湖南省多校2022-2023学年高二下学期期中联考物理试题（含解析）

姓名___________ 准考证号___________
（在此卷上答题无效）
绝密★启用前
湖南省多校2022-2023学年高二下学期期中联考
物 理
本试卷共6页。全卷满分100分，考试时间75分钟。
注意事项：
1.答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在本试卷和答题卡上。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应的答案标号涂黑，如有改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案；回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3. 考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1.在现代科学技术中，常常利用电场与磁场来加速和控制带电粒子的运动。例如回旋加速器，其原理如图所示，带电粒子是通过两D形盒间的高频交变电场加速和垂直D形盒表面的匀强磁场回旋而获得高能粒子。在下列装置中，没有应用磁偏转原理工作的是
A．磁流体发电机 B．电流互感器 C．质谱仪 D． 显像管
2.将一段直导线abc从中点b折成通入电流I，分别放在如图甲、乙所示的匀强磁场中，磁感应强度均为B，甲图中导线所在平面与磁场的磁感线平行，乙图中导线所在平面与磁场的磁感线垂直，若两图中两导线所受的安培力大小相等，则甲、乙两图中通过导线的电流强度大小之比为
A． 1 B． C． D． 2
3.一闭合金属线圈，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按如图所示规律变化。已知线圈匝数为100，总电阻为1Ω，取。则下列说法正确的是
A．时，线圈中的感应电动势为2.5πV B．时，线圈中的电流改变方向
C．时，线圈平面垂直于磁感线 D． 4s内，线圈中产生的焦耳热为125J
4.一列简谐横波沿OA方向传播，O、A两点的平衡位置相距4m，以波源O开始振动为计时起点，质点A的振动图像如图所示，下列判断正确的是
A．波源起振方向沿y轴正方向 B．波速大小为0.4m/s
C． 波长为3.2m D．时，波源O的动能最大
5.下列说法正确的是
A．玻璃中的气泡，看起来特别明亮，是由于光入射到空气泡膜上发生了全反射
B．白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的干涉现象
C．红光由空气进入水中，频率不变、波长变长
D．光学镜头增透膜利用了光的干涉现象，增透膜的最小厚度为入射光在膜中波长的
6.如图所示，置于磁场中的一段导线abcd与缠绕在螺线管MN上的导线组成闭合回路，螺线管上的绕线方式没有画出，A是MN正下方水平放置在地面的细金属圆环，若磁场在变化的过程中，圆环A突然向上跳起，以下磁场的强弱B随时间t变化的规律可能正确的是
二、选择题：本题共5小题，每小题5分，共25分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
7.下列有关分子运动说法正确的是
A．往一杯水里放几粒盐，盐粒沉在水底，逐渐溶解，过一段时间，上面的水也咸了，这是盐分子做布朗运动的结果
B．两个不同的物体，只要温度和体积相同，内能就相同
C．气体的压强在数值上等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力的大小
D．分子间距离从无限远减小到（是物体分子处于平衡位置间的距离）的过程中，分子间作用力表现为引力，且先增大后减小，分子势能一直减小
8. 如图所示为一远距离输电示意图，图中①为理想升压变压器，②为理想降压变压器，输电导线总电阻为R。升压变压器的输入电压、输入电流和输入功率分别为、和，升压变压器的输出电压、输出电流和输出功率分别为、和；降压变压器的输入电压、输入电流和输入功率分别为、和；降压变压器的输出电压、输出电流和输出功率分别为、和。下列关系式中正确的是
A．输电导线中的电流
B．输电导线上损失的功率
C．断开开关，减少连入电路的灯泡个数，变压器②的输出电压增大
D．变压器①的输出电流和变压器②的输出电流的关系满足
9.传感器在生活中应用很广泛。例如在汽车的安全气囊、手机移动设备中使用的电容式加速度传感器，其原理如图所示，质量块左侧连接电介质、右侧连接轻质弹簧，弹簧与电容器固定在外框上，质量块可带动电介质相对于外框无摩擦左右移动，但不能上下移动。下列关于该传感器的说法正确的是
A．静止时与向右匀速直线运动时电容器的电容相同
B．当电路没有电流时，传感器一定处于平衡状态
C．突然向左启动时，电路中有逆时针方向的电流
D．向右做加速度增大的加速运动时，电容器的电容减小
10.如图所示，倾角为的粗糙绝缘斜面固定在水平面上，并处于磁感应强度为B、方向垂直abc向里的匀强磁场中。一质量为m、电荷量为q的滑块沿斜面ac由静止开始下滑，下滑x时恰好离开斜面，下列说法正确的是（已知重力加速度为g，取
A．滑块带正电荷
B．离开斜面前，滑块做匀加速直线运动
C．离开斜面时，滑块的速度大小为
D.沿斜面的下滑过程中,滑块减少的机械能为
11.如图甲所示，光滑的水平面上有一个质量为的小球和质量为、半径为的光滑圆弧轨道，最初弧形轨道处于静止状态，小球与弧形轨道下边缘之间的距离大于1m，小球受到一水平力F（未知）作用，小球的加速度与小球的位移关系如图乙所示，小球运动1m后，撤掉外力F，取。则撤去外力F后，下列说法正确的是
A．小球与弧形轨道组成的系统动量守恒，机械能守恒
B．小球在弧形轨道上上升的最大高度为cm
C．弧形轨道的最大速度为m/s
D．弧形轨道的最大速度为m/s
三、非选择题：本题共5小题，共51分。
12.（6分）某同学在“用单摆测量重力加速度”的实验中，先测得摆线长为99.03cm，用游标卡尺测得摆球直径如图甲所示，然后用秒表测量了单摆50次全振动所用时间的指针指示如图乙所示。
（1）该摆球直径为___________cm，秒表的示数为___________s。
（2）测得当地重力加速度为___________。（保留三位有效数字）
13.（10分）在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中。
（1）如图甲所示，当磁体向下运动时，发现电流表指针偏转，若要知晓线圈中产生的感应电流的方向，必须知道电流从正（或负）接线柱流入时，___________。
（2）已知电流从正接线柱流入电流表时，指针向右摆动，某同学先将多用电表（此时为欧姆挡）的红表笔接灵敏电流表的正接线柱。再将黑表笔___________（填“短暂”或“持续”）接灵敏电流表的负接线柱，则灵敏电流表的指针向___________（填“左”或“右”）摆动。实验中该同学将磁铁某极向下从线圈上方插入线圈时，发现电流表的指针向右偏转，请在图乙中用字母N、S标出磁铁的极性。
（3）为了判断线圈的绕向，可将灵敏电流计G与线圈M连接成如图丙所示的回路。当电流从电流计G左端流入时，指针向左偏转。将磁体的N极向下从线圈上方竖直插入线圈M的过程中时，发现指针向左偏转。俯视线圈，线圈上导线绕向为沿___________（填“顺时针”或“逆时针”）由a端开始绕至b端。
14.（10分）如图所示，一种透明柱状材料的横截面是由一个等腰直角三角形OAB和一个半圆组成的，半圆的圆心恰好位于O点，OB为半圆的一条半径，圆的半径为R。一束单色光从OA面上的D点由空气中射入材料中，进入材料后沿直线射到圆周上的C点，入射角。，，已知光在真空中的传播速度为c，求：
（1）材料对该单色光的折射率n；
（2）在C点是否有光射出？
（3）光在材料内传播的时间t。
15.（11分）如图所示，两平行光滑金属导轨由两部分组成，左侧MN和M'N'水平，右侧NP和为半径的竖直半圆，NP和是半圆的直径，两导轨间距离，导轨水平部分处于竖直向上、磁感应强度大小的匀强磁场中，两导轨电阻不计，有两根长度均为L的金属棒ab、cd，均垂直导轨置于水平导轨上，金属棒ab、cd的质量分别为、=0.1kg，电阻分别为。现给ab棒瞬时冲量向右运动，cd棒进入圆轨道后并能通过圆轨道的最高点，通过圆轨道的最高点时圆轨道对其压力大小为=4N，cd棒进入圆轨道前两棒未相碰，重力加速度取，不计空气阻力。求：
（1）ab棒刚开始向右运动时，cd棒的加速度大小a；
（2）cd棒刚进入半圆轨道时的速度大小；
（3）cd棒进入半圆轨道前ab棒受到安培力的冲量。
16.（14分）一质量为m、电荷量为q的带正电粒子，以速度从坐标原点O沿y轴正方向射入一磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外（图中未画出）的圆形有界匀强磁场中。粒子飞出磁场区域后，再运动一段时间从x轴上的b处经过，速度方向与x轴正方向夹角为，如图所示。不计粒子重力，求：
（1）b点到O点的距离；
（2）粒子从O点到b点的时间：
（3）圆形有界匀强磁场区域的最小面积。
湖南省多校2022-2023学年高二下学期期中联考
物理
参考答案、提示及评分细则
1.B 磁流体发电机、质谱仪和显像管都利用了带电粒子在磁场中偏转而工作的，所以它们都应用磁偏转原理工作，ACD错误；电流互感器是利用了电磁感应原理，B正确。
2.C 设导线的总长为2L，图甲中导线受到的安培力大小为；图乙中导线受到的安培力的大小为，根据题意有，则有。故选C。
3.D 由图可知时，穿过线圈的磁通量最大，线圈所在平面与中性面重合，线圈中感应电动势为0.A错误；由图可知，时，穿过线圈的磁通量为0，线圈所在平面平行于磁感线，线圈中感应电流最大，线圈中的电流方向不改变，B错误；由图可知，时，穿过线圈的磁通量为0，线圈所在平面平行于磁感线，C错误；由图可知，线圈中产生的感应电流为正弦交流电，则=，联立可得，由闭合电路欧姆定律可得；由焦耳定律可得；联立可得Q=125J，D正确。
4.C 根据波的传播特点，各质点的起振方向与波源的起振方向相同；据图像可知，A点的起振方向沿y轴的负方向，所以波源起振方向沿y轴负方向，A错误；据图像可知：A比波源晚振动5s，所以波速为，B错误；据图像可知：周期为4s，再据波速公式得，C正确；时，波源振动了周期，到达波峰，速度为零，动能为零，D错误。
5.A 玻璃中的气泡，看起来特别明亮，是由于光入射到玻璃中的空气泡与玻璃的交界面上发生全反射形成的，A正确；白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的折射引起的色散现象，B错误；光从一种介质进入另一种介质时的频率不变；根据红光由空气进入水中，波长变短，但颜色不变，C错误；增透膜是利用光的干涉原理制成的，当光程差为光在膜中波长的一半时，出现反射光减弱，减少光的反射损失，从而增加光的透射，则增透膜的最小厚度应为入射光在增透膜中波长的，D错误
6.D 线圈中产生感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化，由于圆环A突然跳起，向通电螺线管靠近，说明穿过螺线管MN的磁通量减小，所以螺线管中产生的磁场在减弱，即螺线管中的电流减小，根据法拉第电磁感应定律知，减小，即B的变化率减小，故D正确，ABC错误。
7.CD 盐分子在水中的运动是扩散现象而非布朗运动，A错误；物体的内能由温度、体积、物质的量及物态共同决定，B错误；大量做无规则热运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞产生了气体的压强，气体的压强在数值上等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力的大小，C正确；分子间距离从无限远减小到的过程中，分子间作用力表现为引力，且先增大后减小，分子力做正功，分子势能一直减小，所以D正确。
8.BC 因理想变压器，则，根据可知，输电导线中的电流强度，A错误；因输送电路不是纯电阻电路，输电导线上损失的功率I2，B正确；减少灯泡的个数，输出功率减小，导致线路上电流减小，从而使得变压器②的输入电压增加，输出电压增加，C正确；变压器①的输出电流和变压器②的输入电流相等，变压器②中，所以4，D错误。
9.AC 静止与向右匀速直线运动时，弹簧对质量块的弹力为0，所以电介质的位置相同，所以电容器的电容相同，故A正确；当传感器以恒定加速度运动时，根据牛顿第二定律可知，弹力大小不变，则电容器的电容不变，因两极的电压不变，则电容器的电量不变，因此电路中没有电流，故B错误；突然向左启动时，电介质相对极板向右运动，所以电容器的电容变小，由可知，电容器电量会减小，所以会有逆时针电流，故C正确；向右做加速度增大的加速运动时，弹簧的拉力增大，电介质相对极板向左运动，所以由电容的决定式可知，电容器的电容变大，故D错误
10.AD 滑块在斜面上受重力、支持力和摩擦力，沿斜面向下加速运动，有了速度增加了洛伦兹力，根据题意知，滑块受的洛伦兹力垂直斜面向上、带正电，随着速度增大，洛伦兹力增大，支持力减小，摩擦力减小，合力增大，滑块做加速度增大的加速运动，直到离开斜面，此时，得，选项A正确，BC错误；滑块沿斜面下滑过程中，减少的机械能等于减少的重力势能与增加的动能之差，即，选项D正确。
11. BD 由于水平面光滑，所以小球与弧形物体组成的系统水平方向合力为零，水平方向动量守恒，竖直方向系统所受合力不为零，故竖直方向动量不守恒，由于所有接触面均光滑，故系统机械能守恒，故A错误；由图像知，小球与弧形物体作用前的速度为，解得，若小球没有从圆弧飞出，当小球上升最高时小球与弧形体水平方向共速，则+m），，解得，所以小球上升的最大高度为cm，故B正确；当小球与弧形体分离后，弧形体速度最大，设分离后小球速度为，弧形体速度为，则，解得=m/s，故C错误，D正确。
12.（1）1.950 100.4
（2）9.78±0.01（每空2分）
解析：（1）摆球直径；秒表读数由甲图可知，秒表的小盘读数为90s，大盘读数为10.4s，则秒表读数为100.4s；
（2）根据摆的周期公式，解得
13.（1）灵敏电流计指针的偏转方向
（2）短暂 左 见解析（每空2分，图上标示2分，单独只标示了N或者S的，只要正确也给2分）
（3）顺时针
解析：（1）要探究线圈中感应电流的方向，必须知道感应电流从正（负）接线柱流入时，电流表指针的偏转方向。
（2）该同学先将多用电表的红表笔接灵敏电流表的正接线柱。再将黑表笔短暂接灵敏电流表的负接 0+线柱。因黑表笔接内部电源的正极，电流由电流表的负接线柱流入灵敏电流表的，则灵敏电流表的指针向左摆动。实验中该同学将磁铁某极向下从线圈上方插入线圈时，发现电流表的指针向右偏转，说明电流是从电流表右边的接线柱流入的，在图丙中用字母N、S标出磁铁的极性，如图。
（3）将磁体N极向下从线圈上方竖直插入M时，穿过线圈的磁场方向向上，磁通量增加，由楞次定律可知，感应电流的磁场方向向上，电流计指针向左偏转，说明电流从左端流入电流计，由安培定则可知，俯视线圈，其绕向为沿逆时针方向由a端开始绕至b端。
14.解：（1）由题意可知，光线在D点折射角
（1分）
折射率（2分）
（2）由几何关系可知
（1分）
设发生全反射的临界角为C
（1分）
因为（1分）
所以光线在C点发生全反射。
（3）光线从C点到达半圆最低点E点，此时入射角
（1分）
再次发生全反射到达F点，在F点发生全反射后垂直OB射出，如图所示，光线在透明材料区域内的路程
R （1分）
光线在介质中的传播速度
c （1分）
所以光线在介质中的传播时间
（1分）
15.解：（1）ab棒开始向右运动时，设回路中电流为I，有
（1分）
（1分）
（1分）
解得（1分）
（2）设cd棒刚进入半圆轨道时的速度为，
cd棒从到的过程中
（1分）
cd棒通过PP'时
（1分）
解得：（2分）
（3）cd棒刚进入半圆轨道前，系统动量守恒，有
（1分）
由动量定理得：（1分）
解得：s，负号表示方向水平向左（1分）
16.解：（1）洛伦兹力提供向心力
（2分）
得（1分）
设圆周运动的圆心为a，则
（1分）
（1分）
（2）圆周运动的周期
（1分）
在磁场中运动的时间
（1分）
离开磁场后运动的距离
（1分）
运动的时间
（1分）
由O点到b点的总时间
（1分）
（3）圆形有界匀强磁场区域的最小半径
L （3分）
最小面积
（1分）