北京市朝阳区2021-2022学年高二下学期期末考试
物理试题参考答案 2022.7
（考试时间90分钟 满分100分）
一、本题共14小题，每小题3分，共42分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的。
1．A 2．B 3．D 4．B 5．B 6．C 7．B
8．A 9．D 10．C 11．D 12．A 13．B 14．D
二、本题共2小题，共18分。把答案填在答题纸相应的横线上。
15．（8分）
（1）67.5 （2分）
（2）C （2分）
（3）；无影响 （4分）
16．（10分）
（1）AC （2分）
（2）B （2分）
（3）2.45；1.92； （3分）
（4）由于屏中央为各单色光的振动加强点，因此各单色光的亮纹复合呈现白色；由于各单色光到中央条纹两侧对称点的路程差相同，因此各单色光的条纹关于中央条纹对称；由于各单色光条纹的间距不同，所以中央条纹两侧呈现散开的彩色条纹，且对称分布。 （3分）
三、本题共4小题，共40分。
17．（9分）
解：（1）线圈中感应电动势的最大值 （3分）
得V
（2）线圈中感应电流的最大值A
电阻R两端电压的最大值15V （3分）
（3）线圈转动一周的时间
线圈中感应电流的有效值A
线圈转动一周的过程中，电流通过整个回路产生的焦耳热
（3分）
18．（9分）
解：（1）根据电子偏转的方向可以判断电场的方向向上，因此极板D2电势高于D1。
两极板电压
（3分）
（2）电子在电场力和磁场力作用下匀速运动，设电子的电荷量为e，由平衡条件可知
则 （3分）
（3）电子在磁场中做匀速圆周运动，由牛顿第二定律得
将代入得 （3分）
19.（10分）
解：（1）取时间的河水为研究对象，其质量 ①
由题意可知，河水减少的重力势能 ②
发电机的输出功率 ③
联立①②③式，代入数据解得 （3分）
（2）如图所示，因为是理想变压器，所以
则线路上损失功率 ④
⑤
联立④⑤式，代入数据解得
又因为，则升压变压器输出电压
输电线上损失的电压
则V （5分）
（3）对于升压变压器有
对于降压变压器有 （2分）
20.（12分）
解：（1）a．F-x图像如图所示。
在F-x图中，图线与x轴围成的面积对应弹力做的功。小球从平衡位置到位移为x处的过程中，弹簧弹力做功
设小球的位移为x时，弹簧的弹性势能为Ep，根据功能关系有
所以
（3分）
b．由能量守恒定律有
整理得 （3分）
（2）a．电容器电压u随电荷量q变化的关系图线如图所示。类比情境1，由图像及功能关系可知，图线下的面积表示电荷量为q时电容器储存的电场能，可得。
（3分）
b．
填表①
填表②
依据一：从单位看其合理性。的单位为s，恰好为时间的单位。
依据二：从决定因素上看其合理性。弹簧振子小球质量m越大，k越小，相同位移下加速度大小就越小，运动时间就越长，因而周期T就越大。
（3分）
全卷评分说明：用其他方法解答正确，给相应分数。北京市朝阳区2021-2022学年高二下学期期末考试
物理试题 2022．7
（考试时间90分钟 满分100分）
一、本题共14小题，每小题3分，共42分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的。
1．以下单位与电压单位相同的是
A． B． C． D．
2．下列关于传感器的说法中不正确的是
A．传感器能将感受到的外部信息按照一定的规律通常转换为电信号
B．话筒是一种将电信号转换为声信号的传感器
C．光敏电阻是一种利用光敏元件将光信号转化为电信号的传感器
D．热敏电阻是将温度信息转化为电信号的传感器
3．如图所示，一束单色光从介质1斜射向介质2的界面，θ1>θ2，图中虚线为法线。下列说法正确的是
A．此单色光在介质1中的光速小
B．此单色光在介质1中的频率大
C．光从介质1射向介质2，增大θ1可能发生全反射
D．光从介质2射向介质1，增大θ2可能发生全反射
4．如图所示，是水平面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况，以波源S1、S2为圆心的两组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰（实线）和波谷（虚线），S1的振幅，S2的振幅。下列说法正确的是
A．质点D是振动削弱点
B．质点A是振动加强点
C．再过半个周期，质点B、C是振动加强点
D．质点C的位移始终为1 cm
5．将弹簧振子从平衡位置拉开4 cm后放开，同时开始计时，其振动图像如图所示，则
A．在0～0.1s内，振子正在做加速度增大的加速运动
B．在0～0.1s内，振子的动能不断增大
C．在0.1～0.2s，振子速度方向沿x轴正方向
D．在0.4s内，振子振动的路程等于8 cm
6．可见光的波长是微米数量级，人眼的瞳孔的直径是毫米数量级。下列说法正确的是
A．人眼能看到外部世界，是因为可见光透过瞳孔发生了明显衍射现象
B．若眼睛的瞳孔是微米数量级，所看到物体的轮廓将会更加清晰
C．通过一个偏振片观察自然光，转动偏振片的过程中不会看到明显的亮暗变化
D．光源高速靠近观测者时，观测者接收到的光波频率会减小
7．如图所示，是一交变电流随时间而变化的图像，此交流电的有效值是
A．A B．5A
C．A D．3.5A
8．已知磁敏电阻在没有磁场时电阻很小，有磁场时电阻变大，并且磁场越强电阻值越大。现利用磁敏电阻作为传感器设计了如图所示的电路，电源的电动势和内阻不变。在没有磁场时调节滑动变阻器R使电灯L正常发光。若保持滑动变阻器R接入电路的阻值不变，探测装置从无磁场区进入强磁场区，则
A．电灯L亮度变亮
B．电流表的示数增大
C．电源内阻消耗的功率增大
D．电源的输出功率一定增大
9．如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为，原线圈接在交流电源上（电源内阻不计），副线圈接一定值电阻R0和滑动变阻器R，电流表、电压表均为理想交流电表，电压表V1、V2的示数分别为U1、U2，电流表A1、A2的示数分别为I1、I2。当滑动变阻器R的滑片P由a端向b端缓慢滑动时，下列说法中正确的是
A．U2变小
B．I1变小
C．
D．理想变压器的输出功率变大
10．一列简谐横波在x轴上传播，图甲和图乙分别为x轴上a、b两质点的振动图像，且a、b两质点沿x轴的距离为6 m。下列说法正确的是
A．波由a向b传播 B．波长可能为4 m
C．波速可能为2 m/s D．介质中各质点开始振动的方向均向下
11．如图所示，取一个半径为r的软木塞，在它的圆心处插上一枚大头针，让软木塞浮在液面上。调整大头针插入软木塞的深度，使它露在外面的长度为h。这时从液面上方的各个方向向液体中看，恰好看不到大头针。光在真空中的速度为c。下列说法正确的是
A．此液体的折射率
B．此液体的折射率
C．光在此液体中的速度
D．光在此液体中的速度
12．在测量玻璃的折射率的实验中，某同学利用插针法得到的图像如图所示。关于此实验的操作和误差分析，下列说法正确的是
A．选择aa'两面间距较大的玻璃砖可以减小实验误差
B．实验中入射角θ1过大可能导致图中光线发生全反射
C．适当减小C、D两大头针的距离，可以减小实验误差
D．若换用aa'两面不平行的玻璃砖，实验误差会增大
13．麦克斯韦在前人研究的基础上，创造性地建立了经典电磁场理论，进一步揭示了电现象与磁现象之间的联系。他假设变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。以平行板电容器为例，圆形平行板电容器在充、放电的过程中，板间电场发生变化，产生的磁场相当于一连接两板的板间直导线通以充、放电电流时所产生的磁场。如图所示，若某时刻连接电容器的导线具有向上的电流，板间电场方向向上，则下列说法中正确的是
A．电容器正在放电
B．两平行板间的电场强度E正在增大
C．该变化电场产生顺时针方向（俯视）的磁场
D．两极板间电场最强时，板间电场产生的磁场达到最大值
14．无线电波的发射和接收离不开天线。如图甲、乙、丙所示，LC振荡电路逐步成为开放电路，电场和磁场就可以分散到更大的空间，这样就形成了天线。
手机作为常用的通讯工具同样也需要天线来接收和发射信号。早期的手机有长长的天线，现在逐渐内置到手机内部。实践中发现当天线的长度大约等于无线电波波长的时，收发电磁波的能力最好。曾经有手机将外壳的金属边框设计成天线，既提升收发信号效果，又节省了手机的内部空间。随着5G时代的来临，信号频率进一步提升，对天线设计的要求更加复杂。下列关于手机发射与接收无线电波的说法正确的是
A．只有特定频率的无线电波才能在天线上产生振荡电流
B．与4G相比，5G使用的电磁波传播速度更大
C．手机信号的频率估计在10MH左右
D．手机天线在发射信号时，天线上会有电荷出现，且周期性变化
二、本题共2小题，共18分。把答案填在答题纸相应的横线上。
15．（8分）
同学们利用单摆测定当地的重力加速度。
（1）如图1所示，在测量单摆的周期时甲同学用秒表记下的单摆做30次全振动的时间为________s。
（2）乙同学测得的重力加速度数值小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．单摆的振幅较小
B．测量周期时，误将摆球n次全振动的时间记为次全振动的时间
C．测量摆长时，误将摆线长与小球直径之和记为摆长
（3）丙同学改进处理数据的方法。他测量得到5组摆长l（摆线长与小球半径之和）和对应的周期T，画出图线，然后在图线上选取A、B两个点，坐标如图2所示。则当地重力加速度的表达式__________。处理完数据后，该同学发现小球质量分布不均匀，这对他利用图像计算重力加速度的结果____________（选填“有影响”或“无影响”）。
16．（10分）
利用双缝干涉测光的波长实验装置如图1所示。除光源、遮光筒和屏以外，还有三个元件，已知①是红色滤光片，遮光筒右侧安装测量头进行观察和测量。
（1）关于实验装置的安装与调试的叙述正确的是（多选）________。
A．②和③两个元件分别是单缝和双缝，且顺序不能调换
B．②和③两个元件之间距离尽量近一些，这样得到的干涉条纹间距大一些
C．光源开启后通过测量头看不到亮光，原因可能是光学元件与遮光筒不共轴
（2）实验中通过测量头观察到干涉条纹间距较小，若要适当增大条纹间距，下列操作可行的是________。
A．将红色滤光片改为绿色滤光片
B．适当增大双缝与屏之间的距离
C．适当增大双缝之间的间距
（3）如图2所示，调节测量头观察到分划板上的中心刻线刚好与第1条亮纹中心重合，从图3中可以读出此时20分度的游标卡尺示数为__________mm，转动测量头，使其中心刻线与第6条亮纹中心重合（如图4），此时的读数为12.05mm，由此可知相邻两条亮纹间距_________mm。已知双缝间距，双缝到屏的距离为600 mm，由此可以计算出该单色光的波长为________m。
（4）取下红色滤光片后，在测量头内可以看到彩色条纹，仔细观察发现，中央条纹是白色的，两侧的条纹是彩色的，且对称分布。请你利用双缝干涉的知识对这一现象做出解释。
三、本题共4小题，共40分。解答应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能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。把解答过程填在答题纸相应的空白处。
17．（9分）
如图所示，位于竖直平面内的矩形金属线圈，边长、，其匝数匝，总电阻Ω，线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D焊接在一起，并通过电刷和Ω的定值电阻相连接。电路其余电阻不计。线圈所在空间存在水平向右的匀强磁场，磁感应强度，在外力驱动下线圈绕竖直固定中心轴O1O2匀速转动，角速度。求：
（1）线圈中感应电动势的最大值Em；
（2）电阻R两端电压的最大值Um；
（3）在线圈转动一周的过程中，整个电路产生的焦耳热Q。
18．（9分）
汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子，并用如图所示的装置测定了电子的比荷。玻璃管内阴极K发出的电子经阳极A与阴极K之间的高压加速后，形成一细束电子流，以平行于电容器两极板的速度进入板间区域，D1、D2两极板间距为d。若两极板间无电压，电子将打在荧光屏上的中点P1。
（1）现给两极板D1、D2间加电压，形成场强为E的匀强电场，此时电子打在荧光屏上的P2点，请你判断D1、D2哪个极板电势高，并求出两极板之间的电压U的大小；
（2）保持两极板D1、D2间场强E不变，再在极板间施加一个方向垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场，则电子在荧光屏上产生的光点又回到P1点，求此时电子通过极板区域的速度大小v；
（3）在（2）问中，将电场撤去后，保持磁场B不变，发现电子在匀强磁场中做半径为R的匀速圆周运动，求电子的比荷（e、m分别为电子的电荷量与质量）。
19.（10分）
某村庄较远处修建了一座小型水电站，河水的流量m3/s，落差m。河水减少的重力势能有62.5%供给发电机，发电机的效率为90%。该水电站到用户之间需要进行远距离输电，如图所示。已知发电机的输出电压V，用户需要的电压V，两地间输电线的总电阻Ω，输电线上损耗的功率为发电机输出功率的4%，水的密度kg/m3。升压、降压变压器均可视为理想变压器。重力加速度g=10m/s2。求：
（1）发电机的输出功率P；
（2）输电线上通过的电流I线及降压变压器的输入电压U3；
（3）升压、降压变压器上原副线圈匝数比及。
20.（12分）
类比是研究问题的常用方法。
（1）情境1：图甲是弹簧振子的模型。将振子从平衡位置向左压缩一段距离后释放，振子就开始来回振动，不计空气和摩擦阻力，其位移x、速度等物理量呈现出周期性变化。已知振子的质量为m，弹簧劲度系数为k。
甲 乙
a．在图乙中画出小球所受弹力F随位移x的变化图像（请在答题纸的虚线框内作图），并利用图像求位移为x时弹簧振子的弹性势能Ep；
b．若该弹簧振子的振幅为A，根据能量守恒定律，试推导小球的速度v与位移x的关系式。
（2）情境2：图丙是产生电磁振荡的原理图。先把开关置于电源一侧，为电容器充电，稍后再把开关置于线圈一侧，使电容器通过线圈放电。此后电容器极板上的电荷量q、线圈中的电流等物理量呈现出周期性变化。已知电容器的电容为C，线圈的自感系数为L。
a．类比情境1，利用图像求电容器极板上的电荷量为q时电容器储存的电场能Ec；
b．比较情境1和情境2中各物理量的变化关系，通过类比猜想完成下表。
情境1 情境2
填表①
填表②
对于猜想出的机械振动周期的表达式，你可能无法经过定量推导来检验，试定性提供一条其合理性的依据。
