天津市天津大学附属中学高二下学期期中物理试题

2020~2021学年天津市南开区天津大学学附属中学高二下学期期中物理试卷（满分：100分）一、单项选择题（共六题：共24分）1.下列物理现象：①闻其声而不见其人；②闪电过后雷声轰鸣不绝；③当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到音调变高。这三种现象分别属于声波的（）A.衍射、反射、多普勒效应B.干涉、共振、衍射C.共振、多普勒效应、干涉D.衍射、干涉、共振【答案】A【解析】【详解】“闻其声而不见其人”是因为声音可以通过衍射绕开障碍物进行传播；“闪电过后雷声轰鸣不绝”属于声音的反射现象；“正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到音调变高”是因为接收到的声波频率变高了，属于多普勒效应。故选A。2.“洗”是古代盥洗用的脸盆，多用青铜铸成。清水倒入其中，用手慢慢摩擦盆耳，到一定节奏时盆就会发出强烈嗡嗡声，同时还会溅起层层水花。下列描述正确的是（）A.嗡嗡声是因为水撞击盆的原因B.摩擦的节奏越快，越能溅起水花C.摩擦的节奏越慢，越能溅起水花D.能溅起水花的摩擦节奏与盆有关【答案】D【解析】【详解】用双手摩擦盆耳，起初频率非常低，逐渐提高摩擦频率，当摩擦频率等于水的固有频率时，会发生共振现象，则嗡嗡声是因为共振现象，此时贱起的水花振幅最大，即能溅起水花的摩擦节奏与盆有关故选D。3.关于做简谐运动的单摆，下列说法正确的是（）A.单摆做稳定的受迫振动时，其频率与单摆的固有频率有关B.秒摆的摆长和振幅均减为原来的四分之一，周期变为C.已知摆球初始时刻的位置及其周期，就可知摆球在任意时刻运动速度的方向D.单摆经过平衡位置时摆球所受的合外力为零【答案】B【解析】【详解】A．单摆做稳定的受迫振动时，其频率与驱动力频率有关，与单摆的固有频率无关，故A错误；B．根据单摆的周期公式可知单摆周期和振幅无关，秒摆的摆长减为原来的四分之一，周期变为原来的二分之一，为，故B正确；C．已知摆球初始时刻的位置及其周期，不知道初始时刻摆球的振动方向，无法判断摆球在任意时刻运动速度的方向，故C错误；D．单摆经过平衡位置，做圆周运动，摆球所受的合外力提供向心力，不为零，故D错误。故选D。4.如图所示为一交流电压随时间变化的图象。每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定。根据图中数据可得此交流电压的有效值为（）A.7.5VB.2VC.8VD.3V【答案】B【解析】【详解】由电压随时间变化的图象可知，它不是正弦式电流，因此有效值不是等于最大值除以,取一个周期进行分析，在0~1s内是正弦式电流，则电压的有效值等于V。在1~3s内是恒定电流，则有效值等于9V。则在0~3s内，产生的热量为解得故选B5.如图所示，线圈的自感系数L和电容器的电容C都很小(如L＝1mH，C＝200pF)，此电路的重要作用是()A.阻直流通交流，输出交流B.阻交流通直流，输出直流C.阻低频通高频，输出高频交流D阻高频通低频，输出低频交流和直流【答案】D【解析】【分析】根据电容器和电感线圈的特性分析选择．电容器内部是真空或电介质，隔断直流．能充电、放电，能通交流，具有隔直通交、通高阻低的特性．电感线圈可以通直流，通过交流电时产生自感电动势，阻碍电流的变化，具有通直阻交，通低阻高的特性．根据感抗和容抗的大小分析对高频和低频的阻碍．【详解】电感器对直流无阻碍，对交流电有阻碍作用，根据XL=2πLf知，自感系数很小，频率越低，感抗越小，所以阻碍作用为：通低频，阻高频．电容器对交流无阻碍，对直流电有阻碍作用，根据Xc=．知电容C越小，频率越低，容抗越大，所以阻碍作用为：通高频，阻低频．因此电路的主要作用是阻高频、通低频，输出低频交流电和直流电，故D正确，ABC错误；故选D．6.如图1所示，交流发电机的矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间t变化的规律如图2所示。已知线圈匝数为20匝，则下列说法正确的是（）A.线圈转动的角速度为B.时线圈所在平面与中性面垂直C.100s内线圈中电流方向改变100次D.感应电动势的最大值为【答案】C【解析】【详解】A．由图乙可得交流电的周期，故线圈转动的角速度故A错误；B．由图2可知，时磁通量最大，则线圈处于中性面位置，故B错误；C．交变电流一个周期内电流方向改变两次，则100s内线圈中电流方向改变100次，故C正确；D．感应电动势的最大值故D错误。故选C二、多项选择题（共四题：共24分）7.如图为一单摆的共振曲线，下列说法正确的是（）A.该单摆固有周期约B.该单摆的摆长约为1mC.将该单摆从北京移至广州，共振曲线振幅最大值所对应的横坐标将减小D.若摆长增大，共振曲线振幅最大值所对应的横坐标将增大【答案】BC【解析】【详解】A．共振时驱动力频率等于固有频率，根据图像可知单摆的振动频率为可知单摆的固有周期为A错误；B．根据单摆周期公式可得该单摆的摆长为B正确；CD．将该单摆从北京移至广州，重力加速度变小，根据单摆周期公式可知T变大，变小，共振曲线振幅最大值所对应的横坐标将减小；同理若摆长增大，T变大，变小，共振曲线振幅最大值所对应的横坐标将减小；C正确，D错误。故选BC。8.如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为10：1，、均为理想电表，是光敏电阻（其阻值随光强增大而减小）、是理想线圈、是灯泡。原线圈接入如图乙所示的正弦交流电，下列说法正确的是（）A.交流电的频率为B.电压表的示数为C.当光照增强时，电流表的示数变小D.若原线圈接入的电压最大值不变，周期由变为，则灯D变亮【答案】BD【解析】【详解】A．由图乙可知正弦交流电周期T，则频率，故A错误；B．原线圈接入正弦交流电电压峰值为，则电压有效值为根据理想变压器，可得电压表示数故B正确；C．当光照增强时，光敏电阻阻值减小，根据欧姆定律可知副线圈中电流增大，根据理想变压器电流与匝数比的关系，可得，则当副线圈电流增大时，原线圈中电流也增大，即电流表示数增大，故C错误；D．若原线圈接入的电压最大值不变，周期由变为，则频率变小，感抗减小，灯D变亮，故D正确。故选BD。9.一列简谐横波沿直线传播，该直线上平衡位置相距9m的a、b两质点的振动图象，如图所示，下列描述该波的图象可能正确的是（）A.B.C.D.【答案】AC【解析】【详解】由振动图象可知，在t=0时刻，a位于波峰，b经过平衡位置向下运动；若波从a传到b，则有（n=0，1，2，…）解得（n=0，1，2，…）①将ABCD情况的波长代入，可得，，，此情况下符合条件的只有C。若波从b传到a，则有（n=0，1，2，…）解得（n=0，1，2，…）②将ABCD情况的波长代入，可得，，，此情况下符合条件的只有A。故选AC。10.如图所示，平行金属导轨与水平面成α角，导轨与固定电阻R1和R2相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面．有一质量为m的导体棒ab，其电阻与R1和R2的阻值均相等，与导轨之间的动摩擦因数均为μ，导体棒ab沿导轨向上运动，当其速度为v时，受到的安培力大小为F，此时（）A.电阻R1消耗的热功率为B.电阻R2消耗的热功率为C.整个装置因摩擦而消耗的热功率为D.整个装置消耗机械能的功率为【答案】AD【解析】【详解】AB．由功能原理知导体棒克服安培力做功等于回路中产生的总电能，故回路中总电功率为由于、阻值相等，则通过它们的电流相等、消耗的功率相等。又由于导体棒的电阻与和的阻值均相等，而通过导体棒的电流等于通过的电流之和，则由可知导体棒消耗的功率等于（或）消耗的功率的4倍，故消耗的功率均为总功率的，A正确，B错误；C．摩擦消耗的热功率等于克服摩擦力做功的功率,即C错误；D．由功能原理知消耗机械能的功率等于除重力外克服其他力做功的功率即克服摩擦力与安培力做功的功率，D正确。故选AD。三、实验题（共三题：共20分）11.在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，某同学利用“教学用的可拆变压器”进行探究。（1）下列器材中，实验需要的器材是________（选填字母代号）A．干电池B．低压交流电源C．220V交流电源D．条形磁铁E.可拆变压器和导线F.直流电压表G.多用电表（2）关于该实验的一些注意事项，以下说法中正确的是________（选填字母代号）A．为了人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用电压不要超过12VB．要研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，应该保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数C．测量电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量D．变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈（3）如图，当左侧线圈“0”“16”间接入12V电压时，右侧线圈“0”“4”接线柱间输出电压可能是________（选填字母代号）【答案】①.BEG##BGE##EBG##EGB##GBE##GEB②.ABC##ACB##BAC##BCA##CAB##CBA③.D【解析】【详解】（1）[1]“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中需要的器材是学生电源，提供低压交流电，同时还需要多用电表的交流电压档测量电压及可拆卸变压器和导线。故选BEG。（2）[2]A．为了人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用电压不要超过12V，故A正确；B．要研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，应该采用控制变量法。保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，再观察副线圈电压的变化，故B正确；C．测量电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量，故C正确；D．变压器开始正常工作后，原线圈中电流变化引起磁场变化，使副线圈的磁通量发生变化，从而产生感应电流。不是铁芯导电引起的，故D错误。故选ABC。（3）[3]根据变压器原理可知，理想变压器原副线圈匝数之比等于电压之比，即故理想状态下但考虑到实验过程中的系统误差，变压器不是理想变压器，故右侧线圈接线柱间输出电压可能是。故选D。12.物理实验社团的三位同学使用下图所示的三组器材探究电磁感应现象。（1）在甲图中，闭合开关S后，将滑片P向左迅速移动的过程中，线圈B中的磁通量__________（选填“增大”或“减小”）。（2）在乙图中，将导体棒以中点为轴沿顺时针方向转动（沿磁感应强度方向看）的过程中，电表指针__________。（选填“偏转”或“不偏转”）（3）在丙图中，将条形磁极向下插入线圈的过程中，感应电流从__________（进填“正”或“负”）极接线柱流入电表。【答案】①.减小②.不偏转③.负【解析】【详解】（1）[1]在甲图中，闭合开关S后，将滑片P向左迅速移动中，滑动变阻器接入电路的电阻变大，由闭合电路欧姆定律可知，电路中的电流变小，线圈A中电流变小，线圈A产生的磁场减弱，线圈B中的磁通量减小。（2）[2]在乙图中，将导体棒以中点为轴沿顺时针方向转动（沿磁感应强度方向看）的过程中，回路所围磁通量不变化，所以电表指针不偏转。（3）[3]在丙图中，将条形磁铁S极向下插入线圈时，线圈中的磁场方向向上，磁通量增加，闭合电路中有感应电流产生，由楞次定律可知，感应电流从电表的负极接线柱流入电表。13.物理实验社团的某小组同学在实验室“探究单摆的周期与摆长的关系”。（1）为测量摆长，必须使单摆处于__________状态（填“A”、“B”或“C”）。A.水平放置且拉直B.竖直面内自然悬垂C.悬挂且用竖直外力拉紧（2）他已测得摆线长度为；然后用某种仪器来测量摆球的直径，得到的测量值为，此测量数据是选用了仪器____（填“A”、“B”或“C”）测量得到的。A．毫米刻度尺B．10分度游标卡尺C．20分度游标卡尺（3）正确挂起单摆后，将摆球从平衡位置拉开一个小角度由静止释放，使摆球在竖直平面内稳定摆动，当摆球某次经过平衡位置时开始计时，测出小球完成30次全振动的时间为____s。（4）实验中的摆球可看成为质量均匀分布的球体，社团中另一小组同学错将摆线长和小球直径之和当作单摆的摆长，那么在探究周期T与摆长L的关系时将会得到如图所示的__________线（填“A”、“B”或“C”）。【答案】①.B②.C③.④.C【解析】【详解】（1）[1]测量摆长时，必须使单摆处于竖直面内自然悬垂的状态，这样测量的摆长才是最准确的。故选B。（2）[2]毫米刻度尺可精确到1mm，10分度游标卡尺可精确到，20分度游标卡尺可精确到005mm，得到摆球的直径为故选C。（3）[3]秒表的读数为（4）[4]由单摆周期公式整理得其中L为悬点到球心的距离，该小组同学将摆线长和小球直径之和当作单摆的摆长，则L偏大，故周期T与摆长L的关系为图中的C。四、计算题（共三题：共32分）14.如图所示是在竖直方向上振动并沿水平方向传播的简谐横波，实线是时刻的波形图，虚线是时刻的波形图。（1）若波沿x轴负方向传播，求时刻P点的运动方向和波速。（2）若波沿x轴正方向传播，求它的最大周期。【答案】（1）y轴正向；（n=0，1，2，3.....）；（2）【解析】【详解】（1）波沿x轴负方向传播时，由平移法可知，时刻，质点P沿y轴正向运动；波传播的可能距离为（n=0，1，2，3.....）传播的速度为（n=0，1，2，3.....）（2）波沿x轴正方向传播，传播的时间与周期关系为（n=0，1，2，3.....）得（n=0，1，2，3.....）当n=0时周期最大，即最大为。15.如图所示，发电机输出功率，输出电压，用户需要的电压，输电线总电阻为，其余导线电阻不计，两个变压器为理想变压器。若输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求：（1）发电机的输送电流是多少？（2）在输电线路中设置的升、降压变压器原副线圈的匝数比？（3）用户得到的电功率是多少？【答案】（1）200A；（2）1:10；240:11；（3）96kW【解析】【详解】（1）根据P1