宁夏长庆高级中学2023-2024学年高二上学期期末考试物理试卷

宁夏长庆高级中学20232024学年第一学期高二年级物理试卷满分：110分考试时间：90分钟A卷（共100分）注意：A卷全体考生必做，B卷强基班学生必做，其他班学生不做。一、单项选择题（本题共20题，每道题3分，共60分；每道题只有一个选项是正确的，选对得3分，错选或多选都不得分。）1.如图所示，国家游泳中心“水立方”的透明薄膜“外衣”上点缀了无数白色亮点，他们被称为镀点，北京奥运会举行时正值盛夏，镀点能改变光线方向，将光线挡在场馆外，镀点对外界阳光的主要作用是（）A.反射太阳光线，遵循光的反射定律B.反射太阳光线，不遵循光的反射定律C.折射太阳光线，遵循光的折射定律D.折射太阳光线，不遵循光的折射定律【答案】A【解析】【详解】光的反射是光在两种物质分界面上改变传播方向又返回原来物质中的现象；光的传播方向发生了改变，且介质没变，则这种现象是光的反射现象；遵循光的反射定律。故选A。2.如图所示，落山的太阳看上去正好在地平线上，但实际上太阳已处于地平线以下，观察者的视觉误差大小取决于当地大气的状况。造成这种现象的原因是（）A.光的反射 B.光的折射 C.光的直线传播 D.小孔成像【答案】B【解析】【分析】【详解】光在同一种均匀、透明介质中沿直线传播，在不均匀的透明介质中不沿直线传播，会发生折射。由于大气层上疏下密，光线穿过不均匀的大气层时连续发生折射，傍晚当阳光的折射光线沿水平线进入人眼时，此时的入射光线已经在地平线以下了，我们平时傍晚看到的“红红的太阳”实际上是太阳的虚像，真实的太阳可能已经在地平线以下了。故选B。3.在水中的潜水员斜向上看岸边的物体时，看到的物体（）A.比物体所处的实际位置高B.比物体所处的实际位置低C.跟物体所处的实际位置一样高D以上三种情况都有可能【答案】A【解析】【详解】物体反射的光斜射到水面上，会发生折射现象，当光进入水中后靠近法线，射入潜水员眼睛，而潜水员由于错觉，认为光始终沿直线传播，逆着光的方向看上去而形成的虚像，所以比实际位置高，所以潜水员在水中看见岸上的物体，实际是变高了的物体的虚像。故选A。4.一束光线从空气射向折射率为1.5的玻璃，入射角为45°，下面光路图中正确的是（  ）A. B.C. D.【答案】C【解析】【详解】光由空气射向玻璃，是光疏介质射入密介质，不可能发生全反射，即在界面同时发生折射和反射，根据折射定律则光折射角小于入射角，根据反射定律，反射角等于入射角。故选C。5.折射现象中，下列说法正确的是（）A.折射角一定小于入射角B.折射率跟折射角的正弦值成反比C.折射角增大为原来的2倍，入射角也增大为原来的2倍D.折射率大的介质，光在其中传播的速度小【答案】D【解析】【分析】【详解】A．折射现象中，折射角和入射角的大小关系与介质的疏密有关系，故A错误；BC．根据折射定律，有故B错误；C错误；D．根据关系式，有可知，折射率大的介质，光在其中传播的速度小。故D正确。故选D。6.如图所示，是两面平行的透明玻璃砖，面和面平行，它们是玻璃和空气的界面，设为界面Ⅰ和界面Ⅱ，光线从界面Ⅰ射入玻璃砖，再从界面Ⅱ射出，回到空气中，如果改变光到达界面Ⅰ时的入射角，则（）A.只要入射角足够大，光线在界面Ⅰ上就可能发生全反射现象B.只要入射角足够大，光线在界面Ⅱ上就可能发生全反射现象C.不管入射角多大，光线在界面Ⅰ上都不可能发生全反射现象D.不管入射角多大，光线在界面Ⅱ上都不可能发生全反射现象【答案】CD【解析】【详解】AC．在界面Ⅰ上，光由空气进入玻璃砖，是由光疏介质进入光密介质，不管入射角多大，都不能发生全反射现象，则A错误，C正确；BD．在界面Ⅱ上，光由玻璃砖进入空气，是由光密介质进入光疏介质，但是，由于界面Ⅰ和界面Ⅱ平行，光由界面Ⅰ进入玻璃砖后再到达界面Ⅱ上的入射角等于在界面Ⅰ上的折射角，因此光在界面Ⅱ上的入射角总是小于全反射临界角，故不会发生全反射现象，则B错误，D正确。故选CD。7.光导纤维的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播．以下关于光导纤维的说法正确的是（）A.内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射B.内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射C.内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面发生折射D.内芯的折射率与外套相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用【答案】A【解析】【详解】发生全反射的条件是光由光密介质射入光疏介质，所以内芯的折射率大，且光传播在内芯与外套的界面上发生全反射。故选A。8.以下光源可作为相干光源的是（）A.两个相同亮度的烛焰 B.两个相同规格的灯泡C.双丝灯泡 D.出自一个点光源的两束光【答案】D【解析】【分析】【详解】ABC．从不同光源发出光频率不一定相同，相位差也不恒定，所以不能作为相干光源。故ABC错误；D．相干光源必须满足频率相同、振动方向相同、相位差恒定，出自一个光源的两束光符合条件，故D正确。故选D。9.光通过双缝后在屏上产生彩色条纹，若用红色和绿色玻璃各挡住一缝，则屏上将出现（）A.黄色的干涉条纹 B.红绿相间的条纹C.黑白相间的条纹 D.无干涉条纹【答案】D【解析】【详解】在双缝中的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光），可知红色光与绿色光都能发生衍射，由于绿光和红光的频率不同，则屏上两种色光叠加，但不能发生干涉，故D正确。10.在双缝干涉实验中，光屏上P点到双缝S1、S2的距离之差，光屏上Q点到双缝S1、S2的距离之差，如果用频率为6.0×1014Hz的黄光照射双缝，则（）A.P点出现明条纹，Q点出现暗条纹B.Q点出现明条纹，P点出现暗条纹C.两点均出现明条纹D.两点均出现暗条纹【答案】B【解析】【详解】由c＝λf知黄光的波长为λ＝＝m＝0.5μm到P点的光程差与黄光的半波长相比为：＝＝3即为半波长的奇数倍，所以P点出现暗条纹．到Q点的光程差与黄光的半波长相比为：＝＝6即为半波长的偶数倍，所以Q点出现明条纹．故选B。11.在一次观察光衍射的实验中，观察到如图所示的清晰的明暗相间图样（黑线为暗纹），那么障碍物应是（）A.很小的不透明的圆盘B.很大的中间有大圆孔的不透明的圆盘C.很大的不透明圆盘D.很大的中间有小圆孔的不透明的圆盘【答案】D【解析】【详解】圆盘衍射和圆孔衍射的图样对比如下表所示：种类异同点圆盘衍射圆孔衍射不同点中心亮斑较小。较大。亮（暗）环间距随环的半径增大而减小。随环的半径增大而增大。背景明亮。黑暗。相同点均为明暗相间圆环，中心均有亮斑由题图可知中央是大且亮的圆形亮斑，周围分布着明暗相间的同心圆环，可判断此图样为圆孔衍射图样，故D项正确。圆盘衍射中央有较大黑斑，在黑斑中心有一个很小的亮斑，这个亮斑叫泊松亮斑。12.在赤道上空，有一条沿东西方向水平架设的导线，当导线中的自由电子自西向东沿导线做定向移动时，导线受到地磁场的作用力的方向为（）A.向北 B.向南 C.向上 D.向下【答案】D【解析】【详解】当导线中的自由电子自西向东沿导线做定向移动时，则导线中的电流方向由东向西。在赤道上空，地磁场的方向从南向北，根据左手定则可判断安培力的方向竖直向下。故选D。13.如图所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A，A与螺线管垂直，A导线中的电流方向垂直纸面向里，开关S闭合，A受到通电螺线管磁场的作用力的方向是()A.水平向左 B.水平向右 C.竖直向下 D.竖直向上【答案】D【解析】【详解】首先根据安培定则判断通电螺线管的磁场，右端等效为磁铁的N极，左端为S极，则A处产生的磁场方向为水平向左。再根据左手定则判断可知：A受到通电螺线管磁场的作用力的方向为竖直向上，故ABC错误，D正确。故选D。14.如图，长为的直导线拆成边长相等，夹角为的形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为，当在该导线中通以电流强度为的电流时，该形通电导线受到的安培力大小为A.0 B.0.5 C. D.【答案】C【解析】【详解】试题分析：导线在磁场内有效长度为，故该V形通电导线受到安培力大小为，选项C正确，选项ABD错误．考点：安培力【名师点睛】由安培力公式进行计算，注意式中的应为等效长度，本题考查安培力的计算，熟记公式，但要理解等效长度的意义．15.如图，两根互相平行的长直导线过纸面上的M、N两点，且与直面垂直，导线中通有大小相等、方向相反的电流。a、O、b在M、N的连线上，O为MN的中点，c、d位于MN的中垂线上，且a、b、c、d到O点的距离均相等。关于以上几点处的磁场，下列说法正确的是（）A.O点处的磁感应强度为零B.a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相反C.c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同D.a、c两点处磁感应强度的方向不同【答案】C【解析】【详解】A．由安培定则和磁场叠加原理可判断出O点处磁感应强度方向向下，一定不为零，A错误；B．a、b两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，均向下，B错误；C．c、d两点处的磁感应强度大小相等，方向相同，均向下，C正确；D．a、c两点处磁感应强度的方向相同，D错误。故选C。16.关于带电粒子所受洛伦兹力F、磁感应强度B和粒子速度v三者方向之间的关系，下列说法正确的是（）A.F、B、v三者必定均保持垂直 B.F必定垂直于B、v，但B不一定垂直于vC.B必定垂直于F，但F不一定垂直于v D.v必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B【答案】B【解析】【详解】由左手定则可知F⊥B，F⊥v，B与v可以不垂直。故B正确，A、C、D错。故选B。17.电子与质子速度相同，都从O点射入匀强磁场区，则图中画出的四段圆弧，哪两个是电子和质子运动的可能轨()A.a是电子运动轨迹，d是质子运动轨迹B.b是电子运动轨迹，c是质子运动轨迹C.c是电子运动轨迹，b是质子运动轨迹D.d是电子运动轨迹，a是质子运动轨迹【答案】C【解析】【详解】由题意可知，电子与质子有相同的速度，且电子质量小于质子，则电子的半径小于质子，由于电子带负电，质子带正电，由根据左手定则可知，电子偏右，质子偏左，故C正确；A、B、D错误．18.在真空的玻璃管中封有两个电极，当加上一定电压后，会从阴极射出一束高速电子流，称为阴极射线。若在玻璃管的正上方平行放置一根通有强电流的长直导线，其电流方向如图所示，则阴极射线将会（）A.向上偏转 B.向下偏转 C.向纸内偏转 D.向纸外偏转【答案】A【解析】【详解】根据右手定则判定通电导线下方部分的磁场方向垂直纸面向外；根据左手定则判断电子在磁场中受力方向向上，故阴极射线将向上偏转。故选A。19.如图所示，用丝线吊一个质量为m的带电（绝缘）小球处于匀强磁场中，空气阻力不计，当小球分别从A点和B点向最低点O运动，则两次经过O点时（）A.小球的动能不相同B.丝线所受的拉力相同C.小球所受的洛伦兹力相同D.小球的向心加速度相同【答案】D【解析】【详解】A．带电小球受到洛伦兹力和绳的拉力与速度方向时刻垂直，对小球不做功，只改变速度方向，不改变速度大小，只有重力做功，小球两次经过O点时，重力做的功相同，由动能定理可知，小球两次经过O点时动能相同，故A错误；BC．小球分别从A点和B点向最低点O运动且两次经过O点时速度方向相反，由左手定则可知，两次过O点洛伦兹力方向相反，受力分析可知，绳的拉力大小也就不同，故BC错误；D．小球两次经过O点时速度大小相同，由可知，向心加速度相同，故D正确。故选D。20.如图所示，在x轴上方存在着垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，一个不计重力的带电粒子从坐标原点O处以速度v进入磁场，粒子进入磁场时的速度方向垂直于磁场且与x轴正方向成120°角，若粒子穿过y轴正半轴后在磁场中到x轴的最大距离为a，则该粒子的比荷和所带电荷的正负分别是（）A.，正电荷 B.，正电荷 C.，负电荷D.，负电荷【答案】C【解析】【详解】由题意可知粒子向右偏转，根据左手定则可知粒子带负电荷。作出粒子运动轨迹如图所示，设粒子的轨迹半径为r，根据几何关系有r＋rsin30°＝a根据牛顿第二定律有联立解得故选C。二、实验题（本题共3空，（1）2分，（2）4分（3）4分，共10分）21.在“用双缝干涉测光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为光源、透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大镜，如图所示。（1）M、N、P三个光学元件依次为____；A．滤光片、单缝、双缝B．单缝、滤光片、双缝C．单缝、双缝、滤光片D．滤光片、双缝、单缝（2）对于某种单色光，为增加相邻亮纹（暗纹）间距离，可采取的方法有____；A．减小双缝间距离B．增大双缝间距离C．减小双缝到屏的距离D．增大双缝到屏的距离（3）如果测得双缝与屏的距离为L，双缝间距为d，相邻两条亮纹中心间的距离为，写出计算波长λ的表达式为________。【答案】①.A②.AD③.【解析】【详解】（1）[1]这三个光学元件依次是滤光片、单缝和双缝；因为光通过单缝后的强度会减弱，所以滤光片的放置应该在单缝之前较好，这会使得通过的光线较多，提高亮度，故选A；（2）[2]根据波长可知，为增加相邻亮纹（暗纹）间的距离，应该减小双缝间距离d，增大双缝到屏的距离L，故选AD；（3）[3]如果测得双缝与屏的距离为L，双缝间距为d，相邻两条亮纹中心间的距离为，由双缝干涉条纹间距公式解得三、计算题（本题有3道小题，共30分）22.水平放置的光滑金属导轨宽L=0.2m，接有电源电动势E=3V，电源内阻及导轨电阻不计．匀强磁场竖直向下穿过导轨，磁感应强度B=1T．导体棒ab的电阻R=6Ω，质量m=10g，垂直放在导轨上并良好接触（如图），求合上开关的瞬间．（1）金属棒受到安培力的大小和方向；（2）金属棒的加速度．【答案】（1）导体棒AB受到的安培力方向水平向右；导体棒AB受到的安培力大小为0.1N；（2）导体棒AB的加速度为10m/s2．【解析】【分析】判断AB中的电流方向，再根据左手定则判断导体棒AB中受到的安培力方向．根据欧姆定律计算AB中的电流，再根据安培力F=BIL计算安培力大小．根据牛顿第二定律计算加速度．【详解】（1）导体棒AB中电流是从A到B，根据左手定则，导体棒AB受到的安培力水平向右．根据欧姆定律，导体棒中的电流为：I==0.5A，所以AB棒受到的安培力：F=BIL=1×0.5×0.2N=0.1N（2）根据牛顿第二定律：F=ma，所以导体棒AB的加速度：a==10m/s2；23.如图所示，一束电子（电荷量为e，不计重力）以速度v由A点垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的有界匀强磁场中，在C点穿出磁场时的速度方向与电子原来的入射方向成30°夹角，则电子的质量是多少？电子穿过磁场的时间