福建省泉州市泉州一中、泉港一中、厦外石狮分校三校联盟2023-2024学年高二下学期5月期中物理试题.docx

福建省泉州市泉州一中、泉港一中、厦外石狮分校三校联盟2023-2024学年高二下学期5月期中物理试题
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题
1．云雾室也称云室（cloud chamber）是一种早期的核辐射探测器，也是最早的带电粒子径迹探测器。因发明者为英国物理学家威尔逊，一般称为威尔逊云室。如图所示，将大量正、负带电粒子以大小相同的速度喷入云雾室里，观察到有两个粒子的径迹弯曲程度相同，但弯曲方向相反。已知云雾室中匀强磁场方向垂直纸面向里，只考虑带电粒子在匀强磁场中受到的洛伦兹力。则下列说法正确的是（　　）

A．粒子①受到的洛伦兹力不变提供向心力
B．粒子②一定带负电
C．粒子①和②的质量一定相等
D．粒子①和②的比荷一定相等
2．如图甲所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中匀速转动可以产生交变电流，其电动势e随时间t变化的图像如图乙所示，线圈电阻，电阻，交流电流表为理想电表。则（　　）

A．时，线圈与中性面垂直
B．线圈转动一周，电流的方向改变一次
C．线圈转到中性面时，电流表的示数为0
D．电阻R在10s内产生的热量为90J
3．如图，甲是回旋加速器，乙是磁流体发电机，丙是速度选择器，丁是霍尔元件。下列说法正确的是（　　）

A．甲：如果加速电压增大，那么粒子最终离开回旋加速器时的动能也会增大
B．乙：可通过增大匀强磁场的磁感应强度来增大磁流体发电机的电动势
C．丙：无法判断带电粒子的电性，且粒子也可以从右侧沿直线匀速通过速度选择器
D．丁：若导体为金属，稳定时D侧面的电势一定高于C侧面的电势
4．如图所示，abcd是一个由粗细均匀的同种材料制成、边长为的正方形闭合线框，以恒定的速度沿轴正方向在纸面内运动，并穿过一宽度为、方向垂直纸面向里、大小为的匀强磁场区域，线框ab边距磁场左边界为时开始计时。下列选项分别为磁场对线框的作用力（以轴正方向为正）、ab两点间的电势差、线框中的感应电流i（以顺时针方向为正）及线框的焦耳热随时间的变化图像，其中可能正确的是（    ）

A．   B．  
C．   D．  

二、多选题
5．某同学设计了如图甲所示的电路来对比电感线圈和小灯泡对电路的影响，电路两端电压U恒定，、为完全相同的电流传感器。某次实验中得到通过两电流传感器的图像如图乙所示。关于该实验，下列说法正确的是（　　）

A．该实验演示的是通电自感现象
B．线圈的直流电阻小于灯泡的电阻
C．断开开关后，小灯泡先闪亮一下再逐渐熄灭
D．乙图中的a曲线表示电流传感器测得的数据
6．如图，一束复色光以入射角i（）从空气射入由内芯和外套组成的光导纤维后分成了a、b两束单色光，下列说法正确的是（　　）

A．内芯的折射率小于外套的折射率
B．通过相同的单缝，a光衍射现象更明显
C．在光导纤维内，a光的传播速度小于b光的传播速度
D．在发生全反射的条件下，i越小，a、b光在内芯中的传播时间越短
7．如图所示，一理想自耦变压器线圈AB绕在一个圆环形闭合铁芯上，左端输入正弦交流电压，、为相同的灯泡，其电阻均为且恒定不变，定值电阻的阻值为灯泡阻值的一半。当滑片P处于如图所示位置时，AB端与PB端匝数比为，、闭合时，两灯泡均正常发光。下列说法正确的是（    ）

A．灯泡正常发光的电流为1A
B．仅断开，均变亮
C．、均闭合时，将P沿顺时针方向转动，变亮
D．断开，闭合，将P沿逆时针方向转动（灯泡一直没有损坏），定值电阻消耗的电功率先变大后变小
8．如图所示，水平面内有两根间距为d的光滑平行导轨，右端接有电容为C的电容器。一质量为m的导体棒固定于导轨上某处，轻绳一端连接导体棒，另一端绕过定滑轮下挂一质量为M的物块。由静止释放导体棒，物块下落从而牵引着导体棒向左运动。空间中存在垂直导轨平面的匀强磁场，磁场磁感应强度大小为B，不计导体棒和导轨的电阻，忽略绳与定滑轮间的摩擦。若导体棒运动过程中电容器未被击穿，导体棒始终与导轨接触良好并保持垂直，重力加速度为g，则在物块由静止到下落高度为h的过程中（　　）

A．物块做匀加速直线运动
B．物块与导体棒组成的系统减少的机械能小于导体棒克服安培力做的功
C．轻绳的拉力大小为
D．电容器增加的电荷量为

三、填空题
9．泉州是雷电多发地区，安装避雷针可以保护建筑物免遭雷击。某次雷电过程中，有大小为I的电流竖直向上通过一长度为L的避雷针。已知泉州地区地磁场的磁感应强度大小为B，方向与水平向北方向的夹角为，斜向地面，则此时该避雷针受到地磁场的作用力大小为 ，方向水平向 （选填“东”或“西”）。

四、实验题
10．2023年9月17日，全球单机容量最大的福建平潭海上风电场全容量并网发电，其电能输送示意图如图所示。若将输送电压由220kV升级为1100kV，保持输送的总电功率、发电机输出电压、用户得到的电压和输电线的电阻不变，则升压变压器匝数比变为升级前的 倍，输电线损失的功率变为升级前的 倍。

11．某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光：调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题：

(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可________
A．将单缝向双缝靠近
B．将屏向靠近双缝的方向移动
C．换成波长更长的单色光
D．使用间距更小的双缝
(2)通过调整，该同学从目镜中看到如图甲所示的图像，转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准a时，手轮的读数，继续转动手轮，使分划板中心刻线对准b时，手轮的读数如图乙所示， mm。

(3)若已知双缝间距，双缝到屏的距离，则待测光的波长为 nm（结果保留三位有效数字）。
12．几位同学利用如图所示装置探究影响感应电流方向的因素

(1)如图，请补齐连线。
(2)实验过程中，甲同学在断开开关时发现灵敏电流计指针向右偏转，下列操作中能使指针向左偏转的有________。
A．闭合开关时
B．开关闭合后将滑动变阻器的滑片向右滑动时
C．开关闭合后将B线圈从A线圈中拔出时
(3)连接好电路，闭合开关，把B线圈从同样高度插到副线圈中同样的位置处，第一次快插，第二次慢插，两情况下流过灵敏电流计的电荷量大小关系是 （选填“＞”“＜”或“＝”）。

五、解答题
13．为取得良好的保温效果，一窗户安装了双层平行玻璃，如图所示，双层玻璃由厚度均为b的单层玻璃组成，两玻璃板平行且中间有干燥的空气，宽度也为b，一细束光从窗外射入室内，入射光与玻璃面的夹角，经第一次折射后传播方向改变的角度，光在真空中传播的速度为c，取，。求：
（1）该玻璃的折射率n；
（2）该束光通过窗户所用的时间t。

14．如图所示，两根光滑的平行金属导轨与水平面的夹角，导轨间距，导轨下端接定值电阻，导轨电阻忽略不计。在导轨上距底端处垂直导轨放置一根导体棒MN，其质量，电阻，导体棒始终与导轨接触良好。某时刻起在空间加一垂直导轨平面向上的变化磁场，感应强度B随时间t变化的关系为，导体棒在沿导轨向上的拉力F作用下处于静止状态，g取。求：
（1）流过电阻R的电流；
（2）时导体棒所受拉力F的大小；
（3）从开始磁感应强度保持不变，同时撤去拉力F，导体棒沿导轨下滑至底端时加速度可看作等于零，求导体棒下滑过程电阻R产生的热量。

15．如图所示，竖直平面内的直角坐标系xoy，第一象限内有竖直向上的匀强电场和垂直坐标平面向里的匀强磁场；第三、四象限有磁感应强度大小为，方向垂直坐标平面向里的匀强磁场。t=0时刻，质量为m、带电量为+q的绝缘小球，从x轴的O点，沿x轴正方向以速度v0射入第一象限，在第一象限做匀速圆周运动；小球过一段时间进入第三象限的磁场区域。不计空气阻力，重力加速度为g。求：
（1）电场强度的大小E；
（2）小球第一次回到x轴时的速度大小；
（3）在磁场B2内，小球离x轴最远距离ym及对应的速度v大小。

试卷第7页，共7页

参考答案：
1．D
【详解】A．粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，洛伦兹力的方向始终指向圆心，洛伦兹力大小一定，方向不断发生变化，故A错误；
B．根据左手定则可知，粒子②带正电，故B错误；
CD．两个粒子的径迹弯曲程度相同，即轨道半径相等，根据

解得

可知，两粒子的比荷相等，质量不一定相等，故C错误，D正确。
故选D。
2．D
【详解】A．时，电动势的瞬时值为0，穿过线圈的磁通量最大，线圈恰好位于中性面，故A错误；
B．线圈转动一周，电流的方向改变两次，故B错误；
C．线圈转到中性面时，电动势的瞬时值为0，感应电流的瞬时值也为0，电流表测量的是有效值，可知电流表的示数不为0，故C错误；
D．感应电动势的有效值为

感应电流的有效值为

电阻R在10s内产生的热量为

故D正确。
故选D。
3．B
【详解】A．当粒子做圆周运动的半径与D形盒的半径相等的时候，其达到最大速度，有

解得

则其最大动能为

由此可知，其最大动能与加速电压无关，故A项错误；
B．当磁流体发电机达到稳定时，有

整理有

所以当增大匀强磁场的磁感应强度，所以磁流体发电机的电动势变大，故B项正确；
C．粒子从左侧进入速度选择器时，无论是带正电还是带负电，所受电场力与洛伦兹力的方向均相反，粒子从右侧进入速度选择器时，无论是带正电还是带负电，所受电场力与洛伦兹力的方向均相同，因此只能从左侧进入，且无法判断带电粒子的电性，故C项错误；
D．若载流子带负电，其所受洛伦兹力指向D侧面，载流子向D侧面聚集，D侧面带负电，C侧面带正电；D侧面的电势低于C侧面的电势，故D项错误。
故选B。
4．B
【详解】 时间内线框在磁场外，力与电流都为零，Uab、Q也为零；时间内，由右手定则可知，线框内电流的方向为逆时针，线框匀速运动，有

则

根据左手定则可知，安培力的方向沿x轴负方向；
时间内，线框完全进入磁场，无电流i、无F、无Q，但有电势差，即
时间内，线框穿出磁场，由右手定则可知，线框内电流的方向为顺时针，线框匀速运动，有

则

根据左手定则可知，安培力的方向沿x轴负方向；

故选B。
5．BC
【详解】A．由图像乙得，从计时开始两条支路都存在电流，分别是和，断开K后瞬间，L的电流要减小，于是L中产生自感电动势，阻碍自身电流的减小，电流逐渐减小为零；因此本实验是：开关断开，电路中产生了感应电流，演示断电自感现象，故A错误；
BCD．断开开关前后的一小段时间内，通过自感线圈的电流方向是不变的，则自感线圈所在支路的电流如曲线a所示，乙图中的曲线a表示电流传感器A2测得的数据，由

说明电感的直流电阻是小于灯泡的电阻的；断开开关之前通过线圈的电流大于通过小灯泡的电流，则断开开关后，线圈产生自感电动势阻碍电流减小，线圈相当电源，由于线圈、电阻和灯泡重新组成回路，则小灯泡先突然变亮再逐渐熄灭。故BC正确，D错误。
故选BC。
6．CD
【详解】A．光导纤维中的光在内芯与外套界面发生了全反射，即相对于外套，内芯是光密介质，可知，内芯的折射率大于外套的折射率，故A错误；
B．根据图示可知，单色光a在内芯中偏折程度大一些，可知，单色光a的折射率大于单色光b的折射率，折射率越大的光，波长越短，则单色光a的波长小于单色光b的波长，即通过相同的单缝，b光衍射现象更明显，故B错误；
C．根据折射率与光速的关系有

结合上述可知

则有

故C正确；
D．令空气进入内芯的折射角为，光导纤维长为L，则有
，
结合上述有

在发生全反射的条件下，i越小，折射角角越小，则a、b光在内芯中的传播时间越短，故D正确。
故选CD。
7．AD
【详解】A．设灯泡的额定电流为I，则此时通过R0的电流为2I，输入交流电电压有效值为

根据匝数和电压关系

解得
I=1A
选项A正确；
B．变压器的等效电阻为

仅断开，则R次变大，等效电阻R等效变大，总电阻变大，初级电流减小，变暗，电压减小，则初级电压变大，次级电压变大，可知变亮，选项B错误；
C．、均闭合时，将P沿顺时针方向转动，次级匝数减小，根据

可知等效电阻变大，则初级电流减小，则变暗，选项C错误；
D．断开，闭合，则开始时的等效电阻

将P沿逆时针方向转动（灯泡一直没有损坏），根据
n2变大，则等效电阻减小，将灯泡L1看做电源的内阻，R等效看做是外电阻，可知当R等效=RL=55Ω时定值电阻消耗的电功率最大，可知当R等效从247.5Ω逐渐减小时，定值电阻消耗的功率先变大后变小，选项D正确。
故选AD。
8．ACD
【详解】A．根据法拉第电磁感应定律可知，导体棒产生的感应电动势为

电容器两端电压在时间内的变化量为

在时间内电容器储存的电荷量的变化量为

则回路中的电流为

导体棒所受安培力为

根据牛顿第二定律可得

联立解得

可知物块做匀加速直线运动，故A正确；
B．根据能量守恒定律可知物块与导体棒组成的系统减少的机械能等于导体棒克服安培力做的功，故B错误；
C．对物块受力分析，由牛顿第二定律可知

解得

故C正确；
D．电容器增加的电荷量为

又

解得

故D正确。
故选ACD。
9． 西
【详解】[1]根据安培力的关系式可知，此时该避雷针受到地磁场的作用力大小为

[2]根据左手定则可知，安培力的方向水平向西。
10． 5
【详解】[1]由理想变压器基本关系

知不变，变为原来的5倍，所以变为升级前的5倍，故填5；
[2]因为输送功率不变，由公式

损失功率为

当变为原来的5倍，则输电线损失的功率变为升级前的倍，故填。
11．(1)B
(2)9.762/9.761/9.763
(3)438

【详解】（1）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，即相当于减少条纹间距，有条纹间距公式有

可以增大双缝间距d、减少双缝到屏的距离l或换用波长更短的单色光。
故选B。
（2）由螺旋测微器的读数，其

（3）由之前的分析可知相邻两条纹的间距为

结合公式有

解得

12．(1)
(2)A
(3)＝

【详解】（1）根据实验原理连接实物图，如图

（2）甲同学在断开开关时发现灵敏电流计指针向右偏转，说明当穿过线圈A的磁通量减小时指针右偏，则：
A．闭合开关时，穿过线圈A的磁通量增加，则指针左偏，故A正确；
B．开关闭合后将滑动变阻器的滑片向右滑动时，电流减小，则穿过线圈A的磁通量减小，指针右偏，故B错误；
C．开关闭合后将B线圈从A线圈中拔出时，穿过线圈A的磁通量减小，指针右偏，故C错误；
故选A。
（3）流过线圈的电荷量为

把线圈从同样高度插到线圈中同样的位置处，磁通量变化量相同，故=。
13．（1）；（2）
【详解】（1）做出光路图，如图所示

根据折射率定义式，可得

由几何关系可得

代入数据得

（2）光在玻璃中的传播速度

由几何知识可得
，
该束光通过窗户所用的时间

代入数据得

14．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）根据法拉第电磁感应定律有

其中

根据欧姆定律有

解得

（2）当时有

导体棒受力平衡

解得

（3）当时有

此后磁感应强度不变，设导体棒最大速度为，则此时感应电动势为

根据欧姆定律有

根据平衡条件有

根据功能关系有

导体棒下滑过程电阻R产生的热量

解得

15．（1）；（2）；（3），
【详解】（1）在第一象限内做匀速圆周运动，则

得

（2）第一象限，根据洛伦兹力等于向心力

得

匀速圆周运动半周，其时间为

小球在第二象限做做平抛运动，则

得

则

则

与x轴负方向夹角的正切值为

（3）在磁场B2内小球离x轴最远距离ym，此时对应的速度为v，由动能定理

水平方向由动量定理

即

取向右为正方向，则

可得小球离x轴最远距离及对应的速度大小分别为
，

答案第11页，共12页