河北省邯郸市永年区第二中学2023-2024高二上学期12月月考物理试题（答案）

永年区第二中学2023-2024学年第一学期12月月考试卷
高二物理（人教版）试题
内容与范围：选择性必修二第一章第二章1、2节考试时间：75分钟满分：100分
注意事项：
1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2.请将答案正确填写在答题卡上
第Ⅰ卷（选择题）
一、选择题；本题共7小题，每小题4分，共28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.下列说法中正确的是（ ）
A.由可知，磁感应强度B与一小段通电直导线受到的磁场力成正比
B.一小段通电导线所受磁场力的方向就是磁场方向
C.一小段通电导线在某处不受磁场力，该处磁感应强度一定为零
D.一小段通电导线在某处不受磁场力，该导线可能与磁感线平行
2.一圆柱形透明介质放在水平地面上，其横截面如图所示，O点为圆心，直径BC竖直，右侧半圆面镀银。一光线从A点水平向右射入介质，光线在A点的入射角为，在镀银处发生一次反射后射出介质，且射出时光线水平向左，则该介质的折射率为（ ）
A. B. C. D.
3.如图甲所示，300匝的线圈两端A、B与一个理想电压表相连。线圈内有指向纸内方向的匀强磁场，线圈中的磁通量在按图乙所示规律变化（线圈电阻不计）。下列说法正确的是（ ）
甲 乙
A.A端应接电压表正接线柱，电压表的示数为150V
B.A端应接电压表正接线柱，电压表的示数为50.0V
C.B端应接电压表正接线柱，电压表的示数为150V
D.B端应接电压表正接线柱，电压表的示数为50.0V
4.回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源两极相连的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示。设D形盒半径为R.若用回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电频率为f.则下列说法正确的是（ ）
A.带电粒子在磁场中运动的周期和交变电流的周期相等
B.质子被加速后的最大速度与加速电场的电压大小有关
C.只要R足够大，质子的速度可以被加速到任意值
D.不改变磁场的磁感应强度和交变电流的频率，该回旋加速器也能用于加速a粒子
5.如图所示，放置在水平地面上的闭合线圈的上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的N极朝下，当磁铁向下运动时（但未插入线圈内部），下列判断正确的是（ ）
A.磁铁与线圈相互吸引 B.穿过螺线管的磁通量减少
C.线圈对地面的压力变小 D.通过R的感应电流方向为从
6.分别位于和处的两波源只做了一次全振动，形成两列分别沿x轴正方向和负方向传播的简谐横波，时刻的波形如图甲所示，此时两列波刚好分别传到M、N两质点，P质点的平衡位置坐标为，Q质点的平衡位置坐标为，M点的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
甲 乙
A.该波的速度为3m/s B.经，M质点刚好传到P质点
C.时，Q点的位移为10cm D.P点振动过程中最大位移为10cm
7.超远距离输电通常采用特高压直流输电的方式，某段直流输电线路中三根水平导线a、b、c平行且间距相等，其中a、b导线位于同一水平面内，通入的电流大小为，方向如图所示。已知通电直导线周围磁感应强度（r为磁场中某点到直导线的距离，k为常数），下列说法正确的是（ ）
A. a、b两根导线相互排斥
B. b、c两根导线对a的安培力方向竖直向下
C. a、b两根导线对c的安培力方向竖直向下
D.三根导线在图中三角形中心处的磁感应强度为零
二、多选题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每个小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8.下列四幅图为光的相关现象，关于它们说法正确的是（ ）
甲 乙 丙 丁
A.图甲为a、b两束单色光分别通过同一双缝干涉实验器材形成的图样，在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的大
B.图乙为光导纤维示意图，内芯的折射率比外套的折射率小
C.图丙为薄膜干涉示意图，两玻璃板的中间一端用薄片垫起，构成空气劈尖，干涉条纹的产生是由于光在空气薄膜的上下两表面反射形成的两列光波叠加的结果
D.图丁中，用自然光照射透振方向（箭头所示）互相垂直的前后两个竖直放置的偏振片，光屏依然发亮
9.如图所示为某种质谱仪工作原理示意图，离子从电离室A中的小孔飘出（初速度不计），经电压为U的加速电场加速后，通过小孔，从磁场上边界垂直于磁场方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，运动半个圆周后打在照相底片D上并被吸收形成谱线。照相底片D上有刻线均匀分布的标尺（图中未画出），可以直接读出离子的比荷。下列说法正确的是（ ）
A.打在照相底片D上的离子带负电
B.可以通过减小磁感应强度B来增大不同离子形成谱线之间的间隔
C.谱线b对应比荷的值大于谱线a对应比荷的值
D.标尺上各刻线对应比荷的值是不均匀的
10.如图所示，PQ和MN为间距、水平放置的平行金属导轨，导轨间分布着方向竖直向下、大小为的匀强磁场，PM之间接有电动势、内阻的电源以及的定值电阻，质量的导体棒ab跨放在导轨上并与导轨接触良好，ab与PQ垂直，在导体棒的中点用轻绳经定滑轮悬挂质量的物块，闭合开关S，导体棒恰好保持静止。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小，不计其它电阻。下列说法正确的是（ ）
A.流过导体棒的电流为1A
B.导体棒与导轨间的动摩擦因数为0.2
C.若磁感应强度的大小不变，方向改为水平向左，导体棒的加速度大小为
D.若磁感应强度的大小和方向未知，要使导体棒静止，所加匀强磁场磁感应强度的最小值为
第Ⅱ卷（非选择题）
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11.（6分）学校兴趣小组的同学在学习了磁场的知识后设计了一个利用天平测定磁感应强度的实验方案。天平的左臂下面挂一个矩形线圈，宽为L，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面。
实验步骤如下：
①未通电流时，在天平右盘内放入质量为的砝码，使天平平衡；
②当给线圈通以顺时针方向流动大小为的电流（如图所示）时，需在天平右盘更换质量为的砝码后（已知），天平才能重新平衡。则磁场方向垂直于纸面________（选填“向里”或“向外”），用所测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小为______。
12.（10分）图1为“探究影响感应电流方向的因素”的实验装置，所用电流表指针偏转方向与电流方向间的关系为：当电流从“+”接线柱流入电流表时，指针向右偏转。
（1）将条形磁铁按如图1方式S极向下插入螺线管时，发现电流表的指针向右偏转。螺线管的绕线方向如图2所示。请在图2中标出螺线管中的感应电流方向。________
图1 图2
（2）对实验结果进行分析可得出结论：当穿过螺线管的磁通量增加时，感应电流产生的磁场与条形磁铁的磁场方向________（填“相同”或“相反”）；接上面的（1），将条形磁铁从螺线管中抽出时，电流表的指针向________（填“左”或“右”）偏转。
（3）通过变换磁极、改变螺线管线圈绕行方向，多次实验后总结出如下结论：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的________（选填“增加”或“减少”或“变化”）。
（4）为了验证规律是否具有普遍性，如图3所示将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、前述电流表及开关进行连接。其中A线圈绕法如图4所示，B线圈绕法如图5所示。开关闭合，先将线圈A放在线圈B中，按照先理论分析再实验检验的方法进行研究。下列四个选项中能够实现的是________。
图3 图4 图5
A.断开开关的瞬间，电流表指针将向左偏转
B.将线圈A从线圈B中拔出时，电流表指针将向右偏转
C.当滑动变阻器的滑片向左加速滑动时，电流表指针将向右偏转
D.当滑动变阻器的滑片向左匀速滑动时，电流表指针不发生偏转
四、解答题
13.（10分）如图所示，两平行金属导轨间的距离，导轨与水平面的夹角，在导轨所在区域内分布垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小，导轨的一端接有电动势、内阻的直流电源。一根与导轨接触良好，质量为的导体棒ab垂直放在导轨上，ab棒恰好静止。ab棒与导轨接触的两点间的电阻，不计导轨的电阻，g取，，，求：
（1）ab棒上的电流大小；
（2）ab棒受到的安培力大小；
（3）ab棒受到的摩擦力大小。
14.（12分）毛主席的诗词“洞庭波涌连天雪”，描述的正是机械波传播的场景。一列沿x轴正方向传播的简谐横波在时刻的波形如图中实线所示，在时的波形如图中的虚线所示。
（1）求这列波可能的传播速度大小；
（2）若波的周期，则从时刻开始计时，求质点M在内运动的路程。
15.（16分）如图所示，矩形区域abed内充满磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场。一质量为m，电荷量为q的粒子（不计重力），从ad边的中点O处，垂直磁场进入，速度方向与ad夹角30°。已知ad边长为L，ab、dc足够长。
（1）若粒子带负电，且恰能从d点射出磁场，求粒子速度的大小；
（2）若粒子带正电，且能使带电粒子从ab边射出磁场，求粒子速度的大小范围。
永年区第二中学2023-2024学年第一学期12月月考
高二物理（人教版）参考答案
内容与范围：选择性必修二第一章第二章1、2节
一、选择题；本题共7小题，每小题4分，共28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.D
【详解】A.磁感应强度的大小是由磁场本身性质所决定的，与通电导线在磁场中受力的大小无关，故A错误；
B.通电导线在磁场中某处受到的磁场力方向与该处磁场方向相互垂直，故B错误；
CD.当通电导线中的电流方向与磁场方向相互平行时，通电导线受到的磁场力为零，所以在不知道通电导线的放置方式时，如果通电导线在某处不受磁场力时，该处的磁场可能为零，也可能导线与该处的磁感线平行，故C错误，D正确。
故选D。
2.C
【详解】只发生一次反射，根据对称性，光路图如图
由几何关系知
根据折射定律可知故选C。
3.A
【详解】由图乙可知，磁场在均匀的增加，根据法拉第电磁感应定律可知
即电压表的示数为150V。根据楞次定律可知线圈中感应电流方向为逆时针方向，由电流在电源内部从负极流向正极可知，A端应接电压表正接线柱。故选A。
4.AB
【详解】回旋加速器的工作原理是带电粒子在回旋加速器中，靠电场加速，磁场偏转，其在磁场中运动的周期和高频交流电的周期相等，当粒子从D形盒中出来时，速度最大，此时运动的半径等于D形盒的半径。当粒子在磁场中运动时，，得
A.据加速器的工作原理可知，在磁场中运动的周期和高频交流电的周期相等，故A正确；
BC.据可知，粒子的最大速度由D形盒的半径决定，与加速电场的电压无关；且质子的最终速度与半径R相对应，并不能加速到任意值，故B正确，C错误；
D.当质子粒子，在磁场的运动周期发生变化，即在磁场的运动周期与在电场的周期不相等，不满足回旋加速器的工作原理，故D错误。故选AB。
5.D
【详解】AC.由“来拒去留”可知，磁铁靠近线圈，则磁铁与线圈相互排斥，线圈对地面的压力变大，故AC错误；
B.当磁铁向下运动时（但未插入线圈内部）。穿过螺线管的磁通量增大，故B错误；
D.由图可知，当磁铁竖直向下运动时，穿过线圈的磁场方向向下增大，由楞次定律可知感应电流的磁场应向上，则由右手螺旋定则可知电流方向从b经过R到a，故D正确。
故选D。
6.C
【详解】A.根据图甲可知，波长，根据乙图可知，周期，波速为
故A错误；
B.质点不能随波逐流，故B错误；
C.画出时的波形图如图所示
Q点位移为10cm，故C正确；
D.根据题意可知，当沿正向传播的波刚传过到P点时，沿x轴负方向传播的波也刚好传到P点，以后P点只参与沿x轴负向传播的波引起的振动，故P点最大位移为5cm，故D错误。
故选C。
7.B
【详解】A.由图可知a、b两根导线通入的电流方向相同，则a、b两根导线相互吸引，故A错误；
B.如图所示为右侧视图，b、c两根导线对a的安培力分别为吸引力和排斥力
根据，，
可得
则有
解得
则b、c两根导线对a的安培力方向竖直向下，故B正确；
C.由于a、b两根导线对c的安培力均为排斥力，且，则a、b两根导线对c的安培力大小相等，a、b两根导线对c的安培力方向竖直向上，故C错误；
D.根据安培定则，如图所示
可知三根导线在图中三角形中心处的磁感应强度不为零，故D错误。
故选B。
二、多选题；本题共3小题，每小题6分，共18分。在每个小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8.AC
【详解】A.根据光的干涉条纹间距公式
a光的干涉条纹比b光的宽，所以，，在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的大，A正确；
B.光导纤维的原理是利用光的全反射，根据全反射的条件是从光密介质射向光疏介质，所以内芯的折射率比外套的折射率大，B错误；
C.两玻璃板的中间一端用薄片垫起，构成空气劈尖，干涉条纹的产生是由于光在空气薄膜的上下两表面反射形成的两列光波叠加的结果，C正确；
D.图丁用自然光照射透振方向（箭头所示）互相垂直的前后两个竖直放置的偏振片，光屏没有光斑，没有亮线，D错误。
故选AC。
9.BD
【详解】A.根据左手定则可知打在照相底片D上的离子带正电，故A错误；
B.离子在电场中加速时，有
得
在磁场中，有，解得
谱线之间的间隔为
可知可以通过减小磁感应强度B来增大不同离子形成谱线之间的间隔，故B正确；
C.由
可知离子的比荷越大，离子在磁场中做匀速圆周运动的半径越小，则谱线b对应比荷的值小于谱线a对应比荷的值，故C错误；
D.标尺上各刻线到小孔的距离为
因此d与比荷是非线性关系，所以标尺上各刻线对应比荷的值是不均匀的，故D正确。
故选BD。
10.ACD
【详解】A.流过导体棒的电流为
故A正确；
B.导体棒受到的安培力为
根据左手定则可知，导体棒受到的安培力向左，导体棒恰好保持静止，有
导体棒与导轨间的摩擦力为
导体棒与导轨间的动摩擦因数为
故B错误；
C.若磁感应强度的大小不变，方向改为水平向左，导体棒受到的摩擦力为
对导体棒、物块整体有
导体棒的加速度大小为
故C正确；
D.对导体棒受力分析，水平方向有
竖直方向有
导体棒与导轨间的摩擦力为
联立得，其中
当时，导体棒受到的安培力最小，有
匀强磁场磁感应强度的最小值为
故D正确。
故选ACD
三、非选择题；本题共5小题，共54分。
11.向里 （每空3分，共6分）
【详解】②[2]当给线圈通以顺时针方向流动大小为I的电流（如图所示）时，需在天平右盘更换质量为的砝码后（已知），天平才能重新平衡。可知线圈受到的安培力向下，根据左手定则可知，磁场方向垂直于纸面向里。
[3]根据受力平衡可得
又
联立解得磁感应强度的大小为
12.见解析 相反 左 变化 AC/CA（每空2分，共10分）
【详解】（1）[1]如图
（2）[2]当穿过螺线管的磁通量增加时，根据产生的电流方向，由右手定则可判断出产生的感应电流的磁场与原磁场方向相反。
[3]将条形磁铁从螺线管中抽出时，穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律，感应电流的磁通量应与原磁场方向相同，阻碍磁通量的减小，根据安培定则可判断，电流表的指针向左偏转。
（3）[4]通过变换磁极、改变螺线管线圈绕行方向，多次实验后总结出如下结论：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
（4）[5]由图3可以知道，A线圈中电流的方向由a流向b，由图4，根据安培定则可以知道，A线圈中磁场的方向向上。
A.断开开关的瞬间，A线圈中的磁通量减小，B线圈中的磁通量也减小，根据楞次定律可以知道，B线圈中电流的方向由d流向c，电流从左接线柱流入电流表，电流表指针将向左偏转，故A正确；
B.将线圈A从线圈B中拔出时，B线圈中的磁通量也减小，根据楞次定律可以知道，B线圈中电流的方向由d流向c，电流从左接线柱流入电流表，电流表指针将向左偏转，故 B 错误；
CD.当滑动变阻器的滑片向滑动时，滑动变阻器接入电路的部分电阻值减小，则电路中的电流增大，A线圈中的磁通量增大，B线圈中的磁通量也增大，根据楞次定律可以知道，B线圈中电流的方向由c流向d，电流从右接线柱流入电流表，电流表指针将向右偏转，故C正确，D错误。
故选AC。
13．（1）1.5A；（2）0.3N；（3）0.18N 〔（1）3分，（2）3分，（3）4分，共10分〕
【详解】（1）ab棒上的电流大小为
（2）ab棒受到的安培力大小
（3）根据左手定则可知安培力的方向沿斜面向上，ab棒恰好静止，根据平衡条件可知ab棒受到的摩擦力大小为
14.（1），、1、2、3、……；（2）4cm （每小题6分，共12分）
【详解】（1）由题图可知，波长
因波沿x轴正方向传播，则，、1、2、3、……
解得
波速为，解得，、1、2、3、……
（2）由题意知，
则n只能取0时满足条件，对应
因，
则0~1.6s内质点M运动的路程为
15.（1）；（2）〔（1）6分，（2）10分，共16分〕
【详解】（1）若粒子带负电，且恰能从d点射出磁场，根据几何关系有
根据洛仑兹力提供向心力，得
则
（2）当最大时，从ab边射出，根据几何关系有
得
则
当最小时，粒子的运动轨迹与ab边相切，根据几何关系有
得
则，故