学年北京市昌平区高二下学期期末质量抽测物理试题 解析版.docx
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学年北京市昌平区高二下学期期末质量抽测物理试题解析版
北京市昌平区2016-2017学年高二第二学期期末质量抽测物理试题
一.单项选择题。
本题共10小题,每小题3分,共30分。
在每小题给出的四个选项中,只有一个选项符合题意,选对得3分,选错或不答的得0分。
1.下列物理量中,属于矢量的是
A.振幅B.周期C.频率D.回复力
【答案】D
【解析】回复力既有大小又有方向,是矢量;而振幅、周期和频率只有大小无方向,是标量;故选D.
2.如图所示,把两块平整的铅块压紧使它们“粘”在一起,甚至在下面吊一个钩码也不能把它们拉开,这说明
A.分子之间存在着引力
B.分子之间存在着斥力
C.引力和斥力是同时存在的
D.分子在永不停息地做无规则热运动
【答案】A
【解析】把两块平整的铅块压紧使它们“粘”在一起,甚至在下面吊一个钩码也不能把它们拉开,这说明分子之间存在着引力,选项A正确,BCD错误;故选A.
3.下列说法正确的是
A.物体放出热量,其内能一定减小
B.物体对外做功,其内能一定减小
C.物体放出热量,同时对外做功,其内能一定减小
D.物体吸收热量,同时对外做功,其内能一定减小
【答案】C
【解析】根据热力学第一定律
可知,物体放出热量,若外界对气体做功,其内能不一定减小,选项A错误;物体对外做功,若气体吸收热量,则其内能不一定减小,选项B错误;物体放出热量,同时对外做功,其内能一定减小,选项C正确;物体吸收热量,同时对外做功,其内能不一定减小,选项D错误;故选C.
点睛:
此题关键是要掌握热力学第一定律的表达式
,并理解其物理意义及符号法则,基础题.
4.一简谐横波在x轴上传播,波源的振动周期T=0.1s,t=0时刻的波形如图所示,且此时a点向下运动,则
A.该波向左传播
B.该波的波速为20m/s
C.t=0.025s时,a质点将运动到波峰处
D.t=0.05s时,a质点将运动到x=3.0m处
【答案】B
点睛:
根据质点的振动方向,由“逆向描波法----逆着波的传播方向,用笔描绘波形,若笔的走向向下则质点的振动方向向下;若笔的走向向上则质点的振动方向向上.”来确定波的传播方向.同时考查波速、波长与周期的关系.
5.如图所示,一弹簧振子在A、B间做简谐振动,O为平衡位置。
取向右为正方向,t=0时刻振子具有正方向的最大加速度,那么在如图所示的振动图线中,能正确反映振子振动情况的是
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】t=0时刻振子具有正方向最大加速度,则位移为负方向最大,说明t=0时刻质点在位移为-A的位置,则B为其振动图象.故选B.
点睛:
此题考查了简谐振动的规律;关键是知道加速度与位移具有正比反向的关系;根据t=0时刻质点的位置即可判断图像的正误.
6.手持较长软绳的一端O点、以周期T在竖直方向上做简谐运动,带动绳上的其他质点振动形成简谐波沿绳水平传播,如图5所示。
绳上有另一质点P,且O、P的平衡位置间距为L。
t=0时,O位于最高点,P的位移恰好为零,速度方向竖直向上。
下列判断正确的是
A.该简谐波是纵波
B.该简谐波的最大波长为2L
C.
时,P点的速度为零,回复力为零
D.
时,P点的加速度方向竖直向上
【答案】D
点睛:
此题考查了机械波的传播问题;知道当质点到达波峰(或波谷)位置时,位移最大,加速度最大,但是速度为零;注意由于波形的重复性引起的多解性.
阅读下列材料,解答1~4小题。
明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载:
“凡宝石面凸,则光成一条,有数棱则必有一面五色”,表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。
如图所示,一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b。
7.
(1)如果光束a是蓝光,则光束b可能
A.红光B.黄光C.绿光D.紫光
8.
(2)已知入射角i=60°,b光在三棱镜中的折射角r=45°,该三棱镜对b光的折射率为
A.B.C.D.
9.(3)某同学分别用a光和b光进行双缝干涉实验,实验装置完全相同。
其中图7为b光的干涉条纹,则图所示的条纹中可能是a光的干涉条纹的是
10.(4)若用a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应,则
A.a光的光子能量大于b光的光子能量
B.用a光照射时光电子的最大初动能大于用b光照射时光电子的最大初动能
C.a光的遏止电压大于b光的遏止电压
D.a光的遏止电压小于b光的遏止电压
【答案】7.D8.C
9.A10.D
【解析】此题综合考查了光的折射定律、光的色散、光的干涉以及光电效应等问题;首先应该从光路图中获取信息;光的折射率越大,频率越大,波长越短,据此分析各个选项.
7.由光路可知,b光的折射程度大于a光,则b光的频率大于a,如果光束a是蓝光,则光束b可能是紫光,故选D.
8.根据
,可知b光的折射率:
,故选C.
9.因b的波长小于a光的波长,则根据
可知,b光的条纹间距大于a光,因干涉条纹是平行等距的,则a光的干涉条纹是A图所示,故选A.
10.因a光的频率小于b光的频率,则a光的光子能量小于b光的光子能量,选项A错误;根据爱因斯坦光电效应方程可知,用a光照射时光电子的最大初动能小于用b光照射时光电子的最大初动能,选项B错误;根据
可知,a光的遏止电压小于b光的遏止电压,选项C错误,正确;故乡D.
二.不定项选择题。
本题共4小题,每小题4分,共16分。
在每小题给出的四个选项中,可能有一个或多个选项符合题意,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错或不答的得0分。
11.关于布朗运动,下列说法中正确的是
A.布朗运动就是液体分子的无规则运动
B.温度越高,布朗运动越剧烈
C.悬浮微粒越大,在某一瞬时撞击它的分子数越多,布朗运动越明显
D.布朗运动反映了液体分子在做永不停息的无规则运动
【答案】BD
【解析】布朗运动就是悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动,是液体分子的无规则运动的反映,选项A错误,D正确;温度越高,布朗运动越剧烈,选项B正确;布朗运动形成的原因是由于液体分子对悬浮微粒无规则撞击引起的,悬浮颗粒越小,温度越高,颗粒的受力越不均衡,布朗运动就越明显.故C错误.故选BD.
点睛:
该题考查布朗运动,知道布朗运动既不是颗粒分子的运动,也不是液体分子的运动,而是固体颗粒的运动,是液体分子无规则运动的反映.
12.关于电磁波,下列说法中正确的是
A.电磁波是由不均匀变化的电场和磁场产生的
B.电磁波是横波
C.电磁波不能在真空中传播
D.电磁波在不同介质中传播时的速度大小不变
【答案】AB
【解析】电磁波是由不均匀变化的周期性变化的电场和磁场产生的,选项A正确;电磁波是横波,选项B正确;电磁波能在真空中传播,选项C错误;电磁波在不同介质中传播时的速度不同,在真空中最大,选项D错误;故选AB.
13.如图所示为一理想变压器,原线圈接在交流电源两端。
电路中R0为定值电阻,A为理想交流电流表,V1、V2为理想交流电压表,导线电阻不计。
现使滑动变阻器R的滑动触头P向上滑动,则下列说法中正确的是
A.A的示数变小
B.V1的示数变小
C.V2的示数变大
D.变压器的输入功率变小
【答案】AD
【解析】变压器的次级电压由匝数比和初级电压决定,则当使滑动变阻器R的滑动触头P向上滑动时,电压表V2的读数不变,选项BC错误;使滑动变阻器R的滑动触头P向上滑动时,R的电阻变大,次级电阻变大,次级电流减小,则初级电流减小,A的示数减小,选项A正确;
根据P=IU可知,初级电流减小,变压器的输入功率减小,选项D正确;故选AD.
点睛:
本题考查理想变压器的性质,要注意明确线圈匝数之比与电流和电压的关系,同时注意输出端用电器可以利用欧姆定律分析求解.
14.如图所示,两根平行金属导轨cd、ef置于水平面内,导轨之间接有电阻R,导轨处在竖直向下的匀强磁场中。
金属棒ab静止在导轨上,abec为边长为L的正方形,金属棒电阻为r,其余电阻不计。
t=0时匀强磁场的磁感应强度为B0,金属棒静止。
若从t=0时刻起,磁感应强度均匀增加,每秒增加量为k,则
A.金属棒中的感应电流的方向为b→a
B.金属棒中的感应电流的大小为
C.金属棒的电阻消耗的电功率为
D.若t=t1时金属棒仍静止,则金属棒受到的静摩擦力大小为
【答案】ACD
【解析】根据楞次定律知感应电流方向为逆时针,即由a→d→e→b→a.故A正确;磁感应强度B的变化率:
;由法拉第电磁感应定律知:
回路中感应电动势:
,感应电流:
,故B错误;金属棒消耗的电功率为P=I2r=
.故C正确;
当t=t1时,B=B0+kt1;安培力大小为F安=BIL;受到的静摩擦力:
f=F安=
;即金属棒受到的最大静摩擦力不能小于
.故D正确.故选ACD.
点睛:
本题根据法拉第电磁感应定律求解感应电动势,由欧姆定律和安培力公式推导安培力的表达式,是常用的方法和思路.
三.填空题。
15.光的干涉和衍射现象揭示了光具有_________性(选填“波动”或“粒子”);光的偏振现象说明了光是_________(选填“横波”或“纵波”)。
【答案】
(1).波动
(2).横波
【解析】光的干涉和衍射现象揭示了光具有波动性;光的偏振现象说明了光是横波。
16.如图所示,一半球形玻璃砖放在真空中,一单色光沿玻璃砖的半径方向射入玻璃砖。
当以i=45°角入射到AB界面时,在AB界面的下方刚好没有折射光线射出。
则该玻璃砖的折射率为_________,该单色光在玻璃砖中的传播速度为_________。
(已知真空中的光速为c)
【答案】
(1).
(2).
【解析】光线在AB界面的下方刚好没有折射光线射出,说明发生了全反射,则根据
则
;根据
,可得
.
17.如图所示为远距离输电示意图。
已知升压变压器原、幅线圈的匝数比n1∶n2=1∶10,原线圈的输入电压为U1,输入功率为P1,输电线上的电阻为r,变压器为理想变压器。
则升压变压器原线圈的输出电压为_________,输电线上的损耗功率为_________。
【答案】
(1).
(2).
【解析】根据
,则
;升压变压器的次级电流:
;输电线的功率损失:
.
点睛:
理想变压器的输入功率与输出功率相等,且没有漏磁现象.远距离输电,由于导线通电发热导致能量损失,所以通过提高输送电压,从而实现降低电损.
四.实验题。
18.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L表示单摆的摆长,用T表示单摆的周期,则重力加速度g=____。
(用L、T表示)
(2)在这个实验中,应该选用下列哪两组材料构成单摆?
____(选填选项前的字母)。
A.长约1m的细线B.长约1m的橡皮绳
C.直径约1cm的均匀铁球D.直径约1cm的塑料球
(3)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,使之在竖直平面内做简谐运动
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1次全振动所用时间并作为单摆的周期
(4)甲同学多次改变单摆的摆长并测得相应的周期,他根据测量数据做出了如图所示的图像,横坐标为摆长,纵坐标为周期的平方。
若图线斜率为k,则当地的重力加速度g=____(用k表示)。
(5)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,误将摆球(n-1)次全振动的时间记为n次全振动的时间
(6)丙同学做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).BC(4).
(5).C(6).0.04
【解析】
(1)根据单摆的振动周期公式:
可得,
.
(2)在这个实验中,应该选用长约1m的不可伸长的细线,故选项A正确,B错误;为了减小相对阻力大小,可选用直径约1cm的均匀铁球,故选项C正确,D错误;故选AC.
(3)测出摆线长加上摆球的半径作为单摆的摆长,选项A错误;把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放,使之在竖直平面内做简谐运动,选项B正确;在摆球经过平衡位置时开始计时,选项C正确;用秒表测量单摆完成至少30次全振动所用时间,求出周期的平均值作为单摆的周期,选项D错误;故选BC.
(4)根据单摆的振动周期公式:
可得,
,则
,则
;
(5)单摆的周期与振幅无关,选项A错误;开始计时,过早按下秒表,则周期测量偏大,根据
可知,g的测量值偏小,选项B错误;测量周期时,误将摆球(n-1)次全振动的时间记为n次全振动的时间,则周期测量值偏小,则根据
可知,g的测量值偏大,选项C正确;故选C.
(6)由图可知周期为2s,
得
振幅为4cm=0.04m
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.
五.论述计算题。
本题共3小题,共30分,解答时写出必要的文字说明、公式或表达式。
有数值计算的题,答案必须明确写出数值和单位。
19.如图所示,一列简谐横波沿x轴正方向传播,实线表示t=0时刻的波形,虚线表示t=0.2s时刻的波形。
(1)该波的波长λ多大?
该波的振幅A多大?
(2)如果该波的周期T大于0.2s,波的速度是多大?
(3)如果该波的周期T小于0.2s,波的速度是多大?
【答案】
(1)波长λ=4m;振幅A=10cm
(2)如果波的周期T大于0.2s,v=5m/s
(3)如果波的周期T小于0.2s,
【解析】
(1)由图知:
波长为λ=4m.振幅A=10cm.
(2)波沿x轴正方向传播,根据波形的平移法可知,t=(n+)T,(n=0,1,2,…),则周期
若T>0.2s,可知n=0,此时T=0.8s,则波速:
(3)若T<0.2s,可知n=1,2,3…….,;此时T=0.8s,则波速:
(n=1,2,3…….)
点睛:
本题考查了机械波的传播问题,关键是抓住波的周期性,得到周期的通项,进一步求出频率和波速,再求解特殊值.
20.图是交流发电机模型示意图。
在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一矩形线框abcd可绕线框平面内垂直于磁感线的OO'轴转动,由线框引出的导线ae和df分别与两个跟线框一起绕OO'转动的金属圈环相连接,金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触,这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路。
图是线圈的主视图,导线ab和cd分别用它们的横截面来表示。
已知ab长度为L1,bc长度为L2,线框的匝数为N,线圈以恒定角速度ω逆时针转动。
(1)推导线框中产生感应电动势最大值的表达式;
(2)线框平面处于中性面位置时开始计时,写出t时刻线框中感应电动势瞬时值的表达式;
(3)若线框电阻为r,求外力驱动线框转动一周所做的功。
【答案】
(1)NBL1L2ω
(2)e=NBL1L2ωsinωt(3)
【解析】
(1)当线框abcd在磁场中绕OO'轴匀速转动时,ab和cd切割磁感线。
当线框平面与中性面垂直时,感应电动势最大。
Eab=Ecd=NBL1v
所以:
Em=Eab+Ecd=NBL1L2ω
(2)线框平面处于中性面位置时开始计时,感应电动势瞬时值的表达式为
e=Emsinωt=NBL1L2ωsinωt
(3)电流的有效值
转动一周时间
外力驱动线框转动一周所做的功转化为回路中的焦耳热
W=I2(R+r)T
解得:
点睛:
此题考查了交流电的产生及变化规律:
当线圈与磁场相平行时,即线圈边框正好垂直切割磁感线,此时产生的感应电动势最大.注意求产生的热能时,用交流电的有效值.
21.简谐运动是一种理想化的运动模型,是机械振动中最简单、最基本的振动。
它具有如下特点:
(1)简谐运动的物体受到回复力的作用,回复力的大小与物体偏离平衡位置的位移大小成正比、方向与位移方向相反,即:
F回=-kx,其中k为振动系数,其值由振动系统决定。
(2)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:
。
(1)如图所示,一光滑的水平杆,在杆上穿有两轻质弹簧,劲度系数分别为k1、k2,弹簧两端固定于竖直墙上,中间系一质量为m的金属小球,此时两弹簧均处于原长,O为平衡位置。
现将小球沿杆拉开一段距离后松开,小球以O为平衡位置做简谐运动。
a.写出小球偏离平衡位置的位移大小为x时合外力F合的表达式;
b.写出小球做简谐运动的周期T。
(2)一定质量的理想气体,在温度保持不变的条件下,其压强与体积的乘积保持不变,即:
PV=P'V'(玻意尔—马略特定律)。
如图所示,一密闭长方体容器,导热性能良好,中间有一质量为m的活塞,将容器分隔成体积相等的两部分,且两部分气体完全相同,整个容器的温度保持不变。
已知气体的压强为P0,活塞到两端的距离均为L,活塞的横截面积为S,取向右为正方向。
a.现将活塞缓慢向右移到M位置,由静止释放,试求出活塞的位移为x时两边气体的压强P1和P2比值;
b.证明:
在振幅A远小于L的条件下,活塞的运动可以看作简谐运动。
【答案】
(1)a.F合=-(k1+k2)xb.
(2)a.
b.见解析
【解析】
(1)a.设小球向右偏离平衡位置的位移大小为x时,则此时右侧弹簧压缩,弹力为k2x,方向向左;左侧弹簧伸长,弹力为kx1,方向向左,则合外力F合的表达式;F合=-(k1+k2)x;
b.结合F回=-kx,可知k=k1+k2,根据
可得振子的周期:
.
(2)a.对左边气体,由玻—马定律得:
P0LS=P1(L+x)S
所以
同理对右边气体,由玻—马定律得:
P0LS=P2(L-x)S
所以
所以
b.活塞在运动到距离平衡位置的位移为x时
F合=P1S-P2S=
=
因为x远小于L,所以F合=
=
=-kx
其中k=
为一定值,所以在A远小于L的条件下,活塞的运动可视为简谐运动。
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