上海市上海师范大学附属虹口中学2024-2025学年高二下学期期末物理试题

2024-2025学年上海师范大学附属虹口中学高二（下）期末物理试卷 一、综合题：本大题共5小题，共100分。 1.无人驾驶飞机简称为无人机，是利用遥控设备发射无线电波和自备的程序控制装置操控的不载人飞机。在民用方面无人机主要是以电动机来提供动力，在航拍、农业、快递、救援、观测等众多领域应用广泛。 多旋翼无人机更是使用最多的类型。它通常具有三个以上的旋翼轴，通过每个轴上的电动机转动带动旋翼，从而产生升推力，可以完成垂直起降、悬停等各种飞行动作。 某学校在操场进行庆典活动，由旋翼无人机进行直播摄像和播放音乐烘托氛围。 无人机上装有遥感照相机，即使在夜晚也能进行拍摄，这种遥感照相机敏感的电磁波属于______。 A.可见光波段 B.红外波段 C.紫外波段 D.X射线波段 当你站在地面上听到无人机播放音乐的音调频率比悬停时变高了： ①可知无人机与你的距离______。 A.在变大 B.在变小 C.不变 D.无法确定 ②出现此情形的原因是波的______。 A.干涉现象 B.衍射现象 C.折射现象 D.多普勒效应 已知此无人机质量为m，重力加速度为g，当其以恒定速率v、沿半径为R的圆周在空中水平面内盘旋时： ①空气对无人机的作用力的大小为______； ②无人机运动一周过程中，空气对无人机的作用力的冲量大小为______。 甲、乙两位同学，看到了无人机正好悬停在空中，有了下面的对话： 甲：因为无人机不动，所以电机是不做功的，其功率为零； 乙：我认为电机是做功的，因为悬停也耗电!但想不明白，根据能量守恒，如果电机还做功，其消耗的能量哪去了呢！？ 请你判断甲乙两同学的说法是否正确，不正确的指出其错误，并回答乙的疑问。 对于甲同学：______； 对于乙同学：______。 2.传感器担负着信息采集的任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感知到的非电信息如温度、光、声等转换成对应的电信息，在依赖信息科技的今天被广泛应用。 关于传感器工作的一般流程，下列说法中正确的是______。 A.非电学量敏感元件变换电路电学量转换元件 B.电学量敏感元件变换电路转换元件非电学量 C.非电学量敏感元件转换元件变换电路电学量 D.非电学量变换电路转换元件敏感元件电学量 多选唱卡拉OK用的话筒内有传感器，其中有一种是动圈式的，它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个很小的金属线圈，线圈处于永磁体的磁场中，当声波使膜片前后振动时，就将声音信号转变为电信号，下列说法正确的是______。 A.该传感器是根据电流的磁效应工作的 B.该传感器是根据电磁感应原理工作的 C.膜片振动时，穿过金属线圈的磁通量不变 D.膜片振动时，金属线圈会产生感应电动势 如图所示的装置是一种测定液面高度的电容式传感器，从电容C大小的变化情况就能反映出液面高度h的高低情况，则下列说法正确的是______。 A.C增大表示h增大 B.C增大表示h减小 C.金属芯线与电介质构成一个电容器 D.图中液体可以不是导电液体 3.如图所示，悬挂于竖直弹簧下端的小球质量为m，弹簧的质量忽略不计，将小球向下拉动后释放，使其在竖直方向上下运动，最大速度为。 从某时刻速度大小为v，方向向下开始计时，经过时间t，小球的速度大小仍为v，方向向上，忽略空气阻力，重力加速度为g。 ①求该运动过程中，小球所受弹簧弹力冲量的大小。 ②上述装置也可称为弹簧振子，证明该振子的运动是简谐振动。 ③该振子在地球上的振动频率为，其中k是弹簧的劲度系数，若将振子搬到月球上，其振动频率是否会发生变化，为什么？ 多选以弹簧振子为波源，图甲是时刻其在介质中形成的一列简谐横波，P、Q为该波沿水平传播方向上相距的两个质点，P点振动领先Q点，此时Q质点正处于波峰图中未画出，图乙为P质点的振动图像。下列说法正确的是______。 A.时刻，P质点所受合力沿y轴正方向 B.P质点的振动方程为 C.该波的波长可能为 D.该波的传播速度可能为 两个振子产生的两列简谐波在某一均匀介质中相向传播，波源产生的波沿x轴正方向传播，波源产生的波沿x轴负方向传播。时刻某一波源先开始振动，时MN间的波形图如图所示。此时平衡位置位于和的两个质点都处于波峰位置。再经过，的质点坐标为______，两列波______发生干涉现象选填“能”或“不能”。 把一压力传感器固定在水平地面上，轻质弹簧竖直固定在压力传感器上，如图甲所示。时，将金属小球从弹簧正上方由静止释放，小球落到弹簧上后压缩弹簧到最低点，又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复。压力传感器中压力大小F随时间t变化图像如图乙所示。下列说法正确的是______。 A.时刻，小球的动能最大 B.时间内，小球始终处于失重状态 C.时间内，小球所受合力的冲量为0 D.时间内，小球机械能的增加量等于弹簧弹性势能的减少量 4.氦氖激光器是实验室中的常用仪器，它可以发出波长为六百多纳米的红色激光。 关于激光下列说法中正确的是______。 A.激光是一种人造光 B.红色和绿色的激光在同一介质中波速都相同 C.全息成像是利用了激光的干涉来记录并再现物体三维信息的技术 D.激光测距是利用了激光的方向性好的特点 多选小明利用氦氖激光器作为光源测量玻璃砖的折射率。如图所示，对于该实验，以下说法中正确的是______。 A.入射角不宜过小，否则可能会导致实验误差偏大 B.入射角不宜过大，否则激光在射出玻璃砖时可能会因角度过大而发生全反射 C.如果在激光发射器和玻璃之间加上一张偏振片，则光强一定会减少一半 D.小明同学为了避免笔尖划到玻璃砖的光学面，将上边界画的比实际位置更往上一些，若其它操作无误，得到的折射率会比真实值偏小 小明同学想测量出该激光的波长，激光通过双缝后投射到光屏。 ①多选若想增加条纹的宽度，可______。 A.将激光器靠近双缝 B.将光屏靠近双缝 C.将光屏远离双缝 D.调换间距更小的双缝 ②光屏中的条纹如图所示，由刻度尺读出A、B两条纹中央间距x为______ cm。他更换了频率为的绿光重复实验，发现原来的A、B两处仍为亮纹，但是现在A、B间多了两条亮条纹，那么可以算出该激光波长约为______ nm。答案均保留三位有效数字 将塑料瓶下侧开一个小孔，瓶中灌入清水，水就从小孔流出。将激光水平射向塑料瓶小孔，观察到激光束沿水流方向发生了弯曲，光被完全限制在水流内，出现了“水流导光”现象。“水流导光”是光的______现象，为了更容易发生“水流导光”现象，应选用折射率______的液体。 光纤通信技术是将信息转变为光信号，由光纤传输出去。光纤由纤芯和包层组成，其剖面如图所示，其中纤芯材料的折射率，包层折射率，光纤长度为。已知当光从折射率为的介质射入折射率为的介质时，入射角、折射角间满足关系：。 ①试通过计算说明从光纤一端入射的光信号是否会通过包层“泄漏”出去； ②利用光纤发出的信号最长需要多少时间。保留3位有效数字 5.智能手机已经成为当代人们生活中最重要的一件科技产品，无论是微信、支付宝还是其他软件平台等等，智能手机都成为人类社会中不可缺少的一环。 很多智能手机配备了智能皮套，如图甲所示，当智能皮套的磁体靠近霍尔元件时，霍尔传感器会检测到磁场的变化，从而使屏幕自动进入休眠状态；当用户打开皮套时，屏幕则会自动点亮。 图乙为一块长、宽、高分别为a、b、c的N型半导体载流子为自由电子霍尔元件，通以方向向右的电流，电子的定向移动速度为v。当合上皮套时，水平放置的元件处于竖直向下的匀强磁场中，元件前、后表面间产生电压，当电压达到某一临界值时，屏幕自动熄灭。 ①霍尔元件的前、后两表面，______选填“前”或“后”表面电势高； ②若屏幕自动熄灭时临界电压为U，则此时的磁感应强度______； ③多选下列说法中正确的有______。 A.合屏过程中，元件前、后表面间的电压变大 B.开屏过程中，元件前、后表面间的电压变大 C.若磁场变强，可能出现闭合屏幕时无法自动熄屏 D.若磁场变弱，可能出现闭合屏幕时无法自动熄屏 科技改变生活，如今手机无线充电已日趋流行。图甲是手机无线充电器的示意图，其工作原理如图乙所示，当送电线圈接上的正弦交流电后，会产生一个变化的磁场从而使手机中的受电线圈中产生变化的电流，该电流经过整流装置转化为直流电给手机充电。送电线圈和受电线圈可看作理想变压器，整流装置和手机电池等效为一只二极管和一个电阻R。二极管正向导通时，阻值为零，负向截止时，阻值为无穷大。已知，其充电的功率。 ①该正弦交流电的周期为______s； ②电阻R两端电压的有效值为______ V； ③在图丙中定性画出时间内流经R的电流i随时间t变化的图像；以流经R向下的电流为正 ④计算题送电线圈和受电线圈的匝数比：为多少？视为理想变压器 答案和解析 1.【答案】B；  ①B；②D；  ①；②；  说法错误，见解析；见解析  【解析】一切物体都在不停地辐射红外线，所以种遥感照相机敏感的电磁波属于红外波段，故B正确，ACD错误。 故选：B。 ①根据多普勒效应可知可知无人机与你的距离在变小，故B正确，ACD错误。 故选：B。 ②出现此情形的原因是波的多普勒效应，故D正确，ABC错误。 故选：D。 ①无人机需要的向心力大小为，无人机还受到重力作用，根据平行四边形定则可得空气对无人机的作用力的大小为，解得 ②无人机运动一周的时间为，无人机运动一周动量的变化为零，设空气对无人机的作用力的冲量大小为I，根据动量定理有，解得 电机是做功的，能量变成了机械能。无人机需要动力系统提供能量以维持悬停状态，这意味着动力系统会消耗能量来为无人机提供所需的推力和悬停稳定性，能量以化学或电能的形式通过电池或发动机转化为机械能，用于产生推力以对抗重力。所以甲乙同学说法错误。 故答案为：；①B；②D；①；②；说法错误，理由见解析；见解析。 一切物体都在不停地向外辐射红外线，据此分析； ①②根据多普勒效应分析； ①根据平行四边形定则计算； ②根据动量定理计算； 根据功能关系分析。 本题综合考查多普勒效应、圆周运动以及冲量等知识。涉及多普勒效应原理、牛顿第二定律、冲量定义式以及能量守恒定律等知识点。 2.【答案】C；  BD；  A  【解析】传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，传感器工作的一般流程为，非电学量被敏感元件感知，然后通过转换元件转换成电信号，再通过转换电路将此信号转换成易于传输或测量的电学量，故C正确，ABD错误。 故选：C。 当声波使膜片前后振动时，线圈切割磁感线产生感应电流，将声音信号转化为电信号，是根据电磁感应原理工作的，故A错误，B正确； C.膜片随着声波而周期性振动，穿过金属线圈的磁通量是周期性变化的，故C错误； D.膜片振动时，金属线圈切割磁感线，会产生感应电动势，故D正确。 故选：BD。 当电容C增大时，根据电容的决定式分析正对面积应增大，则知液面高度h增大，当电容C减小时，则液面高度减小，故A正确，B错误； 此传感器是由金属芯线与液体构成一个电容器，其中的液体是电容器的一个极，则此液体必须是导电液体，故CD错误。 故选：A。 故答案为：；；。 根据传感器的工作原理进行分析解答； 根据动圈式话筒的工作原理进行分析解答； 根据平行板电容器的决定式和工作原理进行分析解答。 考查传感器的应用和工作原理、电容器的相关问题，会根据题意进行准确分析解答。 3.【答案】①该运动过程中，小球所受弹簧弹力冲量的大小为； ③将振子搬到月球上，其振动频率不会发生变化，f与重力加速度g无关，只与m和k有关，m、k在月球上都不变   BD；  C；  D  【解析】①以竖直向下为正方向，由动量定理可得，解得； ②当小球偏离平衡位置的位移为x时，弹簧的弹力，则小球所受的合力，把代入中，可得，满足简谐振动的回复力特征其中k为劲度系数，所以该振动是简谐振动。 ③弹簧振子的振动周期公式，其中m是振子质量，k是弹簧劲度系数。质量m是物体的固有属性，不随位置改变，弹簧劲度系数k由弹簧本身的性质材料、匝数、粗细等决定，也不随位置改变。所以将振子搬到月球上，其振动周期不变，因为周期T与重力加速度g无关，只与m和k有关，m、k在月球上都不变，由可知频率不变。 答：①该运动过程中，小球所受弹簧弹力冲量的大小为； ②证明过程见解析； ③将振子搬到月球上，其振动频率不会发生变化，f与重力加速度g无关，只与m和k有关，m、k在月球上都不变。 时刻，P质点在平衡位置，所受合力为0，故A错误； B.由图甲和图乙可知，P质点的振幅和周期分别为，，角速度为，则P质点的振动方程为，故B正确； C.P点振动领先Q点，时刻Q质点正处于波峰，则有，可得，当时，可得，当时，可得，故C错误； D.该简谐横波的传播速度为，当时，可得，故D正确。 故选：BD。 波速由介质决定，两列波波速相同，M传播的距离远，所以M先振动，根据同侧法可知，M的起振方向向上，故A错误； B.沿x轴负方向传播的N波波速为故B错误； C.再经，两列波各向前传播，故处的质点恰好是M波的波峰和N的波谷相遇，纵坐标为，故C正确； D.由图可知，M波的波长是N波的2倍，由可知频率是N的一半，不会发生稳定的干涉现象，故D错误。 故选：C 由图乙可知，在时刻，小球落到弹簧上，开始压缩弹簧，此后弹簧的弹力开始增大，小球受到的重力与弹力的合力方向向下，逐渐减小，由牛顿第二定律可知，加速度向下，且逐渐减小，小球的速度仍在增大，当弹力增大到大小等于重力时，小球的速度最大，则动能最大，故A错误； B.由图乙可知，时刻弹力最大，此时压缩弹簧到最低点，可知在时间内，弹力先小于重力后大于重力，则加速度方向先向下，后向上，小球先失重后超重，故B错误； C.时间内，小球与弹簧组成的整体机械能守恒，可知在时刻小球落到弹簧上，时刻小球离开弹簧，则有两时刻小球的速度大小相等，方向相反， 设此时的速度大小为v，小球的质量为m，取向上方向为正方向，则有小球的动量变化量为， 由动量定理可知，小球在时间内，所受合力的冲量，故C错误； D.时间内，弹力逐渐减小，是小球被弹起直至离开弹簧的过程，此过程小球和弹簧组成的整体机械能守恒，则有小球增加的动能与重力势能之和等于弹簧弹性势能的减少量，即小球机械能的增加量等于弹簧弹性势能的减少量，故D正确。 故选：D。 故答案为：①该运动过程中，小球所受弹簧弹力冲量的大小为； ②证明过程见解析； ③将振子搬到月球上，其振动频率不会发生变化，f与重力加速度g无关，只与m和k有关，m、k在月球上都不变。 ；； 以小球为研究对象，由动量定理列式求解小球所受弹簧弹力冲量的大小；由结合牛顿第二定律证明该振子的运动是简谐振动；由公式和判断将振子搬到月球上，其振动频率是否会发生变化。 波中每个质点做简谐运动，根据简谐运动的回复力特点判断P质点合力大小；由P点振动情况结合求解P质点的振动方程，由振动图像得到周期，结合题意得到波长可能值，再根据计算波速。 由波源M和N的振动情况，波的叠加原理计算的质点坐标，波发生干涉的条件为频率相同，根据图像和计算两列波的频率，判断是否发生干涉。 由图乙分析小球运动情况，得到小球的加速度、速度、合力变化情况，判断时刻，小球的动能是否最大；加速度向上处于超重状态，加速度向下是失重，进而判断时间内，小球所处状态；由动量定理列式判断时间内，小球所受合力的冲量是否为0；由能量守恒判断时间内，小球机械能的增加量是否等于弹簧弹性势能的减少量。 本题主要考查简谐运动、振动与波的图像、动量定理的应用，本题综合性比较大，需要掌握的知识点较多。 4.【答案】ACD；  AD；  CD；；451；  全反射；大；  ①见解析；②利用光纤发出的信号最长需要时间  【解析】激光是一种人造光，故A正确； B.红色和绿色的激光在真空中波速都相同，但在不同介质中速度不同，故B错误； C.全息成像是利用了激光的干涉来记录并再现物体三维信息的技术的，故C正确； D.激光测距是利用了激光的方向性好的特点。故D正确。 故选：ACD。 入射角不宜过小，否则可能会导致角度测量误差大，导致实验误差偏大，故A正确； B.入射角不宜过大，会导致折射光太弱，引起实验误差。由光的可逆性可知激光在射出玻璃砖时可不会因角度过大而发生全反射，故B错误； C.光具有偏振性，向各个方向偏振的情况都一样，所以如果在激光发射器和玻璃之间加上一张偏振片，则光强一定会减弱很多，不是减少一半，故C错误； D.小明同学为了避免笔尖划到玻璃砖的光学面，将上边界画的比实际位置更往上面一些，其它操作无误，如图所示 则光线在玻璃中的折射角偏大，由可知，得到的折射率要比真实值偏小，故D正确。 故选：AD。 ①根据干涉条纹间距公式可知，如果想要增加干涉条纹的宽度，则需要将双缝远离光屏，增加L，或者换用间距d更小的双缝，故CD正确，AB错误。 故选：CD。 ②刻度尺读出A、B两条纹中央间距。 用频率为的绿光重复实验时，干涉条纹间距为 频率为的绿光重复实验，条纹间距为 根据条纹间距公式 可知激光波长约为 激光束发生弯曲是因为光在水柱与空气界面上发生全反射，是光的全反射现象；根据，可知为了更容易发生“水流导光”现象，应选用折射率大的液体； ①如图所示，由题意在纤芯和包层分层面上全反射临界角C满足： 得： 当在端面上的入射角最大时，折射角r也最大，在纤芯与包层分界面上的入射角最小，在端面上，由折射定律得： 得 此时在纤芯与包层分界面上的入射角最小值 因此，光纤中的信号会发生全反射，不会从“包层”中泄漏出去。 ②当在端面上入射角最大时所用的时间最长，这时光在光纤中的总路程为： 光在纤芯中传播速度为： 信号往返需要的最长时间为： 解得： 故答案为：；；；；451；全反射；大；①见解析；②利用光纤发出的信号最长需要时间。 根据激光的特性分析判断； 根据测量折射率的实验原理分析解答； 根据双缝干涉实验测量波长的数据分析结合解答； 根据全反射特点分析判断； ①先计算在纤芯和包层分界面上全反射临界角C，当在端面上的入射角最大时，折射角也最大，在纤芯与包层分界面上的入射角最小，计算出最小入射角和全反射临界角C比较，如果小于或等于，则光纤一端入射的光信号不会通过包层“泄漏”出去；②当在端面上入射角最大时所用的时间最长，由几何关系解答。 本题考查了光的干涉、全反射和折射定律，解题的关键是要掌握条纹间距公式、全反射条件和临界角公式，并能结合几何关系进行计算。 5.【答案】①前；②；③AD；  ①；②；③见解析；④送电线圈和受电线圈的匝数比：为22：1  【解析】①根据左手定则可知电子受洛伦兹力的方向向后，所以后表面聚集电子，则前表面的电势高于后表面； ②当霍尔电压为U时，对自由电子来说，根据平衡条件有，解得 ③AB、由上面的分析可得霍尔电压为，在合屏过程中，元件所在位置的磁感应强度变大，则元件前、后表面的电压变大，同理可知在开屏过程过程中，元件前、后表面的电压变小，故A正确，B错误； CD、由上面的分析可知，元件前、后表面的电压达到一定值才会自动熄屏，所以磁场变弱，则霍尔电压可能达不到临界电压，可能会出现闭合屏幕时无法自动熄屏，故C错误，D正确。 故选：AD。 ①该正弦交流电的周期为 ②设电阻R两端电压的有效值为U，则根据可得， ③通过电阻R的电流的有效值为，设经过R的最大电流为，因为二极管的单向导电性，则有，解得，则时间内流经R的电流i随时间t变化的图像如下图所示 ④由上面的分析可得受电线圈两端电压的最大值为 根据理想变压器的变压规律可得 故答案为：①前；②；③AD；①；②；③见解析；④送电线圈和受电线圈的匝数比：为22：1。 ①根据左手定则判断； ②根据电子受洛伦兹力和电场力平衡计算； ③根据霍尔电压的表达式分析； ①根据周期和角速度的关系计算； ②根据功率公式计算； ③先计算出电流的有效值，然后根据电流的热效应计算出最大电流，然后作图即可； ④根据变压器的变压比计算。 本题考查了对霍尔效应的认识和理解，以及对变压器和二极管的应用，知道二极管具有单向导电性，知道电阻R两端的电压与受电线圈的输出电压的关系是解题的关键。 第1页，共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$