天津市第九中学2024-2025学年高二下学期4月期中物理试题

2024-2025学年度第二学期阶段性质量检测试卷 高二年级物理学科 班级： 考号： 姓名： 一、单选题：本大题共5小题，共25分。 1.关于电磁波的发现及应用，下列说法正确的是( ) A.根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围也一定产生变化的电场 B.利用红外线的热效应能杀菌消毒，夜视仪利用了紫外成像技术 C.在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫调制 D.为了有效向外发射电磁波，振荡电路不必采用开放电路，但要提高振荡频率 2.某交流发电机的线圈在匀强磁场中匀速转动时，磁通量ρ随时间t变化的关系如图所示， 则下列说法正确的是( ) A. t=0时刻，线圈平面与中性面平行 B.1s内线圈中感应电流方向改变50次 C. t=0.015s时刻，线圈中的感应电流最大 D. t =0.01s时刻，线圈中感应电流方向不变 3.现在市场上的调光电灯、调速风扇是用可控硅 电子元件来实现调节的。如图为一个经过元件 调节后加在电灯上的电压，加在电灯上的电压是( ). A. 4.一个质点以U为中心做简谐运动，位移随时间变化的图像如图所示。n、b、c、d表示质点在不同时刻的相应位置，且b、d关于平衡位置对称，则下列说法正确的是( ) A.质点做简谐运动的方程为 B 质点在位置b与位置d时速度大小相同，方向不同 C.质点从位置a到c和从位置b到d所用时间相等 D.质点从位置a到b和从b到c的平均速度相等 5.一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分为各种单色光，α、b、c为三种色光(如图)，其中α光为蓝光，c光为红光，下列说法正确的是() A.玻璃对a、b、c三色光的折射率依次增大 B. a、b、c三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越小 C.若分别让a、b、c三色光通过一双缝装置，则a光的干涉 条纹的间距最小 D.若让a、b、c三色光以同一入射角从某介质射向空气，b光恰能发生全反射，则c光一定能发生全反射 二、多选题：本大题共3小题，共15分。 6.期末复习时小艾同学在课本中选取了几幅图片进行了知识回顾，如图所示，他的以下观点说法中正确的是( A.如图甲所示，当注射器内装有墨汁，注射器摆动时，沿着垂直于摆动的方向匀速拖动木板，在木板上的墨汁图样，大致表示注射器末端运动规律x-t图像 B.研究受迫振动的实验如图乙所示，原来静止的四个小球，当a摆起来以后，其余三个小球会逐渐摆动起来，它们摆动的振幅不同，但周期相同 C.观察水波的干涉图样，如图丙所示，两列频率相同的水波相遇后，振动加强点始终处于波峰位置 D.如图丁所示，是利用水波观察多普勒效应，左侧水波的频率高于右侧的水波频率，是由于振源小球向左侧移动形成的 7.如图所示为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器。升压变压器原、副线圈匝数之比为 20，其输入电压如图所示，输电功率为200kW，输电线总电阻为 则下列说法征确的是( A.降压变压器副线圈输出的交流电频率为100Hz B.升压变压器副线圈的电压有效值为10000V C.高压输电线上损失的功率为6400W D.深夜用户的用电器减少，输电线上损失的功率将变小 8.一列简谐横波在介质中沿x轴正方向传播，p、Q是平衡位置分别为 和 处的两个质点，从某时刻开始计时，质点p和Q的振动图像分别如图甲和乙所示。下列说法正确的是( A.该简谐横波的波长可能为0.4m B.该简谐横波的传播波速可能为 处质点的振动方程可能为 D.观察者与波源相向运动，观察者接收到的频率小于2.5Hz 三、实验题：本大题共2小题，每空2分，共14分。 9.某学习小组利用如图甲所示的装置测量当地的重力加速度。 ①测量小球直径时游标卡尺如图乙所示，其读数为 mm； ②实验中，测出不同摆长！对应的周期T，作出 图像，如图丙所示，图线的斜率 为k，进而求出 : ③某同学利用周期公式测定的值比当地公认值偏小，造成的原因可能是 。 A.开始计时时，过早按下秒表 B.实验时误将49次全振动记为50次 C.测摆长时摆线拉得过紧 D.摆线上端悬点未固定，振动中出现松动，使摆线长度增加了 10.某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行。正确操作后，做出的光路图及测出的相关角度如图1所示。 (1)此玻璃的折射率计算式为n= (用图中的θ₁、θ₂表示)； (2)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度 (选填“大”或“小”)的玻璃砖来测量； (3)实验中，如果增加入射光线与法线夹角，则出射光线与入射光线的距离将会 (选填“增大”或“减小”); (4)若该同学用他测得的多组入射角θ₃与折射角θ₄做出 的图像如图2所示，下列判断不正确的是 。 A.他做实验时，研究的是光线从空气射入玻璃的折射现象 B.玻璃的折射率为0.67. C.玻璃的折射率为1.5 D.玻璃临界角的正弦值为0.67 第 65535 页 共 7 页 学科网（北京）股份有限公司 四、计算题：本大题共3小题，共46分。 11.(14 分)如图所示，交流发电机的矩形线圈abcd中, 匝数 匝，线圈电阻 外电阻； 线圈在磁感应强度 的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴00匀速转动，转速为 (1)求产生感应电动势的最大值； (2)若从图示位置开始计时，写出感应电流随时间变化的函数表达式； (3)交流电压表和交流电流表的示数各为多少? (4)此发电机的功率为多少? (5)从图示位置起，转过90°过程中，平均电动势为多少? 通过线圈截面的电荷量为多少? 第 65535 页 共 7 页 学科网（北京）股份有限公司 12.(16分)如图所示，AC为光滑半圆轨道，其半径 BD为足够长的粗糙斜面轨道，其倾角 两轨道之间由一条足够长的光滑水平轨道AB相连，B处用光滑小圆弧平滑连接，轨道均固定在同一竖直平面内。质量为 的物块b静止在水平轨道上，质量为 的物块a从b的左侧沿水平轨道以速度v₀向b运动，并与b发生弹性正碰。碰撞后a沿半圆轨道运动到C点时，轨道对其弹力大小为10N。已知物块与斜面之间的动摩擦因数 物块a、b都视为质点，且两物块不再发生第二次碰撞，不计空气阻力，取 求： (1)两物块碰后瞬间物块a的速度大小 (2)物块b在斜面上运动的时间t。 第 65535 页 共 7 页 学科网（北京）股份有限公司 13.(16分)如图所示，两根足够长的电阻不计的光滑平行金属导轨固定在水平面内，两导轨间的距离为 ，之间接有阻值为 的定值电阻。一根质量为 的均匀金属棒 ab放在导轨上，与两导轨垂直且保持良好接触，ab在导轨间的电阻为 ，整个装置放在磁感应强度为 ”的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下。现对金属棒 ab施加水平向右的恒力 ，使之由静止开始运动，求： (1)金属棒 ab中电流的方向及最大速度1 (2)金属棒 ab由静止释放至达到最大速度的过程中，电阻R产生的焦耳热为 ，求该过程中金属棒 ab移动的距离x及通过电阻R的电量q。 (3)金属棒 ab由静止释放至达到最大速度的过程中，经历的时间t。 第 65535 页 共 7 页 学科网（北京）股份有限公司 $$第九中学高二期中物理学科 答案和解析 1.【答案】C 【解析】解：A根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的磁场周围也产生稳定的电场，均匀变化的电场周围产 生稳定的磁场：周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场周围也一定产生周 期性变化的电场，故A错误： B利用紫外线的化学效应能杀菌消毒，夜视仪利用了红外成像技术，故B错误： C在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫调制，故C正确： D,为了有效向外发射电磁波，必须采用开放电路，同时提高振荡电路的振荡频率，故D错误。 故选：C。 均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场，紫外线的化学效应能杀菌消毒，使载波随各种信号而改变的 技术叫调制，为了有效向外发射电磁波需要采用开放电路。 电磁波可以通过电缆、光缆进行有线传输，也可以实现无线传输。电磁波的频率越高，相同时间传递的信 息量越大。 2.【答案】D 【解析】解：A、t=0时刻，线圈中的磁通量为零，则线圈平面与中性面垂直，故A错误： B、由图像可知，交流电的频率为50Hz,每转一周电流方向改变两次，因此1s内电流方向改变100次，故 B错误： C、t=0.015s时刻，线圈中磁通量变化率为零，感应电动势为零，感应电流为零，故C错误： D、当线圈的磁通量最大时，线圈经过中性面，电流方向发生改变，而当t=0.01s时刻，线圈中的磁通量为 零，则线圈平面与中性面平行，线圈中感应电流方向不变，故A正确： 故选：D。 根据感应电动势与磁通量是互余关系，即磁通量最大，感应电动势最小：而磁通量最小，感应电动势最大， 结合图像进行判断：当线圈的磁通量最大时，线圈经过中性面，电流方向发生改变。 本题关键抓住感应电动势与磁通量的关系，即磁通量最大，感应电动势最小：而磁通量最小，感应电动势 最大。 3.【答案】B 第1页，共9页 【解析】解：由图可知该电压的周期为T,设加在电灯的有效电压为U,根据电流的热效应有 T U2 R一+0×2=R 得 1 U=2Uo 故ACD错误，B正确。 故选：B。 交变电流有效值的求解方法通常有两种：(1)按照标准的正弦式或余弦式变化的交变电流，可利用该种交变 电流有效值与峰值之间的固定关系式求解：(2)对于非正弦式或余弦式变化的交变电流，必须根据有效值的 定义求解，由于有效值的概念是根据电流的热效应定义的，故计算有效值的依据是电流的热效应，通常采 用分段的方法计算一个周期内产生的热量。 本题考查了交流电电压的有效值，关键要明确正弦式交流电有效值的求法，常规题。 4.【答案】C 【解析】解：根据图像可得周期T=8s,故@=号==京所以简谐运动方程为：×=Asn女，故A错 8s 误： B、由振动图像可知，直线在b位置和位置的速度大小相等，方向相同，故B错误： C、质点从位置a到c的时间为2s,从位置b到d的时间为2s,故时间相等，故C正确： D、质点从位置a到b和从位置b到c的过程中时间相等，但位移大小不同，a到b的位移小于b到c的位移，所 以质点a到b的平均速度小于b到c的平均速度，故D错误。 故选：C。 利用图像确定简谐运动的位移方程，根据位移公式和图像做出相应的解答。 利用图像写出简谐运动的位移方程，从中判断出时间和位移的变化情况，利用平均速度的定义式完成比较 即可。 5.【答案】C 【解析】解：A由图可知，a、b、c三色光的偏折程度依次减小，则玻璃对a、b、c三色光的折射率依次减 小，故A错误： B.因为玻璃对a、b、c三色光的折射率依次减小，则由v=可知，a、b、c三色光在玻璃三棱镜中的传播速 度依次越来越大，故B错误： C因为a光为蓝光、c光为红光，则c光的频率最小、a光的频率最大，所以由c=f可知，c光的波长最长，a 第2页，共9页 光波长最短， 根据双缝干涉条纹的间距与波长的关系可知：4x=台入， 由此可知，若分别让a、b、c三色光通过一双缝装置，则a光的干涉条纹的间距最小，故C正确： D.因为玻璃对a、b、c三色光的折射率依次减小，则snC=可知，a光的临界角最小，c光临界角最大， 由此可知，若让a、b、c三色光以同一入射角从某介质射向空气，b光恰能发生全反射，则c光不能发生全反 射，故D错误： 故选：C。 A.由图可知，a、b、c三色光的偏折程度依次减小，据此分析判断： B结合前面分析，由v=气据此分析判断： C结合题意，根据c=f入、4x=二入，即可分析判断： D.结合前面分析，根据snC=之即可分析判断。 本题考查折射率的波长表达式和速度表达式，解题时需注意，对于光在介质中的传播速度与折射率的关系， 当知道光的频率时，也可以转化成折射率与波长的关系。 6.【答案】ABD 【解析】【分析】 受迫振动的频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关：产生多普勒效应的原因是观察者和波源之间 发生了相对运动，从而使观察者接收到的波的频率发生了变化： 本题考查了振动图像，受迫振动的频率问题，多普勒效应，波的叠加原理及规律的理解能力，难度不大， 是一道基础题，熟练掌握基础知识即可正确解题。 【解答】 A如图甲所示，当注射器内装有墨汁，注射器摆动时，沿着垂直于摆动的方向匀速拖动木板，在木板上的墨 汁图样，横坐标代表时间，纵坐标代表离开平衡位置的位移，大致表示注射器末端运动规律x一t图像，故A 正确： B.受迫振动的频率等于驱动率的频率，与物体的固有频率无关，所以研究受迫振动时，当α摆起来以后，其 余三个小球会逐渐摆动起来，它们摆动的振幅不同，但周期相同，故B正确： C根据波的叠加可知，两列频率相同的水波相遇后，当波峰与波峰、或波谷与波谷相遇时，振动是加强的， 是振动加强点，但位移时大时小，所以振动加强点不是始终处于波峰位置，故C错误： D产生多普勒效应的原因是观察者和波源之间发生了相对运动，从而使观察者接收到的波的频率发生了变 第3页，共9页 化，如图丁所示，是利用水波观察多普勒效应，左侧水波的频率高于右侧的水波频率，是由于振源小球向 左侧移动形成的，故D正确。 7.【答案】CD 【解析】解：A、因升压变压器初级输入交流电的频率为：「==50H2,可知降压变压器副线圈输出的交 流电频率为50Hz,故A错误： B、升压变压器初级电压有效值为：U1=9V=250V2V 副线圈的电压有效值为：山2=兴，=孕×250√2v=5000√2y,故B错误： C、根据功率的公式可知，高压输电线上损失的功率为P=(层)R:=(09》×8w=6400W,故 C正确： D、到用电低峰一深夜，用户的用电器减少，则变压器的输入功率减小，输电线上的电流减小，根据功率公 式：P我=PR线，由此可知，输电线上损失的功率将变小，故D正确。 故选：CD 由图乙读出交流电周期，再求交流电频率： 由图甲读出升压变压器原线圈的电压最大值，由U=号号求出升压变压器原线圈的电压有效值： 根据公式P=U计算高压输电线上电流有效值。根据功率公式求损失的功率，并判断用电低峰损失功率的 变化。 解决本题的关键要知道：1、输送功率与输送电压、电流的关系：2、变压器原副线圈的电压比与匝数比的 关系：3、升压变压器的输出功率、功率损失、降压变压器的输入功率关系。 8.【答案】AC 【解析】【分析】 本题考查振动的规律和多普勒效应，解决问题的关键是理解振动图像的物理意义，知道波长、周期和波速 之间的关系，会书写质点的振动方程，理解多普勒效应。 【解答】 A由振动图像可知质点P、0的振动情况完全相反所以x2-名1=(m+)(0n=0,12),化简得1=22=型= 2n+1 2n+7m(m=0,1,2),当n=1时，1=0.4m,故A正确： 1.2 B由振动图像可知该简谐横波的传播周期r=0,4s,该简谐横波的传播波速为v=片=msn=012小， 3 第4页，共9页 所以该简谐横波的传播波速不可能为1.5m/s,故B错误： C.由A项分析可知当n=0时，1=1,2m,在t=0时xo=0.5m处的质点恰好处于波峰位置，该质点的振动 方程为y=4cos5πt(cm),故C正确： D,波源发出简谐横波的频率是2.5Hz,观察者与波源相向运动，观察者接收到的频率大于2.5Hz,故D错 误。 故选AC。 9.【答案】120AD 【解析】解：(1)游标卡尺的读数为12mm+0×0.1mm=12.0mm （②)根据单摆的周期公式7=2仔可得7=号山，所以在2-图像中斜率k=号，则g=受 (3)根据单摆周期公式可得g=4之 T2 A、开始计时时，过早按下秒表，则会造成周期T偏大，则测量结果g偏小，故A正确： B、实验时误将49次全振动记为50次，会造成周期T偏小，则测得的g会偏大，故B错误： C、测摆长时摆线拉得过紧是摆线长偏大，则测得的g偏大，故C错误： D、摆线上端悬点未固定，振动中出现松动，使摆线长度增加了，则摆线的测量值偏小，且测量的周期偏大， 则测得的g偏小，故D正确。 故选：AD 故答案为：120：（②）(3)AD. (1)根据游标卡尺的读数规则读数： (2)根据周期公式写出T2-图像的函数表达式： (3)根据单摆周期公式分析即可。 熟练掌握游标卡尺的读数规则，单摆的周期公式是解题的基础。 10.【答案】cos01 大：增大：B。 c0s02 【解析】解：()玻璃的折射率为：n=血90-=os0 sin(90°-02) c0502 (2)为了减少误差，应选用宽度大的玻璃砖来测量： (3)如果增加入射光线与法线夹角，根据折射定律可知，折射线与法线的夹角也增大，所以出射光线与入射 光线的距离将会增大： (4)A由图2可知，入射角大于折射角，根据光的折射定律实验原理可知，该同学研究的是光从空气射入玻 璃的情况，故A正确： 第5页，共9页 BC,折射率n=8≈1.5，故B错误，C正确： sine4 D临界角的正弦值为：snC=片=亡=067，故D正确， 此题选不正确的，故选：B。 故答案为：(2)大：3)增大：（④）B。 (1)根据折射定律，结合入射角和折射角求出玻璃的折射率： (2)为了减小实验误差，应选用宽度大一些的玻璃砖测量： (3)根据折射定律分析即可 (4)根据折射定律求sin02一sin01函数，结合sin02-sin01图像斜率的含义求折射率。 本题考查了利用“插针法”测量玻璃的折射率的实验，解决此题的关键要懂得实验的原理，要求学生会根 据图象处理实验数据，并会分析实验误差。 11.【答案】平均有效有效 【解析】解：(1)线圈的角速度为ω=2m转=2π×100rad/s=200πrad/s 产生的感应电动势最大值为： Em=nBSw=100×0.05×0.5×0.3×200πV=150πV (2)根据闭合电路欧姆定律得电流的最大值为： a=发品=00A=30A 感应电流的瞬时表达式为：i=Imcoswt=30πC0s200πt(A) 3)电流表的示数为：1=》=%A=15VZA 电压表的示数为：U=1R=15V2π×4.8=72√2πV ④电动势有效值为E=号=10V=75V2πv 发电机的功率为：P=E1=75V2π×15v√2πW=2250π2W: (5)平均电动势为： E=n n空=n48g=10x05x0503x20y=30v, A=n E △中 BS 通过线圈截面的电荷量为：q=I△t=+,△t=nR十，=nR+ 解得q=0.15C (6)计算流过界面电量用平均值：计算电功、焦耳热用有效值：测量仪表显示有效值。 答：(1)产生感应电动势的最大值为150πV。 第6页，共9页 (2)若从图示位置开始计时，感应电流随时间变化的函数表达式i=30πcos200πt(4): (3)交流电压表和交流电流表的示数分别为72√2πV,15V2π： (4)此发电机的功率为2250π2W: (5)从图示位置起，转过90过程中，平均电动势为300V,通过线圈截面的电荷量为0.15C: (6)平均，有效，有效。 (1)线圈中产生正弦式交变电流，根据Em=nBSω求出感应电动势的最大值： (2)先根据闭合电路欧姆定律求出感应电流的最大值，由ω=2π#求出角速度w,即可写出感应电流随时间 变化的函数表达式： (3)交流电压表和交流电流表测量的是有效值，根据有效值与最大值的关系！=停求交流电流表的示数：由 欧姆定律求交流电压表的示数： (4)由P=EI可求得发电机的功率： (⑤)由法拉第电磁感应定律可求得平均电动势，由闭合电路欧姆定律和电流的定义式求通过线圈截面的电荷 量： (6)计算流过界面电量用平均值：计算电功、焦耳热用有效值：测量仪表显示有效值。 本题考查有关交流电产生的基础知识，要能根据题意写出瞬时值的表达式，知道有效值跟峰值的关系。要 知道线框在匀强磁场中匀速转动时，产生正弦式交变电流，对于交流电表读数、求产生的热量均由交变电 的有效值来确定，计算流过界面电量用平均值。 12.【答案】两物块碰后瞬间物块a的速度大小v.为10m/s: 物块b在斜面上运动的时间t为1.6s。 【解析】解：(1)物块a运动到最高点C时，有 呢 mng+N=ma 物块a从A运动C的过程，满足机械能守恒 1 1 ma哈=mg2R+2m,呢 解得 va =10m/s (2)两物块发生弹性正碰，选取水平向右为正方向 mavo ma(-va)+movp 1 1 1 乏ma哈=乞ma哈+乞mb呢 第7页，共9页 物块b在斜面上做匀减速直线运动，满足 mogsine umpgcose mpa Vb t=- a 解得 t=1.6s 答：(1)两物块碰后瞬间物块a的速度大小va为10m/s: (2)物块b在斜面上运动的时间t为1.6s。 (1)根据机械能守恒求两物块碰后瞬间物块α的速度大小： (2)根据动量守恒和机械能守恒求物块b在斜面上运动的时间t。 本题是一道力学综合题，分析清楚物块的运动过程是解题的前提，应用动量守恒定律、机械能守恒定律即 可解题。 13.【答案】解：(1)由右手定则，金属棒ab中电流的方向为b→a: 速度最大时受力平衡，根据平衡条件可得：F安=BL=F 产生的感应电动势为：E=BLvm 根据闭合电路的政姆定律可得：1=号 联立解得：'m=2m/s: (2)金属棒ab由静止释放至达到最大速度的过程中，电阻R产生的焦耳热为：Q=3) 由公式Q=年，Qa可得：Qg=利 由功能关系得：Fx=Q鱼+m喝 解得：x=8m: 根据电荷量的计算公式可得： E △中BLx q=1△t=R+TAt=R+7=R+7 代入数据解得：q=4C (3)由动量定理得：Ft一BI儿t=mvm 其中g=1t=4C 解得：t=8s 答：(1)金属棒ab中电流的方向及最大速度为2m/s: 第8页，共9页 (2)该过程中金属棒ab移动的距离为8m,通过电阻R的电量为4C: (3)金属棒ab由静止释放至达到最大速度的过程中，经历的时间为8s。 【解析】(1)由右手定则判断电流的方向，速度最大时受力平衡，根据平衡条件结合闭合电路的欧姆定律求 解最大速度： (2)求出金属棒b由静止释放至达到最大速度的过程中产生的总的焦耳热，由功能关系求解位移，根据电荷 量的计算公式电荷量： (3)由动量定理求解经历的时间t。 对于安培力作用下导体棒的运动问题，如果涉及电荷量、求位移问题，常根据动量定理结合法拉第电磁感 应定律、闭合电路的欧姆定律列方程进行解答。 第9页，共9页