湖北省重点中学2021-2022学年高二下学期物理3月联考试卷

试卷更新日期：2022-04-21 类型：月考试卷

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一、单选题

1. 物理学的发展史丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，下列叙述中符合物理学史实的是（）

A、奥斯特从理论上预言了电磁波，并通过实验证实了电磁波的存在 B、牛顿发现了电磁感应定律，使人们对电和磁内在联系的认识更加完善 C、楞次在分析了许多实验事实后，总结出了楞次定律，用楞次定律可以判定感应电流方向 D、赫兹观察到通电螺旋管外部的磁场和条形磁铁的磁场很相似，由此受到启发，提出了著名的分子电流假说

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2. 近几年，无线电能传输技术发展迅速，越来越多的智能手机开始配备无线充电功能，如图所示为手机无线充电的原理图，下列哪种装置的工作原理与其相同（）

A、电磁炉 B、质谱仪 C、速度选择器 D、回旋加速器

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3. 一列简谐横波在 $x$ 轴上传播，某时刻波形图如图甲所示，图中 $P$ 是 $x = 7 m$ 处的质点， $Q$ 是 $x = 15 m$ 处的质点，从该时刻开始计时，质点 $Q$ 的振动图象如图乙所示，则下列说法正确的是（）

A、该波一定沿 $x$ 轴正方向传播 B、该波一定沿 $x$ 轴负方向传播 C、该波可能沿 $x$ 轴正方向传播，也可能沿 $x$ 轴负方向传播 D、经过 $Δ t = 0.8 s$ ，质点 $P$ 通过的路程是 $20 m$

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4. 如图所示， $A$ 、 $B$ 是两个完全相同的灯泡，其额定电压均为 $3 V$ ，图中电源电动势 $E = 3 V$ ，其内阻不计， $D$ 是具有单向导电性的理想二极管， $L$ 是带铁芯的线圈，其直流电阻忽略不计。则下列说法正确的是（）

A、电键 $S$ 闭合瞬间， $A$ 、 $B$ 同时逐渐变亮 B、电键 $S$ 闭合瞬间， $B$ 逐渐变亮， $A$ 不亮 C、电键 $S$ 断开瞬间， $A$ 、 $B$ 均立即熄灭 D、电键 $S$ 断开瞬间， $A$ 立即熄灭， $B$ 逐渐熄灭

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5. 如图所示，半径为 $R$ 的圆形区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场。两个质子 $M$ 、 $N$ 沿平行于直径 $c d$ 的方向从圆周上同一点 $P$ 射入磁场区域， $P$ 点与 $c d$ 间的距离为 $\frac{R}{2}$ ，质子 $M$ 、 $N$ 入射的速度大小之比为 $1 ： 2$ ， $a b$ 是垂直 $c d$ 的直径。质子 $M$ 恰好从 $b$ 点射出磁场，不计质子的重力和质子间的作用力。则（）

A、 $M$ 、 $N$ 在磁场中运动的轨道半径之比为 $2 ： 1$ B、 $M$ 、 $N$ 在磁场中运动的轨迹长度之比为 $2 ： 1$ C、 $M$ 、 $N$ 在磁场中运动的周期之比为 $2 ： 1$ D、 $M$ 、 $N$ 在磁场中运动的时间之比为 $2 ： 1$

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6. 如图所示，将一具有绝缘层的导线扭成由两个相同菱形组成的“8”字型闭合导线框abcdefa（ab与de交叉点之间绝缘），在线框右侧有一宽度为d的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，fc连线与磁场边界垂直且 $f c = 2 d$ ，现让线框由图示位置以速度v沿fc连线方向匀速向右运动并穿过磁场，线框中电流方向以abcdef流向为正，以c点刚进入磁场为计时起点，则以下能正确反应线框中电流随时间变化规律的是（）

A、 B、 C、 D、

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7. 如图所示，质量为 $M$ 小车上有两个半径均为 $R$ 的半圆形轨道， $A B$ 、 $C D$ 为轨道水平直径，初始时小车静止在光滑的水平地面上，现将质量为 $m$ 的小球从距 $A$ 点正上方 $h_{0}$ 高处由静止释放，小球由 $A$ 点沿切线进入轨道并能从 $B$ 点冲出，在空中上升的最大高度为 $\frac{3}{4} h_{0}$ ，不计空气阻力。则下列说法正确的是（）

A、小球和小车组成的系统动量守恒 B、小球和小车组成的系统机械能守恒 C、小球会落入 $C D$ 轨道并从 $D$ 点离开小车 D、小球第二次离开轨道在空中上升的最大高度满足： $\frac{1}{2} h_{0} < h < \frac{3}{4} h_{0}$

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二、多选题

8. 关于波的干涉、衍射等现象，下列说法正确的是（）

A、机械波能发生干涉现象，光不会发生干涉现象 B、多普勒效应是由于波源和观察者的相对运动而导致的 C、肥皂膜在阳光下呈现彩色是光的衍射现象 D、利用偏振片可以观察到光的偏振现象，说明光是横波

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9. 如图所示为模拟远距离电能输送示意图，发电机通过升压变压器 $T_{1}$ 和降压变压器 $T_{2}$ 向用户供电。已知输电线的总电阻为 $R = 4 Ω$ ，用户负载 $R_{0} = 11 Ω$ ，升压变压器 $T_{1}$ 原、副线圈匝数之比为 $1 ： 5$ ，降压变压器 $T_{2}$ 原、副线圈匝数之比为 $4 ： 1$ ，降压变压器副线圈两端交变电压 $u = 220 \sqrt{2} s i n 100 π t V$ 。变压器视为理想变压器，则（）

A、此交流电频率为 $100 H z$ B、用户用电功率为 $4400 W$ C、变压器 $T_{1}$ 原线圈电流有效值为 $25 A$ D、当负载 $R_{0}$ 增大时，发电机的输出功率增大

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10. 在2022北京冬奥会上，中国运动健儿武大靖、范可新、曲春雨、任子威组成的团体在短道速滑项目混合团体接力决赛中夺得冠军，为中国代表团赢得了北京冬奥会的第一枚金牌。比赛中“接棒”运动员在前面滑行，“交棒”运动员从后面追上并用力推前方“接棒”运动员完成接力过程。忽略运动员与冰面之间的摩擦，交接棒过程中两运动员的速度均在同一直线上。下列关于交接棒过程的说法正确的是（）

A、两运动员组成的系统动量守恒 B、两运动员组成的系统机械能守恒 C、两运动员之间相互作用力的总冲量一定等于零 D、两运动员之间相互作用力做的总功一定等于零

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11. 如图所示，水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，两个边长不等的单匝闭合正方形线圈Ⅰ和Ⅱ，分别用相同材料，不同粗细的导线绕制而成（Ⅰ边长短、细导线）。两线圈的下边距磁场上边界高度相同，同时由静止释放，下落过程中，线圈没有发生转动。设两线圈下边到达地面时的速度大小分别为 $v_{1}$ 、 $v_{2}$ ，在空中运动时间分别为 $t_{1}$ 、 $t_{2}$ 产生的焦耳热分别为 $Q_{1}$ 、 $Q_{2}$ 。通过线框某截面的电荷量分别为 $q_{1}$ 、 $q_{2}$ 。不计空气阻力，则下列判断正确的是（）

A、 $v_{1} < v_{2}$ B、 $t_{1} < t_{2}$ C、 $Q_{1} < Q_{2}$ D、 $q_{1} < q_{2}$

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三、实验题

12. 霍尔效应是电磁基本现象之一，我国科学家在该领域的实验研究上取得了突破性进展。如图甲所示，在一矩形半导体薄片的 $P$ 、 $Q$ 间通入电流 $I$ ，同时外加与薄片垂直的磁场 $B$ ，在 $M$ 、 $N$ 间出现电压 $U_{H}$ ，这个现象称为霍尔效应， $U_{H}$ 称为霍尔电压，且满足 $U_{H} = k \frac{I B}{d}$ ，式中 $d$ 为薄片的厚度， $k$ 为霍尔系数。某同学通过实验来测定该半导体薄片的霍尔系数。

(1)、若该半导体材料是空穴（可视为带正电粒子）导电，电流与磁场方向如图甲所示，该同学用电压表测量 $U_{H}$ 时，应将电压表的“ $+$ ”接线柱与（填“ $M$ ”或“ $N$ ”）端通过导线相连；

(2)、该同学查阅资料发现，使半导体薄片中的电流反向再次测量，取两个方向测量的平均值，可以减小霍尔系数的测量误差，为此该同学设计了如图乙所示的测量电路， $S_{1}$ 、 $S_{2}$ 均为单刀双掷开关，虚线框内为半导体薄片（未画出）。为使电流从 $Q$ 端流入， $P$ 端流出，应将 $S_{1}$ 掷向（填“ $a$ ”或“ $b$ ”）， $S_{2}$ 掷向（填“ $c$ ”或“ $d$ ”）。

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13. 某学习小组利用单摆测量当地的重力加速度 $g$ ，设计了如下实验步骤：
①用游标卡尺测量小球的直径 $d$ ；
②用实验器材安装好装置；
③用米尺测得悬点到小球上端摆线的长度 $L$ ；
④将小球拉离平衡位置一个小角度，由静止释放小球，稳定后小球在某次经过平衡位置时开始计时，测得小球 $n$ 次全振动的时间为 $t$ ；
⑤改变摆线长度，重复实验，测得多组数据。

(1)、在用游标卡尺测量小球直径时，示数如图所示，则读数为cm；

(2)、单摆悬挂在铁架台上，细线的上端悬挂方式正确的是图（选填“甲”或“乙”）；

(3)、根据上述实验操作，测得当地重力加速度的表达式为 $g =$ （用测出的物理量表示）；

(4)、若实验测得重力加速度 $g$ 大于当地实际重力加速度，则可能的原因有____。

A、误将 $L$ 当成摆长 B、摆球的质量偏大 C、摆球做圆锥摆运动 D、开始计时时，秒表按下过晚

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四、解答题

14. 人工锆石的折射率介于普通玻璃和钻石之间，通常用来代替钻石做成“物美价廉”的饰品。现有一块等腰三棱镜形状的人工锆石材料，如图所示。已知 $A B = B C = a$ ， $∠ B = 120 °$ ，一束激光垂直于 $A B$ 边由 $D$ 点入射， $B D = \frac{1}{4} a$ ，在 $A C$ 面上恰能发生全反射，并由 $B C$ 面的 $E$ 点（图中未画出）射出，已知光在真空中的速度大小为 $c$ ，求：

(1)、该人工锆石的折射率 $n$ ；

(2)、光在该人工锆石中的传播速度大小；

(3)、激光在材料中由 $D$ 到 $E$ 的传播时间 $t$ 。

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15. 如图所示，两足够长的光滑平行金属导轨 $M N$ 、 $P Q$ 水平固定，导轨间距为 $L$ ，垂直导轨的虚线 $O O'$ 两侧导轨所在空间区域存在着磁感应强度大小均为 $B$ 、方向相反的竖直匀强磁场，两长度均为 $L$ 、电阻均为 $R$ 、质量均为 $m$ 的金属导体棒甲、乙垂直导轨放在 $O O'$ 左右两侧，并与导轨保持良好接触，不计其他电阻。现将导体棒甲用外力控制使之固定不动，给导体棒乙一个瞬时冲量，使乙获得一个水平向右的初速度 $v$ ，求：

(1)、导体棒乙获得初速度 $v$ 时的加速度大小；

(2)、导体棒乙滑行的最大距离；

(3)、若当导体棒乙速度减为 $\frac{1}{2} v$ 时突然撤去对甲控制的外力，求从此时到最终稳定的过程中系统总动量的变化 $Δ p$ ？

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16. 如图所示 $x O y$ 为一竖直平面坐标系， $x$ 轴水平，在 $x < 0$ 区域中有竖直向上的匀强电场 $E_{1}$ ，在 $x > 0$ 区域中有竖直向上的匀强电场 $E_{2}$ 和水平垂直纸面向外的匀强磁场。在 $x$ 轴上有一质量为 $2 m$ 、电量为 $+ q$ 的金属球 $a$ 以速度 $v_{0}$ 沿 $x$ 轴向右匀速运动，并与静止在坐标原点 $O$ 处用绝缘细支柱支撑的质量为 $3 m$ 、不带电金属球 $b$ 发生弹性正碰，碰后金属球 $b$ 恰能做匀速圆周运动，碰撞过程电荷总量均分，重力加速为 $g$ ，支柱与 $b$ 球不粘连、无摩擦，两球间的静电力、电荷对匀强电场和匀强磁场的影响以及电磁感应均可忽略不计。求：

(1)、电场强度 $E_{1}$ 、 $E_{2}$ 的大小；

(2)、碰后瞬间， $a$ 、 $b$ 两球的速度大小；

(3)、两球可否再次碰撞，若可以，请求出磁感应强度 $B$ 的大小；若不可以，请简述理由。

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