2022-2023学年广州市名校第二中学高二（下）期中考试物理试卷（含解析）

2022-2023学年广州市名校第二中学高二（下）期中考试物理试卷
一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）
1. 匀速运行的列车经过钢轨接缝处时，车轮就会受到一次冲击。由于每一根钢轨长度相等，所以这个冲击力是周期性的，列车受到周期性的冲击做受迫振动。如图所示，为某同学设计的“减震器”原理示意图，他用弹簧连接一金属球组成“弹簧振子”悬挂在车厢内，金属球下方固定一块强磁铁不考虑磁铁对金属球振动周期的影响。当列车上下剧烈振动时，该“减震器”会使列车振幅减小。下列说法正确的是( )
A. “弹簧振子”的金属球振动幅度与车速无关
B. “弹簧振子”的振动频率与列车的振动频率相同
C. “弹簧振子”固有频率越大，对列车的减振效果越好
D. 若将金属球换成大小和质量均相同的绝缘球，能起到相同的减振效果
2. 如图为一种用电磁原理制作的充气泵的结构示意图，其工作原理类似打点计时器，当电流从电磁铁的接线处流入，吸引小磁铁向下运动时，以下选项中正确的是( )
A. 小磁铁的下端为极 B. 电磁铁上部的点磁场方向向上
C. 电磁铁外部的、两点磁场方向相反 D. 电磁铁外部的、两点磁场方向相同
3. 交流发电机的示意图如图所示，当线圈绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动时，电路中产生的最大电流为，已知线圈转动的周期为，下列说法正确的是( )
A. 图示位置磁通量最大，磁通量的变化率最大
B. 图示位置电流最大，方向为
C. 从图示位置开始经过，电流方向将发生改变
D. 从图示位置计时，线圈中电流随时间变化的关系式为
4. 如图所示，弹簧振子以点为平衡位置，在、两点之间做简谐运动。取向右为正方向，振子的位移随时间的变化如图所示，下列说法正确的是( )
A. 时，振子的速度方向向右
B. 时，振子在点右侧处
C. 和时，振子的加速度等大反向
D. 到 的时间内，振子的速度逐渐减小
5. 一列简谐横波沿轴正方向传播，波速为。时刻波形如图所示，且波刚传到点。下列说法正确的是( )
A. 波源振动的频率
B. 质点起振方向沿轴负方向
C. 在内，质点运动通过的路程为
D. 时，平衡位置在处的质点将运动到处
6. 下列四种情境中说法中正确的是( )
A. 图甲中，奥斯特利用该装置发现了电磁感应现象
B. 图乙中，线圈穿过磁铁从运动到的过程中，穿过线圈的磁通量先减小后增大
C. 图丙中，闭合线框绕垂直于磁场方向的轴转动的过程中，线框中没有感应电流产生
D. 图丁中，线框在与通电导线在同一平面内向右平移的过程中，线框中有感应电流产生
7. 在如图甲所示的电路中，电阻的阻值为，电压表和电流表均为理想电表，变压器为理想变压器，在变压器原线圈两端输入如图乙所示的电压，电压表的示数为，下列说法正确的是( )
A. 交流电的频率为 B. 变压器原线圈电压的有效值为
C. 电流表的示数为 D. 变压器原、副线圈的匝数之比为：
二、多选题（本大题共3小题，共12.0分）
8. 如图所示，甲、乙两个体重相等的小孩玩滑梯游戏，为半径很大的光滑圆槽，、两点在同一水平高度上，且弧长远小于半径，圆槽的最低点为，开始时甲静止在点，乙静止在弧的中点，听到哨声两人同时无初速滑下，则( )
A. 两人在点相遇 B. 两人在点左侧相遇
C. 相遇时的动能相同 D. 相遇时两人所受合力不相同
9. 图为一列简谐横波在时的波形图，图为媒质中平衡位置在处的质点的振动图象，是平衡位置为的质点，下列说法正确的是( )
A. 波速为 B. 波的传播方向向右
C. 时间内，运动的路程为 D. 时间内，向轴负方向运动
10. 表和表分别给出了某乐律调音阶中各音的频率和时声波在不同介质中的传播速度。关于波，下列说法中正确的是( )
表某乐律调的一个八度音阶中各音的频率
唱名 高
该唱名的频率与的频率之比
调
表 时，声波在不同介质中的传播速度
介质 空气 纯水 盐水 橡胶 软木 铜 铁
波速
A. 当声波由空气进入纯水中时，波长增大
B. 当声波由空气进入纯水中时，波长减小
C. 在空气中，该表中的“”音阶波长与“”音阶波长之比为
D. 在空气中，该表中的“”音阶波长与“高”音阶波长之比为
三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）
11. 在“利用单摆测重力加速度”的实验中：
下列说法正确的是______多选；
该实验应选细且伸缩性小的绳子当摆绳
测量单摆周期时应从摆球在最高点处开始计时
为了防止摆动过程中摆长的变化，应选甲、乙图中乙所示的细线悬挂方式
为了减小空气阻力对单摆周期测量的影响，应取个全振动的时间取平均值作为单摆的周期
在测摆球直径时，游标卡尺的示数如图丙所示，则摆球的直径为______；
实验中改变摆长，测出多组摆长与对应周期的数据，作出如图丁所示的图像，根据图像可知当地的重力加速度大小______。
12. 为测量一段长度已知为、粗细均匀的电阻丝的电阻率，某小组采用了如下实验操作：
甲 甲
用图甲中的螺旋测微器测量电阻丝的直径。先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，当测微螺杆快接近电阻丝时，再旋转___________选填“”“”或“”，直到听见“喀喀”的声音为止；利用螺旋测微器测定电阻丝的直径，示数如图甲所示，则可读得直径为___________。
用图乙所示电路图测量电阻丝的电阻，其中为一定值电阻。请用笔画线代替导线，把图丙中的实物电路补充完整。
第一次按图乙所示的电路测量，调节滑动变阻器的滑片，测得多组电压及电流的值；第二次将电压表改接在、两点测量，测得多组电压及电流的值，并作出如图丁所示的图像。则第一次测量得到的图线是___________选填“”或“”，由图像可得电阻丝的电阻___________，最后，根据电阻定律可求得电阻丝的电阻率___________。用、、及常量表示
四、计算题（本大题共3小题，共30.0分）
13. 甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中沿轴相向传播，波速，某时刻的波形如图所示。
处的质点开始振动时刻作为计时起点，请写出其振动方程；
处的质点从图示时刻开始经过的过程中通过的路程。
14. 如图所示，两条足够长的光滑平行金属导轨水平放置，并处于竖直向下的匀强磁场中。导轨间距为，左端接有阻值的定值电阻。两根完全相同的轻质弹簧左端固定，右端连接质量为、长度为、电阻为的导体棒。开始时弹簧处于原长。导体棒在水平向右的拉力作用下，从静止开始向右移动一段距离，在此过程中拉力做功为。撤去拉力，当弹簧第一次恢复原长时闭合电键，此时通过电键的电流强度为。导体棒运动过程中始终与导轨垂直，不计空气阻力与弹簧形变过程中的能量损失。求：
电键闭合瞬间，流过棒的电流方向与回路中的感应电动势；
电键闭合瞬间，棒的速度大小与匀强磁场的磁感强度大小；
画出电键闭合后，电路中的电功率随时间变化的大致图像，并分析说明图线与坐标轴所围的总面积大小。
15. 如图甲所示，倾角为的绝缘斜面上固定有“”形状的光滑金属导轨电阻忽略不计，和长度均为，连线水平，长为．、处设有支架，一根粗细均匀的金属杆放置在支架上，金属杆长度为、电阻为在时，金属杆恰好离开支架。以中点为原点、为轴建立一维坐标系在时，对金属杆施加沿轴正方向的拉力，使其从处以恒定速度在导轨上沿轴正向运动金属杆与导轨接触良好磁感应强度为，其方向垂直于斜面向上，大小随时间的关系如图丙所示，取求：
金属杆的质量；
推导金属杆从处运动到点过程中拉力与位置坐标的关系式，并在图乙中画出关系图象；
求金属杆从处运动到点的全过程产生的焦耳热．

答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、“弹簧振子”的金属球振动幅度与驱动力的频率有关，而列车受到周期性的冲击做受迫振动的频率与车速有关，故A错误；
B、根据受迫振动稳定时的频率和驱动力的频率一致，可知“弹簧振子“的振动频率与列车的振动频率相同，故B正确；
C、当“弹簧振子”的固有频率等于受迫振动的频率时，金属球振动幅度最大，这样更好的把能量传递给“弹簧振子”，对列车起到更好的减振效果，所以并不是“弹簧振子”固有频率越大，对列车的减振效果越好，故C错误；
D、若将金属球换成大小和质量均相同的绝缘球，那么绝缘球在振动时就不会产生电磁阻尼，达不到相同的减震效果，故D错误；
故选：。
弹簧振子属于受迫振动，物体的频率等于驱动力频率；当振子的固有周期等于驱动力的周期时，振子振幅最大，发生共振。
本题要注意“弹簧振子”的固有频率等于受迫振动的频率是共振的条件，此时振幅最大。
2.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了安培定则在生活中的应用，符合高考考查方向。
由安培定则知电磁铁的上端为极，再根据同名磁极相互吸引，异名磁极相互排斥判定小磁铁的极性。
【解答】
当电流从电磁铁的接线处流入时，根据安培定则可知，电磁铁的上端为极，吸引小磁铁向下运动，则小磁铁的下端为极，电磁铁上部的点磁场方向向下，AB错误；
C.由于电磁铁上端为极，下端为极，图中点磁场方向向上，点磁场方向也向上，、两点磁场方向相同，C错误，D正确。
故选D。

3.【答案】
【解析】解：、图示位置为中性面，磁通量最大，磁通量的变化率最小，电流最小，每经过一次图示位置的中性面，电流方向就改变一次，故ABC错误；
D、图示位置为中性面，从图示位置计时，线圈中电流随时间变化的关系式为，故D正确。
故选：。
本题主要考查了中性面，明确线圈位于中性面位置，此时磁通量最大，磁通量的变化率最小，电流最小，每经过一次图示位置的中性面，电流方向就改变一次
4.【答案】
【解析】
【分析】
速度方向在位移时间图象中看斜率的正负，振子加速度根据回复力公式计算，从最大位移处到平衡位置的过程中速度增大。
【解答】
A.由图象乙知， 时，图象的斜率为负，说明振子的速度为负，即振子的速度方向向左，A错误；
B.在一内，振子做变减速运动，不是匀速运动，所以 时，振子不在点右侧处，B错误；
C. 和 时，振子的位移完全相反，由，振子的加速度等大反向，C正确；
D. 到 的时间内，振子的位移减小，正向平衡位置靠近，速度逐渐增大，D错误。
故选C。

5.【答案】
【解析】
【分析】
由图得到波长，即可根据波速求得周期；根据波的传播方向得到质点开始振动方向；根据质点振动方程求质点位移；质点不会随波逐流。
机械振动问题中，一般根据振动图像或质点振动得到周期、质点振动方向；再根据波形图像得到波长和波的传播方向，从而得到波速及质点振动，进而根据周期得到路程。
【解答】
A.根据图像可知，波的波长 ，根据，解得，周期，A错误；
B.根据同侧法，可知波沿轴正方向传播，则质点的振动方向是沿轴正方向，则质点起振方向沿轴正方向，B错误；
C.根据，质点的振动方程为，在内，质点为位移，通过的路程为，C正确；
D.平衡位置在处的质点只能在平衡位置振动不能移动，D错误。
故选C。
6.【答案】
【解析】
【分析】
奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了电磁感应现象；根据条形磁铁的磁场的特点判断选项；根据产生感应电流的条件判断选项。
该题考查常见的磁场的特点以及产生感应电流的条件，注意产生感应电流的条件是解答的关键。
【解答】
A、奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第利用该装置发现了电磁感应现象，故A错误；
B、根据条形磁铁的磁场的特点可知，当线圈穿过磁铁从运动到的过程中，穿过线圈的磁通量先增大后减小，故B错误；
C、图丙中，闭合线框绕垂直于磁场方向的轴转动的过程中，线框平面与磁感应强度方向之间的夹角发生变化，穿过线框的磁通量也发生变化，所以线框中有感应电流产生，故C错误；
D、距离通电直导线越远，磁感应强度越小，所以在图丁中，线框在与通电导线在同一平面内向右平移的过程中，向里穿过线框的磁通量减小，线框中有感应电流产生，故D正确。
故选D。
7.【答案】
【解析】
【分析】
根据交流电的图象确定交流电的频率和最大值，从而确定有效值再根据变压器原理确定输出电压的有效值，由欧姆定律求出输出电流，再根据功率相等求出原线圈中的电流根据匝数之比等于电压之比求出原、副线圈的匝数之比。
本题考查理想变压器的电压与匝数的关系，电流与匝数的关系，理解理想变压器的功率不变，同时注意掌握交流电图象的性质。
【详解】
A.交流电的周期为频率为：，选项A错误；
B.变压器原线圈电压的有效值为：，选项B错误；
C.根据变压器两边的功率关系可知，解得电流表的示数为，选项C错误；
D.变压器原、副线圈的匝数之比为，选项D正确。
故选D。

8.【答案】
【解析】
【分析】
弧长远小于半径，则甲、乙在圆弧内的运动可视为简谐振动类单摆，在运动过程中机械能守恒。
本题主要是能够根据题意知道甲、乙在圆弧内的运动可视为类单摆运动，根据周期公式判断在何处相遇。
【解答】因为弧长远小于半径，则甲、乙在圆弧内的运动可视为类单摆运动，根据单摆的周期公式有：，所以周期相同，分别从、同时无初速滑下到点都经过四分之一周期，故两人在点相遇，故A正确，B错误；
下滑过程机械能守恒，所以相遇时甲的动能大于乙的动能，根据，所以相遇时甲的合力大于乙的合力，故C错误，D正确。
9.【答案】
【解析】
【分析】
先根据质点的振动方向，判断波的传播方向，再根据波长和周期求波速；据波形成的条件和特点分析各质点的振动情况。
熟练利用波形平移法判断质点的振动方向与传播方向、利用周期表示时间，求质点的路程、注意时间和空间周期性的对应。
【解答】
A.由图可知该简谐横波波长为，由图知周期为，则波速为，故A正确；
B.根据图的振动图象可知，在处的质点在时振动方向向下，所以该波向左传播，故B错误；
C.由于时，质点在波谷，且，所以在时间内，质点的路程为，故C正确；
D.由于该波向左传播，由图可知时，质点已经在波谷，所以可知时间内，向轴负方向运动，故D正确；
故选：。
10.【答案】
【解析】当声波由空气进入纯水中时，频率不变，由表可知，波速变大，根据 可知，声波的波长变大，故B错误A正确；
C.在空气中，各音阶的波速相同，根据 可知，音阶的波长与频率成反比，则由表可知，调的“”音阶波长与调的“”音阶波长之比为
故C正确，D错误。
故选AC。
11.【答案】；；。
【解析】
【分析】
本题主要考查“利用单摆测重力加速度”的实验，明确实验原理和注意事项是解决问题的关键。
根据实验原理和注意事项分析即可；
根据游标卡尺的读数方法即可求得摆球的直径；
根据单摆的周期公式，整理得到与的关系，结合图象即可求得当地的重力加速度大小。
【解答】
A.为了保证摆长不变，该实验应选细且伸缩性小的绳子当摆绳，故A正确；
B.测量单摆周期时应从摆球在最低点处开始计时，故B错误；
C.为了防止摆动过程中摆长的变化，应选甲、乙图中乙所示的细线悬挂方式，故C正确；
D.为了减小空气阻力对单摆周期测量的影响，应取多个全振动的时间取平均值作为单摆的周期，故D错误。
游标卡尺的精确度是，则摆球的直径为；
根据单摆的周期公式：得：，由图像可知解得：，解得：。
12.【答案】
【解析】用如图甲的螺旋测微器测量电阻丝直径，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，再旋微调旋钮，直到听见“喀喀”的声音为止；测量时需要选择电阻丝的不同位置进行多次测量，再取平均值作为电阻丝的直径，目的是为了减少偶然误差。
由螺旋测微器的读数规则可知其直径
实物电路图如图所示
第一次测量按乙图的电路，根据欧姆定律可得
第二次测量将电压表改接在、两端，根据欧姆定律可得
可知
可知第一次测量得到图线是 ，由图像数据可得
联立可得
由电阻定律可得
13.【答案】 处是振动加强点，该处质点的振幅为
两列波的周期为
所以振动方程为
在内 处的质点不振动；内甲波引起质点振动半个周期，通过的路程为
内，甲、乙两列波共同使质点振动，甲波使质点从平衡位置振动到波谷，乙波使质点从平衡位置振动到波峰位置，所以内通过的路程为
所以从图示时刻开始经过 的过程中通过的路程为

【解析】本题考查波的叠加和波速。
14.【答案】【小题】电流方向由向
感应电动势
【小题】拉力做功，所做的功使的机械能增加，当撤去拉力，此时，棒和弹簧具有弹性势能和动能
即
撤去拉力，恢复原长的过程中，只有弹簧弹力做功，机械能守恒，弹性势能全部转化为动能，此时的动能为。
可得
切割磁感线产生感应电动势
即 ，可得
【小题】

图线与坐标轴所围面积数值上等于从闭合电键到棒停止运动过程中电路中产生的全部电能，不计能量损失，产生的电能全部来源于棒切割磁感线所消耗的机械能，因此，图线与坐标轴所围面积大小为。

【解析】 略
略
略
15.【答案】解：由图丙可知，变化的磁场产生的感应电动势
在时，金属杆的安培力恰好与重力的分力平衡，此时金属杆恰好可以离开支架，此时的
从开始，在的作用下，杆往上运动，杆在导轨间的长度与位置关系是
对应的电阻为
电流
杆受的安培力
根据平衡条件得
，
，
画出的图象如图所示
；
外力所做的功等于图线下所围的面积，即
而杆的重力势能增加量
故全过程产生的焦耳热


【解析】见答案
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