天津市南开中学2023-2024学年高二下学期期中物理试卷

这是一份天津市南开中学2023-2024学年高二下学期期中物理试卷，共19页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．下列的关于电流随时间变化的图象中，不是表示交变电流的是（ ）
A． B．
C． D．
2．现在市场上的调光电灯、调速风扇是用可控硅电子元件来实现调节的。如图为一个经过元件调节后加在电灯上的电压，加在电灯上的电压是（ ）
A．B．
C．D．
3．如图所示，一小型水电站，输出的电功率为输出电压，经理想升压变压器变为2000V电压远距离输送，输电线总电阻为，最后经理想降压变压器降为220V向用户供电。下列说法正确的是（ ）
A．变压器的匝数比1︰10B．变压器的匝数比为10︰1
C．输电线上的电流为10AD．输电线上损失的电压为500V
4．在 LC振荡电路中，t1时刻和t2时刻电感线圈中的磁感线和电容器中极板的带电情况分别如图所示， 则下列说法中正确的是（ ）
A．在t1时刻磁场能转化为电场能
B．在t2时刻电容器正在充电
C．在t1时刻电路中的电流处在减小状态
D．在t2时刻电路中感应电流方向与电路电流方向相反
5．一弹簧振子在水平方向上做简谐运动，其振动图像如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．振子的振幅为B．第末振子的动能大于第末振子的动能
C．内振子的速度方向始终相同D．内振子的加速度逐渐增大
6．一列简谐横波沿x轴传播，时刻的波形如图甲所示，K、L是介质中的两个质点，质点K的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．波沿x轴负方向传播B．波的传播速度为2.0m/s
C．时刻质点L的速度比质点K的大D．0～3s内，质点L通过的路程为0.3m
7．一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分为各种单色光，为三种色光（如图），其中光为蓝光，光为红光，下列说法正确的是（ ）
A．玻璃对三色光的折射率依次增大
B．三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越小
C．若分别让三色光通过一双缝装置，则光的干涉条纹的间距最小
D．若让三色光以同一入射角从某介质射向空气，光恰能发生全反射，则光一定能发生全反射
8．如图所示，用某种频率的激光垂直照射双缝，光屏上是中央亮条纹中心，是上方第2条亮条纹中心，、距离为，双缝间距为，双缝到光屏的距离为，光速为，下列说法正确的是（ ）
A．该激光的频率为
B．到双缝的距离之差为
C．光屏上方的暗纹是因为光不能经缝衍射到该区域
D．若将缝遮住，光屏上不再有明暗相间的条纹
二、多选题
9．电动汽车无线充电示意图如图所示，若发射线圈的输入电压为、匝数为1100匝，接收线圈的匝数为2200匝。若发射线圈输出功率为，变压器为理想变压器，下列说法正确的是（ ）
A．采用恒定电流电源也能为电动汽车充电
B．发射线圈与接收线圈中交变电流的频率相等，均为
C．副线圈输出电流的有效值为
D．副线圈输出电压的峰值为
10．一列简谐横波沿x轴传播，t=0时刻的波形图如图甲所示，质点P的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．波沿x轴正方向传播B．波速大小为1m/s
C．经过3s质点P经过的路程180cmD．质点P的振动方程
11．如图所示，甲图表示和两相干水波的干涉图样，设两列波各自的振幅均为，且图示范围内振幅不变，波速和波长分别是和，是连线的中点；乙图为一机械波源在同种均匀介质中做匀速运动的某一时刻的波面分布情况。两幅图中实线表示波峰，虚线表示波谷。则下列关于两幅图的说法中正确的是（ ）
A．甲图中、两点的竖直高差为
B．甲图中点正处于平衡位置且向水面下运动
C．从甲图所示时刻开始经，点通过的路程为
D．乙图中在点观察到的频率比在点观察到的频率低
12．下图是某种玻璃材料制成的空心圆柱体的截面图，玻璃圆柱体的半径为2R，空心部分是半径为的圆，两圆同心。一束单色光（平行于截面）从圆柱体外表面上的A点以入射角i射入玻璃材料中，光束经折射后恰好与内圆面相切于B点，已知该玻璃材料对此单色光的折射率为。欲使该光束从A点入射后，恰好在内圆面上发生全反射，入射角为。则（ ）
A．B．C．D．
三、实验题
13．用图示装置完成“探究单摆周期与摆长的关系”：
（1）用游标尺上有10个小格的游标卡尺测量摆球的直径，结果如图甲所示，可读出摆球的直径为 cm；
（2）实验时，摆球在垂直纸面的平面内摆动，为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数，在摆球运动的最低点的左、右两侧分别放置激光光源与光敏电阻，如图乙所示，光敏电阻与某一自动记录仪相连，该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t的变化图线如图丙所示，则该单摆的周期为 。
（3）若把该装置放到正在匀加速上升的电梯中，用完全相同的操作重新完成实验，图像中将 （选填“变大”“不变”或“变小”），图像中将 （选填“变大”“不变”或“变小”）。
14．某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行。正确操作后，做出的光路图及测出的相关角度如图所示。
(1)此玻璃的折射率计算式为 （用图中的表示）；
(2)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度 （选填“大”或“小”）的玻璃砖来测量；
(3)实验中，如果增加入射光线与法线夹角，则出射光线与入射光线的距离将会 （选填“增大”或“减小”）
(4)若该同学用他测得的多组入射角与折射角做出的图像如图所示，下列判断不正确的是_________。
A．他做实验时，研究的是光线从空气射入玻璃的折射现象
B．玻璃的折射率为0.67
C．玻璃的折射率为1.5
D．玻璃临界角的正弦值为0.67
四、解答题
15．如图所示，质量为m的小球A通过长为L的不可伸长轻绳悬挂于天花板上，质量为2m的小球B放在高也为L的支架上。现将A球拉至水平位置由静止释放，在最低点与静止的B球发生碰撞，碰后瞬间B球的速度大小为。求：
（1）从碰后至B球落地时的B球的水平位移x；
（2）A、B碰后瞬间轻绳对A的拉力大小FT。
16．如图所示是列车进站时利用电磁阻尼辅助刹车的示意图，在车身下方固定一单匝矩形线框abcd，ab边长为L，bc边长为d，在站台轨道上存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的有界矩形匀强磁场MNPQ，MN边界与ab平行，NP长为d。若ab边刚进入磁场时列车关闭发动机，此时列车的速度大小为，cd边刚离开磁场时列车刚好停止运动。已知线框总电阻为R，列车的总质量为m，摩擦阻力大小恒定为kmg，不计空气阻力，重力加速度为g。求：
（1）线框ab边刚进入磁场时列车加速度a的大小和安培力对ab边做功的功率P；
（2）线框从进入到离开磁场过程中，线框产生的焦耳热Q；
（3）线框进入磁场过程中，通过线框横截面的电荷量q。
17．回旋加速器在核技术、核医学等领域得到了广泛应用，其原理如图所示，和是两个中空的、半径为的半圆金属盒，位于圆心处的质子源能产生质子（初速度可忽略，重力不计，不考虑粒子间相互作用和相对论效应），质子在两盒狭缝间的电场中运动时被加速，、置于与盒面垂直的、磁感应强度大小为的匀强磁场中，最后恰好从盒边缘的小窗口P处射出，已知质子的质量为，带电量为；加速电压随时间的变化关系图像如图所示，其中、未知，不计质子在电场中的加速时间。
（1）质子被回旋加速器加速能达到的最大速率；
（2）实际中磁感应强度的大小会在到之间出现波动，若在时刻质子第一次开始被加速，要实现连续次加速（此时质子运动的半径仍小于），求的最大值。
参考答案：
1．A
【详解】A．图中电流大小发生周期性变化，但方向保持不变，所以不是交变电流，故A正确；
BCD．图中电流大小、方向均发生周期性变化，均是交变电流，故BCD错误。
故选A。
2．B
【详解】由图可知该电压的周期为，设加在电灯的有效电压为，有
得
故选B。
3．C
【详解】A．升压变压器T1的输出电压等于2000V，而输入电压为400V，由电压之比等于匝数之比，则有变压器T1的匝数比
故A错误；
C．输出的电功率为P0=20kW，而升压变压器T1变为2000V电压远距离输送，所以根据
可知输电线上的电流为
故C正确；
D．输电线上损失的电压为
故D错误；
B．降压变压器T2的输入电压等于升压变压器的输出电压减去导线损失的电压，即为
则变压器T2的匝数比
故B错误。
故选C。
4．B
【详解】AC．由题图t1时刻电感线圈中的磁感线方向，根据右手螺旋定则可以判断电流的方向为顺时针，故此时电容器正在放电，电流处于增大状态，故在t1时刻电场能转化为磁场能，选项AC错误；
BD．而由t2时刻电感线圈中的磁感线方向，根据右手螺旋定则可以判断电流的方向为顺时针，故此时电容器正在充电，电流处于减小状态，故在t2时刻电路中感应电流方向与电路电流方向相同，选项B正确，D错误。
故选B。
5．C
【详解】A．如图所示，振子的振幅为5cm，A错误；
B．第末振子在最大位移处，动能为零；第末振子在平衡位置，动能最大，B错误；
C．内振子向x轴负方向运动，速度方向不变，C正确；
D．内振子的加速度先减小后增大，D错误。
故选C。
6．D
【详解】A．由振动图像可判断出时刻质点K的振动方向为轴正方向，从波形图中根据“同侧法”可判断该波沿x轴正方向传播，A错误；
B．由图中可知
，
可得
C．时，即一个周期后，质点L和K位置不变，质点K在平衡位置，速度最大，质点L的速度比质点K的小，C错误；
D．0～3s内，质点L振动的时间为,通过的路程为
D正确。
故选D。
7．C
【详解】A．白光射入玻璃三棱镜中，由图可知，光的偏折程度最大，光的偏折程度最小，则光的折射率最大，光的折射率最小，玻璃对三色光的折射率依次减小，故A错误；
B．根据
由于a、b、c三光的折射率大小关系为
可知a、b、c三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越大，故B错误；
C．根据
由于光的折射率最大，则光的频率最大，光的波长最短，若分别让a、b、c三色光通过一双缝装置，则a光的干涉条纹的间距最小，故C正确；
D．根据全反射临界角公式
可知光的临界角最小，光的临界角最大，若让、、三色光以同一入射角从某介质射向空气，光恰能发生全反射，则c光一定不能发生全反射，故D错误。
故选C。
8．B
【详解】AB．根据题意可知OP之间的距离为
可得该激光的波长为
根据
可得该激光的频率为
由于是上方第2条亮条纹中心，根据叠加原理可知，到双缝的距离之差为
故A错误，B正确；
C．光屏上方的暗纹是因为激光透过双缝的光形成相干光源，在光屏相遇，叠加后振动减弱，故C错误；
D．若将缝遮住，根据衍射现象可知，光屏上仍有明暗相间的条纹，故D错误。
故选B。
9．CD
【详解】A．变压器是利用电磁感应原理，必须通过交流电产生变化的磁场，才能产生感应电流，选项A错误；
B．变压器是不改变其交变电流的频率的，变压器无法改变电流的频率，频率应为
选项B错误；
CD．根据正弦式交流电中有效值和峰值的关系可知，原线圈的电压有效值
根据变压器的工作原理有
解得副线圈的有效值
副线圈输出电压的峰值为，因为理想变压器原、副线圈的功率相等，则
选项CD正确。
故选CD。
10．BD
【详解】A．t=0时刻质点P向上振动，根据同侧法，波沿x轴负方向传播，故A错误；
B．波长为
周期为
波速大小为
故B正确；
C．经过3s，即，质点P经过的路程为
故C错误；
D．质点P的振动方程为
将代入可得
质点P的振动方程为
故D正确。
故选BD。
11．AC
【详解】A．甲图中、两点都是振动加强点，其中A在波峰，B在平衡位置，则、两点的竖直高差为
故A正确；
B．甲图中点是振动加强点，正处于波谷位置，故B错误；
C．波的周期为
从甲图所示时刻开始经，由于
则点通过的路程为
故C正确；
D．乙图中在点单位时间接受到的波面比点多，则在点观察到的频率比在点观察到的频率高，故D错误。
故选AC。
12．BD
【详解】AB．由题意，设折射角为r，由几何关系
根据折射定律
解得
故A错误，B正确；
CD．设在A点的入射角为时，光束经折射后到达内圆面上的C点，并在C点发生全反射，则光束在内球面上的入射角∠ACD恰等于临界角θ，如图所示
解得
根据正弦定理
解得
根据折射定律
解得
故C错误，D正确。
故选BD。
13． 1.87 2t0 变小 变小
【详解】（1）[1]摆球的直径为
d=1.8×10mm+0.1mm×7=18.7mm=1.87cm
（2）[2]由图可知，该单摆的周期为
T=2t0
（3）[3]若把该装置放到正在匀加速上升的电梯中，则等效重力加速度变为
g＇=g+a>g
则用完全相同的操作重新完成实验，则摆球经过最低点时的速度变大，则遮光时间变短，即图像中将变小，单摆的周期
变小，可知图像中将变小。
14．(1)
(2)大
(3)增大
(4)B
【详解】（1）据题意可知入射角为，折射角为，则玻璃的折射率为
（2）玻璃砖越宽，光线在玻璃砖内的传播方向越容易确定，测量结果越准确。故应选用宽度大的玻璃砖来测量。
（3）如图
设光线以入射角i入射到平板玻璃表面上的A点，折射角为r，从平板玻璃另一表面上的B点射出，设AC为入射光线的延长线，由折射定律和几何关系可知，它与出射光线平行，过B点作 ，交AC于D点，则BD的长度就是出射光线与入射光线之间的距离，由折射定律得
由几何关系得
出射光线与入射光线之间的距离为
根据折射定律可知折射角的增大量小于入射角的增大量，可知增加入射光线与法线夹角，则出射光线与入射光线的距离将会增大。
（4）A．由图像可知
故光是从空气射入玻璃的，故A正确，不符合题意；
BC．由折射率的定义知n=1.5，B错误，符合题意，C正确，不符合题意；
D．由临界角定义知临界角的正弦值
故D正确，不符合题意。
故选B。
15．（1）；（2）
【详解】（1）碰后B球做平抛运动运动，则有
得
（2）设A球碰前的速度为v0，对A球列动能定理有
A、B两球碰撞满足动量守恒，设碰后A球速度为v0，向右为正，则有
得
由牛顿第二定律得
得
16．（1），；（2）；（3）
【详解】（1）根据题意可知，线框ab边刚进入磁场时，感应电动势为
感应电流为
ab边所受安培力为
由牛顿第二定律有
安培力对ab边做功的功率
（2）线框从进入到离开磁场过程中，由能量守恒定律有
解得线框产生的焦耳热
（3）线框进入磁场过程中，通过线框横截面的电荷量
又有
，
联立解得
17．（1）；（2）
【详解】（1）设粒子做圆周运动的半径为r，有
粒子的最大速度对应最大的运动半径
即
（2）设磁感应强度的大小为时，质子运动的周期为，则
得
因
得