2023-2024学年天津四十七中高二（下）期中物理试卷（含解析）

第=page11页，共=sectionpages11页2023-2024学年天津四十七中高二（下）期中物理试卷一、单选题：本大题共5小题，共25分。1.电磁感应现象在生产、生活及科学研究中有着广泛的应用，下列说法正确的是(

)A.电磁炉利用变化的磁场使食物中的水分子形成涡流来对食物加热

B.当金属探测器在探测到金属时，会在探测器内部产生涡流，致使蜂鸣器发出蜂鸣声

C.微安表等磁电式仪表在运输时需要把正负接线柱短接，防止损坏，利用的电磁阻尼原理

D.变压器的铁芯通常用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠合而成主要是为了减小铁芯的电阻率，进而增大在铁芯中产生的涡流2.一单摆振动过程中离开平衡位置的位移随时间变化的规律如图所示，取向右为正方向．则下列说法正确的是(

)A.第1s末和第5s末摆球位于同一位置

B.0～1s的时间内，摆球的回复力逐渐减小

C.t=3

3.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.7.5

V

B.8

V

C.215

V

D.34.两列简谐波以相同的速度相向传播，t=0时刻的波形如图所示。下列说法正确的是(

)

A.两波相遇后可以产生稳定的干涉图样

B.质点K经过半个周期运动到t=0时刻质点M的位置

C.t=0时刻，质点L与质点Q的运动方向相反5.单匝闭合矩形线框电阻为R，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量Φ与时间t的关系图像如图所示。下列说法正确的是(

)

A.T2时刻线框平面与中性面垂直

B.线框的感应电动势最大值为2πΦmT

C.线框转一周外力所做的功为2π2二、多选题：本大题共3小题，共15分。6.如图表示两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇。图中实线表示某时刻的波峰，虚线表示的是波谷，下列说法正确的是(

)A.a点的振动加强，e点的振动介于加强点和减弱点之间

B.c、f两点的振动加强

C.经适任意长的时间后，加强点和减弱点的位置不变

D.经半个周期后，原来位于波峰的点将位于波谷，原来位于波谷的点将位于波峰7.一列简谐横波沿x轴正方向传播，t=0时刻波形如图所示，此时波刚好传到P点，t=0.3s时质点PA.此波波源的起振方向沿y轴负方向

B.该简谐横波的波速为10m/s

C.该简谐横波的频率为2.5Hz

8.如图所示，垂直纸面向外的正方形匀强磁场区域内，有一个位于纸面的、电阻均匀的正方形导体框abcd，现将导体框分别沿两个方向以v、4v的速度匀速拉出磁场，则导体框从两个方向移出磁场的过程中A.导体框ad边两端电势差之比为1：1

B.通过导体框截面的电荷量之比为1：1

C.导体框中产生的焦耳热之比为1：4

D.三、实验题：本大题共1小题，共10分。9.在“用单摆测定重力加速度”的实验中：

(1)某同学分别选用四种材料不同、直径相同的实心球做实验，各组实验的测量数据如下。若要计算当地的重力加速度值，应选用第______组实验数据。组别摆球材料摆长L最大摆角全振动次数N/1铜0.4015202铁1.005503铝0.4015104木1.00550(2)以上实验中，若完成n次全振动的时间为t，用毫米刻度尺测得的摆线长(悬点到摆球上端的距离)为L，用刻度尺测得摆球的直径为d。用上述物理量的符号写出测重力加速度的一般表达式g=______。

(3)实验中某同学发现测得的重力加速度的值总是偏大，下列原因中可能的是______。

A.实验室处在高山上，距离海面太高

B.单摆所用的摆球质量太大了

C.实际测出n次全振动的时间t，误作为(n+l)次全振动的时间

D.以摆线长作为摆长来计算

(4)甲同学选择了合理的实验装置后，测量出几组不同摆长L和周期T的数值，画出如图T2−L图象中的实线OM，并算出图线的斜率为k，则当地的重力加速度g=______。

(5)乙同学也进行了与甲同学同样的实验，但实验后他发现测量摆长时忘了加上摆球的半径，则该同学做出的T2−L四、简答题：本大题共2小题，共30分。10.实线和虚线分别是沿x轴传播的一列简谐横波在t1=0和t2=0.06s时刻的波形图。已知在t=0时刻，x=0.9m处的质点向y轴正方向运动。

11.如图甲为利用理想变压器的远距离输电示意图，升压变压器原、副线圈匝数比为1：50，降压变压器原、副线圈匝数比为n3：n4，发电机到升压变压器间两条输电线的总电阻为0.2Ω，两条远距离输电线的总电阻为200Ω。若发电机的输出电压如图乙所示，发电机的输出功率为78kW，用户端获得的电压有效值为220V。求：

(1)降压变压器原、副线圈匝数比n3五、计算题：本大题共1小题，共20分。12.如图所示，两根金属平行导轨MN和PQ放在水平面上，左端向上弯曲且光滑，导轨间距为L，电阻不计．水平段导轨所处空间有两个有界匀强磁场，相距一段距离不重叠，磁场Ⅰ左边界在水平段导轨的最左端，磁感强度大小为B，方向竖直向上；磁场Ⅱ的磁感应强度大小为2B，方向竖直向下．质量均为m、电阻均为R的金属棒a和b垂直导轨放置在其上，金属棒b置于磁场Ⅱ的右边界CD处．现将金属棒a从弯曲导轨上某一高处由静止释放，使其沿导轨运动．设两金属棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好．

(1)若水平段导轨粗糙，两金属棒与水平段导轨间的最大摩擦力均为15mg，将金属棒a从距水平面高度h处由静止释放．求：金属棒a刚进入磁场Ⅰ时，通过金属棒b的电流大小；‚若金属棒a在磁场Ⅰ内运动过程中，金属棒b能在导轨上保持静止，通过计算分析金属棒a释放时的高度h应满足的条件；

(2)若水平段导轨是光滑的，将金属棒a仍从高度h处由静止释放，使其进入磁场Ⅰ.答案和解析1.【答案】C

【解析】解：A、电磁炉是通过铁锅产生涡流来加热食物的，而不是食物形成涡流.A错误；

B、金属探测器利用电磁感应的原理，利用有交流电通过的线圈，产生迅速变化的磁场，这个磁场能在金属物体内部产生涡流，涡流又会产生磁场，倒过来影响原来的磁场，引发探测器发出鸣声，故B错误；

C、微安表在运输时需要把正负接线柱短接，铝框做骨架，当线圈在磁场中转动时，导致铝框的磁通量变化，从而产生感应电流，线圈受到安培阻力，起到电磁阻尼作用，使其很快停止摆动，因此，利用电磁阻尼保护指针，故C正确；

D、变压器的铁芯通常用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠合而成是为了增大电阻，减小涡流，不会改变电阻率，防止在铁芯中产生过大涡流，故D错误．

故选：C。

涡流会在导体中产生大量的热量；金属探测器利用电磁感应的原理，利用有交流电通过的线圈，产生迅速变化的磁场，这个磁场能在金属物体内部能产生涡流，涡流又会产生磁场，倒过来影响原来的磁场；根据穿过线圈的磁通量发生变化，从而产生感应电动势，出现感应电流，进而受到安培阻力，阻碍指针的运动；变压器的铁芯用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠合而成是为了减小涡流。

本题考查电磁感应在生活中的应用，学生需掌握涡流的原理及应用，同时理解电磁阻尼的原理。2.【答案】C

【解析】解：A、第1s末和第5s末摆球位于关于平衡位置对称的两个位置，故A错误；

B、0～1s的时间内，位移x逐渐增大，由F=−kx知摆球的回复力逐渐增大，故B错误；

C、设振幅为A，则t=3s时，摆球的位移为x=Asin34π=3.【答案】C

【解析】解：如图所示，它不是正弦式电流，取一个周期进行分段，

在0～1×10−2s是正弦式电流，则电压的有效值等于62=32V。

在1×10−2s～3×10−2s4.【答案】C

【解析】解：A、两列简谐波传播速度大小相同，由题图可知两者的波长不同，则两者的频率不同，故两波相遇后不能产生稳定的干涉图样，故A错误；

B、质点在平衡位置附近沿y轴方向做简谐运动，不会随波移动，则质点K不会运动到M的位置，故B错误；

C、由同侧法或平移法，结合波的传播方向判断，t=0时刻，质点L向+y方向运动，质点Q向−y方向运动，可知两者的运动方向相反，故C正确；

D、由题图可知两列波的振幅都是10cm，故D错误。

故选：C。5.【答案】C

【解析】解：A、由图像得，T2时刻，磁通量最大，线框平面位于中性面，故A错误；

B、角速度ω=2πT

感应电动势的最大值Em=BSω=Φmω=2πΦmT

故B错误；

C、感应电动势的有效值E=Em2=2πΦmT

6.【答案】CD【解析】解：AB、由图可知：a点是波谷与波谷相遇点，c点是波峰和波峰的相遇点，a、c两点的振动加强，e在ac连线上，处于振动加强的区域，所以e点振动加强。b、d两点是波峰与波谷相遇点，则b、d两点的振动减弱，f点位于振动减弱点的连线上，故f点的振动也减弱，故AB错误；

C、振动加强和减弱的区域位置是固定不变的，故C正确；

D、根据波动规律可知，经半个周期后，原来位于波峰的点将位于波谷，原来位于波谷的点将位于波峰，故D正确。

故选：CD。

7.【答案】BD【解析】解：A、分析波形图可知，波刚好传到P点，则质点的起振方向沿y轴正方向，故波源的起振方向沿y轴正方向，故A错误。

B、t=0.3s时，质点P第一次到达负方向最大位移处，则振动了34个周期，即T=0.4s，分析波形图可知，波长λ=4m，则波速v=λT=40.4m/s=10m/s，故B正确。

C8.【答案】BC【解析】解：A、设导体框的边长为L，以速度v向上匀速拉出磁场时，由法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律可得，导体框ad边两端电势差为：U1=14E1=14BLv

以4v的速度向右匀速拉出磁场时，导体框ad边两端电势差为：U2=34E2=34BL×4v=3BLv

则：U1：U2=1：12，故A错误；

B、通过导体框截面的电荷量为：q=It

由闭合电路欧姆定律可得：I=ER

由法拉第电磁感应定律可得：E=ΔΦΔt

而磁通量的变化为：ΔΦ=BL2

联立解得：q9.【答案】2

4π2(L+d2【解析】解：(1)摆球选择质量大一些体积小些，摆长选择1m左右的细线，单摆摆动时最大摆角为5度，全振动的次数为30次以上为宜，故选择第2组数据。

(2)根据单摆的周期公式有：T=2πL+d2g，又T=tn，解得重力加速度g=4π2(L+d2)n2t2。

(3)根据单摆的周期公式T=2πLg得，g=4π2LT2。

A、实验室处在高山上，距离海面太高，重力加速度测量值偏小，故A错误。

B、单摆摆球质量太大不影响重力加速度的测量，故B错误。

C、实际测出n次全振动的时间t，误作为(n+l)次全振动的时间，则周期的测量值偏小，导致重力加速度测量值偏大，故C正确。

D、以摆线作为摆长来计算，则摆长的测量值偏小，导致重力加速度测量值偏小，故D错误。

故选：C。

(4)根据单摆的周期公式T=10.【答案】解：(1)已知在t=0时刻，x=0.9m处的质点向y轴正方向运动，根据波形平移法可知，该波沿x轴负方向传播。

(2)波的传播具有周期性，t1=0时刻的波形沿x轴负方向至少平移四分之一波长得到t2=0.06s时刻的波形，即至少经历时间为四分之一周期，设波的周期为T，则有

(n+14)T=0.06s，(n=0,1,2…)

解得：T=0.244n+1s，(n=0,1,2…)

当n=0时，T取最大值，且【解析】(1)已知在t=0时刻，x=0.9m处的质点向y轴正方向运动，根据波形平移法判断该波的传播方向；

(211.【答案】解：(1)发电机的输出功率为P=78kW，由图乙知发电机的输出电压有效值为：U=26022V=260V

则升压变压器原线圈上的电流：I1=PU=78×103260A=300A

发电机到升压变压器间两条输电线的总电阻为：r=0.2Ω，

则升压变压器原线圈上的电压：U1=U−I1r=260V−300×0.2V=200【解析】(1)理想变压器输入功率等于输出功率，对于只有一个副线圈，电压、电流与匝数关系为n1n2=U1U212.【答案】解：(1)①金属棒在弯曲光滑导轨上运动的过程中，机械能守恒，设其刚进入磁场Ⅰ时速度为v0，产生的感应电动势为E，电路中的电流为I．

由机械能守恒mgh=12mv02，解得v0=2gh

感应电动势E=BLv0，对回路有：I=E2R

解得：I=BL2gh2R

②对金属棒b：所受安培力F=2BIL

又因I=BL2gh2R

金属棒b棒保持静止的条件为F≤15mg

解得h≤gm2R250B4L4

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