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人教版高二物理下期末检测卷2（学生版）（选择性必修一二）
一、选择题(共10题；共30分)
1．（3分）如图所示，上世纪中叶英国物理学家富兰克林使用X射线拍摄的DNA晶体照片，这属于X射线的（　　）
A．衍射现象 B．偏振现象 C．干涉现象 D．全反射现象
【答案】A
【知识点】波的衍射现象
【解析】【解答】富兰克林使用X射线拍摄的DNA晶体，属于衍射现象，是利用X射线具有波动性的性质。
故答案为：A。
【分析】理解 X 射线衍射的原理：晶体的微观结构对 X 射线的衍射作用，形成反映晶体结构的衍射图样。
2．（3分）随着科技的不断发展和环境保护意识的增强，中国的纯电动汽车市场正迅速壮大。相比传统燃油车，纯电动汽车能将汽车制动过程中的机械能转化为电能收集起来。如图甲所示，永磁铁在车轮和传动机构的带动下绕线圈旋转，在线圈中产生如图乙所示的感应电流i回充到蓄电系统，使永磁铁受到阻力阻碍汽车前行。关于该过程下列说法正确的是（　　）
A．甲图示磁铁位置对应着乙图电流时刻
B．甲图示位置电流的方向由P指向Q
C．制动过程中永磁铁受到的阻力大小恒定不变
D．制动过程中交变电流的周期越来越大
【答案】D
【知识点】交变电流的产生及规律；交变电流的图像与函数表达式
【解析】【解答】AB．图示位置线圈处于中性面，电流为0，故AB错误；
C．制动过程中反向阻力随时间周期性变化，不恒定，故C错误；
D．制动过程中磁铁转速减小，周期增大，故D正确。
故答案为：D。
【分析】根据电磁感应原理，分析线圈在磁场中的位置、感应电流的产生及变化规律，进而判断各选项的正确性。
3．（3分）为了交通安全，常在公路上设置如图所示的减速带，减速带使路面稍微拱起以达到使车辆减速的目的。一排等间距设置的减速带，可有效降低车速。如果某路面上的减速带的间距为，一辆固有频率为的汽车匀速驶过这排减速带，下列说法正确的是（　　）
A．当汽车以的速度行驶时，其振动频率为
B．当汽车以的速度行驶时最不颠簸
C．当汽车以的速度行驶时颠簸最厉害
D．汽车速度越大，颠簸就越厉害
【答案】C
【知识点】受迫振动和共振
【解析】【解答】A：汽车速度时，驱动力周期，振动频率，A错误；
B、C：汽车速度时，振动频率，与固有频率相等，发生共振，颠簸最厉害，B错误，C正确；
D：颠簸程度由共振决定，并非速度越大越厉害，D错误。
故答案为：C。
【分析】根据驱动力频率公式计算频率，结合共振条件（驱动力频率等于固有频率）分析颠簸程度。
4．（3分）声控万花筒的一个组件的剖面如图所示，滑块右侧的反光圆锥面顶角很大，圆锥面与右侧玻璃片之间有间隙，人在一旁大声喊叫时，滑块会小范围左右振动，在玻璃片上会看到变化着的环形彩色条纹。下列说法正确的是（　　）
A．滑块向左滑动时，玻璃片上所有的环形条纹会变稀疏
B．滑块向左滑动时，玻璃片上所有的环形条纹会变密集
C．滑块向右滑动时，玻璃片上所有的环形条纹会向内“收缩”
D．滑块向右滑动时，玻璃片上所有的环形条纹会向外“扩张”
【答案】D
【知识点】薄膜干涉
【解析】【解答】AB．无论滑块在哪个位置，沿着半径自内向外每相同距离空气间隙厚度的变化都相同，两列反射光路程差相同，因此相邻两条纹间的距离相同，条纹的密集程度都不会改变，故AB错误；
CD．同一条纹所对应的间隙厚度相同，滑块向右滑动时，沿着半径间隙厚度为某确定值的地方都向外侧移动，两列反射光的路程差为某确定值的地方都向外侧移动，因此所有环形条纹的半径都会增大，故D正确，C错误。
故答案为：D。
【分析】该现象属于薄膜干涉（空气间隙薄膜），核心规律是：同一级干涉条纹对应相同的空气间隙厚度，条纹间距由厚度变化率决定。
5．（3分）如图所示，空间中存在一匀强磁场（图中未画出，大小、方向未知）。两条平行金属导轨间距l=1m，与水平面成倾角θ=37°固定，在两导轨上同一高度处各有一绝缘竖直短杆。将质量m=0.5kg的金属棒AB置于短杆处，金属棒与金属导轨间的动摩擦因数 =0.5。现将两导轨与恒流电源相连接，金属棒中电流大小为I=3A，重力加速度的大小取10m/s2，sin37°=0.6。要使金属棒沿导轨向上以a=2m/s2的加速度做匀加速直线运动，则磁感应强度的最小值为（　　）
A． B． C．1T D．2T
【答案】A
【知识点】牛顿第二定律；安培力的计算
【解析】【解答】对金属棒受力分析，如图所示
根据牛顿第二定律可得，，
联立可得
由此可知
所以
故答案为：A。
【分析】 对金属棒进行受力分析，将安培力分解到沿导轨和垂直导轨方向，结合牛顿第二定律建立方程；通过三角函数求极值的方法，找到安培力的最小值，进而求出磁感应强度的最小值。
6．（3分）如图所示，足够长的粗糙细杆CD水平置于空中，且处在垂直向里的水平匀强磁场中。一质量为m、电荷量为的小圆环套在细杆CD上。现给小圆环向右的初速度，圆环运动的图像不可能是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】B
【知识点】洛伦兹力的计算
【解析】【解答】分析洛伦兹力要用动态思想进行分析，注意讨论各种情况，同时注意v-t图象斜率的物理应用，总之本题比较全面的考查了所学物理知识。A．带电圆环在磁场中受到向上的洛伦兹力，若满足重力与洛伦兹力相等，即圆环做匀速直线运动，则图像如选项A所示，故A正确，不符合题意；
C．若重力大于洛伦兹力，圆环也受摩擦力作用，做减速运动，竖直方向有
水平方向上有
随着速度的减小，支持力增大，摩擦力增大，圆环将做加速度逐渐增大的减速运动，直至速度为零，则图像如选项C所示，故C正确，不符合题意；
D．若洛伦兹力大于重力，圆环受到摩擦力的作用，做减速运动，竖直方向有
水平方向上有
随着速度的减小，支持力减小，摩擦力减小，圆环做加速度逐渐减小的减速运动，当重力与洛伦兹力相等时，做匀速直线运动，则图像如选项D所示，故D正确，不符合题意；
B．圆环不可能做匀加速直线运动， B选项所示图像不存在，故B错误，符合题意。
故选B。
【分析】带正电的小环向右运动时，受到的洛伦兹力方向向上，注意讨论洛伦兹力与重力的大小关系，然后即可确定其运动形式，注意洛伦兹力大小随着速度的大小是不断变化的。
7．（3分）如图，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一形金属导轨，导轨平面与磁场垂直。金属杆置于导轨上并与导轨形成闭合回路，一圆环形金属框位于回路围成的区域内，线框与导轨共面。现让金属杆突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是
A．中沿顺时针方向，中沿逆时针方向
B．中沿顺时针方向，中沿顺时针方向
C．中沿逆时针方向，中沿逆时针方向
D．中沿逆时针方向，中沿顺时针方向
【答案】D
【知识点】楞次定律
【解析】【解答】当PQ突然向右运动，导体切割磁感线，已知速度的方向及磁场的方向垂直于纸张向内，根据右手定则，可知电流由Q流向P，中电流沿逆时针方向，根据安培定则可以得出PQRS中的电流产生的磁场向外增强，原磁场方向又垂直于纸张向内，根据磁感应强度的叠加可以得出T中的合磁场向里减弱，根据楞次定律“增反减同”可知T的感应电流产生的磁场应指向纸面内，根据安培定则可以得出T中感应电流方向为顺时针。故ABC错误，D正确。
故选D。
【分析】利用左手定则可以判别PQ产生的电流方向，结合安培定则可以判别感应电流产生的磁场方向，利用磁场的叠加可以判别T内磁场的磁通量变化，结合楞次定律可以判别T的感应电流方向。
8．（3分）如图所示，“胜哥”用多用电表的欧姆挡测量一个变压器线圈的电阻。刘伟为了方便，未注意操作规范，直接用两手分别握住线圈裸露的两端让“胜哥”测量，完成读数后“胜哥”把多用表的表笔与被测线圈脱离时，刘伟突然惊叫起来，觉得有电击感。下列说法正确的是（　　）
A．发生电击前，没有电流通过刘伟
B．发生电击时，通过多用电表的电流很大
C．发生电击时，通过变压器线圈的电流瞬间变大
D．发生电击前后，通过刘伟的电流方向相反
【答案】D
【知识点】自感与互感
【解析】【解答】AD．在电流变化时线圈会产生自感电动势，回路接通的状态时回路中电流不变化，线圈两端不会产生感应电动势。当回路断开时电流要立即减小到零，但由于线圈的自感现象会产生感应电动势，则线圈两端会对人产生电击感，线圈中的电流急剧减小，产生的感应电流的方向与原电流的方向相同，但线圈和刘伟构成了一个闭合的电路，线圈相当于电源，所以流过刘伟的电流方向发生了变化，故A错误，D正确；
BC．发生电击时，通过线圈的电流不会瞬间变大；由于已经断开了连接，所以通过多用电表的电流为零，故BC错误。
故选D。
【分析】1、自感电动势的产生条件
自感电动势是由于线圈自身电流变化而产生的。
在测量过程中（电路闭合、电流稳定时），线圈两端没有感应电动势，此时没有电流通过刘伟。
2、断电瞬间的电流与方向
当表笔与被测线圈脱离时，回路断开，线圈中的电流急剧减小。
线圈产生自感电动势，阻碍电流的减小，此时线圈相当于一个临时电源，试图维持原来的电流。
这个感应电动势加在刘伟的两手之间，通过刘伟的身体形成通路，使他遭受电击。
流过刘伟的电流方向，与断开前流过线圈的原电流方向相同
9．（3分）有关下列四幅图的描述，正确的是（　　）
A．图甲，交变电流的有效值为1.5A
B．图乙，变压器为理想变压器，滑动P可以改变接入电路的线圈匝数，图中，P从上向下滑的过程中变压器的输出功率先增大后减小
C．图丙，条形磁铁竖直向下靠近干簧管时，可以让电路导通
D．图丁，LC振荡电路线圈中磁场的方向如图所示，且磁场正在减弱，可以判断此时M板带正电
【答案】B
【知识点】变压器原理；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值；电磁振荡；生活中常见的传感器
【解析】【解答】A．，代入图中数据求得该交流电有效值为，故A错误；
B．，，等效电阻，P从上向下滑的过程中，当时，可得，根据电源输出功率与外电阻的关系变化规律，可知此时变压器输出功率最大，即P下滑到线圈的中点时变压器的输出功率最大，功率最大，P继续下滑，等效电阻减小，变压器的输出功率减小。故B正确；
C．图示中干簧管两触点磁化一致，无法相吸，电路无法导通，故C错误；
D．磁场减弱时，感应电流沿 a→b 方向流动，使电容器 N 板带正电，处于充电状态。 故D错误。
故选B。
【分析】1、根据交流电有效值的定义可计算交变电流的有效值。
2、变压器原线圈带负载，动态分析应用等效电阻思路进行。
3、LC振荡电路线圈中磁场正在减弱，由右手螺旋定则判断电流流向得出电容器两极板电性。
10．（3分）反射式光纤位移传感器通过检测反射光信号的强度变化来测量物体位移，精度可达纳米级甚至更小。如图所示为“胜哥”设计的双光纤结构的原理图。发射光纤和接收光纤均为直径为d的竖直圆柱状玻璃丝，下端面均与被测物体表面平行，两光纤的距离D=2d。激光在光纤内发生全反射，从光纤下端面射出时与竖直方向夹角为α，出射光线经被测物体反射后，射向接收光纤。当被测物体上下发生微小位移时，接收到的激光强度将发生变化，从而测量位移x。若光纤的折射率为n，不考虑光线在被测物体表面的多次反射，出射光线的能量均匀分布，被测物体不吸收光的能量。则（　　）
A．α的最大值
B．若被测物体与光纤下端面间距为x0，激光可以从各个角度入射，则出射光线能照到被测物体的区域面积为
C．若α为最大值，当接收到光强度为出射光强度的一半时，被测物体与光纤下端面间距
D．若α为最大值，从刚接收到反射光至接收到的反射光最强过程中，被测物体的位移为
【答案】D
【知识点】光导纤维及其应用
【解析】【解答】本题考查了光的全反射现象、临界角公式的应用，以及几何关系与光的传播规律的综合分析。核心是将全反射规律与几何建模结合，解决光纤应用场最中的光学问题。A．在A点的入射角β越小，反射角β越小，在B点的入射角i越大，α越大。当β小于全反射临界角C时，在A点不能发生全反射，射出光纤端面的光的强度急剧减小，达不到设计要求，所以β不能小于临界角C。当β=C时，在A点恰好发生全反射，光线在B点射出时强度最大，α最大。
在A点根据全反射公式
在B点根据折射定律
根据直角三角形
解得
解得，故A错误；
B．出射光线照到被测物体的区域是个圆，α越大，圆的半径Δr越大，当α角最大时，圆的半径Δr最大。
因为，所以
圆的最大半径为Δ
圆的最大面积为，故B错误；
C．当时，出射光线经过被测物体反射后照射到接收光纤下端面的最远距离为
反射光线最远照射到接收光纤下端面的圆心处
被测物体上圆的半径为
当时，接收光纤下端面接收到光强度小于出射光强度的一半，如下图所示，故C错误；
D．接收光纤刚接收到反射光时，接收光纤的端面到被测物体之间的距离x1为
解得
接收光纤接收到反射光最强时，接收光纤的端面到被测物体之间的距离x2为
解得
被测物体的位移为，故D正确。
故选D。
【分析】利用全反射临界角公式分析光线传播的临界条件，结合几何关系推导入射角度、被测物体间距与位移的数学关系。
二、多项选择题(共3题；共12分)
11．（4分）如图，静电选择器由两块相互绝缘、半径很大的同心圆弧形电极组成。由于两电极间距很小，可近似认为两电极半径均为，且电极间的电场强度处处相等，大小为，方向沿径向垂直于电极。由核和核组成的粒子流从狭缝进入选择器，若不计粒子间相互作用，部分粒子在电场力作用下能沿圆弧路径从选择器出射。下列说法正确的是（　　）
A．电极间所加电压为 B．出射的粒子具有相同的速度
C．出射的粒子具有相同的动能 D．出射的粒子具有相同的动量
【答案】A,B
【知识点】动量；匀强电场；电势差；带电粒子在电场中的运动综合
【解析】【解答】A、电极间电场近似匀强电场，由（ 匀强电场电势差与场强关系 ），得电压为，A正确；
B、粒子做匀速圆周运动，电场力提供向心力，即，变形得。与的均为，故相同，B正确；
C、动能，不同，故动能不同，C错误；
D、动量，不同，故动量不同，D错误。
故答案为：AB。
【分析】核心是利用匀强电场的电势差公式、圆周运动的向心力公式，结合粒子的比荷（），分析电压、速度、动能、动量的特点。
12．（4分）两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于x＝－0.2m和x＝1.2m处，两列波的波速均为0.4m/s，波源的振幅均为2cm。图为0时刻两列波的图像，此刻平衡位置在x＝0.2m和x＝0.8m的P、Q两质点刚开始振动。质点M的平衡位置处于x＝0.4m处。下列说法正确的是（　　）
A．质点M为振动减弱点，开始振动后，其位移大小始终为0
B．两列波相遇后，发生稳定干涉，PQ之间有3个振动加强点
C．2s内，质点P运动的路程为20cm
D．若此时刻位于M点的观测者沿x正方向运动，测得沿x轴负方向传播的机械波频率变大
【答案】C,D
【知识点】多普勒效应；波的干涉现象
【解析】【解答】A．由波形图可知质点P的起振方向为y轴负方向，质点Q的起振方向为y轴正方向，则两波源的起振方向相反，M点到两波源的波程差为，故质点M为振动加强点，开始振动后，其位移随时间变化，故A错误；
B．两列波相遇后，发生稳定干涉，PQ之间有2个振动加强点，分别为M点和的质点，故B错误；
C．根据知，x＝1.2m处的波传播到P点需要的时间为，1.5s后，质点P运动为两列波叠加后的运动，根据两列波到P点的波程差为
故P点为振动加强点，振幅为2A，2s的路程为，故C正确；
D．位于M点的观测者沿x正方向运动，正靠近沿x轴负方向传播的机械波，根据多普勒效应可知，测得的频率增大，故D正确。
故选CD。
【分析】1. 波的干涉条件与振动加强/减弱判断
两列波频率相同、相位差恒定、振动方向一致才能发生稳定干涉。
振动加强点条件：波程差 （若波源初相相同）；若波源起振方向相反，则波程差为半波长奇数倍时加强。
本题两波源起振方向相反，因此加强点条件：。
2. 波程差计算
波程差 。已知波速 ，周期 （由波形图得波长 ，）。
对 M 点： ，因波源反相，故为加强点。
3. 质点振动路程计算
波传到质点所需时间 。叠加后质点的振幅：加强点 ，减弱点 。
路程 = 振幅 × 每周期路程（4A） × 振动时间内的周期数。
4. 多普勒效应
观测者与波源相对运动时，接收频率变化。
观测者靠近波源（或波源靠近观测者），接收频率升高。
13．（4分）智能洗衣机能根据衣物的重量自动投放洗衣液，如图为简化的部分工作电路图。已知电源A电动势为12V，内阻为1Ω，，电阻阻值随所受压力变化的关系式为（的单位为Ω，的单位为N）。当两端电压超过临界值3.6V时，使控制电路接通，电磁铁吸动衔铁，接通对应的投放洗衣液工作电路。下列说法正确的是（　　）
A．当衣物重量减小时，两端的电压增大
B．当衣物重量大于临界值时会接通工作电路2
C．当两端电压达到临界值时，压力为10N
D．为了提高电压临界值，只需要增大的阻值
【答案】B,C
【知识点】电路动态分析；常见传感器的工作原理及应用
【解析】【解答】A．由题意可知，衣物重量减小，压敏电阻所受压力减小，阻值增大。控制电路总电阻随之增大，干路电流减小。两端电压，因此两端电压减小，A错误；
B．结合A的分析，衣物重量增大时，阻值减小，总电阻减小，干路电流增大，两端电压随之升高。当衣物重量超过临界值，两端电压达到临界值，控制电路接通，电磁铁吸合衔铁，从而接通工作电路2，B正确；
C．当两端电压达到临界值时，干路电流。代入数据解得；再根据与压力的关系式，可得此时压力，对应衣物的临界重量，C正确；
D．电压临界值由控制电路的触发条件决定，与阻值无关。增大的阻值，会改变达到临界电压时对应的阻值，进而改变衣物的临界重量，D错误；
故答案为：BC。
【分析】本题围绕压敏电阻控制电路，结合动态电路分析、闭合电路欧姆定律、电磁继电器原理逐一分析选项。
三、非选择题(共7题；共58分)
14．（4分）某挂扇内的一种自耦调压器的结构示意图如图所示，它可用来调整挂扇的转速，“胜哥”要测量这种自耦调压器线圈的总匝数。
（1）（2分）在B、C端接入的交流电源，触头P正好在AB的中间，则测得A、B两端的电压可能是_____ 。
A．3.28V B．6.00V C．11.48V D．12V
（2）（2分）若忽略漏磁、热损等影响，在A、B端接入电压有效值为U的交流电，用电压表测量出A、C两端的电压，触头P沿顺时针方向绕过n匝的过程中，电压表的示数由U1变为U2，则该自耦调压器的线圈总匝数为　 　 。
【答案】（1）C
（2）
【知识点】变压器的应用
【解析】【解答】（1）由题可知，原线圈输入交流电的有效值为
触头P正好在A、B的中间，则原、副线圈的匝数比，若该自耦调压器为理想变压器，根据原、副线圈的变压比可知解得副线圈两端的电压，考虑到有漏磁、热损等影响，则副线圈所测得的电压应小于12V，可能为11.48V。
故选C。
（2）若忽略漏磁、热损等影响，设总匝数为N，电压表示数为U1时，该自耦调压器副线圈的匝数为N1，则由题意得，，解得
【分析】1. 自耦变压器工作原理
自耦变压器只有一个线圈，输入与输出共用部分绕组。
电压与匝数成正比仍然成立，即，但这里的 、是线圈公共部分与总匝数的关系。
2. 第一问核心考点
考查理想变压器与实际有损耗情况的区分。
已知输入电压（B–C 间）为 12V（有效值），P 在 A–B 中点 → 理想情况输出电压应为 12V（因为匝数相等）。但实际由于漏磁、线圈电阻等损耗，输出电压略小于 12V。
考点：理想模型与实际测量值的差异。
3. 第二问核心考点
利用“电压与匝数成正比”的线性关系，测量总匝数。
输入电压固定 U 加在总线圈两端或部分线圈两端，移动触头改变匝数，测量输出电压的变化量，列出比例方程。导出公式：，其中 是 P 移动的匝数， 、是移动前后电压表示数，是输入电压有效值。
考点：自耦变压器的匝数与电压的线性关系。用微小变化量（移动 n 匝）消除未知初始位置的影响。
实验方法测定线圈总匝数。
4. 常见易错点
混淆输入端与测量端，导致匝数比例错。忽略损耗影响（第一问）而误选理想值 12V。
第二问推导时，没有注意输入电压接在哪两端，导致比例关系错误。
（1）由题可知，原线圈输入交流电的有效值为
触头P正好在A、B的中间，则原、副线圈的匝数比
若该自耦调压器为理想变压器，根据原、副线圈的变压比可知
解得副线圈两端的电压
考虑到有漏磁、热损等影响，则副线圈所测得的电压应小于12V，可能为11.48V。
故选C。
（2）若忽略漏磁、热损等影响，设总匝数为N，电压表示数为U1时，该自耦调压器副线圈的匝数为N1，则由题意得，
解得
15．（8分）利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器，广泛应用于测量和自动控制等领域。“胜哥”研究某种材料的霍尔元件（载流子为电子）的工作原理，同时测量其室温下的载流子浓度（单位体积内的载流子个数）。实验电路如图甲所示，匀强磁场垂直于元件的工作面，工作电源通过1、3测脚为霍尔元件提供霍尔电流时，2、4测脚间将产生霍尔电压。已知垂直于工作面的磁场磁感应强度，工件厚度，电子电量。
（1）（2分）2、4两测脚的电势　 　（选填“>”或“<”）；
（2）（4分）某次实验中，在室温条件下，“胜哥”调节工作电压，改变霍尔电流，测出霍尔电压，实验数据如下表所示：
实验次数 1 2 3 4 5
0.50 1.00 1.50 2.00 2.50
41.5 83.1 144.8 166.4 208.1
请在图乙坐标纸上标出以上5组数据对应的坐标点，然后在图乙中画出关系图像　 　；并根据图像求出实验中的霍尔材料室温下的载流子浓度　 　（结果保留2位有效数字）；
（3）（2分）霍尔元件的灵敏度是衡量其在磁场或电流变化下输出电势变化的能力。灵敏度越高，表示霍尔元件在相同磁场或电流变化下产生的电势差变化越大。霍尔元件的灵敏度可表达为，要使实验中霍尔元件的灵敏度增大，以下方法正确的是________。
A．减小工作电源提供的霍尔电流
B．减小所加磁场的磁感应强度
C．减小该元件垂直电流方向的宽度
D．减小该元件沿磁场方向的厚度
【答案】（1）>
（2）；（）
（3）D
【知识点】霍尔元件
【解析】【解答】（1）由于载流子为电子，带负电，由图甲可知，电子向右侧偏转，则2、4两测脚的电势。
（2）根据表格数据在图乙坐标纸中描出对应点，并作出图线如图所示
霍尔元件中电子受到的洛伦兹力等于电场力，则有，根据电流微观表达式可得，联立可得，可知图像的斜率为
可知实验中的霍尔材料室温下的载流子浓度为
（3）霍尔元件的灵敏度可表达为，结合可得
要使实验中霍尔元件的灵敏度增大，可减小该元件沿磁场方向的厚度。
故选D。
【分析】一、霍尔效应基本原理
1、霍尔效应现象
载流子（电子）在磁场中受到洛伦兹力发生偏转，在导体两侧积累电荷，产生霍尔电场
当洛伦兹力与电场力平衡时：，即
2、霍尔电压
霍尔电场在宽度b 方向上产生的电压：
，其中 为载流子定向移动速度
二、电流微观表达式
电流与载流子速度的关系
，n：载流子浓度，S：垂直于电流方向的横截面积，（b 为宽度，d 为厚度）代入得
三、霍尔电压与电流、磁场的关系
将v 代入霍尔电压公式，霍尔电压与电流 成正比，与磁场B 成正比，与厚度d 成反比，与宽度b 无关（在 b 远大于d 的近似下）
四、实验数据处理
UH I 图像：由 ，图像为过原点的直线，斜率
由斜率求载流子浓度
五、霍尔元件灵敏度
灵敏度的定义：，单位磁场、单位电流下的霍尔电压
提高灵敏度的方法
减小厚度d（因 ）
选择载流子浓度n 小的材料（但材料固定）
增大e 不可行（电子电量固定）
六、载流子电性与电势高低
电子（负电荷）偏转方向
由左手定则，电子受力方向与电流方向、磁场方向有关
电子向一侧积累 该侧电势低，另一侧电势高
总结：本题综合考查霍尔效应的基本原理、电流微观表达式、实验数据处理、灵敏度分析，核心在于理解霍尔电压与电流、磁场、厚度的关系，并能从图像中提取信息。
（1）由于载流子为电子，带负电，由图甲可知，电子向右侧偏转，则2、4两测脚的电势。
（2）[1]根据表格数据在图乙坐标纸中描出对应点，并作出图线如图所示
[2]霍尔元件中电子受到的洛伦兹力等于电场力，则有
根据电流微观表达式可得
联立可得
可知图像的斜率为
可知实验中的霍尔材料室温下的载流子浓度为
（3）霍尔元件的灵敏度可表达为
结合
可得
要使实验中霍尔元件的灵敏度增大，可减小该元件沿磁场方向的厚度。
故选D。
16．（10分）随着科技发展，智能手机不仅为我们的生活带来了便利，也可以利用它的摄像头和内部传感器协助我们完成物理实验。“胜哥”在“用单摆测量重力加速度”的实验中，利用了智能手机磁传感器和一个磁性小球进行了如下实验：
（1）（2分）将摆线上端固定在铁架台上，下端系在小球上，做成图1所示的单摆。在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得摆球悬挂后的摆线长（从悬点到摆球的最上端），再用螺旋测微器测得摆球的直径为（读数如图2所示）。从图2可知，摆球的直径为　 　。
（2）（2分）将智能手机磁传感器置于磁性小球平衡位置正下方，打开智能手机的磁传感器，准备测量磁感应强度的变化。将磁性小球由平衡位置拉开一个小角度，由静止释放，手机软件记录磁感应强度的变化曲线如图3所示。由图3可知，单摆的周期为　 　。
（3）（4分）经“胜哥”测量得到6组不同的摆长和对应的周期，画出图线，然后在图线上选取、两个点，坐标如图4所示。则当地重力加速度的表达式　 　。图4中图像不过原点的原因是　 　。
A.计算摆长时用的是摆线长度而未计入小球半径
B.计算摆长时用的是摆线长度加上小球直径
（4）（2分）小物同学只通过一次实验测量出重力加速度，但由于操作失误，致使摆球不在同一竖直平面内运动，而是在一个水平面内做圆周运动，如图5所示，这时如果测出摆球做这种运动的周期，仍用单摆的周期公式求出重力加速度，则求出的重力加速度与重力加速度的实际值相比　 　（填“偏大”、“偏小”、“不变”）。
【答案】（1）5.980
（2）
（3）；A
（4）偏大
【知识点】用单摆测定重力加速度
【解析】【解答】（1）由图2可知，摆球的直径为
故答案为：5.980
（2）实验中，磁性小球经过最低点时测得的磁感应强度最大，根据图3有
解得周期为
故答案为：
（3）根据
解得
结合图像，可得
解得
结合上述可知，考虑磁性小球的半径时
图像过会过原点，其中
同理，若没有考虑磁性小球的半径时
故图4中图像不过原点的原因是没有考虑磁性小球的半径，A正确。
故答案为：；A
（4）以表示摆线长，表示摆线与竖直方向的夹角，表示摆球的质量，表示摆线对摆球的拉力，表示摆球圆锥摆运动的周期，如图
由牛顿第二定律得
在竖直方向，由平衡条件得
解得
单摆的周期公式
单摆运动的等效摆长小于单摆摆长，则单摆周期的测量值偏小，根据单摆周期公式求出的重力加速度偏大，即重力加速度的测量值大于真实值。
故答案为：偏大
【分析】(1)螺旋测微器读数为固定刻度读数加上可动刻度读数，注意单位换算。
(2)单球每次经过平衡位置时磁传感器会出现一个峰值，一个完整周期内会经过平衡位置两次，因此周期为两个相邻峰值间隔的2倍。
(3)根据单摆周期公式 变形得到 ，图像斜率 ，用两点坐标求斜率即可得到 的表达式；图像不过原点是因为摆长测量存在系统误差。
（1）[1]由图2可知，摆球的直径为
（2）[1]实验中，磁性小球经过最低点时测得的磁感应强度最大，根据图3有
解得周期为
（3）[1]根据
解得
结合图像，可得
解得
[2]结合上述可知，考虑磁性小球的半径时
图像过会过原点，其中
同理，若没有考虑磁性小球的半径时
故图4中图像不过原点的原因是没有考虑磁性小球的半径，故选A。
（4）[1]以表示摆线长，表示摆线与竖直方向的夹角，表示摆球的质量，表示摆线对摆球的拉力，表示摆球圆锥摆运动的周期，如图
由牛顿第二定律得
在竖直方向，由平衡条件得
解得
单摆的周期公式
单摆运动的等效摆长小于单摆摆长，则单摆周期的测量值偏小，根据单摆周期公式求出的重力加速度偏大，即重力加速度的测量值大于真实值。
17．（6分）如图所示，“胜哥”利用插针法测量一横截面为直角三角形的玻璃砖的折射率，部分实验步骤如下：
①将一张白纸平铺在桌面上，放好玻璃砖，并记录下两直角界面与。
②让光线从入射，入射点为，在入射光线上竖直插入两枚大头针、，然后在外侧透过玻璃砖观察、的像，插入大头针，使其挡住、的像，插入大头针，使其挡住、的像及。
③移去玻璃砖与大头针，连接、留下的针孔交于点，延长入射光线交于点。
请回答以下问题：
（1）（2分）玻璃砖的折射率可表示为（　　）
A． B． C． D．
（2）（2分）“胜哥”在实验过程中减小入射角，下列说法正确的是（　　）
A．出射光线与的夹角增大
B．出射光线与的夹角减小
C．在外侧一定能观察到、的像
D．在外侧可能观察不到、的像
（3）（2分）若插入前不小心将玻璃砖向右平移了少许，其余操作不变，则测量值　 　真实值。（选填“大于”、“等于”或“小于”）
【答案】（1）C
（2）B；D
（3）大于
【知识点】测定玻璃的折射率
【解析】【解答】（1）光在界面，设法线为，如图所示
则折射率为
其中，，
解得，故C正确，ABD错误；
故选C。
（2）AB．由可知，减小入射角，则折射角减小，由几何关系可知，在界面的入射角增大，折射角也增大，所以出射光线与的夹角减小，故A错误，B正确；
CD．因为减小入射角，出射光线与的夹角减小，当出射光线与的夹角减小到零时，光在界面发生全反射，则观察不到、的像，故C错误，D正确。
故选BD。
（3）将玻璃砖向右平移了少许，光路图如图所示，其中实线为测量时的光路；虚线为实际的光路
由图可知，入射角不变，测量的折射角偏小，根据折射定律定义式可知，测量值大于真实值。
故答案为：（1）C；（2）BD；（3）大于。
【分析】（1） 根据已知条件做出光路图，再根据入射角与折射角的概念标注入射角和折射角，依据光的折射定律写出折射率的计算式；
（2）由折射率和数学知识分析减小入射角，出射光线与的夹角变化和在外侧一定能否观察到、的像；
（3）画出玻璃砖向右平移了少许的光路图，分析误差。
本题属于光学中考查折射率的测量的实验问题，要会分析误差，主要看折射角的变化。解答本题的关键是能理解光的折射定律，根据折射定律，结合实验中需要注意的细节问题，分析各选项。
（1）光在界面，设法线为，如图所示
则折射率为
其中，，
解得
故选C。
（2）AB．减小入射角，则折射角减小，由几何关系可知，在界面的入射角增大，折射角也增大，所以出射光线与的夹角减小，故A错误，B正确；
CD．因为减小入射角，出射光线与的夹角减小，当出射光线与的夹角减小到零时，光在界面发生全反射，则观察不到、的像，故C错误，D正确。
故选BD。
（3）将玻璃砖向右平移了少许，光路图如图所示，其中实线为测量时的光路；虚线为实际的光路
由图可知，入射角不变，测量的折射角偏小，根据折射定律定义式可知，测量值大于真实值。
18．（11分）“胜哥”设计了如图所示的一个简易实验来验证动量守恒定律，将一个弹射装置固定在长水平板上，弹射器的弹簧原长时右端在点。物块A和物块B的质量分别为和，两者与长水平板间的动摩擦因数相同且较小。先不放物块B，用物块A压缩弹簧右端至Q点后由静止释放，物块A运动到长水平板上的P点后停下。在长水平板上点右侧某处标记点O，将物块B放置在O点后，再次用物块A压缩弹簧右端至Q点后由静止释放，两物块发生对心正碰，最终分别停在M点和N点。多次重复实验，确定P、M、N的平均位置，得到OP、OM、ON的长度分别为、、，、、的长度分别为、、。两物块体积较小，重力加速度为g。
（1）（3分）在实验时，物块A和物块B的质量应符合　 　（填“”“”或“”）。
（2）（4分）“胜哥”需要验证的关系式为　 　（从、、、、、、、当中选择你认为必需的物理量表示）。
（3）（4分）将O点的标记位置适当　 　（填“左移”或“右移”），可以进一步减小实验的误差。
【答案】（1）
（2）
（3）左移
【知识点】验证动量守恒定律
【解析】【解答】理解实验原理是解题的前提，分析清楚物块的运动过程，应用动能定理与动量守恒定律即可解题。
（1）为保证物块A碰撞物块B后一定不反弹，物块A和物块B的质量应符合；
（2）物块A从点到点，根据动能定理得
得碰撞前物块A到点时速度的大小
同理可得，碰撞后物块A和物块B的速度分别为，
若动量守恒定律成立，以初速度方向为正方向，则应满足
即
（3）将O点的标记位置适当左移，碰撞的初速度较大，碰后减速的位移较大，有利于减小测量的偶然误差。
【分析】（1）为防止碰撞后入射物块反弹，入射物块的质量应大于被碰物块的质量。
（2）应用动能定理求出碰撞前后滑块的速度，碰撞过程系统动量守恒，应用动量守恒定律分析答题。
（3）系统内力远大于外力时外力忽略不计，系统动量守恒，根据动量守恒定律的条件分析答题。
（1）为保证物块A碰撞物块B后一定不反弹，物块A和物块B的质量应符合；
（2）物块A从点到点，根据动能定理得
得碰撞前物块A到点时速度的大小
同理可得，碰撞后物块A和物块B的速度分别为
，
若动量守恒定律成立，则应满足
即
（3）将O点的标记位置适当左移，碰撞的初速度较大，碰后减速的位移较大，有利于减小测量的偶然误差。
19．（8分）如图甲所示，一个质量m=2kg的物块静止在水平面上，现用水平力F向右拉物块，F的大小随时间变化的关系如图乙所示，已知物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.3，取重力加速度g=10m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求：
（1）（4分）0~5s内，水平力F的冲量大小；
（2）（4分）0~5s内，物块的最大速度。
【答案】（1）解：F-t图像中，图像与时间轴所围几何图形的面积表示冲量，则水平力F的冲量大小为
（2）解：当摩擦力与外力F相等时，物块的速度达到最大，摩擦力的大小为
由图可知，此时外力已经施加了2s，设其冲量为I1，外力的冲量等于F-t图像中0~2s内图像与纵横坐标轴围成的面积，由图可知
根据动量定理可得
解得
【知识点】动量定理；冲量
【解析】【分析】1、用F t 图像面积求冲量
冲量的定义：，在 F t 图中，图线与时间轴围成的面积（有正负）表示该力的冲量。
计算时，通常将图形分解为三角形、矩形等常见形状求面积之和。
2、最大静摩擦力与滑动摩擦力的关系
题中说明最大静摩擦力等于滑动摩擦力，因此物体在 时开始运动。
滑动摩擦力大小 ，方向与运动方向相反。
3、速度最大的条件
物体从静止开始运动后，当合外力方向与速度方向相同时，速度增加；合外力反向时，速度减小。
因此速度最大出现在合外力为零的时刻，即 且此时F 正在减小（从大于摩擦力变为小于摩擦力）。这是这类“力先增后减”问题的关键点。
4、动量定理的应用
对物体从 到速度最大的时刻 用动量定理：
其中 是 0~ 内外力F 的冲量（面积），是摩擦力的冲量 （摩擦力方向与运动方向相反，故取负），注意摩擦力冲量是恒定的（因滑动摩擦力大小恒定）。
5、图像的物理意义与临界点分析
需根据 F t 图像判断：何时开始运动（F 超过最大静摩擦力）；何时 F 减小到等于滑动摩擦力（速度最大）；何时 F 减小到小于滑动摩擦力（开始减速）。
整个过程要结合牛顿第二定律分段分析，但用动量定理可直接从 0 到 列式，简化计算。

（1）F-t图像中，图像与时间轴所围几何图形的面积表示冲量，则水平力F的冲量大小为
（2）当摩擦力与外力F相等时，物块的速度达到最大，摩擦力的大小为
由图可知，此时外力已经施加了2s，设其冲量为I1，外力的冲量等于F-t图像中0~2s内图像与纵横坐标轴围成的面积，由图可知
根据动量定理可得
解得
20．（11分）如图所示，两根平行光滑金属导轨固定在倾角为的绝缘斜面上，导轨间距为，上端接有阻值为的电阻。整个导轨平面处于垂直斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为。一质量为、长度，电阻的金属棒从导轨上某处由静止释放，沿导轨下滑。已知金属棒始终与导轨垂直且接触良好，导轨足够长，不计导轨电阻和空气阻力，重力加速度
（1）（3分）求金属棒下滑的最大速度大小；
（2）（4分）金属棒从静止下滑至最大速度的一半时，电阻上产生的焦耳热为，求此过程中金属棒沿导轨下滑的距离；
（3）（4分）若将电阻换为一个电容为的电容器（初始未充电），金属棒电阻忽略不计，其他条件不变，请通过计算说明金属棒做何种运动。
【答案】（1）解：当金属棒受力平衡，匀速下滑时，速度最大，有
电流
感应电动势为
解得
代入数据解得最大速度
（2）解：设金属棒沿导轨下滑的距离时，回路产生的总焦耳热为，由能量守恒定律得
电阻与电阻的金属棒串联，热量分配与电阻成正比，故
代入数据解得

（3）解：将电阻换为电容器后，对金属棒做下滑运动的过程，由牛顿第二定律得
根据电流的定义式有
电容器与导体棒串联，故
整理以上式子得
金属棒下滑的加速度
解得
代入数据解得，加速度为恒量，故金属棒做匀加速直线运动。
【知识点】电磁感应中的动力学问题；电磁感应中的能量类问题
【解析】【分析】（1）金属棒下滑时受重力分力和安培力，当二力平衡时速度最大；结合感应电动势、闭合电路欧姆定律，联立平衡条件，推导出最大速度公式并代入数据求解。
（2）根据能量守恒，重力做功等于金属棒动能增量与回路总焦耳热之和；利用串联电路焦耳热与电阻成正比的关系，由求出总焦耳热，再代入能量守恒公式求解下滑距离。
（3）换用电容器后，对金属棒列牛顿第二定律，结合电流定义式、电容器充电规律，推导出加速度表达式；代入数据验证加速度为恒定值，从而判定金属棒做匀加速直线运动。
（1）当金属棒受力平衡，匀速下滑时，速度最大，有
电流
感应电动势为
解得
代入数据解得最大速度
（2）设金属棒沿导轨下滑的距离时，回路产生的总焦耳热为，由能量守恒定律得
电阻与电阻的金属棒串联，热量分配与电阻成正比，故
代入数据解得
（3）将电阻换为电容器后，对金属棒做下滑运动的过程，由牛顿第二定律得
根据电流的定义式有
电容器与导体棒串联，故
整理以上式子得
金属棒下滑的加速度
解得
代入数据解得，加速度为恒量，故金属棒做匀加速直线运动。
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人教版高二物理下期末检测卷2（学生版）（选择性必修一二）
一、选择题(共10题；共30分)
1．（3分）如图所示，上世纪中叶英国物理学家富兰克林使用X射线拍摄的DNA晶体照片，这属于X射线的（　　）
A．衍射现象 B．偏振现象 C．干涉现象 D．全反射现象
2．（3分）随着科技的不断发展和环境保护意识的增强，中国的纯电动汽车市场正迅速壮大。相比传统燃油车，纯电动汽车能将汽车制动过程中的机械能转化为电能收集起来。如图甲所示，永磁铁在车轮和传动机构的带动下绕线圈旋转，在线圈中产生如图乙所示的感应电流i回充到蓄电系统，使永磁铁受到阻力阻碍汽车前行。关于该过程下列说法正确的是（　　）
A．甲图示磁铁位置对应着乙图电流时刻
B．甲图示位置电流的方向由P指向Q
C．制动过程中永磁铁受到的阻力大小恒定不变
D．制动过程中交变电流的周期越来越大
3．（3分）为了交通安全，常在公路上设置如图所示的减速带，减速带使路面稍微拱起以达到使车辆减速的目的。一排等间距设置的减速带，可有效降低车速。如果某路面上的减速带的间距为，一辆固有频率为的汽车匀速驶过这排减速带，下列说法正确的是（　　）
A．当汽车以的速度行驶时，其振动频率为
B．当汽车以的速度行驶时最不颠簸
C．当汽车以的速度行驶时颠簸最厉害
D．汽车速度越大，颠簸就越厉害
4．（3分）声控万花筒的一个组件的剖面如图所示，滑块右侧的反光圆锥面顶角很大，圆锥面与右侧玻璃片之间有间隙，人在一旁大声喊叫时，滑块会小范围左右振动，在玻璃片上会看到变化着的环形彩色条纹。下列说法正确的是（　　）
A．滑块向左滑动时，玻璃片上所有的环形条纹会变稀疏
B．滑块向左滑动时，玻璃片上所有的环形条纹会变密集
C．滑块向右滑动时，玻璃片上所有的环形条纹会向内“收缩”
D．滑块向右滑动时，玻璃片上所有的环形条纹会向外“扩张”
5．（3分）如图所示，空间中存在一匀强磁场（图中未画出，大小、方向未知）。两条平行金属导轨间距l=1m，与水平面成倾角θ=37°固定，在两导轨上同一高度处各有一绝缘竖直短杆。将质量m=0.5kg的金属棒AB置于短杆处，金属棒与金属导轨间的动摩擦因数 =0.5。现将两导轨与恒流电源相连接，金属棒中电流大小为I=3A，重力加速度的大小取10m/s2，sin37°=0.6。要使金属棒沿导轨向上以a=2m/s2的加速度做匀加速直线运动，则磁感应强度的最小值为（　　）
A． B． C．1T D．2T
6．（3分）如图所示，足够长的粗糙细杆CD水平置于空中，且处在垂直向里的水平匀强磁场中。一质量为m、电荷量为的小圆环套在细杆CD上。现给小圆环向右的初速度，圆环运动的图像不可能是（　　）
A． B．
C． D．
7．（3分）如图，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一形金属导轨，导轨平面与磁场垂直。金属杆置于导轨上并与导轨形成闭合回路，一圆环形金属框位于回路围成的区域内，线框与导轨共面。现让金属杆突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是
A．中沿顺时针方向，中沿逆时针方向
B．中沿顺时针方向，中沿顺时针方向
C．中沿逆时针方向，中沿逆时针方向
D．中沿逆时针方向，中沿顺时针方向
8．（3分）如图所示，“胜哥”用多用电表的欧姆挡测量一个变压器线圈的电阻。刘伟为了方便，未注意操作规范，直接用两手分别握住线圈裸露的两端让“胜哥”测量，完成读数后“胜哥”把多用表的表笔与被测线圈脱离时，刘伟突然惊叫起来，觉得有电击感。下列说法正确的是（　　）
A．发生电击前，没有电流通过刘伟
B．发生电击时，通过多用电表的电流很大
C．发生电击时，通过变压器线圈的电流瞬间变大
D．发生电击前后，通过刘伟的电流方向相反
9．（3分）有关下列四幅图的描述，正确的是（　　）
A．图甲，交变电流的有效值为1.5A
B．图乙，变压器为理想变压器，滑动P可以改变接入电路的线圈匝数，图中，P从上向下滑的过程中变压器的输出功率先增大后减小
C．图丙，条形磁铁竖直向下靠近干簧管时，可以让电路导通
D．图丁，LC振荡电路线圈中磁场的方向如图所示，且磁场正在减弱，可以判断此时M板带正电
10．（3分）反射式光纤位移传感器通过检测反射光信号的强度变化来测量物体位移，精度可达纳米级甚至更小。如图所示为“胜哥”设计的双光纤结构的原理图。发射光纤和接收光纤均为直径为d的竖直圆柱状玻璃丝，下端面均与被测物体表面平行，两光纤的距离D=2d。激光在光纤内发生全反射，从光纤下端面射出时与竖直方向夹角为α，出射光线经被测物体反射后，射向接收光纤。当被测物体上下发生微小位移时，接收到的激光强度将发生变化，从而测量位移x。若光纤的折射率为n，不考虑光线在被测物体表面的多次反射，出射光线的能量均匀分布，被测物体不吸收光的能量。则（　　）
A．α的最大值
B．若被测物体与光纤下端面间距为x0，激光可以从各个角度入射，则出射光线能照到被测物体的区域面积为
C．若α为最大值，当接收到光强度为出射光强度的一半时，被测物体与光纤下端面间距
D．若α为最大值，从刚接收到反射光至接收到的反射光最强过程中，被测物体的位移为
二、多项选择题(共3题；共12分)
11．（4分）如图，静电选择器由两块相互绝缘、半径很大的同心圆弧形电极组成。由于两电极间距很小，可近似认为两电极半径均为，且电极间的电场强度处处相等，大小为，方向沿径向垂直于电极。由核和核组成的粒子流从狭缝进入选择器，若不计粒子间相互作用，部分粒子在电场力作用下能沿圆弧路径从选择器出射。下列说法正确的是（　　）
A．电极间所加电压为 B．出射的粒子具有相同的速度
C．出射的粒子具有相同的动能 D．出射的粒子具有相同的动量
12．（4分）两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于x＝－0.2m和x＝1.2m处，两列波的波速均为0.4m/s，波源的振幅均为2cm。图为0时刻两列波的图像，此刻平衡位置在x＝0.2m和x＝0.8m的P、Q两质点刚开始振动。质点M的平衡位置处于x＝0.4m处。下列说法正确的是（　　）
A．质点M为振动减弱点，开始振动后，其位移大小始终为0
B．两列波相遇后，发生稳定干涉，PQ之间有3个振动加强点
C．2s内，质点P运动的路程为20cm
D．若此时刻位于M点的观测者沿x正方向运动，测得沿x轴负方向传播的机械波频率变大
13．（4分）智能洗衣机能根据衣物的重量自动投放洗衣液，如图为简化的部分工作电路图。已知电源A电动势为12V，内阻为1Ω，，电阻阻值随所受压力变化的关系式为（的单位为Ω，的单位为N）。当两端电压超过临界值3.6V时，使控制电路接通，电磁铁吸动衔铁，接通对应的投放洗衣液工作电路。下列说法正确的是（　　）
A．当衣物重量减小时，两端的电压增大
B．当衣物重量大于临界值时会接通工作电路2
C．当两端电压达到临界值时，压力为10N
D．为了提高电压临界值，只需要增大的阻值
三、非选择题(共7题；共58分)
14．（4分）某挂扇内的一种自耦调压器的结构示意图如图所示，它可用来调整挂扇的转速，“胜哥”要测量这种自耦调压器线圈的总匝数。
（1）（2分）在B、C端接入的交流电源，触头P正好在AB的中间，则测得A、B两端的电压可能是_____ 。
A．3.28V B．6.00V C．11.48V D．12V
（2）（2分）若忽略漏磁、热损等影响，在A、B端接入电压有效值为U的交流电，用电压表测量出A、C两端的电压，触头P沿顺时针方向绕过n匝的过程中，电压表的示数由U1变为U2，则该自耦调压器的线圈总匝数为　 　 。
15．（8分）利用霍尔效应制作的霍尔元件以及传感器，广泛应用于测量和自动控制等领域。“胜哥”研究某种材料的霍尔元件（载流子为电子）的工作原理，同时测量其室温下的载流子浓度（单位体积内的载流子个数）。实验电路如图甲所示，匀强磁场垂直于元件的工作面，工作电源通过1、3测脚为霍尔元件提供霍尔电流时，2、4测脚间将产生霍尔电压。已知垂直于工作面的磁场磁感应强度，工件厚度，电子电量。
（1）（2分）2、4两测脚的电势　 　（选填“>”或“<”）；
（2）（4分）某次实验中，在室温条件下，“胜哥”调节工作电压，改变霍尔电流，测出霍尔电压，实验数据如下表所示：
实验次数 1 2 3 4 5
0.50 1.00 1.50 2.00 2.50
41.5 83.1 144.8 166.4 208.1
请在图乙坐标纸上标出以上5组数据对应的坐标点，然后在图乙中画出关系图像　 　；并根据图像求出实验中的霍尔材料室温下的载流子浓度　 　（结果保留2位有效数字）；
（3）（2分）霍尔元件的灵敏度是衡量其在磁场或电流变化下输出电势变化的能力。灵敏度越高，表示霍尔元件在相同磁场或电流变化下产生的电势差变化越大。霍尔元件的灵敏度可表达为，要使实验中霍尔元件的灵敏度增大，以下方法正确的是________。
A．减小工作电源提供的霍尔电流
B．减小所加磁场的磁感应强度
C．减小该元件垂直电流方向的宽度
D．减小该元件沿磁场方向的厚度
16．（10分）随着科技发展，智能手机不仅为我们的生活带来了便利，也可以利用它的摄像头和内部传感器协助我们完成物理实验。“胜哥”在“用单摆测量重力加速度”的实验中，利用了智能手机磁传感器和一个磁性小球进行了如下实验：
（1）（2分）将摆线上端固定在铁架台上，下端系在小球上，做成图1所示的单摆。在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得摆球悬挂后的摆线长（从悬点到摆球的最上端），再用螺旋测微器测得摆球的直径为（读数如图2所示）。从图2可知，摆球的直径为　 　。
（2）（2分）将智能手机磁传感器置于磁性小球平衡位置正下方，打开智能手机的磁传感器，准备测量磁感应强度的变化。将磁性小球由平衡位置拉开一个小角度，由静止释放，手机软件记录磁感应强度的变化曲线如图3所示。由图3可知，单摆的周期为　 　。
（3）（4分）经“胜哥”测量得到6组不同的摆长和对应的周期，画出图线，然后在图线上选取、两个点，坐标如图4所示。则当地重力加速度的表达式　 　。图4中图像不过原点的原因是　 　。
A.计算摆长时用的是摆线长度而未计入小球半径
B.计算摆长时用的是摆线长度加上小球直径
（4）（2分）小物同学只通过一次实验测量出重力加速度，但由于操作失误，致使摆球不在同一竖直平面内运动，而是在一个水平面内做圆周运动，如图5所示，这时如果测出摆球做这种运动的周期，仍用单摆的周期公式求出重力加速度，则求出的重力加速度与重力加速度的实际值相比　 　（填“偏大”、“偏小”、“不变”）。
17．（6分）如图所示，“胜哥”利用插针法测量一横截面为直角三角形的玻璃砖的折射率，部分实验步骤如下：
①将一张白纸平铺在桌面上，放好玻璃砖，并记录下两直角界面与。
②让光线从入射，入射点为，在入射光线上竖直插入两枚大头针、，然后在外侧透过玻璃砖观察、的像，插入大头针，使其挡住、的像，插入大头针，使其挡住、的像及。
③移去玻璃砖与大头针，连接、留下的针孔交于点，延长入射光线交于点。
请回答以下问题：
（1）（2分）玻璃砖的折射率可表示为（　　）
A． B． C． D．
（2）（2分）“胜哥”在实验过程中减小入射角，下列说法正确的是（　　）
A．出射光线与的夹角增大
B．出射光线与的夹角减小
C．在外侧一定能观察到、的像
D．在外侧可能观察不到、的像
（3）（2分）若插入前不小心将玻璃砖向右平移了少许，其余操作不变，则测量值　 　真实值。（选填“大于”、“等于”或“小于”）
18．（11分）“胜哥”设计了如图所示的一个简易实验来验证动量守恒定律，将一个弹射装置固定在长水平板上，弹射器的弹簧原长时右端在点。物块A和物块B的质量分别为和，两者与长水平板间的动摩擦因数相同且较小。先不放物块B，用物块A压缩弹簧右端至Q点后由静止释放，物块A运动到长水平板上的P点后停下。在长水平板上点右侧某处标记点O，将物块B放置在O点后，再次用物块A压缩弹簧右端至Q点后由静止释放，两物块发生对心正碰，最终分别停在M点和N点。多次重复实验，确定P、M、N的平均位置，得到OP、OM、ON的长度分别为、、，、、的长度分别为、、。两物块体积较小，重力加速度为g。
（1）（3分）在实验时，物块A和物块B的质量应符合　 　（填“”“”或“”）。
（2）（4分）“胜哥”需要验证的关系式为　 　（从、、、、、、、当中选择你认为必需的物理量表示）。
（3）（4分）将O点的标记位置适当　 　（填“左移”或“右移”），可以进一步减小实验的误差。
19．（8分）如图甲所示，一个质量m=2kg的物块静止在水平面上，现用水平力F向右拉物块，F的大小随时间变化的关系如图乙所示，已知物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.3，取重力加速度g=10m/s2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求：
（1）（4分）0~5s内，水平力F的冲量大小；
（2）（4分）0~5s内，物块的最大速度。
20．（11分）如图所示，两根平行光滑金属导轨固定在倾角为的绝缘斜面上，导轨间距为，上端接有阻值为的电阻。整个导轨平面处于垂直斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为。一质量为、长度，电阻的金属棒从导轨上某处由静止释放，沿导轨下滑。已知金属棒始终与导轨垂直且接触良好，导轨足够长，不计导轨电阻和空气阻力，重力加速度
（1）（3分）求金属棒下滑的最大速度大小；
（2）（4分）金属棒从静止下滑至最大速度的一半时，电阻上产生的焦耳热为，求此过程中金属棒沿导轨下滑的距离；
（3）（4分）若将电阻换为一个电容为的电容器（初始未充电），金属棒电阻忽略不计，其他条件不变，请通过计算说明金属棒做何种运动。
答案
1．A
2．D
3．C
4．D
5．A
6．B
7．D
8．D
9．B
10．D
11．A,B
12．C,D
13．B,C
14．（1）C
（2）
15．（1）>
（2）；（）
（3）D
16．（1）5.980
（2）
（3）；A
（4）偏大
17．（1）C
（2）B；D
（3）大于
18．（1）
（2）
（3）左移
19．（1）解：F-t图像中，图像与时间轴所围几何图形的面积表示冲量，则水平力F的冲量大小为
（2）解：当摩擦力与外力F相等时，物块的速度达到最大，摩擦力的大小为
由图可知，此时外力已经施加了2s，设其冲量为I1，外力的冲量等于F-t图像中0~2s内图像与纵横坐标轴围成的面积，由图可知
根据动量定理可得
解得
20．（1）解：当金属棒受力平衡，匀速下滑时，速度最大，有
电流
感应电动势为
解得
代入数据解得最大速度
（2）解：设金属棒沿导轨下滑的距离时，回路产生的总焦耳热为，由能量守恒定律得
电阻与电阻的金属棒串联，热量分配与电阻成正比，故
代入数据解得

（3）解：将电阻换为电容器后，对金属棒做下滑运动的过程，由牛顿第二定律得
根据电流的定义式有
电容器与导体棒串联，故
整理以上式子得
金属棒下滑的加速度
解得
代入数据解得，加速度为恒量，故金属棒做匀加速直线运动。
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人教版高二物理下期末检测卷2答题卡
(
条
码
粘
贴
处
（正面朝上
贴在此
虚线框内）
)
试卷类型：B
姓名：______________班级：______________
准考证号
(
缺考标记
考生禁止填涂缺考标记
！只能由监考老师负责用黑色字迹的签字笔填涂。
) (
注意事项
1
、
答题前，考生先将自己的姓名、准考证号码填写清楚。
2
、
请将准考证条码粘贴在右侧的[条码粘贴处]的方框内
3
、
选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须用0.5毫米黑色字迹的签字笔填写，字体工整
4
、
请按题号顺序在各题的答题区内作答，超出范围的答案无效，在草纸、试卷上作答无效。
5
、保持卡面清洁，不要折叠、不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、刮纸刀。
6
、填涂样例
正确
[
■
]
错误
[
--
][
√
] [
×
]
)
选择题（请用2B铅笔填涂）
1. [A][B][C][D] 2. [A][B][C][D] 3. [A][B][C][D] 4. [A][B][C][D] 5. [A][B][C][D] 6. [A][B][C][D] 7. [A][B][C][D] 8. [A][B][C][D] 9. [A][B][C][D] 10. [A][B][C][D] 11. [A][B][C][D] 12. [A][B][C][D] 13. [A][B][C][D] 14.1. [A][B][C][D] 15.3. [A][B][C][D]
17.1. [A][B][C][D] 17.2. [A][B][C][D]
非选择题（请在各试题的答题区内作答）
14．（2）________________________
15．（1）________________________
（2）；________________________
16．（1）_______________________
（2）_______________________
（3）_______________________；_______________________
（4）_______________________
17．（3）_______________________
18．（1）_______________________
（2）_______________________
（3）_______________________
19．（1）
（2）
20．（1）
（2）
（3）
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