精品解析：上海市华东师范大学第一附属中学2024-2025学年高二下学期期末物理试题

华东师大一附中 2024学年第二学期 高二年级 期终考试 物理等级试题 考生注意： 1、试卷满分100分，考试时间60分钟。 2、本考试分设试卷和答题纸。作答必须写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分。 3、标注“多选”的试题，每小题应选两个及以上的选项，但不可全选；未特别标注的选择类试题，每小题只能选一个选项。标注“计算”的试题，在列式计算、逻辑推理以及回答问题的过程中，须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。 一、线圈 线圈在电磁领域功能多样。由金属导线绕制而成的线圈有电阻；通电线圈周围存在磁场；线圈中还能产生感应电动势，又被称为电感器。 1. 如图，电阻箱中的线圈采用双线绕法制作，能避免回路中产生自感电动势，其原因是__________。 2. 若家庭电路的交流电压有效值恒为，则其最大值为__________（结果保留2位有效数字）；某小区的降压变压器视为理想变压器，原、副线圈的匝数比为，则原线圈输入电压的有效值为__________V。 3. 实验室可拆变压器如图所示。为了减小铁芯中的涡流，顶部铁芯条的硅钢片应平行于（　　） A 平面abcd B. 平面abfe C. 平面abgh D. 平面aehd 4. 图（c）中的LC振荡电路可用于发射电磁波，电流随时间的变化关系如图（d）所示，取图（c）中所示电流方向为正。 （1）每秒内电流的方向改变__________次。 （2）某时刻电路中有正方向电流，且电容器上极板带正电，则该时刻所在的时间段可能是（ ） A. B. C. D. （3）实际电路中存在能量损耗，的最大值将逐渐减小，在此过程中，随变化的（ ） A.周期减小 B.周期不变 C.周期增大 二、摆 悬锤静候，因重力而兴舞；摆线轻牵，借周期以复回。动止有法，高低错落皆循理；往返有常，左右参差亦守规。 5. 如图，用绝缘细线悬挂一个带电金属球，球心到悬点距离为L，左侧空间存在有界匀强磁场B，已知重力加速度为g，在图示位置，由静止释放金属球，其第一次到达最低点的速率为v1，第二次到达最低点时的速率为v2，则v1__________v2（选填：“>”、“<”或“=”）。 6. 如图，悬线长为L，在悬点正下方有一个能挡住摆线的钉子A，现将单摆向右拉开一个很小的角度后无初速度释放，则绳子第一次碰到钉子的时间t1=___；若绳子碰到钉子前、后两个瞬间摆球角速度分别为ω1、ω2，则ω1____________ω2（选填：“A．>”、“B．<”或“C．=”）。 7. 如图（a），某同学用单摆测当地重力加速度，绳子上端连接力传感器，可测摆绳上的张力F。 （1）图（b）为F随时间t变化的图像，在0~1s内，摆球在最低点的时刻为__________s，该单摆的周期T=__________s。 （2）该同学测量了摆线长度L，通过改变L，测得6组对应的周期T。描点，作出T2−L图线，如图（c），图线的横、纵截距分别为−p和q，则重力加速度g=___，摆球的直径d=_____。 三、气体温度计 气体温度计是一种以一定质量的气体作为工作物质的温度计。如图，某同学利用气体定律设计如下装置：空的饮料罐中插入一根塑料吸管，吸管内有一小段红色水柱密封饮料罐和吸管中的气体，吸管右端开口。在大气压为的环境中，记录两个温度时的水柱位置，均匀标注温度刻度，即制成一个简易气温计。（吸管壁厚度和水柱长度可忽略，装置不漏气） 8. 若水对塑料是不浸润的， （1）这是由于塑料分子对附着层内水分子的吸引力__________液体内部水分子间的吸引力。 （2）将粗细不同的塑料管插入水中，其液面分布正确的是（ ） A. B. C. D. 9. 水柱离罐口的距离随热力学温度的变化关系图像可能为（　　） A. B. C D E. 10. 若将封闭气体看作理想气体，开口端大气压强不变，当增大时，封闭气体的内能_____（选填：“变大”、“变小”或“不变”），气体______（选填：“吸热”或“放热”）。 11. 已知饮料罐容积为，露在罐外的吸管长度为，横截面积为，水柱离罐口处温度刻度为。若大气压为，环境温度为时水柱离罐口距离为__________cm（结果保留3位有效数字）。 四、地球磁场 地球磁场是地球生命的保护罩。利用智能手机中的传感器可以测量磁感应强度B，如图手机显示屏所在平面为xOy面，保持z轴正向竖直向上，某同学在A地对地磁场进行测量，结果如下表。利用下表数据，完成本情景中的题目。 Bx/μT By/μT Bz/μT 21 0 -21 12. （1）A地位于地球的__________（选填：“A．北半球”或“B．南半球”）； （2）测量时x轴正方向指向什么方向？（ ） A．东 B．南 C．西 D．北 13. 为解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的。在下图中，能正确表示安培假设中环形电流方向的是（　　） A. B. C. D. 14. 近地附近的地磁场可以近似看作匀强磁场。一带电粒子在垂直地磁场的某平面内做匀速圆周运动，当它运动到M点时，与不带电的静止粒子碰撞合为一体，不计粒子的重力。下列图中，实线为碰撞前的轨迹，虚线为碰撞后轨迹，则正确的是（　　） A. B. C. D. 15. （计算）在A地，悬挂一个边长为0.2m的正方形单匝导体线框，如图所示，ad边固定在东西方向的转轴上，线框总电阻为2Ω。起始时刻线框平面处于水平面内的位置1，释放后线框沿顺时针方向转动，t时刻到达竖直平面内的位置2。只考虑地磁场，求： （1）从位置1转动到位置2的过程，通过线框平面abcd磁通量的最大值； （2）线框在位置2时，cd边内感应电流的方向； （3）从位置1转动到位置2的过程，线框中平均感应电流的大小。 五、光梳 光梳是一种复色光，包含频率等间距分布的多种单色光，其中各单色光光强与频率的关系如图所示。各单色光的频率可以表示为（k=0，±1，±2…），其中是中心频率，相邻两单色光的频率差为。 16. 在双缝干涉实验中，分别用频率为、光进行实验，其他参数保持不变的情况下得到图（b）（c）两幅干涉图样。则图（c）用的是______（选填：“”或“”）光。 17. 用光梳照射到某种金属，验证光电效应的实验规律。 （1）（多选）若频率为的光能使金属表面发射光电子，光梳中一定可以使金属表面发射光电子的单色光有（ ） A. B. C. D. （2）频率为的光照射某种金属材料，产生光电子的最大初动能为，已知元电荷电量为，普朗克常量为，则该金属的逸出功为______；若以频率的光射同一金属材料，此时光电子的最大初动能______。 18. 某光梳的光强与频率的关系如题图所示，则光强与波长的关系可能为（　　） A. B. C. D. 19. 当光照射到物体表面上，光子会被反射或者吸收，此时对物体表面会产生压强，这压强被称为“光压”。某激光器功率为，发射出波长为的激光。假设这束光垂直照射到物体表面时，光子全部被垂直反射。如图所示为时间内光子束的“柱状模型”，已知光束横截面积为S，普朗克常量为，光速为。 （1）一个光子反射前后，动量变化量大小为______。 （2）时间内到达物体表面的光子数为______。 （3）（计算）求激光束对物体表面产生的光压______。（用、S、表示） 六、浮筒式发电灯塔 简易浮筒式波浪发电灯塔的装置截面示意图如图所示，磁铁固定在水中，S极上套有一个浮筒，浮筒上绕有匝线圈，线圈直径、电阻。线圈所处位置的辐向磁场的磁感应强度大小。浮筒沿竖直方向运动过程中，其顶部始终没有进入海水中。 20. 将该装置置于静水中上下振动，形成的水波近似看作简谐横波。时刻水波图样如图（b）所示，图中实线、虚线分别表示波峰、波谷。M、N是相邻波峰和波谷上的两个质点，两质点振动的平衡位置均在x轴上。质点M的振动图像如图（c）所示。 （1）若水波的传播速度为v，则质点M、N在x轴方向上的距离为__________； （2）质点N振动的位移y随时间t变化的关系式是__________。 21. 装置入海后，浮筒随海浪上下运动，产生正弦交流电，电动势的最大值，将线圈与电阻的灯泡相连。 （1）此时浮筒的运动是__________（选填：“A．自由振动”或“B．受迫振动”）； （2）浮筒相邻两次达到最大速率的过程中，重力的（ ） A．冲量和做功均为零 B．冲量不为零，做功为零 C．冲量和做功均不为零 D．冲量为零，做功不为零 （3）（计算）求浮筒运动的最大速率vm=______m/s（结果保留2位有效数字）； （4）（计算）求灯泡正常工作时，min内消耗的电能W=______J（结果保留3位有效数字）。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 华东师大一附中 2024学年第二学期 高二年级 期终考试 物理等级试题 考生注意： 1、试卷满分100分，考试时间60分钟。 2、本考试分设试卷和答题纸。作答必须写在答题纸上，在试卷上作答一律不得分。 3、标注“多选”的试题，每小题应选两个及以上的选项，但不可全选；未特别标注的选择类试题，每小题只能选一个选项。标注“计算”的试题，在列式计算、逻辑推理以及回答问题的过程中，须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。 一、线圈 线圈在电磁领域功能多样。由金属导线绕制而成的线圈有电阻；通电线圈周围存在磁场；线圈中还能产生感应电动势，又被称为电感器。 1. 如图，电阻箱中的线圈采用双线绕法制作，能避免回路中产生自感电动势，其原因是__________。 2. 若家庭电路的交流电压有效值恒为，则其最大值为__________（结果保留2位有效数字）；某小区的降压变压器视为理想变压器，原、副线圈的匝数比为，则原线圈输入电压的有效值为__________V。 3. 实验室的可拆变压器如图所示。为了减小铁芯中的涡流，顶部铁芯条的硅钢片应平行于（　　） A. 平面abcd B. 平面abfe C. 平面abgh D. 平面aehd 4. 图（c）中的LC振荡电路可用于发射电磁波，电流随时间的变化关系如图（d）所示，取图（c）中所示电流方向为正。 （1）每秒内电流的方向改变__________次。 （2）某时刻电路中有正方向电流，且电容器上极板带正电，则该时刻所在的时间段可能是（ ） A. B. C. D. （3）实际电路中存在能量损耗，的最大值将逐渐减小，在此过程中，随变化的（ ） A.周期减小 B.周期不变 C.周期增大 【答案】1. 采用双线绕法可以使磁场相互抵消 2. ①. ②. 2200 3. D 4. ①. 1000 ②. B ③. B 【解析】 【1题详解】 由题意可知，由于两个线圈的绕向相同，但电流方向相反，由安培定则可知，电流产生的磁场方向相反；由于两导线电流相等，各自产生的磁感应强度大小相等，而磁场方向相反，相互抵消，所以螺线管内没有磁场，采用双线绕法可以使磁场相互抵消，避免回路中产生自感电动势。 【2题详解】 [1] 最大值为 [2] 根据电压之比与匝数比的关系可知 解得原线圈的有效值为V 【3题详解】 磁感线环绕的方向沿着闭合铁芯，根据楞次定律及右手螺旋定则，产生的涡旋电流的方向垂直于图示变压器铁芯的正面，即与图示abcd面平行，为了减小涡流在铁芯中产生的热量，相互绝缘的硅钢片应垂直abcd面，形状相同的回形硅钢片叠加在一起形成铁芯，硅钢片应平行于平面aehd。 故选D。 【4题详解】 （1）[3]一个周期s内电流方向改变两次，则1s内电流改变1000次。 （2）[4]根据题图电流正流向电容器正极，电容器正在充电，电流在减小，应为0.5×10-3s至1×10-3s的时间段。 故选B。 （3）[5]LC电路的周期与频率与电路本身有关，与能量耗损无关，故周期不变。 故选B。 二、摆 悬锤静候，因重力而兴舞；摆线轻牵，借周期以复回。动止有法，高低错落皆循理；往返有常，左右参差亦守规。 5. 如图，用绝缘细线悬挂一个带电金属球，球心到悬点距离为L，左侧空间存在有界匀强磁场B，已知重力加速度为g，在图示位置，由静止释放金属球，其第一次到达最低点的速率为v1，第二次到达最低点时的速率为v2，则v1__________v2（选填：“>”、“<”或“=”）。 6. 如图，悬线长为L，在悬点正下方有一个能挡住摆线的钉子A，现将单摆向右拉开一个很小的角度后无初速度释放，则绳子第一次碰到钉子的时间t1=___；若绳子碰到钉子前、后两个瞬间摆球角速度分别为ω1、ω2，则ω1____________ω2（选填：“A．>”、“B．<”或“C．=”）。 7. 如图（a），某同学用单摆测当地重力加速度，绳子上端连接力传感器，可测摆绳上的张力F。 （1）图（b）为F随时间t变化的图像，在0~1s内，摆球在最低点的时刻为__________s，该单摆的周期T=__________s。 （2）该同学测量了摆线长度L，通过改变L，测得6组对应的周期T。描点，作出T2−L图线，如图（c），图线的横、纵截距分别为−p和q，则重力加速度g=___，摆球的直径d=_____。 【答案】5. > 6. ①. ②. < 7. ①. 0.7 ②. 1.6 ③. ④. 2p 【解析】 【5题详解】 带电金属球在进入和离开磁场过程中，有感应电流，产生焦耳热，小球动能减小，故有 。 【6题详解】 [1]根据 则绳子第一次碰到钉子的时间 [2]绳子碰到钉子前、后两个瞬间线速度大小不变，由于碰到钉子后半径减小，由得。 故选B。 【7题详解】 [1]小球在最低点时绳子上的力最大，故在0~1s内，摆球在最低点的时刻为0.7s； [2]小球在最高点时绳子上的力最小，相邻最高点和最低点的时间间隔 得 [3][4]由单摆周期公式有 整理有 所以图像的斜率为 结合题图，整理有 又由纵轴截距 综合解得摆球的直径 三、气体温度计 气体温度计是一种以一定质量的气体作为工作物质的温度计。如图，某同学利用气体定律设计如下装置：空的饮料罐中插入一根塑料吸管，吸管内有一小段红色水柱密封饮料罐和吸管中的气体，吸管右端开口。在大气压为的环境中，记录两个温度时的水柱位置，均匀标注温度刻度，即制成一个简易气温计。（吸管壁厚度和水柱长度可忽略，装置不漏气） 8. 若水对塑料是不浸润的， （1）这是由于塑料分子对附着层内水分子的吸引力__________液体内部水分子间的吸引力。 （2）将粗细不同塑料管插入水中，其液面分布正确的是（ ） A. B. C. D. 9. 水柱离罐口的距离随热力学温度的变化关系图像可能为（　　） A. B. C. D. E. 10. 若将封闭气体看作理想气体，开口端大气压强不变，当增大时，封闭气体的内能_____（选填：“变大”、“变小”或“不变”），气体______（选填：“吸热”或“放热”）。 11. 已知饮料罐的容积为，露在罐外的吸管长度为，横截面积为，水柱离罐口处温度刻度为。若大气压为，环境温度为时水柱离罐口距离为__________cm（结果保留3位有效数字）。 【答案】8. ①. 小于 ②. C 9. C 10. ①. 变大 ②. 吸热 11. 30.3 【解析】 【8题详解】 [1]由于塑料分子对附着层内水分子的吸引力小于液体内部水分子间的吸引力，水对塑料是不浸润的； [2] 水对塑料是不浸润，不浸润液体在毛细管中的液面是凸形的，它对下面的液体施加压力，使液体沿着管壁下降，当向下的压力跟管内液柱所受的重力相等时，管内的液体停止下降，达到平衡。所以肥皂水在玻璃中的高度小于外面液面的高度，并且管越细下降越多。 故选C。 【9题详解】 气体进行等压变化，则 解得 则图像为C。 【10题详解】 [3][4] 当增大时，可知温度升高，则内能变大；由于W接近于0，则根据 可知气体吸收热量； 【11题详解】 根据玻意耳定律 即 解得 四、地球磁场 地球磁场是地球生命的保护罩。利用智能手机中的传感器可以测量磁感应强度B，如图手机显示屏所在平面为xOy面，保持z轴正向竖直向上，某同学在A地对地磁场进行测量，结果如下表。利用下表数据，完成本情景中的题目。 Bx/μT By/μT Bz/μT 21 0 -21 12. （1）A地位于地球的__________（选填：“A．北半球”或“B．南半球”）； （2）测量时x轴正方向指向什么方向？（ ） A．东 B．南 C．西 D．北 13. 为解释地球的磁性，19世纪安培假设：地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电流I引起的。在下图中，能正确表示安培假设中环形电流方向的是（　　） A. B. C. D. 14. 近地附近的地磁场可以近似看作匀强磁场。一带电粒子在垂直地磁场的某平面内做匀速圆周运动，当它运动到M点时，与不带电的静止粒子碰撞合为一体，不计粒子的重力。下列图中，实线为碰撞前的轨迹，虚线为碰撞后轨迹，则正确的是（　　） A. B. C. D. 15. （计算）在A地，悬挂一个边长为0.2m的正方形单匝导体线框，如图所示，ad边固定在东西方向的转轴上，线框总电阻为2Ω。起始时刻线框平面处于水平面内的位置1，释放后线框沿顺时针方向转动，t时刻到达竖直平面内的位置2。只考虑地磁场，求： （1）从位置1转动到位置2的过程，通过线框平面abcd磁通量的最大值； （2）线框在位置2时，cd边内感应电流的方向； （3）从位置1转动到位置2的过程，线框中平均感应电流的大小。 【答案】12. ①. A ②. D 13. D 14. A 15. （1）；（2）由c向d；（3） 【解析】 【12题详解】 （1）[1]因为 ，，，所以磁场方向是斜向下。又因为南半球的磁场是斜向上，北半球的磁场是斜向下，所以A地位于地球的北半球。 故选A。 （2）[2]因为，，所以A地磁场方向是x正方向偏下。因为南半球的磁场是北偏上，北半球的磁场是北偏下，所以测量时x轴正方向指北。 故选D。 【13题详解】 地球磁场相当于条形磁铁的磁场，在地球内部磁感线由北向南，根据安培定则环形电流的方向由东向西。 故选D。 【14题详解】 根据牛顿第二定律的 根据动量守恒定律 解得 与不带电的静止粒子碰撞合为一体，p不变，q不变，所以r不变。 故选A。 【15题详解】 （1）在A地磁场的大小 ，方向北偏下45° 当线圈平面与磁感线垂直时，磁通量最大 （2）线框在位置2时，bc边切割磁感线，根据右手定则，cd边内感应电流的方向由c向d。 （3）从位置1转动到位置2的过程，磁通量的变化量 感应电动势为 线框中平均感应电流的大小 五、光梳 光梳是一种复色光，包含频率等间距分布的多种单色光，其中各单色光光强与频率的关系如图所示。各单色光的频率可以表示为（k=0，±1，±2…），其中是中心频率，相邻两单色光的频率差为。 16. 在双缝干涉实验中，分别用频率为、光进行实验，其他参数保持不变的情况下得到图（b）（c）两幅干涉图样。则图（c）用的是______（选填：“”或“”）光。 17. 用光梳照射到某种金属，验证光电效应的实验规律。 （1）（多选）若频率为的光能使金属表面发射光电子，光梳中一定可以使金属表面发射光电子的单色光有（ ） A. B. C. D. （2）频率为光照射某种金属材料，产生光电子的最大初动能为，已知元电荷电量为，普朗克常量为，则该金属的逸出功为______；若以频率的光射同一金属材料，此时光电子的最大初动能______。 18. 某光梳光强与频率的关系如题图所示，则光强与波长的关系可能为（　　） A. B. C. D. 19. 当光照射到物体表面上，光子会被反射或者吸收，此时对物体表面会产生压强，这压强被称为“光压”。某激光器功率为，发射出波长为的激光。假设这束光垂直照射到物体表面时，光子全部被垂直反射。如图所示为时间内光子束的“柱状模型”，已知光束横截面积为S，普朗克常量为，光速为。 （1）一个光子反射前后，动量变化量大小为______。 （2）时间内到达物体表面的光子数为______。 （3）（计算）求激光束对物体表面产生的光压______。（用、S、表示） 【答案】16. 17 ①. AB ②. ③. 18. C 19. ①. ②. ③. 【解析】 【16题详解】 根据双缝干涉条纹公式有 根据 可知，频率越大，波长越小，相邻明条纹中心之间的间距越小，由于小于，则频率为的光对应相邻明条纹中心间距大于频率为的光对应相邻明条纹中心间距，可知，图（c）用的是。 【17题详解】 （1）[1]根据光电效应条件，频率越大，越容易使金属产生光电效应现象。可知，若频率为的光能使金属表面发射光电子，光梳中一定可以使金属表面发射光电子的单色光有、。 故选AB。 （2）[2]频率为的光照射某种金属材料，产生光电子的最大初动能为，根据光电效应方程有 解得 [3] 若以频率的光射同一金属材料，根据光电效应，此时光电子的最大初动能 结合上述解得 【18题详解】 根据 解得 可知，波长越小频率越大，结合上述有 可知，当k越大时，越小，即随波长的增大，相邻两单色光的波长差越小，可知，图示中第三个选择项满足要求。 故选C。 【19题详解】 [1]光子对应的波长 光子全部被垂直反射，则一个光子反射前后，动量变化量大小 解得 [2]令单位时间内激光器发出的光子数目为n0，由于激光器功率为，则有 由于 解得 则时间内到达物体表面的光子数 解得 [3]对时间内到达物体表面的光子进行分析，根据动量定理有 其中 激光束对物体表面产生的光压 解得 六、浮筒式发电灯塔 简易浮筒式波浪发电灯塔的装置截面示意图如图所示，磁铁固定在水中，S极上套有一个浮筒，浮筒上绕有匝线圈，线圈直径、电阻。线圈所处位置的辐向磁场的磁感应强度大小。浮筒沿竖直方向运动过程中，其顶部始终没有进入海水中。 20. 将该装置置于静水中上下振动，形成的水波近似看作简谐横波。时刻水波图样如图（b）所示，图中实线、虚线分别表示波峰、波谷。M、N是相邻波峰和波谷上的两个质点，两质点振动的平衡位置均在x轴上。质点M的振动图像如图（c）所示。 （1）若水波的传播速度为v，则质点M、N在x轴方向上的距离为__________； （2）质点N振动的位移y随时间t变化的关系式是__________。 21. 装置入海后，浮筒随海浪上下运动，产生正弦交流电，电动势的最大值，将线圈与电阻的灯泡相连。 （1）此时浮筒的运动是__________（选填：“A．自由振动”或“B．受迫振动”）； （2）浮筒相邻两次达到最大速率的过程中，重力的（ ） A．冲量和做功均为零 B．冲量不为零，做功为零 C．冲量和做功均不为零 D．冲量为零，做功不为零 （3）（计算）求浮筒运动的最大速率vm=______m/s（结果保留2位有效数字）； （4）（计算）求灯泡正常工作时，min内消耗的电能W=______J（结果保留3位有效数字）。 【答案】20. ①. vt0 ②. 21. ①. B ②. B ③. 0.24 ④. 253 【解析】 【20题详解】 （1）[1]波的周期为 波长为 质点M、N在x轴方向上的距离为 （2）[2]质点N振动的位移y随时间t变化的关系式是 又因为 解得 【21题详解】 （1）[1]浮筒的运动是随海浪做受迫振动，故选B； （2）[2]重力的冲量 重力做功 故选B。 （3）[3]根据得， 解得 （4）[4]感应电动势的有效值 感应电流有效值 min内消耗的电能 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $