2022-2023学年凤阳县博文国际学校第二学期高二期末联考物理试卷（含解析）

2022-2023学年凤阳县博文国际学校第二学期高二期末
物理试卷
一、单选题（本大题共 7小题，共 28分）
1. 用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示明暗相间的干涉条纹。下列关于
该区域薄膜厚度 随坐标 的变化图像，可能正确的是( )
A. B.
C. D.
2. 如图 所示，一长直导线与闭合金属线框放在同一竖直面内，长直导线中的电流 随时间 变
化的关系如图 所示 规定竖直向上为电流的正方向 。则下列说法正确的是
A. 在 ～ 时间内，线框的感应电动势逐渐减小
B. 在 ～ 时间内，线框中产生逆时针方向的感应电流
C. 在 ～ 时间内，线框先有扩张的趋势后有收缩的趋势
D. 时刻，线框中的感应电动势为零
3. 某时刻 振荡电路的自感线圈 中的电流产生的磁场的磁感应强度方向如图所示．下列说
法正确的是( )
A. 若电容器上极板带正电，则电容器正在放电
B. 若电容器上极板带负电，则线圈中的电流正在增大
C. 若磁场正在增强，则电容器两极板间的电场强度正在增大
D. 若磁场正在减弱，则线圈的自感电动势正在减小
4. 一辆质量为 的汽车正在以 的速度行驶，如果驾驶员紧急制动，可在 内
使车停下，如果汽车撞到坚固的墙上，则会在 内停下，下列判断正确的是 ( )
A. 汽车紧急制动过程动量的变化量较大
B. 汽车撞到坚固的墙上动量的变化量较大
C. 汽车紧急制动过程受到的平均作用力约为
D. 汽车撞到坚固的墙上受到的平均作用力约为
5. 年 月 日，“星舰”重型运载火箭在发射升空 分钟后，于墨西哥湾上空发生非计划
内解体，在半空中爆炸，航天器未能成功进入预定轨道。尽管失败了，但人类距离登陆火星
的脚步更近了。已知火星的质量为地球质量的 倍，火星的半径为地球半径的 倍，在地
球上秒摆的周期为 ，则该秒摆在火星上的周期为( )
A. B. C. D.
6. 利用如图所示的方法可以测得金属导体中单位长度内的自由电子数，现测得一块横截面
为矩形的金属导体的长为 、宽为 、厚为 ，并加有与侧面垂直向里的匀强磁场 ，当通以图
示方向向右的电流 时，在导体上、下表面间用电压表测得电压为 。已知自由电子的电荷量
为 ，则下列判断正确的是 ( )
A. 导体板上表面电势比下表面高 B. 该导体单位长度内的自由电子数为
C. 该导体单位长度内的自由电子数为 D. 该导体单位长度内的自由电子数为
7. 如图所示， 匝正方形闭合金属线圈 边长为 ，总电阻为 ，线圈处于磁感应强度大
小为 的匀强磁场中，绕着与磁场垂直且与线圈共面的轴 以角速度 匀速转动， 边距
转轴 。下列说法正确的是( )
A. 线圈中感应电动势有效值为
B. 如图转过 过程中，通过线圈的电量为
C. 如图转过 时，此时磁通量最大，线圈中感应电流也最大
D. 如图开始转动一周的过程中，线圈的发热量是
二、多选题（本大题共 3小题，共 18.0分）
8. 如图所示，物体 、 的质量分别为 、 ，物体 置于水平面上，物体 上部半圆形槽
的半径为 ，将物体 从圆槽右侧顶端由静止释放，一切摩擦均不计。则( )
A. 能到达 圆槽的左侧最高点
B. 运动到圆槽的最低点时 的速率为
C. 运动到圆槽的最低点时 的速率为
D. 向右运动的最大位移大小为
9. 如图所示， 时一列沿 轴正方向传播的简谐横波刚好传播到 处，当 时，
点恰好第二次到达波峰．在 处有一接收器 图中未画出 ，则下列说法正确的是 ( )
A. 点开始振动时方向沿 轴正方向
B. 接收器在 时才能接收到此波
C. 从 开始经 ， 处的质点运动的路程为
D. 若接收器沿 轴负方向运动，接收器接收到波的频率可能为
10. 如图所示，间距为 的平行光滑金属导轨 、 固定在水平面上，与水平面成 角，金
属棒 垂直放置在导轨上，整个装置处于匀强磁场中，匀强磁场的方向未知。已知金属棒 的
质量为叫电阻为 ，电源的电动势为 、内阻为 ，闭合开关，金属棒而始终静止在导轨上。
下列说法正确的是 ( )
A. 滑动变阻器 的滑片在最左端时，金属棒受到的安培力最大
B. 无论滑动变阻器 的滑片处在何位置，金属棒受到的安培力的最小值均为
C. 磁感应强度有最小值时，方向垂直导轨平面向上
D. 滑动变阻器 的滑片在最右端时，磁感应强度
三、实验题（本大题共 2小题，共 21.0分）
11. 如图为某小组探究两滑块碰撞前后的动量变化规律所用的实验装置示意图。带刻度尺的
气垫导轨右支点固定，左支点高度可调，装置上方固定一具有计时功能的摄像机。
要测量滑块的动量，除了前述实验器材外，还必需的实验器材是___________。
为减小重力对实验的影响，开动气泵后，调节气垫导轨的左支点，使轻推后的滑块能在气
垫导轨上近似做___________运动。
测得滑块 的质量为 ，两滑块碰撞前后位置 随时间 的变化图像如图所示，其中 为
滑块 碰前的图线。取滑块 碰前的运动方向为正方向，由图中数据可得滑块 碰前的动量为
___________ 保留 位有效数字 ，滑块 碰后的图线为___________ 选填
“ ”“ ”“ ” 。
12. 某学习小组同学利用可拆变压器“探究变压器的电压与匝数的关系”，实验装置如图甲所
示。
该学习小组同学将电压 的交流电源与原线圈相连，将副线圈接在电
压传感器 可视为理想电压表 上，观察到副线圈电压 随时间 变化的图像可能是下图中的
____________ 填选项字母 ，若原线圈接入电路的匝数为 ，则副线圈接入电路的匝数为
____________。
如图乙所示，原线圈接交流电源，副线圈接入小灯泡。第一次将铁芯装好并用螺丝进行
加固，第二次未装铁芯。两次原线圈和副线圈接入电路的匝数相同，交流电源的电压也相同，
则____________ 填“第一次”或“第二次” 小灯泡更亮，判断的依据是____________。
四、计算题（本大题共 3小题，共 33.0分）
13. 如图所示，真空中有一个半径为 的均匀透明介质球，一细束激光沿直线 传播，在介
质球表面的 点经折射进入球，入射角 ，在球面上另一点又一次经折射后进人真空，
此时激光的传播方向相对于光线 偏转了 已知真空中的光速为 ，求：
画出激光传播的光路图；
介质球的折射率 ；
激光在介质球中传播的时间 ．
14. 如图所示，水平放置的两块长直平行金属板 、 相距 ， 、 间的电场强度为
， 板下方整个空间存在着磁感应强度大小为 、方向垂直纸面向里
的匀强磁场．今有一质量为 、电荷量为 的带正电的粒子
不计重力 ，从贴近 板的左端以
的初速度水平射入匀强电场，刚好从狭缝
处穿过 板而垂直进入匀强磁场，最后粒子回到 板的 处 图中未画出 求：
判断 、 两板间电场强度的方向；
求粒子到达 处的速度与水平方向的夹角 ；
求 、 之间的距离 结果可保留根号
15. 如图甲所示，两平行且足够长光滑金属导轨 、 与水平面的夹角为 ，两导
轨之间的距离为 ，导轨顶端接入阻值 的电阻，导轨电阻不计。质量为
、电阻 的金属棒 垂直放在金属导轨上，以金属棒 所处位置为坐标原
点 ，沿导轨向下建立 轴， 区域存在垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度 随 的
变化规律如图乙所示。某时刻由静止释放金属棒 ，到达 处前电压表的示数已稳定
不变。重力加速度 取 ， ， 。求：
金属棒 到达 处的速度大小；
金属棒 从 处运动到 处的过程中，电阻 产生的焦耳热；
金属棒 从 处运动到 处的过程中，通过电阻 的电荷量。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了薄膜干涉；掌握了薄膜干涉的原理和相邻条纹空气层厚度差的关系即可顺利解决此类
题目。
从透明薄膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差为透明薄膜厚度的 倍，当光程差
时此处表现为亮条纹，故相邻亮条纹之间的透明薄膜的厚度差为 ，且干涉条纹与入射光
在同一侧，从而即可求解。
【解答】
用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，从透明薄膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，发生
干涉现象，出现条纹，所以此条纹是由上方玻璃板的下表面和下方玻璃板的上表面反射光叠加后
形成的，其光程差为透明薄膜厚度的 倍，当光程差 时此处表现为亮条纹，即当薄膜的厚
度 时对应的条纹为亮条纹，在题目的干涉条纹中，从左向右条纹的间距逐渐增大，结合干
涉条纹公式对应的厚度公式可知从左向右薄膜厚度的变化率逐渐减小；
故 ABC错误，D正确。
2.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了安培定则、楞次定律和法拉第电磁感应定律。
解决本题的关键掌握安培定则判断电流与其周围磁场的方向的关系，运用楞次定律判断感应电流
的方向和线框有扩张还是收缩的趋势，以及应用法拉第电磁感应定律判断感应电动势的大小。
【解答】
闭合回路中磁通量发生变化，回路中引起感应电流；在 ～ 时间内，电流的变化率即图像的
斜率逐渐增大，根据法拉第电磁感应定律，可知线框的感应电动势逐渐增大， 时刻，线框中的
感应电动势最大，故 AD错误；
B.在 ～ 时间内，导线中电流的方向先向下减小后向上增大，则线圈中磁场的方向先向里减小后
向外增大，由楞次定律可知，产生的感应电流方向顺时针，故 B错误
C.在 ～ 时间内，穿过线圈中的磁通量减小，根据楞次定律，线圈产生感应电流的磁场阻碍磁通
量的减小，从而使线圈有扩张的趋势；在 ～ 时间内，穿过线圈中的磁通量增大，根据楞次定
律，线圈产生感应电流的磁场阻碍磁通量的增大，从而使线圈有收缩的趋势；则在 ～ 时间内，
线框先有扩张的趋势后有收缩的趋势，故 C正确。
3.【答案】
【解析】
【分析】
根据磁感应强度的方向得出电容器的充放电，并由此得出电流的变化 理解过程中能量的转化特点。
本题主要考查了电磁振荡的相关应用，理解电流的方向和能量的转化特点即可完成分析。
【详解】
A.根据磁感应强度的方向可知，回路中的电流为逆时针方向，则若电容器上极板带正电，则电容
器正在放电，选项 A正确；
B.若电容器上极板带负电，则电容器正在充电，则线圈中的电流正在减小，选项 B错误；
C.若磁场正在增强，则回路中电流正在变大，电容器在放电，即电容器两极板间的电场强度正在
减小，选项 C错误；
D.若磁场正在减弱，则回路中电流正在变小，电容器在充电，电流减小的越来越快，则线圈的自
感电动势正在增加，选项 D错误。
故选 A。
4.【答案】
【解析】
【分析】
根据初末动量，求解动量的变化量；根据动量定理求解平均作用力。
本题考查动量定理的应用，分析清楚车的运动过程，明确动量的变化量相等，根据动量定理即可
求得平均作用力。
【解答】
、两种情况下，汽车的初末动量均相等，则动量的变化量相等，故 AB错误；
、以初速度方向为正，根据动量定理可知， ，代入数据解得，紧急制动受到的平
均作用力 ，撞到坚固的墙上的作用力 ，故 C正确，D错误。
5.【答案】
【解析】设地球质量为 、半径为 ，则火星质量为 、半径为 ，根据黄金代换知： ，
所以 ，解得 火
。单摆的周期公式 ，解得 火 火 ， 火
故 B正确。
6.【答案】
【解析】
【分析】
金属导体中移动的是自由电子，电子定向移动，受到洛伦兹力发生偏转，使得上下表面存在电势
差，最终电子受电场力和洛伦兹力处于平衡。根据上下表面带电的正负判断电势的高低，根据电
流的微观表达式求出单位体积内的自由电子数。
解决本题的关键知道最终电子受电场力和洛伦兹力处于平衡，以及掌握电流的微观表达式
。
【解答】
A.电流方向水平向右，则自由电子的运动方向水平向左，根据左手定则，电子向上偏，上表面得
到电子带负电，下表面失去电子带正电，所以下表面的电势高，故 A错误；
电流的微观表达式为 ， 表示单位体积内的电子数， 表示横截面积，则
，最终电子受电场力和洛伦兹力处于平衡，有： ，则 所以 ，
所以导体单位长度内的自由电子数为 ，故 C正确，BD错误；
故选 C。
7.【答案】
【解析】
【分析】
线圈在绕垂直于磁场的转轴转动过程中产生的感应电动势的最大值为 ，最大值与转轴
的位置无关，根据正弦式交变电流最大值和有效值间的关系即可求得有效值。利用 求电量，
利用电压的有效值求热量。
【解答】
A.依题意，可判断知线圈在磁场中转动产生的交流电为正弦或余弦交流电，感应电动势的最大值
为
，则有效值为
，故 A错误。
B.线圈转过 的过程中，通过电阻 的电荷量
，故 B错误。
C.线圈转过 时，此时磁通量最大，但磁通量变化率为 ，由法拉第电磁感应定律知此时感应电
动势最小，所以感应电流最小，故 C错误。
D.在线圈转过一周的时间内电阻 上产生的热量 有效 ，
故 D正确。
8.【答案】
【解析】
【分析】
A、 系统在水平方向动量守恒，分析清楚物体运动过程应用动量守恒定律与机械能守恒定律解题。
本题考查了动量守恒定律和机械能守恒定律的综合应用，知道 、 组成的系统在水平方向上动量
守恒，当 到达左侧的最高点时， 向右的位移最大。
【解答】
A、 、 系统在水平方向系统动量守恒，系统初状态动量为零，由动量守恒定律可知， 到达 最
左端时系统末动量为零，末速度为零，系统机械能守恒，由机械能守恒定律可知， 能到达 圆槽
左侧最高点，故 A正确；
、 、 系统在水平方向动量守恒，以向左为正方向， 从静止运动到圆槽最低点的过程中，由
动量守恒定律得： ，
由机械能守恒定律得：
，
解得： ， ，故 BC错误；
D、 、 系统在水平方向动量守恒，以向左为正方向，由动量守恒定律得： ，
，
解得， 向右运动的最大位移大小： ，故 D正确。
9.【答案】
【解析】
【分析】
根据波的传播方向判断质点的振动方向；根据 点的振动情况求出周期，由图象求出波长，从而
可得波速，也就可求出波传播到接收器的时间；根据波的传播时间与周期的关系求出质点运动的
路程；根据多普勒效应规律分析接收器接收到的频率。
本题考查波的图象、波速、波长、周期等知识，关键是熟练掌握质点的振动规律及波的传播规律。
【解答】
A.由波沿 轴正方向传播可判断此时 处的质点向下起振，根据波的特点可知，质点 开始
振动的方向沿 轴负方向，故 A错误；
B.由当 时， 点恰好第二次到达波峰，有 ，可得周期为 ，由图可得波长为 ，
所以波速为 ，波传播到接收器历时为 ，即接收器在
时才能接收到波，故 B错误；
C.从 开始经 ， 处的质点振动时间为 ，故此质点运
动的路程为 ，故 C正确；
D.若接收器沿 轴负方向运动，则接收器与波源相互接近，接收器接收到的频率大于波的实际频率，
即 接 ，故接收器接收到波的频率可能为 ，故 D正确。
故选 CD。
10.【答案】
【解析】
【分析】本题考查安培力作用下的平衡问题。解决问题的关键是对金属棒进行正确的受力分析力，
根据平衡条件结合临界条件分析计算。
【解答】A.金属棒始终处于静止状态，滑动变阻器 的滑片在最左端时，回路中电流最大，由于磁
场方向不确定，所以此时安培力不是最大，根据矢量三角形可得安培力的最大值无法求出，故 A
错误
金属棒 始终处于平衡状态，对其受力分析，做出力的矢量三角形，如图所示，
可知安培力的最小值为 安 ，由于磁感应强度方向不确定，所以磁感应强度的大小无法
确定，当磁感应强度的方向与斜面垂直时，滑动变阻器 的滑片在最右端时，磁感应强度最小则
， ，联立解得
，故 BC正确，D错误。
11.【答案】 天平； 匀速直线； ，
【解析】解： 要测量滑块的动量还需要测量滑块的质量，故还需要的器材是天平；
为了减小重力对实验的影响，应该让气垫导轨处于水平位置，故调节气垫导轨后要使滑块能在
气垫导轨上近似做匀速直线运动；
取滑块 碰前运动方向为正方向，根据 图可知滑块 碰前的速度为
则滑块 碰前的动量为
由题意可知两物块相碰要符合碰撞制约关系则 图线为碰前 物块的图线，由图可知碰后 图线
的速度大于 图线的速度，根据“后不超前”的原则可知 为碰后 物块的图线。
故答案为： 天平； 匀速直线； ，
根据实验原理可知还需要天平；
实验过程中应使滑块能在气垫导轨上近似做匀速直线运动；
根据动量的计算公式解得。
本题考查验证动量守恒定律的实验，要注意明确实验原理，知道本实验中采用光电门测量速度的
方法，同时明确当碰后物块的运动情况。
12.【答案】
第一次 第二次存在漏磁现象
【解析】 变压器不改变交变电流的频率，所以副线圈电压 随时间 变化的图像可能是图中的 ，
由
可知
，副线圈接入电路的匝数为 。
由于第二次未装铁芯，变压器存在漏磁现象，第二次副线圈两端的电压小于第一次副线圈两端
的电压，所以第一次小灯泡更亮。
13.【答案】解： 根据题意画出光路图；
由几何关系可知折射角
由折射定律解得介质球的折射率为： ；
由几何知识可得，激光在介质中传播的距离 。
激光在介质中传播的速度为： ，
则传播的时间 。
【解析】 根据已知条件画出光路图，由数学知识得出折射角大小，利用折射定律可求出折
射率的大小；
利用几何知识计算出激光在介质球中传播的距离，结合速度公式算出介质中的速度，即可求出
时间。
解答本题的关键是：根据题意正确画出光路图，利用数学知识分别算出角度和传播距离的大小，
再利用折射定律和速度公式即可求出答案。
14.【答案】解： 粒子在极板间向下偏转，粒子受到的电场力竖直向下，
粒子带正电，则 、 间电场强度的方向是由 板指向 板；
粒子从 板左端运动到 处过程中，
由动能定理得： ，
代入数据解得： ，
，代入数据得： ；
设粒子在磁场中做匀速圆周运动，圆心为 ，半径为 ，
粒子运动轨迹如图所示：
由几何关系得： ，
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： 。
15.【答案】解： 由题意可知金属棒 到达 处前已匀速，设速度大小为 ，
由法拉第电磁感应定律得
由闭合电路欧姆定律得
由平衡条件得
解得 ；
金属棒 从 处运动到 处的过程，由能量守恒定律得
电阻 产生的焦耳热为
解得
金属棒 从 处运动到 处的过程，由法拉第电磁感应定律得
由闭合电路欧姆定律得
通过电阻 的电荷量为
联立解得：