武宁尚美中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理
第I卷（选择题 共48分）
一、选择题：本题共12小题，每小题4分。在每小题给出的四个选项中，第1—8题只有一项符合题目要求，第9—12题有多项符合要求，全部选对得4分，选对但不全得2分，有选错的得0分。
1、单选题
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 安培力的方向一定与磁场的方向垂直
B. 通电导线在磁场中一定受到安培力的作用
C. 判定通电导线在磁场中受力的方向用右手定则
D. 安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力不做功，安培力也不做功
2. 下列物理现象：（1）透过坦克壁上安装平行玻璃砖观察外界的视野会变大；（2）雨后公路积水上面飘浮的油膜呈现彩色。这两种现象分别属于（ ）
A. 衍射、干涉 B. 衍射、折射 C. 折射、衍射 D. 折射、干涉
3. 一束红光由空气进入某种介质，界面两侧的光线与界面的夹角分别为45°和60°，如图所示。则介质对该红光的折射率为（ ）
A. B.
C. D.
4. 在匀强磁场中，一根长为0.4m的通电导线中的电流为20A，这条导线与磁场方向垂直时，所受的磁场力为0.015N，则磁感应强度的大小为（ ）
A. B. C. D.
5. 如图所示，一个闭合导体圆环固定在水平桌面上，一根条形磁铁沿圆环的轴线运动，使圆环内产生了感应电流。下列四幅图中，产生的感应电流方向与条形磁铁的运动情况相吻合的是（ ）
A B. C. D.
6. 我国民用交流电，其电压随时间变化的规律如图，该交流电的周期、电压的最大值分别是（ ）
A 0.02s，314V B. 0.01s，314V C. 0.02s，220V D. 0.01s，220V
7. 如图所示，一个导电圆环静止在绝缘水平桌面上，其圆心O正上方有一N极朝下的条形磁铁正在竖直方向运动，某时刻圆环产生了如图所示方向的电流I(俯视图逆时针)，则此时( )
A. 磁铁的运动方向竖直向上 B. 圆环对磁铁的作用力方向向下
C. 导电圆环有收缩的趋势 D. 导电圆环对桌面的压力小于重力
8. 如图所示，虚线框MNPQ内存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。a、b、c是三个质量和电荷量都相等的带电粒子，它们从PQ边上的中点沿垂直于磁场的方向射入磁场，图中画出了它们在磁场中的运动轨迹。若不计粒子所受重力，则（ ）
A. 粒子a带负电，粒子b、c带正电
B. 粒子c在磁场中的速度最大
C. 粒子c在磁场中的加速度最大
D. 粒子c在磁场中运动的时间最长
2、多选题
9. 下列说法中正确的是（ ）
A. 衍射是一切波特有的现象
B. 障碍物或孔越小越易产生衍射
C. 在空旷的山谷里叫喊，可以听到回声，这是声波的衍射现象
D. 在空旷的山谷里叫喊，可以听到回声，这是声音的反射现象
10. 下列关于图中各带电粒子所受洛伦兹力方向或带电粒子的带电性的判断正确的是（ ）
A. 洛伦兹力方向竖直向下 B. 洛伦兹力方向垂真纸面向里
C. 粒子带负电 D. 洛伦兹力方向垂直纸面向外
11. 如图所示，P、Q是两个相同的小灯泡，L是自感系数很大、电阻比小灯泡小的线圈，开始时，开关S处于闭合状态，P灯微亮，Q灯正常发光，断开开关瞬间（ ）
A. P与Q同时熄灭 B. P比Q后熄灭
C. Q闪亮后再熄灭 D. P闪亮后再熄灭
12. 如图甲所示为一台小型发电机的示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示，发电机线圈电阻为4Ω，外接灯泡的电阻为8Ω。则（ ）
A. 电压表的示数为6V
B. 瞬时电动势的表达式为
C. 在时，穿过线圈的磁通量最小
D. 发电机的输出功率为2W
第II卷（非选择题共52分）
二、实验题（共三题，其中13题4分，14题6分，15题10分）
13. 某实验小组利用如图所示的装置研究双缝干涉现象并测量光的波长。
（1）图中①所示的装置名称为_____，它在实验中的作用是获得线光源；
（2）调整好装置进行实验，若将滤光片由紫色换红色，则干涉条纹间距将_____（填“增大”、“减小”或“不变”）。
14. 如图所示，在“探究磁场对通电导线的作用力”实验中，两平行的金属水平导轨处于蹄形磁铁两极中间的磁场中，磁感应强度垂直于导轨平面开始时，金属棒放在导轨正中间的位置处，当金属棒受到安培力作用时沿导轨运动，忽略金属棒与导轨之间的摩擦。
（1）闭合开关，观察到金属棒水平向________运动（填“左”或“右”）；
（2）若要改变金属棒的运动方向，下列措施可行的是________；
A．仅改变电流的方向 B．仅改变磁场的方向
C．电流的方向和磁场的方向同时改变 D．调节滑动变阻器的滑片，减少接入电路的电阻
（3）为了使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，下列措施可行的是________。
A．增加金属水平导轨的长度 B．增加金属棒的长度
C．向右移动滑动变阻器的滑片 D．增加金属水平导轨的间距
15. 某实验小组用图（a）所示装置做“探究影响感应电流方向的因素”实验。该小组同学在纸上画出实验草图，记录磁极运动的四种情况，根据实验结果，分别标出不同情况下磁体的N极、S极运动方向以及相应感应电流的方向，如图（b）所示，请回答下面问题：
（1）甲、乙两次实验记录表明，当磁体靠近线圈运动，即穿过线圈的磁通量__________（选填“增大”或“减小”）时，根据右手螺旋定则可以判定感应电流的磁场方向与磁体的磁场方向__________（选填“相同”或“相反”）；
（2）丙、丁两次实验记录表明，当磁体远离线圈运动，即穿过线圈的磁通量__________（选填“增大”或“减小”）时，根据右手螺旋定则可以判定感应电流的磁场方向与磁体的磁场方向__________（选填“相同”或“相反”）；
（3）总结上述实验结果，可以得到关于感应电流方向的规律：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要__________引起感应电流的磁通量的变化。
三、计算题（共3个大题，其中16题8分，17题10分，15题14分）
16. 如图甲所示，理想变压器原，副线圈匝数比，原线圈接在一电源上，副线圈接有一阻值的定值电阻。交流电压表和交流电流表均为理想电表。当电源电压随时间变化如图乙所示的正弦曲线时，求：
（1）电压表示数U；
（2）电流表示数I；
（3）原线圈的输入功率P。
17. 如图所示，单匝线圈上方有一竖立的条形磁体，此时线圈内的磁通量为0.2Wb，现把条形磁体插入线圈，线圈内的磁通量变为1Wb，该过程经历的时间为4s。求：
（1）该过程线圈内的磁通量的变化量；
（2）该过程线圈产生的感应电动势。
（3）其他条件不变，只把线圈变成匝，求线圈中产生得感应电动势。
18. 某研究小组在研究通电导线在磁场中的受到力方向跟哪些因素有关的实验中，把长L=0.2m的导体棒置于匀强磁场中，使导体棒和磁场方向垂直，如图所示。若导体棒中的电流I=2.0A，方向向左，导体棒受到的安培力大小为4×10-3N。（g取10m/s2）求：
（1）安培力的方向。
（2）磁感应强度大小。
（3）若导体棒中电流大小为3A，导线棒L质量为6×10-4kg，则两根竖直细导线所受的拉力T各为多少？武宁尚美中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理
第I卷（选择题 共48分）
一、选择题：本题共12小题，每小题4分。在每小题给出的四个选项中，第1—8题只有一项符合题目要求，第9—12题有多项符合要求，全部选对得4分，选对但不全得2分，有选错的得0分。
1、单选题
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 安培力的方向一定与磁场的方向垂直
B. 通电导线在磁场中一定受到安培力的作用
C. 判定通电导线在磁场中受力的方向用右手定则
D. 安培力是洛伦兹力的宏观表现，洛伦兹力不做功，安培力也不做功
【答案】A
【解析】
【详解】AC．根据左手定则，安培力的方向既垂直于磁场方向又垂直与电流方向，即安培力的方向垂直与由磁场和电流决定的平面，故A正确，C错误；
B．当电流方向与磁场方向平行时，通电导线不受安培力作用，故B错误；
D．洛伦兹力与速度方向垂直，所以洛伦兹力一定不做功，但是安培力可以做正功、做负功也可以不做功，故D错误。
故选A。
2. 下列物理现象：（1）透过坦克壁上安装的平行玻璃砖观察外界的视野会变大；（2）雨后公路积水上面飘浮的油膜呈现彩色。这两种现象分别属于（ ）
A. 衍射、干涉 B. 衍射、折射 C. 折射、衍射 D. 折射、干涉
【答案】D
【解析】
【详解】透过坦克壁上安装的平行玻璃砖观察外界的视野会变大是由于光在不同的介质的界面处发生折射的原因；雨后公路积水上面飘浮的油膜呈现彩色是由于薄膜干涉的原因，故选D。
3. 一束红光由空气进入某种介质，界面两侧的光线与界面的夹角分别为45°和60°，如图所示。则介质对该红光的折射率为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】根据题意，入射角与折射角分别为
，
则折射率为
故选D。
4. 在匀强磁场中，一根长为0.4m的通电导线中的电流为20A，这条导线与磁场方向垂直时，所受的磁场力为0.015N，则磁感应强度的大小为（ ）
A B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】根据安培力公式，代入数据求得
故选C。
5. 如图所示，一个闭合导体圆环固定在水平桌面上，一根条形磁铁沿圆环的轴线运动，使圆环内产生了感应电流。下列四幅图中，产生的感应电流方向与条形磁铁的运动情况相吻合的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】A．由图示可知，在磁铁S极上升过程中，穿过圆环的磁场方向向上，在磁铁远离圆环时，穿过圆环的磁通量变小，由楞次定律可知，从上向下看，圆环中的感应电流沿逆时针方向，故A正确；
B．由图示可知，在磁铁S极下落过程中，穿过圆环的磁场方向向下，在磁铁靠近圆环时，穿过圆环的磁通量变大，由楞次定律可知，从上向下看，圆环中的感应电流顺时针方向，故B错误；
C．在磁铁N极上升过程中，穿过圆环的磁场方向向下，在磁铁远离圆环时，穿过圆环的磁通量减小，由楞次定律可知，从上向下看，圆环中的感应电流沿顺时针方向，故C错误；
D．由图示可知，在磁铁N极下落过程中，穿过圆环的磁场方向向下，在磁铁靠近圆环时，穿过圆环的磁通量变大，由楞次定律可知，从上向下看，圆环中的感应电流逆时针方向，故D错误。
故选A。
6. 我国民用交流电，其电压随时间变化的规律如图，该交流电的周期、电压的最大值分别是（ ）
A. 0.02s，314V B. 0.01s，314V C. 0.02s，220V D. 0.01s，220V
【答案】A
【解析】
【详解】由图得，交流电的周期
T=0.02s
电压最大值
Um=314V
故选A。
7. 如图所示，一个导电圆环静止在绝缘水平桌面上，其圆心O正上方有一N极朝下的条形磁铁正在竖直方向运动，某时刻圆环产生了如图所示方向的电流I(俯视图逆时针)，则此时( )
A. 磁铁的运动方向竖直向上 B. 圆环对磁铁的作用力方向向下
C. 导电圆环有收缩的趋势 D. 导电圆环对桌面的压力小于重力
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据楞次定律可知，磁铁的运动方向竖直向下，选项A错误；
BD．根据“来拒去留”可知，圆环对磁铁的作用力方向向上，磁铁对圆环的作用力方向向下，则圆环对桌面的压力大于重力，选项BD错误；
C．根据“增缩减扩”可知，导电圆环有收缩的趋势，选项C正确。
故选C。
8. 如图所示，虚线框MNPQ内存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。a、b、c是三个质量和电荷量都相等的带电粒子，它们从PQ边上的中点沿垂直于磁场的方向射入磁场，图中画出了它们在磁场中的运动轨迹。若不计粒子所受重力，则（ ）
A. 粒子a带负电，粒子b、c带正电
B. 粒子c在磁场中的速度最大
C. 粒子c在磁场中的加速度最大
D. 粒子c在磁场中运动的时间最长
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据左手定则可知，粒子a带正电，粒子b、c带负电，故A错误；
BC．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律有
得
粒子c的轨迹半径最小，速度最小，所以粒子c的加速度最小，故BC错误；
D．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律有
且
解得
三个带电粒子的质量和电荷量都相等，故三个粒子在同一磁场中运动的周期相等，粒子c的轨迹对应的圆心角最大，所以粒子c在磁场中运动的时间最长，故D正确。
故选D。
2、多选题
9. 下列说法中正确的是（ ）
A. 衍射是一切波特有的现象
B. 障碍物或孔越小越易产生衍射
C. 在空旷的山谷里叫喊，可以听到回声，这是声波的衍射现象
D. 在空旷的山谷里叫喊，可以听到回声，这是声音的反射现象
【答案】ABD
【解析】
【详解】A．衍射与干涉是一切波特有的现象，A正确；
B．发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸与波长相差不多，可知，障碍物或孔越小越易产生衍射，B正确；
CD．回声现象是声波的反射引起的，在空旷的山谷里叫喊，可以听到回声，这是声波的衍射现象，可知，在空旷的山谷里叫喊，可以听到回声，这是声音的反射现象，C错误，D正确。
故选ABD。
10. 下列关于图中各带电粒子所受洛伦兹力的方向或带电粒子的带电性的判断正确的是（ ）
A. 洛伦兹力方向竖直向下 B. 洛伦兹力方向垂真纸面向里
C. 粒子带负电 D. 洛伦兹力方向垂直纸面向外
【答案】BD
【解析】
【详解】A．粒子带负电，根据左手定则，四指指向左，手心向里，大拇指向上，即洛伦兹力方向竖直向上，故A错误；
B．粒子带负电，根据左手定则，四指指向上，手心向左，大拇指指向里，所以洛伦兹力方向垂真纸面向里，故B正确；
C．根据左手定则，手心向外，大拇指指向上，四指指向与速度方向相同，所以粒子带正电，故C错误；
D．粒子带负电，根据左手定则，四指指向左，手心向上，所以大拇指指向外，所以洛伦兹力方向垂直纸面向外，故D正确。
故选BD。
11. 如图所示，P、Q是两个相同的小灯泡，L是自感系数很大、电阻比小灯泡小的线圈，开始时，开关S处于闭合状态，P灯微亮，Q灯正常发光，断开开关瞬间（ ）
A. P与Q同时熄灭 B. P比Q后熄灭
C. Q闪亮后再熄灭 D. P闪亮后再熄灭
【答案】BD
【解析】
【详解】由于L的电阻比小灯泡小，开关S闭合时，通过L的电流大于通过P灯的电流，断开开关时，Q所在电路未闭合，立即熄灭，由于自感，L中产生感应电动势，与P组成闭合回路，故P灯闪亮后再熄灭。
故选BD
12. 如图甲所示为一台小型发电机的示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示，发电机线圈电阻为4Ω，外接灯泡的电阻为8Ω。则（ ）
A. 电压表的示数为6V
B. 瞬时电动势的表达式为
C. 在时，穿过线圈磁通量最小
D. 发电机输出功率为2W
【答案】BD
【解析】
【详解】A．由图乙可知，电动势有效值为
电压表测的是有效值，则示数为
故A错误；
B．由图乙可知，电动势的最大值为，周期为，则瞬时电动势的表达式为
故B正确；
C．在时，电动势为0，此时穿过线圈的磁通量最大，故C错误；
D．灯泡消耗的功率为
故发电机的输出功率为，故D正确。
故选BD。
第II卷（非选择题共52分）
二、实验题（共三题，其中13题4分，14题6分，15题10分）
13. 某实验小组利用如图所示的装置研究双缝干涉现象并测量光的波长。
（1）图中①所示的装置名称为_____，它在实验中的作用是获得线光源；
（2）调整好装置进行实验，若将滤光片由紫色换为红色，则干涉条纹间距将_____（填“增大”、“减小”或“不变”）。
【答案】 ①. 单缝 ②. 增大
【解析】
【详解】（1）[1]实验中用于获得线光源的装置为单缝。
（2）[2]若将滤光片由紫色换为红色，则光的波长增大，根据
可知干涉条纹间距将增大。
14. 如图所示，在“探究磁场对通电导线的作用力”实验中，两平行的金属水平导轨处于蹄形磁铁两极中间的磁场中，磁感应强度垂直于导轨平面开始时，金属棒放在导轨正中间的位置处，当金属棒受到安培力作用时沿导轨运动，忽略金属棒与导轨之间的摩擦。
（1）闭合开关，观察到金属棒水平向________运动（填“左”或“右”）；
（2）若要改变金属棒的运动方向，下列措施可行的是________；
A．仅改变电流的方向 B．仅改变磁场的方向
C．电流的方向和磁场的方向同时改变 D．调节滑动变阻器的滑片，减少接入电路的电阻
（3）为了使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，下列措施可行的是________。
A．增加金属水平导轨的长度 B．增加金属棒的长度
C．向右移动滑动变阻器的滑片 D．增加金属水平导轨的间距
【答案】 ①. 右 ②. AB ③. AD
【解析】
【详解】（1）[1]根据左手定则，可以判断出此时金属棒受到的安培力方向为水平向右，则可观察到金属棒水平向右运动；
（2）[2] 若要改变金属棒的运动方向，则应使安培力的方向发生改变，可改变电流的方向或改变磁场的方向，故选AB；
（3）[3]由
可知要使金属棒在离开导轨时具有更大的速度，则应增大导体棒所受安培力或延迟加速时间；增加金属水平导轨的长度可使加速时间更长，即可获得更大速度
由
可知，要增大导体棒所受安培力可向左移动滑动变阻器的滑片或增加金属水平导轨的间距，故选AD。
15. 某实验小组用图（a）所示装置做“探究影响感应电流方向的因素”实验。该小组同学在纸上画出实验草图，记录磁极运动的四种情况，根据实验结果，分别标出不同情况下磁体的N极、S极运动方向以及相应感应电流的方向，如图（b）所示，请回答下面问题：
（1）甲、乙两次实验记录表明，当磁体靠近线圈运动，即穿过线圈的磁通量__________（选填“增大”或“减小”）时，根据右手螺旋定则可以判定感应电流的磁场方向与磁体的磁场方向__________（选填“相同”或“相反”）；
（2）丙、丁两次实验记录表明，当磁体远离线圈运动，即穿过线圈的磁通量__________（选填“增大”或“减小”）时，根据右手螺旋定则可以判定感应电流的磁场方向与磁体的磁场方向__________（选填“相同”或“相反”）；
（3）总结上述实验结果，可以得到关于感应电流方向的规律：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要__________引起感应电流的磁通量的变化。
【答案】 ①. 增大 ②. 相反 ③. 减小 ④. 相同 ⑤. 阻碍
【解析】
【详解】（1）[1][2]当磁体靠近线圈运动时，穿过线圈的磁感线条数增加，即穿过线圈的磁通量增大；根据右手螺旋定则可以判定感应电流的磁场方向与磁体的磁场方向相反。
（2）[3][4] 当磁体远离线圈运动时，穿过线圈的磁感线条数减少，即穿过线圈的磁通量减小；根据右手螺旋定则可以判定感应电流的磁场方向与磁体的磁场方向相同。
（3）[5] 感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
三、计算题（共3个大题，其中16题8分，17题10分，15题14分）
16. 如图甲所示，理想变压器原，副线圈匝数比，原线圈接在一电源上，副线圈接有一阻值的定值电阻。交流电压表和交流电流表均为理想电表。当电源电压随时间变化如图乙所示的正弦曲线时，求：
（1）电压表示数U；
（2）电流表示数I；
（3）原线圈输入功率P。
【答案】（1）20V；（2）2A；（3）40W
【解析】
【详解】（1）由图乙知正弦交流电原线圈两端电压的有效值为
U1=30V
根据匝数比公式
解得电压表示数
（2）电流表示数
（3）根据匝数比公式
解得
原线圈的输入功率
17. 如图所示，单匝线圈上方有一竖立的条形磁体，此时线圈内的磁通量为0.2Wb，现把条形磁体插入线圈，线圈内的磁通量变为1Wb，该过程经历的时间为4s。求：
（1）该过程线圈内的磁通量的变化量；
（2）该过程线圈产生的感应电动势。
（3）其他条件不变，只把线圈变成匝，求线圈中产生得感应电动势。
【答案】（1）0.8Wb；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）该过程线圈内的磁通量的变化量
（2）该过程线圈产生的感应电动势为
（3）该过程线圈产生的感应电动势为
18. 某研究小组在研究通电导线在磁场中的受到力方向跟哪些因素有关的实验中，把长L=0.2m的导体棒置于匀强磁场中，使导体棒和磁场方向垂直，如图所示。若导体棒中的电流I=2.0A，方向向左，导体棒受到的安培力大小为4×10-3N。（g取10m/s2）求：
（1）安培力的方向。
（2）磁感应强度大小。
（3）若导体棒中电流大小为3A，导线棒L质量为6×10-4kg，则两根竖直细导线所受的拉力T各为多少？
【答案】（1）安培力的方向竖直向下；（2）0.01T；（3）
【解析】
【详解】（1）根据左手定则可知，安培力的方向书竖直向下；
（2）根据公式
解得
B = 0.01T
（3）由平衡条件知
解得
