北京市第十九中学2023-2024学年高二下学期4月期中物理试题

这是一份北京市第十九中学2023-2024学年高二下学期4月期中物理试题，共13页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，论述等内容，欢迎下载使用。
第I卷（选择题）
一、单项选择题。本题共12小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的。（每小题3分，共36分）
1.一个质点做简谐运动的图象如图所示，在t1和t2这两个时刻，质点的（ ）
A.加速度相同B.回复力相同C.位移相同D.速度相同
2.如图所示，一束光沿半圆形玻璃砖的半径射到其平直面上，并在该界面处发生反射和折射。当逐渐增大入射角时，下列说法正确的是（ ）
A.反射光线和折射光线都逐渐减弱B.反射光线和折射光线的夹角逐惭增大
C.折射光线逐渐减弱，直至完全消失D.反射光线和折射光线转过的角度相同
3.汽车向人驶近时，人耳听到的汽车喇叭声的频率与原来的频率相比，应（ ）
A.变高B.变低C.先变高后变低D.先变低后变高
4.如图所示，一束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的a、b、c三束单色光。比较a、b、c三束光，可知（ ）
A.当它们在真空中传播时，a光的波长最短
B.当它们在玻璃中传播时，a光的速度最小
C.若它们都从玻璃射向空气，a光发生全反射的临界角最小
D. a光更容易发生明显衍射
5.如图所示，在一条张紧的绳子上挂几个摆，其中A、B的摆长相等。当A摆振动的时候，通过张紧的绳子给其他各摆施加驱动力，使其余各摆做受迫振动。当各摆振动稳定时，下列说法正确的是（ ）
A.摆球C的振幅最大B.摆球D的振幅最大
C.摆球B、C的振动频率相同D.摆球A的振动频率最大
6.如图（a）→（b）→（c）→（d）→（e）过程是交流发电机发电的示意图。线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接。下列说法正确的是（ ）
A.图（a）中，线圈平面与磁感线垂直，磁通量变化率最大
B.从图（b）开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系是
C.当线圈转到图（c）位置时，感应电流最小，且感应电流方向改变
D.当线圈转到图（d）位置时，感应电动势最大，cd边感应电流方向为c→d
7.如图甲所示，理想变压器原线圈接入图乙所示的交变电压，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器。原、副线圈的匝数之比为10∶1，V1和V2是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示；A1和A2是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示。则（ ）
甲乙
A. t=0.01s时，电压表V1的示数U1此时为零
B.滑片P向下滑动过程中，I1U1的数值变大
C.滑片P向下滑动过程中，的数值变大
D.滑片P向下滑动过程中，R消耗的功率变大
8.某发电站采用高压输电向外输送电能.若输送的总功率为P0，输电电压为U，输电线的总电阻为R线.则下列说法中不正确的是（ ）
A.输电线上的电流
B.输电线上的电流
C.输电线电阻上的功率损失
D.输电线电阻上的电压损失
9.如图甲所示，为一小型交流发电机示意图。为了便于观察，图甲中只画出其中的一匝线圈。线圈匀速转动时与外电路R=10Ω的电阻构成闭合回路。从图甲所示位置开始计时，通过电阻R的交变电流如图乙所示，则下列判断正确的是（ ）
图甲图乙
A.电阻R消耗的热功率为4kW
B. t=0.01s时，线圈平面与磁场方向平行
C.图甲所示时刻，穿过线圈的磁通量变化最快
D.该发电机产生的交变电流的频率为100Hz
10.波源O垂直于纸面做简谐运动，所激发的横波在均匀介质中沿纸面向四周传播。图甲为该简谐波在t=0.10s时的俯视图，实线圆表示波峰，虚线圆表示波谷，相邻两个实线圆之间仅有1个虚线圆。该介质中某质点的振动图像如图乙所示，取垂直纸面向外为正方向。下列说法正确的是（ ）
A.该波的波速为15cm/s
B.图甲中质点P和Q的相位差为π
C.图甲中质点N在该时刻速度方向垂直纸面向外
D.图乙可能是质点N的振动图像
11.一个单摆的摆球均匀带正电且与外界绝缘，当摆球偏离到位移最大时，突然加一个竖直向下的匀强电场，则下列结论正确的是（ ）
A.摆球经过平衡位置时的速度要增大，振动的周期要增大，振幅也增大
B.摆球经过平衡位置时的速度要增大，振动的周期减小，振幅不变
C.摆球经过平衡位置时的速度没有变化，振动的周期要减小，振幅也减小
D.摆球经过平衡位置时的速度没有变化，振动的周期不变，振幅也不变
12.如图所示，一块长为a、宽为b、高为c的长方体半导体器件，其内载流子数密度为n，沿+y方向通有恒定电流I。在空间中施加一个磁感应强度为B、方向沿方向的匀强磁场，半导体上、下表面之间产生稳定的电势差U，下列说法正确的是（ ）
A.若载流子为负电荷，则上表面电势高于下表面电势
B.仅增大电流I，电势差U可以保持不变
C.半导体内载流子所受洛伦兹力的大小为
D.半导体内载流子定向移动的速率为
二、多项选择题。本题共6小题，在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题意的。（每小题3分，共18分。每小题全选对的得3分，选对但不全的得2分，不选或有选错的该小题不得分）
13.图甲为一列简谐横波在t=0时的波动图像，图乙为该波中x=4m处质点P的振动图像，下列说法正确的是（ ）。
A.质点振幅0.2cm，波长4m，频率0.5Hz
B.波速为2m/s，且波沿x轴正方向传播
C.再过1s，P点向右移动2m
D.再过1s，P点振动路程为0.4cm
14.在下列图所示四幅图片中，两个现象中都表现出光的波动性的是（ ）
= 1 \* GB3 ①光在光导纤维中传播②戴特殊眼镜观看立体电影
③肥皂膜上的彩色条纹④泊松亮斑
A.①和②B.②和③C.③和④D.①和④
15.如图所示，两束单色光a和b从水中射向水面的O点，它们进入空气后的光合成一束光c。根据这一现象可知，下列说法中正确的是（ ）
A.水对a光的折射率较大
B.从水射向空气时，a光全反射的临界角大于b光的临界角
C.两束光在从水进入空气时频率均保持不变
D. a光在水中的传播速度较大
16.以下现象属于衍射的是（ ）
A.白光照射肥皂膜呈现出彩色图样
B.白光经过狭窄的单缝得到彩色图样
C.光照射不透明圆盘的阴影中心出现亮斑
D.在海面上空出现的海市蜃楼现象
17.下列说法错误的是（ ）
A光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象
B.在光导纤维束内传送图像是利用光的色散现象
C.用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象
D.在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变宽
18.某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电。已知输电线的总电阻为R=4Ω，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4∶1，降压变压器副线圈两端交变电压，降压变压器的副线圈与阻值R0=11Ω的电阻组成闭合电路.若将变压器视为理想变压器，电流表和电压表均为理想电表，则以下说法正确的是（ ）
A.电压表V的示数为900V
B.电流表A的示数为A
C.输电线上损失的功率为100W
D.发电机的输出功率为4400W
第II卷（非选择题）
三、实验题。本题共3小题。（共18分。每空2分）
19.物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。
（1）某同学用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。将图1中的零件组装成图2中的变压器。将原线圈接在交流电源上，将副线圈接在电压传感器（可视为理想电压表）上，观察到副线圈电压U2随时间t变化的图像如图3所示，在保证安全的前提下，该同学可能在t1~t2时间内进行的操作是 。（选填选项前的字母）
A.减少了原线圈的匝数B.增加了副线圈的匝数
C.降低了交流电源的频率D.拔掉了变压器铁芯Q
图1图2图3
（2）如图所示，取一个半径为r的软木塞，在它的轴心处插上一枚大头针，让软木塞浮在液面上。调整大头针插入软木塞的深度，使大头针露在外面的长度为h。这时从液面上方的各个方向向液体中观察，恰好看不到大头针。可知该液体的折射率的测量值n= 。（用r、h表示）
20.某同学用图（a）所示的沙漏摆研究单摆的运动规律。实验中，木板沿图示OO'方向移动，根据漏在板上的沙描出了如图（b）所示的图形，然后分别沿中心线OO'和沙漏摆摆动方向建立直角坐标系，并测得图中Oa=ab=bc=cd=s，则：
图（a）图（b）
（1）该同学认为此图像经过适当处理可看成单摆的振动图像，则其横坐标表示的物理量应为 ；
（2）若该同学利用计时器测得沙漏摆的周期为T，则木板移动的速度表达式为v= ；
（3）该同学利用该装置测定当地的重力加速度，他认为只有少量沙子漏出时，沙漏重心的变化可忽略不计，但是重心位置不确定，于是测量了摆线的长度L，如果此时他直接利用单摆周期公式计算重力加速度，则得到的重力加速度值比真实值 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）
21.（5分）用单摆测定重力加速度的实验装置如图10所示。
图10图11
（1）选用合适的器材组装成单摆后，主要步骤如下：
①将单摆上端固定在铁架台上。
②让刻度尺的零刻度线对准摆线的悬点，测摆长L。
③记录小球完成n次全振动所用的总时间t。
④根据单摆周期公式计算重力加速度g的大小。
根据图11所示，测得的摆长L= cm；
重力加速度测量值表达式g= （用L、n、t表示）。
（2）为减小实验误差，多次改变摆长L，测量对应的单摆周期T，用多组实验数据绘制T2-L图像，如图12所示。由图可知重力加速度g= （用图中字母表示）。
（3）关于实验操作或结果分析，下列说法正确的是 （选填选项前的字母）。
A.测量摆长时，要让小球静止悬挂再测量
B.摆长一定的情况下，摆的振幅越大越好
C.多次改变摆线长l，测量多组对应的50次全振动时间t，通过绘制的t2-l关系图线也可以测定重力加速度
四、论述、计算题。本题共3小题。共28分。要求：写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位。
22.（7分）如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为10kW，输出电压为400V，向距离较远的用户供电，为了减少电能损耗，使用2kV高压输电，最后用户得到“220V；9.5kW”的电能，求：
（1）水电站升压变压器原、副线圈匝数比；
（2）输电线路导线电阻R；
23.（9分）如图16所示，位于竖直平面内的矩形金属线圈，边长L1=0.40m、L2=0.25m，其匝数n=100匝，总电阻r=1.0Ω，线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D（集流环）焊接在一起，并通过电刷和R=3.0Ω的定值电阻相连接。线圈所在空间存在水平向右的匀强磁场，磁感应强度B=1.0T，在外力驱动下线圈绕竖直固定中心轴O1O2匀速转动，角速度ω=2.0rad/s。求：
（1）电阻R两端电压的最大值；
（2）从线圈通过中性面（即线圈平面与磁场方向垂直的位置）开始计时，经过周期通过电阻R的电荷量；
（3）在线圈转动一周的过程中，整个电路产生的焦耳热。
24.（12分）物理学中，力与运动关系密切，而力的空间累积效果——做功，又是能量转化的量度。因此我们研究某些运动时，可以先分析研究对象的受力特点，进而分析其能量问题。已知重力加速度为g，且在下列情境中，均不计空气阻力。
（1）劲度系数为k1的轻质弹簧上端固定，下端连一可视为质点的小物块，若以小物块的平衡位置为坐标原点O，以竖直向下为正方向建立坐标轴Ox，如图17所示，用x表示小物块由平衡位置向下发生的位移。
a.求小物块的合力F与x的关系式，并据此说明小物块的运动是否为简谐运动；
b.系统的总势能为重力势能与弹性势能之和。请你结合小物块的受力特点和求解变力功的基本方法，以平衡位置为系统总势能的零势能参考点，推导小物块振动位移为x时系统总势能Ep的表达式。
（2）图18所示为理想单摆，摆角θ足够小，可认为是简谐运动。其平衡位置记为O'点。
a.若已知摆球的质量为m，摆长为L，在偏角很小时，摆球对于O'点的位移x'的大小与θ角对应的弧长、弦长都近似相等，即近似满足：。请推导得出小球在任意位置处的回复力与位移的比例常数k2的表达式；
b.若仅知道单摆的振幅A，及小球所受回复力与位移的比例常数k2，求小球在振动位移为时的动能Ek（用A和k2表示）。
2023-2024学年度第二学期高二物理期中考试
答案
一、单项选择题。本题共12小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的。（每小题3分，共36分）
二、多项选择题。本题共6小题，在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题意的。（每小题3分，共18分。每小题全选对的得3分，选对但不全的得2分，不选或有选错的该小题不得分）
三、实验题（18分，每空2分）
19.（1）D；（2）；
20.（1）时间（2）2s/T（3）偏小
21.（1）98.50；
（2）
（3）AC
四、计算题
22.（7分）【答案】（1）；（2）20Ω
【详解】（1）水电站升压变压器原、副线圈匝数比
（2）由，输送电流取决于输送电压及输送功率
所以
23.（9分）（1）线圈中感应电动势的最大值，其中
线圈中感应电流的最大值
电阻R两端电压的最大值
（2）设从线圈平面通过中性面时开始，经过周期的时间
此过程中线圈中的平均感应电动势
通过电阻R的平均电流，
通过电阻R的电荷量
（3）线圈中感应电流的有效值
线圈转动一周的过程中，电流通过整个回路产生的焦耳热：
24.（12分）
（1）a.设小物块位于平衡位置时弹簧的伸长量为x0，有
当小物块相对于平衡位置的向下位移为x时，受弹力FT和重力G作用，如答图2所示，合力
解得：
即合力与位移大小成正比，方向相反，说明小物块的运动是简谐运动。
b.合力F与位移x关系图线如答图3所示。由图可知物块由平衡位置到位移为x处的运动过程中合力F做的功
由动能定理有
依据机械能守恒定律有
解得
以平衡位置为零势能参考点，则
（2）a.摆球位移为x'处，受力示意图见答图4所示。
以O'为原点，以水平向右的方向为x轴的正方向建立坐标系（图中未画出）
在摆角很小时，
在摆球位移为x'时，回复力⑥
比例常数⑦
b.摆球在位移x'处的势能
5小球在振幅处的动能为零，依据能量守恒定律有
则题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
答案
D
C
A
D
C
C
B
A
A
题号
10
11
12
13
14
15
16
17
18
答案
B
B
C
AD
BC
BCD
BC
BC
AC