凤阳县博文国际学校2022-2023学年第二学期高二期末联考物理试卷
一、单选题(本大题共7小题，共28分)
1．（2021·山东）用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示明暗相间的干涉条纹。下列关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化图像，可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
2．（2023高二下·凤阳期末）如图1所示，一长直导线与闭合金属线框放在同一竖直面内，长直导线中的电流i随时间t变化的关系如图2所示(规定竖直向上为电流的正方向)。则下列说法正确的是( )
A．在0~t1时间内，线框的感应电动势逐渐减小
B．在0~t2时间内，线框中产生逆时针方向的感应电流
C．在0~t2时间内，线框先有扩张的趋势后有收缩的趋势
D．t1时刻，线框中的感应电动势为零
3．（2023高二下·凤阳期末）某时刻LC振荡电路的自感线圈L中的电流产生的磁场的磁感应强度方向如图所示.下列说法正确的是（ ）
A．若电容器上极板带正电，则电容器正在放电
B．若电容器上极板带负电，则线圈中的电流正在增大
C．若磁场正在增强，则电容器两极板间的电场强度正在增大
D．若磁场正在减弱，则线圈的自感电动势正在减小
4．（2023高二下·凤阳期末）一辆质量为2200kg的汽车正在以26m/s的速度行驶，如果驾驶员紧急制动，可在3.8s内使车停下，如果汽车撞到坚固的墙上，则会在0.22s内停下，下列判断正确的是( )
A．汽车紧急制动过程动量的变化量较大
B．汽车撞到坚固的墙上动量的变化量较大
C．汽车紧急制动过程受到的平均作用力约为15000N
D．汽车撞到坚固的墙上受到的平均作用力约为15000N
5．（2023高二下·凤阳期末） 2023年4月20日，“星舰”重型运载火箭在发射升空3分钟后，于墨西哥湾上空发生非计划内解体，在半空中爆炸，航天器未能成功进入预定轨道。尽管失败了，但人类距离登陆火星的脚步更近了。已知火星的质量为地球质量的0.1倍，火星的半径为地球半径的0.5倍，在地球上秒摆的周期为2s，则该秒摆在火星上的周期为( )
A．3s B． C． D．
6．（2023高二下·凤阳期末）利用如图所示的方法可以测得金属导体中单位长度内的自由电子数，现测得一块横截面为矩形的金属导体的长为a、宽为b、厚为d，并加有与侧面垂直向里的匀强磁场B，当通以图示方向向右的电流I时，在导体上、下表面间用电压表测得电压为U。已知自由电子的电荷量为e，则下列判断正确的是( )
A．导体板上表面电势比下表面高
B．该导体单位长度内的自由电子数为
C．该导体单位长度内的自由电子数为
D．该导体单位长度内的自由电子数为
7．（2023高二下·凤阳期末）如图所示，N匝正方形闭合金属线圈abcd边长为L，总电阻为R，线圈处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，绕着与磁场垂直且与线圈共面的轴00'以角速度ω匀速转动，ab边距转轴。下列说法正确的是( )
A．线圈中感应电动势有效值为
B．如图转过90°过程中，通过线圈的电量为
C．如图转过90°时，此时磁通量最大，线圈中感应电流也最大
D．如图开始转动一周的过程中，线圈的发热量是
二、多选题(本大题共3小题，共18.0分)
8．（2023高二下·凤阳期末）如图所示，物体A、B的质量分别为m、2m，物体B置于水平面上，物体B上部半圆形槽的半径为R，将物体A从圆槽右侧顶端由静止释放，一切摩擦均不计。则( )
A．A能到达B圆槽的左侧最高点
B．A运动到圆槽的最低点时A的速率为
C．A运动到圆槽的最低点时B的速率为
D．B向右运动的最大位移大小为
9．（2023高二下·凤阳期末）如图所示，t=0时一列沿x轴正方向传播的简谐横波刚好传播到x=3.5m处，当t=2s时，P点恰好第二次到达波峰.在x=13.5m处有一接收器(图中未画出)，则下列说法正确的是( )
A．P点开始振动时方向沿y轴正方向
B．接收器在t=6s时才能接收到此波
C．从t=0开始经4.8s，x=5m处的质点运动的路程为0.9m
D．若接收器沿x轴负方向运动，接收器接收到波的频率可能为1Hz
10．（2023高二下·凤阳期末）如图所示，间距为d的平行光滑金属导轨MN、PQ固定在水平面上，与水平面成θ角，金属棒ab垂直放置在导轨上，整个装置处于匀强磁场中，匀强磁场的方向未知。已知金属棒ab的质量为m，电阻为RO，电源的电动势为E、内阻为r，闭合开关，金属棒而始终静止在导轨上。下列说法正确的是( )
A．滑动变阻器R的滑片在最左端时，金属棒受到的安培力最大
B．无论滑动变阻器R的滑片处在何位置，金属棒受到的安培力的最小值均为
C．磁感应强度有最小值时，方向垂直导轨平面向上
D．滑动变阻器R的滑片在最右端时，磁感应强度
三、实验题(本大题共2小题，共21.0分)
11．（2023高二下·凤阳期末）如图为某小组探究两滑块碰撞前后的动量变化规律所用的实验装置示意图。带刻度尺的气垫导轨右支点固定，左支点高度可调，装置上方固定一具有计时功能的摄像机。
（1）要测量滑块的动量，除了前述实验器材外，还必需的实验器材是 。
（2）为减小重力对实验的影响，开动气泵后，调节气垫导轨的左支点，使轻推后的滑块能在气垫导轨上近似做 运动。
（3）测得滑块B的质量为197.8g，两滑块碰撞前后位置x随时间t的变化图像如图所示，其中①为滑块B碰前的图线。取滑块A碰前的运动方向为正方向，由图中数据可得滑块B碰前的动量为 kg.m.s-1(保留2位有效数字)，滑块A碰后的图线为 (选填“②③④)。
12．（2023高二下·凤阳期末）某学习小组同学利用可拆变压器“探究变压器的电压与匝数的关系”，实验装置如图甲所示。
（1）该学习小组同学将电压U1=60cos100nt(V)的交流电源与原线圈相连，将副线圈接在电压传感器(可视为理想电压表)上，观察到副线圈电压u2随时间t变化的图像可能是下图中的 (填选项字母)，若原线圈接入电路的匝数为200，则副线圈接入电路的匝数为 。
（2）如图乙所示，原线圈接交流电源，副线圈接入小灯泡。第一次将铁芯装好并用螺丝进行加固，第二次未装铁芯。两次原线圈和副线圈接入电路的匝数相同，交流电源的电压也相同，则 (填“第一次”或“第二次”)小灯泡更亮，判断的依据是 。
四、计算题(本大题共3小题，共33.0分)
13．（2023高二下·凤阳期末）如图所示，真空中有一个半径为R的均匀透明介质球，一细束激光沿直线AB传播，在介质球表面的B点经折射进入球，入射角θ1=60°，在球面上另一点又一次经折射后进人真空，此时激光的传播方向相对于光线AB偏转了60°.已知真空中的光速为c，求：
（1）画出激光传播的光路图；
（2）介质球的折射率n；
（3）激光在介质球中传播的时间t.
14．（2023高二下·凤阳期末）如图所示，水平放置的两块长直平行金属板a、b相距d=0.10m，a、b间电场强度为E=5.0x105N/C，b板下方整个空间存在着磁感应强度大小为B=0.6T、方向垂直纸面向里的匀强磁场.今有一质量为m=4.8×10-25kg、电荷量为q=1.6×10-18C的带正电的粒子(不计重力)，从贴近a板的左端以v=1.0×106m/s的初速度水平射入匀强电场，刚好从狭缝P处穿过b板而垂直进入匀强磁场，最后粒子回到b板的Q处(图中未画出).求：
（1）判断a、b两板间电场强度的方向：
（2）求粒子到达P处的速度与水平方向的夹角θ：
（3）求P、Q之间的距离L(结果可保留根号)
15．（2023高二下·凤阳期末）如图甲所示，两平行且足够长光滑金属导轨MN、PQ与水平面的夹角为θ=37°，两导轨之间的距离为d=0.8m，导轨顶端接入阻值R=0.8Ω的电阻，导轨电阻不计。质量为m=0.8kg、电阻r=0.2Ω的金属棒ab垂直放在金属导轨上，以金属棒ab所处位置为坐标原点0，沿导轨向下建立x轴，x>0区域存在垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度B随x的变化规律如图乙所示。某时刻由静止释放金属棒ab，到达x1=6m处前电压表的示数已稳定不变。重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：
（1）金属棒ab到达x1=6m处的速度大小：
（2）金属棒ab从x0=0处运动到x1=6m处的过程中，电阻R产生的焦耳热：
（3）金属棒ab从x1=6m处运动到x2=9m处的过程中，通过电阻R的电荷量。
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】光的干涉
【解析】【解答】光经过透明薄膜的时，会在上下表面发生反射，从薄膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，根据光运动的路程可以得出光程差为薄膜厚度的2倍，则光程差为△x=2d，当光程差△x=nλ时此处表现为亮条纹，故相邻亮条纹之间的薄膜的厚度差为 λ，根据两亮条纹的间距不变，可以判别其薄膜厚度相同时其亮条纹之间的距离越大，所以可得条纹宽度逐渐变宽，则厚度不是均匀变小。
故选D。
【分析】利用亮条纹的间距可以判别两个条纹之间的光程差及厚度之差，结合条纹间距的变化，可以判别厚度相同时其条纹之间距离越大，利用几何关系可以判别其薄膜的厚度越来越小。
2．【答案】C
【知识点】电磁感应的发现及产生感应电流的条件；楞次定律
【解析】【解答】A、0~t1，由图2知，导线中的电流方向向下，且在减小，电流的变化率在增大，所以线框中磁通量变化率也在增大，所以线框产生的感应电动势在增大，A错误；
B、0~t1，由图2知，导线中的电流方向向下，且在减小，由右手螺旋定则知，线框中的磁场方向垂直于纸面向里，且磁通量在减小，由楞次定律知，线框中的感应电流方向顺时针方向。同理，t1~t2，线框产生顺时针方向的电流。B错误。
C、0~t1，磁通量在减小，线框有扩张的趋势，t1~t2，磁通量在增大，线框有收缩的趋势，C正确；
D、由于线框在磁场的有效面积不变，线框中的感应电动势由导线电流的变化率来决定，0~t1，电流的变化率在增大，线框中感应电动势在增大，t1~t2，电流的变化率在减小，线框中的感应电动势在减小，而t1时刻的电流变化率最大，则在该时刻线框中的感应电动势最大，D错误。
故答案为：C。
【分析】本题实际上就是楞次定律的运用，解题关键在于导线的电流变化时，判断线框中的磁通量的变化，以及产生对应的感应电流。
3．【答案】A
【知识点】LC振荡电路分析
【解析】【解答】A、由右手螺旋定则，由线圈中心处的磁场方向知，线圈的电流方向逆时针(俯视图），说明上极板带正电的话，电容器正在放电。A正确；
B、若电容器上极板带负电，说明电容器正在充电，则线圈中的电流应该在减小，B错误；
C、若磁场正在增强，说明线圈中的电流在增加，电容器在放电，则电容器板间的电压在减小，板间的电场强度也在减小，C错误；
D、若磁场正在减弱，那么线圈中的电流应该在减小，电容器在充电，电流减小得越来越快，则线圈中磁通量减小得越来越快，线圈中的自感电动势会增加。D错误。
故答案为：A。
【分析】本题考查各物理量发生变化的判断方法。由电流的磁场方向与右手螺旋定则可判断振荡电流方向，选项通过设定电容器极板的带电情况，可以判断电容器的充放电，从而可以判断电路电流的变化。
4．【答案】C
【知识点】动量定理
【解析】【解答】AB、紧急制动过程与撞到坚固墙的过程，汽车的速度都是从26m/s减小到零，所以两个过程的动量变化量是相等的，A错误，B错误；
C、紧急制动过程： ，t1=3.8s，m=2200kg，v=26m/s，代入得：，C正确；
D、撞到坚固墙的过程： ，t2=0.22s，m=2200kg，v=26m/s，代入得：，D错误。
故答案为：C。
【分析】本题对动量定理的考查，考查动量变化量一定情况下，作用力与作用时间的关系。注意力的方向。
5．【答案】B
【知识点】单摆及其回复力与周期；万有引力定律的应用
【解析】【解答】物体在星球表面受到的万有引力等于物体在星球表面的重力，，则。火星表面的重力加速度为g1，地球表面的重力加速度为g2，已知 ，代入（1）解得：
由单摆的周期知，，T2=2s，则，B正确。
故答案为：B。
【分析】本题解题关键在于如何找关联量。秒摆的周期与重力加速度有关，所以要寻求两星球表面的重力加速度，而本题是地面模型，利用黄金代换式来解决问题。
6．【答案】C
【知识点】霍尔元件
【解析】【解答】A、由电流的方向知，自由电子向左移动，由左手定则知，在磁场作用下，自由电子打在金属导体的上表面，所以导体板上表面电势比下表面的低，A错误；
BCD、设单位长度内的自由电子数为n，
当自由电子受到的电场力与洛伦兹力平衡时，电子就不再打到极板上，
由（1）（2）解得 ，C正确。
故答案为：C。
【分析】本题学生容易犯错点一：运动的是正电荷；易错点二：习惯性认为电流的微观表达式。解决本题的关键在于掌握左手定则判断洛伦兹力的方向，最终自由电子在电场力与洛伦兹力的作用下达到平衡。
7．【答案】D
【知识点】交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】A、线圈中产生感应电动势最大值：，有效值： ，A错误；
B、如图转过过程中，磁通量变化量 ，平均感应电动势：
由（1）（2）（3）联立解得： ，B错误；
C、如图转过时，此时磁通量最大，感应电动势最小，所以感应电流最小，C错误；
D、如图开始转到一周的过程中，线圈的发热量Q， ，D正确。
故答案为：D。
【分析】本题考查正弦式交流电的产生、有效值和峰值的关系，以及考查利用法拉第电磁感应定律求解通过线圈的电量。
8．【答案】A,D
【知识点】人船模型
【解析】【解答】A、由于一切摩擦不计，物体A与圆槽组成的系统机械能守恒，且在水平方向动量守恒，所以物体A能到达B圆槽左侧最高点，A正确；
BC、物体A从圆槽右侧顶端运动到最低点，物体A的速度为vA，B的速度为vB，物体A与圆槽组成的系统机械能守恒，且在水平方向动量守恒，
联立（1）（2）解得 ，B错误，C错误；
D、由于A的速度是B速度的两倍，A、B的路程和为2R，所以在整个运动过程中，A的最大位移为，B的最大位移为，D正确。
故答案为：AD。
【分析】本题实质上是人船模型，通过题意知道系统机械能守恒，以及水平方向动量守恒。本题解题关键一：正确选择研究对象进行分析；关键二：判断圆槽向右运动过程是先加速后减速，所以圆槽向右运动的最大位移在小球A到达圆槽左侧最高点。
9．【答案】C,D
【知识点】多普勒效应；横波的图象；波长、波速与频率的关系
【解析】【解答】A、质点的起振方向与振源的起振方向一致，波沿x轴正方向传播，当t=0，波刚好传到x=3.5m处，由此可以判断3.5m处的质点起振方向向下。A错误；
B、t=0时，P点在平衡位置，且向上振动，t=2s时，P点恰好第二次达到波峰，说明 ，得T=1.6s。波长，波速
，t=0时，波刚传到3.5m处，再经过6s后，波往右继续传播7.5m，即到x=11m处，说明接收器在t=6s时还接收不到波。B错误；
C、波从3.5m处传到5m处的时间：，振动时间，，质点振动的路程为：，C正确；
D、波的周期T=1.6s，则频率，接收器沿x轴负方向运动，而波沿x轴正方向运动，由于多普勒效应，接收器接收到波的频率大于0.625Hz，D正确。
故答案 为：CD。
【分析】本题难度较大，考查横波的图像、波速、波长和周期以及多普勒效应的关系，重在考查学生的理解能力和推理能力。
10．【答案】B,C
【知识点】安培力；左手定则—磁场对通电导线的作用
【解析】【解答】A、滑动变阻器滑片在最左端时，回路的电流最小，金属棒受到的安培力也最小，A错误；
B、无论滑动变阻器滑片处在何位置，金属棒受到重力、支持力、安培力的作用，三力合力为零，说明安培力的大小恒等于，B正确；
C、由于安培力大小等于， ，其中是磁感应强度与电流的夹角，I、d变，当，B取得最小值，此时B的方向垂直于导轨平面向上，C正确；
D、滑动变阻器的滑片在最右端时，由
由（1）（2）联立解得 ，
磁场的具体方向未知，磁感应强度的方向无法确定，故D错误；
故答案为：BC。
【分析】本题难度较大，一、磁场的方向未知，增加了学生对本题的思考难度，二、安培力的极值、磁感应强度的垂直分量与电路电流的关系。要求学生有较好的分析、判断能力。
11．【答案】（1）天平
（2）匀速直线
（3）-0.011；③
【知识点】碰撞模型
【解析】【解答】（1）要测滑块的动量，气垫导轨测滑块的速度，所以还需要天平测滑块的质量。
（2）系统动量守恒的条件：系统不受外力作用。所以开动气泵后，通过判断滑块能否在气垫导轨上做匀速直线运动来确定滑块是否受到摩擦力作用。
（3）通过图像的斜率知道滑块B碰前的速度：
则碰前B的动量：；
由于通过A、B的碰撞来探究系统动量的变化，所以图线④是碰前A的图线，而图线③的速度大于图线②，由于碰后B的速度一定小于A，所以图线③是碰后A的图线。
【分析】本题（1）（2）要求学生熟在对本实验原理的理解基础上进行熟练操作，（3）对学生的要求较高，结合x-t图通过对速度大小的判断碰前、碰后物体的速度特点。
12．【答案】（1）C；100
（2）第一次；第二次存在漏磁现象
【知识点】变压器原理；变压器的应用
【解析】【解答】（1）由于U1的峰值是60，U2的峰值不可能也是60，排除A；由题意知，交流电频率是50Hz，周期为0.02s，所以B错误，C正确。由U1：U2=2：1，知n1：n2=2：1，所以副线圈的匝数是100。
（2）第一次更亮，铁芯起到加强磁场的作用，所以第二次没有装铁芯，会漏磁，即有能量损失，灯泡没有第一次亮。
【分析】本题考查交变电流的瞬时表达式中各物理量在图像中的体现，要求学生掌握理想变压器的“理想”：忽略磁损、铁损、铜损等，输入功率等于输出功率，输入与输出电流的频率相同。
13．【答案】（1）解：根据题意画出光路图；
（2）解：由几何关系可知折射角
由折射定律解得介质球的折射率为： ；
（3）解：由几何知识可得， 激光在介质中传播的距离
激光在介质中传播的速度为： ，
则传播的时间 .
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【分析】本题考查学生对折射现象的理解，掌握光路图的正确画法，其次对折射率的理解及运用，，是光在空气中与法线的夹角，r是光在介质中与法线的夹角；根据几何知识分析，由光的折射率求得激光是传播速度，再根据求得传播时间。
14．【答案】（1）解：粒子在极板间向下偏转， 粒子受到的电场力竖直向下， 粒子带正电，则a 、 b 间电场强度的方向是由a板指向b板；
（2）解：粒子从板左端运动到处过程中，
由动能定理得： ，
代入数据解得： ， ，
代入数据得： ；
（3）解：设粒子在磁场中做匀速圆周运动， 圆心为O， 半径为r， 粒子运动轨迹如图所示：
由几何关系得： ，
粒子在磁场中做圆周运动， 洛伦兹力提供向心力，
由牛顿第二定律得： ，
解得：
【知识点】带电粒子在电场中的偏转；带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【分析】本题（1）（2）考查了学生通过判断粒子在电场中受力情况，知道粒子做类平抛运动，根据动能定理求出粒子到达P处的速度，从而可以判断粒子进入磁场的角度。（3）考查粒子在磁场中做匀速圆周运动，要求学生能画出轨迹图，根据由洛伦兹力提供向心力，从而能通过几何关系得出粒子在磁场的偏转半径与PQ间的关系。
15．【答案】（1）解：由题意可知金属棒a b到达处前已匀速， 设速度大小为 ，
由法拉第电磁感应定律得
由闭合电路欧姆定律得
由平衡条件得
解得
（2）解：金属棒a b从 处运动到 处的过程， 由能量守恒定律得
电阻产生的焦每热为
解得
（3）解：金属棒a b从 处运动到处的过程， 由法拉第电磁感应定律得
由闭合电路欧姆定律得
通过电阻的电荷量为
联立解得：
【知识点】电磁感应中的电路类问题；电磁感应中的能量类问题
【解析】【分析】（1）本题关键在于结合图形与题意，图乙0~6m磁感应强度不变，且在6m前电压表的示数已经稳定，说明电流稳定，电动势稳定，速度稳定。
（2）这类题的解题规律：利用能量守恒定律求解全电路产生的焦耳热。再根据总电阻与部分电路电阻关系，求解部分电路产生的焦耳热。
（3）由于电荷量，对应的是一段时间，通过平均感应电动势来求出平均感应电流。
凤阳县博文国际学校2022-2023学年第二学期高二期末联考物理试卷
一、单选题(本大题共7小题，共28分)
1．（2021·山东）用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示明暗相间的干涉条纹。下列关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化图像，可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】D
【知识点】光的干涉
【解析】【解答】光经过透明薄膜的时，会在上下表面发生反射，从薄膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，根据光运动的路程可以得出光程差为薄膜厚度的2倍，则光程差为△x=2d，当光程差△x=nλ时此处表现为亮条纹，故相邻亮条纹之间的薄膜的厚度差为 λ，根据两亮条纹的间距不变，可以判别其薄膜厚度相同时其亮条纹之间的距离越大，所以可得条纹宽度逐渐变宽，则厚度不是均匀变小。
故选D。
【分析】利用亮条纹的间距可以判别两个条纹之间的光程差及厚度之差，结合条纹间距的变化，可以判别厚度相同时其条纹之间距离越大，利用几何关系可以判别其薄膜的厚度越来越小。
2．（2023高二下·凤阳期末）如图1所示，一长直导线与闭合金属线框放在同一竖直面内，长直导线中的电流i随时间t变化的关系如图2所示(规定竖直向上为电流的正方向)。则下列说法正确的是( )
A．在0~t1时间内，线框的感应电动势逐渐减小
B．在0~t2时间内，线框中产生逆时针方向的感应电流
C．在0~t2时间内，线框先有扩张的趋势后有收缩的趋势
D．t1时刻，线框中的感应电动势为零
【答案】C
【知识点】电磁感应的发现及产生感应电流的条件；楞次定律
【解析】【解答】A、0~t1，由图2知，导线中的电流方向向下，且在减小，电流的变化率在增大，所以线框中磁通量变化率也在增大，所以线框产生的感应电动势在增大，A错误；
B、0~t1，由图2知，导线中的电流方向向下，且在减小，由右手螺旋定则知，线框中的磁场方向垂直于纸面向里，且磁通量在减小，由楞次定律知，线框中的感应电流方向顺时针方向。同理，t1~t2，线框产生顺时针方向的电流。B错误。
C、0~t1，磁通量在减小，线框有扩张的趋势，t1~t2，磁通量在增大，线框有收缩的趋势，C正确；
D、由于线框在磁场的有效面积不变，线框中的感应电动势由导线电流的变化率来决定，0~t1，电流的变化率在增大，线框中感应电动势在增大，t1~t2，电流的变化率在减小，线框中的感应电动势在减小，而t1时刻的电流变化率最大，则在该时刻线框中的感应电动势最大，D错误。
故答案为：C。
【分析】本题实际上就是楞次定律的运用，解题关键在于导线的电流变化时，判断线框中的磁通量的变化，以及产生对应的感应电流。
3．（2023高二下·凤阳期末）某时刻LC振荡电路的自感线圈L中的电流产生的磁场的磁感应强度方向如图所示.下列说法正确的是（ ）
A．若电容器上极板带正电，则电容器正在放电
B．若电容器上极板带负电，则线圈中的电流正在增大
C．若磁场正在增强，则电容器两极板间的电场强度正在增大
D．若磁场正在减弱，则线圈的自感电动势正在减小
【答案】A
【知识点】LC振荡电路分析
【解析】【解答】A、由右手螺旋定则，由线圈中心处的磁场方向知，线圈的电流方向逆时针(俯视图），说明上极板带正电的话，电容器正在放电。A正确；
B、若电容器上极板带负电，说明电容器正在充电，则线圈中的电流应该在减小，B错误；
C、若磁场正在增强，说明线圈中的电流在增加，电容器在放电，则电容器板间的电压在减小，板间的电场强度也在减小，C错误；
D、若磁场正在减弱，那么线圈中的电流应该在减小，电容器在充电，电流减小得越来越快，则线圈中磁通量减小得越来越快，线圈中的自感电动势会增加。D错误。
故答案为：A。
【分析】本题考查各物理量发生变化的判断方法。由电流的磁场方向与右手螺旋定则可判断振荡电流方向，选项通过设定电容器极板的带电情况，可以判断电容器的充放电，从而可以判断电路电流的变化。
4．（2023高二下·凤阳期末）一辆质量为2200kg的汽车正在以26m/s的速度行驶，如果驾驶员紧急制动，可在3.8s内使车停下，如果汽车撞到坚固的墙上，则会在0.22s内停下，下列判断正确的是( )
A．汽车紧急制动过程动量的变化量较大
B．汽车撞到坚固的墙上动量的变化量较大
C．汽车紧急制动过程受到的平均作用力约为15000N
D．汽车撞到坚固的墙上受到的平均作用力约为15000N
【答案】C
【知识点】动量定理
【解析】【解答】AB、紧急制动过程与撞到坚固墙的过程，汽车的速度都是从26m/s减小到零，所以两个过程的动量变化量是相等的，A错误，B错误；
C、紧急制动过程： ，t1=3.8s，m=2200kg，v=26m/s，代入得：，C正确；
D、撞到坚固墙的过程： ，t2=0.22s，m=2200kg，v=26m/s，代入得：，D错误。
故答案为：C。
【分析】本题对动量定理的考查，考查动量变化量一定情况下，作用力与作用时间的关系。注意力的方向。
5．（2023高二下·凤阳期末） 2023年4月20日，“星舰”重型运载火箭在发射升空3分钟后，于墨西哥湾上空发生非计划内解体，在半空中爆炸，航天器未能成功进入预定轨道。尽管失败了，但人类距离登陆火星的脚步更近了。已知火星的质量为地球质量的0.1倍，火星的半径为地球半径的0.5倍，在地球上秒摆的周期为2s，则该秒摆在火星上的周期为( )
A．3s B． C． D．
【答案】B
【知识点】单摆及其回复力与周期；万有引力定律的应用
【解析】【解答】物体在星球表面受到的万有引力等于物体在星球表面的重力，，则。火星表面的重力加速度为g1，地球表面的重力加速度为g2，已知 ，代入（1）解得：
由单摆的周期知，，T2=2s，则，B正确。
故答案为：B。
【分析】本题解题关键在于如何找关联量。秒摆的周期与重力加速度有关，所以要寻求两星球表面的重力加速度，而本题是地面模型，利用黄金代换式来解决问题。
6．（2023高二下·凤阳期末）利用如图所示的方法可以测得金属导体中单位长度内的自由电子数，现测得一块横截面为矩形的金属导体的长为a、宽为b、厚为d，并加有与侧面垂直向里的匀强磁场B，当通以图示方向向右的电流I时，在导体上、下表面间用电压表测得电压为U。已知自由电子的电荷量为e，则下列判断正确的是( )
A．导体板上表面电势比下表面高
B．该导体单位长度内的自由电子数为
C．该导体单位长度内的自由电子数为
D．该导体单位长度内的自由电子数为
【答案】C
【知识点】霍尔元件
【解析】【解答】A、由电流的方向知，自由电子向左移动，由左手定则知，在磁场作用下，自由电子打在金属导体的上表面，所以导体板上表面电势比下表面的低，A错误；
BCD、设单位长度内的自由电子数为n，
当自由电子受到的电场力与洛伦兹力平衡时，电子就不再打到极板上，
由（1）（2）解得 ，C正确。
故答案为：C。
【分析】本题学生容易犯错点一：运动的是正电荷；易错点二：习惯性认为电流的微观表达式。解决本题的关键在于掌握左手定则判断洛伦兹力的方向，最终自由电子在电场力与洛伦兹力的作用下达到平衡。
7．（2023高二下·凤阳期末）如图所示，N匝正方形闭合金属线圈abcd边长为L，总电阻为R，线圈处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，绕着与磁场垂直且与线圈共面的轴00'以角速度ω匀速转动，ab边距转轴。下列说法正确的是( )
A．线圈中感应电动势有效值为
B．如图转过90°过程中，通过线圈的电量为
C．如图转过90°时，此时磁通量最大，线圈中感应电流也最大
D．如图开始转动一周的过程中，线圈的发热量是
【答案】D
【知识点】交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】A、线圈中产生感应电动势最大值：，有效值： ，A错误；
B、如图转过过程中，磁通量变化量 ，平均感应电动势：
由（1）（2）（3）联立解得： ，B错误；
C、如图转过时，此时磁通量最大，感应电动势最小，所以感应电流最小，C错误；
D、如图开始转到一周的过程中，线圈的发热量Q， ，D正确。
故答案为：D。
【分析】本题考查正弦式交流电的产生、有效值和峰值的关系，以及考查利用法拉第电磁感应定律求解通过线圈的电量。
二、多选题(本大题共3小题，共18.0分)
8．（2023高二下·凤阳期末）如图所示，物体A、B的质量分别为m、2m，物体B置于水平面上，物体B上部半圆形槽的半径为R，将物体A从圆槽右侧顶端由静止释放，一切摩擦均不计。则( )
A．A能到达B圆槽的左侧最高点
B．A运动到圆槽的最低点时A的速率为
C．A运动到圆槽的最低点时B的速率为
D．B向右运动的最大位移大小为
【答案】A,D
【知识点】人船模型
【解析】【解答】A、由于一切摩擦不计，物体A与圆槽组成的系统机械能守恒，且在水平方向动量守恒，所以物体A能到达B圆槽左侧最高点，A正确；
BC、物体A从圆槽右侧顶端运动到最低点，物体A的速度为vA，B的速度为vB，物体A与圆槽组成的系统机械能守恒，且在水平方向动量守恒，
联立（1）（2）解得 ，B错误，C错误；
D、由于A的速度是B速度的两倍，A、B的路程和为2R，所以在整个运动过程中，A的最大位移为，B的最大位移为，D正确。
故答案为：AD。
【分析】本题实质上是人船模型，通过题意知道系统机械能守恒，以及水平方向动量守恒。本题解题关键一：正确选择研究对象进行分析；关键二：判断圆槽向右运动过程是先加速后减速，所以圆槽向右运动的最大位移在小球A到达圆槽左侧最高点。
9．（2023高二下·凤阳期末）如图所示，t=0时一列沿x轴正方向传播的简谐横波刚好传播到x=3.5m处，当t=2s时，P点恰好第二次到达波峰.在x=13.5m处有一接收器(图中未画出)，则下列说法正确的是( )
A．P点开始振动时方向沿y轴正方向
B．接收器在t=6s时才能接收到此波
C．从t=0开始经4.8s，x=5m处的质点运动的路程为0.9m
D．若接收器沿x轴负方向运动，接收器接收到波的频率可能为1Hz
【答案】C,D
【知识点】多普勒效应；横波的图象；波长、波速与频率的关系
【解析】【解答】A、质点的起振方向与振源的起振方向一致，波沿x轴正方向传播，当t=0，波刚好传到x=3.5m处，由此可以判断3.5m处的质点起振方向向下。A错误；
B、t=0时，P点在平衡位置，且向上振动，t=2s时，P点恰好第二次达到波峰，说明 ，得T=1.6s。波长，波速
，t=0时，波刚传到3.5m处，再经过6s后，波往右继续传播7.5m，即到x=11m处，说明接收器在t=6s时还接收不到波。B错误；
C、波从3.5m处传到5m处的时间：，振动时间，，质点振动的路程为：，C正确；
D、波的周期T=1.6s，则频率，接收器沿x轴负方向运动，而波沿x轴正方向运动，由于多普勒效应，接收器接收到波的频率大于0.625Hz，D正确。
故答案 为：CD。
【分析】本题难度较大，考查横波的图像、波速、波长和周期以及多普勒效应的关系，重在考查学生的理解能力和推理能力。
10．（2023高二下·凤阳期末）如图所示，间距为d的平行光滑金属导轨MN、PQ固定在水平面上，与水平面成θ角，金属棒ab垂直放置在导轨上，整个装置处于匀强磁场中，匀强磁场的方向未知。已知金属棒ab的质量为m，电阻为RO，电源的电动势为E、内阻为r，闭合开关，金属棒而始终静止在导轨上。下列说法正确的是( )
A．滑动变阻器R的滑片在最左端时，金属棒受到的安培力最大
B．无论滑动变阻器R的滑片处在何位置，金属棒受到的安培力的最小值均为
C．磁感应强度有最小值时，方向垂直导轨平面向上
D．滑动变阻器R的滑片在最右端时，磁感应强度
【答案】B,C
【知识点】安培力；左手定则—磁场对通电导线的作用
【解析】【解答】A、滑动变阻器滑片在最左端时，回路的电流最小，金属棒受到的安培力也最小，A错误；
B、无论滑动变阻器滑片处在何位置，金属棒受到重力、支持力、安培力的作用，三力合力为零，说明安培力的大小恒等于，B正确；
C、由于安培力大小等于， ，其中是磁感应强度与电流的夹角，I、d变，当，B取得最小值，此时B的方向垂直于导轨平面向上，C正确；
D、滑动变阻器的滑片在最右端时，由
由（1）（2）联立解得 ，
磁场的具体方向未知，磁感应强度的方向无法确定，故D错误；
故答案为：BC。
【分析】本题难度较大，一、磁场的方向未知，增加了学生对本题的思考难度，二、安培力的极值、磁感应强度的垂直分量与电路电流的关系。要求学生有较好的分析、判断能力。
三、实验题(本大题共2小题，共21.0分)
11．（2023高二下·凤阳期末）如图为某小组探究两滑块碰撞前后的动量变化规律所用的实验装置示意图。带刻度尺的气垫导轨右支点固定，左支点高度可调，装置上方固定一具有计时功能的摄像机。
（1）要测量滑块的动量，除了前述实验器材外，还必需的实验器材是 。
（2）为减小重力对实验的影响，开动气泵后，调节气垫导轨的左支点，使轻推后的滑块能在气垫导轨上近似做 运动。
（3）测得滑块B的质量为197.8g，两滑块碰撞前后位置x随时间t的变化图像如图所示，其中①为滑块B碰前的图线。取滑块A碰前的运动方向为正方向，由图中数据可得滑块B碰前的动量为 kg.m.s-1(保留2位有效数字)，滑块A碰后的图线为 (选填“②③④)。
【答案】（1）天平
（2）匀速直线
（3）-0.011；③
【知识点】碰撞模型
【解析】【解答】（1）要测滑块的动量，气垫导轨测滑块的速度，所以还需要天平测滑块的质量。
（2）系统动量守恒的条件：系统不受外力作用。所以开动气泵后，通过判断滑块能否在气垫导轨上做匀速直线运动来确定滑块是否受到摩擦力作用。
（3）通过图像的斜率知道滑块B碰前的速度：
则碰前B的动量：；
由于通过A、B的碰撞来探究系统动量的变化，所以图线④是碰前A的图线，而图线③的速度大于图线②，由于碰后B的速度一定小于A，所以图线③是碰后A的图线。
【分析】本题（1）（2）要求学生熟在对本实验原理的理解基础上进行熟练操作，（3）对学生的要求较高，结合x-t图通过对速度大小的判断碰前、碰后物体的速度特点。
12．（2023高二下·凤阳期末）某学习小组同学利用可拆变压器“探究变压器的电压与匝数的关系”，实验装置如图甲所示。
（1）该学习小组同学将电压U1=60cos100nt(V)的交流电源与原线圈相连，将副线圈接在电压传感器(可视为理想电压表)上，观察到副线圈电压u2随时间t变化的图像可能是下图中的 (填选项字母)，若原线圈接入电路的匝数为200，则副线圈接入电路的匝数为 。
（2）如图乙所示，原线圈接交流电源，副线圈接入小灯泡。第一次将铁芯装好并用螺丝进行加固，第二次未装铁芯。两次原线圈和副线圈接入电路的匝数相同，交流电源的电压也相同，则 (填“第一次”或“第二次”)小灯泡更亮，判断的依据是 。
【答案】（1）C；100
（2）第一次；第二次存在漏磁现象
【知识点】变压器原理；变压器的应用
【解析】【解答】（1）由于U1的峰值是60，U2的峰值不可能也是60，排除A；由题意知，交流电频率是50Hz，周期为0.02s，所以B错误，C正确。由U1：U2=2：1，知n1：n2=2：1，所以副线圈的匝数是100。
（2）第一次更亮，铁芯起到加强磁场的作用，所以第二次没有装铁芯，会漏磁，即有能量损失，灯泡没有第一次亮。
【分析】本题考查交变电流的瞬时表达式中各物理量在图像中的体现，要求学生掌握理想变压器的“理想”：忽略磁损、铁损、铜损等，输入功率等于输出功率，输入与输出电流的频率相同。
四、计算题(本大题共3小题，共33.0分)
13．（2023高二下·凤阳期末）如图所示，真空中有一个半径为R的均匀透明介质球，一细束激光沿直线AB传播，在介质球表面的B点经折射进入球，入射角θ1=60°，在球面上另一点又一次经折射后进人真空，此时激光的传播方向相对于光线AB偏转了60°.已知真空中的光速为c，求：
（1）画出激光传播的光路图；
（2）介质球的折射率n；
（3）激光在介质球中传播的时间t.
【答案】（1）解：根据题意画出光路图；
（2）解：由几何关系可知折射角
由折射定律解得介质球的折射率为： ；
（3）解：由几何知识可得， 激光在介质中传播的距离
激光在介质中传播的速度为： ，
则传播的时间 .
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【分析】本题考查学生对折射现象的理解，掌握光路图的正确画法，其次对折射率的理解及运用，，是光在空气中与法线的夹角，r是光在介质中与法线的夹角；根据几何知识分析，由光的折射率求得激光是传播速度，再根据求得传播时间。
14．（2023高二下·凤阳期末）如图所示，水平放置的两块长直平行金属板a、b相距d=0.10m，a、b间电场强度为E=5.0x105N/C，b板下方整个空间存在着磁感应强度大小为B=0.6T、方向垂直纸面向里的匀强磁场.今有一质量为m=4.8×10-25kg、电荷量为q=1.6×10-18C的带正电的粒子(不计重力)，从贴近a板的左端以v=1.0×106m/s的初速度水平射入匀强电场，刚好从狭缝P处穿过b板而垂直进入匀强磁场，最后粒子回到b板的Q处(图中未画出).求：
（1）判断a、b两板间电场强度的方向：
（2）求粒子到达P处的速度与水平方向的夹角θ：
（3）求P、Q之间的距离L(结果可保留根号)
【答案】（1）解：粒子在极板间向下偏转， 粒子受到的电场力竖直向下， 粒子带正电，则a 、 b 间电场强度的方向是由a板指向b板；
（2）解：粒子从板左端运动到处过程中，
由动能定理得： ，
代入数据解得： ， ，
代入数据得： ；
（3）解：设粒子在磁场中做匀速圆周运动， 圆心为O， 半径为r， 粒子运动轨迹如图所示：
由几何关系得： ，
粒子在磁场中做圆周运动， 洛伦兹力提供向心力，
由牛顿第二定律得： ，
解得：
【知识点】带电粒子在电场中的偏转；带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【分析】本题（1）（2）考查了学生通过判断粒子在电场中受力情况，知道粒子做类平抛运动，根据动能定理求出粒子到达P处的速度，从而可以判断粒子进入磁场的角度。（3）考查粒子在磁场中做匀速圆周运动，要求学生能画出轨迹图，根据由洛伦兹力提供向心力，从而能通过几何关系得出粒子在磁场的偏转半径与PQ间的关系。
15．（2023高二下·凤阳期末）如图甲所示，两平行且足够长光滑金属导轨MN、PQ与水平面的夹角为θ=37°，两导轨之间的距离为d=0.8m，导轨顶端接入阻值R=0.8Ω的电阻，导轨电阻不计。质量为m=0.8kg、电阻r=0.2Ω的金属棒ab垂直放在金属导轨上，以金属棒ab所处位置为坐标原点0，沿导轨向下建立x轴，x>0区域存在垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度B随x的变化规律如图乙所示。某时刻由静止释放金属棒ab，到达x1=6m处前电压表的示数已稳定不变。重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：
（1）金属棒ab到达x1=6m处的速度大小：
（2）金属棒ab从x0=0处运动到x1=6m处的过程中，电阻R产生的焦耳热：
（3）金属棒ab从x1=6m处运动到x2=9m处的过程中，通过电阻R的电荷量。
【答案】（1）解：由题意可知金属棒a b到达处前已匀速， 设速度大小为 ，
由法拉第电磁感应定律得
由闭合电路欧姆定律得
由平衡条件得
解得
（2）解：金属棒a b从 处运动到 处的过程， 由能量守恒定律得
电阻产生的焦每热为
解得
（3）解：金属棒a b从 处运动到处的过程， 由法拉第电磁感应定律得
由闭合电路欧姆定律得
通过电阻的电荷量为
联立解得：
【知识点】电磁感应中的电路类问题；电磁感应中的能量类问题
【解析】【分析】（1）本题关键在于结合图形与题意，图乙0~6m磁感应强度不变，且在6m前电压表的示数已经稳定，说明电流稳定，电动势稳定，速度稳定。
（2）这类题的解题规律：利用能量守恒定律求解全电路产生的焦耳热。再根据总电阻与部分电路电阻关系，求解部分电路产生的焦耳热。
（3）由于电荷量，对应的是一段时间，通过平均感应电动势来求出平均感应电流。
