天津市南开中学2024-2025学年高二下学期4月期中物理试题

南开中学2024—2025学年高二年级第二学期阶段性质量监测 (一) 物理科目 2025年4月 本练习分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，共100分，时长60分钟。 第Ⅰ卷 一、单选题(每题5分，共25分) 1.随着通信技术的更新换代，无线通信使用的电磁波频率更高，频率资源更丰富，在相同时间内能够传输的信息量更大。第5代移动通信技术(简称5G)相比4G频率更高，具有更快的网速和更大的网络容载能力， “4G改变生活，5G改变社会”。在真空中与4G相比，5G使用的电磁波( A.波长更短 B.衍射更明显 C.传播速度更大 D.属于纵波 2.单匝闭合矩形线框电阻为R，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量与时间的关系图像如图所示。下列说法正确的是( A. 时刻线框平面与中性面垂直 B.线框的感应电动势最大值为 C.线框转一周外力所做的功为 D. 从到 过程中线框的平均感应电动势为 3.如图为电吹风电路图，a、b为两个固定触点，c、d为可动扇形金属触片P上的两个触点，触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风三种工作状态。和分别是理想变压器原、副线圈的匝数，已知小风扇额定电压为50V，下列说法正确的是( ) A.停机时c与b接触a B.吹热风时 c与a接触，d与b接触 C.吹冷风时d与a接触 4.如图，有一小型水电站发电机的输出功率为50kW，发电机的输出电压为250V。通过升压变压器升压后向远处输电，输电电压为10kV，输电线的总电阻R为10Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220V，两变压器均视为理想变压器，下列说法正确的是 A.升压变压器原、副线圈的匝数之比为1：200 B.输电线上损失的功率为250W C.降压变压器原、副线圈中的电流之比为995∶22 D.图中与灯泡串联的“300V，1000μF”的电容器一定会被击穿 5.如图所示，几个摆长相同的单摆，它们在不同条件下的周期分别为 关于周期大小关系的判断，正确的是( ) 二、多选题(每题5分，共25分，少选得3分，多选错选不得分) 6.如图所示，在竖直平面内的MM'和NN'之间存在垂直平面向里、 磁感应强度大小为B 的匀强磁场，MM'和NN'之间的距离为h， 在MM'上方高h处一长度为2L、宽度为L的矩形导体线框从 静止开始下落。已知h>L，线框的质量为m，。电阻为R， 线框下落过程中 ab边始终保持水平，不考虑空气阻力的影响， 重力加速度为g，下列说法正确的是( A.线框进入磁场的过程中线框中电流方向是a→b→c→d→a B.线框在完全进入匀强磁场后有可能做匀速直线运动 C.若线框刚进入匀强磁场区域时做匀速直线运动，则线框中电流的功率为 D.线框进入磁场的过程中通过导线截面的电荷量为 7.演示自感现象的实验电路如图所示，线圈的自感系数较大， 且使滑动变阻器R₁接入电路中的阻值大于线圈直流电阻， A1，A2为两个完全相同的灯泡，下列判断正确的是( ) A.接通开关S，灯A1、A2立即变亮 B.接通开关S，灯 A1 逐渐变亮，灯A2立即变亮 C.接通开关S，待电路稳定后断开开关S，灯A1、A2逐渐熄灭 D.接通开关S，待电路稳定后断开开关S，灯A1逐渐熄灭，灯A2闪一下后逐渐熄灭 8.如图，一列简谐横波沿x轴正方向传播，波源平衡位置位于，图中的实线和虚线分别为时的波形图。关于该简谐波，下列说法正确的是 A. 周期一定为1.2s B. 波速可能为10m/s C. 处的质点在 t=0.3s时加速度方向为沿y轴正方向 D.若位于 x=10m处的观察者沿x轴负方向靠近波源，则观察者接收到的频率比波源振动频率更大 9.一列简谐横波沿x轴传播，图甲是波传播到x=5m的质点M时的波形图，令此时刻t=0，图乙是质点N(x=3m)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. Q点开始振动的方向沿方向 B. t=0至t=3s时间内,质点M的路程为10cm C.自质点Q 开始振动，Q和原点的振动方向始终相反 D., 质点Q的位移为 10.频率相同的两列水波相遇，能够形成“稳定”的干涉图样。如图所示为两个频率相同、振幅均为A的相干波源产生的水波在水面上传播产生的干涉现象(俯视图)，其中实线和虚线分别表示两列波的波峰和波谷，t=0时刻P是波峰与波峰相遇的点，下列说法正确的是 ( ) A.质点P 和质点M在图示时刻的高度差为2A B、质点P、M是振动加强点，再过半个周期，质点Q、N也成为振动加强点 C.质点M振动一个周期，其路程为8A . D.若质点M振动的频率为2.5Hz，则从图示时刻起经1.5s后质点M的运动方向竖直向下 第Ⅱ卷 三、实验题(共8分) 11.某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素。 (1)䄬如右图组装单摆时，在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝 的橡皮夹夹牢摆线，再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧，如图甲所示。 这样做的目的是 (填选项前字母)。 A.保证摆动过程中摆长不变 B.需要改变摆长时便于调节 C.保证摆球在同一竖直平面内摆动 D.可使周期测量得更加准确 (2)他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺 从悬点量到摆球的最低端的长度L=1.0000m，再用游标卡尺 测量摆球直径，结果如右图所示，则该摆球的直径为 mm， 单摆摆长为 m(该空结果保留五位有效数字)。 (3)下列振动图像真实地描述了该单摆进行周期测量的四种操作过程，图中横坐标原点表示计时开始，A、B、C均为30次全振动的图像，这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是 (填字母代号)。(已知) 四、解答题 12.(12分)如图所示，竖直悬挂的轻弹簧下端系着A、B两物体， 弹簧的劲度系数为k=40N/m，剪断A、B间的细绳后，A做简谐运动，不计空气等阻力，弹簧始终没有超过弹性限度, g取10m/s²。求: (1)剪断细绳瞬间的回复力大小； (2)A做简谐运动的振幅： (3)A在最高点时的弹簧弹力大小。 13.(14分)在芯片制造过程中，离子注入是芯片制造重要的工序。甲图是我国自主研发的离子注入机，乙图是离子注入机的部分工作原理示意图。从离子源发出的离子经电场加速后沿水平方向先通过速度选择器，再进入磁分析器，磁分析器是中心线半径为R的四分之一圆环，其两端中心位置M和N处各有一个小孔，利用磁分析器选择出特定比荷的离子后经N点打在硅片(未画出)上，完成离子注入。已知速度选择器和磁分析器中的匀强磁场的磁感应强度大小均为B、方向均垂直纸面向外；速度选择器中匀强电场的电场强度大小为E。整个系统置于真空中，不计离子重力。求： (1)能从速度选择器中心线通过的离子的速度大小 v； (2)在第(1)问前提下，求能通过N打到硅片上的离子的比荷 ，并判断该离子的带电性质。 14.(16分)某实验室设计了一个装置，如图所示，水平固定的圆筒形磁体(S极)与其内圆柱形磁体(N极)之间的空隙中存在一辐向磁场，辐向磁场分布关于圆柱体的中轴线对称(距中轴线距离相等处的磁感应强度大小相等)。另有一个匝数为n匝、质量为 m、电阻为R、半径为r的圆线圈套在圆柱形磁体上，其线圈导线所在处的磁场的磁感应强度大小均为B。线圈在外力和安培力的共同作用下，以0位置为中心，在C、D之间做振幅为A、周期为T的简谐运动。以O为原点建立坐标如图所示，不计线圈与圆筒间的摩擦。(已知简谐运动的周期公式 (1)若线圈的速度为 v，求此时刻线圈中产生的感应电流为多大? (2)若线圈向x轴正向运动速度为 v时的加速度大小为a，求此时线圈所受的外力表达式? (3)若线圈经过0点(即x=0)时受到的外力大小为 已知匝、质量、电阻, 半径、磁感应强度、线圈振动周期T=2πs, 求线圈从O点向右经过 位置时，外力F的功率。 第 1 页 共 6 页 学科网（北京）股份有限公司 $$南开中学高二年级阶段性质量监测（一） 物理科目参考答案 2025年4月 题号 2 3 4 5 6 1 8 9 10 答案 B B CD BD BD AC CD 11.(1)AB (2) 16.4mm,0.99180m (3)A 【详解】(1)在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧，是为了防止 动过程中摆长发生变化，如果需要改变摆长来探究摆长与周期关系时，方便调节摆长，故AB正确，故选AB。 (2)[1]根据螺旋测微器读数规律 d=7.5mm+38.2×0.01mm=7.882mm 故填7.882： [2]根据题意，单摆摆长为 1=L-L=1.0000m-0.003941m=0.96059m 故填0.996059。 (3)当摆角小于等于5时，我们认为小球做简谐运动，所以振幅约为 A=Lsin5°=8.7cm 当小球摆到最低点开始计时，误差较小，测量周期时要让小球做30次全振动，求平均值，所以A合乎实验要求且 误差最小。 故选A。 12.2.(1)1N:(2)0.025m:(3)0 13.0-台(2是品离子带正电肉 【详解】(1)离子通过速度选择器时，有gE=qB 解得v=号(2)离子在磁分析器中，有g8=m二解得旦=E B R m B'R 对离子受力分析可知，离子受到洛仑兹力指向圆心O,根据左手定则可知离子带正电荷。 14.(I)i=2nB R 2线圈在0处左侧时，F=4m户+ma:线圈在O处右侧时，F=4产-ma R R 答案第1页，共2页 (3)2 32g7,4=28Am5R FoRT R 4π2n2B2r2 (4)0.88w 【详解】（1)线圈的速度为v时，线圈中的感应电动势E=nBLv=nB2πm=2πnBy 通过线圈的感应电流为i=E-2m8n (2)线圈的速度为v时，有两种情况①线圈在O处左侧时，有F-i,2πr·B=ma 解得F.4na户+ma②线圈在O处右侧时，有m:2rB-F=m R 解得F=4rma之-ma R (3)设导体棒向右经过x=+5A位置时的速度为，导体棒回复力与位移的比例系数为k,对棒从0 2 向极端位置运动过程，由动能定理可得 方MA=0-m 棒做简谐运动的周期 7=2限 解得 k=0.4NW/m,A=0.3m 对棒从O向x=+5A位置的运动过程，由动能定理可得 -w- m 解得 -a0r=015s 由导体棒回复力与位移大小成正比的特点可知，导体棒向右经过x=+A位置时有 4im产-Fak,5A R 2 解得 F=4m六-k.5 R A=(6-0.065)N 2 因此F的功率 R=Fv=(0.9-0.0093)W≈0.88w 答案第2页，共2页