广东省广州市第一中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题

这是一份广东省广州市第一中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题，共14页。

本试卷共6页，满分为100分。考试用时：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姓名、学号和座位号填写在答题卡指定位置上。
2．选择题每题选出答案后，用2B铅笔将答题卡上对应题目选项的答案信息点涂黑，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，答案必须写在答题纸各题目指定区域内的相应位置上；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。不按上以上要求作答的答案无效。
一、单项选择题（共7题，每题4分，共28分）
1．关于电磁场和电磁波，下列叙述正确的是（ ）
A．如果空间某区域有高频振荡电流，就能产生电磁波
B．电磁波是纵波，不能产生偏振现象
C．麦克斯韦首次通过实验证实了电磁波的存在
D．均匀变化的磁场产生均匀变化的电场，电场向外传播形成电磁波
2．用某种单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到的干涉条纹如图甲所示，改变双缝间的距离后，干涉条纹如图乙所示，图中虚线是亮纹中心的位置。则双缝间的距离变为原来的（）
A．倍B．倍C．2倍D．3倍
3．渔船常用回声探测器发射的声波探测水下鱼群与障碍物．声波在水中传播速度为，若探测器发出频率为的声波，下列说法正确的是（）
A．该声波遇到尺寸约为的被探测物时会发生明显衍射
B．声波由水中传播到空气中，波长会改变
C．探测器发射的声波和接收到的声波相遇时一定会发生干涉
D．探测器接收到的回声频率与被探测物相对探测器运动的速度无关
4．一个有固定转动轴的竖直圆盘如图甲所示，圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向振动，T形支架的下面系着一个由弹簧和小球组成的振动系统，小球做受迫振动。圆盘静止时，小球做简谐运动，其振动图像如图乙所示（以竖直向上为正方向），下列说法正确的是（ ）
A．圆盘转动带动小球振动，圆盘转速越大则小球振幅越大
B．若圆盘以匀速转动，小球振动达到稳定时其振动的周期为
C．若圆盘静止，小球做简谐运动，到小球所受的回复力增加
D．若圆盘静止，小球做简谐运动，到弹簧弹性势能一定减小
5．某些共享单车的内部有一个小型发电机，通过骑行者的骑行踩踏，可以不断地给单车里的蓄电池充电，蓄电池再给智能锁供电。小型发电机的发电原理可简化为图甲所示，矩形线圈abcd线圈处于匀强磁场中，通过理想交流电流表与阻值为R的电阻相连。某段时间在骑行者的踩踏下，线圈绕垂直磁场方向的轴OO′匀速转动，图乙是线圈转动过程中穿过线圈的磁通量Φ随时间t变化的图像，则（ ）
A．t=0时刻线圈处于中性面位置
B．t3时刻，穿过线圈的磁通变化率为零，感应电动势为零
C．t1时刻电流表示数为0，t2时刻电流表的示数最大
D．t2、t4时刻电流方向发生改变，线圈转动一周，电流方向改变两次
6．质量为和的两个物体在光滑水平面上正碰，其位置坐标x随时间t变化的图像如图所示。已知，下列说法正确的是（）
A．碰撞前的速度B．碰撞后的速度
C．的质量为3kgD．上述碰撞为非弹性碰撞
7．人们对手机的依赖性越来越强，有些人喜欢躺着看手机，经常出现手机砸到头部的情况。若手机质量为120g，从离人约20cm的高度无初速度掉落，砸到头部后手机未反弹，头部受到手机的冲击时间约为0.02s，取重力加速度g=10m/s2；下列分析正确的是（ ）
A．手机接触头部之前的速度约为1m/s
B．手机对头部的冲量大小约为0.24
C．手机对头部的作用力大小约为10.8N
D．手机与头部作用过程中手机动量变化约为0.24
二、多项选择题（共3题，每题6分，共18分，选对不全得3分）
8．两列机械波在同种介质中相向而行，P、Q为两列波的波源，以P、Q的连线和中垂线为轴建立坐标系，P、Q的坐标如图所示。某时刻的波形如图所示。已知P波的传播速度为10m/s，下列判断正确的是（ ）
A．两波源P、Q的起振方向不同
B．经过足够长的时间，坐标原点处质点的振幅为45cm
C．波源Q产生的波比波源P产生的波更容易发生衍射
D．若x轴上坐标原点有一位观察者沿x轴向Q点运动，观察者接收到Q波的频率大于2.5Hz
9．为发展新能源，某科研小组制作了一个小型波浪发电机，磁铁固定在水中，S极上套有一个浮筒，浮筒上绕有线圈，其截面示意图如图甲所示。浮筒可随波浪上下往复运动切割磁感线而产生电动势，线圈中产生的感应电动势随时间按正弦规律变化，如图乙所示，线圈电阻r=2Ω，把线圈与阻值R=8Ω的小灯泡串联，小灯泡恰好正常发光。下列说法正确的是（ ）
A．小灯泡的额定电压为
B．线圈中电流的有效值为
C．发电机的输出功率为
D．一周期内线圈产生的焦耳热为
10．图甲为陕西某一发电厂向商洛地区远距离输电示意图，变压器均为理想变压器。升压变压器原、副线圈匝数比为1∶100，其输入电压如图乙所示，远距离输电线的总电阻为100Ω。降压变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中为一定值电阻，为用半导体热敏材料制成的传感器，当温度升高时其阻值变小，电压表显示加在报警器上的电压（报警器未画出）。未出现火警时，升压变压器的输入功率为750kW。下列说法中正确的有（ ）
A．降压变压器副线圈输出的交流电频率为50Hz
B．远距离输电线路损耗功率为180kW
C．当传感器所在处出现火警时，电压表的示数变大
D．当传感器所在处出现火警时，输电线上的电流变大
三、实验题(每空2分，共16分)
11．（8分）做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验。
（1）以下给出的器材中，本实验需要用到的有 。
A． B． C． D．
（2）下列说法正确的是 。
A．变压器工作时副线圈电流的频率与原线圈不相同
B．实验中要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，需要运用的科学方法是控制变量法
C．为了人身安全，实验中只能使用低压直流电源，电压不要超过12V
D．绕制降压变压器原、副线圈时，副线圈导线应比原线圈导线粗一些
（3）由于交变电流的电压是变化的，所以实验中测量的是电压的 值（选填“平均”、“有效”或“最大”）；某次实验操作，所接电表的读数如图所示（电压表的量程为15V），则此时电表读数为 V。

（4）若用匝数N1=400匝和N2=800匝的变压器做实验，对应的电压测量数据如表所示。根据测量数据，则N1一定是 线圈。（选填“原”或“副”）
12．（8分）某实验小组利用单摆周期公式测量当地重力加速度的值。
(1)为了较精确地测量重力加速度的值，以下四种单摆组装方式，应选择__________。
A．B．C．D．
(2)组装好单摆，先用刻度尺测量摆线长度，再用游标卡尺测量小球的直径，其示数如图甲，则小球直径为 mm。
(3)周期公式中的L是单摆的摆长，其值等于摆线长与 之和。
(4)某次实验时，改变摆长并测出对应的周期，得到如下图乙图像，根据图像算出重力加速度 （结果保留3位有效数字）。
四、计算题(共3题，共38分)
13．（10分）一列简谐横波在均匀介质中沿x轴传播，时的波形如图甲所示，其中位于处的一质点P的振动图像如图乙所示。求：
（1）该波的波速和传播方向；
（2）质点P的位移-时间的函数表达式；
（3）内质点P运动的路程。
14．（12分）如图所示，平静湖面岸边的垂钓者的眼睛恰好位于岸边点正上方的高度处，浮标离点的距离，鱼饵灯在浮标正前方处的水下深度处，垂钓者发现鱼饵灯刚好被浮标挡住。求：
（1）水的折射率；
（2）若鱼饵灯缓慢竖直上浮，当它离水面多深时，鱼饵灯发出的光恰好无法从水面间射出。（结果可以用根号表示）
15．（16分）如图所示，光滑水平面上静止放置着质量分别为、的物块A、B（均可视为质点），右侧放置一个不固定的光滑弧形滑块C（足够高），质量，C的弧面与水平面相切。水平面左侧的光滑水平地面上停着一质量为M、长的小车，小车上表面与等高。用轻质细绳将A、B连接在一起，A、B间夹着一根被压缩的轻质弹簧（与A、B不拴接）。现将细绳剪断，与弹簧分开之后A向左滑上小车，B以的速度向右滑动冲上弧形滑块C，B在C上可达到最大高度。物块A与小车之间的动摩擦因数，小车质量满足，取重力加速度。求：
（1）B在C上可达到的最大高度；
（2）细绳剪断之前弹簧的弹性势能；
（3）物块A在小车上滑行过程中产生的热量（计算结果可含有）。
参考答案：
1．A
【解析】A．振荡电流能在空间产生周期性变化的电场和磁场，则能产生电磁波，故A正确；
B．电磁波是横波，能产生偏振现象，故B错误；
C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹首次用实验证实了电磁波的存在，故C错误；
D．均匀变化的磁场周围产生稳定的电场，故D错误。
故选A。
2．B
【解析】根据双缝干涉的条纹间距与波长关系有
由题图知
x乙 = 2x甲
则
故选B。
3．B
【解析】A．根据波长的计算公式可得
当遇到尺寸约1m的被探测物时不会发生明显衍射，故A错误；
B．声波由水中传播到空气中时，声波的波速发生变化，所以波长会发生改变，故B正确；
CD．根据多普勒效应可知，探测器接收到的回声频率与被探测物相对探测器运动的速度有关，而两列声波发生干涉的条件是频率相等，所以两列声波相遇时不一定发生干涉，故CD错误。
故选B。
4．B
【解析】A．圆盘转动时，T形支架对小球产生周期性的驱动力，此时小球的运动为受迫振动，当小球简谐振动频率与驱动力频率相同时，小球的振幅才会增加，故A错误；
B．圆盘以匀速转动，驱动周期为
小球振动稳定后的周期等于驱动周期，为2s，故B正确；
C．圆盘静止，小球做简谐运动，到小球从最低点向平衡位置振动，回复力减小，故C错误；
D．小球竖直方向挂在弹簧上，圆盘静止时，根据受力平衡可知，小球做简谐运动的平衡位置不在弹簧原长处，到小球从平衡位置向最高点振动，小球可能会经过弹簧原长处，弹性势能可能先减小后增大，故D错误。
故选B。
5．B
【解析】A．由图乙可知，t=0时刻穿过线圈的磁通量为0，则线圈与中性面垂直，故A错误；
B．t3时刻，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零，故B正确；
C．根据题意可知，电流表的示数为回路中电流的有效值，而回路中电流的有效值不变，故C错误；
D．t2、t4时刻磁通量为零，磁通量的变化率最大，即感应电动势最大，感应电流最大，此时电流方向不发生改变，而线圈转动一周，电流方向改变两次，故D错误。
故选B。
6．C
【解析】A．图像的斜率表示物体的速度，根据图像可知碰撞前的速度
碰撞前速度为0，故A错误；
B．两物体正碰后，碰撞后的速度
碰后的速度
故B错误；
C．两小球碰撞过程中满足动量守恒定律，即
解得两物体质量的关系为
故C正确；
D．碰撞前系统的机械能
碰撞后系统的机械能
由此可知碰撞过程中机械能守恒，上述碰撞为弹性碰撞，故D错误。
故选C。
7．D
【解析】手机质量为
下落高度约为
冲击时间约为
A．手机下落过程做自由落体运动，由运动学公式
可得手机接触头部之前的速度约为
故A错误；
BCD．以竖直向上为正方向，手机与头部作用过程中手机动量变化约为
设手机对头部的冲量大小约为I，由动量定理得
解得
设头部对手机的作用力约为F，由冲力的定义得
解得
由牛顿第三定律可知手机对头部的作用力大小约为13.2N，故BC错误，D正确。
故选D。
8．ABD
【解析】A．两波源P、Q的起振方向与波刚传播到的质点的起振方向相同，由波形平移法可知，波源P的起振方向沿y轴负方向，波源Q的起振方向沿y轴正方向，即两波源P、Q的起振方向相反，故A正确；
B．根据对称性可知，两波相遇后，两波的波峰与波峰或波谷与波谷同时到达O点，所以两波在O点相遇后，O点振动加强，振幅等于两波振幅之和，为45cm，故B正确；
C．两波的波长相等，波源Q产生的波与波源P产生的波发生衍射现象的难易程度相同，故C错误；
D．当观察者向Q点运动时，Q波相对观察者向左传播的速度
观察者接收到Q波的频率为
故D正确。
故选ABD。
9．CD
【解析】A．由乙图可知，感应电动势有效值为4V，此时小灯泡正好正常发光，则由串联分压可得
故A错误；
B．线圈中电流有效值为
故B错误；
C．发电机输出功率为
故C正确；
D．由乙图可得周期为0.4s，一周期内线圈产生的焦耳热为
故D正确。
故选CD。
10．AD
【解析】A．由图乙知交流电的周期0.02s，所以频率为50Hz，而变压器不改变交流电的频率，则降压变压器副线圈输出的交流电频率也为50Hz，故A正确；
B．由图乙知升压变压器输入端电压有效值为250V，根据电压与匝数成正比知副线圈电压为25000V，所以输电线中的电流为
输电线损失的电压为
输电线路损耗功率为
故B错误；
D．当传感器R2所在处出现火警时其阻值减小，将负载电阻看成等效电阻接在降压变压器的输入端，由升压变压器的副线圈两端电压不变，则副线圈中电流为
可知输电电流变大，故D正确；
C．由理想变压器两端的电流关系
可知两电阻流过的电流变大，而输电线上的电阻所占电压变大，则降压变压器的输入电压
会变小，由
可知降压变压器的输出电压变小，由
可知电压表的示数变小，故C错误。
故选AD。
11． BD BD 有效 5.5 副
【解析】（1）A B．变压器的工作原理是互感现象，电源应该选用学生电源提供的交流电压，干电池只能提供直流电压。A不需要，B需要。故A错误，B正确；
C．直流电压表不能测量交流电压，C不需要。故C错误；
D．教学用变压器，该实验需要。D需要。故D正确。
故选BD。
（2）A．变压器工作时副线圈电流的频率与原线圈相同。故A错误；
B．实验中要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，需要运用的科学方法是控制变量法。B正确；
C．为了人身安全，实验中只能使用低压交流流电源，电压不要超过12V。而用直流电压变压器不能工作，故C错误；
D．变压器的工作原理有
可知，匝数少的电流大，则导线应该粗，绕制降压变压器原副线圈时，由于副线圈的匝数少，副线圈导线应比原线圈粗一些好，故D正确。
故选BD。
（3）由于交流电流的电压是变化的，实验中测量的是电压的有效值。
量程为15V的电压表分度值为，如图所示的电压表读数为。
（4）由于有漏磁、原副线圈内阻分压等因素，所以副线圈实际测量的电压值应该小于理论值，由理想变压器规律有
由表中数据可知，总是小于，则一定是副线圈。
12．(1)D(2)18.9(3)小球半径(4)9.86（9.83~9.89均可）
【解析】（1）为了较精确地测量重力加速度的值，减小空气阻力的影响，应选择小钢球，小球在摆动的过程中，要固定摆长不发生变化。
故选D。
（2）该游标卡尺的分度值为，则小球的直径为
（3）周期公式中的L是单摆的摆长，其值等于摆线长与小球半径之和。
（4）根据单摆的周期公式
化简可得
根据图像的斜率为
解得当地的重力加速度大小为
13．（1），沿轴正方向；（2）；（3）
【解析】（1）由质点的振动图像可知，时质点向上运动，结合波形图判断波的传播方向沿轴正方向。由图可知
，
（2）质点的振动方程中
振幅
故
（3）内质点的运动路程为
14．（1）​；（2）​
【解析】（1）由几何关系可得：
入射角
可得
​
折射角
可得
​
根据光的折射定律可知
​
（2）当鱼饵灯离水面深度为​时，水面​间恰好无光射出，此时鱼饵灯与浮标的连线和竖直方向夹角恰好为临界角​，有：
​
根据几何关系有
​
解得
​
15．（1）0.4m；（2）10J；（3）见解析
【解析】（1）B、C组成的系统在水平方向动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得
由机械能守恒定律得
解得
h=0.4m
（2）细绳断裂过程，A、B组成的系统动量守恒，以向左为正方向，由动量守恒定律得
由能量守恒定律得
解得
Ep=10J，vA=1m/s
（3）假设A与小车不分离，A在小车上相对小车滑行的距离为x，A与小车组成的系统动量守恒，以向左为正方向，由动量守恒定律得
由能量守恒定律得
解得
当
x=L=0.25m
时
M=4kg
当4kg＜M≤6kg时，A将滑离小车，A在小车上滑动过程产生的热量
Q1=μmAgL
代入数据解得
Q1=1J
当1kg≤M≤4kg时A不会滑离小车，A在小车上滑动过程产生的热量
Q2=μmAgx
解得
实验次数
1
2
3
4
U1
1.9
2.9
3.8
4.8
U2
4.0
6.0
8.0
10.0