广东省深圳市2024-2025学年高二（下）港澳台项目考试物理试卷（3月）（含解析）

广东省深圳市2024-2025学年高二（下）港澳台项目考试
物理试卷（3月）
一、单选题：本大题共13小题，共52分。
1.下列说法中正确的是( )
A. 由可知，与成正比，与、的乘积成反比
B. 由公式可知，电场中某点的电势与成反比
C. 安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直
D. 电场线和磁感线都是客观存在的闭合曲线
2.磁铁在线圈中心上方开始运动时，线圈中产生如图方向的感应电流，则磁铁( )
A. 向上运动 B. 向下运动 C. 向左运动 D. 向右运动
3.关于下列四幅图所涉及的光学知识中，说法正确的是( )
A. 图甲检查工件的平整度利用光的衍射现象
B. 图乙医用内窥镜利用光的干涉现象
C. 图丙在坦克内壁上开孔安装玻璃利用光的折射现象扩大视野
D. 图丁泊松亮斑是由于光的偏振现象产生的
4.如图所示，两根相同的竖直悬挂的弹簧上端固定，下端连接一质量为的金属导体棒，部分导体棒处于边界宽度为的有界匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里，导体棒通入的电流后静止时弹簧伸长量是未通电时的倍。若弹簧始终处于弹性限度内，导体棒一直保持水平，则磁感应强度的大小为取重力加速度( )
A. B. C. D.
5.如图所示，是空气与某种液体的分界面，一束红光由空气射到分界面，一部分光被反射，一部分光进入液体中。当入射角是时，折射角为，则以下说法正确的是( )
A. 反射光线与折射光线的夹角为
B. 该液体对红光的全反射临界角为
C. 该液体对红光的折射率为
D. 当紫光以同样的入射角从空气射到分界面时，折射角也是
6.如图甲所示，两个闭合圆形线圈、的圆心重合，放在同一水平面内，线圈中通以如图乙所示的变化电流，设时电流沿逆时针方向图中箭头所示。关于线圈的电流方向和所受安培力产生的效果，下列说法中正确的是( )
A. 到时间内有顺时针方向的电流，且有收缩的趋势
B. 到时间内有逆时针方向的电流，且有扩张的趋势
C. 到时间内有顺时针方向的电流，且有收缩的趋势
D. 到时间内有逆时针方向的电流，且有扩张的趋势
7.如图所示，用频率为的单色光激光垂直照射双缝，在光屏的点出现第条暗条纹，已知光速为，则到双缝、的距离之差应为( )
A. B. C. D.
8.如图所示，半径为的半圆形透明柱体与屏幕接触于点，垂直于直径，一单色光以入射角射向圆心，反射光线与折射光线恰好垂直。已知光在真空中的传播速度为，则下列说法正确的是( )
A. 柱体的折射率为
B. 两个光斑之间的距离为
C. 增大光束的入射角，可以在点发生全反射
D. 光在介质中的传播速度
9.质量为、电荷量为的小物块，从倾角为的光滑绝缘斜面上由静止下滑，整个斜面置于方向水平向里的匀强磁场中，磁感应强度为，如图所示。若带电小物块下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零，下面说法中正确的是( )
A. 小物块一定带正电
B. 小物块在斜面上运动时做匀加速直线运动
C. 小物块在斜面上运动时做加速度增大、而速度也增大的变加速直线运动
D. 小物块在斜面上下滑过程中，当小物块对斜面压力为零时的速率为
10.一矩形线圈放在水平面上，线圈中通有如图所示的恒定电流。在边的右侧距边的距离与边的长度相等处，放置水平长直导线，通有由到的电流，在其周围空间产生磁场，已知载流长直导线周围磁场的磁感应强度大小为，式中常量，为电流强度，为距导线的即离。则( )
A. 边不受安培力作用
B. 边、边受到的安培力之比为：
C. 若水平面光滑，线圈将向右作加速度减小的加速运动
D. 若水平面粗糙，线圈受到向左的摩擦力作用
11.如图所示，匀强磁场限定在一个圆形区域内，磁感应强度大小为，一个质量为，电荷量为，初速度大小为的带电粒子从点沿磁场区域的半径方向射入磁场，从点沿半径方向射出磁场，粒子射出磁场时的速度方向与射入磁场时相比偏转了角，忽略粒子的重力，下列说法正确的是( )
A. 粒子带负电 B. 粒子在磁场中运动的轨迹长度为
C. 粒子在磁场中运动的时间为 D. 圆形磁场区域的半径为
12.回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示，设形盒半径为。若用回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为，高频交流电频率为，则下列说法正确的是( )
A. 质子在匀强磁场每运动一周被加速一次
B. 质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小有关
C. 质子被加速后的最大速度不可能超过
D. 不改变和，该回旋加速器也能用于加速粒子
13.如图所示，有、、、四个粒子，它们带同种电荷且电荷量相等，它们的速率关系为，质量关系为。进入速度选择器后，有两种粒子从速度选择器中射出，由此可以判定( )
A. 射向的是粒子 B. 射向的是粒子
C. 射向的是粒子 D. 射向的是粒子
二、填空题：本大题共1小题，共4分。
14.双缝干涉测光的波长．实验装置如图所示，已知单缝与双缝的距离，双缝与屏的距离，单缝宽，双缝间距用测量头来测量光屏上干涉亮条纹中心的距离．测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻度对准屏上亮纹的中心，如图所示，记下此时手轮的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的刻度．
板的中心刻线分别对准第条和第条亮纹的中心时，手轮上的读数如图所示，则对准第条时读数______，对准第条时读数______，相邻两条亮纹间的距离______．
波长的公式______；求得的波长值是______．
三、实验题：本大题共1小题，共9分。
15.如图甲所示，在测量玻璃折射率的实验中，两位同学先在白纸上放好截面是正三角形的三棱镜，并确定和界面的位置。然后在棱镜的左侧画出一条直线，并在线上竖直插上两枚大头针和，再从镜的右侧观察和的像。
此后正确的操作步骤是____
A.插上大头针，使挡住的像
B.插上大头针，使挡住、的像
C.插上大头针，使挡住的像
D.插上大头针，使挡住、的像和
正确完成上述操作后，在纸上标出大头针、的位置图中已标出。为测量该种玻璃的折射率，两位同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路和若干条辅助线，如图乙、丙所示。能够仅通过测量、的长度便可正确计算出折射率的是图____选填“乙”或“丙”，所测玻璃折射率的表达式_________用代表线段长度的字母、表示。
四、简答题：本大题共1小题，共3分。
16.某透明物体的横截面如图所示，其中为等腰直角三角形，为直角边，长度为，为一圆弧，其圆心在边的中点。此透明物体的折射率为。若一束宽度与边长度相等的平行光从边垂直射入该透明物体，求：
光线从圆弧射出的区域弧长；
光线从圆弧射出，在透明物体中的最长时间。
五、计算题：本大题共3小题，共32分。
17.一匀强磁场分布在以为圆心，半径为的圆形区域内，方向与纸面垂直，如图所示，质量为、电荷量的带正电的质点，经电场加速后，以速度沿半径方向进入磁场，沿圆弧运动到点，然后离开磁场，，质点所受重力不计，求：
判断磁场的方向；
该匀强磁场的磁感应强度；
带电质点在磁场中运动的时间；
18.如图所示，电源电动势，内阻，电阻，、为竖直平面内两条平行导轨，处在与导轨平面垂直的水平匀强磁场中，其电阻忽略不计，为金属棒，质量，在导轨间的长度，电阻，可在光滑导轨上自由滑动且与导轨接触良好，滑动时保持水平，取，求：
断开保持静止时，的大小；
接通瞬间，金属棒的加速度。
19.在平面直角坐标系中，第Ⅰ象限存在沿轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度为。一质量为、电荷量为的带正电的粒子从轴正半轴上的点以速度垂直于轴射入电场，经轴上的点与轴正方向成角射入磁场，最后从轴负半轴上的点垂直于轴射出磁场，如图所示。不计粒子重力，求：
、两点间的电势差；
粒子在磁场中运动的轨道半径；
粒子从点运动到点的总时间。
答案和解析
1.【答案】
【解析】、为磁感应强度的比值定义式，磁感应强度与、、均没有本质的决定关系，它是由磁场本身决定的，其大小和方向是唯一确定的，故A错误；
B、电场中某点的电势的大小是由电场的性质决定的，与试探电荷的电荷量无关，故B错误；
C、安培力的方向既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，即垂直于磁场与电流决定的平面，但电流方向与磁场方向不一定垂直，故C正确；
D、电场线和磁感线都不是真实存在的，是为了形象地描述电场和磁场引入的假想曲线，电场线不是闭合曲线，磁感线是闭合曲线，故D错误。
故选：。
2.【答案】
【解析】若磁铁向下运动时，穿过线圈的磁通量变大，原磁场方向向下，所以感应磁场方向向上，根据右手螺旋定则，拇指表示感应磁场的方向，四指弯曲的方向表示感应电流的方向，故可判断出产生了如图中箭头所示的感应电流；同理，若磁铁向上运动，则感应电流的方向与图中感应电流的方向相反。故A错误，B正确；
若磁铁向右运动或向左运动，穿过线圈的磁通量变小，原磁场方向向下，所以感应磁场方向向下，根据右手螺旋定则，拇指表示感应磁场的方向，四指弯曲的方向表示感应电流的方向，故可判断出产生的感应电流的方向与图中感应电流的方向相反。故CD错误。
故选B。
3.【答案】
【解析】A.图甲检查工件的平整度是利用光的干涉现象，故A错误
B.图乙医用内窥镜是利用光在光导纤维中的全反射现象，故B错误
C.图丙在坦克内壁上开孔安装玻璃是利用光的折射现象扩大视野，故C正确
D.图丁泊松亮斑是由光的衍射现象产生的，故D错误。
4.【答案】
【解析】未通电时，导体棒的重力与两弹簧的弹力相等，对导体棒根据平衡条件有
通电后，通过导体棒的电流从右向左，根据左手定则可知安培力竖直向下
对导体棒根据平衡条件有
两式联立，代入数据解得：
故ACD错误，B正确。
5.【答案】
【解析】A.根据反射定律得到反射角为，由几何知识得，反射光线与折射光线的夹角是，故A错误；
C.由折射率公式，得，故C错误；
B.由临界角公式，得，，则，故B正确；
D.根据折射定律得知，紫光的折射率大于红光的折射率，则紫光以同样的入射角从空气射到分界面，折射角小于，故D错误。
故选B。
6.【答案】
【解析】在时间内，线圈中逆时针电流在减小，电流产生磁场在减小，根据安培定则与磁场叠加原则可知，线圈所处磁场的方向向外，且在减小，根据楞次定律，则线圈的感应电流方向为逆时针，两线圈的电流同向，则有相互吸引趋势，所以线圈有扩张趋势，故A错误，B正确；
当时间内，线圈中顺时针电流在增大，电流产生磁场在增强，根据安培定则与磁场叠加原则可知，线圈所处磁场的方向向内，且在增强，根据楞次定律，则线圈的感应电流方向为逆时针，两线圈的电流反向，则有相互排斥趋势，所以线圈有收缩趋势，故CD错误。
7.【答案】
【解析】双缝到光屏上点的距离之差是半波长的奇数倍，会出现暗条纹，
双缝到光屏上点的距离之差是半波长的奇数倍，会出现暗条纹，第三条暗条纹距离之差为，令
所以：第三条暗条纹距离之差为故D正确。
故选：。
双缝到光屏上点的距离之差是波长的整数倍，则出现明条纹，路程之差是半波长的奇数倍，则出现暗条纹．
解决本题的关键掌握双缝到光屏上点的距离之差是波长的整数倍，则出现明条纹，路程之差是半波长的奇数倍，则出现暗条纹．
8.【答案】
【解析】A、由、两束光线垂直，可得折射角为，折射率，故A错误；
B、两个光斑之间的距离为，故B错误；
C、由光疏介质进入光密介质，不会发生全反射，故C错误；
D、光在介质中的传播速度，故D正确。
考查光的折射定律和全反射现象，结合临界角的公式和折射率公式等解答
9.【答案】
【解析】
A、带电小球下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零，知洛伦兹力的方向垂直于斜面向上。根据左手定则知，小球带负电。故A错误。
、小球在运动的过程中受重力、斜面的支持力、洛伦兹力，合外力沿斜面向下，大小为，根据牛顿第二定律知，小球在离开斜面前做匀加速直线运动。故B正确，C错误
D、当压力为零时，在垂直于斜面方向上的合力为零，有：，解得：，故D错误；
故选：。
10.【答案】
【解析】【分析】
依据安培力产生条件：电流与磁场不平行；根据安培力大小公式，依据同向电流吸引，而异向电流排斥，从而即可一一求解；
考查安培力产生的条件，及其大小与方向，掌握右手螺旋定则，及直导线周围磁场的大小公式应用。
【解答】
A.根据右手定则，通电导线在左侧的磁场方向向里，由左手定则可知，边受向下的安培力作用，故A错误；
B.在边的右侧距边的距离与边的长度相等处，放置水平长直导线，且载流长直导线周围磁场的磁感应强度大小为，根据，则有边、边受到的安培力之比为：，故B正确；
C.依据同向电流吸引，而异向电流排斥，可知，线圈受到排斥力，随着间距增大，则排斥力渐渐减小，若水平面光滑，线圈将向左作加速度减小的加速运动，故C错误；
D.同理，若水平面粗糙，线圈受到向右的摩擦力作用，故D错误；
故选B。
11.【答案】
【解析】A.根据粒子的偏转方向，利用左手定则可判断出粒子带正电，A错误；
B.根据几何关系可知，粒子运动的圆心角为，轨迹如图所示
根据，
可得，
则粒子在磁场中运动的轨迹长度为，B错误；
C.根据，，
可得，
则粒子在磁场中运动时间为，C正确；
D.根据几何关系，设圆形磁场半径为，有，
则，D错误。
12.【答案】
【解析】A、质子在匀强磁场每运动一周被加速二次．故A错误．
B、根据，得，与加速的电压无关．故B错误．
C、当粒子从形盒中出来时速度最大，故C正确．
D、根据，知质子换成粒子，比荷发生变化，则在磁场中运动的周期发生变化，回旋加速器粒子在磁场中运动的周期和高频交流电的周期相等，故需要改变磁感应强度或交流电的周期．故D错误．
故选：．
13.【答案】
【解析】、通过速度选择器时有：，则，所以只有、两粒子能通过速度选择器进入磁场，根据，知质量大的半径大，知射向的是离子，射向的是离子，故AC错误．
、通过在磁场中偏转知，粒子带正电．在速度选择器中，有，只有速度满足一定值的粒子才能通过速度选择器．所以只有、两粒子能通过速度选择器．的速度小于的速度，所以的电场力大于洛伦兹力，向板偏转．故C错误、D正确．
故选：．
在速度选择器中，粒子受到的电场力和洛伦兹力相等，有知只有速度满足一定值的粒子才能通过速度选择器．进入磁场后，有，、、相同，质量大的半径大．
解决本题的关键知道只有速度满足一定的值，才能通过速度选择器．由速度选择器出来进入磁场，速度一定，根据，可比较粒子偏转半径的大小．
14.【答案】；；；；
【解析】测第一条时固定刻度读数为，可动刻度读数为：，所以最终读数为．
测第二条时固定刻度读数为，可动刻度读数为：，所以最终读数为．
；
根据双缝干涉条纹的间距公式，得：．
代入数据得：．
故答案为：， ，．
螺旋测微器的读数等于固定刻度读数加上可动刻度读数，需估读．
根据双缝干涉条纹的间距公式，求出波长．．
解决本题的关键掌握螺旋测微器的读数方法，螺旋测微器的读数等于固定刻度读数加上可动刻度读数，需估读．
根据双缝干涉条纹的间距公式
15.【答案】；丙；
【解析】在棱镜的左侧画出一条直线，并在线上竖直插上两枚大头针和，确定入射光线，然后插上大头针，使挡住、的像，再插上大头针，使挡住和、的像，从而确定出射光线。故选：。
入射角为，折射角为，根据折射定律得，
根据几何关系有：对于乙图，，，
对于丙图，，，
可知仅通过测量、的长度便可正确计算出折射率的是图丙，折射率。
故答案为：；丙；
几何光学的实验要理解实验原理，正确作出光路图，结合折射定律进行求解。
为了测量截面为正三角形的三棱镜玻璃折射率，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的左侧插上两枚大头针和，然后在棱镜的右侧观察到像和像，当的像被恰好被像挡住时，插上大头针和，使挡住、的像，挡住和、的像；作出光路图，结合折射定律求出折射率。
16. 【解析】由全反射的临界角可知
透明体的临界角为，如图
图
从圆弧射出的边缘光线对应的入射角等于临界角，恰好发生全反射，由几何关系可知
圆弧的长度
由几何关系可知，光线经过面发生全反射后，经半圆的中心射出时，光线的路径最长，时间最长，如图
图
光线的介质中的传播速度为
光线的介质中的路径为
光线从圆弧射出，在透明物体中的最长时间
答：光线从圆弧射出的区域弧长为；
光线从圆弧射出，在透明物体中的最长时间为。
17.【解析】根据左手定则，可知该磁场方向垂直纸面向外；
粒子在磁场中做匀速圆周运动，设轨道半径为，圆心为如图所示，
洛仑兹力提供向心力，因此：
由几何关系可得
联立得 ；
设粒子在磁场中运动的时间为，粒子做匀速圆周运动，周期
由于 ，因此运动的圆心角
因此粒子在磁场中运动的时间 。
18.【解析】回路中电流为，
棒静止，则，
；
接通时，并联部分阻值为
，
电路总电流为
，
流过棒的电流为
，
棒受到的安培力为
，
产生的加速度为
，方向竖直向下。
19.【解析】粒子垂直于电场进入第一象限，粒子做类平抛运动，将到达点的速度分解得知

解得，粒子离开电场时的速度大小．
从过程，由动能定理得：

代入解得，
粒子进入第四象限后，在洛伦兹力的作用下做匀速圆周运动，则

得粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径为
画出轨迹如图，由几何知识得：
粒子从点到点的时间
粒子从到所用的时间：
故总时间
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