天津市崇化中学2024-2025学年高二下学期期中物理试卷

2024-2025学年天津市南开区崇化中学高二（下）期中物理试卷 一、单选题：本大题共6小题，共24分。 1.如图甲所示。用一台发电机给滑动变阻器R供电，发电机产生的交变电流的电动势如图乙所示，发电机线圈的总电阻。电压表为现想交流电压表，调节滑动变阻器时，下列说法正确的是(    ) A. 该发电机线圈转动的角速度为 B. 线圈转至图甲位置时，线圈中感应电流最大 C. 理想电压表示数为20V，电阻R的功率为40W D. 如把击穿电压为20V的电容器与滑动变阻器并联，电容器将被击穿 2.为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡、，电路中分别接了理想交流电压表、和理想交流电流表、，导线电阻不计，如图所示。当开关S闭合后(    ) A. 示数变大，与示数的比值不变 B. 示数变大，与示数的比值变大 C. 示数变小，与示数的比值变大 D. 示数不变，与示数的比值变小 3.一列简谐横波沿x轴正方向传播，周期为T，时的波形如图所示。时     A. 质点a速度方向沿y轴负方向 B. 质点b沿x轴正方向迁移了1m C. 质点c的加速度为零 D. 质点d的位移为 4.图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，a、b两质点的横坐标分别为和，图乙为质点b从该时刻开始计时的振动图象，下列说法正确的是(    ) A. 该波沿方向传播，波速为 B. 质点a经4s振动的路程为4m C. 此时刻质点a的速度沿方向 D. 质点a在时速度为零 5.下列有关光现象的说法正确的是(    ) A. 司机开车时戴的司机眼镜是利用了光的干涉原理制成的 B. 以相同入射角从水中射向空气，紫光能发生全反射，红光也一定能发生全反射 C. 在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由紫光改为红光，则条纹间距一定变大 D. 拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度 6.中国古人对许多自然现象有深刻认识，唐人张志和在《玄真子涛之灵》中写道：“雨色映日而为虹”。从物理学角度看，虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的。如图是彩虹成因的简化示意图，其中a、b是两种不同频率的单色光，则两光(    ) A. 在同种玻璃中传播，a光的传播速度一定大于b光 B. 以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行面后，b光侧移量大 C. 以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是a光 D. 在光的双缝干涉实验中，b光的干涉条纹比a光的宽 二、多选题：本大题共4小题，共16分。 7.下列说法正确的是(    ) A. 图甲是水流导光现象，这是由光的全反射引起的物理现象 B. 图乙中照相机镜头上镀上增透膜是利用了光的干涉现象 C. 图丙中若得到如图所示明暗相间条纹，说明被检测工件表面平整 D. 若只旋转图丁中偏振片M、N中的一个，光屏P上的光斑亮度不会发生变化 8.a、b两种单色光以相同的入射角从空气斜射向同一玻璃中，光路如图所示，关于a、b两种单色光，下列说法中正确的是(    ) A. 若用单色光a、b分别通过同一单缝发生衍射时，单色光a的中央亮纹更宽 B. b光在该玻璃中传播的速度较大 C. 增大从空气斜射向玻璃的入射角，b光先发生全反射 D. 用同一装置进行双缝干涉实验，a光在屏上的干涉条纹的间距较大 9.光电效应的实验结论是：对于某种金属(    ) A. 无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应 B. 无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应 C. 超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小 D. 超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大 10.用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图．则这两种光(    ) A. 照射该光电管时a光使其逸出的光电子最大初动能大 B. 从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角大 C. 通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距大 D. 通过同一玻璃三棱镜时，a光的偏折程度大 三、实验题：本大题共2小题，共12分。 11.在“测量玻璃的折射率”实验中：如图甲所示，甲同学先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面和。O为直线AO与的交点。在直线AO上竖直地插上、两枚大头针。 下列哪些措施能够有效提高实验精确程度______； A.选用两光学表面平行的玻璃砖 B.选用两光学表面间距适当大些的玻璃砖 C.选用粗的大头针完成实验 D.玻璃砖同侧两枚大头针间的距离尽量大些 乙同学在画界面时，不小心将两界面、间距画得比玻璃砖宽度大些，如图乙所示，若其他操作正确，则他测得的折射率与真实值相比______选填“偏大”、“偏小”或“相同”； 如图丙所示，丙同学以入射点O为圆心，以长度为半径画圆，与入射线PO交于M点，与玻璃中折射线OQ交于E点，过M、E点分别向法线作垂线交于N、F点，量得，，则他测得该玻璃的折射率为______。 12.如图甲所示，在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为：①光源、②滤光片、③、④、⑤遮光筒、⑥毛玻璃。 光学元件③为单缝，光学元件④为______。 若实验中发现干涉条纹太密，难以测量。下列操作可以使条纹变稀疏的是______。 A.改用波长较短的光如紫光做入射光 B.增大双缝到屏的距离 C.减少双缝间距 D.增大双缝间距 将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图乙所示。然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，记下此时图丙中手轮上的示数求得相邻亮条纹的间距为______ mm。 四、计算题：本大题共3小题，共48分。 13.如图所示，光滑曲面AB与粗糙水平面BC平滑连接于B点，BC右端连接内壁光滑、半径的细圆管CD，管D端正下方直立一根劲度系数的轻弹簧，轻弹簧下端固定，上端恰好与管口D端齐平，质量的小球从A点由静止开始下滑，进入管口C端时对上管壁有10N的作用力，通过CD后压缩弹簧，在压缩弹簧过程小球的最大动能，已知小球与BC间的动摩擦因数，粗糙水平面BC的长度。不计空气阻力，取重力加速度大小。求： 小球通过C点时的速度大小； 曲面AB的高度H； 在压缩弹簧过程中小球获得最大动能时弹簧的弹性势能。 14.如图所示，有一磁感应强度大小为B的水平匀强磁场，其上下水平边界的间距为H；磁场的正上方有一长方形导线框，其长和宽分别为L、，质量为m，电阻为现将线框从其下边缘与磁场上边界间的距离为h处由静止释放，测得线框进入磁场的过程所用的时间为线框平面始终与磁场方向垂直，线框上下边始终保持水平，重力加速度为求： 线框下边缘刚进入磁场时线框中感应电流的大小和方向； 线框的上边缘刚进磁场时线框的速率； 线框下边缘刚进入磁场到下边缘刚离开磁场的全过程中产生的总焦耳热 15.如图所示，在平面直角坐标系xOy中，x轴上方区域有垂直于纸面向里的磁场，磁感应强度为B，x轴下方区域有水平向左的匀强电场，P点是y轴上的一点。一质量为m、电荷量为q的带电粒子以初速度v从坐标原点O平行于纸面射入磁场，方向与x轴负向的夹角为，从A点射出磁场。粒子在电场中的运动轨迹与y轴相切于P点。不计粒子的重力。求： 、O两点的距离； 粒子从O点到A点所用的时间； 粒子从A点到P点电场力做的功。 答案和解析 1.【答案】D  【解析】解：A、由图乙可知，该发电机线圈转动周期为，则该发电机线圈转动的角速度为，故A错误； B、线圈转至图甲位置时，磁场与线圈平面垂直，即位于中性面，感应电动势为零，线圈中感应电流为零，故B错误； C、由图乙可知，感应电动势的最大值为，则有效值为 电流有效值为 理想电压表示数为 电阻R的功率为 ，故C错误； D、如把击穿电压为20V的电容器与滑动变阻器并联，电容器两端的电压最大值为，则电容器将被击穿，故D正确。 故选：D。 由图乙读出周期T，再由求发电机线圈转动的角速度；线圈转至中性面时，线圈中感应电流为零；由图乙读出电动势最大值，从而求得电动势有效值，由闭合电路欧姆定律求出电流有效值，由欧姆定律求出R电压的有效值，即为电压表的示数；由求电阻R的功率；根据电容器两端的电压最大值与击穿电压的关系判断电容器能否被击穿。 本题考查交变电流的产生及有效值与峰值的关系，要注意交流电压表示数为有效值，求电功率要用有效值。 2.【答案】A  【解析】解：CD、由于理想变压器原线圈接到电压有效值不变，则副线圈电压不变，示数不变，与示数的比值不变，故CD错误。 AB、开关S闭合后，变压器副线圈的负载电阻减小，不变，由欧姆定律可得示数变大，由于理想变压器，与示数的比值不变，所以与示数的比值不变，故A正确、B错误。 故选：A。 和闭合电路中的动态分析类似，可以根据的变化，确定出总电路的电阻的变化，进而可以确定总电路的电流的变化的情况，在根据电压不变，来分析其他的原件的电流和电压的变化的情况。 电路的动态变化的分析，总的原则就是由部分电路的变化确定总电路的变化的情况，再确定其他的电路的变化的情况，即先部分后整体再部分的方法。 3.【答案】C  【解析】A、根据图像可知，经过后质点a到达平衡位置且向上运动，所以t时，质点a的速度方向沿着y轴正方向，故A错误。 B、在机械波中，各质点不会随波迁移，只会在平衡位置附近做机械振动，故B错误。 C、经过后质点c到达平衡位置且向下运动，所以t时，质点c的加速度为零，故C正确。 D、根据平移法可知，0时刻质点d的振动方向沿着y轴的正方向，所以t时，质点d在波峰，位移为5cm，故D错误。 故选C。 由波动图像，分析各质点的振动情况，从而判断四分之一个周期后各个质点的振动情况。 解决该题需要掌握用同侧法判断质点的振动状态，知道质点不会随波一起迁移，知道做简谐运动的振动特点。 4.【答案】D  【解析】解：A、b点该时刻的振动方向是沿y轴正方向，由平移法可知波向轴方向传播，由图可知，波长，周期，则波速，选项A错误。 B、质点a振动4s，是经过了半个周期，质点运动过的路程为振幅的2倍，即为1m，选项B错误 C、此时刻b的振动方向是向y轴正方向，ab间相隔半个波长，振动步调完全相反，所以此时刻质点a的速度沿方向，选项C错误。 D、在时，质点b在正的最大位移处，ab两质点的振动步调完全相反，所以质点a在负的最大位移处，此时a的速度为零，选项D正确。 故选：D。 该题考查了简谐波的传播和质点的振动，解答该题要熟练的掌握波传播方向的判断，常用的方法有“微平移法”、“带动法”、“上下坡法”、“振向波向同侧法”和“头头尾尾相对法”，还有就是要熟练的掌握步调一致的点的判断和步调始终相反的点的判断。会通过时间计算振动质点通过的路程。 5.【答案】C  【解析】解：A、司机开车时戴的司机眼镜是利用了光的偏振原理制成的，故A错误； B、根据可知折射率n越大临界角C越小，由于紫光的折射率大，故临界角小，故当紫光能发生全反射，入射角不一定大于红光的临界角，故红光不一定能发生全反射，故B错误； C、根据双缝干涉条纹间距公式可知，在其它条件不变的情况下，将入射光由紫光改为红光即波长增大，相邻条纹间距一定变大，故C正确； D、偏振片只能使振动方向与偏振片狭缝的方向相同的那一部分光透过，而沿其它方向振动的光被减弱；玻璃的反射光是偏振光，拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱玻璃的反射光，故D错误。 故选：C。 偏振片只能使振动方向与偏振片狭缝的方向相同的那一部分光透过透过，而其它光不能通过；双缝干涉实验中相邻亮条纹之间的距离满足公式；全反射的临界角C满足折射定律。 本题考查光的干涉、偏振、全反射等，知识点多，难度小，关键是记住基础知识，识别常见光现象。 6.【答案】D  【解析】解：由图可知，光线a的折射率大于b，根据 可以确定a光在同种玻璃中速度小于b光，故A错误； B.以相同的入射角度射入平行玻璃砖折射率越大侧移量越大，则a光侧移量较大，故B错误； C.以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是b光，因为根据 折射率越大，越容易发生全反射，在水外越不容易看到，故C错误； D.光线a的折射率大，波长小，频率大，根据 可知同样的“双缝干涉”装置条件下，a光的干涉条纹小于b光的干涉条纹宽度，故D正确。 故选：D。 由图看出第一次折射时，b光折射角较大，其折射率较小，频率较小，波长较长，波速大；以相同的入射角度射入平行玻璃砖折射率越大侧移量越大；折射率较小，则临界角大，不容易发生全反射；根据双缝干涉条纹间距公式分析。 光照射到两种介质界面上时，光线全部被反射回原介质的现象称为全反射现象。发生全反射的条件：①光线从光密介质斜射向光疏介质；②入射角大于或等于临界角。 7.【答案】AB  【解析】解：图甲是水流导光现象，当激光从水中射向空气时，若入射角大于或等于激光的临界角，则激光会发生全反射，保持在水中传播，从而将看到光沿弯曲水流传播的现象，所以该现象是一种光的全反射现象，故A正确； B.图乙中照相机镜头上镀上增透膜是利用了光的干涉现象，故B正确； C.图丙中得到明暗相间条纹间距不平行等距，说明被检测工件表面不平整，故C错误； D.自然光通过偏振片M后成为偏振光，随两偏振片透振方向的夹角变化，偏振光亮度将发生变化，若只旋转图丁中偏振片M、N中的一个，光屏P上的光斑亮度将发生变化，故D错误。 故选：AB。 根据光的全反射现象分析；根据薄膜干涉原理分析；自然光通过偏振片M后成为偏振光，随两偏振片透振方向的夹角变化，偏振光亮度将发生变化。 本题考查了光学的相关问题，考查知识点针对性强，难度较小，考查了学生掌握知识与应用知识的能力。 8.【答案】AD  【解析】解：两光的入射角相等，由题图可知，a光的折射角大，由折射定律 可知，b光折射率大于a光的折射率，b光频率大于a光的频率，由频率和波长的关系可知，a光的波长大于b光的波长，光发生明显衍射的条件的是障碍物的尺寸与光的波长差不多，或者小于光的波长，所以相同障碍物下，a光的衍射现象更明显，即单色光a的中央亮纹更宽， 由折射率与波速的关系有 b光在玻璃中的传播速度的速度小，故A正确，B错误； C.发生全反射的条件是从光密介质到光疏介质，所以从空气射向玻璃不符合发生全反射的条件，故C错误； D.双缝干涉实验的条纹间距公式为 a光的波长大，所以同一套装置情况下a光的干涉条纹间距大，故D正确。 故选：AD。 根据折射定律分析玻璃对a光和b光折射率的大小，即可确定出频率的大小和波长的大小，根据光发生明显衍射的条件分析；根据波速关系比较光在玻璃中传播速度的大小；根据发生全反射的条件分析；双缝干涉条纹间距与波长成正比，由此分析即可。 本题是几何光学与物理光学的综合，关键要掌握折射率与光的波长、频率、临界角、光速等量的关系。 9.【答案】AD  【解析】解：A、每种金属都有它的极限频率，只有入射光子的频率大于极限频率时，才会发生光电效应，无论光照强度多强，都不能发生光电效应，故A正确； B、发生光电效应的条件是光的频率大于极限频率，与光照强度无关，故B错误； C、由光电效应方程，可知入射光子的频率越大，产生的光电子的最大初动能也越大，与入射光的强度无关，故C错误； D、根据光电效应方程可知入射光子的频率越大，产生的光电子的最大初动能也越大，故D正确． 故选： 只要明确光电效应的特点就能顺利解决本题．能否发生光电效应于光照强度无关，其条件是光的频率大于金属的极限频率． 本题比较简单，直接考察了对光电效应的掌握情况，明确光电电流的大小和初动能的大小决定因素是不同的． 10.【答案】BC  【解析】【分析】 要明确各种单色光的折射率和波长、频率之间的关系：折射率越大则频率越大，波长越小．对于本题解题的关键是通过图象判定a、b两种单色光谁的频率大，反向遏止电压大的则初动能大，初动能大的则频率高，故b光频率高于a光的． 要熟练掌握所学公式，明确各个物理量之间的联系．如本题中折射率、临界角、光子能量、最大初动能等都与光的频率有关． 【解答】 A、由光电效应方程，由题图可得b光照射光电管时遏止电压大，则使其逸出的光电子最大初动能大，b光的频率大，波长小，故A错误； B、b光的频率大，在玻璃中的折射率大，由可知：从同种玻璃射入空气发生全反射时，b光的临界角小，a光临界角大，故B正确； C、发生双缝干涉时，，b光波长小，相邻条纹间距b光小，a光大，故C正确； D、在玻璃中的折射率，b光的偏折程度大，故D错误。 故选：BC。 11.【答案】BD；  偏小；    【解析】解：采用插针法测定光的折射率的时候，应选定光学表面间距大一些的玻璃砖，这样光路图会更加清晰，减小作图误差，同时两枚大头针的距离尽量大一些，且选用的大头针应该细一点，保证光线的直线度，而光学表面是否平行并不影响该实验的准确度。故BD正确，AC错误。 故选：BD。 如图 这种做法使出射光线对应的入射角偏大，折射角不变，故折射率测量值小于真实值。 设光线在玻璃砖的上表面入射角和折射角分别为i和r，由几何关系可知 根据折射定律得该玻璃的折射率为 解得 故答案为：；偏小；。 根据实验原理和实验误差的来源分析判断； 画出光路图，根据角度关系求测得的折射率与真实值的大小关系； 由几何关系和折射定律求该玻璃的折射率。 本题围绕测量玻璃折射率实验展开，涉及实验步骤选择、提高实验精确程度的措施、实验误差分析以及根据几何关系和折射定律计算折射率等知识点。 12.【答案】双缝；  BC；    【解析】解：光具座上从左到右的光学元件为：①光源、②滤光片、③单缝、④双缝、⑤遮光筒、⑥毛玻璃。 若实验中发现干涉条纹太密，难以测量。要使条纹变稀疏，即要增大条纹间距离，根据相邻明条纹中心间距公式可知，需要改用波长较长的光如红光做入射光，需要增大双缝到屏的距离L，需要减少双缝间距d，BC正确，AD错误。 故选：BC。 测量头的原理与螺旋测微器相同，螺旋测微器的分度值为，乙图读数为：，丙图读数为： 相邻明条纹中心间距为： 故答案为：双缝；；。 根据实验原理判断光具座上光学元件从左到右的顺序； 根据相邻明条纹中心间距公式判断； 先确定螺旋测微器的分度值，再读出图乙、丙的读数，再根据计算相邻条纹间距。 本题的关键是掌握测量头的原理与螺旋测微器相同，读数按照螺旋测微器的读数方法读数，掌握相邻明条纹中心间距公式。 13.【答案】解：小球进入管口C端时对上管壁有10N的作用力，则上管壁对小球有10N向下的作用力，对小球，根据牛顿第二定律得 解得小球通过C点时的速度大小为： 小球从A点到C点过程，根据动能定理得 解得曲面AB的高度为： 在压缩弹簧过程中，当弹力等于重力时，小球的速度最大，动能最大，根据平衡条件得 解得弹簧的压缩量为： 由题意可知，在压缩弹簧过程小球的最大动能，从C点到小球动能最大过程，根据功能关系可得 解得小球获得最大动能时弹簧的弹性势能为： 答：小球通过C点时的速度大小为； 曲面AB的高度H为； 在压缩弹簧过程中小球获得最大动能时弹簧的弹性势能为。  【解析】小球进入管口C端时，根据牛顿第二定律求解小球通过C点时的速度大小； 小球从A点到C点过程，根据动能定理即可求解曲面AB的高度H； 在压缩弹簧过程中，当弹力等于重力时，小球的速度最大，动能最大，根据平衡条件和胡克定律相结合求出此时弹簧的压缩量。从C点到小球动能最大过程，根据功能关系求解弹簧的弹性势能。 解决该题时需要明确小球C点的受力情况，根据牛顿第二定律求速度，分析小球压缩弹簧时的受力情况，知道当弹力等于重力时，即加速度为零时，小球的速度最大。 14.【答案】解：线框由静止释放到下边缘刚进入磁场的过程，做自由落体运动，有：， 即线框下边缘刚进入磁场的速率为：， 线框下边缘切割磁感线产生的感应电动势为：， 感应电流的大小为：， 根据右手定则判断知，线框中感应电流的方向沿逆时针方向。 在线框下边缘刚进入磁场到上边缘刚进入磁场的过程中， 根据微元法，取一小段时间，时间内速度的减少量为， 由动量定理可得：，即 在时间内，通过线框某一横截面的电荷量为： 对两边求和得： 根据法拉第电磁感应定律有： 根据闭合电路欧姆定律有： 在时间t内，通过线框某一横截面的电荷量为： 解得 在线框下边缘刚进入磁场到下边缘刚离开磁场的全过程中，线框进入磁场的过程中才有焦耳热产生，根据能量守恒定律有： ， 解得：  【解析】先根据机械能守恒，根据即可求出感应电动势，进而求感应电流．根据右手定则判断电流的方向； 线圈进入磁场的过程中，加速度变化，用微元法列式，有，对此式两边求和，另外，可求得时间t内，通过线框某一横截面的电荷量．结合各式可求； 线圈完全处于磁场中时不产生电热，线圈进入和穿出磁场过程中产生的电热Q等于重力做的功减去动能变化量，由能量守恒可解得Q； 此题第2问较难，线框进入磁场的过程加速度是变化的，“线框进入磁场的过程所用的时间为t”是解答此问的关键条件，通过微元法可求得线框的上边缘刚进磁场时线框的速率，求热量时，往往根据能量守恒或动能定理研究。 15.【答案】解：带电粒子在磁场中做圆周运动，结合题意，由左手定则可知带电粒子带负电，如图所示： 由洛伦兹力提供向心力可得：， 解得粒子运动半径为：， 由几何关系知A、O两点的距离为：； 粒子从O点到A点的圆弧轨迹的圆心角等于， 粒子圆周运动周期为：， 粒子从O点到A点所用时间为：； 粒子由A点到P点在电场中做类平抛运动，沿方向做匀减速直线运动，到P点时此方向的分速度为零，沿方向做匀速直线运动，此方向的分速度为：， 粒子到P点时的速度大小为：， 设从A点到P点电场力做为W，由动能定理得：， 解得：。  【解析】详细解析和解答过程见答案 第1页，共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$