【物理】北京市西城区2019-2020学年高二下学期期末考试试题（解析版） 15页

北京市西城区2019—2020学年度第二学期期末试卷 高二物理 一、选择题（16个小题，每小题3分，共48分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的。）‎ ‎1.关于电磁感应，下列说法中正确的是 A. 穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大 B. 穿过线圈的磁通量为零，感应电动势一定为零 C. 穿过线圈的磁通量的变化越大，感应电动势越大 D. 通过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由公式可知，穿过线圈的磁通量越大，线圈的磁通量变化率不一定大，感应电动势不一定越大，故A错误；‎ B．由公式可知，穿过线圈的磁通量为零，若线圈的磁通量变化率不为零，则感应电动势就不为零，故B错误；‎ C．由公式可知，穿过线圈的磁通量变化越大，线圈的磁通量变化率不一定大，感应电动势不一定越大，故C错误；‎ D．穿过线圈的磁通量变化越快，磁通量的变化率越大，由法拉第电磁感应定律得知，感应电动势越大，故D正确。‎ ‎2.如图所示，将带铁芯的线圈 A 通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈 B 的两端连接到电流表上，把线圈 A 放到线圈 B 的里面。下列过程能够使得电流表的指针发生偏转的是（　　）‎ A. 开关闭合的瞬间 B. 开关闭合之后稳定的一段时间 C. 滑动变阻器滑动端 P 静止不动 D. 线圈 A 放在线圈 B 中静止不动 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A．电流表指针发生偏转，说明回路中产生感应电流，产生感应电流的条件有两个，一是回路闭合，二是穿过闭合回路中的磁通量不为零，开关闭合瞬间，线圈B中磁通量增大，回路中产生感应电流，A正确；‎ BCD．开关闭合之后稳定的一段时间、滑动变阻器滑动端 P 静止不动、线圈 A 放在线圈 B 中静止不动，线圈B中的磁通量稳定不变，回路中没有感应电流，BCD错误。‎ 故选A。‎ ‎3.如图所示，把两个线圈A和B分别套在同一个闭合铁芯上，A 线圈连接到交流电源的两端，B 线圈连接到小灯泡上。接通电源后，下列说法正确的是（　　）‎ A. 小灯泡不会发光 B. 仅增大交流电源的电压，小灯泡亮度会降低 C. 仅增大A 线圈的匝数，小灯泡亮度会降低 D. 仅增大 B 线圈的匝数，小灯泡亮度会降低 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．把两个线圈A和B分别套在同一个闭合铁芯上就制成了一个变压器，可以改变交流电压，因此当接通电源后，小灯泡会发光，A错误；‎ B．根据 可得 若仅增大交流电源电压 ，小灯泡亮度增加；若仅增大A 线圈的匝数 ，小灯泡亮度会降低；若仅增大 B 线圈的匝数，小灯泡亮度会增加，因此BD错误，C正确。‎ 故选C。‎ ‎4.分析下列所描述的三个物理现象：①目测游泳池中水的深度比其实际深度要浅；②夏天里一次闪电过后，有时会雷声轰鸣不绝；③围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音。这些现象分别是波的（　　）‎ A. 反射现象、折射现象、干涉现象 B. 折射现象、反射现象、干涉现象 C. 反射现象、干涉现象、折射现象 D. 折射现象、干涉现象、反射现象 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】目测游泳池中水的深度比其实际深度要浅，是因为池底的光反射光到达水面时，发生折射进入人的眼睛，人眼按照光沿直线传播看到的是池底的虚像，要比实际的深度要浅；夏天里一次闪电过后，有时会雷声轰鸣不绝，是因为声音在云层之间来回反射造成的；围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音，是因为音叉发出两个频率相同的声波相互叠加，出现加强区和减弱区，这是干涉现象。‎ ACD错误，B正确。故选B。‎ ‎5.如图甲所示，100匝的线圈（为表示绕线方向，图中只画了2匝），其两端 A、B 与一个电压表相连。线圈内有垂直于纸面向里的磁场，线圈内的磁通量随时间的变化规律如图乙所示。在 t=0.1s 时，下列说法中正确的是（　　）‎ A. 线圈内磁通量的变化率是 1.5Wb/s B. 线圈内磁通量的变化率是 0.5Wb/s C. 回路中的总电动势为 150V D. 回路中的总电动势为 100V ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．根据图像可知磁通量的变化率为 A错误，B正确；‎ C．根据法拉第电磁感应定律 CD错误。故选B。‎ ‎6.温度能够影响金属导体和半导体材料的导电性能。如图所示，两个图线分别为某金属导体和某半导体材料的电阻随温度变化的图像，则（　　）‎ A. 图线1反映该半导体材料的电阻随温度的变化情况 B. 图线2反映该金属材料的电阻随温度的变化情况 C. 图线2反映该半导体材料的电阻随温度的变化情况 D. 图线1和图线2的材料电阻均随温度的增加而增大 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】金属材料电阻，阻值随温度的升高而增大，而半导体材料电阻随温度升高而减小，因此图线1反映金属材料的电阻随温度的变化情况；图线2反映该半导体材料的电阻随温度的变化情况。C正确。ABD错误。‎ 故选C。‎ ‎7.声波在钢轨中传播的速度大于在空气中传播的速度。当声波由空气传到钢轨中时，下列说法中正确的是（　　）‎ A. 频率变小，波长变大 B. 频率变小，波长不变 C. 频率不变，波长变大 D. 频率不变，波长变小 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】波在传播的过程中，频率始终等于波源的频率，保持不变，根据 可知声波由空气传到钢轨中时，波速变大，因此波长变大，C正确，ABD错误。‎ 故选C。‎ ‎8.一质点作简谐运动，其位移x与时间t的关系曲线如图所示．由图可知，在t ‎=3s时，质点的（ ）‎ A. 速度为正的最大值，加速度为零 B. 速度为负的最大值，加速度为零 C. 速度为零，加速度为正的最大值 D. 速度为零，加速度为负的最大值 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】在t=3s时，质点的位移为0，处于平衡位置，加速度为零，质点的速度为正向最大 故选A。‎ ‎9.一个单摆做简谐运动的周期为 T。如果将其摆长增加为原来的 2 倍，振幅变为原来的二分之一，则其周期变为（　　）‎ A. B. C. D. 2T ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】根据可知，单摆的周期与振幅无关，将其摆长增加为原来的 2 倍，则 故选C。‎ ‎10.如图所示，是一列简谐横波在某时刻的波形图。已知波沿着x 轴的正方向传播，关于波上的三个质点K、L、M，下列说法中正确的是（　　）‎ A. 此时K 的运动方向为 y 轴正方向 B. 此时L 的速度最大 C. M质点将最先回到平衡位置 D M质点将最先到达正向最大位移处 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】ACD．波的传播过程就是波形的平移过程，设经过一小段时间，波向右运动到虚线位置，如图所示 由于各质点都在y轴方向运动，可知K 的运动方向为 y 轴负方向，M质点正在向上运动，将最先到达正向最大位移然后再向下运动，AC错误，D正确；‎ B．L点此时恰好在负的最大位移处，速度刚好减小到零，B错误。‎ 故选D。‎ ‎11.水槽中，波源是固定在同一个振动片上的两根细杆，当振动片振动时，两根细杆周期性地触动水面，形成两个波源。这两列波相遇后，在它们重叠的区域形成如图所示的图样。下列说法中正确的是（　　）‎ A. 这是水波的衍射现象 B. 这两个波源的振动频率相同 C. 加强区和减弱区在水面上的位置会发生变化 D. 这是水波特有的现象，其它波没有此类现象 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．这是水波干涉现象，A错误；‎ B．形成稳定的干涉图案时，两列波的频率一定相同，B正确；‎ C．加强区和减弱区在水面上的位置是固定的，不会发生变化，C错误；‎ D．干涉现象是波所特有的现象，只要是波，就一定能产生干涉现象，D错误。‎ 故选B。‎ ‎12. 物理课上，老师做了一个“电磁阻尼”实验：如图所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁，将磁铁托起到某一高度后放开，磁铁能上下振动较长时间才停下来；如果在磁铁下方放一个固定的铝质圆环，使磁极上下振动时穿过它，磁铁就会很快地停下来．某同学另找器材再探究此实验．他安装好器材，经反复实验后发现：磁铁下方放置圆环，并没有对磁铁的振动产生影响，对比老师演示的实验，其原因可能是 A. 弹簧的劲度系数太小 B. 磁铁的质量太小 C. 磁铁的磁性太强 D. 圆环的材料与老师用的不同 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】ABC．产生感应电流，都能对磁铁的运动产生阻碍作用，ABC错；‎ D．圆环的材料为非金属材料，不能产生感应电流，无法对磁铁产生阻碍作用，故选D．‎ 故选D。‎ ‎13.某同学按照如图所示的电路做断电自感实验。其中带铁芯的线圈L的电阻小于灯泡A的电阻。实验时，他先闭合开关S，待灯泡 A 稳定发光后，断开开关。在断开开关S的瞬间，下列说法中正确的是（　　）‎ A. 小灯泡 A 会立即熄灭 B. 流过小灯泡A 的电流方向向右 C. 流过线圈L的电流方向向左 D. 小灯泡A闪亮一下，然后缓慢熄灭 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】闭合电键稳定后，流过线圈L的电流大于流过灯泡A的电流，两个电流都向右。断开开关的瞬间，由于线圈的自感作用，这一瞬间流过线圈L的电流大小和方向都不变，线圈L与灯泡A形成闭合回路，流过灯泡A的电流突然改为向左，且突然增大，然后由于线圈的自感作用逐渐减弱，流过灯泡A的电流会逐渐减小，因此灯闪亮一下再缓慢熄灭，D正确，ABC错误。故选D。‎ ‎14.如图所示，一个矩形线圈abcd 绕位于线圈平面内且垂直于匀强磁场的固定轴OO′匀速转动，OO′为bc 和 ad 边的中垂线。当线圈平面转到与磁感应强度B的方向平行时，下列说法中正确的是（　　）‎ A. 穿过线圈的磁通量最大 B. 线框中产生感应电动势最小 C. 线框中产生的感应电流最小 D. 线框中的电流方向不发生改变 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】线圈平面转到与磁感应强度B的方向平行时，穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大，感应电动势最大，线框中产生的感应电流最大，线框的ab边和dc边切割磁感线的方向不变，则线框中的电流方向不发生改变，故选选项D正确，ABC错误。‎ 故选D。‎ ‎15.在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一个面积不变的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图甲所示，取线圈中磁场B的方向向上为正，当磁场中的磁感应强度B随时间t如图乙变化时，下列图中能正确表示线圈中感应电流变化的图像是（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】在0-s内，根据法拉第电磁感应定律，．根据楞次定律，感应电动势的方向与图示箭头方向相反，为负值； 在-T内，根据法拉第电磁感应定律，，所以感应电流是之前的2倍．再根据楞次定律，感应电动势的方向与图示方向相反，为负值．故A正确，BCD错误．故选A．‎ ‎【点睛】解决本题的关键掌握法拉第电磁感应定律，再掌握闭合电路欧姆定律，并会根据楞次定律判断感应电动势的方向；解题时要把研究过程分成两段分别判断．‎ ‎16.如图所示，两束单色光a、b从空气射向玻璃，经折射后形成复合光束c。a 光与 b 光比较，下列说法中正确的是（　　）‎ A. 玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率 B. a 光的频率大于b光的频率 C. 在真空中的 a 光传播速度大于b光的传播速度 D. 在玻璃中的 a 光传播速度大于b光的传播速度 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．根据图中的玻璃对光线的偏折程度可知，光的偏折程度大，所以玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率，则a 光的频率小于b光的频率，AB错误；‎ C．在真空中的 a 光传播速度等于b光的传播速度，C错误；‎ D．根据可知在玻璃中的 a 光传播速度大于b光的传播速度，D正确。‎ 故选D。‎ 二、填空题（本题共1个小题，共8分。）‎ ‎17.某同学用图甲所示的实验装置进行“用单摆测定重力加速度”的实验。‎ ‎（1）为了利用单摆较准确地测出重力加速度，应当选用以下哪些器材______。‎ A．长度为‎10cm 左右的细绳 B．长度为 ‎100cm 左右的细绳 C．直径为‎1.8cm 的钢球 D．直径为 ‎1.8cm 的木球 E．最小刻度为‎1mm 的米尺 F．秒表、铁架台 ‎（2）选择好器材，将符合实验要求的单摆悬挂在铁架台上，应采用图_____（选填“乙”、“丙”）中所示的固定方式。‎ ‎（3）然后进行以下必要的实验操作：‎ ‎①测量单摆的摆长，即测量从摆线的悬点到____________的距离；‎ ‎②把此单摆从平衡位置拉开一个小角度后释放，使摆球在竖直面内摆动，测量单摆全振动 30次(或50次)的时间，求出一次全振动的时间，即单摆振动的周期；‎ ‎③适当改变摆长，测量几次，并记录相应的摆长和周期；‎ ‎④根据测量数据画出图像，并根据单摆的周期公式，由图像计算重力加速度。‎ ‎（4）该同学利用假期分别在北京和厦门两地做了此实验，比较准确地探究了“单摆的周期 T 与摆长L的关系”，然后将这两组实验数据绘制了T 2-L 图像，如图丁所示。那么在北京测得的实验结果对应的图线是____（选填“A”、“B”）。‎ ‎【答案】 (1). BCEF (2). 丙 (3). 球心 (4). B ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1]细线适当长一些，可以减小相对误差，选B；摆球尽可能选密度大的减小空气阻力的影响，选C；还要用到毫米刻度尺，秒表和铁架台。‎ ‎(2)[2]乙图中单摆在摆动过程中，摆长会发生变化，而丙图中摆长固定不变，因此采用丙图。‎ ‎(3)[3]摆长应指悬点到球心的距离。‎ ‎[4]根据单摆的振动周期公式 整理得 图象的斜率越大，重力加速度越小，由于北京地区的重力加速度大于厦门地区的重力加速度，因此北京测得的实验结果对应的图线应为B。‎ 三、解答题（本题共4小题，共44 分。）‎ 解答要求：写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）‎ ‎18.一束光线以45°的入射角从真空中射入某种介质时，其折射角为30°。已知真空中的光速为c，求：‎ ‎(1)这种介质的折射率；‎ ‎(2)光在这种介质中的传播速度大小。‎ ‎【答案】(1)；(2)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)根据折射定律可知 ‎(2)光在介质中传播的速度大小为 ‎19.如图所示，为一台发电机通过升压和降压变压器给用户供电。已知发电机的输出电功率为 500kW，输出端电压为500V，升压变压器原、副线圈的匝数比是1∶5，两变压器之间输电导线的总电阻1.5Ω。若变压器是理想变压器，求：‎ ‎（1）升压变压器的输出端电压；‎ ‎（2）此高压输电的效率。‎ ‎【答案】(1)2500V；(2) ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)根据 升压变压器的输出端电压 ‎(2)输电线上的电流 输送过程中损失的功率 此高压输电的效率 ‎20.一列沿x 轴传播的简谐横波，某时刻的波形如图中的图线Ⅰ所示，此时x=‎3m处的质点 P 振动方向沿y 轴正方向。经 t=0.2s 后，波形如图中图线Ⅱ所示。已知这列波的周期大于 0.2s，求：‎ ‎(1)这列波的振幅A和波长λ； ‎ ‎(2)这列波的传播速度的大小和方向；‎ ‎(3)这列波的周期。‎ ‎【答案】(1)振幅为，波长为；(2)，沿轴正方向；(3)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)根据图像可知振幅，波长为。‎ ‎(2)根据题意质点向上振动，可知这列波沿轴正方向传播，则波向右传播，则周期满足 ‎（n=0，1，2……）‎ 解得 ‎（n=0，1，2……）‎ 因为，所以当时，该列波周期为，则波速为 ‎(3)根据(2)可知周期为。‎ ‎21.如图所示，固定于水平面平行直导体轨道MN 和 PQ 处于竖直向下的匀强磁场中，M、P之间接有阻值为R 的定值电阻。导体棒 ab 在与其垂直的向右的水平恒力作用下，在导体轨道上以速度v 向右做匀速运动，且ab棒始终与导体轨道形成闭合电路。已知ab棒的电阻为r，其长度L恰好等于平行R轨道的间距，磁场的磁感应强度为 B。忽略摩擦阻力，不计其它电阻。求：‎ ‎(1)ab棒两端的电势差U，并判断其两端电势的高低；‎ ‎(2)ab 棒向右匀速运动时所受的安培力F；‎ ‎(3)驱动ab 棒运动的外力的功率、ab 棒所受安培力的功率、电路发热的功率，并从能的转化和守恒的角度，简要叙述三者之间的关系。‎ ‎【答案】(1)，端电势高于端；(2)，水平向左；(3)见解析 ‎【解析】 (1)导体棒切割磁感线产生的动生电动势为 根据右手定则可知棒电流方向为，所以端电势高于端，则 ‎(2)结合闭合电路欧姆定律可知，导体棒所受安培力 根据左手定则可知安培力水平向左。‎ ‎(3)导体棒做匀速直线运动，驱动棒的外力与安培力等大反向，所以驱动ab 棒运动的外力的功率全部转化为ab 棒所受安培力的功率，安培力的功率全部用于电路发热，转化为电路的发热功率。‎