广东省广州市广雅中学2024-2025学年高二下学期期中物理试题

2024学年第二学期高二年级期中考试试卷 物 理 命题人：高二物理备课组 审核人：高二物理备课组 本试卷共4页，满分100分，考试用时：75分钟 注意事项： 1．开考前，考生务必用黑色字迹的钢笔或签字笔将自己的姓名、班级、考号等信息填写在答题卡指定区域内。 2．选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案；不能答在试卷上。 3．非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答，答案须写在答题卡各题目指定区域内的相应位置上，不得使用涂改液，不得使用计算器。不按以上要求作答的答案无效。 4．考生必须保持答题卡的整洁。 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确。 1．下列说法中正确的是（　　） A．变化的电场一定产生变化的磁场 B．电磁波波长从长到短顺序排列依次是：γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波 C．X射线的穿透本领比γ射线更强 D．电磁波在真空中的传播速度等于光速 2．艺术体操中的彩带舞逐渐成为全民健身的项目，使用的体操彩带是由短杆和一定长度的彩带组成。如图所示，某同学抖动短杆，使彩带的运动近似为简谐横波，彩带重力不计，下列说法正确的是（　　） A．为形成简谐横波，该同学必须保证短杆的顶端上下匀速摆动 B．a点的振动方向向上 C．再经过半个周期，b点将移动到c点 D．该同学为了将波长变小，必须提高短杆的振动频率 3．如图（a）所示，变压器原、副线圈的匝数比为，为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，为定值电阻，电压表和电流表均为理想交流电表。原线圈所接电压u随时间t按正弦规律变化，如图（b）所示。下列说法正确的是（　　） A．变压器输入、输出功率之比为 B．变压器副线圈输出的交变电压的频率为150Hz C．若热敏电阻的温度升高，消耗的功率变大 D．若热敏电阻的温度升高，电压表和电流表示数均变大 4．在学校实验室中有个实验仪器如图甲所示，五个摆悬挂于同一根绷紧的水平绳上，B摆和E摆的摆长相等。如图乙所示是E单摆做受迫振动时的共振曲线，它表示振幅与驱动力的频率的关系（摆角不超过5°，重力加速度g取π2），则（    ） A．C摆的固有频率大于0.5Hz B．E单摆的摆长的大小为1m C．让B摆先摆动起来，振动稳定后C单摆的振幅最大 D．将装置移至月球上再做实验，E摆共振曲线“峰”的位置不变 5．有一条捕鱼小船停靠在湖边码头，小船又窄又长（水面阻力可忽略），一位同学想用一个卷尺粗略测定它的质量。他进行了如下操作：首先将船平行码头自由停泊，轻轻从船尾上船，走到船头后停下来，而后轻轻下船。用卷尺测出船后退的距离为d，然后用卷尺测出船长L，已知他自身的质量为m，则渔船的质量M为（    ） A． B． C． D． 6．甲、乙两个弹簧振子，振动图象如图所示，下列说法不正确的是（　　） A．两弹簧振子所受回复力最大值之比一定为F甲：F乙＝2：1 B．甲振子速度为零时，乙振子速度最大 C．甲振子的位移－时间关系为 D．在任意2s时间内，甲乙两振子通过的路程均相等 7．如图所示，丝网版画有其独特的绘画语言，其艺术水准可与国画、油画等其它艺术作品相媲美。丝网版画在显影时需要用高压水枪冲洗，若高压水枪喷口的截面积为，喷口的出水速度为，水的密度为，喷口工作时水流垂直射到版画上，之后水与版画接触并在平面上散开，以下说法正确的是（  ） A．若仅减小喷口水柱的横截面积，可以增大水对版画冲击产生的压强 B．若仅减小喷口水柱的横截面积，可以增大水对版画冲击产生的压力 C．若仅将喷水速度增大到原来的2倍，可以使水对版画产生的压力增大到原来的4倍 D．若仅将喷水速度增大到原来的2倍，可以使水对版画产生的压强增大到原来的2倍 二、项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分． 8．如图甲所示为风力发电的简易模型，在风力的作用下，风叶带动与其固定在一起的永磁铁转动，转速与风速成正比。某一风速时，线圈中产生的正弦式电流如图乙所示，则（　　） A．电流的表达式为i=0.6sin10πt（A） B．磁铁的转速为10r/s C．风速加倍时电流的表达式为i=1.2sin10πt（A） D．风速加倍时线圈中电流的有效值为A 9．如图所示为某小型电站高压输电示意图，变压器均为理想变压器，发电机输出功率恒为20kW。在输电线路上接入一个电流互感器，其原、副线圈的匝数比为1：10，电流表的示数为1A，输电线的总电阻为，下列说法正确的是（　　） A．将滑动触头P下移，用户获得的电压将增大 B．采用高压输电可以减小输电线中的电流 C．用户获得的功率为19kW D．升压变压器的输出电压 10．“重”情七运会，“合”你共精彩，2024年9月20日，重庆市第七届运动会开幕式在合川区体育中心如期举行，众多文体节目轮番呈现在观众面前；在现场的观众自发玩起了如甲图所示的“人浪”游戏。人浪可简化为沿x轴方向上传播的简谐横波，图乙为t=1s时的波形图，此时质点P在平衡位置，质点Q在波谷位置，图丙为质点P的振动图像，则（　　） A．该波沿x轴负方向传播 B．该波传播速度3m/s C．t=0.7s时，质点P的加速度正在增大 D．t=2.4s时，质点Q的振动方向沿y轴负方向 三、实验题：本题共2题，共14分． 11．（6分）两实验小组想验证动量守恒定律，第一组采用传统的如图甲所示的“碰撞实验装置”验证两小球碰撞前后的动量是否守恒；第二组设计了如图乙所示利用固定了两个光电门的气垫导轨验证两滑块碰撞前后的动量是否守恒。 （1）①验证第一组实验的同学们用托盘天平测出了小球A的质量记为，小球B的质量记为，用毫米刻度尺测得O、M、P、N各点间的距离（图丙中已标出），则验证两小球碰撞过程中动量守恒的表达式为 。（用题中涉及的物理量符号x1、x2、x3表示，表达式应为最简形式）      （2）②第二组实验的同学用如图丁所示螺旋测微器测量遮光板宽度 。 ③ 第二组实验中测得P、Q的质量分别为和，左、右遮光板的宽度分别为和。实验中，用细线将两个滑块连接使轻弹簧压缩且静止，然后烧断细线，轻弹簧将两个滑块弹开，测得它们通过光电门的时间分别为、，则动量守恒应满足的关系式为 （用、、、、、表示）。 12．（8分）如图（a）所示，某兴趣小组用单摆测量重力加速度。选用的实验器材有：智能手机、小球、细线、铁架台、夹子、游标卡尺、刻度尺等，实验操作如下： （1）用铁夹将细线上端固定在铁架台上，将小球竖直悬挂； （2）用刻度尺测出摆线的长度为l，用游标卡尺测出小球直径为d； （3）将智能手机置于小球平衡位置的正下方，启用APP《手机物理工坊》的“近距秒表”功能； （4）将小球由平衡位置拉开一个角度（），静止释放，软件同时描绘出小球与手机间距离随时间变化的图像，如图（b）所示。请回答下列问题： ①根据图（b）可知，单摆的周期 s。 ②重力加速度g的表达式为 （用测得的物理量符号表示）； ③改变摆线长度l，重复步骤（2）、（3）、（4）的操作，可以得到多组T和l的值，进一步描绘出如图（c）的图像，若图线的斜率为k，则重力加速度的测量值为 ；重力加速度的测量值与真实值相比 （填“偏大”“相等”“偏小”）。 四、计算题，本题共3题，共40分，按题目要求在答题卡的指定区域内作答，超出答题框的不给分．解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要步骤。 13．（13分）在检测篮球的性能时，检测人员将篮球从高处自由下落，通过测量篮球自由下落的高度、反弹高度及下落和反弹的总时间等数据来测评篮球是否合格。在某次检测过程中，检测员将篮球最低点置于距离地面H1=1.8m处开始自由下落，测出篮球从开始下落到第一次反弹至最高点所用的时间为t=1.5s，第一次反弹篮球最低点所能到达的最大高度降为H2=1.25m．已知该篮球的质量为m=0.6kg．不计空气阻力。（g=10m/s2） （1）求篮球第一次反弹后即将离开地面时的动量； （2）求篮球第一次反弹过程中与地面接触的时间； （3）篮球第一次与地面接触的过程中对地面的平均作用力大小。 14．（11分）如图（a）所示，太空舱中一弹簧振子沿轴线AB自由振动，一垂直于AB的长绳与振子相连，沿绳方向为x轴，沿弹簧轴线方向为y轴，弹簧振子振动后，某时刻记为时刻，振子的位移y随时间t变化的关系式为，绳上产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波。如图（b）所示，实线为时刻绳子的波形，虚线为时刻绳子的波形，P为处的质点。 (1)求绳波的传播速度； (2)若振动周期，求从时刻到时刻的过程中质点P运动的路程S。 15．（16分）如图，一滑板的上表面由长度为L的粗糙水平部分AB和半径为R的四分之一光滑圆弧BC组成，滑板静止于光滑的水平地面上，物体P（可视为质点）置于滑板上面的A点，物体P与滑板水平部分的动摩擦因数为μ（已知μ<1，但具体大小未知），一根长度为L、不可伸长的轻细线，一端固定于O′点，另一端系一小球Q，小球Q位于最低点时与物体P处于同一高度并恰好接触。现将小球Q拉至与O′同一高度（细线处于水平拉直状态），然后由静止释放，小球Q向下摆动并与物体P发生弹性碰撞（碰撞时间极短）。已知小球Q的质量为m，物体P的质量为2m，滑板的质量为6m，R=，重力加速度为g，不计空气阻力，求：（结果可用根式和分式表示） （1）小球Q与物体P碰撞前瞬间，细线对小球拉力的大小； （2）小球Q与物体P碰撞后瞬间，物体P速度的大小； （3）若要保证物体P既能到达圆弧BC，同时不会从C点滑出，物体P与滑板水平部分的动摩擦因数μ的取值范围； （4）若μ=，物体P运动轨迹的最高点与C点间的高度差。 参考答案 1．D 【解析】A．根据麦克斯韦电磁理论可知，均匀变化的电场产生稳定的磁场，选项A不符合题意； B．电磁波按波长从短到长顺序排列依次是：γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波，选项B不符合题意； C．γ射线的穿透本领比X射线更强，选项C不符合题意； D．电磁波在真空中的传播速度等于光速，选项D符合题意。 故选D。 2．D 【解析】A．根据形成简谐横波的条件可知，该同学保证短杆的顶端上下简谐运动，故A不符合题意； B．根据平移法可知，a点的振动方向向下，故B不符合题意； C．质点质能在平衡位置上下真的，b点不会移动到c点，故C不符合题意； D．根据可知，该同学为了将波长变小，必须提高短杆的振动频率，故D符合题意； 故选D。 3．C 【解析】A．理想变压器原副线圈的输入、输出功率相等，故A项不符合题意； B．由图（b）可知交流电的频率为 所以副线圈输出的交变电压的频率也是50Hz，故B项不符合题意； CD．当热敏电阻的温度升高时，由题意可知其阻值将减小，所以副线圈所在电路的总电阻将减小，而由于两电表是理想电表，其电压表测量的是原线圈的输入电压，由于输入电压不变，所以电压表示数不变。由于理想变压器 所以副线圈的电压也不变，副线圈电路有 由之前分析可知，副线圈总电阻减小，所以副线圈的电流增加，即电流表示数增加，电阻消耗的功率为 所以其消耗的功率增加，故C符合题意，D不符合题意。 故选C。 4．B 【解析】A．由乙图可知，E摆的固有频率等于0.5Hz，而C摆的摆长大于E摆，根据单摆的周期公式可得C摆的固有周期大于E摆的固有周期，C摆的固有频率小于E摆的固有频率，故A不符合题意； B．根据单摆的周期公式 可得 故B符合题意； C．由于B摆和E摆的摆长相等，所以让B摆先摆动起来，振动稳定后E单摆的振幅最大，故C不符合题意； D．将此装置移至月球上再做实验，重力加速度减小，固有频率减小，所以E摆共振曲线“峰”的位置左移，故D不符合题意。 故选B。 5．B 【解析】人从船尾走到船头过程动量守恒，则 即 解得渔船的质量M为 故选B。 6．A 【解析】A．由图像知甲乙两个弹簧振子的振幅之比为2：1，但是由于两个弹簧振子的劲度系数关系不知道，所以两弹簧振子所受回复力最大值之比不一定为2：1，故A符合题意； B．由图像知甲振子速度为0时，乙振子恰好位于平衡位置，速度最大，故B不符合题意； C．由图知甲振子振幅为10m，圆频率 所以甲振子的位移时间关系为 故C不符合题意； D．由图可知甲振子的周期为2s，乙的周期为1s，且振幅为乙2倍，所以在任意2s时间内，甲完成一次全振动，乙完成两次全振动，所以两振子通过的路程均相等，为40m，故D不符合题意。 由于本题选择不符合题意的，故选A。 7．C 【解析】取时间内的水为研究对象，则这些水的质量 设这部分水受到版画的冲击力大小为，以水运动的方向为正方向，由动量定理 解得 由牛顿第三定律，水对版画冲击产生的压力 水对版画冲击产生的压强 AB．若仅减小喷口水柱的横截面积，不能改变水对版画冲击产生的压强，可以减小水对版画冲击产生的压力，AB不符合题意； CD．若仅将喷水速度增大到原来的2倍，可以使水对版画产生的压力和压强均增大到原来的4倍，C符合题意，D不符合题意。 故选C。 8．AD 【解析】A．通过乙图可知电流的最大值为0.6A，周期T=0.2s，故 ω=＝10πrad/s 故电流的表达式为 i=0.6sin10πt（A） 故A符合题意； B．电流的周期为T=0.2s，故磁体的转速为 n==5r/s 故B不符合题意； C．风速加倍时，角速度加倍，根据Em=nBSω可知产生的感应电动势加倍，形成的感应电流加倍，故风速加倍时电流的表达式为 i=1.2sin20πt（A） 故C不符合题意； D．根据C的分析，形成的感应电流Im=1.2A，故有效值为 故D符合题意． 故选AD。 9．BC 【解析】A．将P下移，降压变压器的原线圈匝数变多，即变大，对于理想变压器，有 化简得 所以降压变压器的输出电压将减小，即用户获得的电压将减小，所以A不符合题意； B．当输电功率不变时，增加升压变压器的输入电压，电流会减小。对于理想变压器，有 可知，输电线的电流会减小。所以采用高压输电可以减小输电线中的电流，所以B符合题意； CD．由电流互感器可得，输电线的电流为 由题意可知，升压变压器的输出功率为20kW，则可得升压变压器的输出电压为 由题意及以上选项分析可得，输电线损耗的功率为 则用户获得的功率为 所以C符合题意D不符合题意； 故选BC。 10．BD 【解析】A．由图丙可知时，质点P向y轴正方向运动；结合图乙可知该波沿x轴正方向传播，故A不符合题意； B．由图乙可知，波长为 由图丙可知，周期为 则该波传播速度 故B符合题意； C．由图丙可知t=0.7s时，质点P从负向位移向平衡位置靠近，加速度正在减小，故C不符合题意； D．由 则 t=1s时质点Q在波谷位置，所以t=2.4s时，质点Q的振动方向沿y轴负方向，故D符合题意。 故选BD。 11． 6.860/6.859/6.861 【解析】（1）①动量守恒的表达式为 即 化简可得 （2）②螺旋测微器读数为 ③动量守恒应满足的关系式为 代入速度，可化为 12． 2 相等 【解析】（4）根据单摆的运动规律一个周期内应该有两个小球与手机间距离的最小值。由图（b）可得出，单摆的周期为 根据单摆周期公式 解得重力加速度g的表达式为 由上一问中重力加速度的表达式可得 结合图（c）的图像，可知则该图像以为横坐标。若图线的斜率为k，则 可知重力加速度的测量值为 由上一问中重力加速度的表达式可得 实验过程中是采用描点后求斜率的方法求得重力加速度大小，这个过程不存在系统误差，即按照上面这个表达式，g的大小只与斜率k有关，跟是否计入小球的半径无关，因此重力加速度的测量值与真实值相等。 13．（1）p= 3kgm/s，方向竖直向上；（2）0.4s；（3）22.5N 【解析】（1）篮球第一次反弹后即将离开地面时的速度v满足 可得 离开地面时的动量 方向竖直向上； （2）篮球第一次自由下落的时间满足 可得 篮球第一次反弹后上升的时间满足 可得 则可得篮球与地面接触的时间 （3）篮球第一次自由小落着地前的速度满足 可得 篮球与地面接触的过程中 可得 =22.5N 由牛顿第三定律可知篮球对地面的平均作用力大小为22.5N。 14．(1) (2) 【解析】（1）振源在坐标原点，绳子上产生的波向右传播，由到波传播的距离 则波速 解得 （2）由题意得 解得 则 以时刻为计时起点，质点位移随时间变化的关系式 可得在时刻，质点位移 质点P的路程 解得 15．（1）；（2） ；（3） ；（4） 【解析】（1）由机械能守恒定律可得 则 由牛顿第二定律可得 则细线对小球拉力的大小为 （2）小球Q与物体P碰撞后瞬间，由动量守恒定律得 由能量守恒定律得 解得 （3）如果物体P运动到C点与滑板共速，根据动量守恒和能量守恒得 解得 如果物体P运动到B点与滑板共速，根据水平动量守恒和能量守恒得 解得 所以物体P与滑板水平部分的动摩擦因数范围为 （4）由题可知，物体P运动到C点时，水平方向与滑板共速，竖直方向有向上的速度，之后物体P会离开滑板做斜上抛运动，在最高点时竖直速度为零，水平速度与滑板速度相同。根据水平动量守恒和能量守恒得 解得 学科网（北京）股份有限公司 $$