2017-2018学年福建省晋江市养正中学高二下学期期中考试物理试题 解析版 13页

福建省晋江市养正中学2017-2018学年高二下学期期中考试物理试题 一、单项选择题 ‎1. 如图所示为演示“受迫振动与驱动力频率之间关系”的实验装置，若驱动力的频率由小逐渐变大，直至超过弹簧振子的固有频率，则在此过程中可以看到的现象是( )‎ A. 弹簧振子的振幅逐渐增大 B. 弹簧振子的振幅先增大后减小 C. 弹簧振子的振动频率先增大后减小 D. 弹簧振子的振动频率始终不变 ‎【答案】B ‎【解析】当驱动力的频率f等于物体的固有频率f0时，系统达到共振，振幅最大，故f＜f0时，随f的增大，振幅增大，当f＞f0时，随f的增大，驱动力的频率远离固有频率，故该振动系统的振幅减小，故当驱动力的频率逐渐增大过程物体的振幅先增大后减小，故A错误，B正确；受迫振动的频率等于驱动力的频率，若驱动力的频率由小逐渐变大则弹簧振动的频率由小逐渐变大，故CD错误；故选B。‎ 点睛：本题应明确受迫振动的频率等于驱动力的频率，而当驱动力的频率等于物体的固有频率时，物体的振动最强烈．‎ ‎2. 如图所示，L为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当断开开关S的瞬间会有( )‎ A. 灯A立即熄灭 B. 灯A慢慢熄灭 C. 灯A突然闪亮一下再慢慢熄灭 D. 灯A突然闪亮一下再突然熄灭 ‎【答案】A ‎【解析】当开关S断开时，由于通过自感线圈的电流从有变无，线圈将产生自感电动势，但由于线圈L与灯A串联，在S断开后，不能形成闭合回路，因此灯A在开关断开后，电源供给的电流为零，灯就立即熄灭，只有选项A正确。‎ ‎3. 养正中学创建绿色校园，新装了一批节能灯，该路灯通过光控开关实现自动控制：电灯的亮度可自动随周围环境的亮度改变而改变。如图为其内部电路简化原理图，电源电动势为E，内阻为r，Rt为光敏电阻(光照强度增加时，其电阻值减小).现增加光照强度，则下列判断正确的是( )‎ A. 电源路端电压不变 B. R0两端电压变大 C. B灯变暗，A灯变亮 D. 电源总功率不变 ‎【答案】B ‎【解析】由题意，增加光照强度，Rt减小，外电路总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律得知，干路电流I增大，电源的内电压增大，路端电压U减小，则A灯变暗，通过R0电流I0＝I－IA，I增大，而IA减小，则I0增大，R0两端电压U0增大，而R0、B的电压之和等于路端电压，路端电压减小，则知，B的电压减小，B灯变暗；电源的总功率P＝EI，I增大，则P增大.故B正确，A、C、D错误.‎ ‎4. 如图所示，实线与虚线分别表示振幅振幅为、频率均相同的两列波的波峰和波谷此刻M是波峰与波峰的相遇点，下列说法中不正确的是（ ）‎ A. O、M连线的中点是振动加强的点，其振幅为2A B. P、N两处的质点始终处在平衡位置 C. 随着时间的推移，M处的质点将向O处移动 D. 从该时刻起，经过四分之一周期，M处的质点到达平衡位置，此时位移为零 ‎【答案】C ‎【解析】A、由于O、M是振动加强点，结合图可知，由图知连线的中点到两波源的距离差为半个波长的偶数倍，所以该点是振动加强的点，其振幅为2A，故A正确； B、P、N两点是波谷和波峰叠加，位移始终为零，即处于平衡位置，B正确； C、振动的质点只是在各自的平衡位置附近振动，不会“随波逐流”，C错误； D、从该时刻起，经过四分之一周期，质点M到达平衡位置，D正确。‎ 点睛：介质中同时存在几列波时，每列波能保持各自的传播规律而不互相干扰；在波的重叠区域里各点的振动的物理量等于各列波在该点引起的物理量的矢量和。‎ ‎5. 甲乙两弹簧振子，振动图像如图所示，则可知( ) ‎ A. 两弹簧振子完全相同 B. 两弹簧振子所受回复力最大值之比F甲：F乙=2：1‎ C. 振子甲速度为零时，振子乙速度最大 D. 振子的振动频率之比f甲：f乙=2：1‎ ‎【答案】C ‎【解析】试题分析：由振动图象读出两弹簧振子周期之比根据周期公式分析可知，两弹簧振子一定不完全相同．故A错误．由振动图象读出两振子位移最大值之比，根据简谐运动的特征由于弹簧的劲度系数k可能不等，回复力最大值之比不一定等于2：1．故B错误．由图看出，甲在最大位移处时，乙在平衡位置，即振子甲速度为零时，振子乙速度最大．故C正确．两弹簧振子周期之比=2：1，频率之比是．故D错误．‎ 故选C 考点：波长、频率和波速的关系；横波的图象．‎ 点评：本题考查对振动图象的理解能力．不能把两弹簧振子错当成同一个弹簧振子，得到回复力最大值之比 ‎6. 一列波长大于1m的横波沿着x轴正方向传播，处在x1=1m和x2=2m的两质点A、B的振动图象如图所示，由此可知( )‎ A. 波速可能为1m/s B. 波长可能为m C. 3s末A、B两质点的位移相同 D. 1s末A点的速度大于B点的速度 ‎【答案】B ‎............‎ 点睛：本题中振动图象反映质点的振动情况，根据振动图象的信息，能确定两质点在同一时刻的状态，列出距离与波长的通式是关键.‎ ‎7. 如图甲所示，正三角形导线框abc固定在磁场中，磁场方向与线圈平面垂直，磁感应强度B随时间变化的关系如图乙所示。t=0时刻磁场方向垂直纸面向里，在0~4 s时间内，线框ab边所受安培力F随时间t变化的关系（规定水平向左为力的正方向）可能是下图中的( )‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】0-1s，感应电动势为： ，为定值；感应电流： ，为定值；安培力F=BI1L∝B；由于B逐渐减小到零，故安培力逐渐减小到零，故CD均错误；3s-4s内，感应电动势为： ，为定值；感应电流： ，为定值；安培力F=BI2L∝B，由于B逐渐减小到零，故安培力逐渐减小到零；由于B逐渐减小到零，故通过线圈的磁通量减小，根据楞次定律，感应电流要阻碍磁通量减小，有扩张趋势，故安培力向外，即ab边所受安培力向左，为正，故A正确，B错误；故选A.‎ 二、多项选择题 ‎8. 下列选项与多普勒效应有关的是( )‎ A. 科学家用激光测量月球与地球间的距离 B. 医生利用超声波探测病人血管中血液的流速 C. 技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡 D. 交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆进行的速度 ‎【答案】BD ‎【解析】A、科学家用激光测量月球与地球间的距离是利用光速快，故A错误； B、医生利用超声波探测病人血管中血液的流速利用声波的多普勒效应，故B正确； C、技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡是利用穿透能力强，故C错误； D、交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度是利用超声波的多普勒效应，故D正确。‎ 点睛：多普勒效应是为纪念奥地利物理学家及数学家多普勒而命名的，他于1842年首先提出了这一理论。主要内容为：接受到的物体辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化。多普勒效应不仅仅适用于声波，它也适用于所有类型的波，包括电磁波。‎ ‎9. 如图甲所示为一列简谐横波在t＝0.2 s时的波形图，图乙为该波上A质点的振动图象，则下列判断正确的是( )‎ ‎ ‎ A. 这列波沿x轴正方向传播 B. 质点A在0.2 s内通过的路程一定为20 cm C. .若此波遇到另一列横波并发生稳定的干涉现象，则所遇到的波的频率为2.5 Hz D. 若该波遇到障碍物能发生明显的衍射现象，则该障碍物的尺寸一定比40 cm小很多 ‎【答案】BC ‎【解析】A、由图乙知：时刻质点A正通过平衡位置向上振动，根据波形的平移法可知该列波沿x轴负方向传播，故A错误； B、由图乙知，，运动的路程为2A，则点A在内通过的路程一定为，故B正确； C、发生稳定的干涉现象需要频率相同，则所遇到的波的频率时才能产生的稳定干涉，故C正确； D、若该波遇到一障碍物能发生明显的衍射现象，则该障碍物的尺寸一定与波长差不多或比波长稍小，故D错误。‎ 点睛：本题考查识别、理解振动图象和波动图象的能力和把握两种图象联系的能力，知道当能发生明显的衍射现象和发生稳定干涉现象的条件。‎ ‎10. 如图所示，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻，开关S是闭合的。两个交流电压表为理想电压表，读数分别为U1和U2；三个交流电流表为理想电流表，读数分别为I1、I2和I3。现断开S，U1数值不变，下列推断中正确的是( )‎ A. U2不变、I3变大 B. U2变小、I3变小 C. I1变大、I2变大 D. I1变小、I2变小 ‎【答案】AD ‎【解析】由于数值不变，变压器的匝数没变，因此数值也不变，随着开关S断开，导致总电阻增大，则通过电流表的电流I2变小，这样两端的电压减小，所以与电压增大，导致通过电流表的电流I3增大，而由于总电流减小，则变压器的输出功率减小，所以输入功率也减小，故电流表电流I1减小，故选项AD正确，BC错误。 点睛：理想变压器是理想化模型，一是不计线圈内阻；二是没有出现漏磁现象．同时运用闭合电路殴姆定律来分析随着电阻变化时电流、电压如何变化．分析的思路先干路后支路。‎ ‎11. 如图为某小型水电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电．已知输电线的总电阻R＝10Ω，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4∶1，副线圈与纯电阻用电器组成闭合电路，用电器电阻R0＝11Ω.若T1、T2均为理想变压器，T2的副线圈两端电压表达式为u＝220sin100πt(V)．下列说法正确的是( )‎ A. 发电机中的电流变化频率为50Hz B. 通过用电器的电流有效值为20A C. 升压变压器的输出功率为4650W D. 当用电器的电阻R0减小时，发电机的输出功率减小 ‎【答案】A ‎【解析】A、交变电流的频率为，所以A正确；‎ B、降压变压器副线圈两端交变电压有效值为，负载电阻为11Ω，所以通过 电流的有效值是，选项B错误；‎ C、根据电流与匝数成反比可知，输电线上的电流为，所以输电线上消耗的功率为，用电器消耗的功率为，所以升压变压器的输入功率为，所以C错误；‎ D、当用电器的电阻减小时，由于电压不变，电流增大，输出功率增大，则发电机的输出功率也增大，所以D错误。‎ 点睛：根据电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，可以求得降压变压器的电流和输电线上的电流的大小，从而可以求得输电线和用电器消耗的功率的大小。‎ ‎12. 如图所示，竖直光滑导轨上端接入一定值电阻R，C1和C2是半径都为a的两圆形磁场区域，其区域内的磁场方向都垂直于导轨平面向外，区域C1中磁场的磁感强度随时间按B1=b+kt（k>0）变化，C2中磁场的磁感强度恒为B2，一质量为m、电阻为r、长度为L的金属杆AB穿过区域C2的圆心C2垂直地跨放在两导轨上，且与导轨接触良好，并恰能保持静止。（轨道电阻不计，重力加速度大小为g。）则( )‎ A. 通过金属杆的电流方向为从A到B B. 通过金属杆的电流大小为 C. 定值电阻的阻值为 D. 整个电路中产生的热功率 ‎ ‎【答案】BD ‎【解析】A、区域中磁场的磁感强度随时间按 变化，可知磁感强度均匀增大，穿过整个回路的磁通量增大，由楞次定律分析知，通过金属杆的电流方向为从B到A，故A错误； B、对金属杆，根据平衡方程得：，解得：，故B正确； C、由法拉第电磁感应定律，则有：回路中产生的感应电动势为：； 且闭合电路欧姆定律有： 又，解得：．故C错误； D、整个电路中产生的热功率为：，故D正确。‎ 点睛：本题是电磁感应与力学知识的综合，掌握法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律和平衡条件的应用，要注意产生感应电动势的有效面积等于圆面积，不是整个矩形面积。‎ 三、实验题 ‎13. 在做“探究单摆周期与摆长的关系”的实验时，‎ ‎(1)为了利用单摆较准确地测出重力加速度，可选用的器材为______ ‎ A．20cm长的结实的细线、小木球、秒表、米尺、铁架台 B．100cm长的结实的细线、小钢球、秒表、米尺、铁架台 C．100cm长的结实的细线、大木球、秒表、50cm量程的刻度尺、铁架台 D．100cm长的结实的细线、大钢球、大挂钟、米尺、铁架台 ‎(2)为了减小测量周期的误差，摆球应在经过最______填“高”或“低”点的位置时开始计时，并计数为1，摆球每次通过该位置时计数加当计数为63时，所用的时间为t秒，则单摆周期为______ 秒 ‎ ‎(3)实验时某同学测得的g值偏大，其原因可能是______ ．‎ A．实验室的海拔太高 B．摆球太重 C．测出n次全振动时间为t，误作为(n+1)次全振动时间进行计算 D．摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现了松动，使摆线长度增加了 ‎(4)有两位同学利用假期分别去参观北京大学和厦门大学的物理实验室，各自在那里利用先进的DIS系统较准确地探究了“单摆的周期T与摆长L的关系”，他们通过校园网交换实验数据，并由计算机绘制了T2-L图象，如图甲所示去北大的同学所测实验结果对应的图线是______（填“A”或“B”）另外，在厦大做探究的同学还利用计算机绘制了a、b两种单摆的振动图象如图乙所示，由图可知，a、b两单摆的摆长之比=______（北大所在地的纬度比厦大高）‎ ‎【答案】 (1). B (2). 低 (3). (4). C (5). B (6). ‎ 四、计算题 ‎14. 如图所示为交流发电机示意图，匝数为n =200匝的矩形线圈，边长分别为20cm和40cm，内阻r =20Ω，在磁感应强度B=1.0 T的匀强磁场中绕轴以rad/s的角速度匀速转动，线圈通过电刷和外部R =60Ω的电阻相接，求：‎ ‎（1）线圈从图示位置开始计时，求电动势的瞬时值表达式；‎ ‎（2）闭合开关，求电阻R上所消耗的电功率.‎ ‎【答案】（1）（2）6000W ‎【解析】本题考查交变电流的产生，涉及交变电流最大值、瞬时值和有效值的计算。‎ ‎（1）线圈绕垂直磁场的转轴匀速转动，感应电动势最大值 ‎ 因从线圈与磁场平行时开始计时，感应电动势瞬时值： ‎ ‎（2）感应电动势的有效值：‎ 电路中的总电流：‎ 电阻上所消耗的电功率：‎ ‎15. 一列简谐横波沿＋x轴方向传播，t＝0时刻的波形如图甲所示，A、B、P和Q是介质中的4个质点，t＝0时刻波刚好传播B点．质点A的振动图象如图乙所示，则：‎ ‎(1)该波的传播速度是多大？‎ ‎(2)从t＝0到t＝1.6 s，质点P通过的路程为多少？‎ ‎(3)经过多长时间质点Q第二次到达波谷？‎ ‎【答案】(1) (2) (3) 3.8s ‎【解析】试题分析：本题要在乙图上读出A质点在t=0时刻的速度方向，在甲图上判断出波的传播度方向；由甲图读出波长，由乙图读出周期，即求出波速和频率，根据简谐运动的特点：一个周期内质点路程为4A，分析△t是几倍的周期，可以确定1.6s内的路程．根据PQ之间的距离可以求出第二次到达波谷的时间．‎ 解：（1）由乙图知，质点的振动周期为T=0.8s，‎ 由甲图知，波长λ=20m，则波速为：v==m/s．‎ ‎（2）振幅为2cm；则由t=0到1.6s时，质点P通过的路程为：s=2×4A=16m；‎ ‎（3）质点P、Q平衡位置之间的距离为：L=85﹣10=75m；‎ 由L=vt，解得：t=3s 即经过3s时间质点Q第一次到达波谷，经过3.8s时间质点第二次到达波谷；‎ 答：①该波的传播速度是25m/s ‎②从t=0到t=1.6s，质点P通过的路程为16m ‎③经过3.8s时间质点Q第二次到达波谷 ‎【点评】本题关键要理解波动图象与振动图象的联系与区别，同时，读图要细心，数值和单位一起读．判断波的传播方向和质点的振动方向关系是必备的能力．‎ ‎16. 如图所示，将质量为mA=100g的平台A连接在劲度系数k=200N/m的弹簧上端，弹簧下端固定在地上，形成竖直方向的弹簧振子，在A的上方放置mB=mA的物块B，使A、B一起上下振动，弹簧原长为5cm，A的厚度可忽略不计，g取10m/s2求：‎ ‎(1)当系统做小振幅简谐振动时，A的平衡位置离地面C多高？‎ ‎(2)当振幅为0.5cm时，B对A的最大压力有多大？‎ ‎(3)为使B在振动中始终与A接触，振幅不能超过多大？‎ ‎【答案】(1) (2) (3) 1cm ‎【解析】（1）振幅很小时，A、B间不会分离，将A和B整体作为振子，当它们处于平衡位置时，根据平衡条件得（1分）‎ 得形变量（2分）‎ 平衡位置距地面高度（2分）‎ ‎（2）当A、B运动到最低点，有向上的最大加速度，此时A、B间相互作用力最大，设振幅为A ‎ 最大加速度（3分）‎ 取B为研究对象，有（2分）‎ 得A、B间相互作用力（2分）‎ 由牛顿第三定律知，B对A的最大压力大小为（1分）‎ ‎（3）为使B在振动中始终与A接触，在最高点时相互作用力应满足：（2分）‎ 取B为研究对象，，当N=0时，B振动的加速度达到最大值，且最大值（方向竖直向下）（1分）因，表明A、B仅受重力作用，此刻弹簧的弹力为零，弹簧处于原长（1分）‎ 振幅不能大于1cm（1分）‎ ‎17. 如图所示，将边长为a、质量为m、电阻为R的正方形导线框竖直向上抛出，穿过宽度为b、磁感应强度为B的匀强磁场区域，磁场的方向垂直纸面向里，线框向上离开磁场时的速度刚好是进入磁场时速度的一半，线框离开磁场后继续上升一段高度，然后落下并匀速进入磁场．整个运动过程中始终存在着大小恒定的空气阻力f，且线框不发生转动．求：‎ ‎(1)线框在下落阶段匀速进入磁场时的速度v2；‎ ‎(2)线框在上升阶段刚离开磁场时的速度v1；‎ ‎(3)线框在上升阶段通过磁场过程中产生的焦耳热Q.‎ ‎【答案】(1) (2) (3) ‎ ‎【解析】略 ‎ ‎ ‎ ‎