重庆市巴蜀中学2024-2025学年高二（上）期末物理试卷（含解析）

重庆市巴蜀中学2024-2025学年高二（上）期末物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共21分。
1.下列有关光学现象的叙述正确的是( )
A. 薄膜干涉是薄膜前后两个表面反射回来的光叠加的结果
B. 照相机镜头前镀增透膜，应用了光的衍射原理
C. 泊松亮斑是光沿直线传播产生的
D. 医学上的内窥镜，其核心部件光导纤维能传输光信号是利用光的偏振
2.蜘蛛会根据丝网的振动感知是否有昆虫“落网”，若丝网的固有频率为，下列说法正确的是( )
A. “落网”昆虫翅膀振动的频率越大，丝网的振幅越大
B. 当“落网”昆虫翅膀振动的频率低于时，丝网不振动
C. 当“落网”昆虫翅膀振动的周期为时，丝网的振幅最大
D. 昆虫“落网”时，丝网振动的频率由“落网”昆虫翅膀振动的频率决定
3.小巴同学研究绳波的形成，取一条较长的软绳置于水平面上，软绳一端固定，用手握住软绳一端将软绳水平拉直后，沿水平面垂直软绳方向抖动后，观察到如图所示的甲、乙两个绳波。关于两次形成的绳波，下列判断正确的是( )
A. 甲的振幅比乙的大 B. 甲的周期比乙的大
C. 甲的形成时间比乙早 D. 甲的起振方向与乙相同
4.如图所示为同一地点的甲、乙两个单摆的振动图像，下列说法正确的是( )
A. 甲单摆的摆长较大
B. 甲摆最大位移处的回复力比乙摆最大位移处的回复力的大
C. 在时，甲摆有负向最大加速度
D. 在时，乙摆有正向最大加速度
5.自行车速度计可以利用霍尔效应传感器获知自行车的运动速率。如图甲所示，一块磁铁安装在前轮上，轮子每转一圈，磁铁就靠近传感器一次，传感器就会输出一个脉冲电压。如图乙所示，电源输出电压为，当磁场靠近霍尔元件时，在导体前后表面间出现电势差前表面的电势低于后表面的电势。下列说法中不正确的是( )
A. 图乙中霍尔元件的载流子带正电
B. 已知自行车车轮的半径，再根据单位时间内的脉冲数，即获得车速大小
C. 若传感器的电源输出电压变大，则电势差变大
D. 若自行车的车速越大，则电势差不变
6.如图甲所示，、为竖直放置彼此平行的两块平板，板间距离为，两板中央各有一个小孔、正对，在两板间有垂直于纸面方向的磁场，磁感应强度随时间的变化如图乙所示。有一群正离子在时垂直于板从小孔射入磁场。已知离子质量为、带电荷量为，离子在磁场中做匀速圆周运动的周期与磁感应强度变化的周期都为，不考虑由于磁场变化而产生的电场的影响，不计离子所受重力。若要使离子从垂直于板射出磁场，则离子射入磁场时的速度可能为( )
A. B. C. D.
7.如图甲，宽的导轨固定，导轨间存在着垂直于纸面且磁感应强度的匀强磁场。最大阻值为的滑动变阻器接在其中一个虚线框中，定值电阻接在另一个虚线框中，一根长度与导轨等宽的电阻不计的金属杆以恒定速率向右运动，图乙和图丙分别为滑动变阻器阻值全部接入和一半接入时沿方向电势变化的图像。金属杆和导轨的电阻不计，则下列说法正确的是( )
A. 匀强磁场的方向垂直纸面向外 B. 定值电阻在虚线框Ⅱ中
C. 定值电阻的阻值为 D. 金属杆运动的速率为
二、多选题：本大题共3小题，共15分。
8.一列简谐横波在轴上传播，时刻的波形如图甲所示，处的质点的振动图像如图乙所示，由此可以判断( )
A. 该波的传播方向是沿轴负方向
B. 该波的传播速度为
C. 在时质点的速度最大
D. 在时间内质点通过的路程是
9.如图所示，实线表示在竖直平面内的电场线，电场线与水平方向成角，垂直纸面向里的匀强磁场与电场正交，有一带电液滴沿斜虚线做向下的直线运动，与水平方向成角，且，则下列说法中正确的是( )
A. 液滴一定带正电 B. 电场线方向一定斜向下
C. 液滴一定做匀速直线运动 D. 液滴的电势能减小
10.质量为可视作质点的物体穿在光滑的水平杆上，用长为的轻绳与质量为可视作质点的小球相连。如图所示，初始时手持小球，使、在同一水平面上静止，轻绳刚好拉直。已知重力加速度为。将小球释放后、做往复运动，则下列说法正确的是( )
A. 小球相对于初始位置的最大水平位移为
B. 轻绳承受的最大张力为
C. 小球相对于地的运动轨迹离心率
D. 小球相对于地的运动轨迹离心率
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
11.物理探究小组选用图示器材和电路研究电磁感应规律。
请用笔画线代表导线，将图中各器材连接起来，组成正确的实验电路。
把线圈插入线圈中，如果闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏转了一下，下面操作出现的情况有：
向右移动滑动变阻器滑片，灵敏电流计指针将向______填“左”或“右”偏转；
保持滑动变阻器滑片位置不变，拔出线圈中的铁芯，灵敏电流计指针将向______填“左”或“右”偏转；
根据实验结果判断产生感应电流的本质是______。
12.劳埃德镜是一种更简单的观察干涉的装置。如图所示，单色光从单缝射出，一部分入射到平面镜后反射到光屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹。单缝通过平面镜成的像是。
通过劳埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹，这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致。如果被视为其中的一个缝，______相当于另一个“缝”；
实验中已知单缝到平面镜的垂直距离，单缝到光屏的距离，观测光屏上相邻亮条纹中心间距为，则该单色光的波长 ______；
以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离______；
A.将平面镜稍向下移动一些
B.将平面镜稍向左移动一些
C.将光屏稍向右移动一些
D.将光屏稍向上移动一些
实验表明，光从光疏介质射向光密介质界面发生反射时，反射光与入射光相比，相位有的变化，称为“半波损失”。如果把光屏向左移动到和平面镜接触，接触点处是______。选填“亮条纹”或“暗条纹”
四、计算题：本大题共4小题，共50分。
13.老师上课使用的激光笔图甲，发出的红光激光用来投映一个光点或一条光线指向物体，如图乙所示，为半圆的直径，为圆心，在点左侧用激光笔从点垂直面射入的红光进入半球形介质后在上表面的入射角恰好等于全反射的临界角。已知该半球形介质的半径为，光在真空中的传播速度为，不考虑红光在面上的多次反射。求：
半球形介质的折射率；
上述情景里，该红色激光从半球形介质中射出的时间。
14.如图所示，两平行金属导轨间的距离，金属导轨所在的平面与水平面夹角，在导轨所在平面内分布着磁感应强度、方向垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势，内阻的直流电源。现把一个质量的导体棒放在金属导轨上，导体棒恰好静止，导体棒与金属导轨垂直且接触良好，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻，金属导轨电阻不计，取，已知，。求：
导体棒受到的安培力；
导体棒受到的摩擦力和导体棒与导轨间的动摩擦因数。
15.光滑绝缘的水平面上有垂直平面的匀强磁场，磁场被分成区域Ⅰ和Ⅱ，宽度均为，其俯视图如图所示，两磁场磁感应强度随时间的变化如图所示，时间内，两区域磁场恒定，方向相反，磁感应强度大小分别为和，根电阻为，边长为的金属棒串联成刚性正方形金属框，平放在水平面上，、边与磁场边界平行。时，线框边刚好跨过区域Ⅰ的左边界以速度向右运动。在时刻，边运动到距区域Ⅰ的左边界处，线框的速度近似为零，此时线框被固定，如图中的虚线框所示。求：
时线框所受的安培力；
时穿过线框的磁通量；
时间内，线框中产生的热量。
16.长方体，以点为原点建立如图所示的空间直角坐标系，其中，，。在四边形内含边界有一垂直平面斜向下的匀强磁场，磁感应强度大小为。在点沿方向射入质量为、电荷量为的粒子。忽略粒子的重力和相对论效应；粒子碰撞时会发生电荷转移，且碰撞后各粒子带电量与质量成正比
若粒子从点离开，试求粒子的速度大小；
若粒子恰能经过中点，试求粒子的速度大小和在磁场内运动轨迹上的点到点的最小距离；
在的条件下，当粒子距离点最近时，正后方有一速度为、电荷量为粒子电荷量倍的粒子与之发生弹性正碰，碰后粒子恰不离开磁场，试分析粒子的电性并求出粒子的质量。
1.【答案】
2.【答案】
3.【答案】
4.【答案】
5.【答案】
6.【答案】
7.【答案】
8.【答案】
9.【答案】
10.【答案】
11.【答案】右 左 磁通量发生变化
12.【答案】 暗条纹
13.【答案】解：由全反射条件有：，而，解得；
从点垂直面射入的红光进入半球形介质后，在上表面恰好全反射，
由几何关系，可知会再次发生全反射从界面射出，光路如下图：
由几何关系可知，在半球形介质中的光路程为：，
光在介质中有：，故时间为：，解得：。
答：半球形介质的折射率为；
该红色激光从半球形介质中射出的时间为。
14.【答案】解：根据闭合电路欧姆定律可得
代入数据解得
导体棒受到的安培力
代入数据解得
根据左手定则可知，方向沿导轨向上。
导体棒重力沿导轨分解可得
代入数据解得
根据平衡条件可得
代入数据解得
方向沿导轨平面向上。
答：导体棒受到的安培力为，方向沿导轨向上；
导体棒受到的摩擦力，方向沿导轨平面向上，导体棒与导轨间的动摩擦因数为。
15.【答案】解：由题图可知，时线框切割磁感线产生的感应电动势为：，
则感应电流大小为：，
由楞次定律可知，时线框所受的安培力方向水平向左，大小为：，
联立可得：；
在时刻，边运动到距区域的左边界处，线框的速度近似为零，此时线框被固定，
则时穿过线框的磁通量为：，方向垂直纸面向里；
由图可知，时间内，Ⅱ区磁感应强度不变，区磁感应强度均匀减小到，
则有：，
感应电流大小为：，
解得：，
时间内，线框中产生的热量为：，
解得：，
由图可知，时间内，Ⅱ区磁感应强度均匀减小到，区磁感应强度为，
则有：，
感应电流大小为：，
解得：，
时间内，线框中产生的热量为：，
解得：，
则在时间内，线框中产生的总热量为：，
解得：；
答：时线框所受的安培力大小为，方向水平向左；
时穿过线框的磁通量为，方向垂直纸面向里；
时间内，线框中产生的热量为。
16.【答案】解：对粒子子，其轨迹通过点，由几何关系可得：
粒子做圆周运动：
粒子从点射出：
解得：
从点沿轴正方向射入的粒子经过中点，轨迹的圆心在上，如图所示，
由几何关系：
解得
粒子做圆周运动
解得
点到平面的最小距离可在三角形中分析可知
其中是斜边的高线，解出
根据勾股定理
解得
则有，则与轨迹的交点到点的距离最小，则有
粒子被碰后，动量增大，即：变大。
若粒子带负电荷，则碰后粒子电荷量
在磁场中做圆周运动的半径：
由上式可以看出，半径必变大，必离开磁场，故粒子带正电荷。
两粒子在点发生弹性碰撞，以粒子在该位置速度方向为正有：
机械能守恒：
已知碰撞时发生电荷转移，碰后各粒子带电量与质量成正比，粒子的电荷量：
碰后粒子继续在磁场中做圆周运动：
且恰不离开磁场，有：
联立求解得：
答：若粒子从点离开，则粒子的速度大小为；
若粒子恰能经过中点，试求粒子的速度大小和在磁场内运动轨迹上的点到点的最小距离；
在的条件下，当粒子距离点最近时，正后方有一速度为、电荷量为粒子电荷量倍的粒子与之发生弹性正碰，碰后粒子恰不离开磁场，则粒子的电性为正电荷，并求出粒子的质量为。
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