北京市海淀区57中2016-2017高二下学期期中考试物理试题

北京57中20162017学年第二学期期中测试题高二物理一、选做题：本题共12小题．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项是正确的，有的小题有多个选项是正确的．1.将的电阻接入如图所示的交流电路中，电源内阻不计，则可判断（）A.此交流电压的有效值为B.此交流电的频率为C.线圈在磁场中转动的角速度为D.在一个周期内电阻上产生的热量是【答案】BD2.如图所示电路为演示自感现象的电路图，其中为定值电阻，电源电动势为、内阻为，小灯泡的灯丝电阻为（可视为不变），电感线圈的自感系数为、电阻为．电路接通并达到稳定状态后，断开开关，可以看到灯泡先是“闪亮”（比开关断开前更亮）一下，然后才逐渐熄灭．为了观察到断开开关时灯泡比开关断开前有更明显的“闪亮”现象，下列措施中一定可行的是（）A.撤去电感线圈中的铁芯，使减小B.更换电感线圈中的铁芯，使增大C.更换电感线圈，保持不变，使增大D.更换电感线圈，保持不变，使减小【答案】B【解析】电感总是阻碍电流的变化，撤去电感线圈中的铁芯，使减小，阻碍作用减小，闪亮的时间缩短，反之闪亮的时间延长，并不影响亮度，AB错误；保持不变，感应电动势不变，减小，则通过小灯泡的电流增大，故实验现象会更明显，C错误D正确．3.如图所示，一理想变压器的原、副线圈匝数分别为匝和匝，将原线圈接在输出电压的交流电源两端．副线圈上只接有一个电阻，与原线圈串联的理想交流电流表的示数为．下列说法中正确的是（）A.变压器副线圈中电流的有效值为B.电阻两端压力的有效值为C.电阻的电功率为D.穿过变压器铁芯的磁通量变化率的最大值为【答案】BCD【解析】原线圈中的电流表示数是其电流有效值，原副线圈的电流比等于匝数比的反比，即，故原线圈的电流有效值为，A错误；由变压器原理可知，原副线圈的电压比等于匝数比，即，原线圈的电压最大值是，所以有效值是，电压有效值之比等于原副线圈匝数比，故副线圈的有效电压为，即为电阻两端电压的有效值，B正确；电阻的电功率为，C正确；由于，穿过变压器铁芯的磁通量变化率的最大值为，D正确．4.图示为一直角棱镜的横截面，，．一平行细光束从点沿垂直于面的方向射入棱镜．已知棱镜材料的折射率，若不考虑原入射光在面上的反射光，则有光线（）A.从面射出B.从面射出C.从面射出，且与面斜交D.从面射出，且与面垂直【答案】BD5.如图甲所示，匝的线圈两端、与一个电压表相连，线圈内有指向纸内方向的磁场，线圈中的磁通量在按图乙所示规律变化．下列说法正确的是（）图甲图乙A.线圈中产生的感生电场沿逆时针方向B.电压表的正接线柱接线圈的端C.线圈中磁通量的变化率为D.电压表的读数为【答案】D【解析】试题分析：由图乙可知，穿过线圈的磁通量在增大，故感应电流的磁场会阻碍它的增大，即产生向外的感应磁场，由右手定则可知，线圈中的感应电流为逆时针方向，选项A正确；电流从M到N，故电压表的正接线柱接线圈的M端，选项B错误；线圈中磁通量的变化率为Wb/s=0．5Wb/s，选项C错误；电压表的示数就是线圈中产生的感应电动势，即E=nV=10V，选项D正确。考点：电磁感应，电磁感应定律。6.图甲是利用沙摆演示简谐运动图象的装置．当盛沙的漏斗下面的薄木板被水平匀速拉出时，做简谐运动的漏斗漏出的沙，在板上显示出沙摆的振动位移随时间变化的关系曲线．已知木板被水平拉动的速度为，图乙所示的一段木板的长度为，则这次实验沙摆的摆长大约为（取）（）A.B.C.D.【答案】A【解析】根据题意可知砂摆的周期，根据得，，A正确．7.一列横波某时刻的波形图如图甲所示，图乙表示介质中某质点此后一段时间内的振动图象．下列说法正确的是（）A.若波沿轴正方向传播，则图乙表示的质点的振动图象B.若波沿轴负方向传播，则图乙表示的是质点的振动图象C.若图乙表示的是质点的振动图象，则波沿轴正方向传播D.若图乙表示的是质点的振动图象，则波沿轴负方向传播【答案】C【解析】试题分析：图甲是波动图像，图乙是振动图像，若波沿x轴正方向传播，则N点的振动图像向下，故图乙不是N点的振动图像，选项A错误；若波沿x轴负方向传播，则K点由最大位置向下振动，故图乙不是表示质点K的振动图象，选项B错误；若图乙表示的是质点L的振动图象，说明L点向上振动，根据波的传播方向与质点的振动关系可知，波沿x轴正方向传播，选项C正确；M点位于负的最大位移处，它要向上运动，故图乙表示的不是质点M的振动图象，故选项D错误。考点：波的传播与质点的振动关系。8.在如图所示的电路中，、、是三盏相同的灯泡．当、两端接交流时，三盏灯的发光情况相同．若将、两端接直流时，稳定后观察到的现象是（）A.三盏灯的亮度相同B.不亮，、的亮度相同C.不亮，比亮D.不亮，比亮【答案】C【解析】三个支路电压相同，当通交流电时，电感的感抗与电容的容抗都会对交流电有影响，而电阻所在支路对电流的阻碍作用不变，当通入直流时，对于电阻没有影响，亮度不变；而对电容器来说，不能通过直流，所以灯不亮；对于线圈来说，阻碍减小，导致变得更亮，C正确．9.如图甲所示，一个有固定转动轴的竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个形支架在竖直方向振动，形支架的下面系着一个由弹簧和小球组成的振动系统．圆盘静止时，让小球做简谐运动，其振动图像如图乙所示．圆盘匀速转动时，小球做受迫振动．小球振动稳定时．下列说法正确的是（）A.小球振动的固有频率是B.小球做受迫振动时周期一定是C.圆盘转动周期在附近时，小球振幅显著增大D.圆盘转动周期在附近时，小球振幅显著减小【答案】C【解析】由图读出：小球振动的固有周期，则其固有频率为，A错误；小球做受迫振动时周期等于驱动力的周期，即等于圆盘转动周期，不一定等于固有周期，B错误；圆盘转动周期在附近时，驱动力周期等于振动系统的固有周期，小球产生共振现象，振幅显著增大，C正确D错误．10.光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（）A.用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象B.用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象C.在光导纤维束内传送图象是利用光的色散现象D.光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象【答案】D【解析】试题分析：检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，故A错误；用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光发生折射而形成色散现象，故B错误；光导纤维束内传送图象是利用了光由光密介质到光疏介质时会发生全反射，故C错误；增透膜是利用光的干涉现象，故D正确；故选D。考点：光的干涉；光的色散；全反射【名师点睛】人类对于光学的研究及应用非常广泛，在学习中要注意掌握不同现象在生产生活中的应用，平时要注意观察积累生活中的光现象．视频11.一列简谐横波沿轴正方向传播，传播速度为．当波传到处的质点时，波形如图所示．则以下判断正确的是（）A.这列波的周期为B.再经过，质点第一次回到平衡位置C.再经过，处的质点到达波峰处D.质点到达波峰时，质点恰好到达平衡位置而且向上振．【答案】AC【解析】由图象可以知道，波长为，而传播速度，根据，A正确的；传播速度为，波长为，这列波的周期为，所以再经过，质点第二次回到平衡位置，B错误；再经过，即（个）周期，和相差一个波长，所以点运动了个周期，质点起振方向向下，因此此时达到波峰处，C正确；和相差一个波长，质点到达波峰时，质点恰好到达波峰处，D错误．12.一根自由长度为的轻弹簧，下端固定，上端连一个质量为的物块．在上再放一个质量也是的物块．系统静止后，系统静止后，弹簧长度为，如图所示．如果迅速向上移去．物块将在竖直方向做简谐运动．此后，弹簧的最大长度是（）A.B.C.D.【答案】C【解析】轻弹簧自由长度为，放两个质量是的物块后长度为，故放一个质量为的物块的长度为，即平衡位置高度为，振幅为；根据简谐运动的对称性可以知道振动后弹簧的最大长度是，C正确．二、填空题13.如图甲所示，在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，并选用缝间距的双缝屏．从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离．然后，接通电源使光源正常工作．①已知测量头上主尺的最小刻度是毫米，副尺（游标尺）上有20分度．某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，使分划板中心刻度线与某条纹中心对齐，如图乙所示，此时测量头上主尺和副尺的示数情况如图丙所示，此示数为__________；接着再转动手轮，使分划板中心刻度线与某条纹中心对齐，测得到条纹间的距离为．利用上述测量结果，经计算可得经滤光片射向双缝的色光的波长__________（保留2位有效数字）．②另一同学按实验装置安装好仪器后，观察到光的干涉现象效果很好．若他对实验装置作了一下改动后，在像屏上仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目有所增加．以下改动可能实现这个效果的是__________．A．仅将滤光片移至单缝和双缝之间B．仅将单缝远离双缝移动少许C．仅将单缝与双缝的位置互换D．仅将红色滤芯光片换成绿色的滤芯光片【答案】(1).(2).(3).D【解析】（1）图中游标卡尺的主尺的刻度为，游标尺的第刻度与上边对齐，则读数为：；到条纹间的距离为，由图可以知道到条纹间的距离为个条纹宽度，则：；根据公式得：（2）对实验装置作了一下改动后，在像屏上仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目有所增加，可以知道各条纹的宽度减小，由公式得：，仅将滤光片移至单缝和双缝之间，、与都不变，则不变，A错误；仅将单缝远离双缝移动少许，、与都不变，则不变，B错误；仅将单缝与双缝的位置互换，将不能正常观察双缝干涉，C错误；仅将红色滤光片换成绿色的滤光片，减小，与都不变，则减小，D正确．14.如图所示，半圆形玻璃砖按图中实线位置放置，直边与重合．一束激光沿着半圆形玻璃砖的半径从圆弧面垂直射到圆心点上．使玻璃砖绕点逆时针缓慢地转过角度，观察到折射光斑和反射光斑在弧形屏上移动．①在玻璃砖转动过程中，以下说法正确的是__________；A．折射光斑在弧形屏上沿方向移动B．折射光斑的亮度逐渐变暗C．折射角一定小于反射角D．反射光线转过的角度为②当玻璃砖转至时，恰好看不到折射光线．则此玻璃砖的折射率__________．【答案】(1).AB(2).【解析】①因为折射光线与入射光线旋转方向相同，则折射光斑在弧形屏上沿方向移动，A正确；随着入射角增大，反射光增强，而折射光减弱，故折射光斑的亮度逐渐变暗，B正确；根据折射定律可以知道，折射角一定大于入射角，而反射角等于入射角，则折射角一定大于反射角，C错误．根据反射定律和几何知识得知，入射光线转过角，则反射光线转过，D错误．②当玻璃砖转至时，恰好看不到折射光线，恰好发生了全反射，则得临界角，由临界角公式计算得出折射率．15.实验小组的同学们用如图所示的装置做“用单摆测定重力加速度”的实验．①用表示单摆的摆长，用表示单摆的周期，重力加速度__________．②实验时除用到秒表、刻度尺外，还应该用到下列器材中的__________（选填选项前的字母）．A．长约的细线B．长约的橡皮绳C．直径约的均匀铁球D．直径约的均匀木球③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__________中所示的固定方式．④将单摆正确悬挂后进行如下操作，其中正确的是：__________（选填选项前的字母）．A．测出摆线长作为单摆的摆长．B．把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放，使之做简谐运动．C．在摆球经过平衡位置时开始计时．D．用秒表测量单摆完成次全振动所用时间并作为单摆的周期．⑤甲同学多次改变单摆的摆长并测得相应的周期，他根据测量数据画出了如图所示的图像，但忘记在图中标明横坐标所代表的物理量．你认为横坐标所代表的物理量是__________（选填“”“”“”），若图线斜率为，则重力加速度__________（用表示）．⑥乙同学测得的重力加速度数值大于当地的重力加速度的实际值，造成这一情况的原因可能是____________________（选填选项前的字母）．A．开始摆动时振幅较小B．开始计时时，过早按下秒表C．测量周期时，误讲摆球次全振动的时间记为次全振动的时间．⑦丙同学画出了单摆做简谐运动时的振动图像如图所示，则摆线偏离竖直方向的最大摆角的正弦值约为__________（结果保留一位有效数字）．【答案】(1).(2).AC(3).乙(4).BC(5).(6).(7).C(8).【解析】①由周期公式得②为减小误差应保持摆线的长短不变，则A正确B错误；为减小区里，摆球密度要大，体积要小，则C正确，D错误．③悬点要固定，则为图乙．④摆长等于摆线的长度加上摆球的半径，A错误；把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放，使之做简谐运动，故B正确；在摆球经过平衡位置时开始计时，C正确；把秒表记录摆球一次全振动的时间作为周期，误差较大，应采用累积法测量周期，D错误．⑤由得则横坐标所代表的物理量是，则．⑥由得．振幅大小与无关，故A错误；开始计时时，过早按下秒表，周期偏大，则偏小，B错误；测量周期时，误将摆球次全振动的时间记为次全振动的时间，则周期偏小，则偏大，C正确．⑦由图可以知道周期为，得，振幅为，则．【点睛】单摆测定重力加速度的原理：单摆的周期公式，还要知道：摆角很小的情况下单摆的振动才是简谐运动；摆长等于摆线的长度加上摆球的半径，为减小误差应保证摆线的长短不变；单摆在摆动的过程中，摆长不能发生变化．在最低点，速度最快，开始计时误差较小．三、计算题．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．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．16.如图所示，位于竖直平面内的矩形金属线圈，边长、，其匝数匝，总电阻，线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环、（集流环）焊接在一起，并通过电刷和的定值电阻相连接．线圈所在空间存在水平向右的匀强磁场，磁感应强度，在外力驱动下线圈绕竖直固定中心轴匀速转动，角速度．求：（）从图示位置开始计时，请写出上的电流的瞬时值表达式．（）从线圈通过中性面（即线圈平面与磁场方向垂直的位置）开始计时，经过周期通过电阻的电荷量；（）在线圈转动一周的过程中，整个电路产生的焦耳热．【答案】（）；（）；（）【解析】（）线圈中感应电动势的最大值，其中线圈中感应电流的最大值（）设从线圈平面通过中性面对开始，经过周期的时间此过程中线圈中的平均感应电动势通过电阻的平均电流：，通过电阻的电荷量：；代入数据，解得：（）线圈中感应电流的有效值线圈转动一周的过程中，电流通过整个回路产生的焦耳热：17.如图所示，由粗细相同的导线制成的正方形线框边长为，每条边的电阻均为，其中边材料的密度较大，其质量为，其余各边的质量均可忽略不计．线框可绕与边重合的水平轴自由转动，不计空气阻力及摩擦．若线框从水平位置由静止释放，经历时间到达竖直位置，此时边的速度为，若线框始终处在方向竖直向下、磁感强度为的匀强磁场中，重力加速度为．求：（）线框在竖直位置时，边两端的电压及其所受安培力的大小．（）这一过程中，线框中感应电动势的有效值．（）在这一过程中，通过线框导线横截面的电荷量．【答案】（）（）；（）【解析】（）线框运动到竖直位置时，边切割磁感线产生感应电动势为：线框中的电流为：，两端的电压为，边所受安培力为（）线框下落过程中机械能的减少等于线框中产生的焦耳热，所以有：所以感应电流做功为，又因，解得：（）对于线框的下摆过程，垂直磁场线框的面积变化为：线框中的平均感应电动势为：，通过导线横截面的电荷量为：．18.简谐运动是一种周期性运动，其周期与振动物体的质量的平方根成正比，与振动系统的振动系数的平方根成反比，而与振幅无关，即：．试论证分析如下问题：（）如图甲，摆长为、摆球质量为的单摆在间做小角度的自由摆动，当地重力加速度为．a．当摆球运动到点时，摆角为，画出摆球受力的示意图，并写出此时刻摆球受到的回复大小；b．请结合简谐运动的特点，证明单摆在小角度摆动时周期为．（提示：用弧度制表示角度，当角很小时，，角对应的弧长与它所对的弦长也近似相等）图甲图乙图丙（）类比法、等效法等都是研究和学习物理过程中常用的重要方法．长为的轻质绝缘细线下端系着一个带电量为，质量为的小球．将该装置处于场强大小为的竖直向下的匀强电场中，如图乙所示；将该装置处于磁感应强度大小为，方向垂直于纸面向里的匀强磁场中，如图丙所示．带电小球在乙、丙图中均做小角度的简谐运动．请分析求出带电小球在乙、丙两图中振动的周期．【答案】（）a．；b．见解析；（）；【解析】（）a．根据单摆受力分析可知，；b．在中，当很小时，，乖于角对应的弧长与半径的比值．当很小时，弧长近似等于弦长，即摆球偏离平衡位置的位移：，振动系数代入简谐运动周期公式：；单摆周期公式：；（）图乙中，摆球受到重力，电场力电和摆线拉力，与重力场中的单摆类比，等效的“重力”，，代入单摆周期公式得：图丙中，摆球受到重力，洛伦兹力下洛和摆线拉力，与重力场中的单摆类比，单摆周期与重力场中相同，．19.如图所示，水平面上有两根足够长的光滑平行金属导轨和，两导轨间距为，电阻均可忽略不计．在和之间接有阻值为的定值电阻，导体杆质量为、电阻为，并与导轨接触良好．整个装置处于方向竖直向上磁感应强度为的匀强磁场中．现给杆一个初速度，使杆向右运动．（）当杆刚好具有初速度时，求此时杆两端的电压，、两端哪端电势高；（）请在图中定性画出通过电阻的电流随时间变化规律的图象；（）若将和之间的电阻改为接一电容为的电容器，如图所示．同样给杆一个初速度，使杆向右运动．请分析说明杆的运动情况，并推导证明杆稳定后的速度为．【答案】（）；（）见解析；（）【解析】试题分析：（1）ab杆切割磁感线产生感应电动势E=Blv0根据全电路欧姆定律ab杆两端电压即路端电压联立解得a端电势高（2）图像如图所示（3）分析：当ab杆以初速度0开始切割磁感线时，产生感应电动势，电路开始给电容器充电，有电流通过ab杆，杆在安培力的作用下做减速运动，随着速度减小，安培力减小，加速度也减小，杆做加速度减小的减速运动。当电容器两端电压与感应电动势相等时，充电结束，杆以恒定的速度做匀速直线运动。推导证明：当电容器两端电压与感应电动势相等时有U=Blv根据电容器电容以ab杆为研究对象，在很短的一段时间△t内，杆受到的冲量大小为BIl△t从ab杆开始运动至速度达到稳定的过程，根据动量定理∑BIl△t="BlQ"="mv"–mv0由①②③联立可得（4分）考点：电磁感应，全电路欧姆定律，动量定理。20.麦克斯韦电磁理论论为：变化的磁场会在其周围空间激发一种电场，这种电场与