徐老师博客 - 苏州微光

扬大附中东部分校2021-2022学年度第二学期期中考试

高二年级物理

（总分100分时间75分钟）

一、单项选择题：共10题，每题4分，共40分，每题只有一个选项最符合题意。

1. 下列有关安培力和洛伦兹力的说法正确的是（　　）

A. 判断安培力的方向用左手定则，判断洛伦兹力的方向用右手定则

B. 安培力与洛伦兹力的本质相同，所以安培力和洛伦兹力都不做功

C. 一小段通电导体在磁场中某位置受到的安培力为零，但该位置的磁感应强度不一定为零

D. 静止的电荷在磁场中一定不受洛伦兹力作用，运动的电荷在磁场中一定受到洛伦兹力的作用

【答案】C

【解析】

【详解】AB．安培力是磁场对通电导体内定向移动的电荷所施加的洛伦兹力的宏观表现，所以，从本质上看，它们都是磁场对运动电荷的作用力，方向都用左手定则判定；但洛伦兹力始终与电荷运动的方向垂直，所以洛伦兹力始终对运动电荷不做功，而通电导体可以沿安培力方向发生位移，所以安培力可以对通电导体做功，选项AB错误；

C．一小段通电导体在磁场中某位置受到的安培力为零，但该位置的磁感应强度不一定为零，还与导体与磁场夹角有关，选项C正确；

D．静止的电荷在磁场中一定不受洛伦兹力作用，而运动的电荷不一定受到洛伦兹力作用，若电荷的运动方向与磁场方向平行，则运动电荷不受洛伦兹力作用，选项D错误。

故选C。

2. 如图所示，边长为L的正方形单匝线圈abcd，电阻为R，在其内切圆内存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B的大小随时间t变化的函数关系式为，且为定值。则感应电流方向和大小分别为（　　）

A. 电流方向为abcda（顺时针）；大小为

B. 电流方向为adcba（逆时针）；大小为

C. 电流方向为abcda（顺时针）；大小为

D. 电流方向为adcba（逆时针）；大小为

【答案】D

【解析】

【详解】由题意可知，磁感应强度B的大小随时间t变化的函数关系式为

，

则圆形区域内的磁场随时间逐渐增大，磁通量随时间逐渐增大。由楞次定律可知，线圈中的感应电流为逆时针，即电流方向为adcba。感应电动势大小为

其中S为圆形的面积，即

则产生的感应电流大小为

故选D。

3. 如图所示，“凹”字形金属线框右侧有一宽度为3L的匀强磁场区域，磁场方向垂直于纸面向里。线框在纸面内向右匀速通过磁场区域，t0时，线框开始进入磁场。设逆时针方向为感应电流的正方向，则线框中感应电流i随时间t变化的图像可能正确的是（　　）

A. B.

C. D.

【答案】A

【解析】

【详解】设运动的速度为v，线框总电阻为R，线框进入磁场0~L时，只有最右侧的两个短边切割磁感线，感应电流的方向为逆时针，大小为

线框进入磁场L~3L时，金属线切割磁感线的有效长度为3L，感应电流方向为逆时针，大小为

线框离开磁场0~L时，金属线切割磁感线的有效长度为2L，从左侧长边进入磁场，至右侧的中间短边离开磁场，感应电流方向为顺时针，大小为

线框离开磁场L~3L时，金属线切割磁感线的有效长度为3L，从右侧中间短边离开磁场，至左侧长边离开磁场，感应电流方向为顺时针，大小为

故选A。

4. 如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，电阻55Ω，电流表、电压表均为理想电表。原线圈A、B端接入如图乙所示的正弦交流电压，下列说法正确的是

A. 电流表的示数为4.0A

B. 电压表的示数为155.6V

C. 副线圈中交流电的频率为50Hz

D. 穿过原、副线圈磁通量的变化率之比为2∶1

【答案】C

【解析】

【详解】AB．理想变压器的原线圈接入正弦交流电，由u-t图像读其最大值为，可知有效值为

根据理想变压器的电压比等于匝数比，可得副线圈两端的电压：

由欧姆定律可知流过电阻的电流：

所以，电流表的示数为2A，B电压表的示数为110V，故AB均错误；

C．因交流电的周期为0.02s，频率为50Hz，变压器不改变交流电的频率，则副线圈的交流电的频率也为50Hz，故C正确；

D．根据理想变压器可知，原副线圈每一匝的磁通量相同，变化也相同，则穿过原、副线圈磁通量的变化率相同，比值为1:1，故D错误；

故选C。

5. 如图所示的四种明暗相间的条纹分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮纹)．在下面的四幅图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是(　　)

A. 红黄蓝紫 B. 红紫蓝黄

C. 蓝紫红黄 D. 蓝黄红紫

【答案】B

【解析】

【详解】双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，所有条纹宽度相同且等间距，故AC两个是双缝干涉现象，根据双缝干涉条纹间距可以知道波长越大，越大，故A是红光，C是蓝光．

单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，而波长越大，中央亮条纹越粗，故BD是单缝衍射图样，B为紫光的单缝衍射图样，D为黄光单缝衍射图样．故从左向右依次是红光（双缝干涉）、紫光（单缝衍射）、蓝光（双缝干涉）和黄光（单缝衍射）．

所以选项B正确的，选项ACD错误．

点睛：掌握单缝衍射和双缝干涉的图样的特点和图样与波长的关系是解决此题的唯一途径，故要加强对基础知识的记忆．

6. 如图所示，电感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，L_A、L_B是两个相同的灯泡，且在下列实验中不会烧毁，电阻R₂阻值约等于R₁的两倍，则（　　）

A. 闭合开关S时，L_A、L_B同时达到最亮，且L_B更亮一些

B. 闭合开关S时，L_A、L_B均慢慢亮起来，且L_A更亮一些

C. 断开开关S时，L_A慢慢熄灭，L_B马上熄灭

D. 断开开关S时，L_A慢慢熄灭，L_B闪亮后才慢慢熄灭

【答案】D

【解析】

【详解】AB．由于灯泡L_A与线圈L和R₁串联，灯泡L_B与电阻R₂串联，当S闭合瞬间，通过线圈的电流突然增大，线圈产生自感电动势，阻碍电流的增加，所以L_B比L_A先亮，L_A慢慢亮起来，因L_A支路的电阻较L_B支路的电阻较小，故稳定时电流较大，则最终L_A更亮一些，选项AB错误；

CD．由于稳定时L_A电流较大，当S断开瞬间，线圈产生自感电动势，两灯组成的串联电路中，电流从线圈中原电流开始减小，即从I_A减小，故L_A慢慢熄灭，L_B闪亮后才慢慢熄灭，C错误，D正确。

故选D。

7. 如图，边长为l的正方形abcd内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面（abcd所在平面）向外．ab边中点有一电子发源O，可向磁场内沿垂直于ab边的方向发射电子．已知电子的比荷为k．则从a、d两点射出的电子的速度大小分别为

A. ， B. ，

C. ， D. ，

【答案】B

【解析】

【详解】a点射出粒子半径R_a==，得：v_a==，

d点射出粒子半径为，R=

故v_d==，故B选项符合题意

8. 如图所示，OBCD为半圆柱体玻璃的横截面，OD为直径，一束由紫光和红光组成的复色光沿AO方向从真空射入玻璃，紫光和红光分别从B、C点射出。下列说法中正确的是（　　）

A. 逐渐增大入射角i，紫光先发生全反射

B. 逐渐增大入射角i，红光先发生全反射

C. 紫光在半圆柱体玻璃中传播速度较大

D. 紫光和红光在半圆柱体玻璃中传播时间相同

【答案】D

【解析】

【详解】AB．作出光路如图

紫光的频率大，折射率大，根据可知紫光的临界角小，逐渐增大入射角i，θ增大，90°-θ减小，入射角减小，不会发生全反射，选项AB错误；

C．紫光的频率大，折射率大，根据可知紫光在半圆柱体玻璃中传播速度较小，选项C错误；

D．由几何关系知光在玻璃中传播的距离

则光在玻璃中传播的时间

故两种光在玻璃中传播的时间相等，选项D正确。

故选D。

9. 如图甲所示，在振荡电路中，通过点的电流变化规律如图乙所示，且把通过点向右的方向规定为电流的正方向，则（　　）

A. 到时间内，电容器在放电

B. 至时间内，电容器的上极板带正电

C. 时线圈的自感电动势为

D. 至时间内，电场能正在转变成磁场能

【答案】D

【解析】

【详解】AB．0.5s至1s时间内，振荡电流是充电电流，充电电流是由负极板向正极板，故上极板带负电，故AB错误；

C．图像可知1s时电流的变化率不为0，故线圈的自感电动势不为0，故C错误；

CD．1s至1.5s时间内，振荡电流是放电电流，放电过程中，电场能转化成磁场能，故D正确。

故选D。

10. 平板电脑中装有霍尔传感器，在配置的皮套中镶上磁条，通过皮套的开合能对电脑进行唤醒和息屏。如图所示，一块半导体样品板放在垂直于板平面水平向里的匀强磁场中，当有恒定电流沿垂直于磁场方向通过样品板时，在板的上、下两个面之间会产生一个恒定的电势差U_H。已知磁感应强度为B，样品板的厚度为d，长度为L，高度为h，半导体的自由电荷为电子，电子电荷量为e。则（　　）

A. 此样品下板面带负电

B. 上极板电势高于下极板电势

C. 合上皮套，磁性增强，U_H减小

D. 样品板内参加导电的自由电荷数为

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据左手定则，上极板带负电，下极板带正电，故A错误；

B．电场线由正电荷出发，终止于负电荷，沿电场线方向电势逐渐降低，故上极板电势低于下极板电势，故B错误；

CD．当电子在元件中平衡时

电流的微观定义式

联立解得

合上皮套，磁性增强，U_H增大

样品板内参加导电的自由电荷数为

故C错误，D正确。

故选D。

二、非选择题：共5题，共60分。其中第12题-第15题解答时请写出必要的说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。

11. 在“测玻璃的折射率”实验中：

（1）为了取得较好的实验效果，下列操作正确的是______。

A. 必须选用上下表面平行的玻璃砖

B. 大头针应垂直地插在纸面上

C. 选择的入射角应尽量小些

D. 大头针和及和之间的距离适当小些

（2）如图已确定好入射方向AO与玻璃砖界面aa′的夹角为α，插了两枚大头针P₁和P₂，1、2、3、4分别是四条直线。在bb′侧调整观察视线，另两枚大头针P₃和P₄可能插在__________线上（选填“1”“2”“3”或“4”）；

（3）甲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，以点为圆心，为半径画圆，交延长线于点，过点和点作垂直法线的直线分别交于点和点，如图所示，若他测得，，则可求出玻璃的折射率______。

（4）在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙两位同学在纸上画出的界面、与玻璃砖位置的关系分别如图、所示，其中甲同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖。他们的其他操作均正确，且均以、为界面画光路图。则甲同学测得的折射率与真实值相比______；乙同学测得的折射率与真实值相比______。均选填“偏大”“偏小”或“不变”

【答案】（1）B （2）2

（3）1.6（4） ①. 偏小 ②. 不变

【解析】

【小问1详解】

A．玻璃上下表面不平行也能测出折射率，故A错误；

B．大头针应垂直地插在纸面上，防止产生误差，故B正确；

C．选择的入射角应尽量大一些，以减小测量误差，故C错误；

D．大头针P₁和P₂及P₃和P₄之间的距离适当大些，可减小确定光线时产生的误差，故D错误。

故选B。

【小问2详解】

根据光的折射规律，光从空气斜射入玻璃时，折射角小于入射角，所以折射光线会靠近法线；当光从玻璃斜射入空气时，折射角大于入射角，且由于玻璃砖上下表面平行，最终的出射光线与入射光线平行。所以在bb′侧，大头针P₃和P₄应插在2线上。

【小问3详解】

折射率

【小问4详解】

[1]如图为在①图中分别作出的实际光路图（图中实线）和以ab、cd为界面、以大头针留的痕迹作为出射光线画的实验光路图（图中虚线）

比较实际光路图的折射角与实验光路图的折射角关系可知：折射角测量值偏大，则折射率偏小；

[2]②图中对折射率的测量无影响，即乙同学测得的折射率与真实值相比不变。

12. 如图所示，一直角玻璃三棱镜置于真空中，已知∠A＝60°，∠C＝90°。一束极细的光束于BC边上的D点以入射角i₁＝45°入射，BD＝a，CD＝b，棱镜的折射率n＝。光在真空中传播的速度为c求：

（1）光在棱镜中传播速度v。

（2）光从进入棱镜到它第一次射入真空所经历的时间。

【答案】（1）

（2）

【解析】

【小问1详解】

光在棱镜中传播速度

【小问2详解】

如图所示

设折射角为，由折射定律

代入题中数据，解得

根据

可得临界角

设折射光线与AB边的交点为E，由几何知识可知在AB的入射角为，大于临界角，发生全反射，反射光线与BC边平行，最终垂直于AC边射出，光在棱镜中的路程

光从进入棱镜到它第一次射入真空所经历的时间

联立解得

13. 电磁感应式无线充电系统原理如图(a)所示，给送电线圈中通以变化的电流，就会在邻近的受电线圈中产生感应电流，从而实现充电器与用电装置之间的能量传递．某受电线圈的匝数n= 50匝，电阻r=1.0Ω，c、d两端接一阻值R=9.0Ω的电阻，当送电线圈接交变电流后，在受电线圈内产生了与线圈平面垂直的磁场，其磁通量随时间变化的规律如图(b)所示．求（结果保留2位有效数字）

(1)t₁到t₂时间内，通过电阻R的电荷量；

(2)在一个周期内，电阻R产生的热量．

【答案】(1) (2)

【解析】

【详解】(1)受电线圈中产生的感应电动势的平均值

通过电阻的电流的平均值

通过电阻的电荷量

由图b知，在t₁到t₂的时间内

解得：；

(2)由图b知

又

受电线圈中产生的电动势的最大值

线圈中的感应电流的最大值

通过电阻的电流的有效值

电阻在一个周期内产生的热量

解得：．

14. 如图所示，两根足够长的平行金属导轨、固定在倾角的绝缘斜面上，顶部接有一阻值的定值电阻，下端开口，轨道间距，整个装置处于磁感应强度的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向上，质量的金属棒置于导轨上，在导轨之间的电阻，电路中其余电阻不计，金属棒由静止释放后沿导轨运动时始终垂直于导轨，且与导轨接触良好，不计空气阻力影响，已知金属棒与导轨间动摩擦因数，，，取。

（1）求金属棒沿导轨向下运动的最大速度。

（2）求金属棒沿导轨向下运动过程中，电阻上的最大电功率。

（3）若从金属棒开始运动至达到最大速度的过程中，电阻上产生的焦耳热为，求此过程金属棒下滑的距离x及通过金属棒的电量q。

【答案】（1）

（2）

（3）

【解析】

【小问1详解】

金属棒速度最大时加速度为0，由平衡条件有

因为

代入数据，联立解得

【小问2详解】

电阻上的最大电功率

联立解得

【小问3详解】

金属棒速度从0到最大速度过程，由动能定理有

其中

联立解得

通过金属棒的电量

联立解得

15. 如图所示的xOy平面内，x<0的区域内有竖直向上的匀强电场。区域内，处于第一象限的匀强磁场，磁感应强度为B₁；处于第四象限的匀强磁场，磁感应强度为B₂，大小关系为B₁=0.5B₂，均垂直于纸面向外。一质量为m、带电量为+q的微粒，在t=0时刻，从P（-2L，）点以v₀的速度沿x轴正向水平射出，恰好从坐标原点进入第一象限，最终从x轴上的Q（，0）点射出磁场，不计粒子的重力。求：

（1）匀强电场的场强大小；

（2）磁感应强度B₁的最小值；

（3）若，整个过程粒子运动的时间。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）电场中水平方向匀速运动有

竖直方向做匀变速运动，有

又

代入数据得

（2）在O点，有

所以

粒子进入磁场后，第一次经过x轴恰好从Q点射出，此时B₁最小，由几何关系知

又有

解得

（3）粒子在电场中时间

粒子在磁场中运动如图

由洛伦兹力提供向心力有

又

B₁=0.5B₂

则有

r₁=2r₂

且满足关系

（n=1，2，3……）

由洛伦兹力提供向心力有

解得

n=5

又

所以粒子在磁场中运动时间

整个过程粒子运动的时间

t=t₁+t₂

解得