南京市多校2023-2024学年高二下学期期初调研测试
物理
一、单项选择题：共11题，每题4分，共44分，每题只有一个选项最符合题意。
1. 如图所示，冰雪大世界里的冰雕闪烁着各色光芒，小南同学发现冰面下方装有各色彩灯，冰块中还分布有气泡。下列说法正确的是（ ）
A. 真空中红光的波长比绿光长
B. 冰块中红光传播速度比绿光小
C. 冰面下方的灯，看起来比实际位置深
D. 冰块中气泡看起来更亮是由于光从气泡内部入射到冰时发生了全反射
2. 同一地点有甲、乙两个单摆，摆球质量之比，甲摆动2次时，乙恰好摆动3次，它们都在作简谐运动。可以判断这两个单摆摆长之比为（ ）
A. 2∶3 B. 3∶2 C. 4∶9 D. 9∶4
3. 如图所示，水平固定的长直导线与矩形导线框abcd在同一竖直平面，导线框的ab边与导线平行，导线中通有向右的恒定电流Ⅰ、现将导线框由静止释放，导线框在竖直下落过程中没有翻转。下列对导线框下落过程的分析，其中说法正确的是（ ）
A. 导线框中产生了逆时针方向的感应电流
B. 导线框的面积有收缩的趋势
C. 导线框下落的加速度小于重力加速度g
D. 若导线中的电流Ⅰ方向向左，则线框所受安培力的合力方向向下
4. 智能手机安装适当的软件后，利用手机中的磁传感器可以测量磁感应强度．如图所示，小廈同学在首门市某公园测量地磁场，将手机水平放置后建立直角坐标系，手机显示屏所在平面为面，屏幕朝上且轴正向指向北方．若忽略其他磁场的干扰，则所测得地磁场的磁感应强度可能为（ ）
A. B.
C. D.
5. 在匀强磁场中有粗细均匀的同种导线制成的“花瓣”形线框，磁场方向垂直于线框平面，a、c两点接一直流电源，电流方向如图所示。已知abc边受到的安培力大小为F，则整个线框所受安培力大小为（ ）
A. 5F B. 6F C. D.
6. 小南同学为研究浮漂在水中的振动情况，设计了如图甲所示的实验装置。浮漂下方绕上铁丝后放在静水中，将其向下缓慢按压后放手，浮漂上下振动，其运动近似为竖直方向的简谐振动。以竖直向上为正方向，从某时刻开始计时，浮漂振动图像如图乙所示，则（ ）
A. 浮漂的回复力仅由浮力提供 B. 浮漂的振幅为8cm
C. 振动频率与按压深度有关 D. 内，浮漂的加速度大小增加
7. 图为甲、乙两列简谐横波在同一介质传播时某时刻的波形图，甲波向左传播，乙波向右传播。质点N的平衡位置在x=0.2m处，则下列说法正确的是（ ）
A. 此时质点N的振动方向沿-y方向
B. N点是振动加强点
C. 这两列波不会发生干涉现象
D. 质点N将做振幅为10cm的简谐振动
8. 小南同学将甲、乙两条形磁铁隔开一段距离，静止于水平桌面上，甲的N极正对着乙的S极，甲的质量小于乙的质量，两者与桌面之间的动摩擦因数相等。现同时释放甲和乙，在它们相互接近过程中的任一时刻（ ）
A. 甲的速度大小比乙的小 B. 甲的动量大小比乙的大
C. 甲的动量大小与乙的相等 D. 甲和乙的总动量方向向左
9. 如图所示，轻弹簧下端悬挂两小球P、Q，两小球通过一段轻绳相连。让小球P从弹簧原长的位置A点静止释放，当小球P向下运动到最低点时绳子恰好被拉断，弹簧始终未超过弹性限度。已知两小球质量均为m，弹簧的劲度系数为k，重力加速度为g，不计空气阻力，则（ ）
A. 绳子能承受最大拉力为3mg
B. 绳断后球P做简谐运动的振幅为
C. 绳断后球P回到位置A时的速度最大
D. 绳断后瞬间球P加速度大小为3g
10. 福建属于台风频发地区，各类户外设施建设都要考虑台风影响。已知10级台风的风速范围为，16级台风的风速范围为。若台风迎面垂直吹向一固定的交通标志牌，则16级台风对该交通标志牌的作用力大小约为10级台风的（ ）
A 2倍 B. 4倍 C. 8倍 D. 16倍
11. 如图所示，在光滑水平面内固定一个无限长直导线，导线中通有恒定电流，在其右侧有一个质量为的正方形导体框，以初速度在水平面内运动，的方向与电流方向成60°，则（ ）
A. 导体框最终停止在水平面上
B. 导体框运动过程中受到的安培力与速度方向相反
C. 导体框整个运动过程中安培力的冲量大小为
D. 整个运动过程中导体框产生的焦耳热为
二、非选择题：共5题，共56分，其中第13~16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。
12. 现用如图甲所示双缝干涉实验装置来测量光的波长。
（1）在组装仪器时单缝和双缝应该相互平行放置。
（2）某次测量时，手轮上的示数如图乙，其示数为___________mm。
（3）为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离Δx，而是先测量n个条纹的问距再求出Δx。下列实验采用了类似方法的有___________
A.《探究两个互成角度的力的合成规律》的实验中合力的测量
B.《用单摆测重力加速度》实验中单摆周期的测量
C.《探究弹簧弹力与形变量的关系》实验中弹簧形变量的测量
（4）若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条亮条纹中心到第5条亮条纹中心之间的距离为x，则单色光的波长___________。
（5）若改用频率较大的单色光照射，得到的干涉条纹间距将___________（填“变大”“不变”或“变小”）；将单缝远离双缝，干涉条纹宽度___________（填“变大”“变小”或“不变”）。
13. 如图所示，质量为木板静置于光滑水平地面上，质量为的小滑块（可视为质点）以的速度从木板左端滑上木板，小滑块最终未滑下木板，取重力加速度。求：
（1）小滑块最终的速度大小；
（2）若小滑块与木板间的动摩擦因数，求小滑块相对木板滑动的时间。
14. 如图，足够长的两光滑平行金属导轨MN、PQ所构成的斜面与水平面的夹角为θ，两导轨间距为L，两导轨顶端接一阻值为R的电阻，导轨所在的空间存在垂直于斜面向下的匀强磁场，磁感应强度的大小为B。一根质量为m的导体棒垂直放置于导轨底端。现给导体棒一沿斜面向上的速度大小为，导体棒上滑过程通过导体截面的电荷量为q；在运动过程中导体棒始终与导轨垂直且接触良好，两光滑平行金属导轨和导体棒的电阻均忽略不计，重力加速度大小为。求：
（1）导体棒刚进入磁场时的感应电流I大小；
（2）导体棒向上滑的最大位移x；
（3）上滑过程中，回路产生的热量Q。
15. 如图所示，等腰直角为一棱镜的横截面，，，紧贴BC边上的P点放一点光源，，点光源发出的光在棱镜中传播时，棱镜材料的折射率，只研究从P点发出照射到AB边上的光线。
（1）求出光在棱镜中发生全反射的临界角C；
（2）某一部分光线可以依次在AB、AC两界面均发生全反射，请利用作光路图的方法找到并指明该部分光线在AB边上的照射区域；（要求：作光路图时在AB边上作出法线，标出入射角度数）
（3）求出（2）问中光线在AB边上的照射区域的长度。
16. 如图所示，在xOy坐标平面内，半径为R的圆形匀强磁场区域的边界与x轴相切于原点O，与PM相切于A点，。PQ、MN间存在着匀强电场，，。现有大量质量为m、电荷量为q的正离子，从O点以相同的速率v0均匀向各个方向射入的区域，离子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上（弧OF）。离子到达MN边界即被吸收，不计离子重力及相互作用。
（1）求离子在匀强磁场中运动的轨道半径r；
（2）求从F点出射的离子在磁场中运动的时间t；
（3）若仅改变磁感应强度的大小，使得其中沿y轴正向入射的离子能经过A点打到D点，求：
①电场强度大小E；
②CD区域接收到的离子数占发射出的总离子数的比例η。南京市多校2023-2024学年高二下学期期初调研测试
物理
一、单项选择题：共11题，每题4分，共44分，每题只有一个选项最符合题意。
1. 如图所示，冰雪大世界里冰雕闪烁着各色光芒，小南同学发现冰面下方装有各色彩灯，冰块中还分布有气泡。下列说法正确的是（ ）
A. 真空中红光的波长比绿光长
B. 冰块中红光的传播速度比绿光小
C. 冰面下方的灯，看起来比实际位置深
D. 冰块中气泡看起来更亮是由于光从气泡内部入射到冰时发生了全反射
【答案】A
【解析】
【详解】A．根据
在真空中，红光和绿光的波速相同，绿光的频率大，波长短，故A正确；
B．根据
红光比绿光的频率小，折射率小，波速大，故B错误；
C．冰面下方的灯发出的光先经过冰，再进入空气，空气中的折射角大于冰中的入射角，光路图如图，沿空气中光路的反向延长线，看到灯的位置比实际位置偏浅
故C错误；
D．冰块中气泡看起来更亮是由于光从气泡外部入射到空气气泡与冰的交界面上发生全反射形成的，光从空气到冰不能发生全反射，故D错误。
故选A。
2. 同一地点有甲、乙两个单摆，摆球质量之比，甲摆动2次时，乙恰好摆动3次，它们都在作简谐运动。可以判断这两个单摆摆长之比为（ ）
A. 2∶3 B. 3∶2 C. 4∶9 D. 9∶4
【答案】D
【解析】
【详解】根据题意，由于甲摆动2次时，乙恰好摆动3次，可知，甲、乙两个单摆的周期之比为，由周期公式可得，摆长为
可得，两个单摆摆长之比
故选D。
3. 如图所示，水平固定的长直导线与矩形导线框abcd在同一竖直平面，导线框的ab边与导线平行，导线中通有向右的恒定电流Ⅰ、现将导线框由静止释放，导线框在竖直下落过程中没有翻转。下列对导线框下落过程的分析，其中说法正确的是（ ）
A. 导线框中产生了逆时针方向的感应电流
B. 导线框的面积有收缩的趋势
C. 导线框下落的加速度小于重力加速度g
D. 若导线中的电流Ⅰ方向向左，则线框所受安培力的合力方向向下
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据右手螺旋定则可知，直导线在下方线圈处产生的磁场垂直纸面向里，则当导线框下落过程中，穿过线框的磁通量向里减小，根据楞次定律可知，导线框中产生了顺时针方向的感应电流，选项A错误；
B．由“增缩减扩”可知，导线框的面积有扩大的趋势，选项B错误；
C．根据“来拒去留”可知，线框受安培力向上，可知导线框下落的加速度小于重力加速度g，选项C正确；
D．若导线中的电流Ⅰ方向向左，因线框下落时穿过线框的磁通量仍减小，则线框所受安培力的合力方向仍向上，选项D错误。
故选C。
4. 智能手机安装适当的软件后，利用手机中的磁传感器可以测量磁感应强度．如图所示，小廈同学在首门市某公园测量地磁场，将手机水平放置后建立直角坐标系，手机显示屏所在平面为面，屏幕朝上且轴正向指向北方．若忽略其他磁场的干扰，则所测得地磁场的磁感应强度可能为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】地磁场的方向由地理南极指向地理北极，首门市位于北半球，则屏幕朝上且轴正向指向北方时，=0，>0，<0。
故选A。
5. 在匀强磁场中有粗细均匀的同种导线制成的“花瓣”形线框，磁场方向垂直于线框平面，a、c两点接一直流电源，电流方向如图所示。已知abc边受到的安培力大小为F，则整个线框所受安培力大小为（ ）
A. 5F B. 6F C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】根据题意，由电阻定律可知，两段导线的电阻之比为，欧姆定律可知，电流之比为，由于两段导线的有效长度相等，由公式可知，长导线所受安培力为，由左手定则可知，两段导线所受安培力方向相同，则整个线框所受安培力大小为
故选C。
6. 小南同学为研究浮漂在水中的振动情况，设计了如图甲所示的实验装置。浮漂下方绕上铁丝后放在静水中，将其向下缓慢按压后放手，浮漂上下振动，其运动近似为竖直方向的简谐振动。以竖直向上为正方向，从某时刻开始计时，浮漂振动图像如图乙所示，则（ ）
A. 浮漂的回复力仅由浮力提供 B. 浮漂的振幅为8cm
C. 振动频率与按压的深度有关 D. 内，浮漂的加速度大小增加
【答案】D
【解析】
【详解】A．浮漂的回复力由重力和浮力的合力提供，A错误；
B．由图乙可知浮漂的振幅为4cm，B错误；
C．由于浮漂做简谐运动，与弹簧振子的振动相似，结合简谐运动的特点可知，其振动频率与振幅无关，即振动频率与按压的深度无关，C错误；
D．由图可知内，浮漂的位移增大，根据
可知加速度增大，D正确。
故选D。
7. 图为甲、乙两列简谐横波在同一介质传播时某时刻的波形图，甲波向左传播，乙波向右传播。质点N的平衡位置在x=0.2m处，则下列说法正确的是（ ）
A. 此时质点N的振动方向沿-y方向
B. N点是振动加强点
C. 这两列波不会发生干涉现象
D. 质点N将做振幅为10cm的简谐振动
【答案】B
【解析】
【详解】甲波向左传播，乙波向右传播，则此时两列波在N点引起的振动方向均沿+y方向，则此时质点N的振动方向沿+y方向，因两列波的波长相同，在同一介质中传播时波速相同，则两列波的频率相同，能发生干涉现象，则N点是振动加强点，振幅为A=10cm+20cm=30cm，选项B正确，ACD错误。
故选B。
8. 小南同学将甲、乙两条形磁铁隔开一段距离，静止于水平桌面上，甲的N极正对着乙的S极，甲的质量小于乙的质量，两者与桌面之间的动摩擦因数相等。现同时释放甲和乙，在它们相互接近过程中的任一时刻（ ）
A. 甲的速度大小比乙的小 B. 甲的动量大小比乙的大
C. 甲的动量大小与乙的相等 D. 甲和乙的总动量方向向左
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据牛顿第二定律
可得
，
甲的质量小于乙的质量，可得
在它们相互接近过程中，磁力不断增大，甲、乙做加速度增大的加速运动，在它们相互接近过程中的任一时刻甲的加速度均大于乙的加速度，故甲的速度大小比乙的大，故A错误；
BC．根据动量定理
甲的质量小于乙的质量，则甲的动量大小比乙的大，故B正确，C错误；
D．以向右为正方向，甲和乙的总动量为
可知甲和乙的总动量方向向右，故D错误。
故选B。
9. 如图所示，轻弹簧下端悬挂两小球P、Q，两小球通过一段轻绳相连。让小球P从弹簧原长的位置A点静止释放，当小球P向下运动到最低点时绳子恰好被拉断，弹簧始终未超过弹性限度。已知两小球质量均为m，弹簧的劲度系数为k，重力加速度为g，不计空气阻力，则（ ）
A. 绳子能承受最大拉力为3mg
B. 绳断后球P做简谐运动的振幅为
C. 绳断后球P回到位置A时的速度最大
D. 绳断后瞬间球P加速度大小为3g
【答案】D
【解析】
【详解】A．将P、Q看成整体，小球P从弹簧原长的位置A点静止释放，根据牛顿第二定律有
当小球P向下运动到最低点时，根据对称性，对Q，根据牛顿第二定律有
绳子能承受的最大拉力为
故A错误；
B．绳断后球P处于平衡位置时，弹簧的伸长量有
当小球P向下运动到最低点时，根据牛顿第二定律有
绳断后球P做简谐运动的振幅为
故B错误；
C．绳断后，球P的重力等于弹簧弹力时，球P的速度最大，A点为弹簧原长的位置，故球P回到位置A时的速度不是最大，故C错误；
D．绳断后瞬间，对P，根据牛顿第二定律有
球P加速度大小为
故D正确。
故选D。
10. 福建属于台风频发地区，各类户外设施建设都要考虑台风影响。已知10级台风的风速范围为，16级台风的风速范围为。若台风迎面垂直吹向一固定的交通标志牌，则16级台风对该交通标志牌的作用力大小约为10级台风的（ ）
A. 2倍 B. 4倍 C. 8倍 D. 16倍
【答案】B
【解析】
【详解】设空气的密度为，风迎面垂直吹向一固定的交通标志牌的横截面积为，在时间的空气质量为
假定台风迎面垂直吹向一固定的交通标志牌的末速度变为零，对风由动量定理有
可得
10级台风的风速，16级台风的风速，则有
故选B。
11. 如图所示，在光滑水平面内固定一个无限长直导线，导线中通有恒定电流，在其右侧有一个质量为的正方形导体框，以初速度在水平面内运动，的方向与电流方向成60°，则（ ）
A. 导体框最终停止在水平面上
B. 导体框运动过程中受到的安培力与速度方向相反
C. 导体框整个运动过程中安培力的冲量大小为
D. 整个运动过程中导体框产生的焦耳热为
【答案】D
【解析】
【详解】AB．根据题意，由安培定则可知，导线右侧有垂直纸面向里的磁场，且离磁场越近磁场感应强度越大，正方形导体框运动过程中，穿过正方形导体框的磁通量减小，由楞次定律可知，产生顺时针的感应电流，由公式和对称性可知，正方形导体框受水平向左的安培力，可知，正方形导体框向右减速，向上匀速，当向右的速度减小到零时，正方形导体框向上做匀速直线运动，此时，穿过正方形导体框的磁通量不变，不产生感应电流，一直匀速运动下去，故AB错误；
C．水平方向上，设导体框整个运动过程中安培力的冲量为，由动量定理有
解得
即导体框整个运动过程中安培力的冲量大小为，故C错误；
D．根据AB分析可知，正方形导体框的最终速度为
整个运动过程中，由能力守恒定律有
解得
故D正确。
故选D。
二、非选择题：共5题，共56分，其中第13~16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。
12. 现用如图甲所示双缝干涉实验装置来测量光的波长。
（1）在组装仪器时单缝和双缝应该相互平行放置。
（2）某次测量时，手轮上的示数如图乙，其示数为___________mm。
（3）为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离Δx，而是先测量n个条纹的问距再求出Δx。下列实验采用了类似方法的有___________
A.《探究两个互成角度的力的合成规律》的实验中合力的测量
B.《用单摆测重力加速度》实验中单摆周期测量
C.《探究弹簧弹力与形变量的关系》实验中弹簧形变量的测量
（4）若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条亮条纹中心到第5条亮条纹中心之间的距离为x，则单色光的波长___________。
（5）若改用频率较大的单色光照射，得到的干涉条纹间距将___________（填“变大”“不变”或“变小”）；将单缝远离双缝，干涉条纹宽度___________（填“变大”“变小”或“不变”）。
【答案】 ①. 0.820 ②. B ③. ④. 变小 ⑤. 不变
【解析】
【详解】（2）[1]螺旋测微器的精确值为，由图乙可知，其示数为
（3）[2]先测量n个条纹的间距再求出，采用的是放大测量取平均值。
A．《探究两个互成角度的力的合成规律》的实验中合力的测量，属于等效替代法，故A错误；
B．《用单摆测重力加速度》实验中单摆周期的测量，属于放大测量取平均值，故B正确；
C．《探究弹簧弹力与形变量的关系》实验中弹簧形变量的测量，属于多次测量取平均值，故C错误。
故选B。
（4）[3]测得第1条亮条纹中心到第5条亮条纹中心之间距离为x，则相邻亮条纹间距为
根据
可得单色光的波长
（5）[4] [5]根据
若改用频率较大的单色光照射，则波长变小，得到的干涉条纹间距将变小；将单缝远离双缝，式中、、均不变，则干涉条纹宽度不变。
13. 如图所示，质量为的木板静置于光滑水平地面上，质量为的小滑块（可视为质点）以的速度从木板左端滑上木板，小滑块最终未滑下木板，取重力加速度。求：
（1）小滑块最终的速度大小；
（2）若小滑块与木板间的动摩擦因数，求小滑块相对木板滑动的时间。
【答案】（1）1m/s；（2）1s
【解析】
【详解】（1）小滑块在木板上滑动过程中，滑块和木板组成的系统动量守恒，由动量守恒定律得
解得
（2）根据题意，对滑块，由动量定理有
解得
14. 如图，足够长的两光滑平行金属导轨MN、PQ所构成的斜面与水平面的夹角为θ，两导轨间距为L，两导轨顶端接一阻值为R的电阻，导轨所在的空间存在垂直于斜面向下的匀强磁场，磁感应强度的大小为B。一根质量为m的导体棒垂直放置于导轨底端。现给导体棒一沿斜面向上的速度大小为，导体棒上滑过程通过导体截面的电荷量为q；在运动过程中导体棒始终与导轨垂直且接触良好，两光滑平行金属导轨和导体棒的电阻均忽略不计，重力加速度大小为。求：
（1）导体棒刚进入磁场时的感应电流I大小；
（2）导体棒向上滑的最大位移x；
（3）上滑过程中，回路产生的热量Q。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）根据题意可知，刚进入磁场时，感应电动势为
感应电流为
（2）根据公式、和可得
又因有
联立解得
（3）上滑过程根据能量守恒，有
解得
15. 如图所示，等腰直角为一棱镜的横截面，，，紧贴BC边上的P点放一点光源，，点光源发出的光在棱镜中传播时，棱镜材料的折射率，只研究从P点发出照射到AB边上的光线。
（1）求出光在棱镜中发生全反射的临界角C；
（2）某一部分光线可以依次在AB、AC两界面均发生全反射，请利用作光路图的方法找到并指明该部分光线在AB边上的照射区域；（要求：作光路图时在AB边上作出法线，标出入射角度数）
（3）求出（2）问中光线在AB边上的照射区域的长度。
【答案】（1）；（2）见解析；（3）
【解析】
【详解】（1）根据题意，由公式有
解得光在棱镜中发生全反射临界角
（2）根据题意可知，光线可以依次在AB、AC两界面均发生全反射，则光线照到AB上时，入射角为，则有
由几何关系可知，当光线照到AC上时，入射角为
要在上也发生全反射，则有
解得
综上所述，光线可以依次在AB、AC两界面均发生全反射，线照到AB上时，入射角满足
画出光路图，如图所示
可知，为部分光线在AB边上的照射区域。
（3）结合（2）分析，过点作的垂线交于点，如图所示
由几何关系可得
则有
线在AB边上的照射区域的长度
16. 如图所示，在xOy坐标平面内，半径为R的圆形匀强磁场区域的边界与x轴相切于原点O，与PM相切于A点，。PQ、MN间存在着匀强电场，，。现有大量质量为m、电荷量为q的正离子，从O点以相同的速率v0均匀向各个方向射入的区域，离子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上（弧OF）。离子到达MN边界即被吸收，不计离子重力及相互作用。
（1）求离子在匀强磁场中运动的轨道半径r；
（2）求从F点出射的离子在磁场中运动的时间t；
（3）若仅改变磁感应强度的大小，使得其中沿y轴正向入射的离子能经过A点打到D点，求：
①电场强度大小E；
②CD区域接收到的离子数占发射出的总离子数的比例η。
【答案】（1）；（2）；（3）①，②
【解析】
【详解】（1）从F点离开的离子的轨迹如图所示，OF为圆周的直径，由几何关系可得，轨迹半径
（2）离子在磁场中运动的圆心角为，则时间为
（3）①沿y轴正向入射的离子能经过A点，轨迹如图，则轨迹半径
所有离子均以沿x轴正向进入电场，从A点入射的离子
y方向
解得
②从某点出射的离子打到C点，如图
y方向
解得
根据几何关系
