2023-2024年湖南省三湘名校教育联盟高二下学期4月期中物理试题（解析版）

三湘名校教育联盟·2024年上学期高二期中大联考物理一、单选题1.下列描述正确的是（）A.振荡电路中，回路中的电流值最大时回路中的磁场能最大B.只要有电场和磁场，就能产生电磁波C.电磁波在真空中和介质中的传播速度相同D.可利用红外线的荧光效应辨别人民币的真伪【答案】A【解析】振荡电路中，回路中的电流值最大时回路中的磁场能最大，选项A正确；均匀变化的电场（磁场）周围只能产生稳定的磁场（电场），不能产生电磁波，选项B错误；电磁波在真空中和介质中的传播速度不相同，真空中传播速度较大，选项C错误；可利用紫外线的荧光效应辨别人民币的真伪，选项D错误。故选A。2.电子透镜两极间的电场线分布如图，中间的一条电场线为直线，其他电场线对称分布，、、、为电场中的四个点，其中、点和、点分别关于、轴对称，一离子仅在电场力作用下从运动到，轨迹如图中虚线所示，下列说法正确的是（）A.、两点的场强相同B.直线是电场中的一条等势线C.离子在、两点的动能满足D.若把该离子从点由静止释放，那离子会沿着点所在的电场线到达点【答案】C【解析】由电场线分布规律可知、两点的场强大小相等，方向不同，故A错误；由对称性可知、两点电势相等，等势面与电场线垂直，所以直线不是等势线，故B错误；由图中轨迹的弯曲方向可知，离子带负电，沿着电场线电势降低可知点电势大于点电势，根据电势能，可知离子在、两点的电势能满足，离子在点到点过程中，由能量守恒可得，故C正确；点所在的电场线是一条曲线，由力与运动可知，离子不会沿着点所在的电场线到达点，故D错误；故选C。3.如图甲所示为以点为平衡位置，在、两做简谐运动的弹簧振子，图乙为这个弹簧振子的振动图像，由图可知，下列说法正确的是（）A.该简谐运动的振幅是B.在时，弹簧振子的回复力为最大值，且指向轴的正方向C.从到时间内，弹簧振子做加速度减小的加速运动D.在与两个时刻，弹簧振子的速度相同【答案】C【解析】由图可知，位移最大值为，故振幅是，A错误；在时，弹簧振子的位移为正向最大值，而弹簧振子的回复力大小与位移大小成正比，方向与位移方向相反，B错误；从到时间内，弹簧振子从负向最大位移处向平衡位置运动，位移逐渐减小，加速度逐渐减小，加速度方向与速度方向相同，弹簧振子做加速度减小的加速运动，C正确；在与两个时刻，振子在同一位移处，但速度等大反向，D错误。故选C4.一列简谐横波沿轴方向传播，如图所示，实线为时的波形，虚线为时的波形.下列判断正确的是（）A.当波沿轴正方向传播时，这列波的波速为B.当波沿轴负方向传播时，这列波的波速为C.若波沿轴正方向传播，则波的最大周期为D.在时，平衡位置位于和的两个质点的振动状态相同【答案】A【解析】由图可知，波长为，当波沿轴正方向传播时，这列波的波速为，当波沿轴负方向传播时，这列波的波速为，A正确，B错误；当波沿轴负方向传播时，这列波的最小波速为，波沿轴负方向传播，则波的最大周期为，当波沿轴正方向传播时，这列波的最小波速为，波沿轴正方向传播，则波的最大周期为，C错误；平衡位置和的两质点，其平衡位置相距，其振动方向始终相反，D错误。故选A。5.回旋加速器是加速带电粒子的装置，如图所示其核心部件是分别与高频交流电源两极相连接的两个形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，形盒的半径为，质量为、电荷量为的质子从半盒的质子源（点）由静止释放，质子在加速电压为的电场中加速，加速到最大动能后经粒子出口处射出，此时形盒中的磁场的磁感应强度大小为，形盒缝隙间电场变化周期为。若忽略质子在电场中的加速时间，不考虑相对论效应，且不计质子重力，则下列说法正确的是（）A.带电粒子在磁场中运动时，受到的洛伦兹力不做功，因此带电粒子从形盒射出时的最大动能与磁场的强弱无关B.用回旋加速器加速氘核和氦核的磁感应强度大小相等C.盒内质子的轨道半径由小到大之比为D.质子在磁场中运动的总时间为【答案】B【解析】带电粒子在回旋加速器中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有，则，当时，质子有最大动能，可知带电粒子从形盒射出时的最大动能与磁场的强弱有关，故A错误；为了使得粒子在回旋加速器中正常加速，粒子在磁场中匀速圆周运动的周期与交变电流的周期应相等，即，由于氚核（）和氦核（）的比荷相等，则氚核（）和氦核（）运动过程所加磁场的磁感应强度相等，即加速氚核（）和氦核（）的磁感应强度大小相等，故B正确；质子每经过次加速电场动能增大，知盒内质子的动能由小到大依次为、、…，又，则半径由小到大之比为，故C错误；设在电场中加速的次数为，根据动能定理，在电场中加速一次后，在磁场中运动半圈，在磁场中运动半圈的时间，质子在磁场中运动的总时间，D错误；故选B。6.一列简谐横波在时的波形图如图甲所示，、是介质中的两个质点，图乙是质点的振动图像。关于该简谐波，下列说法正确的是（）A.波长为 B.时质点正向下运动C.质点的平衡位置坐标 D.波速为，沿轴负方向传播【答案】D【解析】由题图甲可以看出，该波的波长为，由题图乙可以看出周期为，波速为，当时，点向上运动，结合题图甲根据“上下坡”法可得波沿轴负方向传播，A错误，D正确；当时，点向上运动，结合题图甲根据“上下坡”法可得点也向上运动，B错误；由题图甲可知，处，则，由题图乙可知，时，质点处于平衡位置，经过，其振动状态向轴负方向传播到点处，则，故，故C错误；故选D。二、多选题7.某同学在探究单摆运动中，用力传感器测量摆线的拉力大小，如图甲所示。图乙是与力传感器连接的计算机屏幕所显示的图像，取，取，根据图乙信息可得（）A.摆球在摆动的过程中受重力、摆线对摆球的拉力和回复力这个力作用B.在到内，摆球的重力势能在增加C.单摆的周期是D.由乙图信息和单摆的周期公式可以计算出单摆的长度约为【答案】B、D【解析】摆球在摆动的过程中受重力和摆线对抾球拉力，单摆运动的回复力是摆球重力在垂直摆线方向上的分力充当，故A错误；当小球运动到最高点时，绳的拉力达到最小，力传感器的示数最小，所以在到内，摆球离开了最低点向最高点运动，抾球的重力势能在增加，故B正确；由图乙可知，单摆的周期是，故C错误；根据单摆的周期公式，由图乙可知，解得，故D正确。故选BD。8.如图所示，竖直放置的、带等量异种电荷的两正对平行金属板、间存在匀强电场，金属板板长为（不考虑边界效应）。时刻，位于板中点处的粒子源发射两个速度大小为的相同粒子，垂直板向右发射的粒子，到达板时速度大小为；平行板向下发生的粒子，刚好从板下端边缘射出.不计重力和粒子间的相互作用，则（）A.两个粒子带正电 B.两个粒子的动能增加量不相等C.两个粒子在金属板、间运动的时间不相等 D.两个粒子在电场中加速度相同，且加速度【答案】C、D【解析】由于不知道板和板的电势高低，故不能确定两粒子的电性，故A错误；根据题意两个粒子都是从板到达了板，电场力对两个粒子做了相同的正功，故两个粒子的动能增加量相等，B错误；两个粒子在垂直板方向上，初速度不一样，但加速度相同，故两个粒子在金属板、间运动的时间不相等，C正确；设两板间距离为，对于平行板向下的粒子刚好从板下端射出，在两板间做类平抛运动，有，，对于垂直板向右的粒子，在板间做匀加速直线运动，又因两粒子在电场中加速度相同，有，联立解得，，故D正确；故选CD。9.如图所示，某理想变压器原、副线圈中接有额定电压相同的三只灯泡，其中和是同种规格的灯泡，当输入电压为灯泡额定电压的倍时，三只灯泡均能正常发光，不考虑灯泡灯丝电阻的变化，下列说法正确的是（）A.原、副线圈匝数比为 B.原、副线圈匝数比为C.和两灯泡的电阻之比为 D.和两灯泡的电阻之比为【答案】B、C【解析】设灯泡的额定电压为，两灯均能正常发光，依题意知原线圈的输出端电压，副线圈两端电压，故，故A错误，B正确；根据公式，因为小灯泡两端的电压相等，所以根据公式可得，灯泡和的电阻之比为，故C正确，D错误。故选BC。10.真空区域有宽度为的匀强磁场，如图所示，、是磁场的边界.质量为、电荷量为的粒子（不计重力）以速度沿着与夹角的方向射入磁场中，粒子恰好没有从边界射出磁场.则下列说法正确的是（）A.若磁场方向是垂直纸面向里，匀强磁场的磁感应强度B.若磁场方向是垂直纸面向外，匀强磁场的磁感应强度C.若磁场方向是垂直纸面向里，粒子在磁场中运动的时间D.若磁场方向是垂直纸面向外，粒子在磁场中运动的时间【答案】A、D【解析】此题未说明磁场方向，因此要分情况讨论，若磁场方向是垂直纸面向里，粒子刚好没能从边界射出磁场，设粒子在磁场中做圆周运动的轨迹半径为，粒子的轨迹如图甲所示，由几何关系可知，轨迹半径，由于粒子做圆周运动，由牛顿第二定律得，得，由几何知识可得，轨迹所对的圆心角为，则运动的时间，又因圆周运动的周期，所以，A正确，C错误；若磁场方向是垂直纸面向外，粒子的轨迹如图乙所示，由几何关系可知，轨迹半径，进一步可得，由几何知识可得，轨迹所对的圆心角为，则运动的时间，故B错误，D正确。故选AD。三、实验题11.某同学用如图所示装置做验证动量守恒定律的实验.图中点是水平轨道末端在记录纸上的竖直投影点，实验时先让质量为的入射小球从斜槽上某一固定位置由静止释放，小球从轨道末端水平抛出，落到位于水平地面的复写纸上，找到其平均落地点的位置，测量平抛水平射程。再把质量为的被碰小球放在水平轨道末端，仍将小球从位置由静止释放，小球和碰撞后，分别在白纸上留下各自的平均落地点、，测量平拋水平射程、。（1）在这个实验中，两个小球的质量应满足________（选填“”“”或“”）；（2）若两小球碰撞遵循动量守恒定律，其表达式可表示为______（用含、、、和代数式表示）；（3）该同学进一步测量发现，总是满足，由此判断小球与的碰撞属于____（填字母）。A.弹性碰撞 B.非弹性碰撞 C.完全非弹性碰撞 D.都有可能【答案】（1）；（2）；（3）B【解析】（1）在这个实验中，为了防止碰后入射球反弹，则入射球的质量必须要大于被碰球的质量，即两个小球的质量应满足；（2）本实验中两小球做平抛运动下落高度相同，而竖直方向做自由落体运动，因此可知时间相等，而水平方向做匀速直线运动，水平位移，可得，根据碰撞过程中动量守恒有，两边消掉后，有；（3）小球与碰撞后分开，说明不是完全非弹性碰撞；假设两小球是弹性碰撞，系统动量守恒有，根据机械能守恒有，联立解得，进一步可得，由于，该碰撞不是弹性碰撞，是非弹性碰撞。故选B。12.用（电流传感器，内阻可忽略）测电源电动势和内阻的电路如图甲所示，是定值电阻，。闭合开关，调节电阻箱，记录电阻箱接入电路的阻值和相应的电流，将测得数据以为横坐标，以______为纵坐标（选填“”或“”），经计算机拟合得到如图乙所示图像.纵、横坐标所满足的表达式为______（用题中的物理符号表示），由图线可得该电源电动势为______，内阻为______；若换用有一定内阻的电流表代替电流传感器，那上述所测得的电源内阻值______（选填“偏大”“偏小”或“相等”）。【答案】；；；；偏大【解析】由闭合电路欧姆定律有，整理有，所以纵坐标为；由图像乙得，，解得，，代入可得，设电流传感器中的内阻值为，由闭合电路欧姆定律有，整理有，由图像乙得，可得，可见所测得的电源内阻值偏大。四、解答题13.如图所示，为某玻璃材料的截面，部分为直角三角形棱镜，，部分是半径为的四分之一圆弧状玻璃，点为圆心，一束单色光从弧面上的点平行边斜射入玻璃材料，其折射光线与边平行，已知，空气中的光速为。（1）求玻璃材料的折射率；（2）求光束在玻璃材料中的传播时间。【答案】（1）；（2）【解析】（1）根据题意，画出光路图，如图所示，光线从界面的点进入玻璃棱镜，根据几何关系，可得入射角，折射角，根据可得折射率；（2）如图所示，当光线射到界面，入射角大小为，由于，可知光线在界面会发生全反射，由几何关系得，，由折射定律，光束在玻璃材料中的传播时间，解得。14.用均匀导线制成的单匝正方形闭合导线框，其质量为、边长为、总电阻为。将其置于磁感应强度大小为、方向垂直纸面向外的水平匀强磁场上方处，磁场的上下边界水平，磁场的上、下边界相距，如图所示。将导线框由静止释放，当导线框边刚出磁场的下边界时，恰好处于平衡状态，已知下落过程中边始终保持水平，重力加速度大小为，，不计空气阻力。求：（1）导线框边刚出磁场的下边界时，导线框的速度大小；（2）导线框从静止下落到边刚出磁场时，导线框中产生的热量；（3）导线框从静止下落到边刚出磁场的过程中，所用的时间。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】（1）导线框边刚出磁场的下边界时，线框产生的感应电动势为，根据闭合电路的欧姆定律可知线框中的感应电流为，根据平衡条件有，解得；（2）导线框从静止下落到边刚出磁场的过程中，根据能量守恒定律有，结合上述解得；（3）设导线框进入磁场过程中某时刻速度，导线框中产生的感应电动势，感应电流，所受安培力，联立可得，安培力的冲量，导线框从静止下落到边刚出磁场的过程中，应用动量定理，联立可得。15.如图所示，质量为的小圆环套在足够长