2021-2022学年重庆市万州第二高级中学高二（下）5月质量检测物理试题含解析

高2020级物理5月质量检测

一、单选题

1. 如图所示，用轻绳将一条形磁铁竖直悬挂于O点，在其正下方的水平绝缘桌面上放置一铜质圆环。现将磁铁从A处由静止释放，经过B、C到达最低处D，再摆到左侧最高处E，圆环始终保持静止。下列说法正确的是（　　）

A. 磁铁从A到D的过程中，圆环中产生逆时针方向的电流（从上往下看）

B. 磁铁从A摆到D的过程中，圆环给桌面的压力小于圆环受到的重力

C. 磁铁从A到D和从D到E的过程中，圆环受到摩擦力方向相同

D. 磁铁在A、E两处的重力势能相等

【答案】C

【解析】

【详解】A．从A到D的过程中，圆环中的磁场向上且磁通量增大，据“增反减同”可判断产生顺时针方向的电流（从上往下看），A错误；

B．摆到D处时，圆环中产生的感应电流有使圆环远离阻碍磁通量增大的趋势，故给桌面的压力大于圆环受到的重力，B错误；

C．由楞次定律的推论“来拒去留”可知，从A到D和从D到E的过程中，圆环受到摩擦力方向均向右，C正确；

D．由于有部分机械能转化为电能，故在A、E两处的重力势能不相等，D错误。

故选C。

2. 如图，S1、S2是振幅均为A的两个水波波源，某时刻它们形成的波峰和波谷分别由实线和虚线表示。则

A. 两列波相遇区域发生干涉

B. a处质点振动始终减弱，b、c处质点振动始终加强

C. 此时a、b、c处各质点的位移是：xa＝0，xb=－2A，xc=2A

D. a、b、c处各质点随着水波飘向远处

【答案】C

【解析】

【详解】A．图中两列波的波长不同；波速由介质决定，是相同的；根据，频率不同，两列波不会干涉，只是叠加，A错误；

B．两列波不能产生稳定的干涉，所以振动不是始终加强或减弱的，B错误；

C．波叠加时，各个质点的位移等于各个波单独传播时引起位移的矢量和，故

，，，

C正确；

D．波传播时，各个质点只是在平衡位置附近做振动，D错误；

故选C。

3. 如同所示，ACDB为圆柱型玻璃的横截面，AB为其直径。现有两单色光组成的复合光沿EA方向射向玻璃，其折射光线分别沿AC、AD方向，光从A到C的时间为tAC，从A到D的时间为tAD。则（　　）

A. tAC=tAD B. tAC<tAD C. tAC>tAD D. 无法确定

【答案】B

【解析】

【详解】由于AD光的折射角小于AC光的折射角，故AD光的折射率大于AC光，由可知，AD光在玻璃中速度较小，AB为直径，故，故tAC<tAD，故B正确；

故选B。

4. 一个单摆在地面上做受迫振动，其共振曲线（振幅A与驱动力频率f的关系）如图所示，则下列说法不正确的是（　　）

A. 此单摆的固有周期约为2 s

B. 此单摆的摆长约为1 m

C. 若摆长增大，单摆的固有频率增大

D. 若摆长增大，共振曲线的峰将向左移动

【答案】C

【解析】

【详解】A．单摆做受迫振动，振动频率与驱动力频率相等；当驱动力频率等于固有频率时，发生共振，则固有频率为，周期为2s。故A正确，不符合题意；

B．由图可知，共振时单摆的振动频率与固有频率相等，则周期为2s。由公式

可得

故B正确，不符合题意；

C．若摆长增大，单摆的固有周期增大，则固有频率减小。故C错误，符合题意；

D．若摆长增大，则固有频率减小，所以共振曲线的峰将向左移动。故D正确，不符合题意；

故选C。

5. 如图所示，半径为R的圆形区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，两完全相同的带正电粒子a和b，以相同的速率从M点射入磁场，粒子a沿半径MO方向射入，粒子b沿与半径MO成30°角方向射入，不计粒子重力及两粒子之间的相互作用，若粒子a从N点射出磁场，∠MON=90°。则粒子a、b在磁场中运动的时间之比为（　　）

A. 3：4 B. 3：2 C. 2：3 D. 1：2

【答案】A

【解析】

【详解】粒子a从N点射出磁场，则在磁场中转过的角度为90°，粒子在磁场中运动的半径等于R，则粒子b在磁场中运动的半径也为R，轨迹如图；

由几何关系可知，四边形MOPO1为菱形，则粒子b在磁场中转过的角度为120°，两粒子的周期相等，则时间之比等于转过的角度之比为3:4。

故选A。

6. 如图所示，在垂直纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m，带电量为+q的小球穿在足够长的水平固定绝缘的直杆上处于静止状态，小球与杆间的动摩擦因数为μ。现对小球施加水平向右的恒力F0，在小球从静止开始至速度最大的过程中，下列说法中正确的是（　　）

A. 直杆对小球的弹力方向不变

B. 直杆对小球的摩擦力一直减小

C. 小球运动的最大加速度为

D. 小球的最大速度为

【答案】C

【解析】

【详解】A．竖直方向根据平衡条件

初始时，洛伦兹力为零，弹力方向向上，此时小球加速，必然有

速度达到最大时，摩擦力与拉力平衡，此时弹力必然大于重力，此时洛伦兹力必然大于重力，且有

此时弹力方向向下，故A错误；

BC．小球开始运动时有

随v增大，a增大，当

a达最大值，摩擦力

减小，此后随着速度增大，洛伦兹力增大，支持力反向增大，此后下滑过程中有

随v增大，a减小，摩擦力增大，故B错误，C正确；

D．当

时，此时达到平衡状态，速度最大，最大速度

故D错误。

故选C。

7. 电磁场与现代高科技密切关联，并有重要应用。对以下说法正确的是（　　）

A. 图甲的速度选择器能使速度大小的粒子沿直线匀速通过，P→Q和Q→P均可使用

B. 图乙的磁流体发电机正常工作时电流方向为b→R→a

C. 图丙为回旋加速器，若增大D形盒狭缝之间的加速电压U，则粒子射出加速器时的最大动能增大

D. 图丁为霍尔元件，若载流子带负电，稳定时元件左侧的电势低于右侧的电势

【答案】D

【解析】

【详解】A．假设粒子带正电，从P→Q运动时，受向下的电场力及向上的洛伦兹力，二力平衡时粒子做匀速直线运动

当粒子从Q→P时，受电场力向下，洛伦兹力向下，合力不会为零，粒子不能做直线运动，所以只适合P→Q，故A错误；

B．根据左手定则可判断，正电荷受洛伦兹力向上，负电荷受洛伦兹力向下，P的电势高，Q电势低，电流方向为a→R→b，故B错误；

C．设D型盒的半径为R，粒子离开时速度为v，磁感应强度为B，粒子质量为m，电荷量为q，根据牛顿第二定律得

最大动能与加速电压无关，故C错误；

D．根据左手定则可判断负电荷受洛伦兹力向左，所以，左侧电势低，右侧电势高，故D正确。

故选D。

二、多选题

8. 在我国南海上有一浮桶式波浪发电灯塔，其原理如图甲所示。浮桶内的磁体通过支柱固定在暗礁上，浮桶内置圆形线圈随波浪相对磁体沿竖直方向做简谐运动，其速度随时间满足v=0.4πsinπt（单位：m/s），且始终处于辐射磁场中，该线圈与阻值R=15Ω的灯泡串联；浮桶下部由内、外两密封圆筒构成（俯视图乙中阴影部分），其内部为产生磁场的磁体；线圈匝数n=200匝，线圈所在处磁场的磁感应强度大小B=0.1T，圆形线圈的直径D=0.4m，电阻r=1Ω。计算时近似取π2=10。下列说法正确的是（　　）

A. 线圈中形成了周期为2s的正弦式交流电

B. 灯泡电流最大时，线圈处于振动的最大位移处

C. 线圈中感应电动势的峰值为32V

D. 较长时间内，灯泡的平均功率为60W

【答案】AC

【解析】

【详解】根据题意可知，产生感应电动势的瞬时值表达式为

A．由表达式可知角频率

故

故A正确；

B．灯泡电流最大时，即线圈速度最大时，则线圈处于振动的平衡位置，故B错误；

C．线圈中感应电动势的峰值为线圈速度最大时

故C正确；

D．根据表达式可知，电流为正弦交变电流，则有效值为

较长时间内，灯泡的平均功率为

故D错误。

故选AC。

9. 如图所示，边长为L的正方形单匝线圈abcd电阻为r，外电路的电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B，若线圈从图示位置开始，以角速度绕轴匀速转动，则（　　）

A. 当线圈转到图示位置时，线圈中产生的感应电动势

B. 线圈转过时，感应电流

C. 线圈转过过程，流过R的电荷量为

D. 线圈转动一周的过程中，外力所做的功

【答案】BCD

【解析】

【详解】A．图示位置线圈中没有任何一边切割磁感线，感应电动势为零，选项A错误；

B．线圈转过时，线圈与磁场平行时感应电动势最大，最大值为

由闭合电路的欧姆定律可知感应电流为

选项B正确；

C．线圈从图示位置转过的过程中，穿过线圈磁通量的变化量大小为

流过电阻R的电荷量为

选项C正确；

D．感应电动势有效值为

感应电流有效值为

R产生的热量为

又

联立得

由功能关系可知外力所做的功

选项D正确。

故选BCD。

10. 两根相距为L的足够长的金属直角导轨按如图所示放置，它们各有一部分在同一水平面内，另一部分垂直于水平面.质量均为m的金属细棒ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，棒与导轨之间的动摩擦因数均为μ，导轨电阻不计，回路总电阻为2R.整个装置处于磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中.当ab棒在平行于水平导轨的拉力F作用下以速度v1沿导轨匀速运动时，cd棒也正好以速度v2向下匀速运动.重力加速度为g.下列说法中正确的是 （    ）

A. ab棒所受拉力F的大小为

B. cd棒所受摩擦力为零

C. 回路中的电流为

D. μ与v1大小的关系为

【答案】AD

【解析】

【详解】AC.ab棒切割磁感线时产生沿abdca方向，大小为E=BLv1的感应电动势，则感应电流大小为，对ab棒匀速运动时： 解得，选项A正确，C错误；

BD.cd棒向下匀速运动时，在竖直方向受到的摩擦力和重力相平衡，有f=μBIL=mg，联立以上各式解得，，故D正确，B错误.

三、实验题

11. 小但同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行。正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图所示。

（1）此玻璃的折射率计算式为n＝________（用图中的θ1、θ2表示）；

（2）如果有几块宽度不同平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度________（填“大”或“小”）的玻璃砖来测量。

（3）如图所示，小但同学在实验中将玻璃砖界面aa′和bb′的间距画得过宽。若其他操作正确，则折射率的测量值________（选填“大于”“小于”或“等于”）准确值。

【答案】    ①.     ②. 大    ③. 小于

【解析】

【详解】（1）[1]玻璃的折射率为

（2）[2]为了减少误差，应选用宽度大的玻璃砖来测量。

（3）[3]如图所示

红线表示将玻璃砖向上平移后实际的光路图，而黑线是作图时所采用的光路图，可见，入射角没有变化，折射角的测量值偏大，则由折射率公式

得，折射率测量值小于真实值。

12. （1）如图所示是“探究影响感应电流方向因素”的实验装置：

①如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后，将A线圈迅速插入B线圈中，电流计指针将________偏转（填“向左”“向右”或 “不”）；

②连好电路后，并将A线圈插入B线圈中后，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，可采取的操作是________；

A.插入铁芯     B.拔出A线圈

C.变阻器的滑片向左滑动     D.断开开关S瞬间

（2）G为指针零刻度在中央的灵敏电流表，连接在直流电路中时的偏转情况如图（1）中所示，即电流从电流表G的左接线柱进时，指针也从中央向左偏。今把它与一线圈串联进行电磁感应实验，则图（2）中的条形磁铁的运动方向是向________（填“上”“下”）；图（3）中电流表指针应________（填“向左”“向右”）偏转；图（4）中的条形磁铁下端为________极（填“N”，“S”）。

【答案】    ①. 向右    ②. BD    ③. 下    ④. 向右    ⑤. S

【解析】

【分析】

【详解】（1）①[1]已知闭合开关瞬间，A线圈中的磁通量增加，产生的感应电流使灵敏电流计的指针向右偏转，可知磁通量增加时，灵敏电流计的指针向右偏转；当开关闭合后，将A线圈迅速插入B线圈中时，B线圈中的磁通量增加，所以产生的感应电流也应使灵敏电流计的指针向右偏转；

②[2] A．要使灵敏电流计的指针向左偏转，根据楞次定律知，磁通量应减小。插入铁芯时，B线圈中的磁通量增加，A错误；

B．拔出A线圈时，B线圈中的磁通量减小，B正确；

C．变阻器的滑片向左滑动时，电流增大，B线圈中的磁通量增大，C错误；

D．断开开关S瞬间，电流减小，B线圈中的磁通量减小，D正确。

故选BD。

（2）[3]图（2）中指针向左偏，可知感应电流的方向是顺时针（俯视），感应电流的磁场方向向下，条形磁铁的磁场方向向上，由楞次定律可知，磁通量增加，条形磁铁向下插入；

[4]图（3）中条形磁铁N极向下运动，线圈中为向下磁通量增大，感应电流方向应为逆时针方向，电流表指针向右偏转；

[5]图（4）中可知指针向右偏，则感应电流的方向逆时针（俯视），由安培定则可知，感应电流的磁场方向向上，条形磁铁向上拔出，即磁通量减小，由楞次定律可知，条形磁铁的磁场方向应该向上，所以条形磁铁上端为N极，下端为S极。

四、计算题

13. 如图所示，等腰直角三棱镜ABC，一条光线从斜面AB垂直射入。

（1）若n＝，求出光线从BC面射出时的折射角正弦值；

（2）如果光线不从AC、BC面射出，求三棱镜的折射率至少为多大？

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）入射角α=45°，折射角设为β，根据折射定律可得

sinβ=

（2）如果光线不从AC、BC面射出，则入射角为临界角，则有

α=C（临界角）

因为根据全反射的条件

sinC=

解得

14. 如图所示，在xOy平面的第一象限有一匀强磁场方向垂直于纸面向外；在第四象限有一匀强电场，方向平行于y轴向下．一电子质量为m，电荷量大小为q，以速度从y轴上的P点垂直于y轴向右飞入电场，经过x轴上M点进入磁场区域又恰能从y轴上的Q点垂直于y轴向左飞出磁场，已知P点坐标为，M点的坐标为．求：

（1）电场强度大小；

（2）电子在磁场中运动的时间．

【答案】（1）（2）

【解析】

【详解】（1）粒子运动轨迹如图所示：

设电子从电场中进入磁场中时的速度方向与轴夹角为，在电场中：方向：

y方向：

解得：

则：

则根据动能定理可知；

联立可以得到：

；

（2）在磁场中，根据几何关系可得：

粒子在磁场中的偏转角为：

则粒子在磁场中运动的时间：

．

15. 如图所示，空间等间距分布着水平方向的条形匀强磁场，竖直方向磁场区域足够长，磁感应强度B＝1T，每一条形磁场区域的宽度及相邻条形磁场区域的间距均为d＝0.5m，现有一边长l＝0.2m、质量m＝0.1kg、电阻R＝0.1Ω的正方形线框MNOP以v0＝7m/s的初速从左侧磁场边缘水平进入磁场，求：

（1）线框MN边刚进入磁场时受到安培力的大小F；

（2）线框从开始进入磁场到竖直下落的过程中产生的焦耳热Q；

（3）线框能穿过的完整条形磁场区域的个数n

【答案】（1）2.8N；（2）2.45J；（3）4.4。

【解析】

【详解】（1）线框MN边刚开始进入磁场区域时

①

②

③

由①②③并代入数据得：N

（2）设线框水平速度减为零时，下落高落为H，此时速度为，由能量守恒可得：

④

根据自由落体规律有：

⑤

由④⑤得：J

（3）设线框水平切割速度为时有：

⑥

⑦

⑧

⑨

由⑥⑦⑧⑨得：

⑩

即：

可有：

（11)

（12）

由（11)（12)并代入数据得：（13）