2022-2023学年安徽省合肥市肥东县高二（下）期中物理试卷
第I卷（选择题）
一、单选题（本大题共5小题，共30分）
1. 如图所示，两束单色光、分别沿半径方向由空气射入半圆形玻璃砖，出射光合成一束复光，下列说法正确的是( )
A. 光的频率较大
B. 光的折射率较大
C. 在玻璃中光传播的速度较大
D. 从玻璃向真空中传播时，光发生全反射的临界角较小
2. 如图，在等臂电流天平的右端托盘下固定一矩形线圈，线圈匝数为，底边长为，调平衡后放在磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里的匀强磁中，线圈平面与磁场垂直；当线圈中通入图示方向的电流时，在天平左、右两边加上质量分别为、的砝码使天平再次平衡，重力加速度为，则以下关系式正确的是
A. B.
C. D.
3. 某国产直升机在我国某地上空悬停，长度为的导体螺旋桨叶片在水平面内顺时针匀速转动俯视，转动角速度为。该处地磁场的水平分量为，竖直分量为。叶片的近轴端为，远轴端为。忽略转轴的尺寸，则叶片中感应电动势为
A. ，端电势高于端电势 B. ，端电势低于端电势
C. ，端电势高于端电势 D. ，端电势低于端电势
4. 一圆环形铝质金属圈阻值不随温度变化放在匀强磁场中，设第内磁感线垂直于金属圈平面即垂直于纸面向里，如图甲所示．若磁感应强度随时间变化的关系如图乙所示，那么第内金属圈中( )
A. 感应电流逐渐增大，沿逆时针方向
B. 感应电流恒定，沿顺时针方向
C. 圆环各微小段受力大小不变，方向沿半径指向圆心
D. 圆环各微小段受力逐渐增大，方向沿半径指向圆心
5. 如图所示，虚线为匀强电场和匀强磁场的分界线，电场线与分界线平行。一带电粒子以初速度垂直于电场线射入电场，并能进入磁场。已知磁感应强度为，粒子的比荷为，不计粒子的重力。则粒子第一次进、出磁场两点的距离为( )
A. B. C. D.
二、多选题（本大题共3小题，共18分）
6. 如图所示为某种质谱仪工作原理示意图，离子从电离室中的小孔飘出初速度不计，经电压为的加速电场加速后，通过小孔，从磁场上边界垂直于磁场方向进入磁感应强度为的匀强磁场中，运动半个圆周后打在照相底片上并被吸收形成谱线。照相底片上有刻线均匀分布的标尺图中未画出，可以直接读出离子的比荷。下列说法正确的是
A. 打在照相底片上的离子带正电
B. 可以通过减小磁感应强度来增大不同离子形成谱线之间的间隔
C. 谱线对应比荷的值大于谱线对应比荷的值
D. 标尺上各刻线对应比荷的值是均匀的
7. 单匝闭合矩形线框电阻为，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量与时间的关系图象如图所示。下列说法正确的是( )
A. 时刻线框平面与中性面垂直
B. 线框电动势有效值为
C. 电动势的瞬时表达式为
D. 时刻电动势最大
8. 如图所示在光滑绝缘水平面上有一单匝线圈，在水平外力作用下以大小为的速度向右匀速进入竖直向上的匀强磁场第二次以大小为的速度向右匀速进入该匀强磁场，则下列说法正确的是( )
A. 笫二次进入与笫一次进入时线圈中的电流之比为
B. 第二次进入与第一次进入时外力做功的功率之比为
C. 第二次进入与笫一次进入时线圈中产生的热量之比为
D. 第二次进入与第一次进入时通过线圈中某一横截面的电荷量之比为
第II卷（非选择题）
三、实验题（本大题共2小题，共16分）
9. 某同学使用下图所示的三组器材探究电磁感应现象．
在甲图中，闭合开关后，将滑片向右迅速移动的过程中，线圈中的磁通量________选填“增大”或“减小”
在乙图中，将导体棒向右平移的过程中，电表指针________选填“偏转”或“不偏转”
在丙图中，将条形磁铁向下插入线圈的过程中，感应电流从________选填“正”或“负”极接线柱流入电表．
10. 下图为“用双缝干涉测量光的波长”实验装置。
下列关于实验操作的说法中正确的是( )
A.实验架必须保持水平
B.调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应该放上单缝和双缝
C.测量某条干涉亮条纹位置时，应使测量头分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐
在实验中，若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是( )
A.减小双缝间距
B.将屏幕向远离双缝的位置移动
C.将光源向远离双缝的位置移动
实验测得双缝间的距离，双缝到屏的距离，若第个亮条纹到第个亮条纹的中心间距为，则该单色光的波长为__________。
四、计算题（本大题共3小题，共36分）
11. 如图甲，在虚线所示的区域有垂直纸面向里的匀强磁场，磁场变化规律如图乙所示，面积为的单匝金属线框处在磁场中，线框与电阻相连．若金属框的电阻为，求：
时间内穿过线框的磁通量的变化率
流过电阻的感应电流方向
金属框中产生的感应电流大小．
12. 如图所示，水平正对固定的、两长直平行金属板相距为，板间匀强电场的电场强度大小为，板下方足够大的空间存在着磁感应强度大小为、方向水平向里的匀强磁场。一质量为电荷量为的带正电粒子，贴近板的左端以大小为的初速度水平射入匀强电场，从狭缝穿过板后垂直进入匀强磁场做匀速圆周运动。不计粒子受到的重力。求：
粒子在两板间运动的时间；
粒子在磁场中做圆周运动的半径。
13. 如图所示，光滑导轨、的水平部分处在方向竖直向上、磁感应强度为的匀强磁场中，导轨右部分宽度为，左部分宽度为，将质量均为的金属棒和分别置于导轨上不同宽度处，且两棒均与轨道垂直。将棒置于距离水平导轨高度处时静止释放，棒沿轨道下滑后始终在左部分磁场中运动．两棒有电阻，导轨无电阻，左右水平部分均足够长，求：
棒滑至水平轨道瞬间的速度大小；
棒和棒最终的速度比值；
整个过程中系统产生的焦耳热。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、从图中我们可以看出，光的入射角要比光的入射角要大，它们的折射角相同。可知的折射率大，所以的频率大，故AB错误；
C、光在玻璃中的传播速度，因为光的折射率小，在玻璃中光传播的速度较大。故C正确；
D、从玻璃向真空中传播时，根据，因为光的折射率小，所以光发生全反射的临界角较大，故D错误；
故选：。
2.【答案】
【解析】
根据左手定则可知，线圈所受的安培力方向为竖直向上，根据平衡条件有：，解得：，故选B。
3.【答案】
【解析】
每个叶片中的感应电动势；
北半球地磁场磁感线的竖直分量竖直向下，导体螺旋桨叶片在水平面内顺时针匀速转动俯视，由右手定则可知，点电势低于点电势，故D正确，ABC错误。
故选D。
4.【答案】
【解析】解：、第内，向里的磁场逐渐增大，根据楞次定律可得，感应电流的磁场方向向外，感应电流沿逆时针方向；由于磁场是均匀增大的，根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势的大小不变，所以感应电流不变。故AB错误；
、圆环各微小段受力：，由于磁场逐渐增大，所以圆环各微小段受力逐渐增大；由左手定则可得，安培力的方向沿半径指向圆心。故C错误；D正确。
故选：。
5.【答案】
【解析】
根据题意，设粒子带正电，进入磁场时速度大小为，方向与水平方向夹角为，画出粒子的运动轨迹，如图所示
根据题意可知，粒子在电场中做类平抛运动，由运动规律有
解得
粒子在磁场中做圆周运动，由牛顿第二定律有
解得
由几何关系可得，粒子第一次进、出磁场两点的距离为
由于粒子的比荷为，则粒子第一次进、出磁场两点的距离为
故选A。
6.【答案】
【解析】解：、打在照相底片上的离子刚进入磁场时受到的洛伦兹力向左，由左手定则判断可知，该离子带正电，故A正确；
B、离子在电场中加速时，有，得。
离子在磁场中做匀速圆周运动的半径为，联立可得，
谱线之间的间隔为，
可知与成反比，可以通过减小磁感应强度来增大不同离子形成谱线之间的间隔，故B正确；
C、由，知离子的比荷越大，离子在磁场中做匀速圆周运动的半径越小，则谱线对应比荷的值小于谱线对应比荷的值，故C错误；
D、标尺上各刻线到小孔的距离为，因与比荷是非线性关系，所以标尺上各刻线对应比荷的值是不均匀的，故D错误。
故选：。
7.【答案】
【解析】
A.由图可知在 时刻，线框的磁通量最大，所以线框平面处在中性面，故A错误；
B.由图可得磁通量的最大值为 ，周期为 ，所以角速度为 ，可知线框感应电动势的最大值为 ，由于此线框在磁场绕轴转动时产生的电流为正弦交流电，故其电动势的有效值为，故B正确；
C.线圈从磁通量最大时刻开始计时，则电动势的瞬时表达式为，故C错误；
D.时刻，线框的磁通量为零，此时瞬时电动势最大，故D正确。
8.【答案】
【解析】A.线圈进入磁场过程中，产生的感应电动势，感应电流为：，感应电流与速度成正比，第二次进入与第一次进入时线圈中电流之比：，故A正确；
B.线圈进入磁场时受到的安培力为：，线圈做匀速直线运动，由平衡条件得，外力为：，外力功率为：，功率与速度的平方成正比，第二次进入与第一次进入时外力做功的功率之比为：，故B错误；
C.线圈进入磁场过程中产生的热量为：，产生的热量与速度成正比，第二次进入与第一次进入时线圈中产生热量之比：，故C正确；
D.通过导线横截面电荷量为：，电荷量与速度无关，电荷量之比为：，故D错误。
9.【答案】增大；偏转；负。
【解析】
在甲图中，闭合开关后，将滑片向右迅速移动的过程中，接入电路中的电阻减小，那么线圈的电流变大，导致线圈中的磁场增强，那么线圈中的磁通量增大；
在乙图中，将导体棒向右平移的过程中，出现导体棒切割磁感线，从而产生感应电流，因此电表指针偏转；
在丙图中，将条形磁铁向下插入线圈的过程中，根据楞次定律的“增反减同”，结合右手螺旋定则，那么感应电流从负极接线柱流入电表。
故答案为：增大；偏转；负。
10.【答案】 ； ．
【解析】
此实验要求光源、遮光片、单缝、双缝、屏在一条直线上即可，错；
调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，不需放单缝和双缝，错；
测量某条干涉亮条纹位置时，应使测量头分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐，C正确。
根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距可知，要使增大，可以增大波长或增大双缝到屏的距离或缩小双缝间的距离，所以选项A、B正确。
第个亮条纹到第个亮条纹的中心间距为 ，则 ， 由可知，则 。
11.【答案】解：由图象可知，时间内穿过线框的磁通量的变化率：；
由楞次定律可得：感应电流的方向为逆时针，所以通过的电流方向为；
穿过线圈的感应电动势为：；
由闭合电路殴姆定律可得：；
答：时间内穿过线框的磁通量的变化率；
流过电阻的感应电流方向；
金属框中产生的感应电流大小．
12.【答案】解：
设粒子在两板间运动的加速度大小为根据牛顿第二定律有：
根据匀变速直线运动的规律有：
解得：
设粒子到达点时的速度大小为，根据动能定理有：
洛伦滋力提供粒子做圆周运动所需的向心力，有：
解得：。
13.【答案】解：金属棒下滑过程机械能守恒，由机械能守恒定律得：
解得：；
最终两金属棒做匀速直线运动，回路电流为零，两金属棒产生的感应电动势大小相等，设的速度为，的速度为，
感应电动势：，，
金属棒匀速运动时，
解得：：：；
设从进入水平轨道到两金属棒达到稳定状态需要的时间为，由动量定理得：
对：，
对：
解得：，，
对系统，由能量守恒定律得：
解得：。
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