精品解析：天津市第四十七中学2021-2022学年高二下学期期中物理试卷

天津市第四十七中学2021—2022（二）高二年级 期中考试物理试卷 第Ⅰ卷（共二部分 满分40分） 一、单选题（5小题，每题5分，共25分） 1. 关于电磁波与传感器的说法，下面正确的是（　　） A. 红外体温计是依据体温计发射红外线来测体温 B. 相干性好是激光与普通光的根本区别 C. 自然光通过一个偏振片，以光的传播方向为轴去旋转偏振片，透射光强度发生变化 D. 光敏电阻阻值随光强增大而增大 2. 如图所示的电路中，电感线圈L的自感系数很大，电阻可忽略，D为理想二极管。下列说法正确的是（　　） A. 当S闭合时，L1立即变亮，L2逐渐变亮 B. 当S闭合时，L1、L2逐渐变亮 C. 当S断开时，L2立即熄灭 D. 当S断开时，L1突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭 3. 如图所示，铝管竖直置于水平桌面上，小磁体从铝管正上方由静止开始下落，在磁体穿过铝管的过程中，磁体不与管壁接触，且无翻转，不计空气阻力。下列选项正确的是（　　） A. 磁体做匀加速直线运动 B. 磁体的机械能守恒 C. 磁体动能的增加量大于重力势能的减少量 D. 铝管对桌面的压力小于铝管和磁体的重力之和 4. 一列沿x轴传播的简谐横波在t=0时刻的波形如图甲所示，图乙是位于x=1m的质点N此后的振动图像，Q是位于x=10m处的质点。则下列说法正确的是（　　） A. 在t=5s时，质点Q开始振动 B. 波沿x轴正方向传播，波源的起振方向向下 C. 在6s~6.5s时间内，质点M的速度在增大，加速度在减小 D. 在t=10s时，质点Q的位置坐标为（10m，-8cm） 5. 如图甲所示，固定的长直导线与固定的三角形闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中的电流随时间的变化关系如图乙所示。直导线中电流向下，已知长直导线的电流在某点产生的磁场的磁感应强度与电流的大小成正比，与该点到长直导线的距离成反比。下列说法正确的是（　　） A. 线框中感应电流的电功率恒定 B. 线框受到水平向左的安培力 C. 线框中电流随时间均匀增大 D. 线框中会产生逆时针方向的电流 二、多选题（3小题，每题5分，共15分，少选得3分，错选得0分） 6. 关于下列四幅图中所涉及物理知识的论述中，正确的是（　　） A. 甲图中，沙漠中的“蜃景”现象是光的衍射现象引起的 B. 乙图中，演示简谐运动的图像实验中，若匀速拉动木板的速度较大，则由图像测得简谐运动的周期不变 C. 丙图中，可利用标准样板的下表面和被检查面的反射光干涉检查样品的平整度 D. 丁图中，由图可知当驱动力的频率f跟固有频率相差越小，振幅越大 7. 一束复色光，照射到底面有反射涂层的平行玻璃砖上表面后，经下表面反射从玻璃砖上表面射出的光线分为a、b两束，如图所示。下列说法正确的是（　　） A. a光在玻璃中的速度小于b光在玻璃中的速度 B. a光频率小于b光的频率 C. 从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光临界角大于b光的临界角 D. 用同一装置进行双缝干涉实验，a光的条纹间距小于b光的条纹间 8. 如图所示，边长L=0.2m的正方形线圈abcd，其匝数n=10，总电阻r=2Ω，外电路的电阻R=8Ω，ab边的中点和cd边的中点的连OO'恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度B=1T，若线圈从图示位置开始计时，以角速度绕OO'轴匀速转动。则以下判断中正确的是（　　） A. 在时刻，磁场穿过线圈的磁通量最大 B. 从时刻到时刻，通过电阻R的电荷量 C. 闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为 D. 从时刻到时刻，电阻R上产生的热量为 三、实验题（2小题8个空，每空2分，共16分） 9. 同学们在做“探究单摆周期与摆长的关系”实验中 （1）将摆球悬挂于铁架台上，图1悬挂方式中正确的是___________；测量小球直径时游标卡尺如图2所示，其读数为___________cm； （2）实验过程中同学们采用不同方案测量当地的重力加速度g，甲实验小组采用方案一，利用如图所示的器材进行实验，测得的重力加速度g值偏大，可能原因有___________； A. 将摆线长当成摆长 B. 开始计时时，秒表过迟按下 C. 摆球质量过大 D. 摆球做圆锥摆运动 （3）乙实验小组采用方案二，利用如下图所示力传感器对单摆做小角度摆动过程进行测量，测量出摆线的长度为，小球的直径为d，实验时用拉力传感器测得摆线的拉力F随时间t变化的图像如图乙所示则重力加速度的表达式g=___________（用题目中的物理量d、、表示）。 10. 用双缝干涉实验装置测量某单色光的波长。 （1）将实验仪器按图甲方式安装在光具座上，图中___________（填“A”、“B”或“C”）位置是单缝的位置。 （2）如图所示，移动测量头上的手轮，使分划板的中心刻线对准第1条亮纹的中心，记下此时手轮上螺旋测微器的读数。转动测量头，使分划板的中心刻线向右移动对准第4条亮纹的中心，此时手轮上螺旋测微器的读数如图乙所示，则读数___________mm。 （3）已知双缝与屏的距离为L，双缝间距为d、计算波长的公式=___________。（用题目②③问中给出的字母表示） （4）若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将___________（填“变大”、“不变”或“变小”）。 四、计算题（共3题，共44分） 11. 如图示一列简谐横波沿x轴传播，实线为t=0时的波形图，虚线为t=3s时的波形图。 （1）若波向x轴正方向传播，则该波的最小波速是多少？ （2）若波向x轴负方向传播，平衡位置坐标为1.5m处的质点a在t=0时刻的位移为，经过0.5s第一次达到负向最大位移，求波速，并写出质点a的振动方程。 12. 47中学有一台内阻为10Ω的发电机，供给一学校照明用电，如图所示。升压变压器原、副线圈匝数比为1：8，降压变压器原、副线圈匝数比为3：1，输电线的总电阻为5Ω。我校共有48个教学班，每班有“220V，44W”灯5盏，若保证全部电灯正常发光，求： （1）升压变压器副线圈两端的电压U2； （2）发电机输出功率。 13. 如图甲，倾角为θ的光滑斜面固定在地面上，空间存在垂直斜面向上的匀强磁场，直线L1和L2为磁场的上、下边界，磁场的磁感强度B随时间t变化的规律如图乙所示。质量为m、电阻为R的单匝矩形线框abcd有一半处在磁场中，0~t0时间内线框在外力作用下处于静止状态，t0时刻撤去外力，线框沿斜面向下运动，线框离开磁场前已经做匀速运动，ab=l，bc=2l，L1和L2之间的距离为x0，重力加速度为g。求∶ （1）0~t0时间内，线框中的电流I1的大小和方向； （2）t=0时线框所受到的外力F外的大小 （3）线框从开始运动到离开磁场，线框中产生的热量Q。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 天津市第四十七中学2021—2022（二）高二年级 期中考试物理试卷 第Ⅰ卷（共二部分 满分40分） 一、单选题（5小题，每题5分，共25分） 1. 关于电磁波与传感器的说法，下面正确的是（　　） A. 红外体温计是依据体温计发射红外线来测体温的 B. 相干性好是激光与普通光的根本区别 C. 自然光通过一个偏振片，以光的传播方向为轴去旋转偏振片，透射光强度发生变化 D. 光敏电阻阻值随光强增大而增大 【答案】B 【解析】 【详解】A．红外体温计是依据人体发射红外线来测体温的，不是体温计发出的红外线，故A错误； B．相干性好是激光的一个特点，相干性好是激光与普通光的根本区别，故B正确； C．光是一种横波，自然光沿各个方向上振动是相同的，自然光通过一个偏振片，以光的传播方向为轴去旋转偏振片，透射光强度没有发生变化，故C错误； D．光敏电阻阻值随光强增大而减小，故D错误。 故选B。 2. 如图所示的电路中，电感线圈L的自感系数很大，电阻可忽略，D为理想二极管。下列说法正确的是（　　） A. 当S闭合时，L1立即变亮，L2逐渐变亮 B. 当S闭合时，L1、L2逐渐变亮 C. 当S断开时，L2立即熄灭 D. 当S断开时，L1突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭 【答案】D 【解析】 【详解】AB．闭合开关的瞬间，由于二极管具有单向导电性，所以无电流通过L1，由于线圈中自感电动势的阻碍，L2灯逐渐亮，故AB错误； CD．断开开关，线圈L产生自感电动势，两灯串联，所以L1突然变亮，然后逐渐变暗至熄灭，L2逐渐变暗至熄灭熄灭，故C错误，D正确。 故选D 3. 如图所示，铝管竖直置于水平桌面上，小磁体从铝管正上方由静止开始下落，在磁体穿过铝管的过程中，磁体不与管壁接触，且无翻转，不计空气阻力。下列选项正确的是（　　） A. 磁体做匀加速直线运动 B. 磁体的机械能守恒 C. 磁体动能的增加量大于重力势能的减少量 D. 铝管对桌面的压力小于铝管和磁体的重力之和 【答案】D 【解析】 【详解】A．磁体在铝管中运动过程中，虽不计空气阻力，但在过程中，出现安培力作负功现象，从而磁体的加速度小于重力加速度；根据法拉第电磁感应定律可知，磁体运动的速度越快，则产生的感应电动势越大，所以受到的安培力也越大，所以磁体的加速度是逐渐减小的，磁体不是做匀加速运动，故A错误； BC．磁体在整个下落过程中，除重力做功外，还有产生感应电流对应的安培力做负功，导致减小的重力势能，部分转化动能外，还要产生内能，故机械能不守恒，且磁体动能的增加量小于重力势能的减少量，故BC错误； D．以铝管和磁体整体为研究对象，因磁体有向下的加速度，则整体合力向下，故地面对整体的支持力小于总重力，根据牛顿第三定律可知，铝管对桌面的压力小于铝管和磁体的重力之和，故D正确。 故选D。 4. 一列沿x轴传播的简谐横波在t=0时刻的波形如图甲所示，图乙是位于x=1m的质点N此后的振动图像，Q是位于x=10m处的质点。则下列说法正确的是（　　） A. 在t=5s时，质点Q开始振动 B. 波沿x轴正方向传播，波源起振方向向下 C. 在6s~6.5s时间内，质点M的速度在增大，加速度在减小 D. 在t=10s时，质点Q的位置坐标为（10m，-8cm） 【答案】D 【解析】 【详解】B．由图乙可知t=0时刻质点N沿轴负方向振动，由波形图上的同侧法可知波沿x轴正方向传播，而甲图中的M点刚好向上起振，则波源的起振方向向上，故B错误； A．由图甲和图乙可知 ， 则波速为 波的振动由M点传播到Q点的时间为 则在时，质点Q开始振动，故A错误； C．根据 ， 可知在时间内，质点M处于从平衡位置向波谷振动的过程，则其速度减小，加速度增大，故C错误； D．在时，质点Q开始振动，则时，质点Q振动了，因为 可知此时Q正处于波谷位置，则质点Q的位置坐标为（，），故D正确。 故选D。 5. 如图甲所示，固定的长直导线与固定的三角形闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中的电流随时间的变化关系如图乙所示。直导线中电流向下，已知长直导线的电流在某点产生的磁场的磁感应强度与电流的大小成正比，与该点到长直导线的距离成反比。下列说法正确的是（　　） A. 线框中感应电流的电功率恒定 B. 线框受到水平向左的安培力 C. 线框中电流随时间均匀增大 D. 线框中会产生逆时针方向的电流 【答案】A 【解析】 【详解】D．由右手螺旋定则可知导线右侧的磁场方向垂直于纸面向外，且在增大，则穿过线框的磁通量向外增大，根据楞次定律可知，框中会产生顺时针方向的电流，故D错误； B．根据左手定则可以判断，线框左侧斜边所受的安培力斜向下偏右，右侧斜边所受的安培力斜向下偏左，线框底边所受的安培力竖直向上，由于左侧斜边所在位置的磁感应强度大于右侧斜边所在位置的磁感应强度，则整个线框受到水平向右的安培力，故B错误； AC．因为导线中的电流随时间均匀增大，所以磁感应强度会随时间均匀增大，根据法拉第电磁感应定律可知线框中感应电动势不变，则线框中感应电流不变；根据 由于感应电流不变，线框电阻不变，则线框中感应电流的电功率恒定，故A正确，C错误。 故选A。 二、多选题（3小题，每题5分，共15分，少选得3分，错选得0分） 6. 关于下列四幅图中所涉及物理知识的论述中，正确的是（　　） A. 甲图中，沙漠中的“蜃景”现象是光的衍射现象引起的 B. 乙图中，演示简谐运动的图像实验中，若匀速拉动木板的速度较大，则由图像测得简谐运动的周期不变 C. 丙图中，可利用标准样板的下表面和被检查面的反射光干涉检查样品的平整度 D. 丁图中，由图可知当驱动力的频率f跟固有频率相差越小，振幅越大 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．甲图中，沙漠中的“蜃景”现象是光的全反射现象引起的，故A错误； B．乙图中，演示简谐运动的图像实验中，若匀速拉动木板的速度较大，会导致图像的横坐标变大，可对应的时间仍不变，不会影响单摆的固有振动周期，简谐运动的周期与单摆的固有周期相同，则由图像测得简谐运动的周期不变，故B正确； C．丙图中，用单色光照射，标准样板的下表面和被检查面的两束反射光是相干光，会产生薄膜干涉现象，达到检查样品的平整度的目的，故C正确； D．丁图中，由图可知当驱动力的频率跟固有频率相同时，会产生共振现象，振幅最大，当驱动力的频率跟固有频率相差越小，振幅越大，故D正确。 故选BCD。 7. 一束复色光，照射到底面有反射涂层的平行玻璃砖上表面后，经下表面反射从玻璃砖上表面射出的光线分为a、b两束，如图所示。下列说法正确的是（　　） A. a光在玻璃中的速度小于b光在玻璃中的速度 B. a光的频率小于b光的频率 C. 从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角大于b光的临界角 D. 用同一装置进行双缝干涉实验，a光的条纹间距小于b光的条纹间 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．作出光路图如图所示 可知光射入玻璃时a光的偏折程度较大，则a光的折射率较大，a光的频率较大，根据 可知a光在玻璃中的速度小于b光在玻璃中的速度，故A正确，B错误； C．由全反射临界角公式 由于a光的折射率较大，则从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角小于b光的临界角，故C错误； D．根据双缝干涉条纹间距公式 由于a光的频率较大，则a光的波长较小，用同一装置进行双缝干涉实验，a光的条纹间距小于b光的条纹间，故D正确。 故选AD。 8. 如图所示，边长L=0.2m的正方形线圈abcd，其匝数n=10，总电阻r=2Ω，外电路的电阻R=8Ω，ab边的中点和cd边的中点的连OO'恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度B=1T，若线圈从图示位置开始计时，以角速度绕OO'轴匀速转动。则以下判断中正确的是（　　） A. 在时刻，磁场穿过线圈的磁通量最大 B. 从时刻到时刻，通过电阻R的电荷量 C. 闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为 D. 从时刻到时刻，电阻R上产生的热量为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．线圈的周期为 在时刻，线圈从图示位置转过，磁场穿过线圈的磁通量最小，故A错误； B．从时刻到时刻，通过电阻R的电荷量为 故B正确； C．闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为 又 联立可得 故C错误； D．电动势有效值为 电流有效值为 从时刻到时刻，电阻R上产生的热量为 故D正确。 故选BD。 三、实验题（2小题8个空，每空2分，共16分） 9. 同学们在做“探究单摆周期与摆长的关系”实验中 （1）将摆球悬挂于铁架台上，图1悬挂方式中正确的是___________；测量小球直径时游标卡尺如图2所示，其读数为___________cm； （2）实验过程中同学们采用不同方案测量当地的重力加速度g，甲实验小组采用方案一，利用如图所示的器材进行实验，测得的重力加速度g值偏大，可能原因有___________； A. 将摆线长当成摆长 B. 开始计时时，秒表过迟按下 C. 摆球的质量过大 D. 摆球做圆锥摆运动 （3）乙实验小组采用方案二，利用如下图所示力传感器对单摆做小角度摆动过程进行测量，测量出摆线的长度为，小球的直径为d，实验时用拉力传感器测得摆线的拉力F随时间t变化的图像如图乙所示则重力加速度的表达式g=___________（用题目中的物理量d、、表示）。 【答案】（1） ①. B ②. 1.76 （2）BD （3） 【解析】 【小问1详解】 [1]为了保证小球摆动过程，摆长保持不变，图1悬挂方式中正确的是B； [2]10分度游标卡尺的精确值为，由图2可知小球直径为 【小问2详解】 根据 可得 A．将摆线长当成摆长，使得摆长L测量值偏小，则重力加速度g的测量结果偏小，故A错误； B．开始计时时，秒表过迟按下，使得周期测量值偏小，则重力加速度g的测量结果偏大，故B正确； C．摆球的质量偏大，由测量重力加速度表达式可知，测量结果与质量无关，故C错误； D．当测量过程中摆球做圆锥摆运动，设摆线与竖直方向夹角为，根据牛顿第二定律可得 可得周期为 可知测得的周期偏小，则重力加速度g的测量结果偏大，故D正确。 故选BD。 【小问3详解】 由图可知周期为 摆长为 由单摆周期公式 联立解得重力加速度的表达式为 10. 用双缝干涉实验装置测量某单色光的波长。 （1）将实验仪器按图甲方式安装在光具座上，图中___________（填“A”、“B”或“C”）位置是单缝的位置。 （2）如图所示，移动测量头上的手轮，使分划板的中心刻线对准第1条亮纹的中心，记下此时手轮上螺旋测微器的读数。转动测量头，使分划板的中心刻线向右移动对准第4条亮纹的中心，此时手轮上螺旋测微器的读数如图乙所示，则读数___________mm。 （3）已知双缝与屏的距离为L，双缝间距为d、计算波长的公式=___________。（用题目②③问中给出的字母表示） （4）若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将___________（填“变大”、“不变”或“变小”）。 【答案】（1）B （2）0.350 （3） （4）变小 【解析】 【小问1详解】 将实验仪器按图甲方式安装在光具座上，图中B位置是单缝的位置，C是双缝的位置。 【小问2详解】 螺旋测微器的精确值为，由图可知读数为 【小问3详解】 根据 联立可得计算波长的公式为 小问4详解】 根据 若改用频率较高的单色光照射，则单色光的波长变短，得到的干涉条纹间距将变小。 四、计算题（共3题，共44分） 11. 如图示一列简谐横波沿x轴传播，实线为t=0时的波形图，虚线为t=3s时的波形图。 （1）若波向x轴正方向传播，则该波的最小波速是多少？ （2）若波向x轴负方向传播，平衡位置坐标为1.5m处的质点a在t=0时刻的位移为，经过0.5s第一次达到负向最大位移，求波速，并写出质点a的振动方程。 【答案】（1）；（2）， 【解析】 【详解】（1）若波向x轴正方向传播，实线为时的波形图，虚线为时的波形图，则有 （，，） 可得周期为 （，，） 由图可知波长为，则波速为 （，，） 当时，可得该波的最小波速为 （2）若波向x轴负方向传播，由题意知时刻，处的波谷传递到a点的传播距离为 则波速 周期为 波向x轴负方向传播，根据波形平移法可知，时刻质点a向下振动，设质点a的振动方程为 代入，，可得 可得 则设质点a的振动方程为 12. 47中学有一台内阻为10Ω的发电机，供给一学校照明用电，如图所示。升压变压器原、副线圈匝数比为1：8，降压变压器原、副线圈匝数比为3：1，输电线的总电阻为5Ω。我校共有48个教学班，每班有“220V，44W”灯5盏，若保证全部电灯正常发光，求： （1）升压变压器副线圈两端的电压U2； （2）发电机的输出功率。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）全部电灯正常发光，有 可得 根据 ， 可得 ， 则升压变压器副线圈两端的电压为 （2）发电机的输出功率为 13. 如图甲，倾角为θ的光滑斜面固定在地面上，空间存在垂直斜面向上的匀强磁场，直线L1和L2为磁场的上、下边界，磁场的磁感强度B随时间t变化的规律如图乙所示。质量为m、电阻为R的单匝矩形线框abcd有一半处在磁场中，0~t0时间内线框在外力作用下处于静止状态，t0时刻撤去外力，线框沿斜面向下运动，线框离开磁场前已经做匀速运动，ab=l，bc=2l，L1和L2之间的距离为x0，重力加速度为g。求∶ （1）0~t0时间内，线框中的电流I1的大小和方向； （2）t=0时线框所受到的外力F外的大小 （3）线框从开始运动到离开磁场，线框中产生的热量Q。 【答案】（1），沿逆时针方向；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）根据法拉第电磁感应定律有 其中 又 解得 电流沿逆时针方向或者沿abcda方向； （2）t=0时安培力大小为 线框静止 所以 （3）匀速运动时线框受到的合力为零，设安培力大小为F2，有 又 解得 由能量守恒得 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$