2022-2023学年福建省漳州市华安县高二（下）期中物理试卷（含解析）

2022-2023学年福建省漳州市华安县高二（下）期中物理试卷
一、单选题（本大题共4小题，共16.0分）
1. 一个弹簧振子在、之间做简谐运动。为平衡位置，、是振动过程中关于对称的两个位置，下列说法正确的是( )
A. 振子在从点向点运动过程中，动能先减小后增大
B. 振子在间与间的运动时间相等
C. 振子运动到、两点时，位移相同
D. 振子在从点向点运动过程中，加速度先增大后减小
2. 如图所示，光滑斜面上放置一根垂直于纸面且通有恒定电流的导体棒，空间有垂直斜面向上的匀强磁场，导体棒处于静止状态，则关于导体棒电流方向及所受安培力方向，下列说法正确的是( )
A. 所受安培力方向竖直向上 B. 所受安培力方向水平向左
C. 电流方向垂直于纸面向外 D. 电流方向垂直于纸面向里
3. 为了有效隔离外界振动对的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示。无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是( )
A. B.
C. D.
4. “娱乐风洞”是项将科技与惊险相结合的娱乐项。表演者调整身体的姿态，通过改变受风面积表演者在垂直风力方向的投影面积，来改变所受向上风力的大小，使人产生在天空的感觉。其简化模型如图所示，一质量为的游客恰好静止在直径为的圆柱形竖直风洞内，已知气流密度为，游客受风面积游客在垂直风力方向的投影面积为，风洞内气流竖直向上“吹”出且速度恒定，重力加速度为。假设气流吹到人身上后速度变为零，则下列说法正确的是( )
A. 风对人的冲量与人对风的冲量相同
B. 风的动量变化量为零
C. 气流速度大小为
D. 单位时间内流过风洞内横截面的气体体积为
二、多选题（本大题共4小题，共24.0分）
5. 如图甲为一列简谐横波在时刻的波形图，是平衡位置为处的质点，是平衡位置为处的质点，图乙为质点的振动图像。则( )
A. 从到，该波沿轴正方向传播了
B. 时，质点的位移达到负向最大
C. 时，质点的回复力方向沿轴负方向
D. 从到，质点向右传播了
6. 对下列四个有关光的实验示意图，分析正确的是( )
A. 图甲中若改变复色光的入射角，则光先在玻璃球中发生全反射
B. 图乙若只减小屏到挡板的距离，则相邻亮条纹间距离将减小
C. 图丙中若得到如图所示明暗相间条纹说明被检测工件表面平整
D. 图丁中光导纤维内芯的折射率比外套的更大
7. 如图所示，回旋加速器形盒的半径为所加磁场的磁感应强度为，用来加速质量为、电荷量为的质子，质子从下半盒的质子源由静止出发，加速到最大动能后由孔射出，下列说法中正确的是( )
A. 质子在匀强磁场中做圆周运动时获得能量，用来加速
B. 增大交变电压，质子在加速器中运行总时间将变短
C. 回旋加速器所加交变电压的频率为
D. 下半盒内部质子的轨道半径之比由内到外为：：：
8. 年月日冬奥会在北京举行，冰雪运动逐渐受到人们喜爱。冰壶运动是运动员把冰壶沿水平冰面投出，让冰壶在冰面上自由滑行，在不与其他冰壶碰撞的情况下，最终停在远处的某个位置。按比赛规则，投掷冰壶的运动员的队友，可以用毛刷在冰壶滑行前方来回摩擦冰面，减小冰面的动摩擦因数以调节冰壶的运动。如图甲所示，蓝壶静止在圆形区域内，已知冰壶质量，运动员用等质量的红壶撞击蓝壶，两壶发生正碰。若碰撞前、后两壶的一图像如图乙所示。关于冰壶的运动，下列说法正确的是( )
A. 碰撞后在冰面上滑行的过程中，蓝壶受到阻力的冲量大小比红壶的大
B. 碰撞后蓝壶运动的加速度大小为
C. 若两壶碰撞时间为，则红壶在碰撞过程中所受的平均作用力为
D. 两壶碰撞过程中，系统损失的机械能为
三、实验题（本大题共2小题，共22.0分）
9. 用图甲所示装置测量磁场的磁感应强度和某导电液体有大量的正、负离子的电阻率．水平管道长为、宽度为、高为，置于竖直向上的匀强磁场中．管道上下两面是绝缘板，前后两侧面、是电阻可忽略的导体板，两导体板与开关、电阻箱、灵敏电流表内阻为连接．管道内始终充满导电液体，液体以恒定速度自左向右通过．闭合开关，调节电阻箱的取值，记下相应的电流表读数．
图乙所示电阻箱接入电路的电阻值为
与板相连接的是电流表的 极填“正”或“负”．
图丙所示的电流表读数为 ．
将实验中每次电阻箱接入电路的阻值与相应的电流表读数绘制出图象为图丁所示的倾斜直线，其延长线与两轴的交点坐标分别为和，则磁场的磁感应强度为 ，导电液体的电阻率为 ．
10. 用图甲实验装置验证动量守恒定律。已知入射小球质量为，被碰小球质量为。记录小球抛出点在地面上的垂直投影点，测出碰撞前后两小球的平均落地点的位置、、与的距离分别为、、，知图乙，分析数据：
若入射小球半径为。被碰小球半径为，则要求： ；填字母代号
A.， ．， ．， ．，
若两球碰撞时的动量守恒，应满足的关系式为 用题中所给物理量的符号表示；若碰撞是弹性碰撞，则既要满足动量守恒还应满足 守恒。
完成上述实验后，某实验小组对上述装置进行了改装，如图所示，在水平槽末端与水平地面间放置了一个斜面，斜面的顶点与水平槽等高且无缝连接，使小球仍从斜槽上点由静止滚下，多次实验，得到两球落在斜面上的平均落点。用刻度尺测量斜面顶点到三点的距离分别为。则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为 用所测物理量的字母表示。
四、计算题（本大题共3小题，共38.0分）
11. 如图所示，实线是一列简谐横波在时刻的波形图，虚线是在时刻的波形图。
若这列波向右传播，此列波传播速度的可能值是多少；若这列波向左传播，此列波传播速度的可能值是多少；
若波速为，求处的质点在时刻的振动方向。
12. 半径为的半圆柱形玻璃砖的截面如图所示，为圆心。单色光沿半径方向从处射入玻璃砖后，恰在点发生全反射，。平行于的同种单色光从最高点射入玻璃砖后，折射到上的一点点在图中未画出，光在真空中传播的速度为，求：
玻璃砖的折射率；
点到点的距离；
光线在玻璃中由点传播至点的时间。
13. 如图所示，两根足够长平行金属导轨、固定在倾角的绝缘斜面上，顶部接有一阻值的定值电阻，下端开口，轨道间距。整个装置处于磁感应强度的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向上，质量的金属棒置于导轨上，在导轨之间的电阻，电路中其余电阻不计。金属棒由静止释放后沿导轨运动时始终垂直于导轨，且与导轨接触良好。不计空气阻力影响。已知金属棒与导轨间动摩擦因数，取。
求金属棒沿导轨向下运动的最大速度；
求金属棒沿导轨向下运动过程中，电阻上的最大电功率：
若从金属棒开始运动至达到最大速度过程中，整个回路产生的总焦耳热为，求流过电阻的电荷量。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：振子在从点向点运动过程中，动能先增大后减小，故A错误；
B.由对称性可知，振子在间与间的运动时间相等，故B正确；
C.由对称性可知，振子运动到、两点时，位移等大反向，故C错误；
D.振子在从点向点运动过程中，加速度先减小后增大，故D错误。
故选：。
简谐运动回复力与位移成正比反向关系，即，根据牛顿第二定律可知加速度与回复力成正比，在平衡位置回复力为零，加速度为零，在最大位移处加速度最大，速度为零，对称位置，位移和加速度必等大反向，但是速度可能等大同向也可能等大反向。
简谐运动的位移都是以平衡位置为起点的，远离平衡位置时位移增大，衡位置时位移减小。
2.【答案】
【解析】解：根据左手定则，安培力方向沿斜面方向，因导体棒处于平衡状态，则安培力方向只能是沿斜面向上；由左手定则可知电流方向垂直于纸面向外。故C正确，ABD错误。
故选：。
由左手定则判断安培力方向。
本题考查安培力，学生需熟练掌握左手定则。
3.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了电磁感应原理，掌握楞次定律阻碍相对运动，理解磁通量的含义及感应电流产生的条件即可解题。
【解答】
施加磁场来快速衰减的微小振动，其原理是电磁阻尼，在振动时通过紫铜薄板的磁通量变化，紫铜薄板中产生涡流，则其受到安培力作用，该作用阻碍紫铜薄板振动，即促使其振动衰减。方案中，无论紫铜薄板上下振动还是左右振动，通过它的磁通量都发生变化；方案中，当紫铜薄板上下振动时，通过它的磁通量可能不变，当紫铜薄板向右振动时，通过它的磁通量不变；方案中，紫铜薄板上下振动、左右振动时，通过它的磁通量可能不变；方案中，当紫铜薄板上下振动时，紫铜薄板中磁通量可能不变。综上可知，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是。
4.【答案】
【解析】解：、根据牛顿第三定律可知，风对人的作用力与人对风的作用力大小相等，方向相反，所以根据冲量定义可知风对人的冲量与人对风的冲量大小相等，方向相反，故A错误；
、对时间内吹向游客的空气，设气体质量为，则风的动量变化量为，其中有，以时间内吹向游客的空气为研究对象，由动量定理可得
，由于游客处于静止状态，则有，联立解得气流速度大小为，故B错误，C正确；
D、单位时间内流过风洞内横截面的气体体积为，解得，故D错误；
故选：。
5.【答案】
【解析】A.由乙图可知 时质点的振动方向向下，则波的传播方向沿轴负方向。
由图可知 ，从 到 ，该波沿轴负方向传播的距离为
故A错误；
B.由图乙可知 时，质点的位移达到负向最大，故B正确；
C. 至 的时间等于 ，由图甲可知经过 的时间质点处于轴上方，回复力方向沿轴负方向，故C正确；
D.波传播时质点在平衡位置上下振动，质点并不随波逐流，故D错误。
故选BC。
6.【答案】
【解析】A.如图所示
由图像可知，复色光能够入射进入水珠，根据光路的可逆性，两光均不可能在水珠内发生全反射，故A错误；
B.根据条纹间距公式
可知只减小屏到挡板的距离，则相邻亮条纹间距离将减小，故B正确；
C.根据薄膜干涉原理可知，图丙中若得到如图所示明暗相间平行等距条纹说明被检测工件表面平整，故C错误；
D.发生全反射的条件是光由光密介质射入光疏介质，所以内芯的折射率大，且光传播在内芯与外套的界面上发生全反射，故D正确。
故选BD。
7.【答案】
【解析】
【分析】 回旋加速器运用电场加速、磁场偏转来加速粒子，根据洛伦兹力提供向心力可以求出粒子的最大速度，从而求出最大动能。在加速粒子的过程中，电场的变化周期与粒子在磁场中运动的周期相等。
解决该题的关键是掌握质子在回旋加速器内运动的过程，知道其加速到最大速度时做圆周运动的半径等于型盒的半径。
【解答】 质子在磁场中做匀速圆周运动，其速度不变，而质子是在电场中加速的，故A错误。
B.粒子离开回旋加速器的动能是一定的，与加速电压无关；每次经过电场加速获得的动能为，故电压越大，加速的次数越少，又知周期，故运动的时间变短，故B正确；
C.交变电压的频率为，又因为，，所以交变电压的频率也为，故C错误。
D.粒子在加速电场中做匀加速运动，在磁场中做匀速圆周运动，由动能定理得：质子的轨道由内到外对应的速度之比为：：：，
再根据，则半径比为：：：，故D正确。
故选：。
8.【答案】
【解析】A.由图乙可知，蓝壶的动量改变量大于红壶的动量改变量，由动量定理可知，蓝壶受到阻力的冲量大小比红壶的大。A正确；
B.由红壶和蓝壶组成的系统，碰撞瞬间动量守恒可知
解得
由图乙结合几何知识可知，蓝壶停止的时间为；所以
方向与蓝壶运动方向相反；B错误；
C.对红球碰撞瞬间由动量定理可知
解得
C正确；
D.两壶碰撞过程中，系统损失的机械能为
D正确。
故选ACD。
9.【答案】 负
【解析】电阻箱的示数： ，根据左手定则可知，带正电的粒子向前表面偏转，带负电的粒子向后表面偏转，故带负电，则与板相连接的是电流表的负极；丙所示的电流表读数为 ；液体以恒定速度自左向右通过管道，则所受的电场力与洛伦兹力平衡，即 ，又 ，解得： ，则回路中产生的电流为 ，变形得： ，由题知斜率 ，解得： ，纵截距离 ，解得： ，根据电阻定律得： ，其中 ，联立解得： ．
【点睛】当液体以稳定速度通过时电场力与磁场力平衡，求出两端的电压，根据闭合电路的欧姆定律求出电流，再根据图象所给信息求出相关的物理量．
10.【答案】
【解析】要使两球发生对心正碰，两球半径应相等，为防止入射球碰撞后反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量，即：、大小关系为
、大小关系为
故C正确，ABD错误。
故选C。
碰撞前小球落点为，碰撞后小球落点为，小球落点为，平抛运动时间相同，设为，由题意
， ，
若满足动量守恒定律则有
解得
若碰撞是弹性碰撞，还应满足机械能守恒定律，即
解得
碰撞前小球落点为 ，碰撞后小球落点为 ，小球落点为 ，设斜面倾角为 ，由平抛规律得
，
解得
同理可得
，
根据动量守恒表达式
可得
11.【答案】解：从波的图像可以看出，波长为
若波向右传播，波传播的距离为
波传播的速度为
解得：
若波向左传播，波传播的距离为
波传播的速度为
解得：
当时，代入解得
则波沿轴负方向传播，根据波速与质点的振动方向的关系，则质点沿轴负方向振动。
答：若这列波向右传播，此列波传播速度的可能值是；若这列波向左传播，此列波传播速度的可能值是；
若波速为，处的质点沿轴负方向振动。
【解析】假设波的传播方向，根据传播距离和波长的关系分析出传播速度的可能值；
根据问的解析式代入竖直分析并得出质点的振动方向。
该题考查了波动规律的相关知识，在给出波形图求解质点振动、波速的问题中，一般根据图象得到波长及时间间隔与周期的关系，从而求得周期，即可得到质点振动情况。
12.【答案】解：临界角，由公式可得
由折射定律有
可得，
由几何关系可得
由
可得
【解析】本题主要考查光的折射定律，解题的关键在于熟练的运用光的折射定律以及几何知识。
根据求解折射率；
由折射定律求出折射角，结合几何知识求解点到点的距离；
根据光经过的路程与光在玻璃砖中的传播速度即可求出光线在玻璃中由点传播至点的时间。
13.【答案】解．金属棒静止释放后，向下运动，切割磁感线的感应电动势为
根据闭合电路欧姆定律可得，产生的感应电流为
则受到的安培力为
由于安培力与运动方向相反，则有
可知金属棒沿斜面向下做加速度减小的加速运动，当加速为零时，金属棒的速度最大，然后做匀速直线运动，故有
代入数据解得，金属棒沿导轨向下运动的最大速度为
由电路中的电流
可知，当金属棒达到最大速度时，电路中的电流最大，即为
故金属棒沿导轨向下运动过程中，电阻上的最大电功率为
设金属棒从开始运动至达到最大速度过程中，沿导轨下滑的距离为，根据能量守恒定律有
解得，金属棒沿导轨下滑的距离为
则流过电阻的电荷量为
答：金属棒沿导轨向下运动的最大速度为；
金属棒沿导轨向下运动过程中，电阻上的最大电功率为；
若从金属棒开始运动至达到最大速度过程中，整个回路产生的总焦耳热为，流过电阻的电荷量为。
【解析】应用求解感应电动势，由欧姆定律求出感应电流，应用安培力公式求出安培力，然后由平衡条件求出导体棒的最大速度。
结合功率的公式即可得知正确结果。
应用能量守恒定律和电量公式关系求解上产生的电量。
对于电磁感应问题研究思路常常有两条：一条从力的角度，根据牛顿第二定律或平衡条件列出方程；另一条是能量，分析涉及电磁感应现象中的能量转化问题，根据动能定理、功能关系等列方程求解。
第1页，共1页