精品解析：北京市第十九中学2023-2024学年高二下学期4月期中物理试题

2023-2024学年度第二学期高二物理期中考试 第I卷（选择题） 一、单项选择题。本题共12小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的。（每小题3分，共36分） 1. 一个质点做简谐运动的图象如图所示，在和这两个时刻，质点的（　　） A. 加速度相同 B. 回复力相同 C. 位移相同 D. 速度相同 2. 如图所示，一束光沿半圆形玻璃砖的半径射到其平直面上，并在该界面处发生反射和折射。当逐渐增大入射角时，下列说法正确的是（ ） A. 反射光线和折射光线都逐渐减弱 B. 反射光线和折射光线的夹角逐渐增大 C. 折射光线逐渐减弱，直至完全消失 D. 反射光线和折射光线转过的角度相同 3. 汽车向人驶近时，人耳听到的汽车喇叭声的频率与原来的频率相比，应（　　） A. 变高 B. 变低 C. 先变高后变低 D. 先变低后变高 4. 如图所示，一束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的a、b、c三束单色光。比较a、b、c三束光，可知（　　） A. 当它们在真空中传播时，a光的波长最短 B. 当它们在玻璃中传播时，a光的速度最小 C. 若它们都从玻璃射向空气，a光发生全反射的临界角最小 D. a光更容易发生明显衍射 5. 如图所示，在一条张紧的绳子上挂几个摆，其中A、B的摆长相等。当A摆振动的时候，通过张紧的绳子给其他各摆施加驱动力，使其余各摆做受迫振动。当各摆振动稳定时，下列说法正确的是（　　） A. 摆球C的振幅最大 B. 摆球D的振幅最大 C. 摆球B、C的振动频率相同 D. 摆球A的振动频率最大 6. 如图（a）→（b）→（c）→（d）→（e）过程是交流发电机发电的示意图。线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接。下列说法正确的是（　　） A. 图（a）中，线圈平面与磁感线垂直，磁通量变化率最大 B. 从图（b）开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系是 C. 当线圈转到图（c）位置时，感应电流最小，且感应电流方向改变 D. 当线圈转到图（d）位置时，感应电动势最大，cd边感应电流方向为c→d 7. 如图甲所示，理想变压器原线圈接入图乙所示的交变电压，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器。原、副线圈的匝数之比为10：1，V1和V2是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示；A1和A2是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示。则（　　） A. t=0.01s时，电压表V1的示数U1此时为零 B. 滑片P向下滑动过程中，I1U1的数值变大 C. 滑片P向下滑动过程中，的数值变大 D. 滑片P向下滑动过程中，R消耗的功率变大 8. 某发电站采用高压输电向外输送电能．若输送的总功率为P0，输电电压为U，输电线的总电阻为R线．则下列说法中不正确的是（ ） A. 输电线上的电流 B. 输电线上的电流 C. 输电线电阻上的功率损失 D. 输电线电阻上的电压损失 9. 如图甲所示，为一小型交流发电机示意图。为了便于观察，图甲中只画出其中的一匝线圈。线圈匀速转动时与外电路R＝10Ω的电阻构成闭合回路。从图甲所示位置开始计时，通过电阻R的交变电流如图乙所示，则下列判断正确的是（　　） A. 电阻R消耗的热功率为4kW B. t＝0.01s时，线圈平面与磁场方向平行 C. 图甲所示时刻，穿过线圈的磁通量变化最快 D. 该发电机产生的交变电流的频率为100Hz 10. 波源垂直于纸面做简谐运动，所激发的横波在均匀介质中沿纸面向四周传播。图甲为该简谐波在时的俯视图，实线圆表示波峰，虚线圆表示波谷，相邻两个实线圆之间仅有1个虚线圆。该介质中某质点的振动图像如图乙所示，取垂直纸面向外为正方向。下列说法正确的是（　　） A. 该波的波速为 B. 图甲中质点和的相位差为 C. 图甲中质点在该时刻速度方向垂直纸面向外 D. 图乙可能是质点的振动图像 11. 一个单摆的摆球均匀带正电且与外界绝缘，当摆球偏离到位移最大时，突然加一个竖直向下的匀强电场，则下列结论正确的是（　　） A. 摆球经过平衡位置时的速度要增大，振动的周期要增大，振幅也增大 B. 摆球经过平衡位置时的速度要增大，振动的周期减小，振幅不变 C. 摆球经过平衡位置时的速度没有变化，振动的周期要减小，振幅也减小 D. 摆球经过平衡位置时的速度没有变化，振动的周期不变，振幅也不变 12. 如图所示，一块长为a、宽为b、高为c的长方体半导体器件，其内载流子数密度为n，沿方向通有恒定电流I。在空间中施加一个磁感应强度为B、方向沿-x方向的匀强磁场，半导体上、下表面之间产生稳定的电势差U，下列说法正确的是（　　） A. 若载流子为负电荷，则上表面电势高于下表面电势 B. 仅增大电流I，电势差U可以保持不变 C. 半导体内载流子所受洛伦兹力的大小为 D. 半导体内载流子定向移动的速率为 二、多项选择题。本题共6小题，在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题意的。（每小题3分，共18分。每小题全选对的得3分，选对但不全的得2分，不选或有选错的该小题不得分） 13. 图甲为一列简谐横波在时的波动图像，图乙为该波中处质点的振动图像，下列说法正确的是（ ）。 A. 质点振幅，波长，频率 B. 波速为，且波沿轴正方向传播 C. 再过，点向右移动 D. 再过，点振动路程为 14. 在下列图所示四幅图片中，两个现象中都表现出光的波动性的是（　　） ①光在光导纤维中传播 ②戴特殊眼镜观看立体电影 ③肥皂膜上的彩色条纹 ④泊松亮斑 A. ①和② B. ②和③ C. ③和④ D. ①和④ 15. 如图所示，两束单色光a和b从水中射向水面的O点，它们进入空气后的光合成一束光c。根据这一现象可知，下列说法中正确的是（　　） A. 水对a光的折射率较大 B. 从水射向空气时，a光全反射的临界角大于b光的临界角 C. 两束光在从水进入空气时频率均保持不变 D. a光在水中的传播速度较大 16. 以下现象属于衍射的是（　　） A. 白光照射肥皂膜呈现出彩色图样 B. 白光经过狭窄的单缝得到彩色图样 C. 光照射不透明圆盘的阴影中心出现亮斑 D. 在海面上空出现的海市蜃楼现象 17. 下列说法错误的是（　　） A. 光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象 B. 在光导纤维束内传送图像是利用光的色散现象 C. 用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象 D. 在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变宽 18. 某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机通过升压变压器和降压变压器向用户供电．已知输电线的总电阻为，降压变压器的原、副线圈匝数之比为，降压变压器副线圈两端交变电压，降压变压器的副线圈与阻值的电阻组成闭合电路．若将变压器视为理想变压器，电流表和电压表均为理想电表，则以下说法正确的是 A. 电压表的示数为 B. 电流表的示数为 C. 输电线上损失的功率为 D. 发电机的输出功率为 第II卷（非选择题） 三、实验题。本题共3小题。（共18分。每空2分） 19. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。 （1）某同学用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。将图1中的零件组装成图2中的变压器。将原线圈接在交流电源上，将副线圈接在电压传感器（可视为理想电压表）上，观察到副线圈电压U2随时间t变化的图像如图3所示，在保证安全的前提下，该同学可能在t1~t2时间内进行的操作是___________。（选填选项前的字母） A. 减少了原线圈的匝数 B. 增加了副线圈的匝数 C. 降低了交流电源的频率 D. 拔掉了变压器铁芯Q （2）如图所示，取一个半径为r的软木塞，在它的轴心处插上一枚大头针，让软木塞浮在液面上。调整大头针插入软木塞的深度，使大头针露在外面的长度为h。这时从液面上方的各个方向向液体中观察，恰好看不到大头针。可知该液体的折射率的测量值___________。（用r、h表示） 20. 某同学用图（a）所示的沙漏摆研究单摆的运动规律。实验中，木板沿图示方向移动，根据漏在板上的沙描出了如图（b）所示的图形，然后分别沿中心线和沙漏摆摆动方向建立直角坐标系，并测得图中Oa=ab=bc=cd=s，则： （1）该同学认为此图像经过适当处理可看成单摆的振动图像，则其横坐标表示的物理量应为______； （2）若该同学利用计时器测得沙漏摆的周期为T，则木板移动的速度表达式为v= ______； （3）该同学利用该装置测定当地的重力加速度，他认为只有少量沙子漏出时，沙漏重心的变化可忽略不计，但是重心位置不确定，于是测量了摆线的长度L，如果此时他直接利用单摆周期公式计算重力加速度，则得到的重力加速度值比真实值______（选填“偏大”、“偏小”或“不变”） 21. 用单摆测定重力加速度的实验装置如图1所示。 （1）选用合适的器材组装成单摆后，主要步骤如下： ①将单摆上端固定在铁架台上。 ②让刻度尺的零刻度线对准摆线的悬点，测摆长。 ③记录小球完成次全振动所用的总时间。 ④根据单摆周期公式计算重力加速度的大小。 根据图2所示，测得的摆长______cm； 重力加速度测量值表达式______（用、、表示）。 （2）为减小实验误差，多次改变摆长，测量对应的单摆周期，用多组实验数据绘制图像，如图3所示。由图可知重力加速度______（用图中字母表示）。 （3）关于实验操作或结果分析，下列说法正确的是______（选填选项前的字母）。 A. 测量摆长时，要让小球静止悬挂再测量 B. 摆长一定的情况下，摆的振幅越大越好 C. 多次改变摆线长，测量多组对应的50次全振动时间，通过绘制的关系图线也可以测定重力加速度 四、论述、计算题。本题共3小题。共28分。要求：写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位。 22. 如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为10kW，输出电压为400V，向距离较远的用户供电，为了减少电能损耗，使用2kV高压输电，最后用户得到“220V；9.5kW”的电能，求： （1）水电站升压变压器原、副线圈匝数比； （2）输电线路导线电阻R； 23. 如图所示，位于竖直平面内的矩形金属线圈，边长L1= 0.40m、L2= 0.25m，其匝数n = 1000匝，总电阻r = 1.0Ω，线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D（集流环）焊接在一起，并通过电刷和R = 3.0Ω的定值电阻相连接。线圈所在空间存在水平向右的匀强磁场，磁感应强度B = 1.0T，在外力驱动下线圈绕竖直固定中心轴O1O2匀速转动，角速度ω = 2.0rad/s。求： （1）电阻R两端电压的最大值； （2）从线圈通过中性面（即线圈平面与磁场方向垂直的位置）开始计时，经过周期通过电阻R的电荷量； （3）在线圈转动一周的过程中，整个电路产生的焦耳热。 24. 物理学中，力与运动关系密切，而力的空间累积效果——做功，又是能量转化的量度。因此我们研究某些运动时，可以先分析研究对象的受力特点，进而分析其能量问题。已知重力加速度为g，且在下列情境中，均不计空气阻力。 （1）劲度系数为k1的轻质弹簧上端固定，下端连一可视为质点的小物块，若以小物块的平衡位置为坐标原点O，以竖直向下为正方向建立坐标轴Ox，如图所示，用x表示小物块由平衡位置向下发生的位移。 a.求小物块的合力F与x的关系式，并据此说明小物块的运动是否为简谐运动； b.系统的总势能为重力势能与弹性势能之和。请你结合小物块的受力特点和求解变力功的基本方法，以平衡位置为系统总势能的零势能参考点，推导小物块振动位移为x时系统总势能EP的表达式。 （2）图所示为理想单摆，摆角θ足够小，可认为是简谐运动。其平衡位置记为O'点。 a.若已知摆球的质量为m，摆长为L，在偏角很小时，摆球对于O'点的位移x'的大小与θ角对应的弧长、弦长都近似相等，即近似满足：sinθ≈。请推导得出小球在任意位置处的回复力与位移的比例常数k2的表达式； b.若仅知道单摆的振幅A，及小球所受回复力与位移的比例常数k2，求小球在振动位移为时的动能Ek（用A和k2表示）。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2023-2024学年度第二学期高二物理期中考试 第I卷（选择题） 一、单项选择题。本题共12小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的。（每小题3分，共36分） 1. 一个质点做简谐运动的图象如图所示，在和这两个时刻，质点的（　　） A. 加速度相同 B. 回复力相同 C. 位移相同 D. 速度相同 【答案】D 【解析】 【分析】本题考查根据简谐振动图像分析质点运动过程。 【详解】在和这两个时刻，质点位移、加速度和回复力大小相同，方向不同。速度大小和方向都相同。故ABC错误，D正确。 故选D。 2. 如图所示，一束光沿半圆形玻璃砖的半径射到其平直面上，并在该界面处发生反射和折射。当逐渐增大入射角时，下列说法正确的是（ ） A. 反射光线和折射光线都逐渐减弱 B. 反射光线和折射光线的夹角逐渐增大 C. 折射光线逐渐减弱，直至完全消失 D. 反射光线和折射光线转过的角度相同 【答案】C 【解析】 【详解】BD．当逐渐增大入射角r时，反射角与入射角相等，逐渐增大，由折射定律可得 可知折射角i也逐渐增大，但总是大于入射角，反射光线和折射光线转过的角度不相同，反射光线和折射光线的夹角逐渐减小，故BD错误； AC．反射光线逐渐增强，折射光线逐渐减弱，当入射角达到某一值时，反射光线达到最强而折射光线完全消失，故A错误，C正确。 故选C。 3. 汽车向人驶近时，人耳听到的汽车喇叭声的频率与原来的频率相比，应（　　） A. 变高 B. 变低 C. 先变高后变低 D. 先变低后变高 【答案】A 【解析】 【详解】汽车向人驶近时，根据多普勒效应可知，人耳听到的汽车喇叭声的频率与原来的频率相比，应变高。 故选A。 4. 如图所示，一束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的a、b、c三束单色光。比较a、b、c三束光，可知（　　） A. 当它们在真空中传播时，a光的波长最短 B. 当它们在玻璃中传播时，a光的速度最小 C. 若它们都从玻璃射向空气，a光发生全反射的临界角最小 D. a光更容易发生明显衍射 【答案】D 【解析】 【详解】A．由光路图可知，a光的偏转程度最小，则a光的折射率最小，频率最小，根据 可知a光的波长最长，故A错误； B．根据 由于a光的折射率最小，可知在玻璃中传播时，a光的速度最大，故B错误； C．根据全反射临界角公式 由于a光的折射率最小，可知从玻璃射向空气，a光发生全反射的临界角最大，故C错误； D．由于a光的波长最长，可知a光更容易发生明显衍射，故D正确。 故选D。 5. 如图所示，在一条张紧的绳子上挂几个摆，其中A、B的摆长相等。当A摆振动的时候，通过张紧的绳子给其他各摆施加驱动力，使其余各摆做受迫振动。当各摆振动稳定时，下列说法正确的是（　　） A. 摆球C的振幅最大 B. 摆球D的振幅最大 C. 摆球B、C的振动频率相同 D. 摆球A的振动频率最大 【答案】C 【解析】 【详解】由A摆摆动从而带动其它3个单摆做受迫振动，受迫振动的频率等于驱动力的频率，故其它各摆振动周期跟A摆相同，频率也相等，受迫振动中，当固有频率等于驱动力频率时，出现共振现象，振幅达到最大，由于B摆的固有频率与A摆的相同，故B摆发生共振，振幅最大 故选C。 6. 如图（a）→（b）→（c）→（d）→（e）过程是交流发电机发电的示意图。线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接。下列说法正确的是（　　） A. 图（a）中，线圈平面与磁感线垂直，磁通量变化率最大 B. 从图（b）开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系是 C. 当线圈转到图（c）位置时，感应电流最小，且感应电流方向改变 D. 当线圈转到图（d）位置时，感应电动势最大，cd边感应电流方向为c→d 【答案】C 【解析】 【详解】A．图（a）中，线圈在中性面位置，故穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为0，故A错误； B．从线圈在中性面位置开始计时的表达式才是 故B错误； C．当线圈转到图（c）位置时，线圈在中性面位置，故穿过线圈的磁通量最大，产生的感应电流最小为零，电流方向将改变，故C正确； D．当线圈转到图（d）位置时，磁通量最小，磁通量的变化率最大，故感应电动势最大，cd边感应电流方向为d→c，故D错误。 故选C。 7. 如图甲所示，理想变压器原线圈接入图乙所示的交变电压，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器。原、副线圈的匝数之比为10：1，V1和V2是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示；A1和A2是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示。则（　　） A. t=0.01s时，电压表V1的示数U1此时为零 B. 滑片P向下滑动过程中，I1U1的数值变大 C. 滑片P向下滑动过程中，的数值变大 D. 滑片P向下滑动过程中，R消耗的功率变大 【答案】B 【解析】 【详解】A．电压表的读数为交流电的有效值，所以一直是 A错误； B．滑片P向下滑动中，副线圈回路的总电阻值较小，回路中电流I2增大，电压U2不变，则有I2U2增大，由理想变压器的输入功率等于输出功率，所以I1U1的数值变大，B正确； C．滑片P向下滑动中，副线圈回路的总电阻值变小，回路中电流I2增大，副线圈的输出电压U2不变，可知的数值变小，C错误； D．由电功率公式，可得R消耗的功率则有 由上式可知，电压U2不变，滑片P向下滑动中，随R的减小，R消耗的功率PR变小，D错误。 故选B。 8. 某发电站采用高压输电向外输送电能．若输送的总功率为P0，输电电压为U，输电线的总电阻为R线．则下列说法中不正确的是（ ） A. 输电线上的电流 B. 输电线上的电流 C. 输电线电阻上的功率损失 D. 输电线电阻上的电压损失 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】A．根据 得，输电线上的电流 因为不是输电线上损失的电压，不能通过 求解输电线上的电流，A错误B正确； C．输电线上损失的功率 C正确； D．输电线电阻上的电压损失 D正确。 故选A。 9. 如图甲所示，为一小型交流发电机示意图。为了便于观察，图甲中只画出其中的一匝线圈。线圈匀速转动时与外电路R＝10Ω的电阻构成闭合回路。从图甲所示位置开始计时，通过电阻R的交变电流如图乙所示，则下列判断正确的是（　　） A. 电阻R消耗的热功率为4kW B. t＝0.01s时，线圈平面与磁场方向平行 C. 图甲所示时刻，穿过线圈的磁通量变化最快 D. 该发电机产生的交变电流的频率为100Hz 【答案】A 【解析】 【详解】A．交流电流的有效值为I=20A，则电阻R消耗的热功率为 P=I2R=4kW 选项A正确； B．t＝0.01s时，线圈中感应电流为零，则线圈平面与磁场方向垂直，选项B错误； C．图甲所示时刻，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量的变化率为零，变化最慢，选项C错误； D．该发电机产生的交变电流的周期为T=0.02s，则频率为50Hz，选项D错误。 故选A。 10. 波源垂直于纸面做简谐运动，所激发的横波在均匀介质中沿纸面向四周传播。图甲为该简谐波在时的俯视图，实线圆表示波峰，虚线圆表示波谷，相邻两个实线圆之间仅有1个虚线圆。该介质中某质点的振动图像如图乙所示，取垂直纸面向外为正方向。下列说法正确的是（　　） A. 该波的波速为 B. 图甲中质点和的相位差为 C. 图甲中质点在该时刻速度方向垂直纸面向外 D. 图乙可能是质点的振动图像 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据题意，由图甲可知 解得 由图乙可知，周期为，由公式可得，该波的波速为 故A错误； B．根据题意，由图甲可知，质点和距离为半个波长，则相位差为，故B正确； CD．根据题意，由图甲可知，再经过波谷传播到点，则该时刻质点的速度方向垂直纸面向里，图乙中质点在时刻速度方向为垂直纸面向外，则图乙不是质点的振动图像，故CD错误。 故选B。 11. 一个单摆的摆球均匀带正电且与外界绝缘，当摆球偏离到位移最大时，突然加一个竖直向下的匀强电场，则下列结论正确的是（　　） A. 摆球经过平衡位置时的速度要增大，振动的周期要增大，振幅也增大 B. 摆球经过平衡位置时的速度要增大，振动的周期减小，振幅不变 C. 摆球经过平衡位置时的速度没有变化，振动的周期要减小，振幅也减小 D. 摆球经过平衡位置时的速度没有变化，振动的周期不变，振幅也不变 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】当摆球偏离到位移最大时，突然加一个竖直向下的匀强电场，则到达最低点时，由于电场力对球还做正功，则到达最低点时的动能变大，即速度变大；此时等效重力加速度变为 根据 可知，单摆的周期减小，但是振幅不变。 故选B。 12. 如图所示，一块长为a、宽为b、高为c的长方体半导体器件，其内载流子数密度为n，沿方向通有恒定电流I。在空间中施加一个磁感应强度为B、方向沿-x方向的匀强磁场，半导体上、下表面之间产生稳定的电势差U，下列说法正确的是（　　） A. 若载流子为负电荷，则上表面电势高于下表面电势 B. 仅增大电流I，电势差U可以保持不变 C. 半导体内载流子所受洛伦兹力的大小为 D. 半导体内载流子定向移动的速率为 【答案】C 【解析】 【详解】A．沿方向通有恒定电流，若载流子为负电荷，则电荷移动方向沿-y方向，磁感应强度方向沿-x方向，根据左手定则可知，负电荷向上偏转，故上表面电势低于下表面电势，故A错误； B．半导体上、下表面之间产生稳定的电势差时，电场力与洛伦兹力平衡，则有 根据电流的微观意义可知 联立可得 则仅增大电流I，电势差U增大，故B错误； C．半导体内载流子所受洛伦兹力的大小 故C正确； D．根据 半导体内载流子定向移动的速率 故D错误。 故选C。 二、多项选择题。本题共6小题，在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题意的。（每小题3分，共18分。每小题全选对的得3分，选对但不全的得2分，不选或有选错的该小题不得分） 13. 图甲为一列简谐横波在时的波动图像，图乙为该波中处质点的振动图像，下列说法正确的是（ ）。 A. 质点振幅，波长，频率 B. 波速为，且波沿轴正方向传播 C. 再过，点向右移动 D. 再过，点振动路程为 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．由甲图读出波长为，由乙图读出周期为，振幅A=0.2cm，频率为 则波速为 图乙为该波中处质点的振动图像，由乙图读出时刻点的振动方向沿轴正方向，由上下坡方式确定该波沿轴负方向传播，A正确，B错误； C．简谐运动传播过程中，质点只在自己的平衡位置附近做简谐运动，并不随波向前移动，C错误； D．经时间，质点做简谐运动时，在一个周期时间内振动的路程是倍的振幅，则在1s内点振动路程为s=2A=0.4cm，D正确。 故选AD。 14. 在下列图所示四幅图片中，两个现象中都表现出光的波动性的是（　　） ①光在光导纤维中传播 ②戴特殊眼镜观看立体电影 ③肥皂膜上的彩色条纹 ④泊松亮斑 A. ①和② B. ②和③ C. ③和④ D. ①和④ 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】①光在光导纤维中传播是光的全反射；②戴特殊眼镜观看立体电影利用了光的偏振，表现出光的波动性；③肥皂膜上的彩色条纹是薄膜干涉，表现出光的波动性；④泊松亮斑是光的衍射，表现出光的波动性。 故选BC。 15. 如图所示，两束单色光a和b从水中射向水面的O点，它们进入空气后的光合成一束光c。根据这一现象可知，下列说法中正确的是（　　） A. 水对a光的折射率较大 B. 从水射向空气时，a光全反射的临界角大于b光的临界角 C. 两束光在从水进入空气时频率均保持不变 D. a光在水中的传播速度较大 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．根据折射定律可得 由图可知，两束单色光在空气中的折射角一样，单色光a在水中的入射角大于单色光b在水中的入射角，即，则有 可知水对a光的折射率较小，故A错误； B．根据全反射临界角公式 由于，可知从水射向空气时，a光全反射的临界角大于b光的临界角，故B正确； C．两束光在从水进入空气时频率均保持不变，故C正确； D．根据 由于，可知a光在水中的传播速度较大，故D正确。 故选BCD。 16. 以下现象属于衍射的是（　　） A. 白光照射肥皂膜呈现出彩色图样 B. 白光经过狭窄的单缝得到彩色图样 C. 光照射不透明圆盘的阴影中心出现亮斑 D. 在海面上空出现的海市蜃楼现象 【答案】BC 【解析】 【详解】A．白光照射肥皂膜呈现出彩色图样属于薄膜干涉，故A错误； B．白光经过狭窄的单缝得到彩色图样属于单缝衍射，故B正确； C．光照射不透明圆盘的阴影中心出现亮斑，这是物理学上著名的“泊松亮斑”，属于衍射现象，故C正确； D．在海面上空出现的海市蜃楼现象属于光的折射和全反射，故D错误。 故选BC。 17. 下列说法错误的是（　　） A. 光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象 B. 在光导纤维束内传送图像是利用光的色散现象 C. 用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象 D. 在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变宽 【答案】BC 【解析】 【详解】A．通过在光学镜头表面镀一层特定厚度的薄膜，使某种需要加强透射的光在膜的前表面的反射光和镜头的前表面的反射光发生干涉减弱，从而增强其透射而减少其反射，即利用了薄膜干涉现象，故A正确； B．当光在有机玻璃棒内传播时，如果从有机玻璃射向空气的入射角大于临界角，光会发生全反射，于是光在有机玻璃棒内沿着锯齿形路线传播，所以在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象，故B错误； C．白光是复色光，而三棱镜对波长不同的单色光的折射率不同，白光经过三棱镜后将被分散开，形成彩色光带，所以这是折射时的色散现象，故C错误； D．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，即入射光波长增大，根据可知干涉条纹间距变宽，故D正确。 本题选错误的，故选BC。 18. 某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机通过升压变压器和降压变压器向用户供电．已知输电线的总电阻为，降压变压器的原、副线圈匝数之比为，降压变压器副线圈两端交变电压，降压变压器的副线圈与阻值的电阻组成闭合电路．若将变压器视为理想变压器，电流表和电压表均为理想电表，则以下说法正确的是 A. 电压表的示数为 B. 电流表的示数为 C. 输电线上损失的功率为 D. 发电机的输出功率为 【答案】AC 【解析】 【详解】A、因降压变压器副线圈两端交变电压为，则副线圈电压有效值为．由知流过电阻的电流，因变压器工作原理知变压器原、副线圈两端电压、电流分别与匝数的关系为：和．由此知降压变压器原线圈两端电压，有，故；降压变压器原线圈中流过的电流，有，故．则电压表示数，故A选项正确；B、由选项A分析知电流表的示数即流过的电流大小，故，故B选项错误；C、输电线上损失的功率，故C选项正确；D、发电机的输出功率，故D选项错误．故选AC. 【点睛】掌握住理想变压器的电压、电流之间的关系：电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，最大值和有效值之间的关系即可解决本题． 第II卷（非选择题） 三、实验题。本题共3小题。（共18分。每空2分） 19. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。 （1）某同学用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。将图1中的零件组装成图2中的变压器。将原线圈接在交流电源上，将副线圈接在电压传感器（可视为理想电压表）上，观察到副线圈电压U2随时间t变化的图像如图3所示，在保证安全的前提下，该同学可能在t1~t2时间内进行的操作是___________。（选填选项前的字母） A. 减少了原线圈的匝数 B. 增加了副线圈的匝数 C. 降低了交流电源的频率 D. 拔掉了变压器铁芯Q （2）如图所示，取一个半径为r的软木塞，在它的轴心处插上一枚大头针，让软木塞浮在液面上。调整大头针插入软木塞的深度，使大头针露在外面的长度为h。这时从液面上方的各个方向向液体中观察，恰好看不到大头针。可知该液体的折射率的测量值___________。（用r、h表示） 【答案】（1）D （2） 【解析】 【小问1详解】 AB．由变压器电压与线圈匝数关系 得 如果减少了原线圈的匝数或增加了副线圈的匝数，则应该增大，与图像不符合，故AB错误； C．降低了交流电源的频率，不会影响的大小，故C错误； D．拔掉了变压器铁芯Q，会导致漏磁，则 由于，，都不变，所以减小，故D正确。 故选D。 【小问2详解】 由题意知，大头针在液体中发生全反射的临界角满足 根据 解得液体的折射率为 20. 某同学用图（a）所示的沙漏摆研究单摆的运动规律。实验中，木板沿图示方向移动，根据漏在板上的沙描出了如图（b）所示的图形，然后分别沿中心线和沙漏摆摆动方向建立直角坐标系，并测得图中Oa=ab=bc=cd=s，则： （1）该同学认为此图像经过适当处理可看成单摆的振动图像，则其横坐标表示的物理量应为______； （2）若该同学利用计时器测得沙漏摆的周期为T，则木板移动的速度表达式为v= ______； （3）该同学利用该装置测定当地的重力加速度，他认为只有少量沙子漏出时，沙漏重心的变化可忽略不计，但是重心位置不确定，于是测量了摆线的长度L，如果此时他直接利用单摆周期公式计算重力加速度，则得到的重力加速度值比真实值______（选填“偏大”、“偏小”或“不变”） 【答案】 ①. 时间 ②. ③. 偏小 【解析】 【详解】（1）[1]振动图像描述的是质点在任意时刻相对于平衡位置的位移，可知此图像经过适当处理可看成单摆的振动图像，则其横坐标表示的物理量应为时间。 （2）[2]实验中需要将木板匀速拉动，根据图b可知，木板在一个周期内拉动的位移大小为2s，则木板移动的速度表达式为 （3）[3]根据周期公式有 解得 由于摆长为悬点到沙漏重心之间的间距，实验中测量了摆线的长度L，如果此时直接将摆线长当作摆长，利用单摆周期公式计算重力加速度，摆长偏小，则得到的重力加速度值比真实值偏小。 21. 用单摆测定重力加速度的实验装置如图1所示。 （1）选用合适的器材组装成单摆后，主要步骤如下： ①将单摆上端固定在铁架台上。 ②让刻度尺的零刻度线对准摆线的悬点，测摆长。 ③记录小球完成次全振动所用的总时间。 ④根据单摆周期公式计算重力加速度的大小。 根据图2所示，测得的摆长______cm； 重力加速度测量值表达式______（用、、表示）。 （2）为减小实验误差，多次改变摆长，测量对应的单摆周期，用多组实验数据绘制图像，如图3所示。由图可知重力加速度______（用图中字母表示）。 （3）关于实验操作或结果分析，下列说法正确的是______（选填选项前的字母）。 A. 测量摆长时，要让小球静止悬挂再测量 B. 摆长一定的情况下，摆的振幅越大越好 C. 多次改变摆线长，测量多组对应的50次全振动时间，通过绘制的关系图线也可以测定重力加速度 【答案】（1） ①. 98.50 ②. （2） （3）AC 【解析】 【小问1详解】 [1]刻度尺的最小分度值为1mm，所以其读数为98.50cm。 [2]单摆的周期为 根据单摆的周期公式有 整理有 【小问2详解】 单摆的周期公式 整理有 所以图像的斜率为 整理有 【小问3详解】 A．测量摆长时，要让小球静止悬挂再测量，可以更精确地测量出悬点到球心的距离，故A项正确； B．单摆只有在摆角小于或等于5°时才能看作简谐运动，故B项错误； C．单摆的周期公式 又有 其周期为 整理有 因此绘制关系图像，也可以根据图像的斜率测得重力加速度，故C项正确。 故选AC。 四、论述、计算题。本题共3小题。共28分。要求：写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位。 22. 如图所示，某小型水电站发电机的输出功率为10kW，输出电压为400V，向距离较远的用户供电，为了减少电能损耗，使用2kV高压输电，最后用户得到“220V；9.5kW”的电能，求： （1）水电站升压变压器原、副线圈匝数比； （2）输电线路导线电阻R； 【答案】（1）；（2）20 【解析】 【详解】（1）水电站升压变压器原、副线圈匝数比 （2）由P损＝IR，输送电流取决于输送电压及输送功率 I2＝ 所以 R＝＝＝＝20 23. 如图所示，位于竖直平面内的矩形金属线圈，边长L1= 0.40m、L2= 0.25m，其匝数n = 1000匝，总电阻r = 1.0Ω，线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D（集流环）焊接在一起，并通过电刷和R = 3.0Ω的定值电阻相连接。线圈所在空间存在水平向右的匀强磁场，磁感应强度B = 1.0T，在外力驱动下线圈绕竖直固定中心轴O1O2匀速转动，角速度ω = 2.0rad/s。求： （1）电阻R两端电压的最大值； （2）从线圈通过中性面（即线圈平面与磁场方向垂直的位置）开始计时，经过周期通过电阻R的电荷量； （3）在线圈转动一周的过程中，整个电路产生的焦耳热。 【答案】（1）150V；（2）25C；（3）1.57 × 104J 【解析】 【详解】（1）线圈中感应电动势的最大值为 Em = nBSω 又有 S = L1L2 联立解得 Em = 200V 线圈中感应电流的最大值 电阻R两端电压的最大值 URm = ImR = 50 × 3.0V = 150V （2）由电磁感应定律可得 则有周期内流经电阻R的电荷量 （3）线圈中电流的有效值为 线圈转动的周期为 由焦耳定律可得，在线圈转动一周的过程中，整个电路产生的焦耳热 24. 物理学中，力与运动关系密切，而力的空间累积效果——做功，又是能量转化的量度。因此我们研究某些运动时，可以先分析研究对象的受力特点，进而分析其能量问题。已知重力加速度为g，且在下列情境中，均不计空气阻力。 （1）劲度系数为k1的轻质弹簧上端固定，下端连一可视为质点的小物块，若以小物块的平衡位置为坐标原点O，以竖直向下为正方向建立坐标轴Ox，如图所示，用x表示小物块由平衡位置向下发生的位移。 a.求小物块的合力F与x的关系式，并据此说明小物块的运动是否为简谐运动； b.系统的总势能为重力势能与弹性势能之和。请你结合小物块的受力特点和求解变力功的基本方法，以平衡位置为系统总势能的零势能参考点，推导小物块振动位移为x时系统总势能EP的表达式。 （2）图所示为理想单摆，摆角θ足够小，可认为是简谐运动。其平衡位置记为O'点。 a.若已知摆球的质量为m，摆长为L，在偏角很小时，摆球对于O'点的位移x'的大小与θ角对应的弧长、弦长都近似相等，即近似满足：sinθ≈。请推导得出小球在任意位置处的回复力与位移的比例常数k2的表达式； b.若仅知道单摆的振幅A，及小球所受回复力与位移的比例常数k2，求小球在振动位移为时的动能Ek（用A和k2表示）。 【答案】（1）a.F=-k1x，是简谐运动，b.； （2）a.，b. 【解析】 【分析】 【详解】(1)a．设小物块位于平衡位置时弹簧的伸长量为x0，有 G=k1x0 当小物块相对于平衡位置的向下位移为x时，受弹力FT和重力G作用，如图所示，合力 F=-FT+G 其中 FT=k1(x+x0) 解得 F=-k1x 即合力与位移大小成正比，方向相反，说明小物块的运动是简谐运动。 b．合力F与位移x关系图线如图所示，由图可知物块由平衡位置到位移为x处的运动过程中合力F做的功 由动能定理有 WF=ΔEK 依据机械能守恒定律有 ΔEK+ΔEp=0 解得 以平衡位置为零势能参考点，则 (2)a．摆球位移为x'处，受力示意图如图所示。以O'为原点，以水平向右的方向为x轴的正方向建立坐标系（图中未画出） 在摆角很小时 sinθ≈ 在摆球位移为x'时，回复力 F=-mgsinθ= 比例常数 b．摆球在位移x'处的势能 小球在振幅处的动能为零，依据能量守恒定律有 则 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $