2022-2023学年江苏省南通市海安市实验中学高二上学期期中物理试题 解析版

2022-2023学年江苏省南通市海安市实验中学高二上学期期中物理试题 解析版

一、单项选择题（每题4分，共40分）

1. 已知匝数为n的正方形线框，面积为S，垂直于磁场放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，如图所示，则穿过该线框的磁通量为（　　）

A. Φ=nBS B. Φ=BS C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】穿过线圈的磁通量与线圈的匝数无关，且当线圈平面与磁场垂直时，有

故选B。

2. 在盛沙的漏斗下面放一木板，让漏斗左右摆动起来，同时其中细沙匀速流出，经历一段时间后，观察木板上沙子的堆积情况，则沙堆的剖面应是下图中的（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】不考虑空气阻力，漏斗在从最左端向最右端运动和从最右端向最左端运动时，到达最底端运动速度最快，细沙漏到地面上的最少，两端漏斗运动的最慢，细沙漏到地面上的最多，故选项B正确，选项A、C、D错误；

故选选项B．

3. 如图所示，在光滑水平面上，有一质量M=3kg的薄板和质量m=1kg的物块都以v=4m/s的初速度相向运动，它们之间有摩擦，薄板足够长，当薄板的速度为2.9m/s时，物块的运动情况是（　　）

A. 做减速运动 B. 做加速运动

C. 做匀速运动 D. 以上运动都有可能

【答案】A

【解析】

【详解】开始阶段，物块向左减速，薄板向右减速，当物块的速度为零时，设此时薄板的速度为v1，规定向右为正方向，根据动量守恒定律得

(M－m)v=Mv1

解得

v1≈2.67m/s<2.9m/s

所以物块处于向左减速的过程中。

故选A。

4. 渔船上的声呐利用超声波来探测远方鱼群的方位。某渔船发出的一列超声波在时的波动图像如图1所示，图2为质点的振动图像，则（　　）

A. 该波沿轴负方向传播 B. 时间内，质点沿轴运动了

C. 该波的波速为 D. 在任意的时间内，质点运动的路程一定是

【答案】D

【解析】

【详解】A. 由图2知时质点位于平衡位置沿y轴正向振动，由图1根据波的平移法知该波沿轴正方向传播，故A错误；

B．质点不随波迁移，不沿轴运动，故B错误；

C．由图1知该波的波长，由图2知该波的周期，则该波的波速为

故C错误；

D．由图1知振幅为，在任意的时间内，质点运动的路程

故D正确。

故选D。

5. 用单色激光照射间距不同的双缝和宽度不等的单缝时，得到下图所示的图样。以下判断正确的是（　　）

A. 只有甲是双缝干涉图样 B. 形成丙衍射图样的单缝比丁的更窄

C. 只有乙、丙是单缝衍射图样 D. 乙是图示中最明显的衍射现象图样

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】AD．单缝衍射条纹中间宽、两边窄，呈现不等间距．双缝干涉条纹等宽、等间距，则甲、乙两图是干涉条纹，丙、丁是衍射条纹。故AD错误；

BC．丙、丁两图是衍射条纹，而随着缝间距越小，衍射条纹越大，则形成丙衍射图样的单缝比丁的更窄。故B正确，C错误。

故选B。

6. 如图所示，a、b两根长直导线垂直纸面放置，两导线内通有大小相等、方向相反的电流，O点在纸面与导线平面的交线上且到两导线距离相等，MN是过O点且垂直于导线平面的竖直线，一个带电粒子从M点以速度v沿MN方向运动，粒子重力不计，下列说法正确的是（　　）

A. 粒子沿MN方向先做加速运动后做减速运动

B. 粒子沿MN方向一直做匀速直线运动

C. 粒子偏向MN左侧先做加速运动后做减速运动

D. 粒子偏向MN右侧先做减速运动后做加速运动

【答案】B

【解析】

【详解】根据右手螺旋定则和磁场叠加原理可知，两通电直导线在直线MN上所产生的合磁场方向始终沿MN方向，当带电粒子沿MN方向运动时，其运动方向正好与合磁场方向平行，则带电粒子不受洛伦兹力作用，故粒子将一直做匀速直线运动。

故选B。

7. 在同一地点有两个静止的声源，发出声波1和声波2在同一空间的空气中沿同一方向传播，图为某时刻这两列波的图像，下列说法正确的是（　　）

A. 波1的传播速度比波2的传播速度大

B. 相对于同一障碍物，波2比波1的衍射现象更明显

C. 在两列波传播的方向上，不会产生稳定的干涉现象

D. 在两列波传播方向上运动的观察者，听到这两列波的频率均与从声源发出的频率相同

【答案】C

【解析】

【详解】A．两列声波在同一空间的空气中沿同一方向传播，波速相同。故A错误；

B．由图读出声波1比声波2波长长，波长越长，波动性越强，所以相对于同一障碍物，波1比波2更容易发生衍射现象。故B错误；

C．由v=λf得到两波频率之比为

f1：f2=1：2

两列波发生干涉的必要条件是频率相同，所以在这两列波传播的方向上，不会产生稳定的干涉现象。故C正确；

D．由于观察者在两列波传播方向上运动，会发生多普勒效应，则听到这两列波的频率均与从声源发出的频率不相同。故D错误。

故选C。

8. 一束复色光沿半径方向射向一半圆形玻璃砖，发生折射而分为a、b两束单色光，其传播方向如图所示。下列说法中正确的是（   ）

A. 玻璃砖对a、b的折射率关系为na < nb

B. a、b在玻璃中的传播速度关系为va > vb

C. 单色光a从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光b从玻璃到空气的全反射临界角

D. 用同一双缝干涉装置进行实验可看到a光干涉条纹的间距比b光的宽

【答案】C

【解析】

【分析】

详解】A．由折射定律有

nasini = sinθa，nbsini = sinθb

结合光路图可知

na > nb

A错误；

B．根据波速与折射率的关系可知

va < vb

B错误；

C．当恰好发生全反射时有

sinC =

则

Ca < Cb

C正确；

D．根据波长与折射率关系有

λa < λb

由干涉条纹间距公式有

x =

则

xa < xb

D错误。

故选C。

9. 在匀强磁场中有粗细均匀的同种导线制成的直角三角形线框abc，∠a＝90°，∠c＝37°，磁场方向垂直于线框平面，a、c两点接一直流电源，电流方向如图所示。已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，则下列说法正确的是（　　）

A. 导线bc受到的安培力大于导线ac所受的安培力

B. 导线abc受到的安培力的合力大于导线ac受到的安培力

C. 导线ab、ac所受安培力的大小之比为3：8

D. 导线abc受到的安培力的合力方向垂直于ac向上

【答案】C

【解析】

【详解】A．设磁感应强度大小为B，ac边长为L，则abc的长度

由题意可知在a、c点接一直流电源后流过abc导线的电流为，流过ac导线的电流为，故导线bc受到的安培力大小为

导线ac所受的安培力大小为

故A错误；

B．导线abc的有效长度为L，受到的安培力大小为

故B错误；

C．ab、ac所受安培力的大小之比

故C正确；

D．根据左手定则，导线abc受到的安培力的合力方向垂直于ac向下，故D错误。

故选C。

10. 如图，光滑水平面上置有质量分别为和的物块A、B，两物块间用劲度系数，两物块间用劲度系数k=200N/m的轻质弹簧相连，其中A紧靠竖直墙壁，弹簧处于原长。已知弹簧振子的周期公式为，其中k为弹簧劲度系数，m为振子质量，现用水平向左的力F缓慢推动物块B，到达某一位置时保持静止，此过程力F做的功为；瞬间撤去推力F，下列说法正确的是（  ）

A. 弹簧第一次恢复原长过程中，物块A、B及弹簧组成的系统机械能和动量都守恒

B. 弹簧第一次恢复原长过程中，墙壁对物块A的冲量为

C. 弹簧第一次恢复原长过程中，弹簧对B的平均作用力大小为

D. 在撤去推力F后的运动过程中，物块A的最大速度为

【答案】C

【解析】

【详解】A．弹簧第一恢复原长的过程中，物块A、B及弹簧组成的系统只有弹力做功，则物块A、B及弹簧组成的系统机械能守恒，A受到墙壁的力，所以系统合外力不为零，则系统动量不守恒，A错误；

B．从力F推动B到弹簧第一次恢复原长，设弹簧恢复原长时B的速度为，根据动能定理

弹簧第一次恢复原长过程中，物块A静止不动，则墙壁对物块A的冲量大小等于弹簧对A的冲量大小，弹簧对A的力大小等于对B的力大小，所以弹簧对A的冲量大小等于弹簧对B的冲量大小，则

B错误；

C．弹簧第一次恢复原长过程中，弹簧与B组成系统做简谐运动，B为弹簧振子，则弹簧第一次恢复原长的时间

则弹簧对B的平均作用力大小为

C正确；

D．从弹簧第一次恢复原长到弹簧第二次恢复原长的过程中，弹簧处于伸长状态，对物块A一直做正功，A一直在加速，之后，弹簧处于压缩状态，对物块A做负功，A开始减速，所以，当弹簧第二次恢复原长时A的速度最大。取向右为正方向，根据系统的动量守恒和机械能守恒得

解得物块A的最大速度

D错误。

故选C。

二、实验题：（每空2分，共14分）

11. 某探究小组探究单摆的装置如图甲所示，细线端拴一个球，另一端连接拉力传感器，固定在天花板上，将球拉开一个很小的角度静止释放，传感器可绘制出球在摆动过程中细线拉力周期性变化的图像，如图乙所示。

（1）用游标卡尺测出小球直径d如图丙所示，读数为______mm；

（2）现求得该单摆的摆长为L，则当地的重力加速度为______（用题中的字母表示，包括图乙中）；

（3）若科学探险队员在珠穆朗玛峰山脚与山顶利用该装置分别作了实验。在山脚处，他作出了单摆图像为如图丁中直线c，当他成功攀登到山顶后，他又重复了在山脚做的实验，则利用山顶实验数据作出的图线可能是图丁中的直线______。

【答案】    ①.     ②.     ③. a

【解析】

【详解】（1）[1]由题图丙所示游标卡尺可知，游标尺是20分度的，游标尺的精度是0.05 mm，游标卡尺示数为

（2）[2]摆球经过平衡位置时细线的拉力最大，在一个周期内摆球两次经过平衡位置，由题图乙所示图像求出单摆的周期

由单摆周期公式

可知，重力加速度

（3）[3]由单摆周期公式

可得

T2—L图像的斜率

重力加速度

珠穆朗玛峰山顶的重力加速度小于山脚的重力加速度，因此在峰顶做实验时图像斜率较大，在峰顶做实验作出的图线可能是直线a。

12. 在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面、与玻璃砖位置的关系分别如图甲、乙、丙所示，其中甲、丙同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖。他们的其它操作均正确，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___________（填“偏大”、“偏小”、“不变”或“三种情况都有可能出现”）

乙同学测得的折射率与真实值相比___________（填“偏大”、“偏小”、“不变”或“三种情况都有可能出现”）

丙同学测得的折射率与真实值相比___________（填“偏大”、“偏小”、“不变”或“三种情况都有可能出现”）

光线进入玻璃砖内部时，光的速度会___________（填“变大”、“变小”或“不变”）

【答案】    ①. 偏小    ②. 不变    ③. 三种情况都有可能出现    ④. 变小

【解析】

【详解】[1]甲同学测量的光路图如图甲所示，真实值

测量值

因，故

所以甲同学测得的折射率与真实值相比偏小；

[2]乙同学测量的光路图如图乙所示，测量值

与真实值相比不变；

[3]丙同学的测量可能出现三种可能，光路图如图丙所示，当出射点为c时，测量值与真实值相同，当出射点在c左侧时，测量值小于真实值，当出射点在c点右侧时，测量值大于真实值，故丙同学测得的折射率与真实值相比可能偏大，可能偏小，可能不变；

[4]由光速公式

由n>1，知光从空气进入玻璃砖内部，速度变小。

三、计算题：（共46分）

13. 如图所示，在同一均匀介质中有S1和S2两个波源，这两个波源的频率、振动方向均相同，且振动的步调完全一致，S1与S2之间相距4 m，若S1、S2振动频率均为5 Hz，两列波的波速均为10 m/s，B点为S1和S2连线的中点，今以B点为圆心，以R＝BS1为半径画圆。求：

（1）该波波长为多少？

（2）在S1、S2连线上振动加强的点有几个？

（3）在该圆周上（S1和S2两波源除外）共有几个振动加强的点？

【答案】（1）2 m；（2）3个；（3）6个

【解析】

【详解】（1）由公式

得

λ＝m＝2 m

（2）在S1、S2连线上任选一点A，则

|Δx|＝|S1A－S2A|<4 m＝2λ

即

－2λ<Δx<2λ

由加强的条件

Δx＝kλ

得

－2<k<2

故

k＝－1、0、1

即有3个振动加强点。

（3）如图所示，A、B、C三点为振动加强的点，过A、B、C三点作三条加强线（表示三个加强区域）交于圆周上A1、A2、B1、B2、C1、C2六个点，显然这六个点也为振动加强点，故圆周上共有6个振动加强点。

14. 水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ，它们之间的宽度为L，M和P之间接入电动势为E的电源（不计内阻）。现垂直于导轨搁一根质量为m、电阻为R的金属棒ab，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向与水平面夹角为θ且指向右上方，如图所示，问：

（1）当ab棒静止时，受到的支持力和摩擦力各为多少？

（2）若B的大小和方向均能改变，则要使ab棒所受支持力为零，B的大小至少为多少？此时B的方向如何？

【答案】（1），；（2），方向水平向右

【解析】

【分析】

【详解】从b向a看侧视图如图所示

(1)水平方向

Ff＝F安sin θ

竖直方向

FN＋F安cos θ＝mg

又

F安＝

联立①②③得

FN＝mg－，Ff＝

(2)要使ab棒受支持力为零，且让磁场最小，可知安培力竖直向上，则有

F安′＝mg

Bmin＝

根据左手定则判定磁场方向水平向右．

15. 如图甲所示，介质中振源O的振动图象如图乙所示，与O点在同一直线上有P、Q两个质点，P质点距离O点l1＝8m，Q质点距O点l2＝5m，振源振动所形成的机械波在传播过程中两相邻波谷之间的距离为d＝0.8m。求：

（1）振源振动方程yt；

（2）从振源振动开始计时，P质点第一次到达波谷时所需要的时间t；

（3）P质点第一次经过平衡位置向下运动时Q质点的位置。

【答案】（1）（m）；（2）4.3s；（3）Q点在正向的最大位移处

【解析】

【详解】（1）根据简谐振动规律和振动图象得

（m）

（2）设波速为v，波传到P点用时t1，由题意和波的传播规律有

联立解得

t=4.3s

（3）设质点P从起振到第一次经过平衡位置向下运动为t2，波传到Q点用时t3，Q点振动时间为t4，有

联立解得

故Q质点在正向的最大位移处。

16. 如图所示，在一水平平台上相距处放置两个质量都是的滑块P和Q。现给滑块P一水平瞬时冲量，滑块P沿平台运动到平台右端与滑块Q发生碰撞后，二者黏合后抛出，恰好能无碰撞地沿圆弧切线从A点进入光滑固定竖直圆弧轨道，并沿轨道下滑，A、B为圆弧轨道两端点且其连线水平。已知圆弧轨道半径，对应圆心角，光滑竖直圆弧轨道的最高点与平台之间的高度差，滑块P与平台之间的动摩擦因数，取重力加速度大小，，，两滑块均视为质点，不计空气阻力。求：

(1)两滑块黏合后平抛的初速度大小和运动到圆弧轨道最低点O时对轨道的压力大小；

(2)两滑块碰撞过程中损失的机械能和给予滑块P的水平瞬时冲量大小。

【答案】(1)5m/s，129N；(2)13.5J，12N·s

【解析】

【详解】(1)由

解得

设滑块黏合体平抛的初速度大小为，由于滑块黏合体无碰撞进入圆弧轨道，即落到A点时速度方向沿A点切线方向，则有

解得

滑块黏合体无碰撞进入圆弧轨道A点时速度大小

设滑块黏合体运动到最低点的速度大小为，对滑块由A点到O点的过程，由机械能守恒定律，有

在最低点O，根据牛顿第二定律，有

解得

由牛顿第三定律可知，滑块黏合体对轨道的压力大小为。

(2)设滑块P与滑块Q碰撞前的速度大小为，滑块P与滑块Q碰撞，由动量守恒定律得

解得

两滑块碰撞过程中损失的机械能

解得

设滑块P获得水平瞬时冲量后的速度大小为，滑块P在平台上运动，由动能定理，有

由动量定理，有

解得