2021-2022学年江苏省南通市包场高级中学高二（上）期中物理试题（解析版）

2021-2022学年南通市包场高级中学高二年级第一学期期中考试（物

理）

本试卷满分100分，考试用时75分钟

一、单项选择题：本题共10小题，每小题4分，共计40分。每小题只有一个选项符合题意。

1.如图所示，在光滑的水平面上固定着两轻质弹簧，一弹性小球在两弹簧间往复运动，把小球和弹簧视为

一个系统，则小球在运动过程中（）

J

J

1

L

U

1

L

A.系统的动量守恒，动能守恒

B.系统的动量守恒，机械能守恒

C.系统的动量不守恒，机械能守恒

D.系统的动量不守恒，动能守恒

【答案】C

【解析】

【详解】小球和弹簧组成的系统受到重力和水平地面的支持力两个外力，小球与弹簧相互作用时，弹簧会

用墙壁的作用力，所受合外力不等于零，动量不守恒；在运动过程中，小球和槽通过弹簧相互作用，但因

为只有弹簧的弹力做功，动能和势能相互转化，而总量保持不变，机械能守恒.故C正确，A、B、D错误.故

选C.

【点睛】根据动量守恒的条件判断系统动量是否守恒，根据能的转化，知系统有动能和弹性势能相互转化,

机械能守恒.

2.如图所示，水平面上的U形导轨NMPQ处于匀强磁场中，磁感应强度大小为8,方向与水平面夹角为仇

垂直于"且指向右斜上方。导轨宽度为L,垂直于导轨放置一根金属棒油，帅棒中电流为/,则必棒受

到的安培力大小为（）

MnN

O

b

A.BILSAX\0B.BILcose0C.BILD.0

【答案】C

【解析】

【详解】因为金属棒与磁场垂直，所以他棒受到的安培力大小为

F=B1L

故选C。

3.如图所示，匀强磁场方向与圆形线圈平面垂直，方线圈的面枳是。线圈面积的2倍，穿过。线圈的磁通量

为0,则穿过6线圈的磁通量为

A.0B.0

C.—0D.20

2

【答案】B

【解析】

【详解】。线圈和b线圈虽然面积不同，但是放入磁场中的有效面积相同，由0=8S可知，两线圈磁通量

相同，故B正确；

故选B。

4.四根等长的导线固定在正方体的四条沿x轴方向的棱上，并通以等大的电流，方向如图所示。正方体的

中心。处有一粒子源在不断地沿x轴负方向喷射电子，则电子刚被喷射出时受到的洛伦兹力方向为（）

A.沿y轴负方向B.沿y轴正方向

C.沿z轴正方向D.沿z轴负方向

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】由安培定则可知，通电直导线4片、co在o点处的磁感应强度均斜向左下方，大小相同，设为

B,通电直导线G。、A3在。点处的磁感应强度均斜向右下方，大小相同，均为B,由平行四边形定则

可知，。点的合磁感应强度竖直向下，故电子受到的洛伦兹力沿)，轴正方向。

故选B»

5.如图所示，图甲为以。点为平衡位置，在A、B两点间做简谐运动的弹簧振子，图乙为该弹簧振子的振

动图像，由图可知下列说法中正确的是()

A.弹簧振子受重力、支持力、弹簧的弹力、回复力

B.r=0.1s时，弹簧振子的位移为2.5cm

C.从r=0到r=().2s的时间内，弹簧振子的动能持续地增加

D.在，=0.2s与r=().6s两个时刻，弹簧振子的回复力不相同

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A.回复力是效果力，由弹簧弹力充当，A错误；

B.弹簧振子位移随时间不是均匀变化，B错误；

C.，=0到，=o.2s的时间内，弹簧振子远离平衡位置，速度减小，动能减小，C错误；

D.f=().2s与f=0.6s两个时刻，位移大小相等，方向相反，所以回复力的大小相等，方向相反，即回复

力不相同，D正确。

故选D。

6.一束光线穿过介质1、2、3时，光路如图所示，则()

A.介质1的折射率最大

B.介质2是光密介质

C.光在介质2中的速度最小

D.当入射角由45。逐渐增大时，在1、2分界面上可能发生全反射

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A.因为sin45°<sin60。，根据折射定律，4>马，同理〃3>〃2,根据光的可逆性，光从2

射向1或者小2射向3时，入射角相等，则知>〃］，所以〃3>”|>〃2，介质3的折射率最最大，介质2的

折射率最小，A错误;

B.因为〃3>〃|>〃2，介质2对介质1和介质3来说都是光疏介质，B错误;

C.因为>%和丫=£，光在介质2中的速度最大，C错误；

n

D.光从介质1进入介质2时，是从光疏介质进入光密介质，可能发生全反射，D正确。

故选D。

7.如图甲所示，用蓝色光照射透明标准板M来检查平面N的上表面的平滑情况，观察到4处如图乙所示条

A.条纹是光在标准板M的上表面反射和N的上表面反射叠加而成的

B.N的上表面A处向上凸起

C.将之间的薄片向右拉出一些，条纹会变密集

D.若改用绿光照射，条纹会变密集

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】A.条纹是光在标准板M的下表面反射和N的上表面反射叠加而成的。故A错误；

B.空气薄膜厚度从左向右依次增大，又因为同一条纹上各处空气薄膜厚度相同，所以N的上表面A处空气

厚度与左边相同，即向上凸起。故B正确；

C.将之间的薄片向右拉出一些，空气薄膜厚度依次减小，观察到的条纹宽度会变大，所以条纹会变稀

疏。故C错误；

D.若改用绿光照射，入射光的波长变长，相邻明（暗）条纹会变大，所以条纹变稀疏。故D错误。

故选B

A

8.甲、乙两列波振幅分别为A、一，在同一介质中相向传播，某时刻的波形图如图所示，x=4m处的质

2

B.经过4s两波会相遇

C.当两列波叠加时，x=7m处的质点振幅为A

D.当两列波叠加时，x=6m处的质点振动加强

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A.由题图可知，两列波的波长相同，且在同种介质中传播时两波的波速相同，则两波的频率相同,

因此会发生干涉现象，A错误；

B.由题图可知波长2=4m,由x=4m处的质点再过1s将第一次到达波谷可知周期T=4s,则波速

v=—=1m/s

T

两列波相遇所需时间

Ax4c

t=——=—s=2s

2v2

B错误；

C.x=4m和x=10m的质点振动情况相反，两质点到x=7m的距离相等，可知两列波在x=7m处相互

A

减弱，因此在x=7m处的质点振幅为一，C错误；

2

D.x=2m和x=10m的质点振动情况相同，两质点到x=6m的距离相等，因此在x=6m处的质点振动加

强，D正确。

故选D。

9.在冰壶比赛中，球员手持毛刷擦刷冰面，可以改变冰壶滑行时受到的阻力。如图中所示，蓝壶静止在固

定区域内，运动员用等质量的红壶撞击蓝壶，两壶发生红壶正碰，碰后两壶的加速度相等，若碰撞前后两

壶的壮-7图像如图乙所示。关于冰壶的运动，下列说法正确的是（）

v/(m-s-1

、红壶

蓝壶'

A.红壶碰撞前后速度大小变化了Llm/s

B.碰撞后蓝壶的加速度大小为O/m/s?

C.蓝壶运动了4s停下

D.碰撞后两壶相距的最远距离为1.2m

【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】A.由图乙可知，红壶碰撞前后的速度分别为1.2m/s、0.3m/s,所以红壶碰撞前后速度大小变化了

0.9m/s,故A错误；

B.由丫-/图像斜率表示加速度，可知碰撞后蓝壶加速度大小等于红壶的加速度大小，为

Av0.3-0__.

a=——=--------=0.3m/s2

M1

故B错误;

C.设碰后蓝壶的速度为V,碰前红壶的速度w=1.2m/s,碰后速度为环=o.3m/s,根据动量守恒定律可得

mv0=mv'Q+mv

解得

v=0.9m/s

故蓝壶运动时间

V

/'=—=3s

a

故C错误；

D.碰撞后两壶相距的最远距离等于碰后两图象与时间轴所围面积之差，为

0.9x30.3x1

AA.y---------1.2m

22

故D正确。

故选D。

10.如图，在直角三角形He区域内有磁感应强度为8、方向垂直纸面向里匀强磁场。直角边H上的O

点有一粒子发射源，该发射源可以沿纸面与碗边垂直的方向发射速率不同的带电粒子。已知所有粒子在磁

场中运动的时间均相同，粒子比荷为"，。。长为"，Ob长为3d,6=30°,不计粒子的重力以及粒子间的

m

相互作用，则（）

A,负电粒子的轨迹半径最大为一

2

B.负电粒子运动的最大速度为诩4

m

C.正电粒子的轨迹半径最大为幺

3

D.粒子在磁场中的运动时间为二丁

2qB

【答案】C

【解析】

【分析】

T2开加

【详解】D.由于所有粒子在磁场中运动时间均相同，则所有粒子均旋转半圈后从外边出，周期T=F-

qB

7vm

t=——

qB

故D错误;

C.若粒子为正电荷，则如图所示，最大半径时圆心在Oi,半径的最大值满足d=3R,故C正确;

AB.若粒子为负电荷则如图所示，最大半径时圆心在。2,半径最大值满足

d+r=2r

有

r-d

此时

m

则AB错误。

故选Co

二、实验题：本题共15分，每空3分。把答案填在答题卡相应的位置。

II.在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上（如图I）,并选用缝

间距为〃的双缝屏。从仪器注明的规格可知，毛玻璃屏与双缝屏间的距离为心接通电源使光源正常工作,

发出白光。

光源凸透镜滤光片ab遮光筒毛玻璃屏目镜

（1）组装仪器时，若将单缝和双缝均沿竖直方向分别固定在。处和人处，则；

A.可观察到水平方向的干涉条纹

B.可观察到竖直方向的干涉条纹

C.看不到干涉现象

（2）若取下红色滤光片，其他实验条件不变，则在目镜中；

A.观察不到干涉条纹

B.可观察到明暗相间的白条纹

C.可观察到彩色条纹

（3）若实验中在像屏上得到的干涉图样如图2所示，毛玻璃屏上的分划板刻线在图2中4、8位置时，游

标卡尺的读数分别为为、4，则入射的单色光波长的计算表达式为丸=。分划板刻线在某条明条

纹位置时游标卡尺如图3所示，则其读数为mm；

（4）如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图4所示，则在这种情况下测量干涉

条纹的间距Ax时，测量值实际值。（填“大于”、“小于”或“等于”）

【答案】①.B②.C③（Zf"（4）.31.10⑤.大于

6L

【解析】

【详解】（1）[1]将单缝和双缝均沿竖直方向分别固定在。处和人处，在毛玻璃屏上可观察到竖直方向的干

涉条纹，故B正确，AC错误。

故选B。

（2）[2]若取下红色滤光片，在毛玻璃屏上观察到的是白光（复色光）的干涉条件，因此观察到的是彩色条

纹，故C正确，AB错误。

故选c。

(3)[3]条纹间距为

/一玉

AAr=------L-L—

6d

解得单色光波长为

(x-xAd

A,—2

6L

[4]游标卡尺读数为

31mm+2x0.05mm=31.10mm

(4)[5]如果测量头中的分划板中心刻度线与干涉条纹不在同一方向上，条纹间距测量值将偏大。

三、计算题：本题共4小题，共计45分。解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演

算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中明确写出数值和单位。

12.如图所示，实线是某时刻的波形图，虚线是0.2s后的波形图。

(1)若波向左传播，求它的可能周期和最大周期。

(2)若波向右传播，求它可能的传播速度。

08

【答案】(1)^~(〃=0，1，2,・・・)，0.27s；(2)5(4〃+1)m/s5=0,1,2,・・・)

4〃+3

【解析】

【详解】(1)波向左传播，传播的时间为

3

A-T+nT(n=0,1,2,•••)

4

所以

4Ar0.20.8

T=--------=4X----------s=--------s("=0,1,2,…)

4〃+3An+34H+3

最大周期为

T=---s^0.27s

m3

(2)波向右传播

T

At=--\-nT("=0,1,2,•••)

4

0.8

T=-----s(〃=0,1,2,…)

4»+l

而A=4m,所以

A

v=—=5(4??+1)m/s(n=0,1,2,…)

T

13.如图所示，半圆形玻璃砖固定在水平桌面上，圆心为。半径为七A点是0。的中点光线从A垂直于半

径0。入射，在8点恰好发生全反射，反射光线到达C点。已知光在真空中传播的速度为c,不考虑光的多

次反射。求：

①玻璃砖的折射率；

②光从A到C所用的时间。

【答案】①〃=2；②/=毡4

c

【解析】

【分析】

【详解】①如图所示；设NABo=e,临界角为c,在B点恰好发生全反射，故有e=c

且4为0。中点

OB2

故

c=e=30。

sinC=-

n

解得

n=2

②由几何关系可知

AB=Rcos0=—R

2

BC=£R

光在玻璃砖中传播的速度

一

n

则

AB+BC

t=-----------

v

14.如图所示，两粗糙的平行金属导轨间距L=0.2m,导轨所在的平面与水平面夹角。=37°,导轨的一

端接有电动势E=6V、内阻r=1。的直流电源。现把一个质量〃，=0.4kg的导体棒放在导轨上，导体棒

与导轨垂直、且接触良好。在导轨所在平面内，加一个竖直向上的匀强磁场，导体棒始终静止在导轨上。

2

导轨电阻不计，导体棒接入电路的电阻R=2£l,已知sin370=0.6,cos370=0.8,®g=10m/so则：

(1)当匀强磁场磁感应强度用多大时，导体棒与导轨间的摩擦力为零；

(2)当匀强磁场磁感应强度B2=12.5T时，求导体棒与导轨间摩擦力的大小和方向；

(3)若金属导轨光滑，将磁场方向由竖直向上逆时针缓慢转到水平位置的过程中，试求为保持金属杆始终静

止，磁感应强度8的最小值及其方向。

【答案】（1）7.5T；（2）1.6N,沿导轨平面向下：（3）6T,方向垂直平面向上

【解析】

【详解】（1）根据闭合电路的欧姆定律，则有

八…

---E----=-6A=2A

0+r3

解得

4T7.5T

（2）导体棒受力情况如图所示（图中摩擦力/未画出）

mgsin0<BILcos0

摩擦力/沿导轨平面向下，由平衡条件得

f+mgsin6=BILcos6

代入数据得f=L6N；

（3）金属导轨光滑，当安培力沿导轨平面向上时，安培力最小，磁感应强度B最小

mgsin0=BIL

解得：

IL

根据左手定则，方向垂直导轨平面向上。

15.2020年12月，中科院合肥物理科学研究院成功研制出国产最紧凑型超导回旋质子加速器，从而打破了

美国、瑞士等少数国家在这一领域的垄断。如图甲为某型号的回旋加速器的工作原理，图乙为俯视图，回

旋加速器的核心部分为两个D形盒，分别为D>D2,D形盒装在真空容器里，盒内充满与底面垂直的强

大匀强磁场。加速器接入一定频率的高频交变电压，加速电压为U,两盒问的狭缝很小，带电粒子穿过狭

缝的时间忽略不计，质子从粒子源。处进入加速电场的初速度为零。已知D形盒的半径为R,磁感应强度

为B,质子质量为，小电荷量为+4,不考虑相对论效应和重力作用，求

(1)质子第一次经过狭缝被加速后进入D形盒时的速度大小V,和进入D形盒后运动的轨迹半径4；

(2)质子被加速后获得的最大动能Ekm和高频交变电压的频率/；

(3)通过必要的推导演算，说明质子在回旋加速器中运动时，随轨迹半径，•的增大，同一D形盒中相邻轨迹

的半径之差Ar将如何变化。

甲