2023-2024学年江苏省南京市五校高二（下）期初调研测试物理试卷（含解析）

2023-2024学年江苏省南京市五校高二（下）期初调研测试物理试卷
一、单选题：本大题共11小题，共44分。
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
2.同一地点有甲、乙两个单摆，摆球质量之比，甲摆动次时，乙恰好摆动次，它们都在作简谐运动。可以判断这两个单摆摆长之比为( )
A. B. C. D.
3.如图所示，水平固定的长直导线与矩形导线框在同一竖直平面，导线框的边与导线平行，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
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，、两点接一直流电源，电流方向如图所示。已知边受到的安培力大小为，则整个线框所受安培力大小为( )
A. B. 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
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
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。质点的平衡位置在处，则下列说法正确的是( )
A. 此时质点的振动方向沿方向 B. 点是振动加强点
C. 这两列波不会发生干涉现象 D. 质点将做振幅为的简谐振动
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，甲的极正对着乙的极，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、，两小球通过一段轻绳相连。让小球从弹簧原长的位置点静止释放，当小球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，弹簧的劲度系数为，重力加速度为，不计空气阻力，则( )
A. 绳子能承受的最大拉力为 B. 绳断后球做简谐运动的振幅为
C. 绳断后球回到位置时的速度最大 D. 绳断后瞬间球加速度大小为
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。已知级台风的风速范围为，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，则级台风对该交通标志牌的作用力大小约为级台风的( )
A. 倍 B. 倍 C. 倍 D. 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，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、实验题：本大题共1小题，共10分。
12.现用如图甲所示双缝干涉实验装置来测量光的波长。
在组装仪器时单缝和双缝应该相互平行放置。
某次测量时，手轮上的示数如图乙，其示数为__________。
为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离，而是先测量个条纹的问距再求出。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
若双缝的间距为，屏与双缝间的距离为，测得第条亮条纹中心到第条亮条纹中心之间的距离为，则单色光的波长__________。
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”。
三、计算题：本大题共4小题，共46分。
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：
小滑块最终的速度大小；
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、所构成的斜面与水平面的夹角为，两导轨间距为，两导轨顶端接一阻值为的电阻，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。一根质量为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；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：
导体棒刚进入磁场时的感应电流大小；
导体棒向上滑的最大位移；
上滑过程中，回路产生的热量。
15.如图所示，等腰直角为一棱镜的横截面，，，紧贴边上的点放一点光源，，点光源发出的光在棱镜中传播时，棱镜材料的折射率，只研究从点发出照射到边上的光线。
求出光在棱镜中发生全反射的临界角；
某一部分光线可以依次在、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边上的照射区域；要求：作光路图时在边上作出法线，标出入射角度数
求出问中光线在边上的照射区域的长度。
16.如图所示，在坐标平面内，半径为的圆形匀强磁场区域的边界与轴相切于原点，与相切于点，。、间存在着匀强电场，，。现有大量质量为、电荷量为的正离子，从点以相同的速率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。离子到达边界即被吸收，不计离子重力及相互作用。
求离子在匀强磁场中运动的轨道半径；
求从点出射的离子在磁场中运动的时间；
若仅改变磁感应强度的大小，使得其中沿轴正向入射的离子能经过点打到点，求：
电场强度大小；
区域接收到的离子数占发射出的总离子数的比例。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【详解】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.【答案】
【解析】
【详解】根据题意，由于甲摆动次时，乙恰好摆动次，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.【答案】
【解析】
【详解】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，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.【答案】
【解析】【分析】
本题主要考查地磁场，明确地球磁场的分布特点是关键。
地磁场的方向由地理南极指向地理北极，结合题干信息分析个坐标方向的磁感应强度。
【解答】
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， ， ， 。
故选A。
5.【答案】
【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.【答案】
【解析】
【详解】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，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.【答案】
【解析】
【详解】甲波向左传播，乙波向右传播，则此时两列波在点引起的振动方向均沿方向，则此时质点的振动方向沿方向，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，则点是振动加强点，振幅为，选项B正确，ACD错误。
故选B。
8.【答案】
【解析】
【详解】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；
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.【答案】
【解析】选B。
【详解】将、看成整体，小球从弹簧原长的位置点静止释放，根据牛顿第二定律有
当小球向下运动到最低点时，根据对称性，对，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.绳断后球处于平衡位置时，弹簧的伸长量有
当小球向下运动到最低点时，根据牛顿第二定律有
绳断后球做简谐运动的振幅为
故B错误；
C.绳断后，球的重力等于弹簧弹力时，球的速度最大，点为弹簧原长的位置，故球回到位置时的速度不是最大，故C错误；
D.绳断后瞬间，对，根据牛顿第二定律有
球加速度大小为
故D正确。
故选D。
10.【答案】
【解析】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为零，对风，由动量定理得：
可得：
级台风的风速，台风的风速，则有
故B正确，ACD错误。
故选：。
首先确定研究对象：风，并求解其质量；然后根据动量定理列出方程；最后求出力的表达式，列比例求解。
解答本题的关键是研究对象质量的确定。
11.【答案】
【解析】
【详解】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。
12.【答案】 变小 不变
【详解】螺旋测微器的精确值为 ，由图乙可知，其示数为
先测量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。
测得第条亮条纹中心到第条亮条纹中心之间的距离为，则相邻亮条纹间距为
根据
可得单色光的波长
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。

【解析】详细解答和解析过程见答案
13.【答案】；
【详解】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
根据题意，对滑块，由动量定理有
解得

【解析】详细解答和解析过程见答案
14.【答案】 ； ；
【详解】根据题意可知，刚进入磁场时，感应电动势为
感应电流为
根据公式 、 和 可得
又因有
联立解得
上滑过程根据能量守恒，有
解得
；见解析；

【解析】详细解答和解析过程见答案
15.【答案】 ；见解析；
【详解】根据题意，由公式有
解得光在棱镜中发生全反射的临界角
根据题意可知，光线可以依次在、两界面均发生全反射，则光线照到上时，入射角为 ，则有
由几何关系可知，当光线照到上时，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、两界面均发生全反射，线照到上时，入射角满足
画出光路图，如图所示
可知， 为部分光线在边上的照射区域。
结合分析，过 点作 的垂线交 于 点，如图所示
由几何关系可得
则有
线在边上的照射区域的长度

【解析】详细解答和解析过程见答案
16.【答案】 ； ； ，
【详解】从点离开的离子的轨迹如图所示，为圆周的直径，由几何关系可得，轨迹半径
离子在磁场中运动的圆心角为 ，则时间为
沿轴正向入射的离子能经过点，轨迹如图，则轨迹半径
所有离子均以 沿轴正向进入电场，从点入射的离子
方向
解得
从某点出射的离子打到点，如图
方向
解得
根据几何关系

【解析】详细解答和解析过程见答案
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