2022-2023学年安徽省合肥市肥西县高二（下）期中考试物理试卷（含解析）

2022-2023学年合肥市肥西县高二（下）期中考试物理试卷
一、单选题（本大题共6小题，共24.0分）
1. 一束复色光由空气斜射向平行玻璃砖，入射角为，从另一侧射出时分成、两束单色光，如图所示，下列说法正确的是( )
A. 增大，光会先消失
B. 光从玻璃砖射入空气后，频率变大
C. 该玻璃砖对光的折射率大于光的折射率
D. 光在该玻璃砖中的传播速度大于光在该玻璃砖中的传播速度
2. 如图所示，固定在水平面上的形金属框架上，静止放置一金属杆，整个装置处于竖直向上的磁场中。当磁感应强度均匀减小时，杆总保持静止，则在这一过程中( )
A. 杆中的感应电流方向是从到 B. 杆中的感应电流大小均匀增大
C. 金属杆所受安培力水平向左 D. 金属杆受到的摩擦力逐渐减小
3. 在直角坐标系的第一象限内，存在一垂直于平面、磁感应强度大小为的匀强磁场，如图所示，一带电粒子重力不计在轴上的点沿着轴正方向以大小为的速度射入第一象限，并从轴上的点穿出。已知、两点的坐标分别为，，则该粒子的比荷为
A. B. C. D.
4. 如图所示为电流天平，可用来测量匀强磁场的磁感应强度。它的右臂挂着匝数为、边长为的正方形线圈，线圈的底边水平。线圈下方的虚线框内有匀强磁场，磁感应强度的方向与线圈平面垂直。当线圈通有图示方向电流时，调节砝码使两臂达到平衡。然后使电流反向，大小不变，这时需要在左盘中增加质量为的砝码，才能使两臂再次达到新的平衡。则( )
A. 虚线框内磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度
B. 虚线框内磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度
C. 虚线框内磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度
D. 虚线框内磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度
5. 法拉第发明了世界上第一台发电机---法拉第圆盘发电机，铜质圆盘竖直放置在水平向左的匀强磁场中，圆盘圆心处固定一个摇炳，边缘和圆心处各有一个铜电刷与其紧贴，用导线将电刷与电阻连接起来形成回路．转动摇柄，使圆盘如图所示方向转动，已知匀强磁场的磁感应强度为，圆盘半径为，圆盘匀速转动的角速度为下列说法正确的是( )
A. 圆盘产生的电动势为，流过电阻的电流方向为从到
B. 圆盘产生的电动势为，流过电阻的电流方向为从到
C. 圆盘产生的电动势为，流过电阻的电流方向为从到
D. 圆盘产生的电动势为，流过电阻的电流方向为从到
6. 抽制高强度纤维细丝时可用激光监控其粗细，如图所示，观察激光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可判断细丝粗细的变化．下列说法正确的是
A. 这里应用的是光的色散现象 B. 这里应用的是光的偏振现象
C. 如果屏上条纹变窄，表明抽制的丝变细 D. 如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
7. 如图所示是质谱仪的工作原理示意图；带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内有相互正交的匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度为、电场的电场强度为，平板上有可让粒子通过的狭缝和记录粒子位置的胶片，其中与速度选择器的极板平行。平板下方有磁感应强度大小为的匀强磁场，方向垂直于纸面向外，通过狭缝的粒子最终打在胶片上的点，且 ，不计带电粒子所受的重力及粒子间的相互作用力，下列表述正确的是( )
A. 速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向里
B. 能通过狭缝的带电粒子的速率等于
C. 该粒子的比荷
D. 若改变加速电场的电压，粒子一定能通过狭缝打在胶片上
8. 图甲是某小型交流发电机的示意图，两磁极、间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，线圈绕垂直于磁场方向的水平轴逆时针方向匀速转动，外接电路中为交流电流表，为定值电阻，若从图示位置开始计时，电路中产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示，以下判断正确的是( )
A. 电流表的示数为
B. 电路中的电流方向每秒钟改变次
C. 时刻穿过线圈的磁通量为零
D. 线圈转动的角速度为
9. 如图所示，水平光滑桌面上有一等边三角形金属线框，点恰处于方向垂直于桌面向里的匀强磁场的边界上，在拉力的作用下，线框以恒定速率通过匀强磁场区域，磁场的宽度大于线框的边长，且运动过程中始终与保持平行。在线框从开始进入磁场到完全进入磁场区域的过程中，下列四幅图中可正确反映线框中的感应电流、热功率、外力以及通过线框横截面的电量随时间的变化规律的是( )
A. B.
C. D.
10. 如图所示，一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分为各种单色光，取其中、、三种色光，下列说法正确的是( )
A. 若光为绿光，则光一定不是蓝光
B. 若分别让、、三色光通过一双缝装置，则光形成的干涉条纹的间距最小
C. 、、三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越小
D. 若让、、三色光以同一入射角，从某介质射向空气，光恰能发生全反射，则光也一定能发生全反射
三、实验题（本大题共2小题，共16分）
11. 在研究电磁感应现象的实验中所用的器材如图所示．它们是：电流计、直流电源、带铁芯的线圈、线圈、开关、滑动变阻器用来控制电流以改变磁场强弱。
试按实验的要求在实物图上连线图中已连好一根导线．
在进行实验前要检验电流计指针______ 与流入电流计的感应电流方向之间的关系．
若连接滑动变阻器的两根导线接在接线柱和上，而在开关刚闭合时电流表指针右偏，则开关闭合后滑动变阻器的滑动触头向接线柱移动时，电流计指针将______ 偏填“左”、“右”、“不”．
在产生感应电流的回路中，上图器材中线圈______ 相当于电源填“”、“”
12. 双缝干涉实验装置如图所示，光源发出的光经滤光片装在单缝前成为单色光，把单缝照亮。单缝相当于一个线光源，它又把双缝照亮。来自双缝的光在双缝右边的空间发生干涉。遮光筒的一端装有毛玻璃屏，我们可以在这个屏上观察到干涉条纹，并根据测量的量计算出光的波长。
为了使射向单缝的光更集中，图中仪器是______填“凹透镜”或“凸透镜”。
用测量头测量条纹间的距离：先将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第条亮条纹，此时手轮上的示数如图所示；然后转动测量头，使分划板中心刻线与第条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图所示。图读数______，图读数______。
用刻度尺测量双缝到光屏的距离，已知双缝的间距。
根据以上实验数据，求得单色光波长的表达式为______用第中的字母表示。
四、计算题（本大题共3小题，共48分）
13. 如图甲所示，匝数为的线圈，总阻值为为表示线圈的绕向，图中只画了匝，、两端间接有一个的电阻。线圈内有垂直指向纸内方向的磁场。线圈中的磁通量按如图乙所示的规律变化，求：
线圈中感应电流的方向是顺时针还是逆时针，，两点哪点的电势高
两端的电压是多大
14. 在如图所示的坐标系中，的区域内存在着沿轴正方向的匀强电场，的区域内存在着垂直纸面向里的匀强磁场。一质量为，带电量为的带电粒子从轴上的点以初速度沿轴正方向射出，第一次过轴即通过轴上的点。、均大于，不计重力的影响
若粒子恰能回到点，求电场强度和磁感应强度的大小；
若将磁场方向反向，其余条件不变，求粒子第次过轴时与点的距离。
15. 如图所示，两根金属平行导轨和放在水平面上，左端向上弯曲且光滑，导轨间距为，电阻不计水平段导轨所处空间有两个有界匀强磁场，相距一段距离不重叠，磁场Ⅰ左边界在水平段导轨的最左端，磁感强度大小为，方向竖直向上磁场Ⅱ的磁感应强度大小为，方向竖直向下质量均为、电阻均为的金属棒和垂直导轨放置在其上，金属棒置于磁场Ⅱ的右边界处现将金属棒从弯曲导轨上某一高处由静止释放，使其沿导轨运动设两金属棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好．
若水平段导轨粗糙，两金属棒与水平段导轨间的最大摩擦力均为，将金属棒从距水平面高度处由静止释放求：
金属棒刚进入磁场Ⅰ时，通过金属棒的电流大小
若金属棒在磁场Ⅰ内运动过程中，金属棒能在导轨上保持静止，通过计算分析金属棒释放时的高度应满足的条件
若水平段导轨是光滑的，将金属棒仍从高度处由静止释放，使其进入磁场Ⅰ设两磁场区域足够大，求金属棒在磁场Ⅰ内运动过程中，金属棒中可能产生焦耳热的最大值．
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了折射率，通过折射定律比较出折射率的大小。再由 分析光在玻璃中的传播速度。光传播过程中频率不变。光线经过平行玻璃砖的上下表面时不会发生全反射，射入的光线与射出的光线平行。
【解答】
A.由几何知识可知，光射到玻璃砖下表面时的入射角等于上表面的折射角，由光路可逆原理知，光线不可能在玻璃下表面发生光的全反射，一定会从另一侧射出，不会消失，A错误；
B.光从玻璃砖射入空气后，频率不变，B错误；
C.由图看出，光线在玻璃砖上表面折射时，光折射角大于光折射角，则玻璃对光的折射率小于光的折射率，C错误；
D.由 可知光在玻璃中的传播速度比光大，D正确。
故选D。

2.【答案】
【解析】解：、当磁感应强度均匀减小时，穿过回路的磁通量减小，根据楞次定律判断得到：回路中感应电流方向为逆时针方向俯视，杆中的感应电流方向是从到，故A错误；
B、当磁感应强度均匀减小时，穿过回路的磁通量均匀减小，根据得知：回路中产生的感应电动势不变，则感应电流大小保持不变，故B错误；
C、由左手定则判断可知，金属杆所受安培力水平向右，故C错误。
D、根据安培力计算公式可知，和不变，减小则安培力减小，根据平衡条件得知金属杆受到的摩擦力逐渐减小，故D正确。
故选：。
当磁感应强度均匀减小时，根据楞次定律判断感应电流的方向；
根据法拉第电磁感应定律、闭合电路的欧姆定律分析感应电流大小如何变化；
由左手定则判断金属棒所受的安培力方向；
由安培力公式结合平衡条件分析金属杆受到的摩擦力如何变化。
利用楞次定律可判断感应电流的方向，左手定则判断通电导体所受的安培力方向。当穿过回路的磁通量均匀变化时，回路中产生的是恒定电流。
3.【答案】
【解析】
【分析】
根据题意作出粒子运动轨迹，求出粒子轨道半径，粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律求出粒子的比荷。
本题考查了粒子在磁场中的运动，考查了求粒子的比荷问题，粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据题分析清楚粒子运动过程、作出粒子运动轨迹、求出粒子轨道半径是解题的关键，应用牛顿第二定律可以解题。
【解答】
粒子运动轨迹如图所示：
由几何知识得：，解得：，
粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，
由牛顿第二定律得：，
解得：；
故选：。
4.【答案】
【解析】线圈处于匀强磁场中，则有效长度为，安培力大小为
电流反向时，需要在左盘中增加质量为的砝码，说明原来的安培力方向向上，根据左手定则，可知方框内磁场方向垂直纸面向里。当电流反向，安培力变为向下时，再次平衡，说明安培力等于的一半，即
得
故选B。
5.【答案】
【解析】
【解答】
将圆盘看成无数幅条组成，它们都切割磁感线，从而产生感应电动势，出现感应电流，根据右手定则圆盘上感应电流从边缘流向圆心，则流过电阻 的电流方向为从到。根据法拉第电磁感应定律，得圆盘产生的感应电动势
故选：。
【分析】
根据右手定则判断通过的感应电流方向．根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势的大小与转动角速度有关．
本题是右手定则和法拉第电磁感应定律的综合应用，考查对实验原理的理解能力，同时注意切割磁感线相当于电源，内部电流方向是从负极到正极．
6.【答案】
【解析】
【分析】据题目的图象可知，激光束经过细丝时在光屏上所产生的条纹是衍射条纹，然后结合衍射条纹的特点与产生衍射条纹，条纹变宽，知金属丝变细即可正确解答．
该题考查光的衍射的特点，解决本题的关键知道衍射条纹的特点，以及知道发生明显衍射的条件．
【解答】、激光通过细丝后在光屏上形成明暗相间的条纹，这是光的衍射现象，故AB错误；
、当障碍物的尺寸与波的波长相当，或小于波的波长，会发生明显的衍射，如果屏上条纹变宽，说明衍射现象更加明显，则金属丝变细．故C错误，D正确．
故选D．
7.【答案】
【解析】【详解】能通过狭缝的带电粒子，在通过速度选择器时做直线运动，则有
解得
根据加速电场可知，粒子带正电，则粒子在速度选择器中受到的电场力向右，则粒子受到洛伦兹力向左，由左手定则可知，速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向外，故B正确，A错误；
C.打在点的粒子，在平板下方有磁感应强度大小为 的匀强磁场中匀速圆周运动，由几何知识可知，做匀速圆周运动的半径为
则由洛伦兹力提供向心力
代入速度可得
故C正确；
D.若改变加速电场的电压，则粒子进入速度选择器的速度发生变化，当速度不等于 时，粒子不能沿直线通过选择器，即粒子不能通过狭缝打在胶片上，故D错误。
故选BC。
8.【答案】
【解析】
【分析】
由题图乙可知交流电电流的最大值、周期，电流表的示数为有效值，感应电动势最大，则穿过线圈的磁通量变化最快，由楞次定律可判断出时流过电阻的电流方向。本题考查交流电流的图象的认识，要注意明确交变电流的产生过程，明确磁通量与电流之间的变化关系。
【解答】
解：
A、由题图乙可知交流电电流的最大值是，周期，由于电流表的示数为有效值，故示数，选项A正确；
B、每一个周期内交流电的方向改变两次；故每秒内改变次；故B错误；
C、秒时，电流为零，故此时磁通量应为最大；故C错误；
D、角速度，故D正确；
故选：。
9.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查电磁感应问题。关键是根据切割公式、欧姆定律公式、安培力公式列式分析，得到安培力表达式，还要结合电功率公式、平衡条件列式得到电功率表达式和拉力的表达式进行分析，注意题目中线框是匀速通过磁场区域。
【解答】
A.设线框切割磁感线的有效长度为，则，
线框刚进入磁场的过程中，产生的感应电动势，
设线框总电阻为，则感应电流，
线框进入磁场的过程中，电流与时间成正比，故A正确；
B.功率，故B错误；
C.线框做匀速运动，由平衡条件可得：，故C正确；
D.通过线框横截面的电荷量，与时间的二次方成正比，故D错误。
故选AC。
10.【答案】
【解析】
【分析】
白光经过色散后，从到形成红光到紫光的彩色光带，光的波长最长，光波长最短。干涉条纹的间距与波长成正比。光的折射率最小，光的折射率最大，由公式分析光在玻璃三棱镜中的传播速度的大小。由临界角公式分析临界角的大小，分析全反射现象。
本题光的色散现象，对于色散研究得到的七种色光排列顺序、折射率大小等等要记牢，同时，要记住折射率与波长、频率、临界角的关系，这些都是考试的热点。
【解答】
A.白光经过色散后，从到形成红光到紫光的彩色光带，从到波长在逐渐减小，因为蓝光的波长小于绿光的波长，所以如果是绿光，绝对不可能是蓝光，选项A正确；
B.光的波长最长，光的波长最短，由于干涉条纹的间距与波长成正比，光形成的干涉条纹的间距最小，选项B正确；
C.由图看出，光的折射率最小，光的折射率最大，由公式分析可知，、、三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越大，选项C错误；
D.由公式分析得知，光的临界角最小，光的临界角最大，若让、、三色光以同一入射角，从某介质射向空气，光恰能发生全反射，则光一定不能发生全反射，选项D错误。
故选AB
11.【答案】；
偏转方向；
左；
。
【解析】
【分析】
本题考查研究电磁感应现象及验证楞次定律的实验，对于该实验注意两个回路的不同。第小题是本题的难点，解题时要认真分析实验现象。
注意该实验中有两个回路，一是电源、开关、变阻器、小螺线管串联成的回路，二是电流计与大螺线管串联成的回路，据此可正确解答；
在探究影响感应电流方向因素的实验中，首先应检验电流计指针偏转方向与流入电流计的感应电流方向之间的关系；
根据穿过线圈的磁通量变化情况，判断感应电流的方向，从而判断电流计指针偏转方向；
在电磁感应现象中，产生感应电动势的电路相当于电源。
【解答】
将电源、开关、变阻器、原线圈串联成一个回路，注意滑动变阻器接一上一下两个接线柱，再将电流计与副线圈串联成另一个回路，电路图如图所示；
实验前要检验电流计指针偏转方向与流入电流计的感应电流方向之间的关系；
开关闭合时，穿过线圈的磁通量增加，电流表指针右偏，这说明，穿过线圈的磁通量增加时，电流计指针向右偏，磁通量减小时，电流计指针向左偏；由电路图可知，开关闭合后滑动变阻器的滑动触头向接线柱移动时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，通过线圈的电流变小，电流产生的磁场减弱，穿过线圈的磁通量减小，而磁场方向不变，因此电流计指针应向左偏转；
在产生感应电流的回路中，穿过线圈的磁通量发生变化时，线圈产生感应电动势，因此线圈相当于电源。
12.【答案】 凸透镜
【解析】【详解】为了使射向单缝的光更集中，图中仪器是凸透镜；
根据图、可知
相邻两条亮纹间距的表达式为
根据
联立可得
13.【答案】解：根据楞次定律可知，感应电流方向为逆时针，线圈等效与电源，而电源中电流由低电势流向高电势，所以点的电势较高；
根据法拉第电磁感应定律可知，
根据欧姆定律得：
则两端的电压为：
联立解得：
答：线圈中感应电流的方向是逆时针，点的电势高；
两端的电压是。
【解析】根据楞次定律分析出电流的方向，在电源内部，电流从低电势流向高电势；
根据法拉第电磁感应定律结合欧姆定律计算出两端的电压。
本题主要考查了法拉第电磁感应定律，首先根据楞次定律分析出电流的方向，同时结合欧姆定律计算出电流和电压即可，属于基础题型。
14.【答案】解：由题意：从到平抛阶段：
解得由动能定理：
解得；与轴夹角，
圆周运动阶段，因为粒子要能回到点，故出磁场点为点，
圆周运动半径
故
磁场方向后，在磁场中运动时相邻两次过轴间距为弦长，在电场中斜上抛时相邻两次国轴间距为斜上抛水平距离，
故第次轴时距原点
【解析】本题考查了粒子在电场与磁场中的运动，粒子第一次在电场中做类平抛运动，然后在电场中做斜上抛运动，粒子在磁场中做匀速圆周运动，分析清楚粒子运动过程是解题的前提与关键，应用类平抛运动轨迹、动能定理、牛顿第二定律可以解题。
粒子在电场中做类平抛运动，应用类平抛运动规律求出电场强度，粒子在磁场中做匀速圆周运动，应用牛顿第二定律可以求出磁感应强度。
磁场反向后粒子在磁场中做匀速圆周运动，在电场中做斜上抛运动，求出粒子做圆周运动与斜上抛运动在水平方向的位移，然后求出粒子第次过轴时与点的距离。
15.【答案】解：金属棒在弯曲光滑导轨上运动的过程中，机械能守恒，设其刚进入磁场Ⅰ时速度为，产生的感应电动势为，电路中的电流为
由机械能守恒，
计算得出
感应电动势，
对回路有：
计算得出：
对金属棒所受安培力
又因
金属棒棒保持静止的条件为
计算得出
金属棒在磁场Ⅰ中减速运动，感应电动势逐渐减小，金属棒在磁场Ⅱ中加速运动，感应电动势逐渐增加，当两者相等时，回路中感应电流为，此后金属棒、都做匀速运动设金属棒、最终的速度大小分别为、，整个过程中安培力对金属棒、的冲量大小分别为、．
由，计算得出
设向右为正方向：
对金属棒，由动量定理有
对金属棒，由动量定理有
因为金属棒、在运动过程中电流始终相等，则金属棒受到的安培力始终为金属棒受到安培力的倍，因此有两金属棒受到的冲量的大小关系
计算得出，
根据能量守恒，回路中产生的焦耳热
答：金属棒刚进入磁场Ⅰ时，通过金属棒的电流大小是若金属棒在磁场Ⅰ内运动过程中，金属棒能在导轨上保持静止，金属棒释放时的高度应满足的条件是
金属棒在磁场Ⅰ内运动过程中，金属棒中可能产生焦耳热的最大值是．

【解析】金属棒在弯曲光滑导轨上运动的过程中，机械能守恒，求出棒刚进入水平轨道时的速度，根据和求解通过金属棒的电流大小对金属棒所受安培力，要使能在导轨上保持静止，必须满足，即可求得应满足的条件
若水平段导轨是光滑的，金属棒仍从高度处由静止释放，使其进入磁场Ⅰ后，金属棒在磁场Ⅰ中减速运动，感应电动势逐渐减小，金属棒在磁场Ⅱ中加速运动，感应电动势逐渐增加，当两者相等时，回路中感应电流为，此后金属棒、都做匀速运动对两棒，分别运用动量定理列式，结合感应电动势相等的条件，求出最终两棒的速度，由能量守恒求解金属棒中可能产生焦耳热的最大值．
该题考查了多个知识点的综合运用，是双杆类型做这类问题我们首先应该从运动过程和受力分析入手研究，运用一些物理规律求解问题能量的转化与守恒的应用非常广泛，我们应该首先考虑。
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