广东省湛江市2023-2024学年高二上学期期末考试物理试题

湛江市2023—2024学年度第一学期期末调研考试
高二物理
注意事项：
1．考试时间75分钟，满分100分。

2．答题前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡相应的位置上。

3．全部答案在答题卡上完成，答在本试卷上无效。

一、单项选择题：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．如图所示为水平弹簧振子，不计一切阻力，小球在BC之间做简谐运动，当小球位于O点时，弹簧处于原长。

在小球从C点运动到O点的过程中（）
A．小球的动能不断减小B．小球所受回复力不断增大
C．小球的加速度不断增大D．弹簧的弹性势能不断减小
2．如图所示，将一根同种材料、粗细均匀的导体围成半径为R的闭合线圈，固定在垂直线圈平面、磁感应强度为B的匀强磁场中（未画出）。

C、D两点将线圈分为上、下两部分，且C、D两点间上方部分的线圈所对应的圆心角为120°。

现有大小为I的恒定电流自C点流入、D点流出，则闭合线圈受到的安培力大小为（）
A B C．BIR D．0
3．光学材料在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（）
A．光学镜头上的增透膜是利用光的折射现象
B．在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象
C．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
D．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象
4．当带电的云层离地面较近时，云层和地面形成一个巨型电容器，它们之间会形成一个强电场，若云层带电量一定，将云层底面及地面始终看作平整的平面，则（）
A ．当云层底面积增大时，该电容器的电容将增大
B ．当云层向下靠近地面时，该电容器的电容将减小
C ．当云层向下靠近地面时，云层和地面间的电势差将增大
D ．当云层向下靠近地面时，云层和地面间的电场强度将增大
5．如图，带电量为Q −的点电荷，固定在光滑绝缘的水平面上，带等量异种电荷q +和q −的小球分别固定在绝缘细棒的两端，小球均可视为点电荷，现将细棒静止放置在水平面上，Q −、q +、q −在同一条直线上，则细棒将（ ）
A ．不会移动
B ．绕Q −转动
C ．向左移动
D ．向右移动 6．“战绳”是健身的一种流行项目，如图（a ）所示，健身者将绳拉平后沿竖直方向上下抖动，可在绳中形成一列向右传播的简谐横波，图（b ）是某一时刻绳子的波形图，若健身者每秒钟上下抖动绳头1次，不考虑绳波传播过程中的能量损失，则（ ）
（a ） （b ）
A ．该绳波的传播速度为2m/s
B ．该时刻质点P 的振动方向沿y 轴正方向
C ．该时刻质点Q 的振动速度比质点P 的振动速度大
D ．1s 后质点P 将向右移动4m
7．反亥姆霍兹线圈是冷原子实验室中的科研装置，结构如图所示。

一对完全相同的圆形线圈共轴放置，O 为装置中心点，a 、b 、c 、d 点到O 点的距离相等，直线dOb 与线圈轴线重合，直线cOa 与轴线垂直。

现将两线圈内通入大小相等且方向相反的电流，则（ ）
A ．两线圈间为匀强磁场
B ．O 点的磁感应强度为零
C ．a 、c 两点的磁感应强度相同
D ．b 、d 两点的磁感应强度相同
二、多项选择题：本题共3小题，每题6分，共18分，在每小题给出的四个选项中，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。

8．如图为回旋加速器工作原理示意图。

置于真空中的D 形盒之间的狭缝很小，带电粒子穿过狭缝的时间可忽略。

匀强磁场与盒面垂直，粒子在磁场中运动周期为B T ，两D 形盒间的狭缝中的交变电压周期为E T 。

若不考虑相对论效应和粒子重力的影响，则（ ）
A ．
B E T T = B ．2B E T T =
C ．粒子从电场中获得动能
D ．粒子从磁场中获得动能 9．安装了感光系统的新型路灯，能根据环境明暗程度自动调节灯光亮度。

某兴趣小组为了研究路灯的
感光系统，设计了甲、乙两个电路，如图所示。

t R 为光敏电阻（光照越强，电阻越小）
，0R 与1R 为定值电阻，灯泡L 的电阻不随温度变化。

下列说法正确的是（ ）
甲 乙
A ．环境变暗时，甲电路中的灯泡亮度变暗
B ．环境变暗时，乙电路中的灯泡亮度变暗
C ．环境变亮时，甲电路中的1R 电功率增大
D ．环境变亮时，乙电路中的1R 电功率减小 10．人体的细胞膜由磷脂双分子层组成，双分子层之间存在电压（医学上称为膜电位），使得只有带特定电荷的粒子才能通过细胞膜进入细胞内。

如图，初速度为零的正一价钠离子仅在电场力的作用下，从细胞膜外A 点运动到细胞膜内B 点，则下列说法正确的是（ ）
A ．A 点电势高于
B 点电势
B ．钠离子的电势能增大
C ．若膜内的电场可看作匀强电场，钠离子的加速度变大
D ．若膜电位上升但细胞膜厚度不变，钠离子进入细胞内的速度增大
三、非选择题：共54分，按题目要求作答。

解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。

有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

11．（7分）石坑崆位于广东韶关乳源县城西北70公里的湘粤交界处，海拔1902米，为广东最高峰，堪称广东的“喜马拉雅”。

某人站在山顶利用一个摆长为L 的单摆来测定山顶的重力加速度g 。

（1）为了使测量误差尽量小，下列说法正确的是__________（填选项前的字母）。

A ．组装单摆须选用密度和直径都较小的摆球
B ．组装单摆须选用轻且不易伸长的细线
C ．实验时须使摆球在同一竖直面内摆动
D ．摆长一定的情况下，摆的振幅尽量大
（2）若测得单摆完成n 次全振动所用的时间t ，则单摆的周期T =__________；根据测出的一系列摆长L 对应的周期T ，作出2L T −的图像如图所示，测得图线斜率为k ，则重力加速度g =__________（用
k 表示）。

12．（10分）某同学设计了如图甲所示的电路来测量一个量程为1mA 的电流表的内阻，实验室提供的直流电源的电动势为3V 、内阻忽略不计。

甲 乙 丙 丁
（1）为了大致了解电流表的内阻约为多大，该同学用欧姆表的“×1”挡测电阻，并经过欧姆调零，测定电阻如图乙所示，由图可知电阻为__________Ω。

（2）请完成图丙中的实物连接。

（3）在该实验中，认为当滑动变阻器1R 接入电路的阻值不变时，无论电阻箱的阻值R 如何增减，电路中总电流I 基本保持不变。

则下列滑动变阻器中最合适的1R 是__________（填选项前的字母）。

A ．滑动变阻器甲，最大阻值为10k Ω B ．滑动变阻器乙，最大阻值为2k Ω
（4）连接好电路后，先断开1S 和2S ，将1R 调到__________（选填“0”或“最大”）阻值，然后闭合1S ，调节1R 使○A 满偏，此后滑动变阻器1R 的滑片P 保持不变。

（5）闭合2S ，调节电阻箱的阻值R ，同时记录电流表的示数I ；最后将1
I 与1R 在坐标系中描点，并画
出图丁所示的图线，则待测电流表的内阻为__________Ω（结果保留两位有效数字）。

13．（9分）有一种用于电子显示屏的发光二极管，如图所示，其管芯的发光区域AB 是直径为1.5R 的圆面，O 为圆心，发光二极管中半球体均匀介质的半径为R ，P 为O 点正上方球面上的一点。

若光从A 点发射恰好在半球体介质发生一次全反射，最后从B 点射出，已知光在真空中的传播速度为c ，求：
（1）半球体介质的折射率n ；
（2）光在半球体介质中传播的时间t 。

14．（13分）在芯片制造过程中，离子注入是芯片制造重要的工序。

图甲是我国自主研发的离子注入机，图乙是简化的注入过程原理图。

静止于A 处的离子，经电压为U 的电场加速后，沿图中半径为R 的圆弧虚线通过磁分析器，然后从M 点垂直CD 进入矩形CDQS 区域内的有界匀强电场中，最后恰好打在Q 点。

已知磁分析器截面是四分之一圆环，内部为匀强磁场，方向垂直纸面向里；矩形CDQS 区域内匀强电场方向水平向左，DQ d =，2MD d =。

整个装置处于真空中，离子的质量为m 、电荷量为q ，重力不计。

求：
甲 乙
（1）离子进入匀强电场区域M 点时的速度大小v 及磁分析器通道内磁感应强度大小B ；
（2）矩形CDQS 区域内匀强电场的场强大小E 。

15．（15分）如图所示是某种质谱仪的结构简化图。

质量为m 、电荷量为q +的粒子束恰能沿直线通过速度选择器，并从环状D 形盒的中缝（宽度略大于粒子直径）射入磁感应强度为0B 、方向垂直纸面向里的环形磁场区域。

环状D 形盒的外半径为2R ，内半径为R ，外壳的厚度不计，出口M 、N 之间放置照相底片，底片能记录粒子经过出口时的位置。

已知速度选择器中电场强度大小为E ，方向水平向
左，磁感应强度大小为B （磁场方向未画出）。

不计粒子重力及粒子间的相互作用，若带电粒子能够打到照相底片，求：
（1）B 的方向以及粒子进入环状D 形盒时的速度大小；
（2）环状D 形盒中的磁感应强度0B 的大小范围。

湛江市2023—2024学年度第一学期期末调研考试
高二物理参考答案及评分标准
一、单项选择题：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 【解析】小球从C 点运动到O 点的过程中，弹簧伸长量不断减小，弹簧的弹性势能不断减小，小球受到的回复力不断减小，小球做加速度不断减小的加速运动，小球的动能不断增大，当到达O 点时，速度达到最大值，故D 正确，ABC 错误。

2．A 【解析】由几何关系可知，C 、D
两点间的距离sin 602L R °×=，由等效思想可知，闭
合线圈受到的安培力的大小F BIL ==安，故A 正确，BCD 错误。

3．B 【解析】光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，减弱反射光的强度，增加透射光的强度，故A 错误；在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象，故B 正确；用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，故C 错误；用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的色散现象，故D 错误。

4．A 【解析】根据电容器电容的决定式4r S C kd
επ=可知，当云层底面积增大时，正对面积S 增大，该电容器的电容C 将增大，故A 正确；根据电容器电容的决定式可知，当云层向下靠近地面时，d 减小，该电容器的电容C 将增大，故B 错误；当云层向下靠近地面时，该电容器的电容C 增大，根据电容器电容的定义式Q C U =
可知，由于电荷量Q 不变，则云层和地面间的电势差将减小，故C 错误；根据电场强度与电势差的关系U E d
=，再联立上面两式可得4r kQ E S πε=，则当云层向下靠近地面时，云层和地面间的电场强度将不变，故D 错误。

5．C 【解析】由于左边小球q +到Q −的距离1r 小于右边小球q −到Q −的距离2r ，由库仑定律2Qq F k r
=可知，小球q +受到水平向左的库仑力1F 大于小球q −受到水平向右的库仑力2F ，绝缘细棒整体受到水平向左的合外力，将向左移动，故C 正确，ABD 错误。

6．C 【解析】根据题意，波源振动的周期为1s ，波长为4m ，所以4m/s v T λ
==，故A 错误；根据“上下坡”法可得，该时刻质点P 的振动方向沿y 轴负方向，故B 错误；该时刻质点Q 处于平衡位置，速度最大，所以质点Q 的振动速度比质点P 的振动速度大，故C 正确；介质中的质点不会随波迁移，故D 错误。

7．B 【解析】根据安培定则，左侧线圈产生的磁场在b 、d 点处的磁感应强度方向整体向右，右侧线圈产生的磁场在b 、d 点处的磁感应强度方向整体向左，由于两线圈内通入的电流大小相等，根据对称性可知，两线圈在O 点产生的磁场的磁感应强度大小相等，方向相反，则O 点的磁感应强度为零，故B
正确；根据O 点的磁感应强度为零可知，两线圈间的磁场不是匀强磁场，故A 错误；根据环形电流磁场的磁感线分布规律可知，左侧线圈在a 点的磁场方向斜向右下方，在c 点的磁场方向斜向右上方，右侧线圈在a 点的磁场方向斜向左下方，在c 点的磁场方向斜向左上方，根据对称性结合磁场叠加可知，两线圈在a 、c 两点的磁感应强度大小相等，方向相反，即a 、c 两点的磁感应强度不相同，故C 错误；根据环形电流磁场的磁感线分布规律可知，左侧线圈在b 、d 两点的磁场方向均向右，右侧线圈在b 、d 两点的磁场方向均向左，根据对称性结合磁场叠加可知，b 、d 两点的磁感应强度大小相等，方向相反，即b 、d 两点的磁感应强度不相同，故D 错误。

二、多项选择题：本题共3小题，每题6分，共18分，在每小题给出的四个选项中，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。

8．AC 【解析】由回旋加速器工作原理可知B E T T =，故A 正确，B 错误；粒子从电场中加速获得动能，粒子在磁场中做匀速圆周运动，动能不变，故C 正确，D 错误。

9．BC 【解析】设电源内阻为r ，甲图中，当环境变暗时，t R 阻值变大，电路总电阻变大，干路电流
减小，根据闭合电路欧姆定律()10U E I R r =
−+可知灯泡两端电压变大，灯泡亮度变亮；当环境变亮时，t R 阻值变小，电路总电阻变小，干路电流增大，根据闭合电路欧姆定律可知灯泡两端电压变小，流
过灯泡的电流变小，由于干路电流增大，故流过1R 的电流1 I 增大，根据2111P I R =可知1R 电功率增大，
故C 正确，A 错误；乙图中，当环境变暗时，t R 阻值变大，电路总电阻变大，干路电流减小，因为1R 的阻值和灯泡的阻值不变，故流过灯泡的电流减小，灯泡变暗；当环境变亮时，1R 阻值变小，电路总电阻变小，干路电流增大，流过1R 的电流变大，1R 的电功率增大，故B 正确，D 错误。

10．AD 【解析】初速度为零的正一价钠离子仅在电场力的作用下，从图中的A 点运动到B 点，则电场线由A 到B ，沿电场线方向电势逐渐降低，所以A 点电势高于B 点电势，故A 正确；钠离子运动过程中电场力做正功，电势能减小，故B 错误；若膜内的电场可看作匀强电场，故电场强度不变，电场力不变，故加速度不变，故C 错误；根据动能定理可知212
qU mv =
，则膜电位上升时，钠离子进入细胞内的速度增大，故D 正确。

三、非选择题：共54分，按题目要求作答。

解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分。

有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

11．（7分）（1）BC （2分，未选全得1分，有选错得0分）（2）t n
（2分）24k π（3分） 【解析】（1）在利用单摆测重力加速度实验中，为了使测量误差尽量小，须选用密度大、半径小的摆球和不易伸长的细线，摆球须在同一竖直面内摆动，摆长一定时，振幅尽量小些，以使其满足简谐运动的条件，故选BC 。

（2）测得单摆完成n 次全振动所用的时间t ，则单摆的周期t T n =；由单摆周期公式2T =可知
224g
L T π=，则24g k π=，解得24g k π=。

12．（10分）（1）50（2分）
（2）实物连接如图所示（2分）
（3）A （2分） （4）最大（2分） （5）50（2分，49～51均可） 【解析】（1）由欧姆表读数规则可知读数为50150×Ω=Ω；
（3）电路电阻最小为m
3k E R I ==Ω，故应选滑动变阻器甲； （4）连接好电路后，先断开1S 和2S ，将1R 调到最大，然后闭合1S ，调节1R 使○
A 满偏，此后滑动变阻器1R 的滑片P 保持不变；
（5）由电路结构可知A IR I I R =+总，整理得A 11R I RI I =+总总，横轴截距A 10.02R −=−，解得A 1500.02
R =Ω=Ω。

13．（9分）解：（1）（5分）作出光在半球体介质中的光路图如图所示，
由图及几何关系可知0.75tan 0.75R C R =
=①（1分） 由全反射公式有：1sin C n
=②（2分） 解得半球体介质的折射率53
n =③（2分） （2）（4分）光在介质中的传播速度c v n
=④（2分） 则光在半球体介质中传播的时间2cos R t v C
=⑤（1分） 解得：256R t c
=⑥（1分） 14．（13分）解：（1）（6分）离子经过加速电场，由动能定理可知
212
qU mv =①（2分）
解得v =②（1分） 在磁分析器中，洛伦兹力提供向心力有2
v qvB m R
=③（2分）
解得B =1分） （2）（7分）离子在匀强电场中运动时，水平方向做匀加速运动，则qE ma =⑤（2分） 由运动学公式可知2122
d at =⑥（2分） 竖直方向做匀速运动d vt =⑦（2分） 解得8U E d
=⑧（1分） 15．（15分）解：（1）（6分）粒子沿直线通过速度选择器，电场力和洛伦兹力平衡，根据左手定则，得B 的方向垂直于纸面向外。

（2分） 由平衡条件得qvB qE =①（2分） 解得：E v B
=②（2分） （2）（9分）在磁场中运动时洛伦兹力提供向心力有2
0v qB v m r =③（2分） 若粒子打在N 点，由几何关系得125224
R R r R +=④（2分） 解得对应匀强磁场磁感应强度0145mE B qRB =
⑤（1分） 若粒子打在M 点，由几何关系得237224
R R r R +==⑥（2分） 解得对应匀强磁场磁感应强度0247mE B qRB
=⑦（1分） 环状D 形盒中的磁感应强度0B 的大小范围04475mE mE B qRB qRB ≤≤⑧（1分）。