2017-2018学年四川省资阳中学高二下学期半期考试物理试题 解析版
四川省资阳中学2017-2018学年高二下学期半期考试物理试卷
一、选择题
1. 下列说法正确的是( )
A. 机械波的振幅与波源无关
B. 机械波的传播速度由介质本身的性质决定
C. 声波是一种横波
D. 形成纵波的质点，随波一起迁移
【答案】B
【解析】机械波在介质的传播特点是波源的振动带动相邻质点做受迫振动，所以机械波的振幅等于波源的振幅，与波源有关，故A错误；机械波的传播速度由介质本身的性质决定，与波源无关，故B正确；声波是一种纵波，故C错误；形成纵波的质点，不随波一起迁移，故D错误。所以B正确，ACD错误。
2. 如图所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图2中曲线a，b所示，则( )
A. 两次t=0时刻线圈平面均与中性面垂直
B. 曲线a、b对应的线圈转速之比为2：3
C. 曲线a表示的交变电动势频率为25Hz
D. 曲线b表示的交变电动势有效值为10V
【答案】C
【解析】在t=0时刻，磁通量最大，线圈处在中性面上，故A错误；由图可知，a的周期为4×10-2s，b的周期为6×10-2s，则由
可知，转速与周期成反比，所以转速之比为3：2，故B错误；曲线a的交变电流的频率为：，故C正确；曲线a、b对应的线圈转速之比为3：2，曲线a表示的交变电动势最大值是15V，根据Em=nBSω得曲线b表示的交变电动势最大值是10V，则有效值为，故D错误。所以C正确，ABD错误。
3. 通过一阻值R=100Ω的电阻的交变电流如图所示，其周期为1s，则电阻两端电压的有效值为( )
A. 12V
B. V
C. 15V
D. V
【答案】B
【解析】试题分析：已知交变电流的周期，一个周期内分为两段，每一段均为恒定电流，根据焦耳定律即可得一个周期内交变电流产生的热量
由有效值的定义可得，代入数据得，解得，B正确；
视频
4. 如图，理想变压器原线圈输入电压u=Umsinωt，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器，V1和V2是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示；A1和A2是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示.下列说法正确的是( )
A. I1和I2表示电流的瞬时值
B. U1和U2表示电压的最大值
C. 滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变大
D. 滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变小
【答案】C
【解析】在交流电中电表显示的都是有效值，故AB错误；滑片P向下端滑动过程中，电阻减小，因为匝数比不变，所以电压U2不变，根据欧姆定律可知I2变大，根据，可知I1变大，故C正确，D错误。所以C正确，ABD错误。
5. 一质点做简谐运动，其相对于平衡位置的位移x与时间t的关系图线如图所示，由图可知( )
A. 质点振动的频率为1.6Hz
B. 质点在0.2s时，位移大小为1.0cm
C. 在0.3s和0.5s两时刻，质点的速度方向相同
D. 在0.3s和0.5s两时刻，质点的加速度方向相同
【答案】C
【解析】由图读出周期T=1.6s，则频率，故A错误；质点的振动方程为：，在0.2s时，位移大小为，故B错误；在0.3s时刻，质点正从正向最大位移向平衡位置运动，速度沿负方向；在0.5s时刻，质点正从平衡位置向负向最大位移处运动，速度方向沿负方向，故这两个时刻的速度方向相同。故C正确；由简谐运动的特征，分析得知，在0.3s和0.5s两时刻，质点的加速度方向相反，故D错误。所以C正确，ABD错误。
6. 如图所示，L是一个纯电感线圈，R为一个灯泡，下列说法中正确的是( )
A. 开关S闭合瞬间和断开瞬间，灯泡中都有从a到b的电流通过
B. 开关S断开瞬间，
C. 开关S闭合瞬间，灯泡中有从a到b的电流通过，断开瞬间则没有电流通过
D. 开关S断开瞬间，灯泡中有从a到b的电流通过，闭合瞬间则没有电流通过
【答案】B
【解析】开关S接通瞬间，L相当于断路，所以有电通过灯泡，电流方向由a到b，而断开瞬间，L相当于电源，给灯泡供电，电流方向是从b到a，故ACD错误；由上分析可知，开关S断开瞬间，电流方向是从b到a，所以，故B正确。所以B正确，ACD错误。
7. 如图，一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线一水平金属圆环中穿过.现将环从位置Ⅰ释放，环经过磁铁到达位置Ⅱ。设环经过磁铁上端附近时细线的张力分别为T1和T2，重力加速度大小为g，则( )
A. T1>mg，T2>mg
B. T1
mg，T2mg
【答案】A
【解析】圆环从静止开始向下运动到落到磁铁下方的过程中，穿过圆环的磁通量先增加再减小，根据楞次定律可知磁铁对线圈的反应是：感应电流的磁场先阻碍磁通量先增加再阻碍其减小，即先是排斥其向下运动，阻碍其磁通量增大，后是吸引线圈，阻碍其磁通量的减小．故两种情况下，绳的拉力都大于mg，即，A正确。
【点睛】深刻理解楞次定律“阻碍”的含义．如“阻碍”引起的线圈面积、速度、受力等是如何变化的．
视频
8. 某振动系统的固有频率为fo ，在周期性驱动力的作用下做受迫振动，驱动力的频率为f。若驱动力的振幅保持不变，下列说法正确的是( )
A. 当f < f0时，该振动系统的振幅随f增大而减小
B. 当f > f0时，该振动系统的振幅随f增大而增大
C. 该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f0
D. 该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f
【答案】D
【解析】当f=f0时，系统达到共振，振幅最大，故f＜f0时，随f的增大，振幅振大，故A错误；当f＞f0时，随f的减小，驱动力的频率接近固有频率，故该振动系统的振幅增大，随f增大而减小，故B错误；系统的振动稳定后，系统的振动频率等于驱动力的频率，故振动频率等于f，故C错误，D正确。所以D正确，ABC错误。
9. 如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T，转轴O1O垂直于磁场方向，线圈电阻为2Ω。从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1A。那么( )
A. 线圈中感应电流的有效值为2A
B. 线圈消耗的电功率为4W
C. 任意时刻线圈中的感应电动势为
D. 任意时刻穿过线圈的磁通量为
【答案】BC
【解析】从垂直中性面开始其瞬时表达式为i=Imcosθ，则电流的最大值为：，电流有效值为，线圈消耗的电功率为：，故A错误，B正确；感应电动势最大值为Em=Imr=2×2V=4V，任意时刻线圈中的感应电动势为，故C正确；根据，可得：，所以任意时刻穿过线圈的磁通量为
，故D错误。所以BC正确，AD错误。
10. 下列说法正确的是( )
A. 法拉第最早引入了电场的概念，并提出用电场线表示电场
B. 奥斯特发现了由磁场产生电流的条件和规律，即电磁感应定律
C. 安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说
D. 楞次在分析了许多实验事实后提出，感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场方向总是与原来的磁场方向相反
【答案】AC
【解析】法拉第最早引入了电场的概念，并提出用电场线表示电场，故A正确；法拉第发现了由磁场产生电流的条件和规律，即电磁感应定律，故B错误；安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说，故C正确；楞次在分析了许多实验事实后提出楞次定律，即感应电流应具有这样的方向，感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。当原磁通量减小时，感应电流的磁场与引起感应电流的磁场方向相同，故D错误。所以AC正确，BD错误。
11. 如图所示，两个初速度大小相同的同种离子a和b，从O点沿垂直磁场方向进入匀强磁场，最后打到屏P上。不计重力。下列说法正确的有( )
A. a、b均带正电
B. a在磁场中飞行的时间比b的短
C. a在磁场中飞行的路程比b的短
D. a在P上的落点与O点的距离比b的近
【答案】AD
【解析】试题分析：带电粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力做匀速圆周运动，要熟练应用半径公式和周期公式进行求解．
解：a、b粒子的运动轨迹如图所示：
粒子a、b都向下由左手定则可知，a、b均带正电，故A正确；
由r=可知，两粒子半径相等，根据上图中两粒子运动轨迹可知a粒子运动轨迹长度大于b粒子运动轨迹长度，运动时间a在磁场中飞行的时间比b的长，故BC错误；
根据运动轨迹可知，在P上的落点与O点的距离a比b的近，故D正确．
故选：AD．
【点评】带电粒子在磁场中运动的题目解题步骤为：定圆心、画轨迹、求半径．
视频
12. 一列横波沿x轴传播，某时刻的波形如图所示，质点A 的平衡位置与坐标原点O 相距0.5m，此时质点A 沿y 轴正方向运动，经过0.02s第一次达最大位移。由此可知( )
A. 这列波的波长为1m
B. 这列波的频率为50Hz
C. 这列波的波速为25m/s
D. 这列波沿x 轴正方向传播
【答案】AD
【解析】由题意可知，波长λ=2×0.5m=1m，故A错误；由题意可知，T=4×0.02s=0.08s，频率为，故B错误；波速为：，故C错误；此时质点A沿正方向运动，根据波的平移可知，波向右传播，故D正确。所以AD正确，BC错误。
13.
如图甲所示，螺线管内有一平行于轴线的磁场，规定图中箭头所示方向为磁感应强度B的正方向，螺线管与U型导线框cdef相连，导线框cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导线框cdef在同一平面内，当螺线管内的磁感应强度随时间按图乙所示规律变化时，下列选项中正确的是( )
A. 在t1时刻，金属圆环L内的磁通量最大
B. 在t2时刻，金属圆环L内的磁通量最大
C. 在t1~ t2时间内，金属圆环L内有逆时针方向的感应电流
D. 在t1~ t2时间内，金属圆环L有收缩的趋势
【答案】BD
【解析】试题分析：由B-t图知，时刻磁通量的变化率为零，则感应电流为零，L上的磁通量为零；故A错误；
在时刻，磁感应强度为零，但是磁通量的变化率最大，则感应电流最大，通过金属圆环的磁通量最大．B正确；在时间内，磁通量的变化率不断变大，则线圈内的感应电流不断变大，根据楞次定律，在线圈中的电流方向f到c，根据右手螺旋定则，穿过圆环的磁通量向外增大，则根据楞次定律，在金属圆环中产生顺时针方向的感应电流．故C错误．在时间内，L内的磁场增加，由愣次定律可以确定L必须减小面积以达到阻碍磁通量的增加，故有收缩的趋势，故D正确．
考点：本题考查了电磁感应和楞次定律
14. 如图所示，两根等高光滑的四分之一圆弧轨道，半径为r，间距为L，轨道电阻不计。在轨道顶端连有一阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B。现有一根长度稍大于L、电阻不计的金属棒从轨道最低位置cd开始，在拉力作用下以初速度v0向右沿轨道做匀速圆周运动至ab处，则该过程中( )
A. 通过R的电流方向为由外向内
B. 通过R的电流方向为由内向外
C. R上产生的焦耳热为
D. 通过R的电量为
【答案】AC
考点：考查了导体切割磁感线运动
【名师点睛】解决本题的关键是判断出回路中产生的是正弦式交变电流，相当于线圈在磁场中转动时单边切割磁感线，要用有效值求解热量，用平均值求解电量
二、实验题
15. 某同学在做“用单摆测重力加速度”的实验时，测量5种不同摆长情况下单摆的振动周期，记录数据如下：
(1)以摆长L为横坐标，周期的平方T2为纵坐标，根据以上数据在图中画出T2-L的图线 _______________ 。
(2)由此图像求出重力加速度g= _______ m/s2。(结果保留到小数点后二位)
(3)在“用单摆测定重力加速度”的实验中，若测得的g值比当地的标准值偏小，可能是因为________
A.摆球的质量偏大
B.摆动的偏角偏小
C.计算摆长时，把悬线长当作了摆长l
D.测量周期时，将n次全振动误记成了(n+1)次全振动
【答案】 (1). (2). ； (3). C;
【解析】（1）由单摆周期公式：，可得：，所以T2-l图线是过坐标原点的一条直线，根据描点法作出图象，如图所示：
（2）直线的斜率是：，解得：，根据图象求得直线斜率为：k=4.00，可得：g=9.86m/s2。
（3）由单摆周期公式：，可得：，可知重力加速度的表达式与摆球的质量无关，故A错误；由单摆周期公式：，可得：知，重力加速度的表达式与摆球的偏转角无关，故B错误；由单摆周期公式：，可得：
知，计算摆长时，把悬线长l’当作了摆长l，则摆线的长度偏小，计算的重力加速度的值偏小，故C正确；由单摆周期公式：，可得：知，实验中误将n次全振动数为n+1次．则周期的测量值偏小，重力加速度的测量值偏大，故D错误。所以C正确，ABD错误。
16. 如图，一热敏电阻RT放在控温容器M内；A为毫安表，量程6mA，内阻为数十欧姆；E为直流电源，电动势约为3V，内阻很小；R为电阻箱，最大阻值为999.9 Ω；S为开关。已知RT在95℃时的阻值为150 Ω，在20℃时的阻值约为550 Ω。现要求在降温过程中测量在 之间的多个温度下RT的阻值。
(1)在图中画出连线，完成实验原理电路图 ________________。
(2)完成下列实验步骤中的填空：
①依照实验原理电路图连线；
②调节控温容器M内的温度，使得RT的温度为95 ℃；
③将电阻箱调到适当的初值，以保证仪器安全；
④闭合开关，调节电阻箱，记录电流表示数I0，并记录____________；
⑤将RT的温度降为T1 (20 ℃＜T1＜95 ℃)，调节电阻箱，使得电流表的读数__________，记录_______________；
⑥温度为T1时热敏电阻的电阻值RT1＝________________；
⑦逐步降低T1的数值，直至20℃为止；在每一温度下重复步骤⑤、⑥。
【答案】 (1). (2). 电阻箱的读数 (3). 仍为 (4). 电阻箱的读数 (5).
【解析】（1）该实验中没有电压表，可以应用等效替代法测热敏电阻阻值，改变电阻箱接入电路的阻值，保持电路电流不变，则电路总电阻不变，因此应把电源、电流表、热敏电阻、电阻箱、开关串联接入电路，实物电路图如图所示：
（2）闭合开关。调节电阻箱，记录电流表的示数I0，并记录电阻箱的读数R0。
⑤将RT的温度降为T1（20℃＜T1＜95℃）；调节电阻箱，使得电流表的读数I0，记录电阻箱电阻R1。
⑥由闭合电路欧姆定律可得：温度为95℃时：E=I0（r+RA+RT+R0），即：E=I0（r+RA+150Ω+R0）当RT的温度降为T1时，有：E=I0（r+RA+RT1+R1），联立解得：RT1=R0+150-R1。
三、计算题
17. 平衡位置位于原点O的波源发出的简谐横波在均匀介质中沿水平x轴传播，P、Q为x轴上的两个点(均位于x轴正向)，P与O的距离为35 cm，此距离介于一倍波长与二倍波长之间。已知波源自t＝0时由平衡位置开始向上振动，周期T＝1 s，振幅A＝5 cm。当波传到P点时，波源恰好处于波峰位置；此后再经过5 s，平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置。求：
(1)P、Q间的距离；
(2)从t＝0开始到平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置时，波源在振动过程中通过的路程。
【答案】(1) （2）
【解析】(i)由题意，O、P两点间的距离与波长λ之间满足OP＝λ
波速v与波长的关系为v＝
在t＝5 s的时间间隔内，波传播的路程为vt。由题意有
vt＝PQ＋
式中，PQ为P、Q间的距离
联立解得：PQ＝133 cm。
(ii)Q处的质点第一次处于波峰位置时，波源运动的时间为t1＝t＋T
波源从平衡位置开始运动，每经过，波源运动的路程为A。由题给条件得
t1＝25×
故t1时间内，波源运动的路程为s＝25A＝125 cm。
18. 某小型水电站发电机的输出功率为100 kW，输出交流电压为250 V，通过理想变压器升压后向远处输电，输电线总电阻为8Ω，要求在输电线上损失的电功率是输送功率的5%，在用户端通过理想变压器把电压降为220 V.求：
(1)降压变压器输出的电流是多少？输电线上通过的电流是多少？
(2)输电线上损失的电压是多少？升压变压器输出的电压是多少？
(3)两个变压器的匝数比各应等于多少？
【答案】（1） ; （2） ; （3） ;
【解析】试题分析：先求出损失功率，根据功率关系求出降压变压器输出的功率，再根据求出电流；根据求出损失的电压，根据：求出升压变压器输出的电压；理想变压器变压比：和即可求出两个变压器的匝数比。
（1）损失功率为：
降压变压器输出的功率为：
根据：
联立并代入数据解得：
输电线上通过的电流为：
代入数据可得：
（2）损失的电压为：
解得：
根据：
代入数据解得：
（3）理想变压器变压比：
代入数据可得：
根据理想变压器电流比可得：
点睛：本题主要考查了远距离输电问题，涉及的物理量比较多，这是远程输电问题的特点，要注意各个物理量之间的对应关系，最好是用统一的符号进行标示。
19. 如图，两条相距l的光滑平行金属导轨位于同一水平面(纸面)内，其左端接一阻值为R的电阻；一与导轨垂直的金属棒置于两导轨上；在电阻、导轨和金属棒中间有一面积为S的区域，区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场，磁感应强度大小B1随时间t的变化关系为B1＝kt，式中k为常量；在金属棒右侧还有一匀强磁场区域，区域左边界MN(虚线)与导轨垂直，磁场的磁感应强度大小为B0，方向也垂直于纸面向里。某时刻，金属棒在一外加水平恒力的作用下从静止开始向右运动，在t0时刻恰好以速度v0越过MN，此后向右做匀速运动。金属棒与导轨始终相互垂直并接触良好，它们的电阻均忽略不计。求：
(1)在t＝0到t＝t0时间间隔内，流过电阻的电荷量的绝对值；
(2)在时刻t(t>t0)穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小。
【答案】（1） (2) ;
【解析】试题分析：在金属棒未越过MN之前，t时刻穿过回路的磁通量为①
设在从t时刻到的时间间隔内，回路磁通量的变化量为，流过电阻R的电荷量为
由法拉第电磁感应有②
由欧姆定律有③
由电流的定义有④
联立①②③④可得⑤
由⑤可得，在t=0到t=的时间间隔内，流过电阻R的电荷量q的绝对值为⑥
（2）当时，金属棒已越过MN，由于金属棒在MN右侧做匀速运动，有⑦
式中f是外加水平恒力，F是匀强磁场施加的安培力。设此时回路中的电流为I，F的大小为
⑧
此时金属棒与MN之间的距离为⑨
匀强磁场穿过回路的磁通量为⑩
回路的总磁通量为⑪
式中仍如①式所示，由①⑨⑩⑪可得，在时刻t（）穿过回路的总磁通量为⑫
在t到的时间间隔内，总磁通量的改变为⑬
由法拉第电磁感应定律得，回路感应电动势的大小为⑭
由欧姆定律有⑮
联立⑦⑧⑬⑭⑮可得
【考点定位】考查了导体切割磁感线运动
...............
视频
