北京市清华大学附属中学朝阳学校2024-2025学年高二下学期5月期中物理试题

北京市清华大学附属中学朝阳学校2024-2025学年高二下学期5月期中物理 一、单选题 1．关于分子动理论，下列说法正确的是（　　） A．温度越高，分子热运动的平均动能越大 B．布朗运动是液体分子的无规则运动 C．气体扩散的快慢与温度无关 D．分子间的作用力总是随分子间距减小而增大 2．关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是 （　　） A．赫兹预言了电磁波的存在 B．均匀变化的电场能够产生均匀变化的磁场 C．紫外线是一种波长比紫光更长的电磁波，能够灭菌消毒 D．电磁波谱按照波长从大到小排列的顺序为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线 3．如图所示，是水平面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况，以波源、为圆心的两组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰（实线）和波谷（虚线），的振幅，的振幅。下列说法正确的是（　　） A．质点D是振动削弱点 B．质点A是振动加强点 C．再过半个周期，质点B、C是振动加强点 D．质点C的位移始终为1cm 4．分子力F随分子间距离r的变化如图所示。将两分子从相距处释放，仅考虑这两个分子间的作用力，下列说法正确的是（　　） A．从到分子间引力、斥力都在减小 B．从到分子力的大小先减小后增大 C．从到两分子动能与分子势能之和先减小后增大 D．从到分子势能一直增大 5．一台小型发电机与交流电压表、小灯泡按图1所示连接，发电机产生的电动势随时间变化的规律如图2所示，发电机内阻不可忽略，交流电压表视为理想电压表。则（　　） A．交流电压表的示数为220V B．电动势的有效值为220V C．电动势表达式为 D．穿过线圈的磁通量表达式为 6．一列简谐横波沿轴方向传播，图甲是时刻波的图像，图乙为图甲中质点的振动图像，则下列说法正确的是（　　） A．该波沿轴正方向传播 B．波传播的速度为 C．在到内质点运动的路程为 D．质点与质点的运动方向总是相反 7．如图所示，线圈A和线圈B绕在同一个铁芯P上，线圈B连接一电流表。下列选项正确的是（　　） A．若A接通一直流电源瞬间，电流表的示数为0 B．若A接通一直流电源瞬间，A和B相互排斥 C．若A接一正弦交流电源，电流表的示数为0 D．若A接一正弦交流电源，A和B中的磁场始终反向 8．振荡电路中某时刻电容器内电场与线圈内磁场情况如图所示，该时刻（　　） A．电容器在充电，电场能在向磁场能转化 B．电容器在充电，磁场能在向电场能转化 C．电容器在放电，电场能在向磁场能转化 D．电容器在放电，磁场能在向电场能转化 9．如图所示，边长为L的单匝均匀金属线框置于光滑水平桌面上，在拉力作用下以恒定速度通过宽度为D、方向竖直向下的有界匀强磁场，线框的边长L小于有界磁场的宽度D，在整个过程中线框的ab边始终与磁场的边界平行，若以I表示通过线框的电流（规定逆时针为正）、F表示拉力、P表示拉力的功率、表示线框ab两点间的电势差，则下列反映这些物理量随时间变化的图像中正确的是（　　） A．B．C． D． 10．如图所示，两条电阻不计的平行导轨与水平面成角，导轨的一端连接定值电阻，匀强磁场垂直穿过导轨平面。一根质量为m、电阻为的导体棒，垂直导轨放置，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为，且。如果导体棒以速度v匀速下滑，导体棒此时受到的安培力大小为F，则棒匀速运动过程中以下判断正确的是（　　） A．电阻消耗的电功率为 B．通过棒的电流方向为a到b C．重力做功的功率为 D．运动过程中棒减少的机械能全部转化为电能、摩擦热和焦耳热 11．如图所示，两个灯泡和的规格相同，先闭合开关S，调节电阻，使两个灯泡的亮度相同，再调节电阻，使它们正常发光。下列说法错误的是（　　） A．变阻器接入电路的阻值等于电感线圈的电阻值 B．断开S瞬间，灯泡将会闪亮后再逐渐熄灭 C．断开S瞬间，d点电势高于c点电势 D．重新闭合S瞬间，d点电势低于b点电势 12．如图所示，理想变压器原线圈接电压为220V的正弦交流电，开关S接1时，原、副线圈的匝数之比为11：1，滑动变阻器接入电路的阻值为10Ω，电压表和电流表均为理想交流电表。下列说法中正确的有（　　） A．变压器输入功率与输出功率之比为11：1 B．1min内滑动变阻器上产生的热量为2400J C．仅将S从1拨到2，电流表示数增大 D．仅将滑动变阻器的滑片向下滑动，两电表示数均减小 13．为了节能和环保，一些公共场所用光敏电阻制作光控开关来控制照明系统。物理学中用照度（单位为lx）描述光的强弱，光越强照度越大。某光敏电阻RP的阻值随着光的强弱变化的规律如图1所示。利用该光敏电阻设计一个简单电路如图2所示，R1为定值电阻，用电动势为3V、内阻不计的直流电源E供电，要求当照度降低至某一值启动照明系统。已知1、2两端电压上升至2V时，控制开关自动启动照明系统。不考虑控制开关对电路的影响。下列说法正确的是（　　） A．光照越强，光敏电阻的阻值越大 B．电路中R1=20kΩ时，开启照明系统的照度值为1.0 lx C．仅增大直流电源电动势，则开启照明系统的照度值增大 D．仅增大定值电阻的阻值，则开启照明系统的照度值增大 14．惠更斯发现“单摆做简谐运动的周期T与重力加速度的二次方根成反比”。为了通过实验验证这一结论，某同学创设了“重力加速度”可以人为调节的实验环境：如图1所示，在水平地面上固定一倾角可调的光滑斜面，把摆线固定于斜面上的O点，使摆线平行于斜面。拉开摆球至A点，静止释放后，摆球在ABC之间做简谐运动，摆角为、在某次实验中，摆球自然悬垂时，通过力传感器（图中未画出）测得摆线的拉力为；摆球摆动过程中，力传感器测出摆线的拉力随时间变化的关系如图2所示，其中、、均已知。当地的重力加速度为g。下列选项正确的是（　　） A．多次改变图1中角的大小，即可获得不同的等效重力加速度 B．在图2的测量过程中，单摆n次全振动的时间为 C．多次改变斜面的倾角，只要得出就可以验证该结论成立 D．在图2的测量过程中，满足关系 二、实验题 15．在利用“插针法”测定玻璃的折射率实验中，所用的玻璃砖上下两面平行。 (1)下列操作可以减小实验误差的有_________。 A．必须选择上下表面平行的玻璃砖 B．选用宽度较大的玻璃砖完成实验 C．没有刻度尺时，可以将玻璃砖当尺子画界面 D．确定入射光线的两颗大头针间的距离应适当大些 (2)甲同学正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图1所示。当入射角为时，测得的折射角为，该玻璃砂的折射率 。 (3)由于手头没有量角器，乙同学利用刻度尺也测得了该玻璃的折射率，作出光路图如图2所示。图中光线与平行的玻璃砖表面和分别交于O点和P点，过P点作的垂线，垂足为Q点，将AO延长交PQ于M点，测得，。则该玻璃砖的折射率 。 (4)乙同学在画界面时，不小心将界面画的比实际位置靠下一些，如图2中虚线所示。若其他操作均正确，则测得的折射率与真实值相比 （选填“偏大”“偏小”或“相同”）。 (5)当光从玻璃砖上表面射入时，随着入射角变大，折射角也会变大，折射光线是否能在玻璃砖的下表面发生全反射？如果能，请求出此时的入射角；如果不能，请说明理由 。 16．某同学对如图1所示的双缝干涉实验装置进行调节并观察实验现象。 (1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数增多，可以__________（选填选项前的字母）。 A．将单缝向双缝靠近 B．将红色滤光片换成绿色滤光片 C．使用间距更小的双缝 (2)若在屏上观察到的干涉条纹如图2中a所示，改变双缝间的距离后，干涉条纹如图2中b所示，图中虚线是亮纹中心的位置。则双缝间的距离变为原来的__________。 A．倍 B．倍 C．2倍 D．3倍 (3)某次测量时，选用的双缝的间距为mm，测得屏与双缝间的距离为，叉丝中心线对准第1条亮纹中心时读数为21.75mm，旋转测量头旋钮，叉丝中心线对准第4条亮纹中心时读数如图3所示，则读数为 mm。所测单色光的波长为 （结果保留2位有效数字） 三、解答题 17．如图所示，交流发电机的矩形金属线圈abcd处于磁感应强度的匀强磁场中，其边长，，匝数（图中只画出1匝），线圈的总电阻，线圈可绕垂直于磁场且过bc和ad边中点的转轴以角速度匀速转动。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值的定值电阻连接。电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。 (1)从线圈平面与磁场方向平行位置开始计时，写出线圈中感应电流i随时间t变化的关系式； (2)求线圈转动过程中，电阻R上的发热功率P。 18．如图所示，粗细均匀的导线制成的单匝正方形闭合线框abcd，边长为L，总电阻为R。将其置于磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向里的水平匀强磁场上方h处。线框由静止开始自由下落，线框平面保持在竖直平面内，且cd边始终与水平的磁场边界平行。当cd边刚进入磁场时，线框加速度恰好为零。已知重力加速度为g。在线框进入磁场过程中，求： （1）线框中产生的感应电动势大小E，及cd两点间的电势差Ucd； （2）线框的质量m； （3）通过线框的电荷量q。 19．近年来，我国高速铁路迅速发展，已成为国家新名片。高铁动车组在制动过程中采用“再生制动”方式，将列车的动能转化为可再生利用的能量，有效降低能耗。一种再生利用的方式是将列车甲制动产生的电能，提供给同一电网下处于启动状态的列车乙。此过程可简化为如图所示的模型：固定在水平地面上的足够长的平行金属导轨，处于竖直方向的匀强磁场中；甲、乙是两根相同的金属棒，放在导轨上，与导轨良好接触，且始终与导轨保持垂直。已知磁场的磁感应强度大小为B，导体棒质量均为m，电阻均为R，长度与导轨间距相等，均为l；导体棒甲、乙在导轨上运动时，受到的摩擦阻力大小均为f；时，导体棒甲的速度大小为，方向向左，导体棒乙的速度为0，不计导轨的电阻。 （1）当列车甲开始制动，即导体棒甲由速度开始减速时，求导体棒乙获得的电磁牵引力的大小和方向。 （2）根据法拉第电磁感应定律，证明在制动过程中，导体棒中的电流i与两导体棒的速度差的关系为。 （3）已知当导体棒甲经过位移x1，速度从减到时，乙不能再加速，此时再生制动结束。为了求得这一过程中导体棒乙的位移x2，某同学的分析计算过程如下： 设当再生制动结束时导体棒乙的速度为 此时导体棒乙受到的安培力等于阻力f，可得① 由①式可解得 根据功能关系② 由②式可求得导体棒乙的位移x2 请你判断这位同学的解法是否正确，并说明理由。   20．类比是研究问题的常用方法。 （1）情境1：图甲是弹簧振子的模型。将振子从平衡位置向左压缩一段距离后释放，振子就开始来回振动，不计空气和摩擦阻力，其位移x、速度等物理量呈现出周期性变化。已知振子的质量为m，弹簧劲度系数为k。 a．在图乙中画出小球所受弹力F随位移x的变化图像（请在答题纸上作图），并利用图像求小球运动至距平衡位置位移为x过程中弹簧对振子做的功，及此时弹簧振子的弹性势能； b．若该弹簧振子的振幅为A，根据能量守恒定律，试推导小球在某一位置的速度v与位移x的关系式。 （2）情境2：图丙是产生电磁振荡的原理图。先把开关置于电源一侧，为电容器充电，稍后再把开关置于线圈一侧，使电容器通过线圈放电。此后电容器极板上的电荷量q、线圈中的电流等物理量呈现出周期性变化。已知电容器的电容为C，线圈的自感系数为L。 a．类比情境1，利用电容器极板上的电压u与电荷量q的图像，求电容器极板上的电荷量为q时电容器储存的电场能； b．比较情境1和情境2中各物理量的变化关系，通过类比猜想完成下表。 情境1 情境2 填表① 填表② 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 1．A【详解】A．温度越高，分子热运动的越剧烈，平均动能越大，故A正确； B．布朗运动是固体小颗粒的运动，运动的无规则性，间接反映了分子的无规则运动，故B错误； C．气体扩散的快慢与温度有关，温度越高，扩散越快，故C错误； D．当分子间的距离等于r0时，分子间的作用力恰好为零，当分子间距离无穷远时，分子间的作用力也为零。当分子间距离从非常靠近到无穷远时，分子间的作用力先减小到零再增大，最后再减小到零。由于不知道原来两个分子间距离，因此无法判断分子间的作用力随分子间距离的变化情况， D错误。故选A。 2．D【详解】A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹第一次通过实验验证了电磁波的存在，故A错误； B．根据麦克斯韦电磁理论可知，均匀变化的电场产生恒定的磁场，故B错误； C．紫外线是一种波长比紫光更短、频率比紫光更大的电磁波，能够灭菌消毒，故C错误； D．根据电磁波谱的排列规律，电磁波谱按照波长从大到小排列的顺序为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，故D正确。故选D。 3．B【详解】AB．A、D两点始终是波峰与波峰或波谷与波谷相遇点，是振动加强点，A错误，B正确； C．B、C两点一定是波峰与波谷的相遇点，是振动削弱点，C错误； D．当的波峰和的波谷到达C点时，C的位移为1cm；当的波谷和的波峰到达C点时，C的位移为-1cm，因此质点C的位移发生变化，D错误。故选B。 4．D【详解】A．从到分子间引力、斥力都在增大，故A错误； B．由图可知，从到分子力的大小先增大后减小再增大，故B错误； C．由于只有分子力做功，所以从到两分子动能与分子势能之和保持不变，故C错误； D．从到，分子力表现为斥力，且斥力做负功，所以分子势能一直增大，故D正确。故选D。 5．B【详解】B．电动势的有效值为选项B正确； A．因线圈有电阻，可知灯泡两端电压小于220V，即交流电压表的示数小于220V，选项A错误； C．因可知电动势表达式为选项C错误； D．穿过线圈的磁通量最大值可得 磁通量表达式为选项D错误。故选B。 6．B【详解】A．由图乙可知，当时质点P向下振动，根据“同侧法”可得，波沿x轴负方向传播，A错误； B．由图像可知；波传播的速度为B正确； C．在到质点振动的时间为 在到内质点运动的路程为C错误； D．质点P与质点Q两质点平衡位置间距不等于半波长的奇数倍，可知两质点的运动方向不总是相反的，D错误； 故选B。 7．B【详解】A．若A接通一直流电源瞬间，穿过线圈B的磁通量增加，则线圈B中会产生感应电流，即电流表的示数不为0，选项A错误； B．若A接通一直流电源瞬间，穿过线圈B的磁通量增加，根据楞次定律，线圈B中产生的磁场与线圈A中磁场反向，则A和B相互排斥，选项B正确； C．若A接一正弦交流电源，则穿过线圈B的磁通量不断变化，则线圈B中会产生感应电流，则电流表的示数不为0，选项C错误； D．若A接一正弦交流电源，当A中电流增加时，B中磁场与A中反向；若当A中电流减小时，B中磁场与A中同向，选项D错误。故选B。 8．B【详解】根据振荡电路的电场与线圈内磁场情况可知，电容器的下极板带正电，上极板带负电，由右手螺旋定则可知电流流向电容器的正极板，则电容器正在充电，磁场能在向电场能转化。故选B。 9．C【详解】A．线框中的感应电流大小为 大小保持不变，由楞次定律可知，线框进入磁场时感应电流为逆时针方向（正值），离开磁场时电流为顺时针方向（负值），A错误； B．进出磁场时线框所受安培力均向左，大小恒定，故拉力F均向右，大小恒定，当线框完全进入磁场后，拉力应为0，B错误； C．由于线框匀速运动，故满足拉力的功率为进出磁场时功率相同，C正确； D．进入磁场时ab边切割磁感线产生感应电动势，相当于电源，ab两点间电压为路端电压，即 离开磁场时cd边相当于电源，ab只是外电路的一部分，此时ab两点间的电压为 当线框完全在磁场中运动时，虽无感应电流，但ab、cd均向右切割磁感线，ab间电压等于电动势E，对比图像可知，D错误。故选C。 10．A【详解】A．设电阻R1消耗的电功率为P1，电阻R2消耗的电功率为P2，则， 根据功能关系可知 由题意知联立解得故A正确； B．根据右手定则，判断通过棒的电流方向为b到a，故B错误； C．棒在竖直方向的分速度为vsinθ，所以重力做功的功率为故C错误； D．运动过程中棒减少的机械能全部转化为电能和摩擦热，电能最终又转化为焦耳热，故D错误。故选A。 11．B【详解】A．两个灯泡的亮度相同，所以电流电压均相同，变阻器R1接入电路的阻值等于L的电阻值，A正确； B．两个灯泡的电流相同，断开开关后，线圈中的电流从两灯泡的初态电流开始逐渐减小，故灯泡不会闪亮，B错误； C．断开S瞬间，电流从d点流向c点，所以d点电势高于c点电势，C正确； D．重新闭合S的瞬间，线圈自感电动势的阻碍作用很大，所在支路电流很小，b点电势与ac近似相等，高于d点电势，D正确。本题选错误的，故选B。 12．B【详解】A．根据理想变压器的特点可知，变压器的输入功率与输出功率相等，故A错误； B．根据原、副线圈的电压与匝数的关系有代入数据可得内滑动变阻器上产生的热量为 故B正确； C．若只将从1拨到2，则变大，根据原、副线圈的电压与匝数的关系可知，副线圈的电压减小，副线圈中的电流减小，原线圈中的电流减小，即电流表示数变小，故C错误； D．仅将滑动变阻器的滑片向下滑动，原、副线圈的匝数比不变，原线圈输入电压不变，则副线圈的输出电压不变，即电压表示数不变，滑动变阻器接入电路中的阻值变大，次级电流减小，则初级电流也减小，电流表的示数变小，故D错误。故选B。 13．C【详解】A．由图1可知，光照越强，光敏电阻的阻值越小，故A错误； B．由题知，1、2两端电压上升至2V时，控制开关自动启动照明系统，当电路中R1=20kΩ时其两端的电压为1V，与串联，电流相等，则有解得 由图1可知，此时开启照明系统的照度值为0.39 lx左右，故B错误； C．仅增大直流电源电动势，1、2两端电压上升至2V时，控制开关自动启动照明系统，则两端的电压增大，与串联，电流相等，则有 可知减小，由图1可知，此时开启照明系统的照度值增大，故C正确； D．仅增大定值电阻的阻值，1、2两端电压上升至2V时，控制开关自动启动照明系统，则流过的电流减小，与串联，电流相等，现在电流减小，而两端的电压不变，故增大，由图1可知，此时开启照明系统的照度值减小，故D错误。故选C。 14．D【详解】A．对小球进行受力分析可知，小球的重力垂直于斜面的分力始终与斜面的支持力平衡，令等效重力加速度为，则有解得 可知，多次改变图1中角的大小，即可获得不同的等效重力加速度，故A项错误； B．单摆在运动过程中，A、C两位置摆线的拉力最小，根据图2可知，相邻两个摆线拉力最小的位置的时间间隔为半个周期，可知，单摆n次全振动的时间为故B项错误； C．单摆的周期公式为可知，多次改变斜面倾角，只要得出，就可以验证该结论成立，故C项错误； D．摆球自然悬垂时，通过力传感器（图中未画出）测得摆线的拉力为，根据平衡条件有 在图2的测量过程中，摆球在A位置有 摆球在B位置有 摆球从A位置运动到B位置过程有解得 故D项正确。故选D。 15．(1)BD(2)(3)(4)偏小(5)见解析 【详解】（1）A．用插针法测折射率时，玻璃砖上下表面不一定要平行，故A错误； B．宽度较大的玻璃砖，光在玻璃砖中的路程长，入射点与出射点距离较大，确定角度越准确，误差越小，故B正确； C．用玻璃砖界面当尺子画界线会增大实验误差，且容易损坏玻璃砖，故C错误； D．大头针、和、之间的距离适当大一些，引起的角度误差会减小，故D正确。故选BD。 （2）该玻璃砂的折射率 （3）折射率为 （4）根据题意，如图 入射角不受影响，当折射角的测量值大于真实值，根据因此测得折射率偏小。 （5）不能，由几何知识可知，光线在上表面的折射角等于下表面的入射角，根据光路可逆性原理可知，光线一定会从下表面射出，折射光线不会在玻璃砖的内表面发生全反射。 16．(1)B(2)B(3) 29.30 6.3×10-7 【详解】（1）A．将单缝向双缝靠近，对从目镜中观察到的条纹个数无关，A错误； B．由双缝干涉条纹间距公式可知，将红色滤光片换成绿色滤光片，光的频率变大，波长变小，干涉条纹间距变小，则从目镜中观察到的条纹个数增多，B正确； C．使用间距更小的双缝，由干涉条纹间距公式可知，干涉条纹间距变大，观察到的条纹个数减少，C错误。故选B。 （2）在屏上观察到的干涉条纹如图2中a所示，改变双缝间的距离后，由图b的条纹间距可知，相邻条纹间距变为原来的2倍，根据，则双缝间的距离变为原来图a的。故选B。 （3）[1]由图3可知，第4条亮纹中心读数为 [2]条纹间距 由双缝干涉条纹间距公式可得 17．(1)(2) 【详解】（1）线圈产生感应电动势的最大值解得 根据闭合电路欧姆定律可知，线圈中感应电流的最大值 从线圈平面与磁场方向平行位置开始计时，线圈中感应电流瞬时值解得 （2）通过电阻R的电流的有效值电阻R上产生的发热功率得 18．（1），；（2）；（3） 【详解】（1）线框自由下落过程中，由动能定理得解得 由法拉第电磁感应定律感应电动势为 cd两点间的电势差 （2）线框中电流则cd边所受安培力 cd边刚进入磁场时，线框加速度恰好为零，则解得线框的质量 （3）在线框进入磁场过程中，通过线框的电荷量 又，，解得 19．（1）；方向与v0方向相同；（2）见解析；（3）见解析； 【详解】（1）导体棒甲产生的感应电动势E0=Blv0 回路的电流 导体棒乙受到的电磁牵引力解得 方向与v0方向相同； （2）若两导体棒的速度差，则在时间∆t内磁通量的变化量 根据可得感应电流 （3）对整个系统由能量守恒定律可知，整个过程中，甲车的动能减小量一部分转化为乙的动能，一部分要克服两车的阻力做功，还有一部分转化为整个回路的焦耳热，则能量关系式②是错误的。 20．（1）a．见解析，，；b．； （2）a．；b．， 【详解】（1）a．小球所受弹力F随位移x的函数关系为 取向右为正方向，小球所受弹力F随位移x的变化图像如图所示 图线与坐标轴包围的面积表示弹力做的功，小球运动至距平衡位置位移为x过程中弹簧对振子做功为 设小球的位移为x时，弹性势能为，根据功能关系有解得 b．由能量守恒定律有解得 （２）a．类比情境1，电容器极板上的电压u与电荷量q的图像为 图线与坐标轴包围的面积表示电荷量为q时电容器储存的电场能，则 比较情境1和情境2中各物理量的变化关系可得 图表中的第一个空为 图表中的第二个空为 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$