江蘇省南京市南京師范大學(xué)附屬中學(xué)2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期期末考試物理試題（解析版）

南京師大附中2023～2024學(xué)年度第1學(xué)期高二年級期末考試物理試卷2024.01.19本試卷分選擇題和非選擇題兩部分，共100分，考試用時75分鐘。注意事項：答題前，考生務(wù)必將自己的班級、姓名寫在答題卡上。選擇題答案按要求填涂在答題卡上；非選擇題的答案寫在答題卡上對應(yīng)題目的答案空格內(nèi)，答案不寫在試卷上。一、單項選擇題：本題共10題，每題4分，共40分，每題只有一個選項最符合題意。1.下列關(guān)于光的說法合理的是（）A.圖甲是光導(dǎo)纖維的工作原理示意圖，內(nèi)芯的折射率比外套的折射率小B.圖乙是小孔衍射的圖樣，也被稱為“泊松亮斑”C.圖丙中的M、N是偏振片，Р是光屏。當(dāng)M固定不動、N緩慢轉(zhuǎn)動時，光屏Р上光斑的亮度出現(xiàn)明、暗交替變化，此現(xiàn)象表明光波是縱波D.圖丁是空氣中雙縫干涉原理圖，若到、（、到S等距）的路程差是半波長的偶數(shù)倍，則處是亮紋中心【答案】D【解析】【詳解】A．圖甲是光導(dǎo)纖維的工作原理示意圖，利用的是光在內(nèi)芯中發(fā)生全反射，所以內(nèi)芯的折射率比外套的折射率大，故A錯誤；B．圖乙是“牛頓環(huán)”，一種薄膜干涉現(xiàn)象，故B錯誤；C．圖丙中的M、N是偏振片，P是光屏。當(dāng)M固定不動緩慢轉(zhuǎn)動N時，光屏P上的光度將明、暗交替變化，即偏振現(xiàn)象，只有橫波才有偏振現(xiàn)象，表明光波是橫波，故C錯誤；D．圖丁是空氣中雙縫干涉原理圖，若P1到S1、S2的路程差是半波長的偶數(shù)倍，說明P1點是振動加強的點，則P1處是亮紋，故D正確。故選D。2.如圖所示是車站、機場等場所用于安全檢查的安檢門，“門框”內(nèi)有線圈，線圈中通有變化的電流。如果金屬物品通過安檢門，金屬中會被感應(yīng)出渦流，渦流的磁場又反過來影響線圈中的電流，從而引起報警。下列關(guān)于安檢的說法正確的是（）A.安檢門能檢查出毒販攜帶的毒品B.安檢門能檢查出旅客攜帶的金屬水果刀C.安檢門工作時，主要利用了電流的熱效應(yīng)原理D.如果“門框”的線圈中通上恒定電流，安檢門也能正常工作【答案】B【解析】【分析】【詳解】A．安檢門利用渦流探測人身上攜帶的金屬物品原理是：線圈中交變電流產(chǎn)生交變的磁場，會在金屬物品產(chǎn)生交變的感應(yīng)電流，而金屬物品中感應(yīng)電流產(chǎn)生的交變磁場會在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，引起線圈中交變電流發(fā)生變化，從而被探測到。則安檢門不能檢查出毒販攜帶的毒品，故A錯誤；B．安檢門能檢查出旅客攜帶的金屬水果刀，故B正確；C．安檢門工作時，主要利用了電磁感應(yīng)原理，也采用電流的磁效應(yīng)，故C錯誤；D．根據(jù)工作原理可知，如果“門框”的線圈中通上恒定電流，安檢門不能正常工作，故D錯誤。故選B。3.如圖所示，我國的球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）是世界上最大的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡，被稱為“超級天眼”。“天眼眼眶”的直徑為D，其所在處地磁場的磁感應(yīng)強度大小為B，與“眼眶”平面平行、垂直的分量大小分別為、，則（）A.、、三者大小關(guān)系滿足B.穿過“眼眶”的磁通量大小為C.在地球自轉(zhuǎn)的過程中，穿過“眼眶”磁通量的變化量為0D.在地球自轉(zhuǎn)的過程中，穿過“眼眶”磁通量的變化量為【答案】C【解析】【詳解】A．由題意，可知故A錯誤；B．根據(jù)磁通量定義式可得穿過“眼眶”的磁通量大小為故B錯誤；CD．地球自轉(zhuǎn)90°或180°的過程中，“超級天眼”相對地球的位置沒變，穿過“眼眶”的磁通量沒有發(fā)生變化，所以磁通量的變化量為零，故C正確，D錯誤。故選C。4.每年夏季，我國多地會出現(xiàn)如圖甲所示日暈現(xiàn)象。日暈是當(dāng)日光通過卷層云時，受到冰晶的折射或反射形成的。如圖乙所示為一束太陽光射到六角形冰晶時的光路圖，a、b為其折射出的光線中的兩種單色光。下列說法正確的是（）A.a光頻率較大B.在冰晶中，b光的傳播速度比a光小C.從同種玻璃射入空氣發(fā)生全反射時，a光臨界角小D.通過同一裝置發(fā)生雙縫干涉，b光的相鄰亮條紋間距大【答案】B【解析】【詳解】A．由光路可知，a光的偏折程度較小，則折射率較小，則頻率較小，選項A錯誤；B．在冰晶中，根據(jù)可知，b光的折射率較大，則傳播速度比a光小，選項B正確；C．根據(jù)可知，從同種玻璃射入空氣發(fā)生全反射時，a光的臨界角大，選項C錯誤；D．根據(jù)可知，通過同一裝置發(fā)生雙縫干涉，b光的波長小，則相鄰亮條紋間距小，選項D錯誤。故選B。5.在用插針法測定玻璃磚折射率的實驗中，玻璃磚為長方體，某同學(xué)在紙上畫出的界面、與玻璃磚實際位置的關(guān)系如圖所示。光與成夾角從上表面射入玻璃磚，從下表面射出，該同學(xué)其他實驗操作均正確，且均以、為界面畫光路圖，下列說法正確的是（）A.該同學(xué)測得的折射率與真實值相比偏小B.該同學(xué)測得的折射率與真實值相比不變C.若增大，在另一側(cè)可能觀察不到出射光線D.若玻璃磚在紙面內(nèi)轉(zhuǎn)過了一個較小的角度，入射光線與出射光線可能不平行【答案】A【解析】【詳解】AB．如圖所示該同學(xué)作出的折射光線為圖中虛線，實際折射光線為圖中實線，由此可知折射角的測量值大于真實值，根據(jù)折射定律可知折射率的測量值與真實值相比偏小，故B錯誤，A正確；C．若增大θ，入射角減小，折射后從玻璃射入空氣的入射角一定小于臨界角，故一定能折射出玻璃，且入射角減小，平移距離減小，一定能在另一側(cè)能觀察到出射光線，故C錯誤；D．若玻璃磚在紙面內(nèi)轉(zhuǎn)過了一個較小的角度，由光路可逆可知，入射光線與出射光線仍平行，故D錯誤。故選A。6.某同學(xué)學(xué)習(xí)了電磁感應(yīng)相關(guān)知識之后，做了探究性實驗：將閉合線圈按圖示方式放在電子秤上，線圈上方有一N極朝下、豎直放置的條形磁鐵，手握磁鐵在線圈的正上方靜止，此時電子秤的示數(shù)為。將磁鐵N極（）A.加速插向線圈的過程中，電子秤的示數(shù)小于B.加速抽出線圈的過程中，電子秤的示數(shù)大于C.加速插入線圈瞬間，線圈中感應(yīng)電流沿逆時針方向（俯視）D.加速插入線圈瞬間，線圈中感應(yīng)電流沿順時針方向（俯視）【答案】C【解析】【詳解】AB．將條形磁鐵插入線圈或從線圈中抽出的過程，穿過線圈的通量發(fā)生了變化，線圈中產(chǎn)生了感應(yīng)電流，線圈與條形磁鐵會發(fā)生相互作用，根據(jù)楞次定律的準(zhǔn)論“來拒去留”可知，在將磁鐵插入線圈（無論是勻速、加速還是減速）的過程中，與磁鐵相互排斥，導(dǎo)致電子的示數(shù)大于，在抽出磁鐵（無論是勻速、加速還是減速）的過程中，線與磁鐵相互吸引，導(dǎo)致電子秤的示數(shù)小于，故AB錯誤；CD．根據(jù)楞次定律可判斷，將一條形磁鐵的N極加速插向線圈時，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向為逆時針方向（俯視），故D錯誤，C正確。故選C。7.如圖所示，用一段導(dǎo)線圍成半徑為R的圓弧AB，圓心為O，導(dǎo)線中通有順時針方向的電流，在導(dǎo)線所在的平面（紙面）內(nèi)加某一方向的勻強磁場，導(dǎo)線受到的安培力最大且方向垂直紙面向外。則下列說法正確的是（）A.磁場方向垂直AB向下B.若僅將導(dǎo)線繞О點在紙面內(nèi)順時針轉(zhuǎn)過，安培力變?yōu)樵瓉淼腃.若僅將導(dǎo)線繞О點在紙面內(nèi)順時針轉(zhuǎn)過，安培力的大小不變D.若僅將磁場方向變?yōu)榇怪奔埫嫦蛲?，安培力大小和方向均發(fā)生變化【答案】B【解析】【詳解】B．由圖可知導(dǎo)線的等效長度等于圓弧的半徑，旋轉(zhuǎn)前導(dǎo)線所受的安培力大小為若導(dǎo)線繞O點順時針轉(zhuǎn)過，則磁場與AB連線的夾角為，則導(dǎo)線所受的安培力大小為故B正確；A．由左手定則可判斷，磁場的方向垂直AB向上，故A錯誤；C．若導(dǎo)線繞O點順時針轉(zhuǎn)過90°，磁場與AB平行，則導(dǎo)線所受的安培力為零，故C錯誤；D．僅將磁場方向變?yōu)榇怪奔埫嫦蛲?，則磁場與AB仍垂直，導(dǎo)線所受的安培力垂直AB向下，磁場力的大小仍為故D錯誤。故選B。8.如圖所示，OACD是一長為的矩形，其內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強磁場，一質(zhì)量為m、帶電量為q的粒子從О點以速度垂直射入磁場，速度方向與OA的夾角為，粒子剛好從A點射出磁場，不計粒子的重力，則（）A.粒子一定帶正電B.矩形磁場的寬度最小值為C.粒子從О到A所需的時間為D.勻強磁場的磁感應(yīng)強度為【答案】D【解析】【詳解】A．由左手定則可知，粒子一定帶負(fù)電，選項A錯誤；B．軌跡半徑矩形磁場的寬度最小值為選項B錯誤；C．粒子從О到A所需的時間為選項C錯誤；D．根據(jù)可得勻強磁場的磁感應(yīng)強度為選項D正確。故選D。9.如圖所示，一個平行于紙面的等腰直角三角形導(dǎo)線框，水平向右勻速運動，穿過寬度為d的勻強磁場區(qū)域，三角形兩直角邊長度為2d，線框中產(chǎn)生隨時間變化的感應(yīng)電流i，規(guī)定逆時針為感應(yīng)電流的正方向，下列圖形正確的是（）A. B. C. D.【答案】A【解析】【詳解】在0-時間內(nèi)，線框進入磁場時磁通量向里增加，根據(jù)楞次定律可知，感應(yīng)電流的磁場向外，因此感應(yīng)電流沿逆時針方向。隨著線框的運動，導(dǎo)線切割磁感線有效長度均勻減小，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢均勻減小，感應(yīng)電流均勻減小；在時間內(nèi)，穿過線框的磁通量向里減小，根據(jù)楞次定律知，感應(yīng)電流沿順時針方向，穿過線框的磁通量均勻減小，產(chǎn)生的感應(yīng)電流不變；在時間內(nèi)，時間內(nèi)，穿過線框的磁通量向里減少，根據(jù)楞次定律知，感應(yīng)電流沿順時針方向，線框有效切割長度均勻減小，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢均勻減小，感應(yīng)電流均勻減小，故選A。10.霍爾元件是一種重要的磁傳感器，利用霍爾元件將電壓表改裝為磁強計的原理如圖所示，導(dǎo)電物質(zhì)為電子的長方體霍爾元件三邊長度分別為、、，放在與它垂直的勻強磁場中。當(dāng)恒定電流I（由電流表顯示）通過霍爾元件時，在它的前后兩個側(cè)面之間會產(chǎn)生霍爾電壓（由伏特表顯示），它的霍爾系數(shù)為k。通過電壓表示數(shù)可以計算出勻強磁場磁感應(yīng)強度B的大小，下列說法正確的是（）A.b是電壓表V“+”接線柱B.電壓表V示數(shù)與磁感應(yīng)強度B的大小成反比C.為提高磁強計的靈敏度，可適當(dāng)減小D.為提高磁強計的靈敏度，可將滑動變阻器R的觸頭P向左調(diào)節(jié)少許【答案】D【解析】【詳解】A．由左手定則可知，電子向后側(cè)面偏轉(zhuǎn)，則b是電壓表V“-”接線柱，選項A錯誤；B．根據(jù)解得電壓表V示數(shù)U=Bd3v則與磁感應(yīng)強度B的大小成正比，選項B錯誤；CD．根據(jù)可得則d3對提高磁強計的靈敏度無影響，可將滑動變阻器R的觸頭P向左調(diào)節(jié)少許，從而增加電流I，選項C錯誤，D正確。故選D。二、非選擇題：共6題，共60分。其中第13題～第16題解答時請寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分；有數(shù)值計算時，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。11.在實驗室用雙縫干涉測光的波長，實驗裝置如圖所示：（1）為減小誤差，該實驗并未直接測量相鄰亮條紋間的距離，而是先測量n個條紋的間距再求出。下列實驗采用了類似方法的有__________。A．《探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律》的實驗中合力的測量B．《用單擺測重力加速度》實驗中單擺周期的測量C．《探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系》實驗中彈簧形變量的測量（2）若雙縫的間距為d，屏與雙縫間的距離為L，如圖所示，測得第1條亮條紋中心到第5條亮條紋中心之間的距離為x，則單色光的波長__________。（3）下列關(guān)于實驗過程中的若干現(xiàn)象的表述正確的有__________。A．將濾光片由藍(lán)色的換成紅色的，干涉條紋間距變寬B．將光源向雙縫移動一小段距離后，干涉條紋間距變寬C．實驗裝置中，器材B的作用是使射向單縫的光更集中D．去掉濾光片后，干涉現(xiàn)象消失【答案】①.B②.③.AC##CA【解析】【詳解】（1）[1]先測量n個條紋的間距再求出，采用的是放大測量取平均值。A．《探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律》的實驗中合力的測量，屬于等效替代法，故A錯誤；B．《用單擺測重力加速度》實驗中單擺周期的測量，屬于放大測量取平均值，故B正確；C．《探究彈簧彈力與形變量的關(guān)系》實驗中彈簧形變量的測量，屬于多次測量取平均值，故C錯誤。故選B。（2）[2]第1條亮條紋中心到第5條亮條紋中心之間的距離為x，則相鄰亮條紋間距為結(jié)合可得（3）[3]A．由知，將濾光片由藍(lán)色的換成紅色的，光的波長變長，則干涉條紋間距變寬，故A正確；B．將光源向雙縫移動一小段距離后，不影響L與d，故干涉條紋間距不變，故B錯誤；C．器材B為凸透鏡，具有匯聚光線的作用，使光線更集中，故C正確；D．去掉濾光片后，得到的是白光的干涉條紋，即彩色干涉條紋，故D錯誤。故選AC。12.某研究小組在探究影響感應(yīng)電流方向的因素時，設(shè)計并進行了如下幾個實驗：（1）實驗方案1：采用如圖甲所示實驗裝置，若滑動變阻器采用限流接法，請用筆畫線代替導(dǎo)線將實物電路補充完整__________。（2）在方案1的實驗過程中觀察到，閉合開關(guān)時靈敏電流計的指針向右偏轉(zhuǎn)了一下，則在電路穩(wěn)定后，再將滑動變阻器迅速向右滑動，電流計的指針將向__________偏轉(zhuǎn)（填“左”或“右”）。（3）實驗方案2：采用如圖乙所示實驗裝置，把條形磁鐵N極向下插入線圈時，二極管A發(fā)光；拔出時，二極管B發(fā)光。則線圈纏繞方向為圖乙中的__________（填“①”或“②”）。【答案】①.②.左③.①【解析】詳解】（1）[1]電路連線如圖；（2）[2]在方案1中閉合開關(guān)時靈敏電流計的指針向右偏轉(zhuǎn)了一下，即穿過線圈B的磁通量增加時電流計指針右偏；則在電路穩(wěn)定后，再將滑動變阻器迅速向右滑動，則阻值變大，電流減小，穿過線圈B的磁通量減小，則電流計的指針將向左偏轉(zhuǎn)。（3）[3]實驗方案2：采用如圖乙所示實驗裝置，把條形磁鐵N極向下插入線圈時，磁通量向下增加，二極管A發(fā)光，說明螺線管中產(chǎn)生的感應(yīng)電流從上到下；拔出時磁通量向下減小，二極管B發(fā)光，說明螺線管中產(chǎn)生的感應(yīng)電流從下到上。根據(jù)楞次定律可得線圈纏繞方向為圖乙中的②。13.如圖甲所示，空間中存在水平向右的勻強電場和垂直紙面向內(nèi)的勻強磁場，如圖乙所示的空間僅存在水平向右的勻強電場，兩區(qū)域中的電場強度相同。質(zhì)量相同的帶電微粒a和b分別在甲、乙區(qū)域沿圖示虛線做直線運動，運動軌跡均與水平方向成角。（1）判斷微粒a和b的電性；（2）求微粒a和b所帶電量大小的比值。【答案】（1）粒子a帶正電荷，粒子b帶負(fù)電荷；（2）【解析】【詳解】（1）受力分析如圖粒子a帶正電荷，粒子b帶負(fù)電荷（2）根據(jù)平衡條件和牛頓第二定律，對a對b所以14.如圖所示，兩條相距d的平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面內(nèi)，其右端接一阻值為R的電阻。質(zhì)量為m、電阻為的金屬棒ab靜止在導(dǎo)軌上，其左側(cè)的矩形勻強磁場區(qū)域MNPQ的磁感應(yīng)強度大小為B、方向豎直向下。當(dāng)該磁場區(qū)域以速度勻速向右掃過金屬棒后，金屬棒的速度變?yōu)関。導(dǎo)軌的電阻不計，導(dǎo)軌光滑且足夠長，棒始終與導(dǎo)軌接觸良好。求：（1）MN剛掃過棒時，a、b兩端之間的電勢差；（2）PQ剛要離開棒時，電阻R的熱功率P?！敬鸢浮浚?）；（2）【解析】【詳解】（1）MN剛掃過金屬桿時，桿上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為感應(yīng)電流為根據(jù)右手定則，電流從a向b，所以（2）PQ剛要到達(dá)金屬桿時，桿上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為感應(yīng)電流為電阻R消耗的電功率15.如圖，在豎直向下的勻強磁場中有兩根豎直放置的平行粗糙導(dǎo)軌CD、EF，導(dǎo)軌上放有一金屬棒MN，棒中通有圖示方向電流I，I隨時間變化規(guī)律滿足（，且為已知常量）?，F(xiàn)從時刻由靜止釋放金屬棒。已知磁感應(yīng)強度為B，金屬棒的質(zhì)量為m，長度為L，棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為，重力加速度為g。試求：（1）經(jīng)多長時間金屬棒MN的速度達(dá)到最大；（2）金屬棒MN的最大速度；（3）金屬棒MN受到的摩擦力的最大值?！敬鸢浮浚?）；（2）；（3）【解析】【詳解】（1）導(dǎo)線受安培力為根據(jù)左手定則可知，安培力方向垂直紙面向里，導(dǎo)致棒在運動過程中受到摩擦