福建省厦门一中2021-2022学年高二下学期3月月考物理试题

厦门一中2021 一2022 学年下学期高二年3 月适应性练习 物理 2022.03 第I 卷 一、单项选择题：本题共4 小题，每小题4 分，共16 分。在每小题给出的四个选项 中，只有一项是符合题目要求的。 1. 下面列举的关于光的现象中，说法正确的是（ ） A. 在水面上的油膜常常看到彩色条纹是因为光的色散 B. 光学仪器镜头上的增透膜利用了光的干涉 C. 雨后出现彩虹是因为光的干涉 D. 水中升起的气泡看起来特别亮是因为光由气泡进入海水时发生了全反射 【1 题答案】 【答案】B 【解析】 【详解】A．在水面上的油膜常常看到彩色条纹是因为光的干涉现象，故A 错误； B．光学仪器镜头上的增透膜利用了光的干涉，故B 正确； C．雨后出现彩虹是因为光的色散，故C 错误； D．气泡看起来特别明亮，是因为光从水射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射的缘故， 故D 错误。 故选B 。 2. 如图所示，由黄光和紫光组成的一束复色光沿着半圆形玻璃砖的半径入射，在界面上分成 ab、b 两束光，则（ ） A. a 是黄光，b 是紫光 B. a、b 两束光分别通过相同的单缝，只有b 能发生衍射现象 C. a 在玻璃砖中的传播速度小于b 在玻璃砖中的传播速度 D. 用同一装置做双缝干涉实验，a 光相邻亮条纹间距较大 【2 题答案】 【答案】C 【解析】 【详解】A．由光路图可知，ab 两束光入射角相同，但是a 束光只有反正光线没有折射光线，发 生了全反射，故a 束光全反射临界角小于b 束光。由 1 sinC n  可知 a b n n  故a 束光是紫光，b 束光是黄光，ab 束光是黄光和紫光。A 错误； B．a、b 两束光分别通过相同的单缝，ab 光均能发生衍射现象，观察到的是ab 衍射图样叠加后 的效果。B 错误； C．由折射率与波速的关系 c n v  可知，折射率与光在玻璃砖中的传播速度成反比，故 a b v v  C 正确； D．双缝干涉时有 L x d   又因为紫光的波长小于黄光，即 a b    故用同一装置做双缝干涉实验，屏幕上相邻亮条纹间距关系为 a b x x   D 错误。 故选C。 3. 笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件，当显示屏开启时磁体远离霍尔元 件，屏幕亮起；当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭。如图所示，一块长为a，宽为 b，厚度为d 的霍尔元件，单位体积内的自由电子数为n，其导电粒子是电荷量为e 的自由电子， 元件中通有大小为I、方向向右的电流。当显示屏闭合时元件处于竖直向上、大小为B 的匀强磁 场中，其前后表面间产生霍尔电压以控制屏幕熄灭。则（ ） A. 霍尔元件前表面的电势比后表面的低 B. 霍尔电压U 与元件单位体积的自由电子 数n 无关 C. 霍尔电压 BI U ned  D. 每个自由电子所受洛伦兹力的大小为 BI nbd 【3 题答案】 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．电流向右，电子向左定向移动，根据左手定则，电子所受洛仑兹力垂直纸面向外， 电子打在前表面，前表面电势比后表面电势低，A 正确； BC．根据平衡条件 U e evB b  解得 U Bbv  根据电流微观表达式有 I neSv  S bd  解得 BI U ned  故霍尔电压U 与元件单位体积的自由电子数n 有关，B 错误，C 正确； D．电子所受洛仑兹力大小为 U BI F e b nbd   D 正确。 故选ACD。 4. 如图所示，空间存在水平向右的匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场，一质量为m 的带电 小球以初速度v0沿与电场方向成45°夹角射入场区，能沿直线运动。小球运动到某一位置时，电 场方向突然变为竖直向上。己知带电小球的比荷为k，则（ ） A. 小球可能带负电 B. 电场方向改变后小球做匀速圆周运动 C. 电场强度大小为gk D. 电场强度与磁感应强度之比为 0 2 :1 v 【4 题答案】 【答案】B 【解析】 【详解】A．小球沿初速度方向做直线运动时，受力分析如图所示 由左手定则可判断小球带正电，故A 错误； B．小球沿直线运动时，由几何关系可知 0 2 2 qE mg qv B   故当电场方向改变后，重力与电场力平衡，小球受到的合力为洛伦兹力，故做匀速圆周运动， 故B 正确； C．由 qE mg  可得出 mg g E q k   故C 错误； D．由 0 2 2 qE qv B  可得出 0 2 2 E v B  故D 错误。 故选B。 二、多项选择题：本题共4 小题，每小题6 分，共24 分。每小题有多项符合题目要 求，全部选对的得6 分，选对但不全的得3 分，有选错的得0 分。 5. 对下列四个有关光的实验示意图，分析正确的是（ ） A. 图甲中若改变复色光的入射角，则b 光先在玻璃球中发生全反射 B. 图乙若只减小屏到挡板的距离L，则相邻亮条纹间距离将减小 C. 图丙中若得到如图所示明暗相间条纹说明被检测工件表面平整 D. 图丁中光导纤维内芯的折射率比外套的更大 【5 题答案】 【答案】BD 【解析】 【详解】A．如图所示 由图可知a 光折射率较小，折射角，则临界角较大，入射时 也较大，b 光折射率大，折射 角 ' 小，则临界角较小，入射时 ' 较小，故无法判断先后，故A 错误； B．根据条纹间距公式 L x d   可知只减小屏到挡板的距离L，则相邻亮条纹间距离将减小，故B 正确； C．根据薄膜干涉原理可知，图丙中若得到如图所示明暗相间平行等距条纹说明被检测工件表面 平整，故C 错误； D．发生全反射的条件是光由光密介质射入光疏介质，所以内芯的折射率大，且光传播在内芯与 外套的界面上发生全反射，故D 正确。 故选BD。 6. 如图所示为一圆形区域的匀强磁场，在O 点处有一放射源，沿半径方向射出速率不同的同种 粒子，其中带电粒子1 从A 点飞出磁场，带电粒子2 从B 点飞出磁场，不考虑带电粒子的重力， 则（ ） A. 带电粒子1 与2 的速率之比为1: 3 B. 带电粒子1 与2 的速率之比为1: 3 C. 带电粒子1 与2 在磁场中运动时间的比为2 :3 D. 带电粒子1 与2 在磁场中运动时间的比为2:1 【6 题答案】 【答案】AD 【解析】 【详解】如图所示 AB．设带电粒子1 的轨迹半径为1 r ，带电粒子2 的轨迹半径为2 r ，根据几何关系得 1 3 tan 60 3    R r R 2 3 tan30    R r R 粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据 2 v qvB m r  可得 mv r qB  可得带电粒子1 与2 的速率之比 1 2 : 1:3 v v  故A 正确，B 错误； CD．粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期 2 m T qB   则粒子1 在磁场中运动的时间 1 1 3 t T  则粒子2 在磁场中运动的时间 2 1 6 t T  则带电粒子1 与2 在磁场中运动时间的比 1 2 : 2:1 t t  故D 正确，C 错误。 故选AD。 7. 如图所示，电阻忽略不计的两平行粗糙金属导轨水平固定在匀强磁场中，磁感应强度B=5T， 方向垂直于ab，与导轨平面的夹角α=53°，导轨宽度为L=0.5m，一端与电源连接。一质量 m=1kg 的金属棒ab 垂直于两平行导轨放置并与导轨接触良好，连入导轨间的电阻R=2.5Ω，ab 与 导轨间的动摩擦因数μ=0.5（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），拉力FT为水平向右，ab 处于静 止状态。已知E=6V，r=0.5Ω 取g=10m/s2，sin37°=0.6，则（ ） A. 通过ab 的电流大小为2A，方向由a 到b B. ab 受到的安培力大小为4N，方向水平 向左 C. ab 受到的最大静摩擦力大小为3.5N D. FT的取值范围为0.5N≤FT≤7.5N 【7 题答案】 【答案】AD 【解析】 【详解】A．通过ab 的电流大小为 2A E I R r    方向为a 到b，A 正确； Ｂ．ab 受到的安培力为 5N F BIL   B 错误； C．对ab 受力分析，如图甲、乙所示，最大静摩擦力 m N ( cos ) 3.5N f F mg F        C 错误； D．当最大静摩擦力方向向右(图甲)时 T m sin 0.5N F F f     当最大静摩擦力方向向左(图乙)时 T m sin 7.5N F F f     所以 T 0.5N 7.5N F   D 正确。 故选AD。 8. 如图，边界OA 与OC 间有垂直纸面向里的匀强磁场，OA 上有一粒子源S，平行于纸面向各个 方向发射出大量带正电的同种粒子（不计粒子的重力及粒子间的相互作用），所有粒子的初速 度大小相同。已知∠AOC=60°，从边界OC 射出的粒子在磁场中运动的时间可能为2 T （T 为粒子 在磁场中运动的周期），则从边界OC 射出的粒子在磁场中运动的时间可能为（ ） A. 8 T B. 7 T C. 6 T D. 5 T 【8 题答案】 【答案】CD 【解析】 【详解】由左手定则知粒子是做逆时针的圆周运动，沿SA 方向射出的粒子在磁场中运动的时间 最长为2 T ，根据几何知识易知在磁场中运动轨迹为半圆，粒子运动轨迹的直径为SE ，如图所 示 由于所有粒子的速度大小都相同，故弧长（或弦长）越小，粒子在磁场中运动的时间越短，过S 点作OC 垂线SD ，可以粒子轨迹过D 点时在磁场中运动的时间最短，结合几何知识可得粒子圆 周运动的半径等于SD ，由几何关系可知，此时粒子转过的圆心角为60，所以最短时间为6 T ， 故可能的时间范围为 6 2  T T t 故CD 正确，AB 错误。 故选CD。 三、非选择题：共60 分，其中9、10 为填空题，11、12 为实验题，13~15 为计算题。 考生根据要求作答。 9. 如图所示为观察光的偏振现象装置的示意图。其中第一片偏振片A 叫做起偏器，其作用是___ _____；第二片偏振片B 叫做检偏器，旋转B 使屏上最亮，再将B 转过180°，此过程中光屏上观 察到的现象为：________。 【9 题答案】 【答案】 ①. 产生偏振光 ②. 先暗后变亮 【解析】 【详解】[1]A 的作用是产生偏振光，即将自然光变成某一方向的偏振光 [2]B 为检偏器，即B 也是一个偏振片，其方向与A 方向相同时屏最亮，转过180时又变为最亮， 故此过程是先变暗，90 时最暗，然后变亮， 180 时最亮，即先变暗后变亮。 10. 如图所示是医用回旋加速器的示意图，其核心部分是两个D 形金属盒，两金属盒置于匀强磁 场中，并分别与高频交流电源相连，保持回旋加速器中所加磁场不变，分别加速氚核（ 3 1 H）和 氦核（ 4 2 He），则加速氚核（ 3 1 H）和氦核（ 4 2 H）时所加高频电源的频率之比为________，氚核 （ 3 1 H）和氦核（ 4 2 He）的最大速度之比为________。 【10 题答案】 【答案】 ①. H He : 2:3 f f  ②. H He : 2:3 v v  【解析】 【详解】[1]回旋加速器的高频电源的周期和粒子圆周运动的周期相同，带电粒子在磁场中运动 得周期为 2 m T Bq   因为两个粒子的周期之比 H He : 3: 2 T T  则它们的频率之比 H He : 2:3 f f  [2]根据 2 v Bqv m R  得 BqR v m  氚核（ 3 1 H）和氦核（ 4 2 He）的最大速度之比 H He : 2:3 v v  11. 在“用双缝干涉测光的波长”实验中，己知双缝间距d=0.20mm，像屏与双缝屏间距 L=700mm。 （1）图中的a、b、c 三个位置对应的器材为___________ A.a 是滤光片，b 是单缝，c 是双缝 B.a 是单缝，b 是滤光片，c 是双缝 C.a 是双缝，b 是滤光片，c 是单缝 （2）已知测量头是50 分格的游标卡尺。某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，像屏上出 现的干涉条纹如图a 所示，其中数字是该同学给各亮纹的编号，此时图b 中游标尺上的读数 x1=11.16mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图c 所示，此时图d 中游标尺上的读数 x2=____________mm； （3）利用题目中的已知量和上述测量结果，可计算出这种色光的波长=__________nm。 【11 题答案】 【答案】 ①. A ②. 25.02 ③. 640 【解析】 【详解】（1）[1]双缝干涉实验让单色光通过双缝在光屏上形成干涉图样，所以让白炽灯光通过 滤光片，再经过单缝形成单色光，再通过双缝，故自光源起合理的顺序是滤光片、单缝、双缝， CD 错误，A 正确。 故选A。 （2）[2]图中，游标卡尺的主尺读数为25mm，游标读数为 0.02mm 1 0.02mm  所以最终读数为 2 25.02mm x  （3）[3]两个相邻明纹（暗纹）间的距离为 2 1 (25.02 11.6) mm 2.24mm 6 6 x x x      根据公式 L x d   可得 d x L    代入数据，解得 640nm  12. 在通过“插针法”测量玻璃的折射率实验中： （1）如图甲所示为实验使用的长方体玻璃砖，实验时不能用手直接接触玻璃砖的__________ （选填“磨砂面或“光学面”）。 （2）关于该实验，有以下操作步骤，正确的 是__________。 A.摆好玻璃砖，并用笔紧贴玻璃画出其上下界面 B.标记入射光线的大头针P1、P2之间的距离应适当大些 C.在插针的过程中，大头针P3应挡住P1、P2 D.在测量数据时，仅用毫米刻度尺也能获得计算折射率所需要的全部数据 （3）在实验过程中画出界面a 后，不小心将玻璃砖向上平移了一些，导致界面a′画到图中虚线 位置，而在作光路图时界面a 仍为开始所画的，则所测得的折射率将__________（填“偏大” “偏小”或“不变”）。 【12 题答案】 【答案】 ①. 光学面 ②. BD ③. 偏大 【解析】 【详解】（1）[1]玻璃砖的光学面不能用手直接接触，否则，接触面的污渍会影响接触面的平整， 进而影响折射率的测定。 （2）[2]关于该实验，操作步骤为 A．不能在 白纸上用铅笔紧靠玻璃砖画出玻璃砖界面aa′和bb′，这样会污染和磨损玻璃砖，A 错 误； B．标记入射光线的大头针P1、P2之间的距离应适当大些，这样确定入射光线的方向更准确，B 正确； C．在插针的过程中，大头针P3应挡住P1、P2的像，D 错误； D．在测量数据时，仅用毫米刻度尺，根据三角形的边角关系，也能测出正弦值从而确定折射率， D 正确。 故选BD。 （3）[3]在实验过程中画出界面a 后，不小心将玻璃砖向上平移了一些，导致界面a′画到图中虚 线位置，而在作光路图时界面a 仍为开始所画的，实际光线如图中黑线所示，而作图光线如图 中红线所示，导致折射角偏小，所测得的折射率将偏大。 13. 如图所示，边长为L 的正方形区域存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，一 质量为m，带电量为q 的粒子从bc 边中点O 垂直入射，恰能从c 点离开磁场，不计粒子重力， 回答以下问题： （1）判断粒子带电性质； （2）求出此时粒子入射速度大小； （3）为使粒子从d 点射出，速度大小应调整为多大。 【13 题答案】 【答案】（1）负电；（2）4 qBL m ；（3） 2qBL m 【解析】 【详解】（1）粒子要从c 点离开磁场，则在O 点受洛伦兹力方向向上，由左手定则知，粒子带 负电。 （2）粒子从c 点离开磁场，由几何关系知其在磁场中圆周半径为 4 L r  洛伦兹力提供向心力 2 v qvB m r  解得 4 qBL v m  （3）粒子从d 点射出，由几何关系 2 2 2 = ( ) 2 L R L R   解得圆周半径 =2 R L 由 2 2 v qvB m R  解得 2 2qBL v m  14. 如图所示为玻璃材料制成的一棱镜的截面图，AB 为四分之一圆弧。一细光束从圆弧AB 的中 点E 点沿半径射入棱镜后，恰好在圆心O 点发生全反射，反射光经CD 面反射，再从圆弧的F 点 射出，已知OA=a、OD= 2 4 a，光在真空中的传播速度为c 。求： （1）作出反射光和出射光的光路图； （2）出射光线与法线夹角的正弦值； （3）光在梭镜中传播的时间t。 【14 题答案】 【答案】（1）见解析；（2） 2 2 ；（3） (3 2 6) 2 a c  【解析】 【详解】（1）由题意作出光路图如图所示 （2）由几何关系知全反射的临界角 45 C   由 1 sinC n  解得 2 n  1 1 2 sin 2 2 OG OG OD a OF      ， 由折射定律 sin sin n    得 2 sin 2  （3）光在棱镜中的传播速度 2 c c v n   光在棱镜中的传播距离 1 3 2 2 x a a a   光在棱镜中的传播时间 (3 2 6) 2 x a t v c    15. 如图所示，将某正粒子放射源置于原点O，其向各方向射出的粒子速度大小均为v0、质量均 为m、电荷量均为q。在0≤y≤d 的一、二象限范围内分布着一个匀强电场，方向与y 轴正向相 同，在d<y≤2d 的一、二象限范围内分布着一个匀强磁场，方向垂直于xoy 平面向里。粒子离开 电场上边缘y=d 时，能够到达的最右侧的位置为（1.5d，d），最终恰没有粒子从y=2d 的边界离 开磁场。不计粒子重力以及粒子间的相互作用，sin37°=0.6，求： （1）电场强度E； （2）磁感应强度B； （3）水平向右射出的粒子第一次返回电场上边缘y=d 时的横坐标。 【15 题答案】 【答案】（1） 2 0 8 9 mv E qd  ；（2） 0 8 3 mv B qd  ；（3） 1 2 x d  【解析】 【详解】（1）粒子在电场中做类平抛运动 0 1.5d v t  2 1 2 d at  qE a m  解得 2 0 8 9 mv E qd  （2）设粒子进入磁场时与水平方向的角度为α，根据平抛运动的推论得 tan 2 1.5 d d 