2022-2023江苏省扬州市邗江区高二（下）7月月考物理试卷（含解析）

2022-2023学年江苏省扬州市邗江区高二（下）7月月考物理试卷
一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）
1. 等腰直角三角形的棱镜置于空气中，折射率为，当光垂直于直角边射入棱镜时，下列光路图中正确的是( )
A. B.
C. D.
2. 在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中，一同学经调节后使单缝和双缝在竖直方向相互平行，分别用间距和的双缝来完成实验，其它条件不变，该同学用间距为的双缝观察到的干涉条纹是( )
A. B. C. D.
3. 如图所示为磁流体发电机原理图，平行金属板、之间有一个很强的磁场，将一束等离子体喷入磁场，、两板间便产生电压从而向外供电，下列说法正确的是( )
A. 板为发电机正极 B. 发电机能量来源于磁场能
C. 仅提高喷射的速度发电机电动势增大 D. 仅减小金属板间距发电机电动势增大
4. 如图所示是回旋加速器示意图，交变电压大小和频率保持不变，磁场的磁感应强度大小可以调节。用该装置分别对质子和氦核加速，则质子和氦核的最大动能之比为( )
A. ： B. ： C. ： D. ：
5. 用一根横截面积为、电阻率为的硬质导线做成一个半径为的圆环，为圆环的直径。如图所示，在的左侧存在一个匀强磁场，磁场垂直圆环所在平面，方向如图，磁感应强度随时间的变化规律为，则( )
A. 圆环有扩张的趋势 B. 圆环有向左滑动的趋势
C. 圆环中感应电流的大小为 D. 圆环秒末所受的安培力为
6. 质量为的导体棒垂直于宽度为的水平金属轨道处于静止状态，通过的电流为，匀强磁场的磁感应强度为，其方向与轨道平面成角斜向上方，且垂直于导体棒，如图所示。则下列说法正确的是( )
A. 导体棒的安培力大小为 B. 导体棒受到导轨对它向左的摩擦力
C. 导体棒对导轨的压力大于重力 D. 导体棒受到的摩擦力大小为
7. 如图甲所示，绝缘的水平桌面上放置一金属圆环，在圆环的正上方放置一个螺线管，在螺线管中通入如图乙所示的电流，电流从螺线管端流入为正，下列说法正确的是( )
A. 从上往下看，内圆环中的感应电流沿逆时针方向
B. 时圆环中的感应电流大于时感应电流
C. 金属圆环中感应电流变化周期为
D. 时金属圆环所受安培力最大
8. 如图，一个用绝缘细线悬挂着的带正电的橡胶球在竖直面内做简谐运动，增加一个如图所示的匀强磁场后，有关带电小球运动情况的描述正确的是( )
A. 小球再次经过平衡位置时，速率不变 B. 小球再次经过平衡位置时，速率变小
C. 小球摆动的周期逐渐变大 D. 小球摆动的周期逐渐变小
9. 直导线、相互垂直，可以自由移动和转动，固定。当、通有如图所示的电流后，从上往下看，的运动情况是( )
A. 逆时针方向转动，同时下降 B. 逆时针方向转动，同时上升
C. 顺时针方向转动，同时下降 D. 顺时针方向转动，同时上升
10. 如图所示，在水平匀强电场和垂直于纸面向里的匀强磁场中，有一足够长的竖直固定的绝缘杆，小球套在杆上。已知电场强度为，磁感应强度为，小球的质量为不计重力，电荷量为，与杆间的动摩擦因数为。现给小球一个初速度，使小球沿杆下滑。则小球开始下滑直到稳定的过程中( )
A. 小球的加速度一直减小 B. 小球的动能和电势能的总和保持不变
C. 小球下滑的最终速度大小可能为 D. 小球下滑的最大加速度大小为
二、实验题（本大题共2小题，共12.0分）
11. 如图甲所示，利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝间距，双缝到光屏间的距离，实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。
若想增加从目镜中观察到的条纹个数，下列措施可行的是______。
A.将单缝向双缝靠近 将屏向远离双缝的方向移动
C.将屏向靠近双缝的方向移动 使用间距更小的双缝
某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图乙所示。
分划板在图中位置时游标卡尺的读数为，在位置时游标卡尺读数为，相邻两条纹间距______；
该单色光的波长______。
12. 某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸．
下列哪些措施能够提高实验准确程度______．
A.选用两光学表面间距大的玻璃砖
B.选用两光学表面平行的玻璃砖
C.选用粗的大头针完成实验
D.插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些
该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如下图所示，其中实验操作正确的是______．
该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于、点，再过、点作法线的垂线，垂足分别为、点，如图所示，则玻璃的折射率______用图中线段的字母表示
三、计算题（本大题共4小题，共48.0分）
13. 一个半径为的半圆形玻璃砖折射率的截面图，如图所示，直径与半径垂直，一束平行单色光垂直于直径所在的截面射入玻璃砖，其中距离点的一条光线自玻璃砖右侧折射出来，与所在的直线交于点。
求点到点的距离：
若在玻璃砖平面的某区域贴上一层不透光的黑纸，平行光照射玻璃砖后，右侧恰好没有折射光射出，求黑纸在方向的宽度。不考虑光线在玻璃砖内的多次反射
14. 如图所示，在矩形区域内存在一个垂直纸面向外、磁感应强度大小为的匀强磁场，边长为，边长为。现从点沿着方向垂直磁场射入各种速率的带正电粒子，已知粒子的质量为，带电荷量为粒子所受重力及粒子间相互作用忽略不计，求：
垂直边射出磁场的粒子的速率；
粒子在磁场中运动的最长时间。
15. 如图所示，相距的两平行金属导轨位于同一水平面上，左端与一阻值为的定值电阻相连，一质量为、阻值为的导体棒放在导轨上，整个装置置于磁感应强度大小为、方向竖直向下的匀强磁场中．导体棒在水平外力作用下以速度沿导轨水中向右匀速滑动．滑动过程中棒始终保持与导轨垂直并接触良好．导转的电阻忽略，棒与导轨间的动摩擦因数为，重力加速度为求：
棒中电流的大小；
水平外力的大小；
当棒与定值电阻间的距离为时开始计时，保持棒速度不变，欲使棒中无电流，求磁感应强度随时间变化的关系式．
16. 有一种“双聚焦分析器”质谱仪，工作原理如图所示。加速电场的电压为，静电分析器中有会聚电场，即与圆心等距各点的电场强度大小相同，方向沿径向指向圆心，磁分析器中以为圆心、圆心角为的扇形区域内，分布着方向垂直于纸面向外的匀强磁场，其左边界与静电分析器的右边界平行。由离子源发出一个质量为、电荷量为的正离子初速度为零，重力不计；经加速电场加速后，从点沿垂直于该点的电场方向进入静电分析器，在静电分析器中，离子沿半径为的四分之一圆弧轨道做匀速圆周运动，并从点射出静电分析器。而后离子由点沿着既垂直于磁分析器的左边界，又垂直于磁场方向射入磁分析器中，最后离子沿垂直于磁分析器下边界的方向从点射出，并进入收集器，测量出点与圆心的距离为。题中的、、、、都为已知量
求静电分析器中离子运动轨迹处电场强度的大小；
求磁分析器中磁感应强度的大小；
现将离子换成质量为，电荷量为的另一种正离子，其它条件不变。磁分析器空间足够大，离子不会从圆弧边界射出，求：该离子进入磁分析器的位置以及离开磁分析器的位置到的距离。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
本题考察全反射的条件、折射定律、临界角；
根据求出全反射临界角，将光线射到三棱镜底边上的入射角与临界角比较，判断能否发生全反射，从而确定正确的光路图。
【解答】
根据得全反射临界角满足，光线射到三棱镜底边上的入射角
因，所以光线在三棱镜底边上发生了折射、以及反射，且由玻璃射入空气，折射光线向交界面偏转，故 ACD错误， B正确。
故选B。
2.【答案】
【解析】
【分析】
干涉条纹与单缝与双缝平行，结合干涉条纹间距公式进行分析判断即可。
本题的关键是抓住干涉条纹间距公式及干涉条纹的分布与单缝及双缝的关系。
【解答】
干涉条纹与单缝与双缝平行，所以干涉条纹竖直分布；又由干涉条纹公式可知，因为，所以用间距为的双缝观察到的干涉条纹的间距更大，故C正确，ABD错误。
故选C．
3.【答案】
【解析】
【分析】
先根据左手定则判断出正离子或负离子受到的洛伦兹力方向，从而判断出金属板电势的高低，进一步分析离子除受洛伦兹力外还受到电场力，最终二者达到平衡，根据电场力和洛伦兹力平衡求出电动势的大小。
【解答】
A、由左手定则知正离子向下偏转，所以下极板带正电，板是电源的负极，板是电源的正极，故A错误；
B、粒子偏向板后，板间形成电场，发电机能量来源于电场能，故B错误；
、根据得电动势的大小为：，仅提高喷射的速度发电机电动势增大，仅减小金属板间距发电机电动势减小，故C正确，D错误。

4.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查回旋加速器的工作原理，回旋加速器靠电场加速，靠磁场偏转，加速粒子时，交变电场的周期与粒子在磁场中运动的周期相等。
根据洛伦兹力提供向心力可以求出粒子的最大速度，从而得出最大动能表达式，然后分析。
【解答】
由题意可得，粒子射出时速度最大，动能也最大，且粒子射出时的最大半径为型装置的半径，
故两种粒子射出时的运动半径相等，由
可得粒子射出的最大速度为
粒子周期为
交变电压频率保持不变意味着两种粒子在磁场中运动的周期相同，即
由题意可知
，
联立可得
结合题意可得，由最大动能公式可得，
则质子和氦核的最大动能之比为
，故B正确，ACD错误。
故选B。

5.【答案】
【解析】
【分析】由题意可知，磁通量减小，由楞次定律可判断感应电流的方向；根据左手定则分析安培力的方向；由法拉第电磁感应定律可得出感应电动势；根据安培力的公式求解安培力的大小．
本题考查楞次定律及法拉第电磁感应定律的应用，注意正确应用楞次定律的两种描述；同时还要注意求磁通量时，面积应为有效面积，本题中不能当作圆的面积来求，而是圆中含有磁通量的部分面积．
【解答】
A、由楞次定律的“来拒去留”可知，为了阻碍磁通量的增加，线圈有缩小的趋势，故A错误；
B、磁通量向里增大，由楞次定律“增反减同”可知，线圈中的感应电流方向为逆时针；根据左手定则，圆圆环有向右的安培力，圆环有向右滑动的趋势；故B错误；
C、由法拉第电磁感应定律可知，，感应电流，故C正确；
D、圆环秒末所受的安培力，故D错误。
6.【答案】
【解析】解：通过导体棒的电流，则导体棒受到的安培
根据左手定则可知：安培力的方向如图所示，
受力分析方向为：水平向右
，方向为：竖直向上
故ABC错误；D正确；
故选：。
导体棒静止于水平导轨上，受到重力、安培力、导轨的支持力和静摩擦力．导体棒与磁场方向垂直，安培力大小，根据左手定则判断安培力方向，根据平衡条件求解导轨对导体棒的摩擦力和支持力．
本题考查包含安培力的共点力平衡问题的分析，解决本题的关键能够正确地受力分析，将立体图转换为平面图，结合共点力平衡进行求解．
7.【答案】
【解析】
【分析】
由楞次定律判断出感应电流的方向，结合法拉第电磁感应定律分析感应电流的大小及变化周期的大小，由电流的大小分析金属圆环所受安培力的大小。
本题考查楞次定律及法拉第电磁感应定律，基础题。
【解答】
A.从上往下看，内螺线管中的电流为正且增大，根据安培定则可知螺线管的磁场方向向上且变强，则通过圆环的磁通量增大，根据楞次定律可得圆环中感应的磁场方向向下，由安培定律可知圆环中的感应电流沿顺时针方向，故A错误；
B.由图乙可知，螺线中的电流在时的变化率大于在时的变化率，根据法拉第电磁感应定律及闭合电路欧姆定律可知，时圆环中的感应电流大于时感应电流，故B正确；
C.由图乙可知，金属圆环中感应电流变化周期为，故C错误；
D.时螺线管中的电流最大，但其变化率为零，所以圆环中此时的感应电流为零，则金属圆环所受安培力为零，故D错误。
故选B。
8.【答案】
【解析】
【分析】
洛伦兹力永不做功，故小球机械能守恒。洛伦兹力的方向垂直于小球的运动方向，不改变速度大小，周期不变。
【解答】
小球在磁场中做简谐运动时，受到的洛伦兹力沿细线方向，对小球不做功，只有重力做功，所以机械能守恒，则当小球经过平衡位置时其速度大小相等，即速率相等，故速率不会发生变化；又因为小球受到洛伦兹力沿细线方向，不提供小球的回复力，因此磁场对摆的周期无影响，故周期不会发生改变。
故选A。

9.【答案】
【解析】
【分析】利用微元法，在导线两侧取两段，先根据右手螺旋定则判断磁场方向，再根据左手定则判断出安培力的方向，考虑转过时，再根据左手定则判断出安培力的方向，从而确定导线的运动情况。
解决本题的关键掌握左手定则判断安培力的方向，以及掌握微元法、特殊位置法的运用。
【解答】
根据右手螺旋定则分析产生的磁场，再将导线分成左右两段研究：左段所受的安培力方向垂直纸面向外，右段所受安培力的方向垂直纸面向里，从上往下看，知导线逆时针转动；若导线转动时，导线所受的安培力方向向下，所以导线的运动情况为，逆时针方向转动，同时下降，故A正确，BCD错误。
10.【答案】
【解析】
【分析】本题的关键要正确分析小球的受力情况，尤其是注意洛伦兹力的变化，引起其他力的变化，来分析合力的变化，从而判断小球的运动情况。要明确加速度为零时速度最大。
【解答】小球静止时只受电场力、支持力，开始下滑后，还受到摩擦力、水平向右的洛伦兹力，若小球初速度比较小，开始洛伦兹力小于电场力，由水平方向受力平衡知杆对小球弹力向右，小球竖直方向受向上的滑动摩擦力向下减速，随着速度减小，弹力增大，摩擦力增大，小球向下做加速度增大的减速运动，当速度减小到零时，摩擦力突变为零，小球最终保持静止。若小球初速度比较大，开始洛伦兹力大于电场力，由水平方向受力平衡知杆对小球弹力向左，小球竖直方向受向上的滑动摩擦力向下减速，随着速度减小，弹力减小，摩擦力减小，小球向下做加速度减小的减速运动，当速度减小到某一定值时，洛伦兹力等于电场力，摩擦力减小为零，小球最终匀速运动，此时， 稳定时的速度为，故A错误，C正确；
B.当小球初速度恰好等于时，则小球向下做匀速直线运动，电场力和合力都不做功，动能和电势能之和保持不变；若小球初速度不等于，则下滑过程中动能减小，电势能不变，小球的动能和电势能的总和减小，故B错误；
D.由中分析可知，当小球初速度较小时，小球的最大加速度出现小球速度即将为零时，此时受到的摩擦力大小为，
最大加速度为，当小球初速度较大时，小球最大加速度出现在刚开始下滑时，此时，得，故D错误。
故选C。

11.【答案】；
；。
【解析】
【分析】
本题主要考查实验：用双缝干涉测光的波长，理解实验原理是解题的前提，掌握基础知识，应用双缝干涉条纹间距公式即可解题，解题时注意单位换算。
【解答】
若想增加从目镜中观察到的条纹个数，应减小相邻两个亮条纹或暗条纹间的距离，
由，
知可增大双缝间距，或减小双缝到屏的距离，则ABD错误， C正确；
相邻两个亮条纹或暗条纹间距；
该单色光的波长。
12.【答案】
【解析】
【分析】
为了取得较好的实验效果，根据实验原理分析可知：玻璃砖上下表面不一定要平行，选择的入射角应尽量大些；同则的大头针之间的距离适当大些，这样可以减小测量的相对误差；
根据折射定律进行分析，明确光路基本性质；
根据几何知识求出入射角和折射角的正弦值，再求解折射率。
本题是插针法测定玻璃砖的折射率实验，实验原理是折射定律，注意采用单位圆法处理数据，同时注意根据原理分析实验误差情况和实验中应注意的事项。
【解答】
测玻璃的折射率关键是根据入射光线和出射光线确定在玻璃中的传播光线，因此选用光学表面间距大的玻璃砖以及使同侧两枚大头针的距离大些都有利于提高实验准确程度，减小误差，故AD正确；
B、测量折射率时，只需找出入射光线和折射光线，因此玻璃砖的两光学表面可以不平行，故B错误；
D、应选用细长的大头针，故C错误。
两光学表面平行的玻璃砖的入射光线与出射光线平行，在空气中的入射角大于玻璃中的折射角，画图可知正确的图为。
设圆的半径为，则，，根据玻璃的折射率，可得。

13.【答案】解：设光线的入射点为，出射点为，出射角为 ，连接，即为法线。
如图所示
根据光的折射定律
根据几何关系得
如上图所示，设从点入射时恰好能发生全反射，则可知
由几何关系知
所以平行光照射玻璃砖后，要使右侧没有折射光射出，黑纸在方向的宽度至少为

【解析】本题为几何光学问题，根据题意正确的做出光路图是解题的关键，根据几何关系以及折射定律求解；
根据结合几何关系求解。
14.【答案】解：粒子垂直边射出磁场时的运动轨迹如图线，
设粒子做匀速圆周运动的轨迹半径为，由几何关系可知：，则，，故，
粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力有，
解得。注意求圆心角速度偏转角倍弦切角，利用这个关系解题非常快捷
由做匀速圆周运动可知，
因此粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期不变，和速度无关，
由几何关系可知最大圆心角，
可知粒子在磁场中运动的最长时间．

【解析】粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，作出粒子运动轨迹，求出粒子运动轨迹，应用牛顿第二定律可以求出粒子的速度。
求出粒子在磁场中转过的圆心角，然后求出粒子在磁场中的运动时间。
本题考查了求粒子的速度，粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，分析清楚粒子运动过程，应用牛顿第二定律与几何知识即可正确解题。
15.【答案】解：棒产生的感应电动势为：
棒中电流的大小为：；
棒所受的安培力为：，
棒做匀速运动，合力为零，则拉力为：；
欲使棒中无电流，必须使穿过回路的磁通量不变，则有：，
解得：；
答：棒中电流的大小为；
水平外力的大小为：；
磁感应强度随时间变化的关系式为：。
【解析】根据求出棒产生的感应电动势，再由闭合电路欧姆定律求棒中电流的大小；
根据公式求出棒所受的安培力。棒匀速运动，受力平衡，由平衡条件求水平外力的大小；
当棒与定值电阻间的距离为时开始计时，保持棒速度不变，欲使棒中无电流，必须使穿过回路的磁通量不变，由此列式求磁感应强度随时间变化的关系式。
本题是电磁感应与电路、力学知识的综合，要知道电磁感应与电路联系的桥梁是感应电动势，安培力是联系力与电磁感应的桥梁。
16.【答案】 ； ；仍为点，
【解析】根据动能定理
离子在静电分析器中做匀速圆周运动，则
联立得
离子垂直磁分析器左边界进入，垂直下边界射出，则离子在磁分析器中圆周运动的半径为，则
得
由可得，另一种离子在静电分析器中的运动半径仍为，所以该离子进入磁分析器的位置仍为，由
得
在磁分析器中
得
该离子离开磁分析器的位置到的距离为
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