2022-2023学年江西省抚州市东乡区重点中学高二（下）期中物理试卷（含解析）

2022-2023学年江西省抚州市东乡区重点中学高二（下）期中物理试卷
一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）
1. 在物理学的发展过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类社会的进步，人类社会的进步又促进了物理学的发展，下列叙述中错误的是( )
A. 奥斯特发现了电流的磁效应 B. 库仑发现了电荷间的相互作用规律
C. 洛仑兹提出了分子电流假说 D. 法拉第发现了电磁感应现象
2. 下面关于交变电流的说法中正确的是( )
A. 交流电器设备上所标的电压和电流值是交变电流的峰值
B. 用交流电表测定的读数值是交流电的瞬时值
C. 在相同时间内通过同一电阻，跟交变电流有相同热效应的直流电的数值是交变电流的有 效值
D. 给定的交变电流数值，在没有特别说明的情况下都是指峰值
3. 一束由、两种单色光组成的复色光射向玻璃制成的三棱镜，通过三棱镜的传播情况如图所示。关于、两种单色光，下列说法正确的是( )
A. 玻璃对色光的折射率大于对色光的折射率
B. 色光的光子能量小于色光的光子能量
C. 色光在玻璃中的传播速度比色光小
D. 色光发生全反射的临界角比色光小
4. 如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动。产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 时，金属线框平面与磁感线平行
B. 该交变电流的电动势的有效值为
C. 矩形金属线框平面与中性面的夹角为时，电动势的瞬时值为
D. 该交变电流的电动势的瞬时值表达式为
5. 如图所示，两条互相平行的导线、中通有大小相等、方向相同的电流，导线框和两条导线在同一平面内，线框沿着与两导线垂直的方向自右向左在两导线间匀速移动，则在移动过程中，线框中的感应电流的方向为( )
A. 先顺时针后逆时针 B. 先逆时针后顺时针 C. 一直是逆时针 D. 一直是顺时针
6. 如图为法拉第圆盘发动机的示意图，半径为的铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片、分别与圆盘的边缘和铜轴接触．圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场中，绕轴以角速度沿俯视看顺时针方向匀速转动，关于流过电阻的电流，不计铜盘及导线的电阻，下列说法正确的是( )
A. 由到， B. 由到，
C. 由到， D. 由到，
7. 如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为：，。若理想电流表的示数为，理想电压表的示数为，则下列说法正确的是( )
A. 通过电阻的电流为 B. 原线圈两端的电压为
C. 原线圈的输入功率为 D. 电阻的阻值为
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
8. 如图所示，水平圆盘上有、两个质量均为的小滑块，它们和圆心的距离分别为和，两滑块与圆盘之间的动摩擦因数均为，则圆盘从静止开始缓慢加速转动的过程中，以下说法正确的是设最大静摩擦力等于滑动摩擦力( )
A. 滑块刚要相对圆盘滑动时，圆盘转动的角速度为
B. 滑块要先于相对圆盘滑动
C. 滑块做离心运动的轨迹是一条直线
D. 滑块从静止开始到刚要相对圆盘滑动的过程中，摩擦力对做的功为
9. 研究磁铁对通电导线作用力的装置如图所示。当轻质细导线中通入电流时，细导线下端的金属棒受到水平方向的磁场力，平衡时细导线偏离竖直方向的角度为。已知金属棒的质量为，两细导线间的距离为，把磁极之间的磁场看作匀强磁场，重力加速度大小为，下列说法正确的是( )
A. 金属棒受到的磁场力大小为
B. 金属棒受到的磁场力大小为
C. 金属棒所在位置磁场的磁感应强度大小为
D. 金属棒所在位置磁场的磁感应强度大小为
10. 如图所示，理想变压器，原副线圈的匝数比为原线圈接正弦交流电压，输出端、、、为理想的交流电流表，为三个完全相同的电阻，为电感，为电容，当输入端接通电源后，电流表读数为下列判断正确的是
A. 副线圈两端的电压为
B. 通过副线圈的最大电流
C. 电流表的读数大于电流表的读数
D. 电流表的读数
11. 在如图所示的电路中，自感线圈的电阻值为，开关原来是闭合的，电路已达到稳定．则下列操作与对应的描述正确的是( )
A. 闭合时，流经电阻的电流方向为
B. 断开时，流经电阻的电流方向为
C. 先闭合，待电路稳定后，再断开时，有电流流过
D. 电路稳定时，流经的电流方向为
三、实验题（本大题共2小题，共20.0分）
12. 现有毛玻璃屏、双缝、白光光源、单缝和透红光的滤光片等光学元件，要把它们放在下图所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长。
将白光光源放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为、________、。
本实验的步骤有：
取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；
按合理顺序在光具座上放置各光学元件，使各元件的中心位于遮光筒的轴线上，调节单、双缝间距约为并使之相互平行；
用米尺测量双缝到屏的距离；
用测量头其读数方法同螺旋测微器测量数条亮纹间的距离。
将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，将该亮纹定为第条亮纹，此时手轮上的示数如图甲所示。然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第条亮纹中心对齐，记下此时图乙中手轮上的示数________，求得相邻亮纹的间距为________。
已知双缝间距为，测得双缝到屏的距离为，相邻亮纹的间距为，则此色光的波长________用、、等表示。
13. 如图所示，为探究变压器线圈两端电压与匝数的关系，我们把没有用导线相连的线圈套在同一闭合的铁芯上，一个线圈连到电源的输出端，另一个线圈连到小灯泡上，如图所示，试回答下列问题：
线圈应连到学生电源的_____选填“直流”、“交流”输出端上；
将与灯泡相连的线圈拆掉部分匝数，其余装置不变继续实验，灯泡亮度将_____选填“变亮”、“变暗”，这说明灯泡两端的电压_____选填“变大”、“变小”；
在实验中，测得变压器原、副线圈的匝数分别为匝和匝，原线圈电压为，由此可以计算出副线圈电压为_____，可实际测出副线圈电压为，可能的原因是______ 。写出一条即可
四、简答题（本大题共2小题，共22.0分）
14. 如图所示，一个玻璃三棱镜的截面为直角三角形，，，现有一束单色光垂直照射到面上，入射点为，三棱镜对该单色光的折射率为。
判断单色光能否从面上射出；
求单色光在面的折射光线和反射光线间的夹角。
15. 如图所示，为一正方形边界的匀强磁场区域，磁场边界边长为，两个粒子以相同的速度从点沿方向射入，粒子从点射出，粒子从边垂直于磁场边界射出，不考虑粒子的重力和粒子间的相互作用。求：
粒子带正电还是负电
粒子和粒子的比荷之比比荷：电荷量与质量的比值
粒子和粒子在磁场中运动时间之比
五、计算题（本大题共1小题，共14.0分）
16. 如图所示，间距的两平行光滑导轨和由倾斜部分和水平部分平滑连接组成，倾斜部分导轨的倾角，处在垂直于导轨平面向下的匀强磁场中，磁感应强度，之间连接有一定值电阻，水平导轨右侧存在垂直于导轨平面向下的多个有界匀强磁场区域，磁场宽度为，两磁场区域之间相距为，磁感应强度。棒中间连接一根长为的轻质绝缘棒，其左端有一个锁定装置，垂直于导轨，静止在与之间的某一位置。导体棒、有相同的质量和电阻。棒在倾斜导轨上且垂直于导轨，由静止开始释放，在到达时，棒已经达到最大速度，进入水平导轨后与绝缘棒碰撞且锁定，之后一起运动。已知棒在经过连接处能量不损耗，不计导轨电阻。
求棒运动的最大速度；
若棒下滑过程中，通过棒的电荷量，求棒下滑过程中棒上产生的热量；
发生碰撞后，棒最终将停在离多远的地方？
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、奥斯特首先发现电流的磁效应，法拉第发现了电磁感应现象，楞次发现了感应电流方向遵守的规律--楞次定律，安培发现了分子电流假说，故A正确，C错误，D正确；
B、库仑发现了电荷间的相互作用规律--库仑定律，故B正确；
本题选错误的，故选：
本题比较简单考查了学生对物理学史的了解情况，在物理学发展的历史上有很多科学家做出了重要贡献，大家熟悉的牛顿、奥斯特、楞次、法拉第等，在学习过程中要了解、知道这些著名科学家的重要贡献。
对于著名物理学家、经典实验和重要学说要记牢，不能张冠李戴。物理学史也是高考考查内容之一。
2.【答案】
【解析】交流电器设备上所标的电压和电流值是交变电流的有效值，故A错误；用交流电表测定的读数值是交流电的有效值，故B错误；在相同时间内通过同一电阻，跟交变电流有相同热效应的直流电的数值是交变电流的有效值，故C正确；给定的交变电流数值，在没有特别说明的情况下都是指有效值，故D错误．所以C正确，ABD错误．
3.【答案】
【解析】解：、通过玻璃三棱镜后，色光的偏折角最大，说明玻璃对光的折射率大于对色光的折射率，则色光的频率最高，
根据可知，色光的光子能量小于色光的光子能量，故A错误，B正确；
C、色光的折射率小，根据分析可知色光在玻璃中的传播速度大于色光，故C错误。
D.玻璃对光的折射率大，根据知色光发生全反射的临界角小于色光，故D错误。
故选：。
先根据偏转情况判断折射率的大小情况，从而得到频率的大小；根据分析光在玻璃中传播速度的大小；根据判断全反射临界角的大小。
解决该题的关键是能根据光路图分析玻璃对色光和色光的折射率大小，掌握光子能量计算公式，熟记光在介质中传播的速度的求解公式。
4.【答案】
【解析】A. 时，感应电动势的瞬时值达到最大，此时磁通量的变化率最大，金属线框平面与磁感线平行，A正确；
B.该正弦交流电的电动势最大值为 ，有效值为
B错误；
C.矩形金属线框平面与中性面的夹角为时，即金属线框平面与磁感线平行，此时电动势的瞬时值达到最大，为 ，C错误；
D.该交变电流的电动势瞬时值表达式为
D错误。
故选A。
5.【答案】
【解析】
【分析】
两根平行长直导线、中，通以同方向同强度的电流，产生磁场，根据安培定则可知，在、两导线之间的中心线右侧磁场向外，左侧磁场向里，当导线框向左运动时，磁通量变化，产生感应电流，根据楞次定律判断感应电流方向。
本题考查运用楞次定律判断感应电流方向的能力，难点在于分析导线框经过中线时磁场方向和磁通量的变化情况。
【解答】
、之间的磁场是两导线产生的磁场的叠加，以、两导线之间的中心线为界，在右边合磁场的方向垂直于纸面向外，在左边合磁场的方向垂直于纸面向里，线框从右向左移动到关于对称的位置以前，垂直于纸面向外穿过线框的磁通量减小；移动到关于对称的位置时磁通量为零；越过关于对称的位置向左移动时，垂直于纸面向里穿过线框的磁通量增大，由楞次定律可以判断感应电流的方向始终为逆时针，故C正确，ABD错误。
故选C。
6.【答案】
【解析】
【分析】
圆盘转动可等效看成无数轴向导体切割磁感线，有效切割长度等于铜盘的半径，根据感应电动势公式求发电机产生的电动势，由欧姆定律分析电流变化情况；根据右手定则分析感应电流方向。
本题是转动切割磁感线类型，运用等效法处理。根据右手定则判断感应电流的方向，需要熟练掌握。
【解答】
发电机产生的电动势为：，则流过的电流大小为：，由右手定则可知，铜盘中感应电流从流向转轴，则电流沿到的方向流动，故D正确。
7.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查理想变压器，目的是考查学生的推理能力。
根据电流与匝数的关系解答；根据计算副线圈两端的电压，再根据原、副线圈两端电压与匝数的关系解答；根据原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，再结合；根据解答。
【解答】
A、由可得通过副线圈的电流的有效值，则通过电阻的电流为，选项A错误；
B、两端的电压，副线圈两端的电压，由可得原线圈两端的电压，选项B错误；
C、原线圈的输入功率，选项C正确；
D、，选项D错误。

8.【答案】
【解析】解：、滑块刚要相对圆盘滑动时，由牛顿第二定律有，可得圆盘转动的角速度为，故A错误；
B、、两个滑块的最大静摩擦力相等，圆盘从静止开始缓慢加速转动的过程中，两个滑块的角速度相等，由知受到的静摩擦力比的大，所以受到的静摩擦力先达到最大值，要先于相对圆盘滑动，故B正确；
C、滑块在圆盘上做离心运动时受到滑动摩擦力，其轨迹为曲线，故C错误；
D、设滑块刚要相对圆盘滑动时，圆盘转动的角速度为，则有，可得
滑块从静止开始到刚要相对圆盘滑动的过程中，由动能定理得摩擦力对做的功，故D正确。
故选：。
滑块刚要相对圆盘滑动时，由最大静摩擦力提供向心力，由牛顿第二定律求出此时圆盘转动的角速度。根据离心运动的条件分析哪个物体先相对圆盘滑动。滑块在圆盘上做离心运动的轨迹是曲线。滑块从静止开始到刚要相对圆盘滑动的过程中，由牛顿第二定律求出滑块刚要相对圆盘滑动时的速度，再由动能定理求摩擦力对做的功。
解决本题时，要明确滑块刚要滑动时的临界条件：所受静摩擦力达到最大值。要知道动能定理是求变力做功常用的方法。
9.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查安培力作用下的平衡问题，对物体受力分析，利用平衡条件并结合安培力公式求解。
【解答】
金属棒平衡时，受重力、绳子的拉力、磁场力，如图所示：
由平衡条件知：，又，
得：，故AC错误，BD正确。
故选BD。
10.【答案】
【解析】
【分析】
根据原副线圈电压之比等于原副线圈匝数之比即可求得副线圈电压；
电流表的读数是副线圈的电流的有效值，根据有效值与最大值的关系即可求得通过副线圈的最大电流；
根据线圈会产生感应电流阻碍原电流即可判断和的大小；
电容器通交流阻直流，故有电流通过电流表
本题主要考查了变压器的知识，要能对变压器的最大值、有效值、瞬时值以及变压器变压原理、功率等问题彻底理解，注意电流表测量的是有效值，电容器通交流阻直流，线圈通直流阻交流。
【解答】
A.根据得：，所以副线圈两端的电压为：，故A错误；
B.根据题意得副线圈的电流为，所以通过副线圈的最大电流为，故B正确；
C.线圈会产生感应电流阻碍原电流即，故C正确；
D.电容器通交流阻直流，故有电流通过电流表，即，故D错误。
故选BC。

11.【答案】
【解析】解：、当闭合时，因电流的增大，导致线圈对电流的阻碍，则有流经电阻的电流，其方向即为，故A正确；
B、当断开时，由断电自感现象，可知，流经电阻的电流方向为，故B错误；
C、先闭合，待电路稳定后，再断开时，则线圈要阻碍电流减小，因此有电流流过，故C正确；
D、稳定时，没有电流流经，故D错误；
故选：。
根据通电与断电自感原理，结合自感线圈的电阻值为，依据感应电动势总是阻碍电流的变化，从而即可求解．
考查自感现象的原理，掌握电流变化时，才出现阻碍，判定流经电阻的电流方向是解题的关键．
12.【答案】、、；，；。
【解析】
【分析】
在“用双缝干涉测光的波长”实验中，需要用单色的线光源照射双缝在光屏上产生干涉条纹，首先需要获取单色光，然后获取线光源，再照射双缝．根据该次序得出合适的光学元件；
螺旋测微器的读数等于固定刻度读数加上可动刻度读数，需估读；
根据双缝干涉条纹的间距公式求出波长的表达式；
解决本题的关键掌握“用双缝干涉测光的波长”的实验步骤和实验原理，以及掌握螺旋测微器的读数方法．并掌握干涉条纹公式的应用。
【解答】
首先需要获取单色光，所以在光源后面需要有滤光片，然后要获取线光源，后面需要有单缝，要进行双缝干涉实验，所以在单缝后面是双缝，故选E、、；
图中螺旋测微器的固定刻度读数为，可动刻度读数为，则最终读数为，
图中螺旋测微器的固定刻度读数为，可动刻度读数为，则最终读数为，
相邻亮纹的间距；
根据知，。
故答案为、、；，；。
13.【答案】交流 变暗 变小 漏磁
【解析】解：变压器利用交流电工作，所以线圈应连到学生电源的交流输出端上。
副线圈匝数减少，则副线圈电压降低，灯泡会变暗。
根据有
变压器是不理想的，可能由于漏磁、铁芯发热、导线发热导致副线圈电压减小。
故答案为：交流变暗；变小；漏磁、铁芯发热、导线发热。
变压器的工作原理是互感现象，需要使用交变电流；
根据理想变压器的原线圈与副线圈的电压比等于其匝数之比分析；
根据变压器的变压比分析答题。
本题考查了变压器的构造和工作原理，知道变压器结构与工作原理是解题的前提，由于变压器的变压比即将解题；解题时要注意，实际变压器并不理想，导致影响电压的一些常见的因素主要是漏磁、铁芯发热、导线发热等。
14.【答案】解：光在玻璃三棱镜中传播的光路图如图所示，设光在面上的入射角为，由几何关系可得：
设光在界面发生全反射的临界角为，则有：
可得：，光在面发生全反射，不能从面射出。
设光在面的入射角为，折射角为，反射角为，由几何关系可知

根据折射定律有：
解得：
单色光在面的折射光线和反射光线间的夹角
解得
答：单色光不能从面射出；
单色光在面的折射光线和反射光线间的夹角是。
【解析】设光从三棱镜进入空气发生全反射的临界角为时，由，求出临界角，将光在面上的入射角与临界角比较进行分析。
根据几何关系求出光线在面上的入射角，根据折射定律求折射角，结合反射定律求反射角，从而求得折射光线和反射光线间的夹角。
本题是几何光学问题，作出光路图是解题的关键，再运用几何知识求出入射角、折射角，即能很容易解决此类问题。
15.【答案】解：根据左手定则可得：粒子带正电；
做出粒子运动的轨迹如图，则粒子运动的半径：，由可得：，
粒子的运动的轨迹如图，则：，由可得：，
所以：：：
粒子在磁场中运动的时间：，
粒子在磁场中运动的时间：，
所以：
答：粒子带正电；
粒子和粒子的比荷之比是：；
粒子和粒子在磁场中运动时间之比是：。
【解析】根据左手定则判断出粒子的电性；
做出粒子运动的轨迹，根据几何关系找出粒子运动的半径与的关系，然后由半径公式即可求出粒子与的比荷的比值；
由周期公式即可求出粒子与的时间比。
解决本题的关键掌握带电粒子在磁场中运动的半径公式和周期公式，并能灵活运用。
16.【答案】 ；；
【解析】当棒合力为零时，速度达到最大
解得
由题意可知通过导体棒的电荷量为，设导体棒下滑的距离为
根据
求得
下滑过程能量守恒


棒与绝缘棒发生碰撞后，与起运动速度共，由动量守恒定律
导体棒、交替进入此磁场区域，最终停止。设棒减速运动距离为
由动量定理得

第1页，共1页