2017-2018学年四川省雅安中学高二下学期期中考试物理试题 解析版

2017-2018学年四川省雅安中学高二下学期期中考试物理试题 解析版

四川省雅安中学2017-2018学年高二下学期期中考试物理试题 一、选择题 ‎1. 下列关于电磁波的说法正确的是（ ）‎ A. 烤箱中的红光是红外线 B. γ射线比x射线穿透力更强 C. 电磁波不能产生干涉和衍射现象 D. 麦克斯韦预言并首先通过实验验证了电磁波的存在 ‎【答案】B ‎【解析】红外线是不可见光，选项A错误；γ射线比x射线穿透力更强，选项B正确；任何波都能产生干涉和衍射现象，选项C错误；麦克斯韦预言可电磁波，赫兹首先通过实验验证了电磁波的存在，选项D错误；故选B.‎ ‎2. 图甲为一列简谐横波在t=0时刻的波形图，图乙为x=2m处质点的振动图像。下列判断正确的是（ ）‎ A. 波沿x轴负方向传播 B. 传播速度为20m/s C. t=0.1s时, x=2m处质点的加速度最大 D. 波源在一个周期内走过的路程为4m ‎【答案】B ‎【解析】A、由乙图读出时刻x=2m质点的振动方向沿y轴负方向，由甲图判断出波的传播方向沿x轴正方向，故A错误；‎ B、由甲图读出波长，由乙图读出周期，则波速，故B正确；‎ C、在时刻，图甲中x=2m质点位于平衡位置，速度最大，加速度为零，故C错误；‎ D、波源在一个周期内走过的路程为：s=4×0.2m=0.8m，故D错误；‎ 故选B。‎ ‎【点睛】本题关键要抓住振动图象与波动图象之间的联系，将一个周期分成四个周期研究质点的振动过程。‎ ‎3. 如图所示的LC振荡电路中,已知某时刻电流i的方向指向A板,且正在增大,则 （ ）‎ A. 板带正电 B. 线圈L两端电压在增大 C. 电容器C正在充电 D. 电场能正在转化为磁场能 ‎【答案】D ‎【解析】电流增大说明电容器正在放电，下极板为正极，电场能转化为磁场能，由可知电动势在减小，B错 ‎4. 图甲所示的变压器原、副线圈匝数比为3:1，图乙是该变压器cd输入端交变电压u的图像，L1、L2、L3、L4为四只规格均为“9 V，6 W”的相同灯泡，各电表均为理想交流电表，以下说法正确的是（ ）‎ ‎...............‎ A. ab输入端电压的瞬时值表达式为 B. 电流表的示数为2A,且四只灯泡均能正常发光 C. 流过灯L2的电流每秒钟方向改变50次 D. ab输人端输人功率Pab=18 W ‎【答案】B ‎【解析】试题分析： 由题知，cd的电压瞬时值表达式为，有效值为U1=27V， 由得副线圈U2=9V，则L2 L3 L4均能正常发光，每只灯泡的电流 ‎，副线圈电流I2=3×=2A，由得原线圈的电流I1=A，L1也能正常发光，ab输入电压的表达式为,A错，B对；由图象知交流电的周期为0.02s，交流电的频率为50Hz，流过灯L2的电流每秒钟方向改变100次，C错；ab输人端输入功率Pab=36×=24W，D错，所以本题选择B。‎ 考点： 交变电流 变压器 ‎5. 如图，轻质弹簧下挂重为300N的物体A时伸长了3cm，再挂上重为200N的物体B时又伸长了2cm，现将AB间的细线烧断，使A在竖直平面内振动，则（ ）‎ A. 最大回复力为300N，振幅为2cm B. 最大回复力为200N，振幅为3cm C. 只减小A的质量，振动的振幅变小，周期不变 D. 只减小B的质量，振动的振幅变小，周期不变 ‎【答案】D ‎【解析】试题分析：先研究AB两物体，由平衡关系要得出劲度系数；刚剪断细线时物体的加速度最大，此处相当于是物体A到达简谐运动的振幅处，回复力最大．简谐运动的周期与振幅无关．‎ 轻质弹簧下挂重为300N的物体A，伸长了3cm，再挂上重为200N的物体B时又伸长了2cm，故劲度系数为，若将连接A、B两物体的细绳烧断，物体A将做简谐运动，烧断瞬间，合力充当回复力；由于细线烧断前是平衡，烧断后先对A的拉力减小了200N，而弹力不变，故合力为200N，故最大回复力为200N，刚剪断细线时物体的加速度最大，此处相当于是物体A到达简谐运动的振幅处，故振幅为2cm，故AB错误；只减小A的质量，A振动的平衡位置上移，振动的幅度变大，而周期与振幅无关，所以周期不变，故C错误；只减小B的质量，振动的幅度变小，而周期与振幅无关，所以周期不变，故D正确．‎ ‎6.‎ ‎ 有一简谐横波沿x轴正方向传播,若选x轴上相隔1m的连续质点来观察,O是波源,依次为A、B、C、D等质点,如图所示,当t=0时,波源.从原点沿y轴开始向上运动,经0.1s第一次达到向上最大位移处,且此时B质点开始从x轴向上运动,以下说法错误的是( )‎ A. 该波波长为8m,频率为2.5Hz B. 该波的波速为10m／s,周期为0.4s C. 在0.3s末,D质点第一次达到向上的最大位移 D. 在0.4s束,D质点开始向上振动 ‎【答案】BD ‎【解析】由题干可知T=0.4s，波长，由可求出波速，在0.3s末波刚好传到C点，在0.4s末刚好传到D点 ‎7. 有两例频率相同、振动方向相同、振幅均为A、传播方向互相垂直的平面波相遇发生干涉。如图所示，图中实绩表示波峰，虚线表示波谷，a为波谷与波谷相遇点，b、c为波峰与波谷相遇点，d为波峰与波峰相遇点，e、g是a、d连线上的两点，其中e为连线的中点，则（ ）‎ A. a、d处的质点振动加强，b、c处的质点振动减弱 B. 从图示时刻经过半个周期，e处质点通过的路程为4A C. 从图示时刻经过半个周期，g处质点加速向平衡位置运动 D. 从图示时刻经过四分之一周期，d处的质点振幅恰好为零 ‎【答案】ABC ‎【解析】试题分析：根据振动加强点的定义分析哪些点是加强点，哪些点为减弱点，画出两列波的波形图判断e、g的运动；振动加强点的振幅始终为两列波振幅之和，不会改变；‎ 振动加强点为波峰与波峰相遇点，波谷与波谷相遇点，振动减弱点，为波谷与波峰相遇点，故a、d处的质点振动加强，b、c处的质点振动减弱，A正确；这两列机械波在水平竖直方向的波形如图所示，‎ ‎ e点在这两列波传播半个周期的过程中，都是从平衡位置到波谷，再回到平衡位置，叠加时，波谷振幅为2A，故路程为4A，B正确；由图可知经过半个周期后，g点均为由波谷向平衡位置移动，合力指向平衡位置，故合运动为加速靠近平衡位置，C正确；振动加强点的振幅始终为2A，不变，D错误．‎ ‎8. A、B两列波某时刻的波形分别如下左右两图所示，经过t=TA （TA为波A的周期），两波再次出现下图波形，则A、B两波波速之比可能为（ ）‎ ‎ ‎ A. 1：3 B. 1：2 C. 2：1 D. 3：1‎ ‎【答案】ABC ‎【解析】由图可知：λA=a，λB=a, 则得λA=a，λB=a，λA=2λB。根据题意周期关系为：t=TA，t=nTB（n=1、2、3…），则得TA=nTB（n=1、2、3…），所以由v=有：，（n=1、2、3…）;当n=1时，vA:vB=2:1；当n=6时vA:vB=1:3；当n=4时vA:vB=1:2；由于n是整数，故vA:vB不可能为3：1．故ABC正确，D错误。故选ABC。‎ 点睛：波传播的是形式能量，经过整数周期将重复出现波形，这往往是解决问题的突破口．如本题中由于B波重复出现波形，说明了所经历时间为其周期整数倍．‎ 二、实验题 ‎9. （1）在做“用单摆测定重力加速度”的实验中，某同学甲用毫米刻度尺测得摆线长；用游标卡尺测得摆球的直径如图所示，则摆球直径____________．‎ 用秒表测得单摆完成次全振动的时间如图所示，则秒表的示数____________；若用给出的各物理量符号（L0、、、）表示当地的重力加速度，则计算的表达式为____________．‎ ‎（2）实验中同学甲发现测得的值偏小，可能的原因是_______‎ A．测摆线长时摆线拉得过紧 B．摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了 C．开始计时时，秒表过迟按下 D．实验中误将次全振动计为次 ‎（3）为了提高实验精度，某同学乙在实验中通过改变几次摆长，并测出相应的周期，从而得到一组对应的与的数据，再以为横坐标、为纵坐标，建立坐标系，将所得数据进行连线，实验测得的数据如下表所示：‎ 次数 摆长 次全振动时间 振动周期 振动周期的平方 请将表中第三次测量数据标在右图中，并在右图中作出随变化的关系图象__________．‎ ‎②根据图象，可知当地的重力加速度为____________（保留位有效数字）．‎ ‎【答案】 (1). 19.55mm (2). 108.4s (3). (4). BD (5). 如图；‎ ‎ (6). 9.86m/s2‎ ‎【解析】(1)游标尺主尺：19mm；游标尺对齐格数：11个格，读数为：11×0.05=0.55mm；所以直径为：19+0.55=19.55mm；‎ 秒表读数：大盘读数90s，小盘读数18.4s，故时间为108.4s；‎ 根据得： ；‎ ‎(2) 同学测得的g值偏小，说明摆长测量值偏小或者周期测量值偏大；‎ A项：测摆线长时摆线拉得过紧，摆长测量值偏大，故加速度测量值偏大，故A错误；‎ B项：摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了，说明摆长测量值偏小，故加速度测量值偏小，故B正确；‎ C项：开始计时时，秒表过迟按下，周期测量值偏小，故加速度测量值偏大，故C错误；‎ D项：实验中误将39次全振动数为40次，周期测量值偏小，故加速度测量值偏大，故D错误；‎ ‎(3)根据表格中的数据描点，如图所示：‎ 根据得，由图像可知：图像斜率 解得 ‎ 三、解答题 ‎10. 如图所示是一列沿x轴负方向传播的机械波图像，实线是t1=0时刻的波形，虚线是t2=1s时刻的波形，求：‎ ‎①该列波的周期和波速;‎ ‎②从t1时刻起质点P运动至波谷位置的最短时间是多少.‎ ‎【答案】①, ②‎ ‎【解析】解：①由题图知，波长λ=4 m ‎ 波沿x轴负方向传播,在Δt=t2-t1=1 s内传播了　　　(n=0,1,2,3,…) ‎ 即　　　　(n=0,1,2,3,…) ‎ ‎　　(n=0,1,2,3,…)　‎ 波速　　(n=0,1,2,3,…) ‎ ‎②t1时刻起质点P运动至波谷位置的最短时间t， ‎ 此时对应的周期为 s ‎ P运动至波谷位置的最短时间 ‎11. 如图所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图,匝数n=100匝,电阻为r=1Ω的矩形线圈在匀强磁场中,绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动,线圈两端经集流环和电刷与电路连接,定值电阻R1=6Ω,R2=3Ω,其他电阻不计,线圈匀速转动的周T=0.2s.从线框与磁场方向平行位置开始计时,线圈转动的过程中,理想电压表的示数为2V.求:‎ ‎ ‎ ‎（1）穿过线圈的磁通量的最大值φm ‎ ‎（2）从开始计时到s通过电阻R2的电荷量 ‎【答案】（1） ；（2）‎ ‎【解析】根据并联电路的特点可知 线圈产生的感应电动势的有效值 ‎ 最大值 ‎ 线圈产生的最大感应电动势Em=nBSω，解得 从开始计时到1/20 s磁通量的变化量为△∅=BS，故流过的电荷量 ‎ 流过R2的电荷量为： ‎ 点睛：解决本题的关键知道正弦式交流电峰值的表达式Em=nBSω，以及知道峰值、有效值、平均值和瞬时值的区别．掌握电量的表达式，并能灵活运用.‎ ‎12. 如图所示（俯视），MN和PQ是两根固定在同一水平面上的足够长且电阻不计的平行金属导轨.两导轨间距为L=0.2m，其间有一个方向垂直水平面竖直向下的匀强磁场B1=5.0T.导轨上NQ之间接一电阻R1=0.40Ω，阻值为R2=0.10Ω的金属杆垂直导轨放置并与导轨始终保持良好接触.两导轨右端通过金属导线分别与电容器C的两极相连.电容器C紧靠准直装置b，b紧挨着带小孔a（只能容一个粒子通过）的固定绝缘弹性圆筒.圆筒壁光滑，筒内有垂直水平面竖直向下的匀强磁场B2，O是圆筒的圆心，圆筒的内半径r=0.40m. ‎ ‎（1）用一个方向平行于MN水平向左且功率恒定为P=80W的外力F拉金属杆，使杆从静止开始向左运动.已知杆受到的摩擦阻力大小恒为Ff=6N，求：当金属杆最终匀速运动时杆的速度大小及电阻R1消耗的电功率？‎ ‎（2）当金属杆处于（1）问中的匀速运动状态时，电容器C内紧靠极板的D处的一个带正电的粒子经C加速、b准直后从a孔垂直磁场B2并正对着圆心O进入筒中，该带电粒子与圆筒壁碰撞四次后恰好又从小孔a射出圆筒.已知该带电粒子每次与筒壁发生碰撞时电量和能量都不损失，不计粒子的初速度、重力和空气阻力，粒子的荷质比q/m=5×107(C/kg)，则磁感应强度B2 多大（结果允许含有三角函数式）？‎ ‎【答案】（1）5m/s；（2）tan×10-3T，或tan×10-3T．‎ ‎【解析】（1）金属杆先做加速度变小的加速运动，最终以最大速度匀速运动.设杆匀速运动时速度为v，回路中的感应电流为I，杆受到的安培力大小为FA，电阻R1消耗的电功率为P1，则 ‎（1）（2）（3）‎ 联立（2）(3)得：（4）‎ 将已知数据代入(4)式解得：……（4分）‎ 以及：……（1分）‎ ‎（2）设杆匀速运动时C两极板间的电压为U，带电粒子进入圆筒的速率为V、在磁场中作匀速圆周运动的半径为R，由于C与电阻R1并联，‎ 据欧姆定律得，‎ 据动能定理有，（5）‎ 带电粒子在磁场中作匀速圆周运动，（6）‎ 联立（5）（6）得：（7）……（4分）‎ 由于带电粒子与圆筒壁碰撞时无电量和能量损失，那么每次碰撞前后粒子速度大小不变、速度方向总是沿着圆筒半径方向，4个碰撞点与小孔a恰好将圆筒壁五等分，粒子在圆筒内的轨迹具有对称性，由5段相同的圆弧组成，设每段轨迹圆弧对应的圆心角为，则由几何关系可得：‎ ‎（8）……（1分）‎ 有两种情形符合题意（如图所示）：‎ ‎（ⅰ）情形1：每段轨迹圆弧对应的圆心角为 联立（7）（8）并代入值得：（9）‎ 将数据代入(9)式得：（10）……（4分）‎ ‎（ⅱ）情形2：每段轨迹圆弧对应的圆心角为 联立（7）（8）并代入值得：（11）‎ 将数据代入(11)式得：（12）……（4分）‎ ‎ ‎