天津市天津大學附屬中學高二下學期期中物理試題

2020~2021學年天津市南開區(qū)天津大學學附屬中學高二下學期期中物理試卷（滿分：100分）一、單項選擇題（共六題：共24分）1.下列物理現象：①聞其聲而不見其人；②閃電過后雷聲轟鳴不絕；③當正在鳴笛的火車向著我們急駛而來時，我們聽到音調變高。這三種現象分別屬于聲波的（）A.衍射、反射、多普勒效應 B.干涉、共振、衍射C.共振、多普勒效應、干涉 D.衍射、干涉、共振【答案】A【解析】【詳解】“聞其聲而不見其人”是因為聲音可以通過衍射繞開障礙物進行傳播；“閃電過后雷聲轟鳴不絕”屬于聲音的反射現象；“正在鳴笛的火車向著我們急駛而來時，我們聽到音調變高”是因為接收到的聲波頻率變高了，屬于多普勒效應。故選A。2.“洗”是古代盥洗用的臉盆，多用青銅鑄成。清水倒入其中，用手慢慢摩擦盆耳，到一定節(jié)奏時盆就會發(fā)出強烈嗡嗡聲，同時還會濺起層層水花。下列描述正確的是（）A.嗡嗡聲是因為水撞擊盆的原因 B.摩擦的節(jié)奏越快，越能濺起水花C.摩擦的節(jié)奏越慢，越能濺起水花 D.能濺起水花的摩擦節(jié)奏與盆有關【答案】D【解析】【詳解】用雙手摩擦盆耳，起初頻率非常低，逐漸提高摩擦頻率，當摩擦頻率等于水的固有頻率時，會發(fā)生共振現象，則嗡嗡聲是因為共振現象，此時賤起的水花振幅最大，即能濺起水花的摩擦節(jié)奏與盆有關故選D。3.關于做簡諧運動的單擺，下列說法正確的是（）A.單擺做穩(wěn)定的受迫振動時，其頻率與單擺的固有頻率有關B.秒擺的擺長和振幅均減為原來的四分之一，周期變?yōu)镃.已知擺球初始時刻的位置及其周期，就可知擺球在任意時刻運動速度的方向D.單擺經過平衡位置時擺球所受的合外力為零【答案】B【解析】【詳解】A．單擺做穩(wěn)定的受迫振動時，其頻率與驅動力頻率有關，與單擺的固有頻率無關，故A錯誤；B．根據單擺的周期公式可知單擺周期和振幅無關，秒擺的擺長減為原來的四分之一，周期變?yōu)樵瓉淼亩种?，為，故B正確；C．已知擺球初始時刻的位置及其周期，不知道初始時刻擺球的振動方向，無法判斷擺球在任意時刻運動速度的方向，故C錯誤；D．單擺經過平衡位置，做圓周運動，擺球所受的合外力提供向心力，不為零，故D錯誤。故選D。4.如圖所示為一交流電壓隨時間變化的圖象。每個周期內，前三分之一周期電壓按正弦規(guī)律變化，后三分之二周期電壓恒定。根據圖中數據可得此交流電壓的有效值為（）A.7.5V B.2V C.8V D.3V【答案】B【解析】【詳解】由電壓隨時間變化的圖象可知，它不是正弦式電流，因此有效值不是等于最大值除以,取一個周期進行分析，在0~1s內是正弦式電流，則電壓的有效值等于V。在1~3s內是恒定電流，則有效值等于9V。則在0~3s內，產生的熱量為解得故選B5.如圖所示，線圈的自感系數L和電容器的電容C都很小(如L＝1mH，C＝200pF)，此電路的重要作用是()A.阻直流通交流，輸出交流B.阻交流通直流，輸出直流C.阻低頻通高頻，輸出高頻交流D阻高頻通低頻，輸出低頻交流和直流【答案】D【解析】【分析】根據電容器和電感線圈的特性分析選擇．電容器內部是真空或電介質，隔斷直流．能充電、放電，能通交流，具有隔直通交、通高阻低的特性．電感線圈可以通直流，通過交流電時產生自感電動勢，阻礙電流的變化，具有通直阻交，通低阻高的特性．根據感抗和容抗的大小分析對高頻和低頻的阻礙．【詳解】電感器對直流無阻礙，對交流電有阻礙作用，根據XL=2πLf知，自感系數很小，頻率越低，感抗越小，所以阻礙作用為：通低頻，阻高頻．電容器對交流無阻礙，對直流電有阻礙作用，根據Xc=．知電容C越小，頻率越低，容抗越大，所以阻礙作用為：通高頻，阻低頻．因此電路的主要作用是阻高頻、通低頻，輸出低頻交流電和直流電，故D正確，ABC錯誤；故選D．6.如圖1所示，交流發(fā)電機的矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動，穿過該線圈的磁通量隨時間t變化的規(guī)律如圖2所示。已知線圈匝數為20匝，則下列說法正確的是（）A.線圈轉動的角速度為 B.時線圈所在平面與中性面垂直C.100s內線圈中電流方向改變100次 D.感應電動勢的最大值為【答案】C【解析】【詳解】A．由圖乙可得交流電的周期，故線圈轉動的角速度故A錯誤；B．由圖2可知，時磁通量最大，則線圈處于中性面位置，故B錯誤；C．交變電流一個周期內電流方向改變兩次，則100s內線圈中電流方向改變100次，故C正確；D．感應電動勢的最大值故D錯誤。故選C二、多項選擇題（共四題：共24分）7.如圖為一單擺的共振曲線，下列說法正確的是（）A.該單擺固有周期約B.該單擺的擺長約為1mC.將該單擺從北京移至廣州，共振曲線振幅最大值所對應的橫坐標將減小D.若擺長增大，共振曲線振幅最大值所對應的橫坐標將增大【答案】BC【解析】【詳解】A．共振時驅動力頻率等于固有頻率，根據圖像可知單擺的振動頻率為可知單擺的固有周期為A錯誤；B．根據單擺周期公式可得該單擺的擺長為B正確；CD．將該單擺從北京移至廣州，重力加速度變小，根據單擺周期公式可知T變大，變小，共振曲線振幅最大值所對應的橫坐標將減小；同理若擺長增大，T變大，變小，共振曲線振幅最大值所對應的橫坐標將減??；C正確，D錯誤。故選BC。8.如圖甲所示的電路中，理想變壓器原、副線圈匝數比為10：1，、均為理想電表，是光敏電阻（其阻值隨光強增大而減小）、是理想線圈、是燈泡。原線圈接入如圖乙所示的正弦交流電，下列說法正確的是（）A.交流電的頻率為B.電壓表的示數為C.當光照增強時，電流表的示數變小D.若原線圈接入的電壓最大值不變，周期由變?yōu)?，則燈D變亮【答案】BD【解析】【詳解】A．由圖乙可知正弦交流電周期T，則頻率，故A錯誤；B．原線圈接入正弦交流電電壓峰值為，則電壓有效值為根據理想變壓器，可得電壓表示數故B正確；C．當光照增強時，光敏電阻阻值減小，根據歐姆定律可知副線圈中電流增大，根據理想變壓器電流與匝數比的關系，可得，則當副線圈電流增大時，原線圈中電流也增大，即電流表示數增大，故C錯誤；D．若原線圈接入的電壓最大值不變，周期由變?yōu)椋瑒t頻率變小，感抗減小，燈D變亮，故D正確。故選BD。9.一列簡諧橫波沿直線傳播，該直線上平衡位置相距9m的a、b兩質點的振動圖象，如圖所示，下列描述該波的圖象可能正確的是（）A. B.C. D.【答案】AC【解析】【詳解】由振動圖象可知，在t=0時刻，a位于波峰，b經過平衡位置向下運動；若波從a傳到b，則有（n=0，1，2，…）解得（n=0，1，2，…）①將ABCD情況的波長代入，可得，，，此情況下符合條件的只有C。若波從b傳到a，則有（n=0，1，2，…）解得（n=0，1，2，…）②將ABCD情況的波長代入，可得，，，此情況下符合條件的只有A。故選AC。10.如圖所示，平行金屬導軌與水平面成α角，導軌與固定電阻R1和R2相連，勻強磁場垂直穿過導軌平面．有一質量為m的導體棒ab，其電阻與R1和R2的阻值均相等，與導軌之間的動摩擦因數均為μ，導體棒ab沿導軌向上運動，當其速度為v時，受到的安培力大小為F，此時（）A.電阻R1消耗的熱功率為B.電阻R2消耗的熱功率為C.整個裝置因摩擦而消耗的熱功率為D.整個裝置消耗機械能的功率為【答案】AD【解析】【詳解】AB．由功能原理知導體棒克服安培力做功等于回路中產生的總電能，故回路中總電功率為由于、阻值相等，則通過它們的電流相等、消耗的功率相等。又由于導體棒的電阻與和的阻值均相等，而通過導體棒的電流等于通過的電流之和，則由可知導體棒消耗的功率等于（或）消耗的功率的4倍，故消耗的功率均為總功率的，A正確，B錯誤；C．摩擦消耗的熱功率等于克服摩擦力做功的功率,即C錯誤；D．由功能原理知消耗機械能的功率等于除重力外克服其他力做功的功率即克服摩擦力與安培力做功的功率，D正確。故選AD。三、實驗題（共三題：共20分）11.在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數的關系”實驗中，某同學利用“教學用的可拆變壓器”進行探究。（1）下列器材中，實驗需要的器材是________（選填字母代號）A．干電池B．低壓交流電源C．220V交流電源D．條形磁鐵E.可拆變壓器和導線F.直流電壓表G.多用電表（2）關于該實驗的一些注意事項，以下說法中正確的是________（選填字母代號）A．為了人身安全，原線圈兩端只能使用低壓交流電源，所用電壓不要超過12VB．要研究副線圈匝數對副線圈電壓的影響，應該保持原線圈電壓、匝數不變，改變副線圈的匝數C．測量電壓時，先用最大量程試測，大致確定電壓后再選用適當的擋位進行測量D．變壓器開始正常工作后，鐵芯導電，把電能由原線圈輸送到副線圈（3）如圖，當左側線圈“0”“16”間接入12V電壓時，右側線圈“0”“4”接線柱間輸出電壓可能是________（選填字母代號）【答案】①.BEG##BGE##EBG##EGB##GBE##GEB②.ABC##ACB##BAC##BCA##CAB##CBA③.D【解析】【詳解】（1）[1]“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數的關系”實驗中需要的器材是學生電源，提供低壓交流電，同時還需要多用電表的交流電壓檔測量電壓及可拆卸變壓器和導線。故選BEG。（2）[2]A．為了人身安全，原線圈兩端只能使用低壓交流電源，所用電壓不要超過12V，故A正確；B．要研究副線圈匝數對副線圈電壓的影響，應該采用控制變量法。保持原線圈電壓、匝數不變，改變副線圈的匝數，再觀察副線圈電壓的變化，故B正確；C．測量電壓時，先用最大量程試測，大致確定電壓后再選用適當的擋位進行測量，故C正確；D．變壓器開始正常工作后，原線圈中電流變化引起磁場變化，使副線圈的磁通量發(fā)生變化，從而產生感應電流。不是鐵芯導電引起的，故D錯誤。故選ABC。（3）[3]根據變壓器原理可知，理想變壓器原副線圈匝數之比等于電壓之比，即故理想狀態(tài)下但考慮到實驗過程中的系統誤差，變壓器不是理想變壓器，故右側線圈接線柱間輸出電壓可能是。故選D。12.物理實驗社團的三位同學使用下圖所示的三組器材探究電磁感應現象。（1）在甲圖中，閉合開關S后，將滑片P向左迅速移動的過程中，線圈B中的磁通量__________（選填“增大”或“減小”）。（2）在乙圖中，將導體棒以中點為軸沿順時針方向轉動（沿磁感應強度方向看）的過程中，電表指針__________。（選填“偏轉”或“不偏轉”）（3）在丙圖中，將條形磁極向下插入線圈的過程中，感應電流從__________（進填“正”或“負”）極接線柱流入電表?！敬鸢浮竣?減小②.不偏轉③.負【解析】【詳解】（1）[1]在甲圖中，閉合開關S后，將滑片P向左迅速移動中，滑動變阻器接入電路的電阻變大，由閉合電路歐姆定律可知，電路中的電流變小，線圈A中電流變小，線圈A產生的磁場減弱，線圈B中的磁通量減小。（2）[2]在乙圖中，將導體棒以中點為軸沿順時針方向轉動（沿磁感應強度方向看）的過程中，回路所圍磁通量不變化，所以電表指針不偏轉。（3）[3]在丙圖中，將條形磁鐵S極向下插入線圈時，線圈中的磁場方向向上，磁通量增加，閉合電路中有感應電流產生，由楞次定律可知，感應電流從電表的負極接線柱流入電表。13.物理實驗社團的某小組同學在實驗室“探究單擺的周期與擺長的關系”。（1）為測量擺長，必須使單擺處于__________狀態(tài)（填“A”、“B”或“C”）。A.水平放置且拉直B.豎直面內自然懸垂C.懸掛且用豎直外力拉緊（2）他已測得擺線長度為；然后用某種儀器來測量擺球的直徑，得到的測量值為，此測量數據是選用了儀器____（填“A”、“B”或“C”）測量得到的。A．毫米刻度尺B．10分度游標卡尺C．20分度游標卡尺（3）正確掛起單擺后，將擺球從平衡位置拉開一個小角度由靜止釋放，使擺球在豎直平面內穩(wěn)定擺動，當擺球某次經過平衡位置時開始計時，測出小球完成30次全振動的時間為____s。（4）實驗中的擺球可看成為質量均勻分布的球體，社團中另一小組同學錯將擺線長和小球直徑之和當作單擺的擺長，那么在探究周期T與擺長L的關系時將會得到如圖所示的__________線（填“A”、“B”或“C”）。【答案】①.B②.C③.④.C【解析】【詳解】（1）[1]測量擺長時，必須使單擺處于豎直面內自然懸垂的狀態(tài)，這樣測量的擺長才是最準確的。故選B。（2）[2]毫米刻度尺可精確到1mm，10分度游標卡尺可精確到，20分度游標卡尺可精確到005mm，得到擺球的直徑為故選C。（3）[3]秒表的讀數為（4）[4]由單擺周期公式整理得其中L為懸點到球心的距離，該小組同學將擺線長和小球直徑之和當作單擺的擺長，則L偏大，故周期T與擺長L的關系為圖中的C。四、計算題（共三題：共32分）14.如圖所示是在豎直方向上振動并沿水平方向傳播的簡諧橫波，實線是時刻的波形圖，虛線是時刻的波形圖。（1）若波沿x軸負方向傳播，求時刻P點的運動方向和波速。（2）若波沿x軸正方向傳播，求它的最大周期?！敬鸢浮浚?）y軸正向；（n=0，1，2，3.....）；（2）【解析】【詳解】（1）波沿x軸負方向傳播時，由平移法可知，時刻，質點P沿y軸正向運動；波傳播的可能距離為（n=0，1，2，3.....）傳播的速度為（n=0，1，2，3.....）（2）波沿x軸正方向傳播，傳播的時間與周期關系為（n=0，1，2，3.....）得（n=0，1，2，3.....）當n=0時周期最大，即最大為。15.如圖所示，發(fā)電機輸出功率，輸出電壓，用戶需要的電壓，輸電線總電阻為，其余導線電阻不計，兩個變壓器為理想變壓器。若輸電線中因發(fā)熱而損失的功率為輸送功率的4%，試求：（1）發(fā)電機的輸送電流是多少？（2）在輸電線路中設置的升、降壓變壓器原副線圈的匝數比？（3）用戶得到的電功率是多少？【答案】（1）200A；（2）1:10；240:11；（3）96kW【解析】【詳解】（1）根據P1