2021延边二中高二下学期期中考试物理试题含答案

         延边二中2020-2021学年度第二学期期中考试

高二年级物理试卷

一、选择题（共13题，每题4分，共52分。其中1~9题为单选题，10~13题为多选题。每道多选题中，至少有两个选项是正确的，全对得4分，选对但不全得2分，有错选的得0分。）

1．如图，O点为弹簧振子的平衡位置，小球在B、C间做无摩擦的往复运动．在小球从B运动到O的过程中，小球的(    )

A．速度不断增大，加速度不断增大

B．速度不断减小，加速度不断增大

C．速度不断增大，加速度不断减小

D．速度不断减小，加速度不断减小

2．一个单摆在地面上做受迫振动，其共振曲线(振幅A与驱动力频率f的关系)如图所示，则(    )

A．此单摆的固有周期约为0.5 s

B．此单摆的摆长约为lm

C．若摆长增大，单摆的固有频率增大

D．若把该单摆移到月球上，则在月球上该单摆的共振曲线的峰将向右移动

3．如图为一列在均匀介质中传播的简谐横波在t=4s时刻的波形图，若已知波源在坐标原点O处，波速为2 m/s，P、Q分别是平衡位置为4m和7m处的两质点，则（   ）

A．该波的波长是8m

B．P点振幅比Q点振幅小

C．再经过4s，质点Q通过的路程是0.4 m

D．若该波与频率为2Hz的简谐横波相遇，可发生干涉现象

4．关于波的衍射和多普勒效应，下列说法正确的是（     ）

A．当障碍物的尺寸比波长大得多时能观察到明显的衍射现象

B．当障碍物的尺寸跟波长相差不多时能观察到明显的衍射现象

C．当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的频率比波源的频率大

D．当波源与观察者相向运动时，观察者接受到的频率比波源的频率小

5．如图表示两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇．图中实线表示某时刻的波峰，虚线表示的是波谷，下列说法正确的是(　　)

A．a点的振动加强，e点的振动介于加强点和减弱点之间

B．c、f两点的振动加强

C．经适当的时间后，加强点和减弱点的位置互换

D．经半个周期后，原来位于波峰的点将位于波谷，原来位于波谷的点将位于波峰

6．如图所示，一交流发电机的矩形线圈匝数为n=10，其电阻r=2Ω，面积S=0.2m2，在磁感应强度B=的匀强磁场中，若线圈从中性面位置开始绕垂直于磁场方向的对称轴OO′以ω=10πrad/s的角速度匀速转动，向R=18Ω的电阻供电。则以下说法中正确的是（　　）

A．该线圈产生的是余弦式交变电流

B．线圈在转动过程中产生的最大感应电动势为40V

C．线圈开始转动时流过电阻R的瞬时电流大小为

D．电阻R上消耗的电功率为9W

7．一个长直密绕螺线管N放在一个金属圆环M的中心，圆环轴线与螺线管轴线重合，如图甲所示。螺线管N通有如图乙所示的电流，下列说法正确的是（　　）

A．t=时刻，圆环有收缩的趋势

B．t=时刻，圆环中感应电流最大

C．t=时刻，圆环有收缩的趋势

D．t=和t=时刻，圆环内有相同的感应电流

8．腰长为的等腰直角三角形内有垂直于线框的匀强磁场，是一腰长为的等腰直角三角形，已知两直角边的电阻之和与底边的电阻相等，虚线是过的等腰三角形的对称线.从开始，使导线从图示位置开始以恒定水平速度沿虚线方向移动进入磁场.直至整个导线框离开磁场区域.用表示导线框中的感应电流，表示两点间的电势差.则下列图像中正确的是（    ）

A．B．

C．D．

9．均质均匀圆环半径略大于圆柱体半径，空间存在垂直于圆柱体表面沿半径向外的磁场，圆环所在位置的磁感应强度大小为B。圆环的质量为m，半径为r，给环以竖直向上的初速度v，圆环上升最大的高度为H，然后落回抛出点，此过程中（　　）

A．圆环先有扩张后有收缩趋势

B．圆环上升时间比下降时间短

C．圆环上升过程和下降过程产生的热量相同

D．圆环上升过程经过位置时的速度有可能大于

10．远距离输电的原理图如图所示，升压变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压分别为U1、U2，电流分别为I1、I2，输电线上的电阻为R.变压器为理想变压器，则下列关系式中正确的是（　　）

A． ＝   B．I2＝  

C．I1U1 > I22R      D．I1U1＝I2U2

11．如图甲所示，理想变压器原副线圈的匝数比为22:1，图中电表均为理想的交流电表，与电压表V1串联的是一个理想二极管，开关S原来闭合，定值电阻R、R1、R2，其余电阻不计，从某时刻开始给原线圈加上如图乙所示的交变电压，则下列说法正确的是(     )

A．断开S后，电压表V1读数不变，仍为10V

B．断开S后，电压表V2读数变大，电流表A2读数变小

C．断开S后，电阻R1的功率变小，电阻R的功率变大

D．断开S后，电流表A1读数变小，原线圈的输入功率变小

12．一列简谐横波，在时刻的图象如图甲所示，波上质点的振动图象如图乙所示，则以下说法正确的是（    ）

A．这列波沿轴正方向传播           

B．这列波的波速是

C．从开始，质点比质点晚回到平衡位置

D．从开始，紧接着时间内，质点通过的路程是

13．一列简谐横波沿x轴正方向传播，图甲是t＝0时刻的波形图，图乙和图丙分别是x轴上某两处质点的振动图象．由此可知，这两质点平衡位置之间的距离可能是（　　）

A．m           B．m          C． m         D．m     

二、实验题(每空2分，共16分)

14．某同学利用如图所示的装置测量当地的重力加速度，实验步骤如下：

A．按装置图安装好实验装置；

B．用游标卡尺测量小球的直径d；

C．用米尺测量悬线的长度L；

D．让小球在竖直平面内小角度摆动。当小球经过最低点时开始计时，并记为0，此后小球每经过最低点一次，依次计数1、2、3……。当数到20时，停止计时，测得时间为t；

E．多次改变悬线长度，对应每个悬线长度，都重复实验步骤C、D；

F．计算出每个悬线长度对应的t2；

G．以t2为纵坐标、L为横坐标，作出t2－L图线。

结合上述实验，完成下列任务：

（1）用20分度的游标卡尺测量小球的直径。某次测量的示数如下图所示，读出小球直径d的值为______cm。

（2）该同学根据实验数据，利用计算机作出t2–L图线如图所示。根据图线拟合得到方程t2＝403.3L＋1.63。由此可以得出当地的重力加速度g＝__________ m/s2。（取π2＝ 9.86，结果保留3位有效数字）

（3）从理论上分析图线没有过坐标原点的原因，下列分析正确的是（_   ____）

A．不应在小球经过最低点时开始计时，应该在小球运动到最高点开始计时；

B．开始计时后，不应记录小球经过最低点的次数，而应记录小球做全振动的次数；

C．不应作t2–L图线，而应作t2–（L+d）图线；

D．不应作t2–L图线，而应作t –L图线。

15．某学习小组利用如图1所示的电路测量多用电表内欧姆“×1”挡内部电池的电动势E和多用电表欧姆“×1”挡的内阻r，为滑动变阻器，为电压表(量程0～2V，内阻约)。实验步骤如下：

（1）将多用电表的选择开关调到“×1”挡，将图1中多用电表的黑表笔与_________(填“1”或“2”)端相连。

（2）两表笔与1、2正确连接后，改变滑动变阻器接入电路的阻值，某次实验中多用电表和电压表的读数分别如图2、图3所示，多用电表的读数为________，电压表的读数为________V。

(3)多次改变滑动变阻器接入电路的阻值，记录多用电表的读数R和电压表的读数U，并在计算机上显示出如图4所示的图线，则E=_________V，r=________。(计算结果保留三位有效数字)

三、解答题（16小题10分，17小题10分，18小题12分,19题为附加题15分，共47分。计算题要列原始方程 、表明运动过程，简明写出必要的文字说明，只写结果的不得分）

16．如图，理想变压器原线圈与一个10V的交流电源相连，副线圈并联两个小灯泡a和b，小灯泡a的额定功率为0.3W，正常发光时电阻为30Ω，已知两灯泡均正常发光，流过原线圈的电流为0.09A，试计算：

（1）原、副线圈的匝数比．

（2）流过灯泡b的电流．

17．如图(a)，一列简谐横波沿x轴传播，实线和虚线分别为t1=0时刻和t2时刻的波形图，P、Q分别是平衡位置为x1=l.0m和x2=4.0m的两质点．图(b)为质点Q的振动图像，

求：(1)波的传播速度和t2的大小；

    (2)质点P的位移随时间变化的关系式．

18．如图所示，将质量为m = 100g 的平台 A 连接在劲度系数 k = 200N/m 的弹簧上端，弹簧下端固定在地面上，形成竖直方向的弹簧振子，在 A 的上方放置质量也为m的物块 B，使 A、 B 一起上下振动，弹簧原长为5cm．A的厚度可忽略不计，g取10m/s2．求：

(1)当振幅为0.5cm时，求B对A的最大压力；

(2)为使B在振动中始终与A接触，振幅的最大值。

19．（附加题15分）如图所示，半径为r、间距为L的两根等高光滑的四分之一金属圆弧轨道通过两段较短的光滑绝缘材料与两根足够长且间距也为L的光滑金属平行直导轨和相连（即金属圆弧轨道与、绝缘连接不导电），在轨道顶端连接一阻值为R的电阻，所有轨道电阻不计，整个导轨所处空间有两个有界匀强磁场，相距一段距离不重叠，磁场I左边界在圆弧轨道的最左端，磁感应强度大小为B，方向竖直向上；磁场II的磁感应强度大小为2B，方向竖直向下，现有一根长度稍大于L、质量为m、电阻为R的金属棒a从轨道最高点MN开始，在有拉力作用情况下以速率沿四分之一金属圆弧轨道作匀速圆周运动到最低点PQ处，到达PQ处立即撤去拉力然后滑过光滑绝缘部分进入水平金属轨道，另有一根与a完全相同的金属棒b置于磁场II中的ef处，设两金属棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，重力加速度为g，求：

（1）在金属棒a沿四分之一金属圆弧轨道运动过程中通过电阻R的电荷量；

（2）在金属棒a沿四分之一金属圆弧轨道运动过程中电阻R上产生的热量及拉力做的功；

（3）设两磁场区域足够大，求金属棒a在磁场I内运动过程中，金属棒b中产生焦耳热的最大值．

参考答案：

1．C2．B3．C4．B5．D6．D7．C8．A9．B10．CD11．BD12．ABD13．BCD

14．0.810cm    9.78m/s2    C   

15．欧姆调零    1    20    0.85    1.43    13.7   

16．10:3    10   

 (1)因a正常发光，根据公式

得

副线圈电压U2=Ua=3V

故

(2)a正常发光时，根据公式Pa=UaIa

得Ia═0.1A

因b灯与a 灯并联，则Ub=Ua=3V

根据公式得

副线圈总电流=×0.09=0.3A

又因b灯与a灯并联副线圈总电流I2=Ia+Ib

故流过灯泡b的电流 Ib=I2﹣Ia=0.2A

17．（1）40m/s； （n=0、1、2、3……）（2）

（1）由图可知波长：λ=8m，质点振动的周期：T=0.2s

传播速度

结合图像可知，横波沿x正向传播，

故t1=0和时刻： 解得 （n=0、1、2、3……）

（2）质点P做简谐振动的位移表达式：

由图可知，时cm且向-y方向运动，解得

18．（1）4cm（2）（3）振幅不能大于1cm

振幅很小时，A、B间不会分离，将A与B整体作为振子，当它们处于平衡位置时，根据平衡条件得：

得形变量：

平衡位置距地面高度： ；

当A、B运动到最低点时，有向上的最大加速度，此时A、B间相互作用力最大，设振幅为A，最大加速度：

取B为研究对象，有：

得A、B间相互作用力：

由牛顿第三定律知，B对A的最大压力大小为；

为使B在振动中始终与A接触，在最高点时相互作用力应满足：

取B为研究对象，根据牛顿第二定律，有：

当时，B振动的加速度达到最大值，且最大值（方向竖直向下

因，表明A、B仅受重力作用，此刻弹簧的弹力为零，即弹簧处于原长．

，振幅不能大于1cm ．

19．（1）（2）（3）

（1）根据题意可知，电量为

平均电流为

平均电动势为

联立可得

又因

则有：

（2）导体棒切割磁感线示意图如图所示：

在t时刻有电动势为

角速度为

角度为

联立可得

此为正弦式交变电流，有效值为，

产生的总热量为

R上产生的总热量为

解得，

对导体棒，由动能定理，又，

可得：

（3）当金属棒a进入磁场I时，向右做减速运动，b向左加速运动，二者产生感应电动势相反，当时，回路电流为零，二者均匀速，此时b中焦耳热最大．

对a，用动量定理：；对b，用动量定理

解得，

产生的总热量为

可得

1．C

小球做简谐运动，O点为弹簧振子的平衡位置，系统机械能守恒，在O点弹性势能为零，动能最大；在小球从B点向O点运动的过程中，弹力不断减小，故合力减小，加速度减小，速度增大，即小球做加速度不断减小的加速运动；故选C．

点睛：本题考查了简谐运动的回复力、速度、加速度与位移的关系，要结合牛顿第二定律的对称性和能量守恒定律进行分析．

2．B

单摆做受迫振动，振动频率与驱动力频率相等；当驱动力频率等于固有频率时，发生共振，则固有频率为0.5Hz，周期为2s，故A错误；由图可知，共振时单摆的振动频率与固有频率相等，则周期为2s．由公式，可得L≈1m，故B正确；若摆长增大，单摆的固有周期增大，则固有频率减小，故C错误；若把该单摆移到月球上，重力加速度减小，则周期增大，频率减小，所以在月球上该单摆的共振曲线的峰将向左移动，故D错误．所以B正确，ACD错误．

3．C

A、由图，波长λ=4m，故A错误．

B、简谐波传播过程中，各质点的振幅都相同，故B错误．

C、周期为，则再经过4s，质点Q通过的路程是S=8A=0.4m，故C正确．

D、该波的频率，与频率2Hz的波不能发生干涉，故D错误。

故选C。

4．B

AB．当障碍物的尺寸比波长小，或者跟波长相差不多时能观察到明显的衍射现象，选项A错误，B正确；

C．当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的频率比波源的频率小，选项C错误；

D．当波源与观察者相向运动时，观察者接受到的频率比波源的频率大，选项D错误．

5．D

由图可知：a点是波谷与波谷相遇点，c点是波峰和波峰的相遇点，而b、d点是波峰与波谷相遇点．由于当波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇时振动加强，当波峰与波谷相遇时振动减弱，所以振动加强点是a与c，振动减弱点是b、d；e在ac连线上，处于振动加强的区域，所以e点振动加强．f点位于振动减弱点的连线上，故也是减弱点，故AB错误．振动加强和减弱的区域位置是固定不变的，故C错误；根据波动过程可知，经半个周期后，原来位于波峰的点将位于波谷，原来位于波谷的点将位于波峰，故D正确．故选D.

点睛：波的叠加满足矢量法则，例如当该波的波峰与波峰相遇时，此处相对平衡位置的位移为振幅的二倍；当波峰与波谷相遇时此处的位移为零．当振幅相同的两列相同频率的波相遇时，振动加强区的振动方向始终相同，不过位移时大时小.

6．D

A、线圈始终有一半在磁场中转动切割磁场线产生感应电动势，由于是从中性面开始，故产生的感应电动势时正弦函数，故A错误；

B、线圈转动过程中产生的感应电动势的最大值，故B错误；

C、产生的感应电动势的瞬时值e=20sin10πtV，故圈开始转动s时产生的感应电动势e=10V，形成的感应电流瞬时值 ，故C错误；

D、线圈内产生的感应电流的有效值，故电阻R上消耗的电功率为，故D正确。

7．C

A．由图可知，在t=时刻，通过线圈N的电流增大，则线圈产生的磁场增大，所以穿过金属环M的磁通量增大，根据楞次定律可知，圆环有扩大的趋势，所以A错误；

B．在 t=时刻，电流最大，磁场最大，磁通量最大，但是磁通量的变化率最小为0，所以圆环中感应电流最小为0，所以B错误；

C．在t=时刻，通过线圈N的电流减小，则线圈产生的磁场减小，所以穿过金属环M的磁通量减小，根据楞次定律可知，圆环有收缩的趋势，所以C正确；

D．在 t=和t=时刻，圆环内的感应电动势与电流大小相等，但方向相反，所以D错误；故选C。

8．A

设线框的速度为，底边的电阻为；在完全进入磁场前，经过时间进入磁场的距离为，如图所示，根据几何关系得有效切割长度为，根据导体切割磁感线产生的感应电动势计算公式可得，则感应电流，电流方向为逆时针；完全进入磁场后电流为零；出磁场时有效切割长度逐渐减小，感应电流逐渐减小，电流方向顺进针，故A正确，B错误；在完全进入磁场前，根据欧姆定律可得，点的电势高于，完全进入磁场后，出磁场时感应电流逐渐减小，两点的电势差逐渐减小，根据楞次定律可知点的电势低于，故C、D错误 .

9．B

A．圆环上升时，根据楞次定律可得，产生的感应电流的方向为逆时针方向；根据左手定则可得，圆环受到的安培力的方向向下；圆环下降时，根据楞次定律可得，产生的感应电流的方向为顺时针方向；根据左手定则可得，圆环受到的安培力的方向向上；整个过程中，圆环既没有扩张的趋势，也没有收缩的趋势，故A错误；

B．圆环在上升过程中，感应电流安培力向下，合力为重力与安培力之和，而圆环下降过程中，感应电流安培力向上，合力为重力和安培力之差，因此圆环上升时减速的加速度大小大于下降时加速的加速度大小，上升和下降位移相同，因此上升时间小于下落时间。故B正确；

C．圆环运动过程中因电磁感应产生热量，机械能减小，因此圆环上升和下降经过同一位置时，下降时的速度小于上升时的速度，因此经过任一高度，上升时感应电流安培力大于下降时的安培力，圆环在上升过程克服安培力做功大于下落过程中克服安培力做功，因此圆环上升过程中产生热量较大，故C错误。

D．若圆环上升过程做匀减速直线运动，则根据

解得经过位置时的速度为。实际上圆环上升过程做加速度减小的减速运动，可知前半段速度减小快，经过位置时的速度小于，故D错误。

故选B。

10．CD

AD．由变压器的变压比可知

由变压器的变流比可知

故I1U1＝I2U2

故A错误D正确；

B．U2是输电电压，R是输电线电阻，输电电流

故B错误；

C．输电过程

因此输电功率

故C正确。故选CD。

11．BD

副线圈的电压由原线圈的电压和变压比决定，则知副线圈的电压不变，则断开S后，电压表读数不变，设电压表读数为U。由图知，原线圈的电压，由，得副线圈的电压．理想二极管有单向导电性，根据有效值的定义得，解得：，故A错误。断开S后，电压表读数不变，根据串联电路分压规律知，电压表读数变大。副线圈的总电阻增大，总电流减小，则电流表读数变小，故B正确。断开S后，电阻的电压变大，功率变大。电阻R的电流变小，功率变小，故C错误。断开S后，电流表读数变小，电流表读数也变小，变压器的输出功率变小，则原线圈的输入功率变小，故D正确。故选BD。

12．ABD

A.由题图乙可知，时A点的振动是向下的，因此可判断这列波是向x轴正方向传播的，选项A正确；

B.由题图甲可知，该波的波长为，由题图乙可知，该波的周期为，可得该波的波速为，选项B正确；

C.由波上各质点振动情况可知，P点向上振动，应该先回到平衡位置，选项C错误；

D.的时间为半个周期，因此质点振动路程为，选项D正确；

E.该波的波长为，大于，因此该波遇到一个尺寸为的障碍物时，会发生明显的衍射现象，选项E错误。

13．BCD

题图乙所示质点在t＝0时在正向最大位移处，图丙所示质点在t＝0时，y＝－0.05 m，运动方向沿y轴负方向，结合波形图找到对应的点，如图所示:

CD．若题图乙所示质点为图中左侧波峰上的点，则两点距离为m，选项D正确，选项C错误；

AB．若题图乙所示质点为图中右侧波峰上的点，则两点距离为m，选项B正确，选项A错误；

E．考虑到空间周期性，则x＝nλ＋（m）或x＝nλ＋（m）（n＝0、1、2…），

因此E正确．