精品解析：福建省莆田第十五中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题

莆田十五中2023-2024下学期高二物理期中考试卷 注意事项： 1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2．请将答案正确填写在答题卡上 第Ⅰ卷（选择题） 一、单选题（本题共4题，每题4分，一共是16分。） 1. 如图，弹簧振子在间做无摩擦的往复运动，振子小球在平衡位置时，达到最大值的物理量是（　　） A. 位移 B. 速度 C. 加速度 D. 回复力 【答案】B 【解析】 【详解】依题意，弹簧振子做简谐运动，根据简谐运动的特点，知振子在平衡位置时，位移，加速度及回复力均为零，而振子的速度最大，故选B。 2. 如图所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻金属棒与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下。现使磁感应强度随时间均匀减小，始终保持静止，下列说法正确的是（　　） A. 中的感应电流方向由到 B. 中的感应电流逐渐减小 C. 所受的安培力保持不变 D. 所受的静摩擦力逐渐减小 【答案】D 【解析】 【详解】A．磁感应强度随时间均匀减小，由楞次定律，中感应电流方向由到。故A错误； B．由法拉第电磁感应定律，磁感应强度随时间均匀减小，产生的感应电动势不变，由闭合电路欧姆定律，感应电流不变。故B错误； C．磁感应强度随时间均匀减小，感应电流不变，所受的安培力减小，故C错误； D．所受的安培力减小，由平衡条件，所受的静摩擦力逐渐减小。故D正确。 故选D。 3. 一质点做简谐运动的图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A. 质点的振动频率是4Hz B. 在时质点的速度为0 C. 0~10s内质点经过的路程是20cm D. 在和两时刻，质点的位移相同 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图可知，质点振动的周期为4s，故频率为 故A错误； B．在时，质点位于平衡位置，速度最大，故B错误； C．根据 则~10s内质点经过的路程为 故C正确； D．由图像可知在和两时刻，质点位移大小相等，方向相反，故D错误。 故选C。 4. 如图所示为洛伦兹力演示仪的结构图。励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外，电子束由电子枪产生，其速度方向与磁场方向垂直。电子速度的大小和磁场强弱可分别由通过电子枪的加速电压和励磁线圈的电流来调节（电流越大，磁场越强）。下列说法中正确的是（　　） A. 仅增大励磁线圈中电流，电子束径迹的半径变大 B. 仅提高电子枪加速电压，电子束径迹的半径变大 C. 仅增大励磁线圈中电流，电子做圆周运动的周期将变大 D. 仅提高电子枪加速电压，电子做圆周运动的周期将变大 【答案】B 【解析】 【详解】A B．根据电子所受洛伦兹力的方向结合右手定则判断励磁线圈中电流方向是逆时针方向，电子在加速电场中加速，由动能定理有 电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力，有 解得 仅增大励磁线圈中电流，磁感应强度B增大，电子束径迹的半径变小，仅提高电子枪加速电压U，电子束径迹的半径变大，故A错误，B正确； C D．由电子做圆周运动的周期 仅增大励磁线圈中电流，磁感应强度B增大，电子做圆周运动的周期将变小，仅提高电子枪加速电压，电子做圆周运动的周期将不变，故CD错误； 故选B。 二、多选题（本题共4题，每题6分，一共是24分。） 5. 根据多普勒效应，下列说法正确的是（　　） A. 当波源与观察者有相对运动时，观察者接收到的频率一定发生变化 B. 当波源与观察者同向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率低 C. 当波源与观察者相向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率高 D. 当波源与观察者反向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率低 【答案】CD 【解析】 【详解】A．当波源与观察者的相对距离减小时，观察者单位时间内接收到的完整波的个数增多，即观察者接收到的声的频率比波源的频率高；当二者的相对距离增大时，观察者单位时间内接收到的完整波的个数减少，即观察者接收到的声的频率比波源的频率低。当波源与观察者有相对运动，但距离不变时（如圆周运动），则不会出现多普勒效应，A错误； B．当波源与观察者同向运动时，二者的距离可能增大，也可能减小，也可能不变，B错误； C．当波源与观察者相向运动时，二者的相对距离减小，，频率变大，C正确； D．当波源与观察者反向运动时，二者的相对距离增大，频率变小，D正确。 故选CD。 6. 有一根张紧的水平绳上挂有5个双线摆，其中b摆摆球质量最大，另4个摆球质量相等，摆长关系为Lc>Lb＝Ld>La>Le，如图所示，现将b摆垂直纸面向里拉开一微小角度，放手后让其振动，经过一段时间，其余各摆均振动起来，达到稳定时（　　） A. 周期关系为Tc＝Td＝Ta＝Te B. 频率关系为fc＝fd＝fa＝fe C. 振幅关系为Ac＝Ad＝Aa＝Ae D. a、c、d、e四个摆中，d的振幅最大，且Ae<Aa 【答案】ABD 【解析】 【详解】AB．b摆的振动，作为一种驱动力迫使其他四个摆做受迫振动，受迫振动的周期（或频率）等于驱动力的周期（或频率），而和自身的固有周期（固有频率）无关，故A、B正确； CD．四个摆做受迫振动的振幅与驱动力的频率跟自身的固有频率之差有关，这个差越小，做受迫振动的振幅越大。在a、c、d、e四个摆中，d的摆长跟b的摆长相等，因此d的固有频率和驱动力的频率相等，d摆做受迫振动的振幅最大；a摆与e摆相比，a摆的摆长更接近于b的摆长，即固有频率和驱动力的频率相差较小，所以a摆做受迫振动的振幅大于e摆，故D正确，C错误。 故选ABD。 7. 一列简谐横波在时的波形如图甲中实线所示，时的波形如图甲中虚线所示。图乙是图甲中质点a的振动图像，则（　　） A. 在到时间内，质点a通过的路程为15m B. 处的质点在做简谐运动，其振动方程 C. ，a的加速度方向与速度方向相反 D. 若该波与另一列频率为0.25Hz沿x轴负方向传播的简谐横波相遇，能产生稳定的干涉图样 【答案】CD 【解析】 【详解】A．在到间内，质点a经过，路程为，故A错误； B．时质点a向上振动，根据同侧法可知简谐波沿x轴负方向传播，所以处的质点在做简谐运动，时刻沿y轴负方向运动，周期，则 则振动方程为，故B错误； C．时，质点a远离平衡位置向y轴负方向最大位移处运动，所以速度与加速度方向相反，故C正确； D．简谐波的频率为 所以若该波与另一列频率为0.25Hz沿x轴负方向传播的简谐横波相遇，能产生稳定的干涉图样，故D正确。 故选D。 8. 如图所示，甲图是远距离输电的电路示意图，乙图是用电器两端的电压随时间变化的图像。已知降压变压器的原线圈与副线圈的匝数之比n3：n4=40∶1，输电线的总电阻R=20Ω，降压变压器的输出功率P4=88kW，发电机的输出电压为250V，电路中的升压变压器和降压变压器均为理想变压器。则下列结论正确的是（　　） A. 降压变压器原线圈中电流的频率为50Hz B. 流过输电线的电流大小为400A C. 发电机的输出功率为92kW D. 升压变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2=1∶36 【答案】AD 【解析】 【详解】A．由用电器两端的电压随时间变化的图像可知 故 变压器不改变电流的频率，故A正确； B．降压变压器副线圈电压为 由电功率可知，降压变压器的输出电流 根据 解得流过输电线的电流大小 故B错误； C．发电机的输出功率 故C错误： D．流过升压变压器原线圈的电流 根据 解得 故D正确。 故选AD。 第Ⅱ卷（非选择题） 三、填空题（本题共2小题，每空2分，共12分。） 9. 图甲为一列简谐横波在时的波形图，图乙为该波上质点的振动图像、则这列波沿轴________（选填“正”或“负”）方向传播，其波速为________。 【答案】 ①. 正 ②. 5 【解析】 【详解】[1] 由题图乙可知，时，质点正通过平衡位置向上振动，根据波形的平移法可知该列波沿轴正方向传播。 [2]由图乙可知，该波的周期为，由图甲可知，该波的波长为，则波速 10. 在水平桌面上放一闭合铝环，如图所示，当其正上方的一条形磁铁向下运动时，圆环将有________趋势（填“收缩”、“扩张”），对桌面的压力将________（填“增大”、“减小”或“不变”）。 【答案】 ①. 收缩 ②. 增大 【解析】 【详解】[1]当其正上方的一条形磁铁向下运动时，圆环的磁通量增加，根据“增缩减扩”，圆环将有收缩的趋势； [2] 当其正上方的一条形磁铁向下运动时，根据“来拒去留”，圆环与磁铁之间的作用力为斥力，圆环对桌面的压力将增大。 11. 如图所示，表示的是两列频率相同的横波相遇时某一时刻的情况，实线表示波峰，虚线表示波谷，M点为虚线和虚线的交点，位于M点的质点，此时振动___________（选填“加强”或“减弱”），半个周期之后，位于M点的质点振动___________（选填“加强”或“减弱”）。 【答案】 ① 加强 ②. 加强 【解析】 【详解】[1]M点是波谷与波谷叠加，是振动加强点； [2]M点此时为加强点，半个周期后位于M点是波峰与波峰叠加，M点的质点仍是振动加强点。 四、实验题（11题每空2分，共6分；12题每空2分，共10分，两题共16分） 12. 在“探究变压器电压与匝数的关系”实验中，某同学利用可拆变压器（如图所示）进行探究。 （1）以下给出的器材中，本实验还需要用到的是______；（填字母代号） A．干电池 B．学生电源 C．直流电压表 D．万用表 （2）本实验中需要运用的科学方法是______。（填字母代号） A．控制变量法 B．等效替代法 C．科学推理法 （3）已知该变压器两组线圈的匝数分别为、，有关测量数据见下表，根据测量数据可判断连接电源的线圈是______（填“na”或“nb”）。 实验次数 1 2 3 4 【答案】 ①. BD##DB ②. A ③. 【解析】 【详解】（1）[1]本实验中需要交流电源和交流电压表（万用表），不需要干电池和直流电压表。 故选BD （2）[2]为实验探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压，这个过程采用的科学探究方法是控制变量法，故BC错误，A正确。 故选A。 （3）[3]理想变压器由 但是因为实际中线圈漏磁，所以副线圈的测量电压应该小于理论变压值，结合表中数据可知为输入端，即连接电源。 13. 在做“用单摆测定重力加速度”的实验时，用游标卡尺测得摆球的直径d=1.00cm。取π=3.14。 （1）单摆的周期公式为__________； （2）让刻度尺的零刻度对准摆线的悬点，摆线竖直下垂，如图甲所示，摆线在图中未画出，摆球只画了部分，那么单摆的摆长是______cm； （3）若用停表测得了40次全振动的时间如图乙所示，则单摆的摆动周期是______s； （4）根据测得的实验数据可知，当地重力加速度大小g=______m/s2；（结果保留两位小数） （5）若发现测得的当地重力加速度比实际的当地重力加速度大，则下列原因可能正确的是______。 A．测得的摆线长偏小 B．测得的周期偏小 【答案】 ①. ②. 87.85##87.86##87.87##87.88 ③. 1.88 ④. 9.80##9.81##9.82 ⑤. B 【解析】 【详解】（1）[1]单摆的周期公式为 （2）[2]摆线的长度为单摆自然下垂时摆线的长度与摆球的半径之和，所以摆长为 （3）[3]秒表的读数为 所以单摆的周期为 （4）[4]根据单摆的周期公式 可得 （5）[5]根据单摆的周期公式 可得 由此可知，测得当地重力加速度比实际的当地重力加速度大的原因是测得的摆线长偏大或测得的周期偏小。 故选B。 五、解答题（本题共3小题，共32分。） 14. 如图甲所示，为某一列简谐波在t=t0时刻的图像，图乙是这列波上P质点从这一时刻起的振动图像，试求： （1）波的周期和波长； （2）波的传播方向和波速大小； （3）又经历0.9s，P质点的位移和此过程P质点运动的路程。 【答案】（1），；（2）波的传播方向为x轴负方向，波的传播速度为20m/s；（3）P质点的位移为-0.1m， P质点运动的路程0.9m。 【解析】 【详解】（1）由乙图知波的周期为 由甲图知波的波长为 （2）在t=t0时刻由乙图知P质点沿y轴负向振动，根据同侧法可知波的传播方向为x轴负方向，根据公式可得波的传播速度为 （3）又经历0.9s，则 可知P质点振动到波谷，所以P质点的位移 P质点运动的路程 15. 在芯片领域，人们通过离子注入的方式优化半导体。其原理简化如图所示，Ⅰ 区域为速度选择器，存在着互相垂直的匀强电场和匀强磁场，电场强度大小为E0，磁感应强度大小为B0；Ⅱ 区域为磁感应强度大小B可调的匀强磁场，其边界ABCD是边长为L的正方形。一长度为 的半导体材料放在BC边上，下端与C点重合，上端为F点。一束离子流从狭缝S1射入速度选择器，沿着直线通过速度选择器并从AB的中点S2垂直射入 Ⅱ 区域的磁场。已知每个离子的电量均为 q（q>0），质量均为m，不考虑离子重力以及离子间的相互作用。 （1）求离子从S1射入的速度大小v； （2）若离子打在F点，求Ⅱ区域的磁感应强度大小B1。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）离子I区域做直线运动，根据平衡条件，有 解得 （2）离子打到点时，设其轨道半径为，则 洛伦兹力提供向心力，根据牛顿第二定律，有 解得 16. 如图所示，MN、PQ两条固定的光滑平行金属轨道与水平面成θ角，轨道间距为L。P、M间接有阻值为R的电阻。质量为m的金属杆ab水平放置在轨道上，其有效阻值为r。空间存在磁感应强度为B的匀强磁场。磁场方向垂直于轨道平面向上。现由静止释放ab，若轨道足够长且电阻不计，重力加速度为g。求： （1）通过导体棒ab的电流方向； （2）金属杆ab运动的最大速度； （3）金属杆ab运动的加速度为时，金属杆ab消耗的电热功率P。 【答案】（1）由b到a；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）导体棒切割磁感线，相当于“电源”，由右手定则可知导体棒中的电流方向为从b到a。 （2）对金属杆有，其产生的电动势为 电路中的电流有 金属杆达到最大速度。其做匀速直线运动，即处于平衡态，沿斜面方向有 垂直于斜面方向有 解得 （3）金属杆ab运动的加速度为时有 金属杆的热功率为 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 莆田十五中2023-2024下学期高二物理期中考试卷 注意事项： 1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2．请将答案正确填写在答题卡上 第Ⅰ卷（选择题） 一、单选题（本题共4题，每题4分，一共是16分。） 1. 如图，弹簧振子在间做无摩擦的往复运动，振子小球在平衡位置时，达到最大值的物理量是（　　） A. 位移 B. 速度 C. 加速度 D. 回复力 2. 如图所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻金属棒与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下。现使磁感应强度随时间均匀减小，始终保持静止，下列说法正确的是（　　） A. 中的感应电流方向由到 B. 中的感应电流逐渐减小 C. 所受的安培力保持不变 D. 所受的静摩擦力逐渐减小 3. 一质点做简谐运动的图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A. 质点的振动频率是4Hz B. 在时质点的速度为0 C. 0~10s内质点经过的路程是20cm D. 在和两时刻，质点的位移相同 4. 如图所示为洛伦兹力演示仪的结构图。励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外，电子束由电子枪产生，其速度方向与磁场方向垂直。电子速度的大小和磁场强弱可分别由通过电子枪的加速电压和励磁线圈的电流来调节（电流越大，磁场越强）。下列说法中正确的是（　　） A. 仅增大励磁线圈中电流，电子束径迹的半径变大 B. 仅提高电子枪加速电压，电子束径迹的半径变大 C. 仅增大励磁线圈中电流，电子做圆周运动的周期将变大 D. 仅提高电子枪加速电压，电子做圆周运动的周期将变大 二、多选题（本题共4题，每题6分，一共是24分。） 5. 根据多普勒效应，下列说法正确的是（　　） A. 当波源与观察者有相对运动时，观察者接收到的频率一定发生变化 B. 当波源与观察者同向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率低 C. 当波源与观察者相向运动时，观察者接收到频率一定比波源发出的频率高 D. 当波源与观察者反向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率低 6. 有一根张紧的水平绳上挂有5个双线摆，其中b摆摆球质量最大，另4个摆球质量相等，摆长关系为Lc>Lb＝Ld>La>Le，如图所示，现将b摆垂直纸面向里拉开一微小角度，放手后让其振动，经过一段时间，其余各摆均振动起来，达到稳定时（　　） A. 周期关系Tc＝Td＝Ta＝Te B. 频率关系为fc＝fd＝fa＝fe C. 振幅关系为Ac＝Ad＝Aa＝Ae D. a、c、d、e四个摆中，d的振幅最大，且Ae<Aa 7. 一列简谐横波在时的波形如图甲中实线所示，时的波形如图甲中虚线所示。图乙是图甲中质点a的振动图像，则（　　） A. 在到时间内，质点a通过的路程为15m B. 处的质点在做简谐运动，其振动方程 C. ，a的加速度方向与速度方向相反 D. 若该波与另一列频率为0.25Hz沿x轴负方向传播的简谐横波相遇，能产生稳定的干涉图样 8. 如图所示，甲图是远距离输电的电路示意图，乙图是用电器两端的电压随时间变化的图像。已知降压变压器的原线圈与副线圈的匝数之比n3：n4=40∶1，输电线的总电阻R=20Ω，降压变压器的输出功率P4=88kW，发电机的输出电压为250V，电路中的升压变压器和降压变压器均为理想变压器。则下列结论正确的是（　　） A. 降压变压器原线圈中电流的频率为50Hz B. 流过输电线的电流大小为400A C. 发电机的输出功率为92kW D. 升压变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2=1∶36 第Ⅱ卷（非选择题） 三、填空题（本题共2小题，每空2分，共12分。） 9. 图甲为一列简谐横波在时的波形图，图乙为该波上质点的振动图像、则这列波沿轴________（选填“正”或“负”）方向传播，其波速为________。 10. 在水平桌面上放一闭合铝环，如图所示，当其正上方的一条形磁铁向下运动时，圆环将有________趋势（填“收缩”、“扩张”），对桌面的压力将________（填“增大”、“减小”或“不变”）。 11. 如图所示，表示的是两列频率相同的横波相遇时某一时刻的情况，实线表示波峰，虚线表示波谷，M点为虚线和虚线的交点，位于M点的质点，此时振动___________（选填“加强”或“减弱”），半个周期之后，位于M点的质点振动___________（选填“加强”或“减弱”）。 四、实验题（11题每空2分，共6分；12题每空2分，共10分，两题共16分） 12. 在“探究变压器电压与匝数的关系”实验中，某同学利用可拆变压器（如图所示）进行探究。 （1）以下给出的器材中，本实验还需要用到的是______；（填字母代号） A．干电池 B．学生电源 C．直流电压表 D．万用表 （2）本实验中需要运用的科学方法是______。（填字母代号） A．控制变量法 B．等效替代法 C．科学推理法 （3）已知该变压器两组线圈的匝数分别为、，有关测量数据见下表，根据测量数据可判断连接电源的线圈是______（填“na”或“nb”）。 实验次数 1 2 3 4 13. 在做“用单摆测定重力加速度”的实验时，用游标卡尺测得摆球的直径d=1.00cm。取π=3.14。 （1）单摆的周期公式为__________； （2）让刻度尺的零刻度对准摆线的悬点，摆线竖直下垂，如图甲所示，摆线在图中未画出，摆球只画了部分，那么单摆的摆长是______cm； （3）若用停表测得了40次全振动的时间如图乙所示，则单摆的摆动周期是______s； （4）根据测得的实验数据可知，当地重力加速度大小g=______m/s2；（结果保留两位小数） （5）若发现测得的当地重力加速度比实际的当地重力加速度大，则下列原因可能正确的是______。 A．测得的摆线长偏小 B．测得的周期偏小 五、解答题（本题共3小题，共32分。） 14. 如图甲所示，为某一列简谐波在t=t0时刻的图像，图乙是这列波上P质点从这一时刻起的振动图像，试求： （1）波的周期和波长； （2）波传播方向和波速大小； （3）又经历0.9s，P质点的位移和此过程P质点运动的路程。 15. 在芯片领域，人们通过离子注入的方式优化半导体。其原理简化如图所示，Ⅰ 区域为速度选择器，存在着互相垂直的匀强电场和匀强磁场，电场强度大小为E0，磁感应强度大小为B0；Ⅱ 区域为磁感应强度大小B可调的匀强磁场，其边界ABCD是边长为L的正方形。一长度为 的半导体材料放在BC边上，下端与C点重合，上端为F点。一束离子流从狭缝S1射入速度选择器，沿着直线通过速度选择器并从AB的中点S2垂直射入 Ⅱ 区域的磁场。已知每个离子的电量均为 q（q>0），质量均为m，不考虑离子重力以及离子间的相互作用。 （1）求离子从S1射入速度大小v； （2）若离子打在F点，求Ⅱ区域磁感应强度大小B1。 16. 如图所示，MN、PQ两条固定的光滑平行金属轨道与水平面成θ角，轨道间距为L。P、M间接有阻值为R的电阻。质量为m的金属杆ab水平放置在轨道上，其有效阻值为r。空间存在磁感应强度为B的匀强磁场。磁场方向垂直于轨道平面向上。现由静止释放ab，若轨道足够长且电阻不计，重力加速度为g。求： （1）通过导体棒ab的电流方向； （2）金属杆ab运动的最大速度； （3）金属杆ab运动的加速度为时，金属杆ab消耗的电热功率P。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$