内容正文:
运城市高二物理下学期期中测试
一、单选题(本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。)
1. 如图所示为某物体做简谐运动的振动图像,关于物体的振动下列说法正确的是( )
A. 物体振动的振幅为4cm B. 物体振动的周期为0.4s
C. 0.2s~0.4s过程物体沿x轴正方向运动 D. 0.4s~0.6s过程物体运动的速度在减小
2. 白鹤滩−江苏输电工程采用800千伏特高压直流输电技术,可有效减少相关设备由于感抗、容抗造成的能量损失,关于特高压直流输电,下列说法正确的是( )
A. 可通过增大电流减少输电线路的能量损耗
B. 输电电压越高,输电线路中的电流越大
C. 可通过增大电压减少输电线路的能量损耗
D. 可利用变压器升高电压后直接输送
3. 正弦波因其数学简洁性、物理可实现性及能量集中特性,成为自然界和工程技术中最基础的“通用语言”。图中的实线a是一列正弦波在某时刻的波形曲线,虚线b是后它的波形曲线,则该波的波速大小不可能为( )
A. B. C. D.
4. 艺术体操带操是一项极具观赏性和艺术性的运动项目,它要求运动员手持彩带,在音乐的伴奏下完成各种优美、流畅的动作。如果某段时间里彩带波形可视为简谐波,如图甲所示为运动员彩带表演过程中t=0时刻的波形图,P是平衡位置x=4m处的质点,图乙为质点P的振动图像,则( )
A. 该简谐波的传播速度为0.5m/s
B. 该简谐波沿轴负方向传播
C. m处的质点在s时位于平衡位置
D. 质点在s时间内运动的路程为200cm
5. 如图所示为利用发波水槽得到的水面波形图。下列对图中呈现现象描述正确的是( )
A. 甲是干涉,乙是折射 B. 乙是反射,丙是衍射
C. 甲是干涉,丙是折射 D. 甲是衍射,丁是反射
6. 人拿装有水的水杯走路时,有时杯里的水会荡得厉害,甚至从杯中溅出来.如图所示,人拿水杯(含水)走路时的固有频率约,下列说法正确的是( )
A. 无论走路快慢,都会出现水剧烈晃动的现象
B. 当走路的步伐频率接近时,易引发共振,使水的晃动幅度增大
C. 水溅出是因为水杯的固有频率远大于走路的频率
D. 若加快走路速度,步伐频率降低,更易与固有频率匹配引发共振
7. 以下四幅图片:图甲是单色光的衍射图样,图乙是双缝干涉示意图;图丙是一束复色光从水下s点射向水面A点,折射成两束单色光a、b;图丁是自然光通过偏振片M、N的实验结果,P是光屏,当M固定不动缓慢转动N时,光屏P上的光亮度将明暗交替变化。下列说法正确的是( )
A. 图甲中,中央条纹特别宽特别亮,两侧的亮纹比较窄比较暗
B. 图乙中,若只增大屏到挡板间距离,两相邻亮条纹间距离将减小
C. 图丙中,若改变复色光入射角度,a光比b光先发生全反射
D. 图丁中,此现象可表明光是纵波
二、多选题(本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 如图所示,理想交流电流表、,定值电阻、,热敏电阻(其电阻值随温度升高而降低),分别接在理想变压器的原、副线圈上,为正弦交流电压源,其电压保持不变。若该电路所处环境温度上升,下列说法正确的是( )
A. 电流表、的示数均增大 B. 热敏电阻两端电压一定增大
C. 原、副线圈两端电压、均减小 D. 理想变压器原线圈的输入功率一定增大
9. 如图所示,一束由、两种色光组成的复色光沿半径方向射入半圆形玻璃砖内,经上表面折射后分为两束单色光、,则下列说法正确的是( )
A. 光的折射率大于光的折射率
B. 真空中光的波长大于光的波长
C. 光在玻璃中的传播速度大于光在玻璃中的传播速度
D. 光的频率大于光的频率
10. 如图所示为一列沿轴传播的简谐横波在某时刻的波形图,振幅为,该时刻质点偏离平衡位置的位移均为,从该时刻开始计时,质点比质点滞后回到平衡位置。下列说法正确的是( )
A. 该波的波速为1.2
B. 该波沿x轴正方向传播
C. 从该时刻起,再经1s,质点Q通过的总路程为7cm
D. 再经过0.6s,P、Q两点速度大小相等
三、实验题(第11题8分,第12题9分,共计17分)
11. 小明用单摆测定当地的重力加速度,实验装置如图甲所示。
(1)实验中用螺旋测微器测小球直径如图乙所示,小球的直径__________mm;
(2)在实验过程中,小明通过改变悬线长度,测出多组摆长l和对应的摆动周期T,画出图像如图丙所示,根据实验原理和图像可测得当地重力加速度__________;(保留三位有效数字,取3.14)
(3)若实验中小明不慎将摆线长当作了摆长,但仍采用图像法处理数据,这样得到的重力加速度g的测量结果与正确操作得出的结果相比__________。(选填“偏小”、“不变”或“偏大”)
12. 如图甲所示,在“用双缝干涉测量光的波长”实验中:
(1)在光具座上放置的光学元件依次为:①光源、②滤光片、③________、④双缝、⑤遮光筒、⑥光屏(含测量头)。
(2)在某次测量中,将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐,将该亮条纹记为第1条亮条纹,读出手轮上的示数。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,此时手轮上的示数如图乙所示,则的示数为________mm。
(3)已知双缝间距,测得双缝到屏的距离,求得相邻亮条纹的间距,则所测红光波长为________m。(保留两位有效数字)
四、解答题(共计37分。)
13. 一列简谐横波沿x轴正方向传播,图甲是时刻的波形图,图乙是介质中某质点的振动图像,介质中处的质点P从时刻起3s内振动的路程为30cm,试求:
(1)该波的波速及振幅;
(2)从时刻起到P质点第3次出现波峰的时间。
14. 如图所示为光导纤维(可简化为长玻璃丝)的示意图,玻璃丝长为L=60m,一束激光从玻璃丝左端面的中心点O以α=60°的入射角射入,在玻璃丝的侧面以入射角θ=60°多次反射后,从另一端射出。已知光在真空中的传播速度为c=3.0×108m/s。求:
(1)玻璃丝对该束激光的折射率n;
(2)该激光在玻璃丝中传播所经历的时间t。
15. 如图所示,匝数为100匝、面积为0.01 m2的线圈,处于磁感应强度的匀强磁场中。线圈绕O1O2以转速n=5r/s匀速转动,电压表、电流表的读数分别为7 V、1 A。电动机的内阻r=1Ω,牵引一根原来静止的、长为L=1 m、质量m=0.2 kg的导体棒MN沿轨道上升。导体棒的电阻R=1Ω,架在倾角为30°的框架上,它们处于方向与框架平面垂直、磁感应强度B2=1T的匀强磁场中。当导体棒沿轨道上滑x=1.6 m时获得稳定的速度,这一过程中导体棒上产生的热量为4 J。不计框架电阻及一切摩擦,g=10 m/s2求:
(1)若从线圈处于中性面开始计时,写出电动势的瞬时值表达式;
(2)导体棒MN的稳定速度;
(3)导体棒MN从静止至达到稳定速度所用的时间。
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运城市高二物理下学期期中测试
一、单选题(本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。)
1. 如图所示为某物体做简谐运动的振动图像,关于物体的振动下列说法正确的是( )
A. 物体振动的振幅为4cm B. 物体振动的周期为0.4s
C. 0.2s~0.4s过程物体沿x轴正方向运动 D. 0.4s~0.6s过程物体运动的速度在减小
【答案】D
【解析】
【详解】A.物体振动的振幅为,故A错误;
B.物体振动的周期,故B错误;
C.0.2s~0.4s过程物体沿x轴负方向运动,故C错误;
D.0.4s~0.6s过程物体逐渐远离平衡位置,物体运动的速度在逐渐减小,故D正确。
故选D。
2. 白鹤滩−江苏输电工程采用800千伏特高压直流输电技术,可有效减少相关设备由于感抗、容抗造成的能量损失,关于特高压直流输电,下列说法正确的是( )
A. 可通过增大电流减少输电线路的能量损耗
B. 输电电压越高,输电线路中的电流越大
C. 可通过增大电压减少输电线路的能量损耗
D. 可利用变压器升高电压后直接输送
【答案】C
【解析】
【详解】A.输电线路的损耗为P损=I2R,增大电流会使损耗增加,故A错误;
B.由P=UI可知,当输电功率P一定时,电压U越高,电流I越小,故B错误;
C.增大电压U可减小电流I,根据P损=I2R可知,能降低输电线路的损耗,故C正确;
D.变压器仅适用于交流电,直流电无法直接通过变压器升压,故D错误。
故选C。
3. 正弦波因其数学简洁性、物理可实现性及能量集中特性,成为自然界和工程技术中最基础的“通用语言”。图中的实线a是一列正弦波在某时刻的波形曲线,虚线b是后它的波形曲线,则该波的波速大小不可能为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】由图可知,波长,
若该波向右传播,则有,
解得,
当时,
当时,
若该波向左传播,则有,
解得,
当时,
所以该波的波速大小不可能为。
故选C。
4. 艺术体操带操是一项极具观赏性和艺术性的运动项目,它要求运动员手持彩带,在音乐的伴奏下完成各种优美、流畅的动作。如果某段时间里彩带波形可视为简谐波,如图甲所示为运动员彩带表演过程中t=0时刻的波形图,P是平衡位置x=4m处的质点,图乙为质点P的振动图像,则( )
A. 该简谐波的传播速度为0.5m/s
B. 该简谐波沿轴负方向传播
C. m处的质点在s时位于平衡位置
D. 质点在s时间内运动的路程为200cm
【答案】D
【解析】
【详解】A.由甲图可知,该波的波长,由乙图可知,该波的周期为,故该波的波速,故A错误;
B.由乙图可知,时刻P点向下振动,根据“上、下坡”法可知,该波沿x正方向传播,故B错误;
C.由甲图可知,时,处的质点位于波谷,经过半个周期,其应位于波峰,故处的质点在时位于波峰,故C错误;
D.由乙图可知,质点的振幅为,质点P经过,通过的路程应为,故D正确。
故选D。
5. 如图所示为利用发波水槽得到的水面波形图。下列对图中呈现现象描述正确的是( )
A. 甲是干涉,乙是折射 B. 乙是反射,丙是衍射
C. 甲是干涉,丙是折射 D. 甲是衍射,丁是反射
【答案】C
【解析】
【详解】当频率相同的两列波相遇时,当波程差为波长的整数倍时振动加强,当波程差为半个波长的奇数倍时振动减弱,所以有的地方振动加强,有的地方振动减弱,且加强区和减弱区交替出现,这个现象就是干涉现象,如图甲所示;当波绕过障碍物继续传播的现象就是波的衍射现象,则为乙图所示;当介质不同,波的传播会发生折射,如图丙所示;当波遇到障碍物,会发生反射现象,如图丁所示。
故选C。
6. 人拿装有水的水杯走路时,有时杯里的水会荡得厉害,甚至从杯中溅出来.如图所示,人拿水杯(含水)走路时的固有频率约,下列说法正确的是( )
A. 无论走路快慢,都会出现水剧烈晃动的现象
B. 当走路的步伐频率接近时,易引发共振,使水的晃动幅度增大
C. 水溅出是因为水杯的固有频率远大于走路的频率
D. 若加快走路速度,步伐频率降低,更易与固有频率匹配引发共振
【答案】B
【解析】
【详解】AB.当人走路时,水杯做受迫振动,当走路的步伐频率接近水杯的固有频率时,易引发共振,使水的晃动幅度增大,出现水剧烈晃动的现象,A错误,B正确;
C.水杯的固有频率远大于走路的频率时,水杯中的水不会发生共振,水不会溅出,C错误;
D.若加快走路速度,步伐频率降低,远离水杯的固有频率,反而不易与固有频率匹配引发共振,D错误。
故选B。
7. 以下四幅图片:图甲是单色光的衍射图样,图乙是双缝干涉示意图;图丙是一束复色光从水下s点射向水面A点,折射成两束单色光a、b;图丁是自然光通过偏振片M、N的实验结果,P是光屏,当M固定不动缓慢转动N时,光屏P上的光亮度将明暗交替变化。下列说法正确的是( )
A. 图甲中,中央条纹特别宽特别亮,两侧的亮纹比较窄比较暗
B. 图乙中,若只增大屏到挡板间距离,两相邻亮条纹间距离将减小
C. 图丙中,若改变复色光入射角度,a光比b光先发生全反射
D. 图丁中,此现象可表明光是纵波
【答案】A
【解析】
【详解】A.单缝衍射的特点就是中央条纹特别宽、特别亮,两侧亮纹更窄更暗,符合衍射图样特征,故A正确;
B.双缝干涉相邻亮纹间距公式为 ,其中是屏到挡板的距离,增大时,相邻亮纹间距会增大,故B错误;
C.图丙中,入射角相同,的折射角更大,由折射定律可得水对光的折射率更大;全反射临界角满足,折射率越大临界角越小,因此改变入射角度时,光先达到临界角,先发生全反射,故C错误;
D.偏振是横波特有的现象,只有横波会发生偏振,该现象说明光是横波,故D错误。
故选A。
二、多选题(本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8. 如图所示,理想交流电流表、,定值电阻、,热敏电阻(其电阻值随温度升高而降低),分别接在理想变压器的原、副线圈上,为正弦交流电压源,其电压保持不变。若该电路所处环境温度上升,下列说法正确的是( )
A. 电流表、的示数均增大 B. 热敏电阻两端电压一定增大
C. 原、副线圈两端电压、均减小 D. 理想变压器原线圈的输入功率一定增大
【答案】AC
【解析】
【详解】A.将变压器与负载等效为一个电阻,则有
环境温度上升时,热敏电阻R阻值减小,等效电阻减小,由于
可知电流表的示数增大,根据,可知电流表的示数增大,故A正确;
C.结合上述有
由于回路电流增大,则减小;根据可知,减小,故C正确;
B.根据
由于减小,增大,则热敏电阻两端的电压会减小,故B错误;
D.理想变压器原线圈的输入功率
结合上述有
可知当时,变压器输入功率达到最大值,由于与阻值大小关系不确定,则当环境温度上升时,热敏电阻R阻值减小,等效电阻减小,变压器输入功率可能增大,也可能先增大后减小,还可能一直减小,故D错误。
故选AC。
9. 如图所示,一束由、两种色光组成的复色光沿半径方向射入半圆形玻璃砖内,经上表面折射后分为两束单色光、,则下列说法正确的是( )
A. 光的折射率大于光的折射率
B. 真空中光的波长大于光的波长
C. 光在玻璃中的传播速度大于光在玻璃中的传播速度
D. 光的频率大于光的频率
【答案】BC
【解析】
【详解】A.如图可知,
由,解得,A错误;
B.根据光的折射率越大,光的频率越大,可得
由,解得,B正确;
C.由,解得,C正确;
D.由前面分析可知,D错误。
故选BC。
10. 如图所示为一列沿轴传播的简谐横波在某时刻的波形图,振幅为,该时刻质点偏离平衡位置的位移均为,从该时刻开始计时,质点比质点滞后回到平衡位置。下列说法正确的是( )
A. 该波的波速为1.2
B. 该波沿x轴正方向传播
C. 从该时刻起,再经1s,质点Q通过的总路程为7cm
D. 再经过0.6s,P、Q两点速度大小相等
【答案】CD
【解析】
【详解】A.设P、Q质点平衡位置坐标分别为、,根据三角函数知识可得,
解得,
由题意可知波从传播到所用时间为,所以该波的传播速度大小为,故A错误;
B.质点P比质点Q滞后0.4s回到平衡位置,说明图示时刻P质点的运动方向向上,则波的传播方向沿x轴负方向,故B错误;
C.质点Q第一次经过平衡位置的时间为
波长为1.2cm,则波的周期为
则再经1s,质点Q通过的总路程为,故C正确;
D.再经过,两质点各运动半个周期,根据对称性可知,P、Q两点速度大小相等,故D正确;
故选CD。
三、实验题(第11题8分,第12题9分,共计17分)
11. 小明用单摆测定当地的重力加速度,实验装置如图甲所示。
(1)实验中用螺旋测微器测小球直径如图乙所示,小球的直径__________mm;
(2)在实验过程中,小明通过改变悬线长度,测出多组摆长l和对应的摆动周期T,画出图像如图丙所示,根据实验原理和图像可测得当地重力加速度__________;(保留三位有效数字,取3.14)
(3)若实验中小明不慎将摆线长当作了摆长,但仍采用图像法处理数据,这样得到的重力加速度g的测量结果与正确操作得出的结果相比__________。(选填“偏小”、“不变”或“偏大”)
【答案】(1)11.700##11.699##11.701
(2)9.86 (3)不变
【解析】
【小问1详解】
根据螺旋测微器读数原理
【小问2详解】
由单摆周期公式,变形可得,由图丙可知斜率
综上,解得
【小问3详解】
若实验中不慎将摆线长当作了摆长,则实际摆长为,由单摆周期公式有,变形可得,斜率,因此对结果无影响,故重力加速度g的测量结果与正确操作得出的结果不变。
12. 如图甲所示,在“用双缝干涉测量光的波长”实验中:
(1)在光具座上放置的光学元件依次为:①光源、②滤光片、③________、④双缝、⑤遮光筒、⑥光屏(含测量头)。
(2)在某次测量中,将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐,将该亮条纹记为第1条亮条纹,读出手轮上的示数。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,此时手轮上的示数如图乙所示,则的示数为________mm。
(3)已知双缝间距,测得双缝到屏的距离,求得相邻亮条纹的间距,则所测红光波长为________m。(保留两位有效数字)
【答案】(1)单缝 (2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
图甲中滤光片与双缝之间的光学元件是单缝,③为单缝。
【小问2详解】
图乙可得读数
【小问3详解】
由相邻亮条纹的间距可得
代入数据解得,波长
四、解答题(共计37分。)
13. 一列简谐横波沿x轴正方向传播,图甲是时刻的波形图,图乙是介质中某质点的振动图像,介质中处的质点P从时刻起3s内振动的路程为30cm,试求:
(1)该波的波速及振幅;
(2)从时刻起到P质点第3次出现波峰的时间。
【答案】(1)4m/s;5cm
(2)5.5s
【解析】
【小问1详解】
由甲、乙图可知该波的波长和周期分别为:、
则
设该波的振幅为A,易知半个周期1s内质点P振动2A的路程,
故3s内质点P振动6A的路程,即:
解得:
【小问2详解】
时刻,质点P从平衡位置向y轴负方向振动,经第1次到达波峰;
则从时刻到质点P第3次出现波峰的时间t为:
14. 如图所示为光导纤维(可简化为长玻璃丝)的示意图,玻璃丝长为L=60m,一束激光从玻璃丝左端面的中心点O以α=60°的入射角射入,在玻璃丝的侧面以入射角θ=60°多次反射后,从另一端射出。已知光在真空中的传播速度为c=3.0×108m/s。求:
(1)玻璃丝对该束激光的折射率n;
(2)该激光在玻璃丝中传播所经历的时间t。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
由玻璃丝侧面的入射角为,由几何关系可得在左端的折射角为β=30°,由折射定律
代入数据解得
【小问2详解】
光路图如图所示
设激光在玻璃丝中的传输速度为v,激光在玻璃丝中传播的距离为s,则有
因为
则
代入数据联立解得
15. 如图所示,匝数为100匝、面积为0.01 m2的线圈,处于磁感应强度的匀强磁场中。线圈绕O1O2以转速n=5r/s匀速转动,电压表、电流表的读数分别为7 V、1 A。电动机的内阻r=1Ω,牵引一根原来静止的、长为L=1 m、质量m=0.2 kg的导体棒MN沿轨道上升。导体棒的电阻R=1Ω,架在倾角为30°的框架上,它们处于方向与框架平面垂直、磁感应强度B2=1T的匀强磁场中。当导体棒沿轨道上滑x=1.6 m时获得稳定的速度,这一过程中导体棒上产生的热量为4 J。不计框架电阻及一切摩擦,g=10 m/s2求:
(1)若从线圈处于中性面开始计时,写出电动势的瞬时值表达式;
(2)导体棒MN的稳定速度;
(3)导体棒MN从静止至达到稳定速度所用的时间。
【答案】(1)e=10sin 10πtV;(2)2m/s;(3)1.0s
【解析】
【分析】
【详解】(1)由题意可知,角速度为
ω=2πn=10π rad/s
线圈转动过程中电动势的最大值为
Em=NB1Sω=100××0.01×10π V=10 V
则从线圈处于中性面开始计时的电动势瞬时值表达式为
e=Emsin ωt=10sin 10πtV
(2)棒达到稳定速度时,电动机的电流为1A,电动机的输出功率
P出=IU-I2r
又
P出=F·v
而棒产生的感应电流
==
稳定时棒处于平衡状态,故有
F=mgsin 30°+B2L
由以上各式代入数值,解得棒的稳定速度
v=2m/s
(3)由能量守恒定律得
P出t=mgh+mv2+Q
其中
h=xsin30°=0.80m
解得
t=1.0s
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