广东省广州市（培英、113中、秀全中学、86中）四校2023-2024学年高二下学期期中联考物理试题

这是一份广东省广州市（培英、113中、秀全中学、86中）四校2023-2024学年高二下学期期中联考物理试题，共16页。
命题组组长：郭铭津（113中学）审题人：李琳（秀全中学）
命题组成员：连叶（86中学）李杰（培英中学）
试卷说明：本试卷分选择题和非选择题两部分，满分为100分，考试时间为75分钟。
注意事项：
1、答卷前，考生务必用黑色字迹的钢笔或签字笔将自己的班级、姓名和考号填写在答题卡，并在答题卡上用2B铅笔将相应的信息点涂黑。不按要求填涂的，答卷无效。
2、选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案，答案不能答在试卷上。
3、非选择题必须用黑色字迹钢笔或签字笔作答，答案必须写在答题卷各题目指定区城内的相应位置上；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案；不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答的答案无效。
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，只有一个选项是符合题目要求的）
1．如图是敲击甲、乙两个音叉后，发出的两列声波a和b在空气中向前传播的示意图。从图中信息可知声波a的（ ）
A．波速小于b的波速B．波速大于b的波速
C．波长小于b的波长D．波长大于b的波长
2．如图所示，足球场上，守门员会戴着厚厚的手套向水平飞奔而来的球扑去，使球停下，关于此过程守门员戴手套的作用，以下分析正确的是（ ）
A．减小球的动量变化量B．减小球对手的平均作用力
C．增大手对球的冲量D．增大球的加速度
3．如图所示，各线圈在匀强磁场中绕轴匀速转动（从左往右看沿顺时针方向转），从图示位置开始计时，设电流从2流出线圈为正方向，能产生图波形交变电流的是（ ）
A．线圈平面与磁场垂直B．线圈平面与磁场平行
C．线圈平面与磁场垂直D．线圈平面与磁场平行
4．如图，光源S到水面的距离为，其发出的光照射到P点处恰好发生全发射，S到P的距离为，真空中光速。从题中信息可知（ ）
A．临界角的正弦值为B．临界角的正弦值为
C．水的折射率为D．光在水中的传播速度为2.25×108m/s
5．无线充电技术已经在新能源汽车领域得到应用。如图甲，与蓄电池相连的受电线圈置于地面供电线圈正上方，供电线圈输入如图乙的正弦式交变电流，下列说法正确的是（ ）
A．供电线圈中电流的有效值为B．受电线圈中的电流方向每秒钟改变50次
C．时受电线圈的感应电流最小D．时受电线圈的感应电流最小
6．如图是某小型水电站进行电能输送时的简化模型。发电机的输出功率，发电机的电压，经升压变压器后向远处输电，输电线总电阻，在用户端用降压变压器把电压降为。已知输电线上损失的功率，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是（ ）
A．发电机输出的电流
B．升压变压器匝数比
C．降压变压器的匝数比
D．当水电站输出电压一定时，若用电用户增多，则减小
7．如图所示，在区域Ⅰ、Ⅱ中分别有磁感应强度大小相等、垂直纸面但方向相反、宽度均为的匀强磁场区域。高为的正三角形线框efg从图示位置沿轴正方向匀速穿过两磁场区域，以逆时针方向为电流的正方向，下列图像中能正确描述线框efg中感应电流与线框移动距离关系的是（ ）
A．B．C．D．
二、多选题（本小题共3小题，每小题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．在做探究碰撞中的不变量实验时，入射球a与被碰球b的质量分别为m1、m2，小球的落地点如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．两球半径应相等，且m1＞m2
B．让入射球与被碰球连续10次相碰，每次都要使m1从斜槽上相同位置滚下
C．要验证的表达式是
D．要验证的表达式是
9．图（a）为一机械波在t=4s时的图像，P、Q为平衡位置在1m和2m的两质点，图（b）为质点P的振动图像。下列说法正确的是（ ）
A．该波沿x轴负方向传播B．质点P经过2s迁移到Q点
C．该波波速为1m/sD．t=0s时，质点Q在正方向最大位移处
10．如图，横截面积为S的N匝线圈，线圈总电阻为R，其轴线与大小均匀变化的匀强磁场B1平行。间距为L的两平行光滑竖直轨道PQ、MN足够长，底部连有一阻值为2R的电阻，磁感应强度B2的匀强磁场与轨道平面垂直。K闭合后，质量为m、电阻也为2R的金属棒ab恰能保持静止，金属棒始终与轨道连接良好，其余部分电阻不计。（重力加速度为g）（ ）
A．B1均匀减小
B．B1的变化率为
C．断开K之后，金属棒的最大速度为
D．断开K之后，金属棒的最大加速度为
三、非选择题（本题共5小题，共54分）
11．（8分）“用双缝干涉测光的波长”的实验装置如图所示，光源为白炽奵。

甲乙丙
（1）下列说法正确的是 （填选项前的字母）；
A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝
B．为了减小测量误差，可测出条亮纹中心间的距离，求出相邻两条亮纹间距
C．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽
D．去掉滤光片后，干涉现象消失
（2）按照正确的顺序安装好元件，调整后在光屏上观察到明暗相间的条纹。将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数。然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如图乙所示， mm。已知单缝与双缝间的距离为100mm，双缝与屏的距离800mm，双缝间距0.25mm。可得所测光的波长为 m。（结果保留两位有效数字）
（3）若在目镜中观察到如图所示的情形。实验中其他操作无误，则此情形下测得的单色光波长将 （选填“偏大”、“不变”或“偏小”）
12．（8分）在“用单摆周期公式测量重力加速度”的实验中，某同学利用智能手机和两个相同的圆柱体小磁粒进行了如下实验：
（1）用铁夹将摆线上端固定在铁架台上，将两个小磁粒的圆柱底面吸在一起，细线夹在两个小磁粒中间，做成图（a）所示的单摆；
（2）用刻度尺测量悬线的长度，用游标卡尺测得小磁粒的底面直径d；
（3）将智能手机磁传感器置于小磁粒平衡位置正下方，打开手机智能软件，测量磁感应强度的变化；
（4）将小磁粒由平衡位置拉开一个小角度，由静止释放，运行手机软件记录磁感应强度的变化曲线如图（b）所示。试回答下列问题：
①由图（b）可知，单摆的周期为 ；
②重力加速度g的表达式为 （用测得物理量的符号表示）；
③改变悬线长度，重复步骤（2）、（3）、（4）的操作，可以得到多组周期T和悬线长度的值，以 为纵坐标（选填“”、“”或“”），以的值为横坐标，描点作图。若所得的图像如图（c）所示，图像的斜率为k，则重力加速度的测量值为 。
13．（10分）如图所示，厚度为d的平行玻璃砖与光屏EF均竖直放置，玻璃砖右侧面距光屏为d，左侧面距激光源S也是d；由S发出的两束激光，一束垂直玻璃砖表面，另－束与玻璃砖表面成45°角，两束光经折射后射到光屏上，光屏上两光点间距为，已知光在真空中的传播速度为c，求：
(1)玻璃砖的折射率；
(2)激光在玻璃砖中传播的时间。
14．（14分）如图，足够长的平行光滑导轨与间距为，、在同一水平面内，与垂直且、处平滑连接。水平导轨间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为。质量为、电阻值为、长度为的硬质导体棒a静止在水平轨道上，a棒与的距离为。一电阻值为R、长度为L的导体棒b从距水平面高度的倾斜轨道上由静止释放，运动过程中a、b棒始终与导轨垂直且接触良好，b在运动过程中始终无法与a棒相碰。右图是两棒运动过程中的v-t关系图（图中v0为未知量）。不计其它电阻和空气阻力，重力加速度为。
（1）求b棒刚进入磁场时，回路的电流；
（2）求a、b棒稳定后，a棒上产生的总焦耳热；
（3）求最终通过棒的电荷量。
15．如图所示，长度L0=1.55m、质量M=3kg（连同挡板）的小车静止在光滑的水平面上，质量m1=1kg的物块P（可视为质点）放在小车的左端A，原长BC=20cm的轻弹簧与小车右端C的竖直挡板相连，不计挡板的厚度。质量m2=1kg的小球（可视为质点）用长L=3.6m的细绳悬挂在O点，细绳竖直时小球恰好与物块P接触，现将小球向左拉至细绳与竖直夹角为60°并由静止释放，小球运动到最低点时与物块P发生弹性碰撞，碰后物块P在小车上滑动。已知小车BC段是光滑的，AB段物块P与小车间的动摩擦因数μ=0.5，重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力，求：
(1)物块P与小球碰后的速度大小；
(2)弹簧获得的最大弹性势能；
(3)若小球的质量未知，求物块P能在小车上最终稳定的位置到小车左端A的距离xA与小球的质量m的关系式（不考虑小球与物块P的多次碰撞）。
参考答案：
1．C
【解析】AB．声波在空气中的传播速度都相同，故AB错误；
CD．由图可知，a的波长小于b的波长，故C正确，D错误。
故选C。
2．B
【解析】守门员戴着手套扑球，可以延长球与手接触的时间，减小球减速的加速度，根据动量定理得
可得
当时间增大时，冲量和动量的变化量都不变，可减小动量的变化率，即减小球对手的平均作用力。
故选B。
3．A
【解析】
BD．由图像可知，时，线圈电流为零，此时穿过线圈的磁通量最大，线圈与磁场垂直，故BD错误；
AC．由图像可知，时间内，电流从2流出线圈，由右手定则可知，A图中电流从2流出线圈，C图中电流从1流出线圈，故A正确，C错误。
故选A。
4．D
【解析】设发生全反射临界角为，则有
根据图中几何关系可得
可得水的折射率为
根据
可得光在水中的传播速度为
故ABC错误，D正确。
故选D。
5．C
【解析】A．根据如图乙可知供电线圈中电流的最大值为
得有效值为
故A错误；
B．根据如图乙可知周期为
得频率为
由于交流电流一个周期电流方向改变2次，而受电线圈中的周期和频率与供电线圈周期和频率是相同的，得受电线圈中的电流方向每秒钟改变方向次数为
次
故B错误；
CD．由如图乙可知时，可知供电线圈电流达到最大值，其变化率最小为零，由楞次定律可知受电线圈中的电流最小为零，两线圈这时的相互作用力最小为零，故C正确，D错误。
故选C。
6．C
【解析】A．由功率
可得发电机输出的电流为
故A错误；
B．由输电线上损失的功率
可得
根据变压器电流与匝数关系可得升压变压器匝数比为
故B错误；
C．根据变压器电压与匝数关系可得
可得升压变压器副线圈的输出电压为
输电线上损失的电压为
则降压变压器原线圈的输入电压为
根据变压器电压与匝数关系可得降压变压器的匝数比为
故C正确；
D．用户数量增多时，用户端的等效电阻为
用户数量增多时，减小，则输电线上的电流增大，也增大，故D错误。
故选C。
7．B
【解析】正三角形线框efg刚进入向里的磁场Ⅰ时，I的大小为零，之后随线框进入磁场距离的增大没利用楞次定律可知，感应电流沿逆时针方向，为正方向，在进入过程中，ef和fg两边的有效切割长度变大，其有效长度为
感应电动势为
感应电流为
当线框efg前进a距离时，达到最大，即
在线圈刚进入向外的磁场区域Ⅱ瞬间，感应电流为零，之后随线框进入磁场距离的增大，利用楞次定律可知，efg线框中感应电流方向沿顺时针方向，即为负。进入过程边有效切割长度变大，在该过程中，结合之前的分析其电流的瞬时值为
当前进距离为2a时，其感应电流达到最大，结合之前的分析，其最大值为
在刚出向外的磁场区域Ⅱ瞬间，感应电流大小为零，之后随线框出磁场距离的增加，利用楞次定律可知，efg中感应电流方向沿逆时针方向，为正，有效切割长度变大，在该过程中，结合之前的分析其电流的瞬时值为
当前进距离为3a时，达到最大，其最大值为
故选B。
8．ABD
【解析】A．入射球与被碰球最好采用大小相同、质量不相等的小球，在这个实验中，为了防止碰后入射球反弹，则入射球的质量必须要大于被碰球的质量，即两个小球的质量应满足，故A正确；
B．让入射球与被碰球连续10次相碰，每次都要使入射小球从斜槽上同一位置滚下，故B正确；
CD．两球离开轨道后，做平抛运动，它们在空中的运动时间t相等，两边同时乘以时间t得
m1v1t=m1v1′t+m2v2t
整理得
m1OP=m1OM+m2(ON-d)
即
故C错误，D正确。
故选ABD。
9．AD
【解析】A．由图乙可知，4s时质点P向下振动，根据同侧法可以判断机械波沿x轴负方向传播，故A正确；
B．机械波传播的是振动形式，质点在平衡位置处做简谐运动，不随波迁移，故B错误；
C．由图可知，机械波的周期为
波长为
所以该波的波速为
故C错误；
D．当时，质点Q在负方向最大位移处，t=0s时，向前4s即半个周期，质点Q在正方向最大位移处，故D正确。
故选AD。
10．AC
【解析】A．根据安培定则和平衡条件可知，金属棒ab所受安培力沿斜面向上，则金属棒ab中的电流方向为b到a，根据楞次定律可知，B1均匀减小，故A正确；
B．设B1的变化率为，螺线管中感应电动势为
回路中总电阻为
金属棒中电流为
金属棒受到的安培力为
即
解得
故B错误；
C．断开K之后，金属棒做匀速直线匀速时速度最大，由平衡条件得
由闭合电路的欧姆定律得
解得
故C正确；
D．断开K之后，刚开始时金属棒的加速度最大，由牛顿第二定律得
最大加速度为
故D错误。
故选AC。
11． B 13.870 偏大
【解析】（1）A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，不需放单缝和双缝，故A错误；
B．n条亮纹之间有个间距，相邻条纹的间距为
故B正确；
C．根据条纹的宽度与单缝和双缝间的距离无关，所以将单缝向双缝移动之后，并不影响条纹的宽度，故C错误；
D．去掉滤光片后，入射光是复合光，而两列光相干的条件是他们的频率相同，故能发生干涉现象，但条纹是彩色的，故D错误。
故选B。
（2）根据螺旋测微仪的读数规则，示数为
根据双缝干涉实验的公式
又有
联立代入数据解得
（3）在目镜中观察到如图所示的情形，会导致条纹间距测量偏大，由公式
可知导致测量的单色光波长偏大。
12．
【解析】（4）①根据单摆的运动规律一个周期内应该有两个电磁感应的最大值。由图9（b）可得出，单摆的周期为。
②根据
且因为
，
解得
③根据
可得
所以为纵坐标，此时斜率
得
13．(1) ； (2) ；
【解析】(1)作出光路图如图所示，入射角α＝45°
设折射角为β，光束从玻璃砖出射时偏离入射点距离为y
y＝
sin β＝
由折射定律
n＝
(2)根据
n＝
＝vt
解得
t＝
14．（1）；（2）；（3）；
【解析】（1）棒下滑时，根据动能定理可得
解得
刚切割磁感线时，产生的电动势为
回路的电流为
联立解得
（2）由右图可知，a、b两棒最终是达到共速，处于稳定状态
b棒下滑后与a棒共速的过程中，回路产生的总焦耳热为
a棒产生的焦耳热为
最终棒上产生的总焦耳热为
（3）因为轨道光滑，且a、b两棒无法相碰，因此最终a、b两棒共速，、两棒组成的系统满足动量守恒，则有
解得
对于棒，根据动量定理可得
又
联立解得通过棒的电荷量为
15．(1)6m/s；(2)6.75J；(3)见解析
【解析】(1)小球向下摆动的过程中，由动能定理得
小球与物块P碰撞过程，由动量守恒定律和机械能守恒定律得
m2v0=m1v1＋m2v2
联立解得
v1=6m/s
v2=0
(2)物块P与小车相互作用的过程中，由动量守恒定律和能量守恒定律得
m1v1=(m1＋M)v
联立解得
ΔEp=6.75J
(3)若小球质量未知，设小球质量为m，小球向下摆动的过程中，由动能定理得
小球与物块P碰撞过程，由动量守恒定律和机械能守恒定律得
mv′0=m1v′1＋mv′2
联立解得
物块P与小车相互作用的过程中，由动量守恒定律和能量守恒定律得
m1v′1=(m1＋M)v′
由动量守恒定律知物块P与小车相对静止时，其共同速度仍为v′，这时系统动能的变化量转化为内能，有
ΔEk=μm1g·ΔL
则物块P最终停在小车上的位置距小车左端的距离为
当ΔL=2.7m时，说明物块P从A滑到B，又从B回到A，物块P此时相对于小车的路程为2.7m，此时物块P与小车恰好共速，解得
m=1kg
当ΔL=1.35m时，说明物块P从A滑到B，此时物块P与小车恰好共速，解得
综上所述，当m>1kg时，物块P与小车分离；
当时，
当时，