【物理】北京市东城区2019-2020学年高二下学期期末考试统考检测试题（解析版） 17页

东城区2019—2020学年度第二学期期末统一检测 高二物理 一、选择题：本题共14小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的。（每小题3分，共42分）‎ ‎1. 下列说法正确的是（　　）‎ A. 物体从外界吸收热量，其内能一定增加 B. 物体对外界做功，其内能一定减少 C. 物体温度升高，其分子热运动平均动能增大 D. 物体温度降低，其分子热运动剧烈程度增加 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．物体从外界吸收热量，同时物体对外做功，根据热力学第一定律可知其内能不一定增加，故A错误；‎ B．物体对外界做功，同时物体从外界吸收热量，根据热力学第一定律可知其内能不一定减少，故B错误；‎ CD．温度是分子热运动平均动能的标志，物体的温度升高，其分子热运动分子的平均动能增大，物体温度降低，其分子热运动剧烈程度减弱，故C正确，D错误；‎ 故选C。‎ ‎2. 关于波的现象，下列说法正确的是（　　）‎ A. 机械波和电磁波都可以在真空中传播 B. 波速、波长与频率的关系，对机械波和电磁波都适用 C. 电磁波能产生干涉、衍射现象，而机械波不能 D. 机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．机械波的传播需要介质，不能在真空中传播，而电磁波可以在真空中传播，A错误；‎ B．公式适用于一切机械波和电磁波的计算，B正确；‎ C．干涉和衍射是波特有的现象，一切波都能发生，C错误；‎ D．机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有横波，D错误 故选B。‎ ‎3. 如图所示，弹簧振子在M、N之间做简谐运动，O为平衡位置，P是ON间一点，则（　　）‎ A. 振子从M运动到O的过程中势能增大 B. 振子从O运动到N的过程中动能增大 C. 振子通过P点时加速度方向向左 D 振子通过P点时回复力方向向右 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由题意可知，以向右为正方向，振子从M运动到点时，位移为零，速度沿正方向最大，弹簧处于原长，所以振子从M运动到O的过程中势能减小，故A错误；‎ B．振子从O运动到N的过程中，位移增大，速度减小，动能减小，故B错误；‎ CD．振子通过P点时，回复力相同且方向向左，根据牛顿第二定律知，加速度相同且方向向左，故C正确，D错误；‎ 故选C。‎ ‎4. 在弹簧振子的图中，以平衡位置O为原点，沿ON方向建立Ox轴（向右为正方向）。若振子位于M点时开始计时，则其振动图像为（　　）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】取向右为x轴正方向，振子在M点时，振子具有负方向最大位移，所以振子运动到M点时开始计时振动图象应是余弦曲线，图象应如B图所示，故B正确ACD错误。‎ 故选B。‎ ‎5. 下列有关热现象的说法中正确的是（　　）‎ A. 液体分子的无规则运动称为布朗运动 B. 分子间引力与斥力的大小都随分子间距离的增大而减小 C. 温度升高时，物体内每个分子热运动的动能都增大 D. 一定质量的气体，体积越小，温度越高，气体的压强就越小 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．布朗运动是固体颗粒的无规则运动，反映了液体分子的无规则运动，A错误；‎ B．分子间的引力与斥力都随分子间的距离的增大而减小，B正确；‎ C．温度是大量分子运动的统计规律，物体的温度升高，绝大多数分子热运动的动能都增大，但可能有部分分子的动能减小，C错误；‎ D．根据理想气体状态方程，知体积越小，温度越高，气体的压强越大，D错误。‎ 故选B。‎ ‎6. 如图所示，一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，入射角i=45°，折射角r=30°，则（　　）‎ A. 此介质的折射率等于1.5 B. 此介质的折射率等于 C. i大于45°时会发生全反射现象 D. 此介质全反射的临界角为45°‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．已知入射角i=45°，折射角r=30°，则此介质的折射率为 AB错误；‎ C．光从真空斜射向某种介质的表面，是从光疏介质射向光密介质，不可能发生全反射，C错误；‎ D．全反射时有 所以此介质全反射的临界角 D正确。故选D。‎ ‎7. 如图所示为观察水面波衍射的实验示意图，CA、BD是挡板，它们之间有一窄缝，A、B分别为窄缝边缘的两点。S点表示波源，相邻两波纹之间的距离表示一个波长，已知A、B间的距离与波长相差不多，则波穿过窄缝之后（　　）‎ A. 波纹之间距离变大 B. 波的振幅变大 C. 波仅在SA与SB两直线之间的扇形区域内传播 D. 波能传播到SA、SB两直线外侧的区域 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．波穿过缝后，波速、频率、波长不变，振幅都不变，则挡板前后波纹间的距离相等，选项AB错误；‎ CD．因为波长比孔的尺寸还大，所以能够观察到明显的衍射现象，衍射现象是波绕过障碍物，传播到障碍物后方的现象，即波偏离直线传播的路径，选项C错误，D正确。‎ 故选D。‎ ‎8. 如图所示，一理想变压器，其原副线圈的匝数均可调节，原线圈两端电压为一最大值不变的正弦交流电，为了使变压器输入功率增大，可使 A. 其他条件不变，原线圈的匝数n1增加 B. 其他条件不变，副线圈的匝数n2减小 C. 其他条件不变，负载电阻R的阻值增大 D. 其他条件不变，负载电阻R的阻值减小 ‎【答案】D ‎9. 如图所示为交流发电机的示意图。矩形线圈在匀强磁场中绕与磁场垂直的轴匀速转动，产生的交流电动势的最大值为V。已知线圈电阻为10Ω，灯泡电阻为90Ω，图示位置线圈平面与磁场平行，则（　　）‎ A. 灯泡两端的电压为22V B. 在图示位置时，线圈中的感应电动势最大 C. 在图示位置时，通过线圈的磁通量最大 D. 图示位置时，线圈中电流方向发生改变 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．交流电两端电压有效值为 故灯泡两端的电压为 A错误；‎ BC．在图示位置时，线圈平面与磁场平行，磁通量为零，切割磁感线手动最大，即磁通量变化率最大，所以感应电动势最大，B正确C错误；‎ D．线圈处于中性面时，电流方向改变，图示位置为与中性面垂直的位置，电流方向不变，D错误。‎ 故选B。‎ ‎10. 如图所示为双缝干涉实验装置的示意图，S为单缝，S1、S2为双缝，P为光屏。用单色光从左侧照射单缝S时，可在光屏P上观察到干涉条纹。下列说法正确的是（　　）‎ A. 减小双缝间的距离，干涉条纹间的距离减小 B. 增大双缝到屏的距离，干涉条纹间的距离增大 C. 若换作波长更长的单色光照射，干涉条纹间的距离减小 D 若换作白光照射，光屏上不出现条纹 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．根据双缝干涉条纹的间距公式知，减小双缝间的距离，即d变小，则干涉条纹间距增大，选项A错误；‎ B．根据双缝干涉条纹的间距公式知，增大双缝到屏的距离，即L增大，干涉条纹间距增大，选项B正确；‎ C．根据双缝干涉条纹的间距公式知若换作波长更长的单色光照射，干涉条纹间的距离增大，选项C错误；‎ D．换作白光照射，光屏上将出现条纹彩色条纹，选项D错误。‎ 故选B。‎ ‎11. 一列简谐横波向右传播，在其传播路径上每隔‎0.1m选取一个质点，如图甲所示，t=0时刻波恰传到质点1，质点1立即开始向下振动，在t ‎=0.4s时，所选取的1到9号质点第一次出现如图乙所示的波形，则（　　）‎ A. t=0.4s时刻，质点1向上运动 B. t=0.4s时刻，质点8向上运动 C. t=0至t=0.4s内，质点3运动的时间为0.3s D. 该波的周期为0.4s，波速为‎0.2m/s ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】根据题意可知 A．在t=0.4s时，质点1恰好振动了一个周期，故向下振动，A错误；‎ B．波向右传播，在t=0.4s时，根据走坡法可知质点8向下振动，B错误；‎ CD．根据题意可知 所以振动传播到质点3需要经过 故t=0至t=0.4s内，质点3运动的时间为0.3s，C正确D错误。‎ 故选C。‎ ‎12. 如图所示为一种呼气酒精测试仪的原理图，其中酒精气体传感器的电阻值r′的倒数与接触到酒精气体的浓度c成正比。则下列说法正确的是（　　）‎ A. 电压表的示数无法表示浓度c的变化 B. 电压表的示数越大，表示浓度c越小 C. 酒精气体传感器把电信息转化成非电信息 D. 当醉酒人员对传感器呼气时，电压表示数变大 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】ABD．酒精气体传感器和定值电阻串联在电路中，电压表测R0两端的电压，酒精气体传感器的电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，测试到的酒精气体浓度越大则传感器的电阻的倒数越大，所以传感器的电阻越小，根据欧姆定律可知电路中电流越大，R0两端的电压越大，所以U越大。表示c越大，AB错误D正确；‎ C．酒精气体传感器把非电信息（酒精气体浓度）转化成电信息（电压），C错误。‎ 故选D。‎ ‎13. 在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中，用灵敏电流计和线圈组成闭合回路，通过“插入”和“拔出”磁铁，使线圈中产生感应电流。已知在图甲中，电流计指针向左偏转，则对下图所示的实验过程，说法正确的是（　　）‎ A. 甲图中感应电流产生的磁场方向向下 B. 乙图中电流计指针向左偏转 C. 乙图和丙图中磁铁受到线圈作用力的方向都向下 D. 丙图和丁图中电流计指针的偏转方向不同 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．甲图中穿过线圈向下的磁通量增大，故感应电流产生的磁场方向向上，A错误；‎ B．乙图中穿过线圈向上的磁通量增大，故感应电流产生的磁场方向向下，和甲图相反，向右偏，B错误；‎ C．根据“来拒去留”原则可知乙图磁铁受到向上的作用力，丙图磁铁受到向下的作用力，C错误；‎ D．丙图中穿过线圈向下的磁通量增大，感应电流产生的磁场方向向下，与甲图相反，感应电流向右偏，丁图中穿过向上的磁通量减小，感应电流产生的磁场方向向上，感应电流向左偏，故D正确。‎ 故选D。‎ ‎14. 如图所示，两足够长的光滑导轨水平放置，相距为d，左端MN用直导线相连，导轨及直导线的电阻都不计。阻值为r的金属棒ab可在导轨上滑动，整个装置处于竖直向下的均匀磁场中，其磁感应强度按B=kt的规律随时间变化（k为常数）。在水平外力的作用下，金属棒ab从t=0时刻开始，以速度v沿导轨向右匀速运动，已知t= t0时刻，拉力大小为F，则下列说法正确的是（　　）‎ A. 回路中感应电动势的大小为ktdv B. 回路中电流方向为MabN C. t=t0时刻，回路中的电功率小于 D. t= t0时刻，回路中的电功率大于 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．回路中既有动生电动势，又有感生电动势，据题意，有 则得 回路中产生的总的感应电动势为 ‎，，‎ 解得 A错误；‎ B．穿过闭合回路的磁通量增大，根据楞次定律可知回路中电流方向为aMNb，B错误；‎ C．导体棒作匀速直线运动，受力平衡，所以在时有 则 根据可得 C错误；‎ D．时，‎ 根据可得 D正确。‎ 故选D。‎ 二、实验题（共16分）‎ ‎15. 如图所示是利用单摆测定重力加速度的实验装置。‎ ‎(1)请写出单摆的周期公式_____，并据此可推导出g的表达式g=_____。‎ ‎(2)为了提高周期的测量精度，下列哪种做法是可取的_____（选填正确选项前的字母）。‎ A．用秒表直接测量一次全振动的时间 B．用秒表测30至50次全振动的时间，计算出平均周期 C．在最大位移处启动秒表和结束计时 D．在平衡位置处启动秒表和结束计时 ‎(3)摆长测量完成后，在测量周期时，摆球振动过程中悬点处摆线的固定处出现松动，摆长略微变长，这将会导致所测重力加速度的数值_____（选填“偏大”、“偏小”或 “不变”）。‎ ‎【答案】 (1). (2). (3). BD (4). 偏小 ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1]单摆的周期公式为；‎ ‎[2]根据 变形可得 ‎(2)[3]A．直接测量一次全振动的时间较短，不利于减小误差，A错误；‎ B．用秒表测30至50次全振动的时间，计算出平均周期，利于减小误差，B正确；‎ CD．在平衡位置启动秒表开始计时，在平衡位置结束计时，因为速度最大，误差比较小，C错误，D正确。‎ 故选BD。‎ ‎(3)[4]测量摆长后，测量周期时，摆球振动过程中悬点处摆线的固定出现松动，摆长略微变长；计算时，摆长的测量值偏小，根据公式，故重力加速度的测量值偏小。‎ ‎16. 用如图所示的实验器材来探究产生感应电流的条件。‎ ‎(1)图中已经用导线将部分器材连接，请将实物间的连线补充完整_____；‎ ‎(2)若连接好实验电路并检查无误后，在闭合开关的瞬间，观察到电流计指针向右偏转，这是由于线圈_____（填“A”或“B”）中有了感应电流。‎ ‎(3)在开关闭合且稳定后，使滑动变阻器的滑片向右匀速滑动，此过程中灵敏电流计的指针_____（选填“向右偏”、“不偏转”或“向左偏”）。‎ ‎【答案】 (1). (2). B (3). 向左偏 ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1]本实验中线圈A与电源相连，通过调节滑动变阻器使线圈A中的磁通量发生变化，从而使线圈B产生电磁感应线象，故线圈B应与检流计相连，如图所示 ‎(2)[2]闭合开关的瞬间，观察到电流计指针发生偏转，说明线圈B中有了感应电流，产生感应电流的原因是其磁通量发生变化。‎ ‎(3)[3]如果在闭合电键时，线圈中的电流增大，穿过线圈的磁通量增加，产生感应电流，指针向右偏。闭合电键后，滑动变阻器的滑片向右移动，电流减小，穿过线圈的磁通量减小，产生感应电流，根据楞次定律知，感应电流的方向与闭合电键的瞬间电流方向相反，则电流表指针向左偏。‎ ‎17. 在“测定玻璃折射率”的实验中操作步骤如下，请在横线上将实验内容补充完整。‎ ‎①先在白纸上画出一条直线aa′代表两种介质的界面，过aa′上的一点O画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为入射光线。‎ ‎②把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa′对齐。在白纸上画出玻璃砖的另一个界面bb′。‎ ‎③在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2‎ 的像。调整视线方向，直到P1的像被P2挡住。再在观察的这一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P1、P2的像和___________，记下_________和_________的位置（用题目中出现的字母表示）。‎ ‎④移去大头针和玻璃砖，连接P3、P4作为折射光线，应通过P3、P4连线与bb′的交点O′和aa′上的入射点O，作出玻璃砖中的光线OO′，测量出法线NN′与AO之间的夹角作为入射角θ1，测量出法线NN′与____________之间的夹角作为折射角θ2，填入表格中。由计算玻璃的折射率（用题目中出现的字母表示）。‎ ‎【答案】 (3). P3 P3 P4 (4). OO′‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】[1][2][3]如图所示 在“测定玻璃折射率”的实验中需要保持P1、P2、P3和P4四点视线在一条直线上，即可得P4挡住P1、P2和P3的像，且需要记下P3和P4的位置。‎ ‎[4] 由折射率公式 需要测量出法线NN′与AO之间的夹角作为入射角θ1，测量出法线NN′与OO′之间的夹角作为折射角θ2。‎ 三、论述、计算题（共42分）‎ 解题要求：写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。 有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位。‎ ‎18. 如图甲所示的理想变压器，其原线圈接在输出电压如图乙所示的正弦式交流电源上，副线圈接有阻值为44 Ω的负载电阻R，原、副线圈匝数之比为10∶‎ ‎1。电流表、电压表均为理想交流电表。求：‎ ‎（1）电流表中电流变化的频率f；‎ ‎（2）电压表的示数U；‎ ‎（3）原线圈的输入功率P。‎ ‎【答案】（1）50 Hz；（2）22 V；（3）11 W ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）由乙图可知，交变电流的周期T = 0.02 s，则电流变化的频率为 ‎（2）原线圈的电压有效值为 由得，电压表的示数 ‎（3）原线圈的输入功率P等于副线圈的输出功率，则 ‎19. 将一根阻值R=0.8Ω的导线弯成一个圆形线圈，放置在磁感应强度B=0.2T的匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直，如图甲所示，此时线圈的面积S=‎0.4m2‎。现同时向两侧拉动线圈，使线圈的面积在Δt=0.5s时间内减小为原来的一半，如图乙所示。在上述变化过程中，求：‎ ‎(1)线圈中感应电动势的平均值E；‎ ‎(2)通过导线横截面的电荷量q。‎ ‎【答案】(1)0.08V；(2)‎‎0.05C ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)根据法拉第电磁感应定律可得 ‎(2) 通过导线横截面的电荷量 q=It==‎‎0.05C ‎20. 在做“用油膜法估测分子大小”的实验中，油酸酒精溶液的浓度为每104 mL溶液中有纯油酸5mL，用注射器测得1 mL上述溶液中有液滴52滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓，随后把玻璃板放在坐标纸上，其形状如图所示，坐标纸中正方形小方格的边长为‎20mm。请根据上述数据及信息进行估算（结果均保留1位有效数字）。‎ ‎（1）油膜的面积S；‎ ‎（2）每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积V；‎ ‎（3）油酸分子的直径d。‎ ‎【答案】（1）2×10‎-2m2‎；（2）1×10‎-11m3‎；（3）5×10‎‎-10m ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）求油膜的面积时，先数出共有约58个小方格。故油膜的面积为 ‎（2）由于104 mL溶液中含有纯油酸5 mL，则1 mL中有纯油酸 又1 mL上述溶液中有液滴55滴，故1滴溶液中含有纯油酸的体积为 ‎（3）由公式 可得，油酸分子直径为 ‎21. 如图所示，在磁感应强度B=2T的水平匀强磁场中，有两条竖直放置的光滑无限长平行金属导轨，导轨平面与磁场垂直，导轨间距为L=‎1m，顶端接有阻值为R=4Ω的电阻。质量m=‎0.2kg、电阻不计的金属棒MN始终垂直于导轨，并与其保持光滑接触，初始时刻保持静止，且距离顶端无限远，g取‎10m/s2。‎ ‎（1）若将金属棒无初速释放，求金属棒达到的最大速度。‎ ‎（2）若从初始时刻起在金属棒上施加一竖直向上的外力F，且此外力的功率保持P=3 W恒定。‎ a.请分析说明金属棒的运动情况，并求稳定时金属棒的速度。‎ b.求金属棒的速度时金属棒的加速度a。‎ ‎【答案】（1）‎2m/s；（2）a‎.1m/s；b. ‎17.5 m/s2‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）释放后，金属棒做加速度减小的加速运动，当金属棒的重力与安培力相等时，达到最大速度, 由 ‎ ， ， ，‎ 解得 ‎（2）a．施加竖直向上的外力后，金属棒还受到竖直向下的重力和竖直向下的安培力，在这三个力的作用下向上加速运动，加速度随速度的增大而减小，最终当三个力合力为零达到稳定速度。此时满足 且 联立解得 ‎ ， （舍去）‎ 方向竖直向上。‎ b. 由题意可得 联立解得