2017-2018学年福建省华安县第一中学高二下学期期末考试物理试题 解析版

2017-2018学年福建省华安县第一中学高二下学期期末考试物理试题 解析版

‎“华安一中” 2017-2018学年下学期期末考 高二物理试题 一、选择题（本题共13小题，共48分。其中1-10小题为单选题，每小题3分；11-13为多项选择题，每小题6分，多选题有错选不得分，漏选得3分。）‎ ‎1. 弹簧振子在光滑水平面上做简谐运动，在振子向平衡位置运动的过程中(　　)‎ A. 振子所受的回复力逐渐增大 B. 振子的加速度逐渐减小 C. 振子的速度逐渐减小 D. 振子的位移逐渐增大 ‎【答案】B ‎【解析】试题分析：振子向平衡位置运动的过程中，位移减小，根据F=-kx可知，振子所受回复力逐渐减小，选项AB错误；根据牛顿第二定律可知，振子加速度逐渐减小，选项D正确；质点的速度逐渐增大，选项C错误；故选D.‎ 考点：简谐振动的规律.‎ ‎2. 变压器铁芯是用薄硅钢片叠压而成，而不是采用一整块硅钢，这是因为（ ）‎ A. 增大涡流，提高变压器效率 B. 减小涡流，提高变压器效率 C. 增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量 D. 减小铁芯中的电阻，以减小发热量 ‎【答案】B ‎【解析】试题分析：涡流越大电能的损耗就越多，所以变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块硅钢是为了减小涡流，减少电能的损耗，增大电阻就可以使回路中电流减小，热效应减少。所以BD正确，AC错误；‎ 故答案选BD 考点：考查涡流的应用 点评： 把块装金属置于随时间变化的磁场中或让它在磁场中运动时，金属块内将产生感应电流。这种电流在金属块内自成闭合回路，很像水的漩涡，因此叫做涡电流简称涡流。整块金属的电阻很小，所以涡流常常很强。如变压器的铁心，当交变电流穿过导线时，穿过铁心的磁通量不断随时间变化，它在副线圈产生感应电动势，同时也在铁心中产生感应电动势，从而产生涡流。这些涡流使铁心大量发热，浪费大量的电能，效率很低。但涡流也是可以利用的，在感应加热装置中，利用涡流可对金属工件进行热处理。‎ ‎ 大块的导体在磁场中运动或处在变化的磁场中，都要产生感应电动势，形成涡流，引起较大的涡流损耗。为减少涡流损耗，交流电机、电器中广泛采用表面涂有薄层绝缘漆或绝缘的氧化物的薄硅钢片叠压制成的铁心，这样涡流被限制在狭窄的薄片之内，磁通穿过薄片的狭窄截面时，这些回路中的净电动势较小，回路的长度较大，回路的电阻很大，涡流大为减弱。再由于这种薄片材料的电阻率大（硅钢的涡流损失只有普通钢的1/5至1/4），从而使涡流损失大大降低。‎ ‎3. 为了减少光学元件的反射损失,可在光学元件表面镀上一层增透膜,利用薄膜的干涉相消来减少反射光.如果照相机镜头所镀膜对绿光的折射率为n,厚度为d,它使绿光在垂直入射时反射光完全抵消,那么绿光在真空中的波长λ0为（ ）‎ A. B. C. 4d D. 4nd ‎【答案】D ‎【解析】本题考查薄膜干涉。设绿光在膜中的波长为λ，则由d=λ/4，得λ=4d；则绿光在真空中的波长为：λ0=nλ=4nd。故选D。‎ 点睛：光的透射能力是由薄膜的厚度决定，当厚度正好使得两反射光的光程差等于半个波长，出现振动减弱的现象．此时光的透射性最强．‎ ‎4. 如图所示，水平桌面上放有一个闭合铝环，在铝环轴线上方有一个条形磁铁．当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时，下列判断正确的是 (　　)‎ A. 铝环有收缩趋势，对桌面压力增大 B. 铝环有收缩趋势，对桌面压力减小 C. 铝环有扩张趋势，对桌面压力减小 D. 铝环有扩张趋势，对桌面压力增大 ‎【答案】A ‎【解析】根据楞次定律可知：当条形磁铁沿轴线竖直向下迅速移动时，闭合导体环内的磁通量增加，因此线圈做出的反应是面积有收缩的趋势，同时将远离磁铁，从而阻碍磁通量的增加，故增加了和桌面的挤压程度，从而使导体环对桌面压力增加，选项A正确，BCD错误，故选A。‎ ‎5. 图中理想变压器原、副线圈的匝数之比为2：1，现在原线圈两端加上交变电压V时，灯泡L1、L2均正常发光，电压表和电流表可视为理想电表．则下列说法中正确的是（ ）‎ A. 该交流电的频率为100Hz B. 电压表的示数为155.5V C. 若将变阻器的滑片P向上滑动，则L1亮度不变、L2将变亮 D. 若将变阻器的滑片P向上滑动，则电压表读数变大 ‎【答案】C ‎【解析】该交流电的频率为50Hz，电压表的示数为100V，选项AB错误；若将变阻器的滑片P向上滑动，则L1将亮度不变、L2将变亮，电流表读数变大，选项C错误D正确。‎ ‎6. 在图所示的电路中，S闭合时流过电感线圈的电流是，流过灯泡的电流是，将S突然断开，则S断开前后，能正确反映流过灯泡的电流随时间变化的图线是图中的（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】S断开前灯泡中电流方向向右大小为1A，断开后，由于自感现象，线圈中电流不会立即消失，它与灯泡构成回路，电流从2A缓慢减小，通过灯泡的电流方向向左，也从2A开始减小到零，故D正确，ABC错误。‎ ‎7. 如图所示，n=50匝的圆形线圈M，它的两端点a、b与内阻很大的电压表相连，线圈中磁通量的变化规律如图所示，则ab两点的电势高低与电压表的读数为：‎ A. ，20V B. ，100V C. ，20V D. ，100V ‎【答案】B ‎【解析】从图中发现：线圈的磁通量是增大的，根据楞次定律，感应电流产生的磁场跟原磁场方向相反，即感应电流产生的磁场方向为垂直纸面向外，根据安培定则，我们可以判断出线圈中感应电流的方向为：逆时针方向。在回路中，线圈相当于电源，由于电流是逆时针方向，所以a相当于电源的正极，b相当于电源的负极，所以a点的电势大于b点的电势。根据法拉第电磁感应定律得：E=n•=50×2 V=100V, 电压表读数为100V。故选B。‎ 点睛：通过Φ-t图象运用数学知识结合物理规律解决问题，其中我们要知道Φ-t图象斜率的意义．在电磁感应的问题中要知道哪部分相当于电源．‎ ‎8. ．如图甲所示为一简谐波在t=0时刻的图象，图乙所示为x=4m处的质点P的振动图象，则下列判断正确的是（ ）。‎ A. 这列波的传播方向沿x正方向 B. 这列波的振幅为0.4m C. t=3.5s时P点的位移为0.2m D. 从t=0时刻开始P点的振动方程为 ‎【答案】C ‎【解析】t=0时刻P点向-y方向振动，由波动和振动的关系可判断波向x负方向传播，故A错误。由图像可知，这列波的振幅为0.2m，选项B错误；由振动图像可知，t=3.5s时P点的位移为0.2m，选项C正确；由图乙知T=2s，ω＝，初相位为π，振动方程为y=0.2sin（πt+π）m，故D错误。故选C。‎ 点睛：本题是波动图象和振动图象的结合。明确波动图象和振动图象的意义及相互联系，由波动和振动的关系判断质点的振动情况和波的传播方向．‎ ‎9. 某发电站的输出功率为104 kW,输出电压为4 kV,通过理想变压器升压后向80 km远处的用户供电.已知输电线的电阻率为ρ＝2.4×10－8 Ω·m,导线横截面积为1.5×10－4 m2，输电线路损失的功率为输出功率的4%.则以下说法正确的是：（ ）‎ A. 升压变压器的输出的电压为40 kV B. 输电线路上的电压损失为3.2 kV C. 输电线的电阻为12.8Ω D. 理想变压器原副线圈的匝数比为1:10‎ ‎【答案】B ‎【解析】输电线路的电阻为；输电线上损失的功率为△P=4%P=4%×104KW=400KW；由△P=I2R得。由P=UI得;输电线上损失电压为△U=IR=125×25.6V=3.2kV；变压器原副线圈匝数比为，故选B。‎ ‎10. 如图所示，闭合小金属环从高h的光滑曲面上端无初速度滚下，又沿曲面的另一侧上升，则(　　)‎ A. 若是匀强磁场，环在左侧滚上的高度等于h B. 若是匀强磁场，环在左侧滚上的高度小于h C. 若是非匀强磁场，环在左侧滚上的高度小于h D. 若是非匀强磁场，环在左侧滚上的高度等于h ‎【答案】AC ‎【解析】若是匀强磁场，穿过小球的磁通量不变，没有感应电流产生，机械能守恒，高度不变，则环在左侧滚上的高度等于h。故A正确，B错误。若是非匀强磁场，闭合小金属球中由于电磁感应产生涡流，机械能减小转化为内能，高度减小，则环在左侧滚上的高度小于h，故C正确，D错误。故选AC。‎ 点睛：本题关键根据产生感应电流的条件，分析能否产感应电流，注意从能量的角度分析高度的变化．‎ ‎11. 如图所示，垂直纸面的正方形匀强磁场区域内，有一位于纸面且电阻均匀的正方形导体框abcd，现将导体框分别朝两个方向以v、3v速度朝两个方向匀速拉出磁场，则导体框从两个方向移出磁场的两过程中: ‎ A. 导体框所受安培力方向相反 B. 导体框中产生的焦耳热相同 C. 导体框ad边两端电势差相等 D. 导体框bc边两端电势差相等 ‎【答案】AD ‎【解析】导体框移出磁场时，根据楞次定律可知感应电流方向均为逆时针方向。向左时，由左手定则，线框受到的安培力方向向右，向右时，由左手定则，线框受到的安培力方向向左，故A正确。设磁感应强度为B，线框边长为L，电阻为R，则 ‎，则当速度为3v时产生的焦耳热多。故B错误。向左移出磁场时，ad电势差U1=BLv；向右移出磁场时，ab电势差U2=BL•3v=BLv．故C错误。向左移出磁场时，bc电势差U3=BLv；向右移出磁场时，bc电势差U4=BL•3v=BLv．故D正确。故选AD.‎ 点睛：导体框向左、向右移出磁场，根据楞次定律，判断出感应电流方向相同，根据左手左手定则分析安培力方向关系，根据焦耳定律、欧姆定律和法拉第电磁定律研究焦耳热、ad和bc电势差的关系，注意分清内外电路．‎ ‎12. 如图所示，一列简谐横波在某一时刻的波的图像，A、B、C是介质中的三个质点，已知波是向x正方向传播，波速为v=20m/s，下列说法正确的是（ ）‎ A. 这列波的波长是10m B. 质点A的振幅为0.4cm C. 质点B此刻向y轴负方向振动 D. 质点C再经过0.45s通过平衡位置 E. 质点一个周期内通过的路程为0.8cm ‎【答案】BD ‎【解析】由图知：这列波的波长是12m。故A错误。图示时刻A点的位移为零，但振幅为0.4cm。故B正确。简谐横波向x正方向传播，波形向右平移，则知质点B此刻向y轴正方向运动。故C错误。该波的周期为，则t=0.45s=3T/4，则知质点C再经过0.45s通过平衡位置。故D正确。质点一个周期内通过的路程一定为四倍振幅，即为4×0.4cm=1.6cm，故E错误。故选BD。‎ 点睛：本题采用波形平移法研究质点的运动情况，是经常运用的方法．抓住波形经过一个周期向前平移一个波长，质点一个周期内通过的路程一定为四倍振幅．‎ 二、实验题（每空2分，共22分）‎ ‎13. 利用图中装置研究双缝干涉现象时： ‎ 将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐,将该亮纹定为第1条亮纹,此时手轮上的示数如图甲所示.然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐,记下此时图乙中手轮上的示数______mm,求得相邻亮纹的间距Δx为_________________mm.已知双缝间距d为2.0×10-4m,测得双缝到屏的距离l为0.700m, 由计算式λ=_____________,可求得所测红光波长为_____________nm.‎ ‎【答案】 (1). 13.870 (2). 2.310 (3). (4). (5). 6.6×102‎ 考点：考查了研究双缝干涉现象 ‎14. 某同学做“用单摆测重力加速度”的实验时，只测量了悬点与小球上端结点之间的距离L，并通过改变L而测出对应的摆动周期T，再以T2为纵轴、L为横轴作函数关系图象，那么就可以通过此图象得出小球的半径和当地的重力加速度g.‎ ‎(1)现有如下测量工具：A.时钟；B.秒表；C.天平；D.毫米刻度尺．本实验所需的测量工具有______．‎ ‎(2)如果实验中所得到的T2－L关系图象如图乙所示，那么真正的图象应该是a、b、c中的________．‎ ‎(3)由图象可知，小球的半径r＝________ cm；当地的重力加速度g＝________ m/s2。‎ ‎【答案】 (1). BD (2). a (3). 1.2 (4). 9.86‎ ‎【解析】（1）本实验需要测量时间求出周期，并要绳的下端口到摆球球心的距离d，则所需的测量工具是秒表和毫米刻度尺，故选BD正确。‎ ‎（2）由单摆周期公式得：，解得： ，当时，，则真正的图象是a。‎ ‎（3）当时，，即图象与轴交点坐标，由图示图象可知，，图线的斜率大小，由由图示图象可知，，解得：。‎ 点睛：实验的核心是实验原理，根据原理推导解析式，研究图象下列几个方面的意义，如：斜率、截距、面积等等。‎ ‎15. 传感器担负着信息的采集任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量).例如热敏传感器，主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻将热学量转换为电学量，热敏电阻随温度变化的图象如图甲所示，图乙是由热敏电阻R1作为传感器制作的简单自动报警器线路图，问：‎ ‎(1)为了使温度过高时报警器铃响， c应接在_________(填“a”或“b”).‎ ‎(2)若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器滑片P点向______移动(填“左”或“右”).‎ ‎(3)直流电源电动势为18V (内阻不计) ,热敏电阻R1达到100℃电阻大小为600Ω.流过热敏电阻R1的电流超过Ic时就会报警，Ic为10mA,则滑动变阻器应选择________‎ A. R2 (0-200Ω)  B. R2 (0-1000Ω)  C. R2 (0-2000Ω) ‎ ‎【答案】 (1). a (2). 左 (3). C ‎【解析】（1）由图甲所示图象可知，随温度升高热敏电阻阻值减小，为了使温度过高时发送报警信；由图乙所示电路图可知，当热敏电阻阻值减小时，控制电路电流增大，线圈产生磁场变强，与弹簧相连的导线被吸到a处，此时报警铃响，报警电路是通路，因此c应接在a处。 （2）由图甲所示图象可知，温度升高热敏电阻阻值变小，要使启动报警器的温度提高，则热敏电阻阻值更小时才启动报警电路，此时滑动变阻器接入电路的阻值变大，由图乙所示电路可知，滑动变阻R应将P点向左移动。 （3）开始报警时控制电路总电阻为：，此时滑动变阻器接入电路的阻值为：R滑=R-R1=1800-600=1200Ω，滑动变阻器应选择C；‎ 点睛：本题考查学生对生活中半导体具体实例的了解情况。此外本题通过影响电阻的因素的实验，考查学生识图能力以及分析问题和解决问题的能力；分析清楚图示图象与图示电路图是解题的前提与关键。‎ 三、计算题（本题共3小题，共30分。解答时请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给分；有数值计算的，答案中必须明确写出数值和单位）‎ ‎16. 如图所示，横截面为四分之一圆周的柱状玻璃棱镜，圆周半径为R，有一束单色光垂直于截面OA射入棱镜，入射点为P，OP较小时经棱镜折射后有一束光线从AC面射出棱镜。当OP= ，AC恰好面没有折射光线射出，求玻璃棱镜的折射率。‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】由题意可知，当时，恰好发生全反射，由几何关系可知 ；‎ 又，解得n= ‎ ‎17. 交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动．一小型发电机的线圈共220匝，线圈面积S＝0.05 m2，线圈转动的频率为50 Hz，线圈内阻不计，磁场的磁感应强度B＝T．用此发电机所发出的交流电带动两个标有“220 V，11 kW”的电机正常工作，需在发电机的输出端a、b与电机之间接一个理想变压器，电路如图所示．求：‎ ‎（1）发电机的输出电压；‎ ‎（2）变压器原、副线圈的匝数比；‎ ‎（3）与变压器原线圈串联的电流表的示数．‎ ‎【答案】（1） 1100 V （2） 5∶1 （3） 20 A ‎【解析】（1）线圈转动的角速度： ‎ 线圈转动产生的感应电动势最大值为： ‎ 由于线圈内阻不计，则输出电压就等于感应电动势，所以输出电压的有效值为： ‎ ‎（3）根据输入功率等于输出功率得： P1=P2=22kW ‎ ‎ ‎ ‎18. 如图所示，倾角=30°的两光滑金属导轨ab、cd平行放置，且导轨足够长，电阻可忽略，其间距L=1m。磁感应强度B=1T的匀强磁场垂直导轨平面向上，一质量为m=0.2kg、电阻R0=1‎ 的金属棒MN垂直放置在导轨ab、cd上且始终与导轨接触良好。将并联的电阻R1=3，R2=6通过开关S连接在两导轨顶端。取重力加速度g=10m/s2,闭合开关S后，将金属棒由静止释放，若金属棒下滑位移x=2m时刚好达到收尾速度，则：‎ ‎ ‎ ‎(1)请计算金属棒的最终收尾速度；‎ ‎(2)请计算从静止到刚好达到收尾速度过程中金属棒MN上产生的热量；‎ ‎(3)计算金属棒由静止到收尾速度经历的时间。（第（2）(3)问均保留两位有效数字）‎ ‎【答案】(1) (2) (3) ‎ ‎【解析】（1）当杆平衡时，达收尾速度vm． 对杆有：mgsinθ=    ①   R总=R0+ ② 由①②得 vm= 代入数据解得 vm=3m/s （2）从静止到刚好达到收尾速度过程中，由能量守恒定律有   mgxsinθ=Q+mvm2‎ 解得 Q=1.1J 金属棒上产生的热量 Q12= ‎ ‎（3）由静止到达收尾，由动量定理得   mgsinθ•△t-=m△v 其中 △t ‎=x 故△t=s≈1.3s 点睛：解决本题的关键知道金属棒在整个过程中的运动规律，明确速度收尾的条件：合力为零．要知道动量定理是运动时间常用的方法．‎ ‎ ‎ ‎ ‎