广西南宁市第三中学2022-2023学年高二物理下学期期中试卷（Word版附解析）

南宁三中2022～2023学年度下学期高二期中考试

物理试题

一、单项选择题：本题共8小题，每题3分共24分。

1. 在一水平通电直导线的正下方，有一半圆形光滑圆弧轨道。一导体圆环自轨道左侧的A点无初速度释放，则下列说法中正确的是（　　）

A. 圆环最终停在轨道的最低点B B. 圆环能滑到轨道右侧与A点等高处C

C. 圆环运动过程中机械能守恒 D. 圆环在运动过程中感应电流方向一直是顺时针方向

【答案】A

【解析】

【详解】A．由于小环运动的范围内，各处的磁场强度不同，所以小环运动的过程中机械能不断转化为电能，故小球的机械能会越来越小，最终停在最低点B，故A正确；

B．因为圆环在运动的过程中，有感应电流，对整个过程由能量守恒定律得，重力势能转化为电能，故不能上升到右侧与C点等高处，故B错误；

C．整个过程重力势能转化为电能，机械能不守恒，故C错误；

D．圆环来回运动，磁通量不断变化，所以感应电流方向不断变化，故D错误。

故选A。

2. 如图所示为一交变电流随时间变化的图像，正负半轴都是正弦曲线的一个部分，则此交变电流的有效值为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】由图可知，正半轴的电流有效值为

负半轴的电流有效值为

根据“热相等”原则

解得

故选D。

3. 如图所示，放在空气中的玻璃砖的上表面与下表面平行，一束红光从上表面的点处射入玻璃砖，从下表面的Q点处射出玻璃砖，下列说法正确的是（　　）

A. 红光进入玻璃砖前后波长不变

B. 红光进入玻璃砖前后的速度变大

C. 红光进入玻璃砖前后频率变小

D. 若紫光与红光都从P点以相同的入射角入射，则紫光将从Q点右侧某处射出玻璃砖

【答案】D

【解析】

【详解】ABC．波速由介质决定，但频率由波源决定，同一种波在不同的介质中，波速不同，但频率不变，由公式

，，

故进入玻璃砖之后，红光的传播速度减小，则波长减小，ABC错误；

D．若紫光与红光都从P点以相同的入射角入射，由于紫光折射率较大，所以紫光折射角较小，所以紫光将从Q点右侧某处射出玻璃砖，D正确。

故选D。

4. 下列关于机械振动和机械波的说法正确的是（　　）

A. 衍射是横波特有的现象，纵波不能发生衍射现象

B. 声源靠近听者，听者接收到的声波频率大于声源的原频率

C. 固有频率为2Hz的振子在9Hz的驱动力作用下做受迫振动的振动频率为2Hz

D. 到两频率相同波源的距离之差为整数个波长的点一定是振动加强点

【答案】B

【解析】

【详解】A．衍射是一切波的特有的现象，横波和纵波都能发生衍射现象，故A错误；

B．根据多普勒效应，当观察者和声源相互靠近时，观察者接收到的声波频率比声源发出的声波频率大，故B正确；

C．受迫振动的频率等于驱动力的频率，固有频率为2Hz的振子在9Hz的驱动力作用下做受迫振动的振动频率为9Hz，故C错误；

D．判断减弱点和加强点，除了看路程差，还要看波源的振动情况，若两波源振动方向相反，则到两频率相同波源的距离之差为整数个波长的点是振动减弱点，故D错误。

故选B。

5. 将一轻弹簧与小球组成的弹簧振子竖直悬挂，上端装有一记录弹力的拉力传感器。当振子上下振动时，弹力随时间的变化规律如图所示。已知弹簧的劲度系数k=100N/m，g取10m/s2下列说法正确的是（　　）

A. 小球的质量为2kg

B. t=2s时小球的加速度为0

C. 0～2s时间段内，弹簧的弹力对小球的冲量大小为20N·s

D. 小球的振幅为0.2m

【答案】C

【解析】

【详解】A．根据图像可知，平衡位置，弹力为10N

解得小球的质量为1kg，故A错误；

B．t=2s时小球只受重力，加速度为g，故B错误；

C．0～2s时间段内，小球初末速度均为零，根据动量定理

解得

弹簧的弹力对小球的冲量大小为20N·s，故C正确；

D．小球的振幅为

解得

故D错误。

故选C。

6. 一列简谐横波沿x轴传播，图甲是t=2s时刻该简谐横波的波形图；图乙是平衡位置在x=3m处的质点P的振动图像，下列说法正确的是（　　）

A. 简谐横波沿x轴正方向传播 B. 简谐横波的频率为2Hz

C. 简谐横波的波速为1m/s D. t=1.5s时质点P在波峰

【答案】A

【解析】

【详解】A．由乙图可知，时刻质点P在平衡位置且沿y轴正方向振动，根据波形平移法可知简谐横波沿x轴正方向传播，故A正确；

B．由乙图可知，简谐横波的周期为2s，则频率为

故B错误；

C．由甲图可知波长为，则简谐横波的波速为

故C错误；

D．由乙图可知，时质点P在波谷，故D错误。

故选A。

7. 如图甲所示，一导体杆用两条等长细导线悬挂于水平轴，接入电阻R构成回路．导体杆处于竖直向上的匀强磁场中，将导体杆从竖直位置拉开小角度由静止释放，导体杆开始下摆。当时，导体杆振动图像如图乙所示。若横纵坐标皆采用图乙标度，则当时，导体杆振动图像是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】导体杆切割磁感线时，回路中产生感应电流，由楞次定律可得，导体杆受到的安培力总是阻碍导体棒的运动。当从变为时，回路中的电阻增大，则电流减小，导体杆所受安培力减小，即导体杆在摆动时所受的阻力减弱，所杆从开始摆动到停止，运动的路程和经历的时间变长。

故选B

8. 如图所示，一理想自耦变压器线圈AB绕在一个圆环形闭合铁芯上，从AB端输入正弦交流电压，L1和L2为相同的灯泡，电阻R=110Ω且恒定不变，定值电阻的阻值R0为灯泡阻值的。当滑片P处于如图所示位置时，AB端与PB端匝数比为3∶1；S1、S2闭合时，两灯泡均正常发光。下列说法正确的是（　　）

A. 灯泡正常发光的电流为1A

B. 灯泡正常发光的电功率为55W

C. S1、S2均闭合时，将P沿逆时针方向转动，L1一定变亮

D. 断开S1，闭合S2，将P沿逆时针方向转动，定值电阻消耗的电功率一定变大

【答案】C

【解析】

【详解】A．S1、S2闭合时，副线圈电路的阻值

则AB等效电阻

那么此时流过灯泡的电流

A错误；

B．灯泡正常发光的功率为

=27.5W

B错误；

C．P逆时针转动，n2增多，则变小，RAB变小，则流过灯泡的电流变大，灯泡L1一定变亮，C正确；

D．断开S1，闭合S2，则有

P逆时针转动，n2增多，则变小，RAB由可减小到，讨论R0的功率变化时，可将灯泡L1的电阻R看做电源的“等效内阻”，当RAB=R时，R0的电功率最大，D错误。

故选C。

二、多项选择题：本题共4小题，每题4分共16分。

9. 弹簧振子以点O为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动。取向右为正方向，小滑块的位移x随时间t的变化如图所示，下列说法正确的是（　　）

A. t=0.8s时，小滑块的速度方向向左

B. t=0.2s时，小滑块正在做加速度增大的减速运动

C. t=0.4s和t=1.2s时，小滑块的加速度相同

D. t=0.4s到t=0.8s的时间内，弹簧振子的机械能逐渐增大

【答案】AB

【解析】

【详解】A．从小滑块的位移—时间图像可以看出，时，小滑块经过平衡位置向负方向运动，所以小滑块速度方向向左，故A正确；

B．时，小滑块处在从平衡位置向右侧最大位移处运动的过程中，离平衡位置越远，加速度越大，小滑块做的是加速度增大的减速运动，故B正确；

C．时，小滑块处在正向最大位移处，加速度向左，时，小滑块处在负向最大位移处，加速度向右，虽然两个位置加速度大小相等，但方向相反，故C错误；

D．弹簧振子做简谐运动的过程中机械能守恒，到的时间内的弹簧振子的机械能不变，故D错误。

故选AB。

10. 如图是演示自感现象的两个电路图，和为电感线圈。实验时，断开开关瞬间，如图甲所示，灯突然闪亮一下，随后逐渐变暗，直至熄灭；闭合开关，如图乙所示，灯逐渐变亮，而另一个相同的灯立即变亮，最终与的亮度相同。下列说法正确的是（　　）

A. 图甲中，闭合瞬间和断开瞬间，通过中电流方向相同

B. 图甲中，闭合，电路稳定后，中电流小于中电流

C. 图乙中，闭合瞬间，有可能观察到灯也会闪亮一下

D. 图乙中，断开瞬间，灯立刻熄灭，灯缓慢熄灭

【答案】BC

【解析】

【详解】A．图甲中，闭合瞬间，电流向右流过；断开瞬间，原来通过的电流向左流经构成回路，所以闭合瞬间和断开瞬间，通过的电流方向相反，A错误；

B．图甲中，因为的直流电阻很小，即，所以闭合电路稳定后，中的电流小于L1中的电流，B正确；

C．图乙中，闭合瞬间，由于的阻碍作用，灯没有马上亮，所以灯分压较多，故比较明亮；电路稳定后，从灯流过的电流和灯的一样大，灯相比稳定前分压较少，故亮度较之前有所变暗，故C正确；

D．图乙中，断开瞬间，原来通过的电流会流过灯和灯构成回路，所以灯、灯会同时缓慢熄灭，D错误。

故选BC。

11. 一列简谐横波沿x轴传播，图甲是t=0时刻该简谐横波的波形图；图乙是平衡位置在x=3m处的质点P的振动图像，下列说法正确的是（　　）

A. 简谐横波沿x轴正方向传播

B. 0时刻后质点Q比质点P先到达波峰

C. Q点平衡位置的坐标为xQ=1.5m

D. t=1s时质点P、Q的速度方向相反

【答案】AD

【解析】

【详解】A．由乙图可知，t=0s时刻质点P在平衡位置且沿y轴正方向振动，根据同侧法可知简谐横波沿x轴正方向传播，A正确；

B．由甲、乙两图，可判断0时刻P点向y轴正方向运动，Q点向y轴负方向运动，故P点应比Q点先到达波峰；B错误；

C．由甲图可知0时刻的机械波的波函数为

可得，Q质点的平衡位置坐标为，C错误；

D．t=1s时，经过半个周期，P、Q两点的运动方向均与0时刻相反，即P点向y轴负方向运动，Q点向y轴正方向运动，D正确。

故选AD。

12. 如图所示，光滑的平行金属导轨PQ、MN足够长，有匀强磁场垂直于整个导轨平面，铜棒ab垂直跨放在导轨上且与导轨接触良好，由静止释放铜棒。在铜棒下滑过程中闭合开关S，此时刻记为0时刻，之后通过电阻R的电荷量为q，铜棒速度为v，导轨电阻不计，不计摩擦。则下列表达q、v与时间t的关系图像，不可能成立的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】BD

【解析】

【详解】CD．设闭合开关S时铜棒的速度为，铜棒达到匀速运动的速度为，则

铜棒运动的加速度

若，则

铜棒匀速下滑；

若，则

铜棒加速下滑，且随速度的增大加速度减小，最终达到

若，则

铜棒减速下滑，且加速度随速度减小而减小，最终达到

所以v-t图像的斜率只能不变或减小，故C可能，不符合题意，D不可能，符合题意；

AB．通过电阻的电荷量

其中电流

随铜棒速度的变化趋向相同，即图像的斜率只能不变或减小，时斜率恒定且不为零，但电荷量q总是随时间而增大，电量不会停止增加，故A可能，不符合题意，B不可能，符合题意。

故选BD。

三、填空题：本题共2小题，共16分。

13. 图甲为某款“自发电”无线门铃按钮，其“发电”工作原理如图乙所示，按下门铃按钮时磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮时磁铁远离螺线管回归原位置。当按下按钮时，有电流向___________（填“右”或“左”） 通过电铃，螺线管的P端电势___________ （ 填“大于”、“等于”或“小于”） Q端电势。

【答案】    ①. 左    ②. 小于

【解析】

【详解】[1][2]按下按钮过程，穿过螺线管的磁通量向左增大，根据楞次定律可知螺线管中感应电流为从Q端流入从P端流出，螺线管充当电源，则Q端电势较高，螺线管的P端电势小于Q端电势；电铃外接在PQ之间，对电铃为研究对象流过电铃的电流向左。

14. （1）某同学在用单摆测量重力加速度实验时，测量摆长。用米尺测得摆线长度为，用游标卡尺测得小铁球的直径如图甲所示，则摆球的直径为___________。（结果保留两位小数）

（2）用停表测量单摆的周期。把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放，当单摆稳定时，摆球到达___________（选填“最高”或“最低”）点时开始计时，并计数为零。单摆每经过这点时记一次数，当数到100次时，如图乙所示，所用的时间为___________，则单摆的周期为___________。

（3）他计算得出的重力加速度为___________，比实际测量的重力加速度要大，其原因是___________。

A．摆球太重                        B．摆角太小

C．开始计时时停表过迟按下       D．实验中全振动次数记少了

【答案】    ①.     ②. 最低    ③.     ④.     ⑤. ##10.4    ⑥. C

【解析】

【详解】（1）[1]单摆的摆球直径为

（2）[2][3][4] 当单摆稳定时，摆球到达最低点时开始计时，并计数为零。单摆每经过这点时记一次数，当数到100次时，如图乙所示，所用的时间为1分37.5秒，单摆全振动次数为50次，故单摆的周期为。

（3）[5]根据单摆周期公式

解得

[6] AB．值大的原因就在于周期值比实际的要小，与摆球质量、摆角无关，故AB错误；

C．开始计时时停表过迟按下，使记录时间变小，次数不变，故周期变小，值比实际测量的重力加速度要大，故C正确；

D．实验中全振动次数计少了，记录时间不变，则周期变大，值比实际测量的重力加速度要小，故D错误。

故选C。

四、计算题（共44分）

15. 风能是可再生清洁能源。某村在较远的山顶建立了一座小型风力发电站，发电机的输出功率为，输出电压为，输电导线的总电阻为，导线上损耗的电功率为，该村的用电电压是。输电电路如图所示，求：

（1）升压变压器的原、副线圈的匝数比；

（2）降压变压器的原、副线圈的匝数比。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）输电导线的总电阻为10Ω，导线上损耗的电功率为4kW，根据

可以解得输电线上的电流

发电机的输出功率为100kW，输出电压为500V，可得U1=500V

根据理想变压器

所以

（2）升压变压器匝数比为，可得

降压变压器的原线圈

解得

16. “战绳”训练是近年健身的一种流行的项目，如甲图，健身者双手握住双绳一端，上下抖动使绳子振动起来形成绳波，使健身者获得很好的健身效果。健身者抖动其中一根绳子形成的绳波，可看作简谐波，以手的平衡位置为坐标原点，建立Oxy坐标系，如乙图是时刻绳子的波形，若抖动的频率是0.5Hz，不考虑绳波传播过程中的能量损失，求：

（1）该波传播的速度；

（2）内质点Q的路程；

（3）此时刻质点P的位移。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）由波形图可知

解得

波速有

（2）因为频率为0.5Hz，所以周期为

在时，质点Q运动了，由题图可知振幅为20cm，在1个周期内的质点的路程为四个振幅的长度，即

一个周期后，Q质点又回到平衡位置向上运动，接下来的向上运动的路程

在内质点Q的路程为

（3）设此时波形图的函数为

由波形图可知，时，

解得

所以有

17. 如图所示，足够长光滑导轨AOC所在平面与水平面的夹角为α=30°，OA=OC，∠AOC=60°，匀强磁场垂直AOC所在平面向下，磁感应强度B=1T。0时刻，足够长导体棒PQ中点与O点重合，在PQ棒中点施加一平行于AOC所在平面且垂直于棒的外力F作用下，以v0=3m/s的速度沿垂直AC连线沿AOC所在平面向下匀速运动。已知PQ 棒质量m=2kg，导轨及PQ棒单位长度的电阻均为，PQ棒与导轨接触良好，始终未离开导轨且平行于AC连线，g=10m/s2。求：

（1）通电回路中的电流大小I；

（2）外力F=0的时刻t；

（3）0~t内外力F的冲量。

【答案】（1）；（2）；（3），方向沿∠AOC平分线向上

【解析】

【详解】（1）t0时刻，PQ在回路中的有效切割长度为

此时刻电动势为

E=BLv0

此时刻回路的总电阻

R=3Lσ

此时刻回路的电流

解得此时刻的电流

（2）PQ棒沿轨道匀速运动，则有

得

F=10-2t

F=0时得

t=5s

由题意可知0~5s时间内，F的方向沿∠AOC平分线向上，且由F=10-2t 可知外力F随时间均匀减小，其图像如下图；

该图线与坐标轴所围面积就是外力的冲量

方向沿∠AOC平分线向上。