睢宁中学高二年级12月考物理试卷
一:单项选择题（4分×10=40分）
1．下列有关光学现象说法正确的是（ ）
A．甲中荷叶上的露珠显得特别“明亮”是由于光的全反射
B．乙中看到的全息照片利用的是光的全反射原理而制成的
C．丙中用涂有增透膜的相机拍照，可以拍摄清楚汽车内部的情景
D．丁中肥皂在阳光下呈现彩色条纹是光的衍射现象
2.如图所示，关于带电粒子（不计重力）在以下四种器件中运动，下列说法正确的是（ ）
含有大量正、负离子的废液从圆柱形容器甲右侧流入左侧流出，磁场B垂直纸面向里，只需
测量磁感应强度大小B及M、N两点间电压U，就能够推算污水的流量.
B．乙图中，粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小
C．丙图中，等离子体进入A、B极板之间后，A极板电势低于B极板电势
D．丁图中，从左侧射入的带负电粒子，若速度满足，将向下极板偏转
3．以下说法中正确的是（ ）
A．由图甲可知，驱动力频率越大，振动幅度越大
B．图乙是双缝干涉示意图，若只将光源由红色光改为紫色光，两相邻亮条纹间距离变大
C．图丙是水波的干涉图样，两列频率相同的水波相遇后，振动加强点始终处于波峰位置
D．图丁中的是偏振片，是光屏，当固定不动，绕水平轴在竖直面内顺时针缓慢转动时，从图示位置开始转动90度的过程中，光屏上的光亮度逐渐减小。
4.如图甲为磁电式电流表的结构，图乙为极靴和铁质圆柱间的磁场分布，线圈a、b两边通以图示方向电流，线圈两边所在处的磁感应强度大小相等。则下列选项正确的是（ ）
A.该磁场为匀强磁场
B．线圈将顺时针转动
C．a、b两边受安培力相同
D．线圈平面总与磁场方向垂直
5．如图所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，下列说法正确的是（ ）
A．滤光片应置于单缝和双缝之间
B．拨杆的作用是调节单缝的宽度
C．实验中将6个条纹间距误数成7个，则波长测量值将偏小
D．如图，若通过目镜发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，可通过旋转双缝进行调整
6．如图所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直纸面水平放置一根长为，质量为m的通电直导线，电流大小为I，方向垂直纸面向里，欲使导线静止于斜面上，则外加匀强磁场的磁感应强度的最小值及其方向为（ ）
A．，方向竖直向下 B．，方向水平向左
C．，方向垂直斜面向下
D．，方向沿斜面向上
7．光导纤维技术在现代生产、生活与科技方面得以广泛应用。如图所示是一个质量均匀分布的有机玻璃圆柱的横截面，B、C为圆上两点，一束单色光沿AB方向射入，然后从C点射出，已知∠ABO=127°，∠BOC=120°，真空中光速c=3×108m/s，sin53°=0.8，cos53°=0.6。则（ ）
A．光在该有机玻璃中发生全反射的临界角为53°
B．光在该有机玻璃中传播速度为3×108m/s
C．光在该有机玻璃中的折射率为1.6
D．将该材料做成长300km的光导纤维，此单色光在光导纤维中传播的最短时间为1×10-3s
8．如图所示，足够长的竖直绝缘管内壁粗糙程度处处相同，处在方向彼此垂直的匀强电场和匀强磁场中，电场强度和磁感应强度的大小分别为E和B，一个质量为m，电荷量为＋q(q>0)的小球从静止开始沿管下滑，下列关于小球所受弹力N、运动速度v、运动加速度a、运动位移x、运动时间t之间的关系图像可能正确的是( )
A. B. C. D.
9. 如图所示，半径为R的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，在磁场边界上的M点放置一个放射源，能在纸面内以速率v向各个方向发射大量的同种粒子，粒子的电荷量为＋q、质量为m(不计粒子的重力)，所有粒子均从某段圆弧边界射出，其圆弧长度为。下列说法正确的是( )
A. 粒子进入磁场时的速率为v＝
B. 所有粒子中在磁场中运动的最长时间是t＝
C. 将磁感应强度大小改为B时，有粒子射出的边界弧长变为
D. 若粒子入射速率为v时，有粒子射出的边界弧长变为πR
10．笔记本电脑机身和显示屏分别装有霍尔元件和磁体，实现开屏变亮，合屏熄灭。图乙为一块利用自由电子导电，长、宽、高分别为a、b、c的霍尔元件，电流方向向右。当合上显示屏时，水平
放置的元件处于竖直向下的匀强磁场中，元件前、后表面间产生电压，当电压达到某一临界值时，屏幕自动熄灭。则元件的（ ）
A.合屏过程中，前表面的电势比后表面的低
B．开屏过程中，元件前、后表面间的电压变大
C．若磁场变强，可能出现闭合屏幕时无法熄屏
D．开、合屏过程中，前、后表面间的电压U与b无关。
11．（每空3分，共18分）（1）某同学在实验室利用双缝干涉测量光的波长实验中，双缝相距d，双缝到光屏的距离L，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数如图所示，则：
①由分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数可得相邻两条纹间距 x= ；
②波长的表达式λ= （用 x、L、d表示）；
③若将滤光片由红色换为绿色，得到的干涉条纹间距将 （选填“变大”“不变”或“变小”）。
（2）该同学转身一看，旁边有玻璃砖，于是他开始做“测定玻璃的折射率”的实验。
④为了取得较好的实验效果，下列操作正确的是 。
A．选择的入射角应尽量小些 B．大头针应垂直地插在纸面上
C．大头针和及和之间的距离尽量小些 D．在观察时，大头针只需要将挡住即可
⑤该同学在测量入射角和折射角时，由于没有量角器，在完成了光路图以后，他以点为圆心，OA为半径画圆，交延长线于点，过A点和点作垂直法线的直线分别交于点和点，如图甲所示，他测得，，则可求出玻璃的折射率 。
⑥他在画界面时，不小心将两界面、间距画得比玻璃砖的宽度稍大些，如图乙所示，则他测得的折射率 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
12.(10分） 如图，边长为a的正方形ABCD为一棱镜的横截面，M为AB边的中点．在截面所在的平面，一光线自M点射入棱镜，入射角为60°，经折射后在BC边的N点恰好发生全反射，反射光线从CD边的P点射出棱镜，求棱镜的折射率以及P、C两点之间的距离。
13．（16分）加速器在核物理和粒子物理研究中发挥着巨大的作用，回旋加速器是其中的一种。图1为回旋加速器的工作原理图。和是两个中空的半圆金属盒，分别和一高频交流电源两极相连。两盒处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于盒面位于盒圆心附近的A处有一个粒子源，产生质量为m、电荷量为的带电粒子。不计粒子的初速度、重力和粒子通过两盒间的缝隙的时间，加速过程中不考虑相对论效应。
（1）求所加交流电源的频率f；（5分）
（2）若已知半圆金属盒的半径为R，请估算粒子离开加速器时获得的最大动能；（5分）
（3）某同学在分析带电粒子运动轨迹时，画出了如图2所示的轨迹图，他认为相邻轨迹间距是相等的。请通过计算分析该轨迹是否合理。（6分）
14.（16分） 如图所示，在xOy坐标系所在的平面内，第Ⅲ象限内有沿y轴负方向的匀强电场，在第Ⅳ象限内有一圆形匀强磁场区域，与x轴、y轴分别相切于A(L,0)、C(0，－L)两点。在第Ⅱ象限内有一未知的矩形匀强磁场区域(图中未画出)，此未知矩形区域和第Ⅳ象限内的圆形区域有完全相同的匀强磁场，一速度大小为v0的带负电粒子从A点沿y轴负方向射入圆形磁场，经C点射入电场，最后从x轴上离O点的距离为2L的P点射出。另一速度大小为v0的带正电粒子从y轴上的Q点沿与y轴负方向成45°角的方向射入第Ⅱ象限，而后进入未知矩形磁场区域，离开磁场时正好到达P点，且恰好与从P点射出的负电粒子正碰，相碰时两粒子速度方向相反。已知正、负粒子电荷量大小均为q、质量均为m，正、负粒子的重力不计。求：
(1)磁感应强度B的大小和电场强度E的大小；（5分）
(2)从A点射入磁场的粒子运动到P点所用的时间；（5分）
(3)未知矩形磁场区域的最小面积S。（6分）睢宁中学高二年级12月考物理试卷答案
1．A【详解】A．荷叶上的露珠显得特别“明亮”是由于光线从水中射向空气时发生光的全反射；故A正确；
B．全息照片是借助于一束相干的参考光，利用物光与参考光的光程差，同时记录光波的振幅与相位的信息，利用光的干涉现象；故B错误；
C．加有偏振滤光片的相机拍照，偏振片可将车窗的反射光减弱，从而可以拍摄清楚汽车内部的情景；用涂有增透膜的相机拍照，仍不能拍摄清楚汽车内部的情景。故C错误。
D．肥皂泡在阳光下呈现彩色条纹是肥皂膜内外反射的光线叠加产生的效果，这是光的干涉。故D错误。
故选A。
2．C
【详解】A．少了d,无法算出流量，故A错误；
B．乙图中，粒子射出速度选择器后在磁场中运动有
解得 粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，即r越小，则粒子的比荷越大，故B错误；
C．丙图中，等离子体进入A、B极板之间后，受到洛伦兹力作用，由左手定则可知，正电粒子向B极板偏转，负电粒子向A极板偏转，因此A极板电势低于B极板电势，故C正确；
D．丁图中，带负电的粒子从左侧射入复合场中时，受向上的电场力和向下的洛伦兹力，当两个力平衡时，带电粒子会沿直线射出，当速度
即洛伦兹力小于电场力，粒子将向上极板偏转，故D错误。
故选C。
3．D
【详解】A．图甲为共振曲线，当驱动力频率等于振动系统固有频率时，振幅最大，故A错误；
B．乙图中，根据，若只将光源由红色光改为紫色光，波长减小，两相邻亮条纹间距离将减小，故B错误；
C．稳定干涉中的振动加强点，加强的是振幅，并不会始终处于波峰位置，例如质点仍会从最大位移处运动到平衡位置，故C错误；
D．当M固定不动，缓慢转动N时，从图示位置开始转动90°的过程时，透光量逐渐减小，光屏P上的光亮度也逐渐减小，当M、N的振动方向垂直，此时光屏P上的光亮度最暗，故D正确。
故选D。
4. B
【详解】A．匀强磁场的磁感应强度应大小处处相等，方向处处相同，由图可知，该磁场不是匀强磁场，故A错误；
BC．根据左手定则，图示位置a边受安培力向上，b边受安培力向下，则a向上转动，b向下转动，即线圈将顺时针转动，故B正确，C错误；
D．根据磁感线分布可知，线圈平面总与磁场方向平行，故D错误。
故选B。
5．C
【详解】A．滤光片的作用是将复色光变为单色光，单缝的作用是使入射光变成线光源，双缝的作用是将单色光分解成频率相同、振动情况相同的相干光，因此滤光片应该放在单缝之前，故A错误；
B．调节拨杆只能调整单缝的角度，使单缝和双缝平行，获得清晰的干涉图样，故B错误；
C．由公式
得
可得实验中将6个条纹间距误数成7个，则变小，测得的波长值变小，故C正确；
D．旋转测量头，分划板竖线随之旋转，可使分划板竖线与亮条纹对齐，故D错误。
故选C。
6．C
【详解】对导线受力分析，受重力、支持力和安培力，三力平衡，如图所示
当安培力平行斜面向上时最小，故安培力的最小值为
故磁感应强度的最小值为
根据左手定则，磁场方向垂直斜面向下。
故选C。
7．C
【详解】A．由图中几何关系可知，入射角为53°，折射角为30°，即可求出
C正确
可知，C不等于53°，A错误；
由光在空气中传播的速度
可知，光在该介质中传播速度不为，B错误；
D．当速度为时，传播300km用时1×10-3s，但光在该介质中传播速度不为，D错误；
故选C。
8.【答案】A
【解析】小球向下运动的过程中，在水平方向上受向右的电场力qE、向左的洛伦兹力qvB和管壁的弹力N的作用，水平方向上合力始终为零，则有N＝qE－qvB①，在竖直方向上受重力mg和摩擦力f作用，其中摩擦力f＝μ|N|＝μ|qE－qvB|②，小球在运动过程中加速度a＝＝g－③，由①式可知，在达到最大速度前N－v图像是一条直线，且N随v的增大先减小后反向增大，A正确；由③及v＝at可知，小球向下运动的过程中，加速度的变化不是均匀的，B错误；由②可知，在速度增大的过程中，摩擦力是先减小后增大的(在达到最大速度之前)，结合③式可知加速度先增大后减小(在小球速度达到最大时，加速度减为零，之后小球匀速运动)，C图体现的是加速度先减小后增大，C错误；在速度达到最大之前，速度一直增大，而D图体现的是速度先减小后增大，D错误．
9．C
【详解】A．其水平位移应该是某一小球的多次测量后的平均落点，即用一个最小圆将所有落点包裹住，其圆心为平均落点，故A项错误；
B．用图乙装置测量重力加速度，根据单摆的周期公式有
整理有
结合数学知识有
即
由上述公式可知，摆长l为绳长加上小球的半径，而摆长的变化量即为绳长的变化量，通过米尺测量绳长变化量，并计算单摆周期平方的变化量即可求得重力加速度，故B项错误；
C．由题图可知，其a、b两点均处于亮条纹中间，测量其两者间的距离，以及两者间的条纹数可以求得其条纹间距，故C项正确；
D．利用“插针法”测定玻璃的折射率时，宽度较大的玻璃砖中光线较长，测量误差较小，所以为了减小误差，应选用宽度较大的玻璃砖来测量，故D项错误。
故选C。
10．D
【详解】A．电流方向向右，电子向左定向移动，根据左手定则，自由电子向后表面偏转，后表面积累了电子，前表面的电势高于后表面的电势，故A错误；
BCD．稳定后根据平衡条件有
根据电流的微观表达式有
解得
所以开屏过程中，磁感应强度减小，元件前、后表面间的电压变小。若磁场变强，元件前、后表面间的电压变大，不可能出现闭合屏幕时无法熄屏。开、合屏过程中，前、后表面间的电压U与b无关，故D正确，BC错误；
故选D。
11． 0.75 变小 B 1.5 偏小
【详解】（1）①[1][2][3]游标卡尺为10分度，读数分别为
由图可得中间有6个条纹间距，则相邻两条纹间距为
②[4]根据双缝干涉条纹间距公式
可得
③[5]由
可知，频率高的单色光波长短，所以根据
可知干涉条纹间距将变小；
（2）④[6]A．选择的入射角应尽量大一些，以减小测量误差，故A错误；
B．大头针应垂直地插在纸面上，防止观察作图产生误差，故B正确；
C．大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些，可减小确定光线时产生的误差，故C错误；
D．确定P4大头针的位置的方法是插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像，故D错误。
故选B。
⑤[7]玻璃的折射率
⑥[8]如图为在图中分别作出的实际光路图（图中实线）和以aa′、bb′为界面、以大头针留的痕迹作为出射光线画的实验光路图（图中虚线）
比较实际光路图的折射角与实验光路图的折射角关系可知：折射角测量值偏大，则折射率偏小。
12. 【答案】 a
【解析】设光线在AB面的折射角为θ，则有sin 60°＝nsin θ
由题知，光线经折射后在BC边的N点恰好发生全反射，则有sin C＝，C＝90°－θ
联立解得tan θ＝，n＝
根据几何关系有tan θ＝＝
解得NC＝a－BN＝a－
再由tan θ＝，解得PC＝a。
13．（1） ；（2）；（3）不合理
【详解】（1）粒子在磁场中做匀速圆周运动，则有
，
解得
由于要使粒子在加速器中同步加速，交流电的变化周期与粒子圆周运动的周期相等，则
（2）可知，加速器圆周运动的最大半径为R，则有
粒子离开加速器时获得的最大动能
解得
（3）根据上述有
，
电场中加速过程有
，
相邻轨迹间距为
解得
可知，相邻轨迹间距不相等，则该轨迹不合理。
14. 【答案】(1) (2)
(3)2(－1)L2
【解析】(1)负粒子从A点沿y轴负方向入射，经过C点，由题意可得粒子在磁场中做圆周运动的半径为R＝L
根据牛顿第二定律可得qv0B＝
可得磁感应强度大小为B＝
负粒子在电场中做类平抛运动，得2L＝v0t1，
L＝at12，a＝
联立解得E＝
(2)在磁场中运动的周期为T＝＝
负粒子在磁场中运动了四分之一圆周，
则t2＝T＝
由(1)可得负粒子在电场中运动时间为t1＝
故从A点射入磁场的粒子运动到P点所用的时间t＝t1＋t2＝L
(3)速度大小为v0的带正电粒子在磁场中运动的半径r＝＝L
如图所示
设带负电粒子从P点穿过x轴时与x轴负方向夹角为θ，则有L＝vxt，vx＝v0，tan θ＝1，θ＝45°
未知矩形磁场区域的最小面积为图中矩形PFMN的面积S＝2L(－1)L＝2(－1)L2。
