上海华东师范大学第二附属中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试卷（原卷版+解析版）

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（考试时间∶60分钟 卷面满分∶100分）
一、手机充电（第1题3分，第2题3分，第3题3分，第4题4分，共13分）
有线和无线两种充电方式均可以给手机电池充电。有线充电需要充电器将民用“220V、50Hz”的正弦交流电转为低压交流电，再变为低压直流电给手机充电。无线充电原理可建模为两个线圈，如图所示∶一个通有交流电的线圈甲，正上方有一个线圈乙连接手机电池。
1. 下列仪器或设备在使用过程中应用的原理与手机无线充电原理相同的是（ ）
A. 变压器B. 指南针C. 静电复印机D. 人脸识别签到系统
2. 有线充电的充电器内含变压器，原副线圈匝数之比为44∶1。则降压后得到交流电的（ ）
A. 最大值为5V，频率为50HzB. 有效值为5V，频率为50Hz
C. 最大值为5V，频率为1.14HzD. 有效值为5V，频率为1.14Hz
3. 如图所示，某个手机充电时打入电话，手机开始振动，其频率f1。离手机一段距离的充电线A位置也在振动，其频率f2。f1和f2的大小关系以及判断依据最合理的是（ ）
A. f1＝f2，简谐振动的规律B. f1＞f2，简谐振动的规律
C. f1＝f2，机械波的传播规律D. f1＞f2，机械波的传播规律
4. 充电宝是可以直接给手机充电储能装置。电源的转化率是指电源放电总量占电源容量的比值，一般在0.60-0.70之间（包括移动电源和被充电电池的线路板、接头和连线的损耗）。下表为某一款移动电源的参数表，则（ ）
A. 参数表中的10000mA·h是指其储存的电能
B. 该电源最多能储存电荷量为3.6×104C
C. 该电源电量从零到完全充满的时间约为1h
D. 该电源给电量为零、容量为2000mA·h的手机充电，大约能充满5次
二、信息传递（第5题4分，第6题4分，第7题4分，共12分）
信息的传递有多种形式，机械波和电磁波均可以作为信息的载体，传递大量信息。
5. 图甲所示为收音机的调谐电路，改变可变电容器的电容，进而改变调谐电路的频率。若“调频”后，电路中的最强的高频电流i随时间t的变化规律为图乙所示的正弦曲线。下列说法或做法正确的是（ ）
A. 改变电容的目的是使调谐电路的固有频率跟接收的电磁波频率相同
B. 电容减小，接收信号波长更大
C. 在t1~t2时间内，电容器正在放电
D. 电路中电场能随时间变化的周期等于t4
6. 在一列沿水平直线传播的简谐横波上有相距6m的A、B两点，波由A向B传播，如图甲、乙分别是A、B两质点的振动图像。则这列波可能的波速为（ ）
A. 12m/sB. 20m/sC. 60m/s
7. 光盘是存储信息的一种重要载体，其中只读光盘按照激光源不同可分为CD、DVD、BD三类，分别使用红外、红、蓝激光读取数据。激光的折射率越大，经凸透镜会聚的光斑越小，光盘容量就可以做得越大。如图所示，激光经过凸透镜会聚后，当经过光盘反射层凹痕的边缘时，两束反射回的激光会干涉减弱，光强变小，经过光电转换形成明显信号。则一般来说容量最大的光盘种类是______（填“A.CD”、“B.DVD”或“C.BD”），光盘凹痕的深度应为激光波长的______（填“A.四分之一”、“B.二分之一”或“C.一倍”）。
三、粒子加速器（第8题4分，第9题6分，共10分）
如图所示是一个电子加速装置，AB是相距为d的两个平行极板，该平行极板的电容为C，极板A、B与电源连接，电子（电量为-e，质量为m）从A极板的孔中不断飘入（可视为无初动能），在电场力的作用下进行加速，从同一水平线的B极板小孔中飞出，且电场被限制在AB板间。
8. 若在AB间接入电动势为E的直流电源，则AB极板间的电场强度为_______，此时A极板上所带的电荷量是_____。
9. 若在AB间接一如图所示的交流电压，若电子在极板间运动时间远小于交变电压周期 T。
（1）电子在B极板飞出时具有最大动能是_______。
（2）为了使电子能够多次从极板间进行加速，且每次加速都能获得最大的动能加成，需要在空间中施加一个匀强磁场，则该磁场磁感应强度的最大值是______，方向为_______（用xyz坐标系表示，不考虑极板对电子的阻挡）。
四、单摆（第10题4分，第11题4分，第12题9分，共17分）
10. 甲、乙两个单摆做简谐振动的图像分别如图曲线甲、乙所示，根据图像所提供的信息来判断，下列说法正确的是（ ）
A. 甲的周期为3.6sB. 乙的周期为1.8s
C. 甲、乙的摆长之比为16∶9D. 0~7.2s内乙的路程为1.5m
11. 单摆的摆球带正电，若施加一个垂直于摆动平面的匀强磁场，摆动过程中摆绳始终处于伸直状态且摆角小于5°，则该单摆的运动_____（选填“A.是”或“B.否”）为简谐运动；其摆动周期将_____。（选填“A.变大”“B.变小”“C.不变”）
12. 小明想利用一单摆装置测量当地的重力加速度，该单摆竖直悬挂于某一深度为h（未知）且开口向下的小筒中（图甲），将悬线拉离平衡位置一个小角度后由静止释放，单摆摆动过程中悬线不会碰到筒壁。小明只能测量出筒的下端口到摆球球心的距离L，通过改变L而测出对应的摆动周期T，再以为纵轴、 L为横轴作出其关系图像。
（1）测量单摆的周期时，在摆球通过最低点时计数“1”，当摆球第二次通过最低点时数“2”，依此法往下数，当他数到“59”时，读出这段时间t，则该单摆的周期T为（ ）
A. B. C. D.
（2）若不考虑实验误差的影响，根据实验数据，得到的-L关系图线应该是图乙中a、b、 c中的______条（选填A. a、 B. b、 C. c）。
（3）根据图线可求得重力加速度g＝_______m/（π取3.14，结果保留3位有效数字）。
五、电磁缓冲（第13题4分，第14题3分，第15题4分，第16题11分，共22分）
2022年4月16日，神舟十三号顺利返回地球。为了能更安全着陆，返回舱的底盘安装了4台电磁缓冲装置。电磁缓冲装置的主要部件有两部分∶① 缓冲滑块，外部由高强度绝缘材料制成，其内部边缘绕有闭合单匝矩形线圈 abcd；② 返回舱，包括绝缘光滑缓冲轨道MN、PQ，缓冲轨道内存在稳定匀强磁场，方向垂直于整个缓冲轨道平面。当缓冲滑块接触地面时，滑块立即停止运动，此后线圈与返回舱中的磁场相互作用，直至达到软着陆要求的速度，从而实现缓冲。现已知缓冲滑块竖直向下撞向地面时，返回舱的速度大小为v0，4台电磁缓冲装置结构相同，如图为其中一台缓冲装置的结构简图，线圈的电阻为R，ab边长为L，返回舱质量为m，磁感应强度大小为B，重力加速度为g，一切摩擦阻力不计。
13. 返回舱进入大气层后会有较强超低频振动，人体的共振曲线如图所示，则人体的固有频率为______，若返回舱的振动频率在f附近，则人体会发生_____，对人体造成较大危害。
14. 飞船进入大气后，由于与空气剧烈的摩擦，舱内空气温度会有所升高，能正确描述舱内气体分子速率分布规律的是（ ）
A. B. C. D.
15. 返回舱下降过程中ab杆两端_________端的电势高（选填“A.a”或“B.b”），ab两端电势差为______。
16. （1）缓冲滑块着地时，求返回舱的加速度a。
（2）假设缓冲轨道足够长，线圈足够高，试分析返回舱的运动情况及最终软着陆的速度v。请给出必要的说明。
（3）若返回舱的速度大小从v0减到v的过程中，返回舱下降了高度h，求该过程的时间t和每台电磁缓冲装置中产生的焦耳热Q。（结果保留v）。
六、光声效应（第17题4分，第18题3分，第19题6分，第20题13分，共26分）
当采用脉冲光源或调制光源时，介质温度的升降会引起介质的体积涨缩，因而可以向外辐射机械波。这种现象称为光声效应。当采用快速脉冲调制光束照射固体物质时，物质会产生与光束相同频率的声波。目前，科学家利用光声效应，用激光照射特定区域空气中的水蒸气，实现声音的定向传递。
17. 激光一种__________波（选填“A.电磁波”或“B.机械波”），声波是一种_______波（选填“A.横波”或“B.纵波”）。
18. 用激光作为声音定向传播的光源，主要利用的是激光的（ ）
A. 方向性好B. 激光不需要介质传播C. 衍射效果好D. 亮度高
19. 小明想用“插针法”测定激光控制装置中一个长方体玻璃砖的折射率。
（1）在该实验中，光线是由空气射入玻璃砖，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线如图所示，从图线可知玻璃砖的折射率是_____。
（2）该同学在实验过程中画出界面a后，不小心将玻璃砖向下平移了一些，之后才画上界面b，则所测得的折射率将______。（填“A.偏大”、“B.偏小“或”C.不变“）
20. 小明提出可以利用半圆形透明介质来调整激光方向，如图所示，入射的单色激光与竖直方向成30°夹角，在保证入射光从介质的弧面一侧入射的前提下，半圆形透明介质可以以O点为轴顺时针或逆时针旋转，激光在介质中的折射率为2，若在O点处只考虑折射或全反射，为出射激光与y轴正方向的夹角，求∶
（1）半圆形透明介质在图示位置时，角的大小；
（2）半圆形透明介质从图示位置开始顺时针旋转，当x轴上方首次出现出射激光时，角的大小；
（3）出射激光照射到右侧墙面的角的范围。（只考虑y轴右侧）。
容量
10000mA·h
兼容
兼容大部分智能手机和平板电脑
边充边放
否
保护电路
是
输入
DC 5V 2A MAX
输出
USB1∶ DC 5V 1A
USB2∶ DC 5V 2.1A
尺寸
140×63×22mm
转换率
0.6