浙江省浙北G2联盟（湖州中学、嘉兴一中）2021-2022学年高二物理下学期期中联考试题（Word版附解析）

浙北G2期中联考2021学年第二学期高二物理试题试卷一、选择题Ⅰ（本大题共13小题，每小题3分，共39分。每个小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）1.以下物理量是矢量的是（　　）A.电动势B.磁通量C.磁感应强度D.电流强度【答案】C【解析】【详解】电动势和磁通量都是只有大小无方向的物理量，都是标量；电流强度虽有大小和方向，但是电流强度的合成不遵循平行四边形定则，则电流强度也是标量；磁感应强度既有大小又有方向，是矢量。故选C。2.下列说法正确的是（　　）A.光学镜头上的增透膜是利用了光的折射现象B.发生多普勒效应是因为波源的频率发生了变化C.在单缝衍射实验中，将入射光由黄光换成绿光，衍射条纹间距变宽D.拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片可以减小玻璃表面反射光的强度【答案】D【解析】【详解】A．光学镜头上的增透膜是利用了光的干涉现象，故A错误；B．发生多普勒效应是因为波源和观察者的相对位移发生了变化，故B错误；C．在单缝衍射实验中，将入射光由黄光换成绿光，波长变短，衍射条纹间距变窄，故C错误；D．由于反射光是偏振光，在拍摄玻璃橱窗内的物品时镜头前加一个偏振片，可以减小反射的偏振光进入的强度，故D正确。故选D。3.如图所示，动圈式扬声器、磁电式电流表、小家电中的变压器和真空冶炼炉都有金属导线绕制的线圈，关于这几种器件下列说法正确的是（　　） A.动圈式扬声器是利用通电线圈受安培力进行工作的B.磁电式电流表在线圈转动的范围内的磁场都是匀强磁场C.小家电中的变压器是利用电流的磁效应进行工作的D.真空冶炼炉线圈中应通较大的恒定电流，才能使炉中金属容易熔化【答案】A【解析】【详解】A．动圈式扬声器是利用通电线圈受安培力进行工作的，选项A正确；B．磁电式电流表在线圈转动的范围内的磁场都是辐射状磁场，不是匀强磁场，选项B错误；C．小家电中的变压器是利用电磁感应原理进行工作的，选项C错误；D．真空冶炼炉的工作原理是利用涡流使炉内产生大量的热量而使金属熔化，根据法拉第电磁感应定律可知频率越高、相同条件下产生的感应电动势越大，感应电流就会越大，所以真空冶炼炉线圈中应通高压高频交流电，故D错误；故选A。4.如图所示的A是三个一样的强磁体，B、C和D均是一样的紫铜管，在紫铜管C和D上锯去一部分（白色区域），如图中的乙和丙图所示。现将强磁体释放，强磁体在B、C和D中下落的时间分别是t1、t2和t3，则关于下落时间说法正确的是（　　）A.t1=t2=t3B.t1=t2>t3 C.t1>t2>t3D.t1<t2<t3【答案】C【解析】【详解】由图可知三根紫铜管中能够形成闭合回路的区域长度关系为l1>l2>l3紫铜管中能够形成闭合回路的区域长度越长，强磁体下落过程中，在紫铜管中形成的感应电流的磁场对强磁体的阻碍时间越长，则强磁体下落时间越长，因此t1>t2>t3故选C。5.有两个小球做简谐运动的方程为：和，下列说法不正确的是（　　）A.它们的振幅之比1：3B.它们的频率之比1：1C.简谐运动1比简谐运动2相位滞后D.当小球1在平衡位置时小球2一定也处于平衡位置【答案】D【解析】【详解】A．它们的振幅之比3a：9a=1：3，选项A正确；B．根据可知它们的频率之比1：1，选项B正确；C．由它们的方程可知，简谐运动1的相位为，简谐运动2的相位为，则相位差为即简谐运动2的相位总是比简谐运动1的相位超前，故C正确；D．当小球1在平衡位置时，则有 解得代入小球2的方程解得即小球2此时处于最大位移处，故D错误。此题选择不正确的选项，故选D。6.如图所示，L是电感足够大的线圈，其直流电阻可忽略不计，A和B是两个参数相同的灯泡，若将开关S闭合，等灯泡亮度稳定后，再断开开关S，则（　　）A.开关S闭合时，灯泡A一直不亮B.开关S闭合时，灯泡A、B同时亮，最后一样亮C.开关S断开瞬间，B立即熄灭，A闪亮一下逐渐熄灭D.开关S断开瞬间，A、B都闪亮一下逐渐熄灭【答案】C【解析】【详解】AB．当S闭合时，由于L的阻碍，电流从两灯中流过，故两灯同时亮，并且流过的电流相等，故两灯的亮度相同；但电路稳定后，灯泡A被短路而熄灭，B灯更亮，最后保持不变，故AB错误；CD．当S断开时，B中电流消失，故立即熄灭；而A中由于电感中产生感应电动势，使A闪亮一下后逐渐熄灭，故C正确，D错误。故选C。7.关于如图所示的四种仪器，下列说法中正确（　　） A.甲图中回旋加速器的D形盒半径为R，交变电源频率为f，则粒子最大速度不超过B.乙图是磁流体发电机，A极板为发电机的正极C.图丙为速度选择器，不考虑基本粒子重力的影响，该装置可以判断基本粒子的电性，并且粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是D.丁图中霍尔元件若为金属导体，稳定时左侧面C电势高【答案】A【解析】【详解】A．甲图中回旋加速器的D形盒半径为R，交变电源频率为f，则粒子最大速度不超过选项A正确；B．乙图是磁流体发电机，由左手定则可知，正离子向下偏转，则B极板为发电机的正极，选项B错误；C．图丙为速度选择器，不考虑基本粒子重力的影响，根据可得因两边的q消掉了，则该装置不可以判断基本粒子的电性，粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是 选项C错误；D．丁图中霍尔元件若为金属导体，则根据左手定则可知，电子偏向左侧面，即稳定时左侧面C电势低，选项D错误。故选A。8.如图甲所示，光滑导轨水平放置在竖直方向的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度B随时间的变化规律如图乙所示（规定向下为正方向），导体棒ab垂直导轨放置，除电阻R的阻值外，其余电阻不计，导体棒ab在水平外力F的作用下始终处于静止状态。规定a→b的方向为电流的正方向，水平向右的方向为外力的正方向，则在0～2t0时间内（　　）A.B.C.D.【答案】D【解析】【详解】AB．根据法拉第电磁感应定律可知，在0～2t0时间内不变，则感应电流的大小不变；根据楞次定律可知，感应电流的方向也不变，选项AB错误；CD．根据F=BIL可知，因B先减小后增大，则安培力先减小后增大，且0～t0安培力方向向右；在t0～2t0安培力方向向左；因外力与安培力平衡，则外力先减小后增大，且0～t0外力方向向左（负方向）；在t0～2t0外力方向向右（正方向），选项C错误，D正确。故选D。9.如图所示，空间某处存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，一个带负电的 金属小球从M点水平射入场区，经一段时间运动到N点，关于小球由M到N的运动，下列说法正确的是（　　）A.小球可能做匀变速运动B.小球的电势能可能减少C.小球动能可能不变D.小球机械能可能增加【答案】C【解析】【详解】A．小球从M到N，在竖直方向上发生了偏转，所以受到的竖直向下的洛伦兹力、竖直向下的重力和竖直向上的电场力的合力不为零，并且速度方向变化，则洛伦兹力方向变化，所以合力方向变化，故不可能做匀变速运动，一定做变加速运动，A错误；B．小球从M到N过程中电场力的做负功，电势能必然增加，B错误；C．若电场力和重力等大反向，则运动过程中电场力和重力做功之和为零，而洛伦兹力不做功，所以小球的动能可能不变，C正确；D．沿电场方向有位移，电场力一定做负功，机械能转化为电势能，故小球的机械能减小不可能增加，D错误。故选C。10.如图甲是阻值为5Ω的线圈与阻值为15Ω的电阻R构成的回路，线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示。则（　　） A.电压表的示数为14.14VB.通过电阻电流的有效值为1AC.通过电阻的电流方向每秒变化25次D.电阻R上消耗的功率为7.5W【答案】D【解析】【详解】A．电动势有效值电压表的示数为选项A错误；B．通过电阻电流的有效值为选项B错误；C．交流电的频率则通过电阻的电流方向每秒变化50次，选项C错误；D．电阻R上消耗的功率为选项D正确。故选D。11.如图所示，为水平放置的平行光滑金属导轨，间距为，导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为，导轨电阻不计。已知金属杆倾斜放置，与导轨成角，单位长度的电阻为，保持金属杆以速度沿平行于的方向滑动（金属杆滑动过程中与导轨接触良好）。则（　　） A.电路中感应电流的大小为B.金属杆的热功率为C.电路中感应电动势的大小为D.金属杆所受安培力的大小为【答案】B【解析】【详解】AC．根据公式，可得导体棒切割磁感线产生感应电动势为电路中感应电流的大小为选项AC错误；B．金属杆热功率为B正确；D．根据安培力公式，可得棒所受的安培力为 D错误；故选B。12.如图所示，在第一象限内，存在磁感应强度大小为B的匀强磁场，方向垂直于平面向外，在x轴上的A点放置一放射源，可以不断地沿平面内的不同方向以大小不等的速度放射出质量为m、电荷量的同种粒子，这些粒子都打到y轴上的D点，已知，，则（　　）A.粒子运动的最大速度为，方向与x轴正向成B.粒子在磁场中运动的最短时间为C.要使粒子有最长运动时间，须沿x轴正向射入磁场D.若粒子与x轴正向成射入磁场，则轨道半径为【答案】D【解析】【详解】A．当粒子的轨迹以AD为直径的圆周运动时，由几何关系可知由公式轨道半径 则故A错误；B．沿平面内的不同方向以大小不等的速度放射出质量为m、电荷量的同种粒子，则不存在最小的运动时间，故B错误；C．沿x轴正向射入磁场，其运动轨迹如图所示，则粒子将从y轴出磁场，不能经过D点，故C错误；D．若粒子与x轴正向成射入磁场，据几何关系有得故D正确。故选D。13.如图，一理想变压器ab端接交流电源，原线圈匝数为100匝，R1、R2、R3阻值相等。则当开关S断开时R1功率为P1，当S闭合时R1功率为P2，且P1：P2=9：25，则副线圈匝数为 （　　）A.25B.50C.200D.400【答案】B【解析】【分析】【详解】ABCD．设原副线圈匝数比为n，开关断开时原线圈电流为，开关闭合时原线圈电流为，由可知设开关断开时副线圈电流为，开关闭合时副线圈电流为，则开关断开时副线圈电压为此时原线圈电压为总电压为由欧姆定律可知开关闭合时副线圈电阻为此时副线圈电压为此时原线圈电压为 总电压为联立解得则副线圈的匝数为故B正确ACD错误。故选B。二、选择题Ⅱ（本大题共3小题，每小题2分，共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得2分，选对但不全的得1分，有选错的得0分）14.关于受迫振动和共振，下列说法正确的是（　　）A.做受迫振动物体的机械能守恒B.大桥建设中使用的调谐质量阻尼器对大桥能起到减振的效果C.当驱动力频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大D.物体受迫振动达到稳定后，其振动频率由驱动力频率和固有频率共同决定【答案】BC【解析】【详解】A．做受迫振动物体受到驱动力的作用，则驱动力要做功，机械能不守恒，选项A错误；B．大桥建设中使用的调谐质量阻尼器对大桥能起到减振的效果，选项B正确；C．当驱动力的频率等于系统的固有频率时会产生共振，此时受迫振动的振幅最大，选项C正确；D．物体受迫振动达到稳定后，其振动频率由驱动力频率决定，与固有频率无关，选项D错误。故选BC。15.两列简谐横波在同一介质中沿直线S1S2相向传播。M点在S1S2之间，到S1的距离r1=120cm，到S2的距离r2=30cm，如图（a）所示。t=0时刻，向右传的波恰好传到S1 点。图（b）为M点的振动图象，其中实线为向右传的波经过M点时，M点的振动图像，虚线为向左传的波经过M点时，M点的振动图像。则（　　）A.两列波相遇后能形成稳定的干涉图样B.t=0～6s内，M点运动的路程为32cmC.S1S2之间共有9个振动加强点D.t=4.25s时，M点在平衡位置下方且远离平衡位置【答案】AD【解析】【详解】A．根据图（b）M点在两列波上的振动图像可知，完成一次全振动时间相同，即两列波的周期相同，频率相同，则相遇后能形成稳定的干涉图样，故A正确；B．0~4s内，M点完成振幅为3cm的一次全振动，路程为4~6s，两列波叠加，M点完成振幅为1cm的一次全振动，路程为综上，t=0～6s内，M点运动的路程为16cm，故B错误；C．两列波在同一介质中传播，波速相同，根据图（b）可知，向右传播的波经4s传到M点，起振方向向上，波速为则波长为由振动图像可知M点振动减弱点，所以每隔半个波长为振动减弱点，在之间（包括S1，S2两点，其中S1，S2两点也是振动减弱）减弱点一共6个，S1S2之间共有5个振动加强点，故C错误；D．根据图(b)可知，时，M点参与两列波振动，虚线数值大，叠加后位于平衡位置 下方且远离平衡位置，故D正确；故选AD。16.如图所示，有一透明圆柱体，横截面半径为，长为。在圆柱体的中心轴线上，与圆柱体左端面距离的A点处有一点光源，点光源向各个方向发射红光，其中射向圆柱体且从左端面中央半径为圆上射入的光线恰好不会从柱体侧面射出。则：（　　）A.红光在圆柱体中的折射率为B.红光在圆柱体中的折射率为C.若改用紫光照射，则从题中所述圆内射入圆柱体的光线能全部从圆柱体右端面射出D.若改用紫光照射，则从题中所述圆内射入圆柱体的光线有一部分会从圆柱体侧面射出【答案】BC【解析】【分析】【详解】AB．由题意可知，如图所示 光线AB从圆柱体左端面射入，其折射光BD射到柱面D点恰好发生全反射。设光线在B点的入射角为i，则有由折射定律得光线BD在柱面D点恰好发生全反射，设临界角为C，则有根据几何知识得联立方程，解得故A错误，B正确；CD．若改用紫光照射，透明圆柱体对紫光的折射率更大，则在B点的折射角更小，根据可知临界角更小，紫光到达柱面上时，入射角均大于临界角，发生全反射，故从题中所述圆内射入圆柱体的光线能全部从圆柱体右端面射出，故C正确，D错误。故选BC。三、实验题（共2小题，每空2分，共16分）17.某学习小组利用单摆测量当地的重力加速度，设计了如下实验步骤： A．用游标卡尺测量小球的直径；B．用实验器材安装好装置；C．用米尺测得悬点到小球上端摆线的长度；D．将小球拉离平衡位置一个小角度，由静止释放小球，稳定后小球在某次经过平衡位置时开始计时，并计数为1，此后小球每摆到平衡位置时，计数一次，依次计数为2、3…，当数到时，停止计时，测得时间为。E．多次改变摆线长度，重复实验，测得多组数据。（1）用游标卡尺测量小球直径，如图所示，读数为___________；（2）单摆悬挂在铁架台上，细线的上端悬挂方式正确的是图___________（选填“甲”或“乙”）；（3）根据上述实验操作，测得当地重力加速度的表达式为________（用测出的物理量表示）；（4）某同学计算出每次摆线长度对应的周期平方，以为纵坐标、为横坐标，作出图线为图丙中_________（选填①、②、③）。 【答案】①.1.89②.乙③.④.③【解析】【详解】（1）[1]根据游标卡尺测量读数规则可知该读数为（2）[2]为防止实验过程摆长发生变化，单摆上端应固定，应该选择图乙所示悬挂方式；（3）[3]摆线长度与摆球半径之和是单摆摆长，单摆摆长单摆的周期为由单摆周期公式联立得（4）[4]根据周期公式整理得作出图线，由关系式可知，纵坐标截距为负值，故图线③符合。18.（1）在“测玻璃的折射率”实验中： ①小朱同学进行实验，图甲是他在操作过程中的一个状态，透过玻璃砖观察，调整视线方向，插上第四枚大头针P4应使其遮挡住___________。②小朱同学在量入射角和折射角时，由于没有量角器，在完成了光路图以后，用圆规以O点为圆心，OA为半径画圆，交OO′延长线于C点，过A点和C点作垂直法线的直线分别交于B点和D点，如图丙所示，若他测得AB=7.5cm，CD=5cm，则可求出玻璃的折射率n=___________。（结果保留两位有效数字）（2）小明用如图丙所示装置做“用双缝干涉实验测量光的波长”实验。①经过调试后，观察到清晰的又细又密的干涉条纹，为了增大条纹间距，下列操作可行的是______。A．将单缝向双缝靠近B．将屏向靠近双缝的方向移动C．左右拨动拨杆D．使用间距更小的双缝②转动测量头的手轮，先将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数读数为x1，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第5 条亮纹中心对齐，读出此时手轮上的读数为，已知双缝间距为d，测得双缝和光屏之间的距离是L，则所测单色光波长的计算式为λ=__________（用题中所给的字母表示）【答案】①.P3和P1、P2的像②.1.5③.D④.【解析】【详解】（1）①[1]第四枚大头针P4应使其遮挡住P3和P1、P2的像；②[2]玻璃的折射率（2）①[3]根据为了增大条纹间距，则A．将单缝向双缝靠近，对条纹间距无影响，选项A错误；B．将屏向靠近双缝的方向移动，即减小l，条纹间距减小，选项B错误；C．左右拨动拨杆，对条纹间距无影响，选项C错误；D．使用间距更小的双缝，则条纹间距变大，选项D正确。故选D。②[4]条纹间距根据可得四、计算题（本题共3小题，共39分）19.如图所示，两平行光滑金属导轨间的距离L＝0.40m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ＝37°，在导轨所在平面内，空间内存在匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E＝4.5V、内阻r＝0.50Ω的直流电源。现把一质量m＝0.04kg的导体棒ab放在金属导轨上，当电阻箱的电 阻调为R=2.5Ω时，导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨电阻不计，g取10m/s2，sin37°=0.6,cos37°=0.8。（1）求通过导体棒的电流大小；（2）若磁场方向在竖直方向上，求匀强磁场的磁感应强度大小；（3）保持导体棒静止，磁感应强度B至少多大，此时方向如何；（4）若导轨表面粗糙，动摩擦因数，则要保持导体棒静止，磁感应强度B至少多大。【答案】（1）1.5A；（2）0.5T；（3）0.4T；方向垂直斜面向下；（4）B=0【解析】【详解】（1）根据闭合回路欧姆定律可得（2）若磁场方向在竖直方向上，则安培力方向水平向右，设安培力为F，根据平衡情况可知其中可得（3）根据动态平衡可知，当F最小时B最小，沿斜面向上，则得方向垂直斜面向下； （4）易知，摩擦力方向向上时，因可知当安培力为零时就可平衡，则当时即能平衡。20.如图所示，刚性U型金属导轨M1N1N2M2是位于光滑水平桌面上，其左端中接有阻值为R=1Ω的电阻，它们总的质量为m0=2kg。导轨间距为l=0.2m，PQ是质量为m=1kg的金属杆，其电阻为r=0.5Ω，可在轨道上滑动，滑动时保持与轨道垂直。杆与轨道的接触是粗糙的，导轨的电阻均不计。初始时，杆PQ位于图中的虚线处，虚线的右侧为一匀强磁场区域，磁场方向垂直于桌面，磁感应强度的大小为B=0.5T（图中未画出）。现有一位于导轨平面内的与轨道平行的恒力F=4.4N作用于PQ上，t=0时刻从静止开始在轨道上向右作加速运动，t=0.8s时通过电阻的电流为I0=0.1A，此时导轨向右运动的距离为x0=0.4m。（导轨的N1N2部分尚未进入磁场区域）。杆与导轨接触良好。（1）求出金属杆与轨道间摩擦力大小；（2）求PQ离开虚线的距离；（3）求在此过程中电阻R产生的焦耳热。【答案】（1）2.5N；（2）3m；（3）3.05J【解析】【详解】（1）若其加速度为a，则有而故（2）设经过时间t杆的速度为v，对PQ杆应用动量定理，有 其中杆和导轨构成的回路中感应电动势为电流则有联立解得（3）由能量关系得则21.某研究设计的磁聚焦式霍尔推进器可作为太空飞船的发动机，其原理如下：系统捕获宇宙中大量存在的等离子体（由电量相同的正、负离子组成），经系统处理后，从下方以恒定速率v1向上射入有磁感应强度为B1、垂直纸面向里的匀强磁场区域Ⅰ内。当栅极MN、PQ间形成稳定的电场后，自动关闭区域Ⅰ系统（关闭粒子进入通道、撤去磁场B1）。区域Ⅱ内有磁感应强度大小为B2、垂直纸面向外的匀强磁场，磁场右边界是直径为D、与上下极板相切的半圆（圆与下板相切于极板中央A）。放在A处的放射源能够向各个方向均匀发射速度大小相等的氙原子核，氙原子核经过该区域后形成宽度为D的平行氙粒子束，经过栅极MN、PQ之间的电场加速后从PQ喷出，在加速氙原子核的过程中探测器获得反向推力（不计氙原子核、等离子体的重力，不计粒子之间相互作用于相对论效应）。已知极板长RM=2D，栅极MN和PQ 间距为d，氙原子核的质量为m、电荷量为q，求：（1）栅极MN、PQ间形成稳定电场的大小E（2）氙原子核在A处的速度大小v3；（3）氙原子核从PQ喷出时的速度大小v2；（4）若区域Ⅱ内磁场发生器故障，导致区域Ⅱ中磁感应强度减半并分布在整个区域Ⅱ中，求能进入区域Ⅰ的氙原子核占A处发射粒子总数的百分比。【答案】（1）；（2）；（3）；（4）【解析】【详解】（1）等离子体由下方进入区域Ⅰ后，在洛伦兹力得作用下偏转，当粒子受到的电场力等于洛伦兹力时，形成稳定的匀强电场，设等离子体电荷量为q′，则即（2）氙原子核从点以速度v3射出后从圆弧边界向右射出，则由磁聚焦的原理知，氙核在磁场中做匀速圆周运动的半径恰等于圆弧边界的半径，即洛伦兹力提供向心力有联立得 （3）氙原子由原来速度v3经过区域Ⅰ加速后，离开PQ的速度大小为v2，根据动能定理有其中故（4）当磁感应强度变为时，氙核在Ⅱ区做匀速圆周运动的半径作出从上、下边界恰进入Ⅰ区的氙核的轨迹，显然，从点水平射出的氙核，由几何关系知其入射角与下板成。当氙核从点射出时，由几何关系有：其偏转角为，入射角与下板的夹角为。则入射角在这两个角之间的粒子能够进入Ⅰ区，所以进入Ⅰ区的粒子占总粒子数的比为