC相切，則粒子不可能從B點離開磁場，B錯誤；
C．若粒子從C點飛出，則粒子運動的半徑
洛倫茲力提供向心力，由牛頓第二定律得
解得
選項C正確；
D．若粒子帶負電，當(dāng)進入磁場的速度大小為時，運動半徑為
粒子在磁場中運動軌跡圓弧所對的圓心角為60°，則時間
選項D錯誤。
故選C。
8. 一列簡諧橫波沿x軸傳播，圖甲是時的波形圖，圖乙是處質(zhì)點的振動圖像，下列說法正確的是（）
A. 波沿x軸負方向傳播
B. 波的傳播速度大小為0.25m/s
C. 時，處質(zhì)點沿y軸正方向振動
D. 1~1.5s時間內(nèi)，處質(zhì)點的路程大于10cm
【答案】AD
【解析】A．由圖乙可知，時，處質(zhì)點沿y軸負方向振動，根據(jù)上下坡法可知波沿x軸負方向傳播，A正確；
B．由圖甲可知波長為8m，由圖乙可知周期為2s，波的傳播速度大小為
B錯誤；
C．時，處質(zhì)點沿y軸負方向振動，C錯誤；
D．1~1.5s時間內(nèi)，處質(zhì)點振動了，時，它正在向平衡位置方向振動，故1~1.5s時間內(nèi)的路程大于一個振幅，即路程大于10cm，D正確。
故選AD。
9. 下列說法錯誤的是（）
A. 圖甲是回旋加速器的示意圖，粒子的最大動能與狹縫之間的電壓U有關(guān)
B. 圖乙是磁流體發(fā)電機的結(jié)構(gòu)示意圖，可通過增大磁感應(yīng)強度B來增大電源電動勢
C. 圖丙是速度選擇器，粒子從P、Q兩點進入后均能沿直線勻速通過速度選擇器
D. 圖丁是質(zhì)譜儀，電荷量相同的粒子（初速度為零）打在照相底片D的同一位置
【答案】ACD
【解析】A．圖甲是回旋加速器示意圖，當(dāng)粒子軌跡半徑等于D形盒子半徑時，粒子的動能最大，由洛倫茲力提供向心力可得
解得
則最大動能為
可知粒子的最大動能與狹縫之間的電壓U無關(guān)，故A錯誤，滿足題意要求；
B．圖乙是磁流體發(fā)電機的結(jié)構(gòu)示意圖，根據(jù)
可得
則可通過增大磁感應(yīng)強度B來增大電源電動勢，故B正確，不滿足題意要求；
C．圖丙是速度選擇器，粒子從Q點進入，受到的電場力和洛倫茲力方向一定相同，粒子不可能能沿直線勻速通過速度選擇器，故C錯誤，滿足題意要求；
D．圖丁是質(zhì)譜儀，粒子經(jīng)過加速電場過程，根據(jù)動能定理可得
可得
粒子進入磁場，由洛倫茲力提供向心力得
聯(lián)立可得
電荷量相同的粒子（初速度為零），如果質(zhì)量不相等，則粒子在磁場中的半徑不相等，打在照相底片D的不同位置，故D錯誤，滿足題意要求。
10. 如圖所示，固定在水平面上的半徑為的金屬圓環(huán)內(nèi)存在方向豎直向上、磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場。電阻為、長度為的水平金屬棒ab一端固定在豎直導(dǎo)電轉(zhuǎn)軸上，隨軸以一定的角速度順時針勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動時棒與圓環(huán)接觸良好，在圓環(huán)的A點和電刷間接有阻值為R的電阻和板間距為d的平行板電容器C，質(zhì)量為m、電荷量大小為q的顆粒在電容器極板間恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。重力加速度為，不計其他電阻和摩擦，則（）

A. 電容器兩極板間的電壓為
B. 電容器兩極板間的電壓為
C. 金屬棒轉(zhuǎn)動的角速度大小為
D. 金屬棒轉(zhuǎn)動的角速度大小為
【答案】AC
【解析】AB．顆粒在電容器極板間恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，受力分析可得
電容器極板間電場的電場強度
電容器兩極板間的電壓
故A正確，B錯誤；
CD．電容器并聯(lián)在電阻R兩端，電阻R兩端的電壓與電容器兩極板間的電壓相等，由串聯(lián)電路的分壓可知，金屬棒ab切割的感應(yīng)電動勢大小
金屬棒ab切割的感應(yīng)電動勢的表達式
金屬棒轉(zhuǎn)動的角速度大小
故C正確，D錯誤；
故選AC。
二、非選擇題：本題共5小題，共57分。
11. 某同學(xué)利用圖甲所示裝置測量某種單色光的波長。實驗時，接通電源使光源正常發(fā)光，調(diào)整光路，從目鏡中可以觀察到干涉條紋。
（1）在實驗中，經(jīng)調(diào)節(jié)后使單縫與雙縫相互平行、且沿豎直方向，在目鏡內(nèi)觀察到單色光的干涉條紋是______（選填圖中的“A”或“B”）。
A． B．
（2）實驗時用測量頭測量條紋的寬度：先將測量頭的分劃板中心刻線與某亮紋中心對齊，將該亮紋定為第1條亮紋，此時手輪上的示數(shù)如圖乙所示，讀數(shù)為______mm。
（3）若實驗使用間距為0.20mm的雙縫做實驗，調(diào)節(jié)雙縫與屏之間的距離為100.00cm，測得圖丙所示的A、B兩條紋間距為19.600mm，則該單色光的波長為______m。
【答案】（1）B （2）0.250 （3）
【解析】（1）[1]A為衍射條紋，B為干涉條紋，故選B。
（2）[2]手輪上的固定刻度的讀數(shù)為0，可動刻度的讀數(shù)為
故讀數(shù)為
（3）[3] A、B之間有7個條紋間距，則相鄰條紋間距
根據(jù)干涉條紋間距公式
可知
12. 利用單擺可以測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取?br>（1）為了較精確地測量重力加速度的值，以下四種單擺組裝方式，應(yīng)選擇______。
A B.
C. D.
（2）組裝好單擺，先用刻度尺測量擺線長度，再用游標(biāo)卡尺測量小球的直徑，其示數(shù)如圖甲，則小球直徑為______mm；擺球在豎直平面內(nèi)穩(wěn)定擺動后，用秒表記錄單擺經(jīng)歷n次全振動所用的時間t如圖乙所示，則______s。
（3）測量出多組單擺的擺長L和運動周期T，作出圖像，如圖丙所示，由此可求出重力加速度______。（取，保留兩位有效數(shù)字）
（4）進一步分析，發(fā)現(xiàn)圖像不過坐標(biāo)原點，原因可能是將______（選填“擺線長”或“擺線長加小球直徑”）作為擺長，上述操作會使重力加速度的測量值______（選填“偏大”“偏小”或“不變”）。
【答案】（1）D （2）9.3 100.0 （3）9.5 （4）擺線長不變
【解析】（1）擺球應(yīng)該選擇質(zhì)量較大且體積較小的小鋼球；擺線的上端要用鐵夾固定，而不是纏繞的橫梁上面。故選D。
（2）[1]用游標(biāo)卡尺測量小球的直徑為9mm+0.1mm×3=9.3mm；
[2]秒表讀數(shù)90s+10.0s=100.0s
（3）根據(jù)
可得
圖線斜率
解得
（4）[1][2]根據(jù)（3）分析可知，理論上圖像是一條過坐標(biāo)原點的直線，題給圖像相對于理論圖像，在相同周期下，所測擺長比實際值偏小，則原因可能是測擺長時沒有加上小球半徑；根據(jù)單擺周期公式可得
整理得
圖像的斜率不變，故不會影響重力加速度的測量。
13. 如圖所示，足夠長的兩光滑平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ所構(gòu)成的斜面與水平面的夾角為θ，兩導(dǎo)軌間距為L，兩導(dǎo)軌頂端接一阻值為R的電阻，導(dǎo)軌所在的空間存在垂直于斜面向下的勻強磁場，磁感應(yīng)強度的大小為B。一根質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒垂直放置于導(dǎo)軌底端，其在兩導(dǎo)軌之間部分的電阻也為R?，F(xiàn)給導(dǎo)體棒一沿導(dǎo)軌向上、大小為v的初速度，導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌上滑，直到速度為零的過程中，通過導(dǎo)體棒橫截面的電荷量為q。導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，金屬導(dǎo)軌電阻忽略不計，不計空氣阻力，重力加速度大小為g。求：
（1）導(dǎo)體棒的最大加速度的大小；
（2）導(dǎo)體棒上滑的最大位移及對應(yīng)所用的時間；
（3）導(dǎo)體棒上滑至速度為零的過程中，導(dǎo)體棒產(chǎn)生的焦耳熱。
【答案】（1）；（2）；；（3）
【解析】（1）導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌向上做減速運動，故釋放瞬間加速度最大；導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢為
電路中電流為
導(dǎo)體棒受到的最大安培力為
導(dǎo)體棒的最大加速度大小為
解得
（2）在導(dǎo)體棒上滑過程中，產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢
根據(jù)閉合電路歐姆定律有
通過導(dǎo)體棒的電荷量
聯(lián)立可得
設(shè)沿導(dǎo)軌向下為正方向，導(dǎo)體棒上滑時間為t，根據(jù)動量定理有
則有
解得
（3）整個過程根據(jù)能量守恒，有
導(dǎo)體棒與電阻串聯(lián)，電流相同，時間相同，由焦耳定律可得導(dǎo)體棒產(chǎn)生的熱量為
14. 如圖所示為半徑為R的透明玻璃球切去底面半徑的球冠后剩余的球冠。一束半徑的圓形光束垂直球冠的切面照射到球冠上，進入球冠的光線有部分從球面射出而使球面發(fā)光，已知玻璃的折射率，光在真空中的傳速速度為c，球冠（不含底面）的表面積公式為，R為球的半徑，h為球冠的高度。不考慮光在球冠內(nèi)的反射。求：
（1）光束正中間的光線通過球冠的時間；
（2）能發(fā)光的球面的面積。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）由幾何知識可得，剩余球冠的高度為
光線在球冠中的速度為
則光束正中間的光線通過球冠的時間為
（2）根據(jù)全反射公式
可得光線在球冠中發(fā)生全反射的臨界角的為
光線在球冠中發(fā)生全反射的臨界情況對應(yīng)的光路如下圖所示
則根據(jù)幾何知識可得，能發(fā)光的球冠部分的高度為
則能發(fā)光的球面的面積為
15. 如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系xOy的區(qū)域存在沿x軸正方向的勻強電場，在區(qū)域存在磁感應(yīng)強度大小為B（未知）、垂直紙面向外的勻強磁場，處有一豎直熒光屏，屏與x軸交點為P。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電粒子，從點A（-0.5d，-d）以大小為的初速度沿y軸正方向射出，從坐標(biāo)原點O進入磁場并恰好打在P點，粒子重力不計。求：
（1）電場強度E大?。?br>（2）磁感應(yīng)強度B的大??；
（3）保持其他條件不變，讓磁感應(yīng)強度大小在0.5B到2B之間變化，粒子打到屏上的最高點和最低點到P點的距離。
【答案】（1）；（2）；（3）；
【解析】（1）粒子在電場中做類平拋運動，有
，
又
解得
（2）粒子從O點進入磁場的速度大小為
設(shè)速度方向與x軸正方向的夾角為，則
，
帶電粒子在磁場中運動時，由幾何關(guān)系可知軌道半徑
帶電粒子在磁場中做勻速圓周運動，有
解得
（3）當(dāng)磁感應(yīng)強度為0.5B時，帶電粒子運動半徑
運動軌跡如圖甲所示，此時圓心在熒光屏上的點，粒子打在屏上最高點Q，由幾何關(guān)系可得
當(dāng)磁感應(yīng)強度為2B時，帶電粒子的運動半徑
分析可得帶電粒子打不到屏上。當(dāng)粒子軌跡與屏相切時，切點為屏上的最低點，設(shè)為Q'點，如圖乙所示，設(shè)圓的半徑為，由幾何關(guān)系得
，
解得

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