2023-2024学年四川省成都外国语学校高二（下）期中物理试卷（含解析）

2023-2024学年四川省成都外国语学校高二（下）期中物理试卷
一、单选题：本大题共6小题，共24分。
1.在振荡电路中，若某个时刻电容器极板上的电荷量正在增加，则( )
A. 电路中的电流正在增大 B. 电路中的电场能正在增加
C. 电路中的电容器两端的电压不变 D. 电路中的电场能正在向磁场能转化
2.光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小，现将光敏电阻、数字电流表、电源按图连接，闭合开关，当太阳光直接照射光敏电阻时，电流表示数为；当用课本挡住直射到光敏电阻上的太阳光时，电流表的示数为；当用黑纸把光敏电阻完全包裹起来时，电流表的示数为，则、、的关系为( )
A. B. C. D.
3.如图所示，在通电长直导线的一侧悬挂一可以自由摆动的闭合矩形金属线圈，在线圈平面内，当导线中电流发生变化时，发现闭合线圈向左摆动，下列说法正确的是( )
A. 中的电流减小，线圈中产生逆时针方向的电流
B. 中的电流减小，线圈中产生顺时针方向的电流
C. 中的电流增大，线圈中产生逆时针方向的电流
D. 中的电流增大，线圈中产生顺时针方向的电流
4.如图所示，实验室一台手摇交流发电机，内阻，外接的电阻闭合开关，当发电机转子以某一转速匀速转动时，产生的电动势，则( )
A. 该交变电流的频率为
B. 该电动势的有效值为
C. 电路中理想交流电流表的示数为
D. 若将“”的电容器并联在发电机两端，则电容器可能被击穿
5.如图所示，直角三角形区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场，边长为，直角三角形导线框与直角三角形相似，边长为，，线框在纸面内，且边和边在同一直线上，边为导线，电阻不计，边和边由粗细均匀的金属杆弯折而成。现用外力使线框以速度匀速向右运动通过磁场区域，则线框在通过磁场的过程中，随时间变化的关系图像正确的是( )
A. B.
C. D.
6.如图所示，用两根绝缘细线各悬挂质量分别为和的小球，悬点为，两小球均带正电荷，当小球由于静电力作用张开一角度时，球和球在同一水平面，球悬线与竖直线夹角为，球悬线与竖直线夹角为，如果，，已知，，则两小球和之比为( )
A. ： B. ： C. ： D. ：
二、多选题：本大题共4小题，共20分。
7.一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为、两束单色光，其传播方向如图所示，则下列关于、两束光的说法，正确的是( )
A. 玻璃对光的折射率比小
B. 真空中，光的波长比长
C. 用同样的装置做双缝干涉实验，光的条纹间距比光的小
D. 如果让此复色光从玻璃斜射入空气，随着入射角增大，光先发生全反射
8.一质量为的带电液滴以竖直向下的初速度进入某电场中，由于电场力和重力的作用，液滴沿竖直方向下落一段距离后，速度变为。在此过程中，以下判断正确的是( )
A. 液滴一定带负电
B. 合外力对液滴做的功为
C. 液滴的电势能增加了
D. 液滴的重力势能减少了
9.如图甲所示为恒压电源给硫化镉光敏电阻供电时，流过此电阻的电流和其所受光照强度的关系图像。根据这一特性，某同学利用此光敏电阻设计了一个台灯的自动控制电路，如图乙所示，为一自耦式变压器。下列说法正确的是( )
A. 在其他条件不变的情况下，如果光照变强，则灯泡的亮度减小
B. 在其他条件不变的情况下，如果光照变强，则灯泡的亮度增加
C. 在其他条件不变的情况下，将自耦式变压器的滑片适当下滑，则灯泡的亮度减小
D. 在其他条件不变的情况下，适当增大滑动变阻器的阻值，则灯泡的亮度增加
10.如图甲所示，导线框的平面与水平面成角，导体棒与、垂直且接触良好，垂直框架面的磁场的方向向上，且磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示，导体棒始终静止，在时间内，下列说法正确的是( )
A. 导体棒中电流恒定 B. 电路中消耗的电功率一直增大
C. 导体棒所受的安培力一直增大 D. 导体棒所受的摩擦力一定先增大后减小
三、实验题：本大题共2小题，共13分。
11.在利用插针法测定玻璃砖折射率的实验中：
张明同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面和后，不自觉地碰了玻璃砖使它向方向平移了少许，如图甲所示，则他测出的折射率值将______选填“偏大”“偏小”或“不变”。
李扬同学在画界面时，不自觉地将两界面、间距画得比玻璃砖宽度大些，如图乙所示，则他测得的折射率将______选填“偏大”“偏小”或“不变”
12.某同学通过实验测定一个阻值约为的电阻的阻值。
现有电源，内阻可不计，滑动变阻器，额定电流，开关和导线若干以及下列电表．
A.电流表，内阻约
B.电流表，内阻约
C.电压表，内阻约
D.电压表，内阻约
为减小测量误差，在实验中，电流表应选用______，电压表应选用______选填器材前的字母；实验电路应采用图中的______选填“甲”或“乙”．
如图是测量的实验器材实物图，图中已连接了部分导线。请根据在问中所选的电路图，补充完成图中实物间的连线。
接通开关，改变滑动变阻器滑片的位置，并记录对应的电流表示数、电压表示数。某次电表示数如图所示，可得该电阻的测量值______。保留两位有效数字，测出的比真实值______ 选填“偏大”、“偏小”或“相等”
四、简答题：本大题共2小题，共33分。
13.如图所示，在竖直边界线左侧空间存在一竖直向下的匀强电场边界线以及右侧空间不考虑电场，电场强度，电场区域内有一固定的粗糙绝缘斜面，其倾角为，点距水平地面的高度为，段为一粗糙绝缘水平面，其长度为，斜面与水平面由一段极短的光滑小圆弧连接图中未标出，竖直边界线右侧区域固定一半径为的半圆形光滑绝缘轨道，为半圆形光滑绝缘轨道的直径，、两点紧贴竖直边界线，但位于电场区域的外部忽略电场对右侧空间的影响，现将一个质量为，带电荷量为的带正电的小球可视为质点在点由静止释放，且该小球与斜面和水平面间的动摩擦因数均为，取，求：
小球到达点时的速度大小；
小球到达点时轨道对小球的弹力大小；
小球落地点到点的水平距离。
14.如图所示，两条光滑平行导轨所在平面与水平地面的夹角为，两导轨间距为，导轨上端接有一电阻，阻值为，、、、四点在导轨上，两虚线、平行且与导轨垂直，两虚线、间距为，其间有匀强磁场，磁感应强度大小，方向垂直于导轨平面向上。在导轨上放置一质量、长为、阻值也为的金属棒，棒可沿导轨下滑，且在下滑过程中保持与导轨垂直并良好接触。让金属棒从离磁场上边界距离处由静止释放，进入磁场后在到达下边界前已匀速。已知重力加速度大小为，不计导轨电阻。求：
金属棒刚进入磁场时的速度的大小；
金属棒刚进入磁场时的加速度；
金属棒穿过磁场过程中，所用的时间和金属棒上产生的电热。
五、计算题：本大题共1小题，共10分。
15.如图所示，为直角三棱镜截面图．，边长为，为边中点．一条光线从点垂直于面入射，有光线从面射出，现保持入射点不变，将入射光线绕点逆时针旋转，入射角由逐渐增大，达到某一值时，观察到光线恰好在面发生全反射，此时光线恰垂直射出，已知光在真空中传播的速度为，求：
该棱镜的折射率；
恰好垂直射出的光线，在三棱镜中运动的时间．
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：由题意可知，由于某个时刻电容器极板上的电荷量正在增加，说明电容器处于充电状态，电容器电压增大，则电流正在减小，磁场能正在向电场能转化，磁场能正在减小，电场能正在增加，故ACD错误，B正确。
故选：。
电磁振荡电路中，充电过程，电容器极板上的电荷量增加，电容器两板间的电压在增加，电容器极板和线圈间电势差变小，电路电流逐渐减小。
本题考查电磁振荡过程中，电容器充电时，电路中各物理量的变化。属基础题目，对学生要求较低。
2.【答案】
【解析】解：根据闭合电路欧姆定律有，根据光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小，可知当太阳光直接照射光敏电阻时，光照强度最大，此时光敏电阻的阻值最小，通过的电流最大。当用黑纸把光敏电阻完全包裹起来时，光照强度最弱，此时光敏电阻的阻值最大，通过的电流最小，因此有，故A正确，BCD错误。
故选：。
根据光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小，利用闭合电路欧姆定律分析电流大小。
本题的关键要掌握闭合电路欧姆定律，结合光敏电阻的特性进行分析。
3.【答案】
【解析】解：根据安培定则可知线圈所在处的磁场方向垂直纸面向里；
、中的电流减小，线圈中向里的磁通量减小，所以线圈中将产生顺时针方向的电流，由于靠近导线磁场强，则安培力较大；远离导线磁场弱，则安培力较小，可判断线圈所受的安培力向左，线圈将向左摆动，故A错误，B正确；
、中的电流增大，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律得到：线圈中感应电流方向为逆时针方向，由于靠近导线磁场强，则安培力较大；远离导线磁场弱，则安培力较小。因此线圈远离直导线向右运动，与题意不符，故CD错误。
故选：。
直导线中的电流方向由到，根据安培定则判断线圈所在处磁场方向。根据楞次定律判断线圈中感应电流方向，由左手定则分析线圈所受的安培力情况。
本题考查安培定则、楞次定律和左手定则综合应用的能力，同时注意远离直导线的磁场较弱，靠近直导线的磁场较强。并根据线框所受安培力的合力大小来判定如何运动。
4.【答案】
【解析】解：、正弦式交流电电动势瞬时表达式为，由此可知，
由电动势瞬时值表达式可知，则该交变电流的频率，故A错误；
B、该电动势的有效值为，故B错误；
C、电路中理想交流电流表的示数，故C正确；
D、若将“”的电容器并联在发电机两端，电源的最大电压为，等于电容器耐压值，则电容器不被击穿，故D错误；
故选：。
正弦式交流电电动势瞬时表达式为，对照 可知，，根据可得该交变电流的频率；
正弦式交流电电动势的有效值，交流电流表的示数为电流的有效值，利用闭合电路欧姆定律可得交流电流表的示数，电容器的击穿电压为峰值。
本题考查了交变电流电动势瞬时值表达式，解题的关键是根据正弦式交流电电动势瞬时表达式为找出和，再结合欧姆定律，有效值等概念进行计算即可．但要特别注意交流电表的示数是有效值，电容器的击穿电压为峰值。
5.【答案】
【解析】解：设边电阻为，则边为，所以回路中的总电阻为，因为三角形导线框与三角形相识，又边长为，长为，所以与的长度之比也为：；
线框从开始向右运动的过程中，有效长度一直增加到，根据，可得感应电动势，从增加到，根据楞次定律可知电流为顺时针，所以点电势高于点，所以两端电压从增加到
线框向右运动到之间，线框全部在磁场中，无磁通量变化，无感应电压，此时；
线框向右运动在到之间，线框开始出磁场，磁通量减小，产生逆时针电流，有效长度在减小，所以感应电动势减小，此过程中边切割磁感线，所以感应电动势从减小到，根据电路特点可知两端电压从减小到；
此时点电势高于点电势，所以大于零，综上可得图符合，故ABD错误，C正确。
故选：。
根据线框进磁场和出磁场过程中有效长度的变化，分析感应电流的变化，再根据，分析端的电压大小。
本题主要考查线框匀速通过线框过程中电压随时间的变化，要注意端的电压是指路端电压。
6.【答案】
【解析】解：对、球受力分析，如图所示：
根据共点力平衡和几何关系得：，，
由于 ，两小球和之比为：，故C正确，ABD错误。
故选：。
对小球受力分析，根据受力平衡可得出小球的倾角与电量、重力的关系，则可得出两小球的质量的大小关系。
本题要比较两球质量关系，我们要通过电场力把两重力联系起来进行比较，结合共点力平衡条件列式求解重力与电场力的关系式是关键。
7.【答案】
【解析】解：、由图知光偏折程度大，则光的折射率大，故A错误；
B、光折射率大，则光的频率大，真空中的光速相等，根据可知，光波长短，故B错误；
C、光的频率大，波长小，根据可知，光的条纹间距比光的小，故C正确；
D、根据临界角公式，由于玻璃对光的折射率大于对光的折射率，所以光的临界角小于光的临界角，则单色光、从玻璃射到空气时，更容易发生全反射，故D正确；
故选：。
根据光路图判断出折射率的大小，从而知道了频率和波长的大小关系，再根据分析条纹间距大小，根据全反射临界角公式分析。
本题的关键要记住几个知识点：折射定律、全反射临界角公式、双缝干涉条纹间距公式，要知道光的频率越大，折射率越大。
8.【答案】
【解析】解：、由于电场力和重力都是恒力，液滴沿竖直方向下落一段距离后，速度变为，说明液滴一定做减速运动，它受到的电场力的方向一定向上，与电场的方向相同，所以液滴带正电，故A错误；
B、由动能定理得：，故B正确；
C、由动能定理可得：，解得：，由电场力做功与电势能变化之间的关系可知，液滴的电势能增加了，故C正确。
D、带电液滴下落高度，重力做功：，则液滴的重力势能减小了，故D错误。
故选：。
带电液滴在电场力和重力的作用，以竖直向下的初速度沿竖直方向下落，由功的定义求得重力做的功，再根据动能定理求解动能变化从而得到合外力做的功，根据功能关系可得重力势能和电势能的变化情况。
本题关键是掌握各种功能关系，特别是物体运动过程机械能变化为除重力外的外力做的功；电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增大；另外还要抓住物体做减速运动这一突破口。
9.【答案】
【解析】解：、分析题图甲可知，光照强度增强，流过光敏电阻的电流增大，说明光敏电阻阻值减小，在其他条件不变的情况下，如果光照变强，则光敏电阻阻值减小，灯泡两端电压降低，则灯泡的亮度降低，故A正确，B错误；
C、在其他条件不变的情况下，将自耦变压器的滑片适当下滑，则副线圈匝数降低，输出电压减小，灯泡的亮度降低，故C正确；
D、在其他条件不变的情况下，适当增大滑动变阻器的阻值，则通过灯泡的电流减小，灯泡亮度降低，故D错误。
故选：。
根据图甲确定光照变强，光敏电阻阻值减小，电流增大；根据闭合电路欧姆定律结合动态电路分析方法判断。
本题考查了变压器的构造和原理，以及闭合电路欧姆定律的应用，解题的关键是明确光照变强，光敏电阻阻值减小，电流增大。
10.【答案】
【解析】解：、在时间内，磁场的磁感应强度随时间均匀增大，穿过回路的磁通量均匀增加，则磁通量变化率恒定，根据法拉第电磁感应定律可知感应电动势恒定，那么感应电流也恒定，故A正确；
B、由知电路中消耗的电功率保持不变，故B错误；
、由于磁感应强度增大，而感应电流恒定，根据可知导体棒所受的安培力一直增大，由楞次定律可知回路中感应电流方向沿，由左手定则可知导体棒受到的安培力沿导轨向下，由平衡条件得，可知导体棒所受的摩擦力不断增大，故C正确，D错误。
故选：。
磁感应强度随时间均匀增大，穿过回路的磁通量均匀增加，回路中产生恒定感应电动势和感应电流，根据安培力公式分析安培力大小的变化情况，由功率公式分析电功率的变化情况。由左手定则判断安培力方向，由平衡条件分析棒受到的静摩擦力的变化情况。
本题是楞次定律、安培力和力平衡等知识的综合应用，可直接由楞次定律判断安培力的方向，也可以由楞次定律、左手定则结合判断安培力方向。
11.【答案】不变；偏小
【解析】 解：如甲图所示，红线表示将玻璃砖向上平移后实际的光路图，而黑线是作图时所采用的光路图，通过比较发现，入射角和折射角没有变化，则由折射定律得知，测得的折射率将不变。
如乙图所示，红线表示作图时实际的光路图，而黑线是将两界面画宽后的光路图，可见，入射角没有变化，折射角的测量值偏大，则由得，折射率测量值偏小；
故答案为：不变；偏小 。
用插针法测定玻璃砖折射率的实验原理是折射定律，作出光路图，分析入射角与折射角的误差，来确定折射率的误差。
对于实验误差，要紧扣实验原理，用作图法，确定出入射角与折射角的误差，即可分析折射率的误差。
12.【答案】；；甲；实物电路图如图所示；；偏小
【解析】【分析】
合理选择实验器材，先选必要器材，再根据要求满足安全性，准确性，方便操作的原则选择待选器材．电流表的接法要求大电阻内接法，小电阻外接法．滑动变阻器是小电阻控制大电阻，用分压式接法。
根据电路图来连接实物图，注意电表的正负极，并分几个回路来连接；
由电压表与电流表读数，依据，即可求解．根据电路的接法确定实验误差；
本题考查如何选择仪器，掌握选择的方法与原则；学会由电路图去连接实物图，注意电表的正负极；对电表读数时要先确定其量程与分度值，然后再读数，读数时视线要与电表刻度线垂直．
【解答】
因电源的电压为，因此电压表选择量程；由于阻值约为的电阻的，根据欧姆定律可知，电流的最大值为，从精确角来说，所以电流表选择的量程；根据待测电阻的阻值与电压表及电流表的阻值，可知，待测电阻的阻值偏小，因此选择电流表外接法，故选择甲图．
根据电路图来连接实物图原则，注意电表的正负极，并分几个回路来连接，如图所示；
电压表量程为，最小分度为；故其读数为；电流表最小分度为；其读数为；电阻阻值：
；
因本实验采用电流表外接法，由于电压表的分流，使电流表示数增大；故得出的结果偏小；
故答案为：；；甲；实物电路图如图所示；；偏小
13.【答案】解：以小球为研究对象，由点至点的运动过程中，根据动能定理可得：

代入数据解得：
以小球为研究对象，在由点至点的运动过程中，根据机械能守恒定律可得：
在最高点以小球为研究对象，根据牛顿第二定律可得：

代入数据联立解得：
小球做类平抛运动的加速大小为，根据牛顿第二定律可得：
则得：
代入数据解得：
应用类平抛运动的规律列式可得：
，
代入数据联立解得：
答：小球到达点时的速度大小为；
小球到达点时所受轨道的压力大小为；
小球落地点距离点的水平距离为。
【解析】以小球为研究对象，由点至点的运动过程中，根据动能定理求解小球到达点时的速度大小；
小球从点运动到点的过程中，只有重力做功，机械能守恒，可求出小球到达点的速度，在最高点以小球为研究对象，根据牛顿第二定律求解轨道对小球的压力；
小球离开点后，受到重力和电场力作用，做类平抛运动，根据牛顿第二定律求出加速度，运用运动的分解法，结合运动学公式求解小球落地点距离点的水平距离。
本题是动能定理和圆周运动、平抛运动的综合，关键要把握每个过程所遵守的物理规律，当涉及力在空间的效果时要优先考虑动能定理，要注意电场力做功与沿电场力方向移动的距离成正比。
14.【答案】解：金属棒从静止释放到刚进入磁场的过程，根据机械能守恒定律得：
解得：
金属棒刚进入磁场时，根据：安培力、感应电流、感应电动势，可得金属棒受到的安培力为：
解得：
根据牛顿第二定律得：
解得：，方向平行导轨向上
设金属棒匀速运动时的速度大小为，根据的解答，由平衡条件得：
解得：
金属棒穿过磁场过程，由能量守恒定律得：
解得：
金属棒上产生的电热为：
解得：
对金属棒在穿越磁场过程中，取沿斜面向下为正方向，由动量定理的：
其中：
解得：
答：金属棒刚进入磁场时的速度的大小为；
金属棒刚进入磁场时的加速度大小为，方向为平行导轨向上；
金属棒穿过磁场过程中，所用的时间为，金属棒上产生的电热为。
【解析】根据机械能守恒定律求得金属棒刚进入磁场的速度；
根据安培力计算公式，法拉第电磁感应定律，闭合电路欧姆定律求得金属棒受到的安培力，根据牛顿第二定律求解加速度；
由平衡条件得到金属棒匀速运动时的速度，对金属棒穿过磁场过程，由能量守恒定律求解焦耳热，由动量定理求解所用的时间。
本题考查了电磁感应中力学问题与能量问题，基础题目。涉及力学问题常根据牛顿第二定律或平衡条件列出方程求解；涉及能量问题，要知道电磁感应现象中的能量转化情况，根据动能定理、功能关系等列方程求解。掌握应用微元法结合动量定理解答的过程。
15.【答案】解：恰好发生全反射的光路如图所示．
由光线垂直出射得，
可得发生全反射的临界角
所以该棱镜的折射率；
根据光路可得：

光线在三棱镜中传播的速度
光线在三棱镜中运动的时间．
联立解得
答：
该棱镜的折射率是；
恰好垂直射出的光线，在三棱镜中运动的时间是．
【解析】根据题意画出光路图．光线恰好在面发生全反射，入射角等于临界角．根据几何关系求出临界角，再由求该棱镜的折射率；
根据几何知识求出光线在三棱镜中传播的路程，由求出光线在三棱镜中传播的速度，再求得光线在三棱镜中运动的时间．
对于几何光学画出光路图是解题的关键．本题还要掌握全反射的条件和临界角公式，并用来解决实际问题．
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