黑龙江省哈尔滨市第九高级中学2022-2023学年高二下学期期中考试物理试题（含答案）

哈尔滨市第九高级中学2022-2023学年高二下学期期中考试
物理试卷
（考试时间：90分钟 满分：100分）
Ⅰ卷（选择题，14小题，共48分）
一、单项选择题（本题共8小题，每题3分，共24分，在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求）
1.如图为某鱼漂示意图。当鱼漂静止时，水位恰好在O点。用手将鱼漂往下按，使水位到达M点。松手后，鱼漂会上下运动，水位在M、N之间来回移动，且鱼漂的运动是简谐运动。下列说法正确的是（ ）
A.水位在O点时，鱼漂的速度最大
B.水位到达N点时，鱼漂的位移向下最大
C.水位到达M点时，鱼漂具有向下的加速度
D.水位到达M点时，鱼漂振幅最大
2.单匝闭合矩形线框电阻为R，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量与时间t的关系图像如图所示。下列说法正确的是（ ）
A.感应电动势瞬时值为
B.线框的感应电动势有效值为
C.从到过程中线框的平均感应电动势为
D.线框转一周外力所做的功为
3.如图所示，一轻质弹簧上端固定，下端悬挂一物块，取物块静止时所处位置为坐标原点O，向下为正方向，建立Ox坐标轴。现将物块竖直向下拉到A位置后由静止释放，不计空气阻力。已知物块的质量为m，弹簧的劲度系数为k，A位置的坐标为，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A.物块在A位置时的回复力大小为
B.在任意周期内物块通过的路程一定等于
C.该简谐振动的振幅为
D.物块到O位置时的动能为
4.图一为某超声波发生器中的核心元件—压电陶瓷片。为使得压电陶瓷片发生超声振动，需要给它通入同频率的高频电信号。图二为高频电信号发生原理图，已知某时刻电流i的方向指向A极板，且正在增大，下列说法正确的是（ ）
A.A极板带负电 B.线圈L两端的电压在增大
C.磁场能正在转化为电场能 D.减小自感系数L，可以减小超声振动的频率
5.以往，已知材料的折射率都为正值.现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值，称为负折射率材料.位于空气中的这类材料，入射角i与折射角r依然满足，但是折射线与入射线位于法线的同一侧（此时折射角取负值）.若该材料对于电磁波的折射率，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是（ ）
A. B.
C. D.
6.某同学设计了一个加速度计，如图所示，较重的滑块2可以在光滑的框架1中平移，滑块两侧用弹簧3拉着：R为滑动变阻器，4是滑动片，它与变阻器任一端之间的电阻值都与它到这端的距离成正比。这个装置就是一个加速度传感器。两个电源E完全相同。按图连接电路后，电压表指针的零点位于表盘中央，当P端的电势高于Q端时，指针向零点右侧偏转。将框架固定在运动的物体上，下列说法正确的是（ ）
A.这种传感器输入的物理量是位移，输出的物理量是电压
B.若观察到电压表的指针向右偏转，说明物体具有与图示方向相同的加速度
C.若观察到电压表指针在零点，说明物体处于静止状态
D.电压表指针的偏转角度与加速度大小成正比
7.如图（甲）所示，理想变压器原副线圈匝数比，原线圈接有交流电流表，副线圈电路接有交流电压表V、交流电流表、滑动变阻器R等，所有电表都是理想电表，二极管D正向电阻为零，反向电阻无穷大，灯泡L的阻值恒定。原线圈接入的交流电压的变化规律如图（乙）所示，则下列说法正确的是（ ）
A.由图乙可知交流发电机转子的角速度为
B.交流电压表V的读数为
C.灯泡L两端电压的有效值为
D.当滑动变阻器的触头P向上滑动时，电流表示数减小，电压表V示数减小
8.均匀介质中，波源位于O点的简谐横波在水平面内传播，波面为圆。时刻，波面分布如图（a）所示，其中实线表示波峰，虚线表示相邻的波谷，A处质点的振动图像如图（b）所示，z轴正方向竖直向上。下列说法正确的是（ ）
A.该波从A点传播到B点，所需时间为2s
B.时，B处质点位于波峰
C.时，C处质点振动速度方向竖直向上
D.时，D处质点所受回复力方向竖直向上
二、不定项选择题（本题共6小题，每题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，至少有两个选项正确，选不全的得2分，有选错的得0分）
9.如图所示的现象中，解释成因正确的是（ ）
A.图甲所示泊松亮斑是由于光的衍射形成的
B.图乙所示水中的气泡看上去特别明亮，主要是由于光的折射引起的
C.图丙所示疾驰而过的急救车使人感觉音调变化，是由于多普勒效应引起的
D.图丁所示竖直的肥皂膜看起来常常是水平彩色横纹，是由于光的衍射产生的
10.一列简谐横波沿x轴传播，时刻的波形如图中实线所示，时刻的波形如图中虚线所示。波源不在坐标原点O，P是传播介质中离坐标原点处的一个质点。则以下说法正确的是（ ）
A.质点P的振幅为0.05m
B.波的频率可能为12.5Hz
C.波的传播速度可能为
D.在时刻与P相距5m处的质点一定沿x轴正方向运动
11.如图所示，利用单色光照射透明标准板来检查平面N的上表面的平滑情况，观察到现象如图乙所示的条纹中的A和B的情况，这说明（ ）
A.N的上表面A处向上凸起 B.N的上表面B处向上凸起
C.N的上表面A处向下凹陷 D.N的上表面B处向下凹陷
12.某介质中两持续振动的振源P、Q分别位于x轴上和处，时刻两振源同时开始振动时刻在x轴上第一次形成如图所示的波形。则下列说法正确的是（ ）
A.振源Q的这列波波长为3cm
B.振源P起振方向沿y轴正方向
C.两列波在处相遇后，该质点的振动始终加强
D.振源为Q的振动方程为
13.光导纤维是一种由玻璃或塑料制成的双层光传导工具。较好的光导纤维，其光传输损失极少。如图所示，一条长直光导纤维的长度，内芯的折射率，在内芯与包层的分界面发生全反射的临界角。现一束细光从左端面中点射入内芯，下列说法正确的是（ ）
A.为使射入的光在内芯与包层的界面恰好发生全反射，光在左端面的入射角应为53°
B.光导纤维中内芯材料的折射率应小于包层材料的折射率
C.若从左端射入的光能够传送到右端（无损失），则光在光导纤维内传输的最短时间约为
D.若从左端射入的光能够传送到右端（无损失），则光在光导纤维内传输的最长时间约为
14.哈九中为保障学校用电安全，让学生能够安心自习，学校特意完善了供电输电系统。如图所示，发电机的矩形线框处于磁感应强度大小为B的水平匀强磁场中，线框面积，匝数匝，电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴以3000转/分的转速匀速转动，其输出端通过电刷与升压变压器的原线圈相连，图中电压表示数为250V，降压变压器原、副线圈的匝数之比为，降压变压器的副线圈接入到教室供电，两变压器间的输电线等效电阻，变压器均为理想变压器。学校有四十间教室，教室内设备额定工作电压均为，每间教室的最大功率为。当四十间教室均满负荷工作时（ ）
A.输电线上损失的电压为400V B.匀强磁场B的大小为
C.升压变压器原、副线圈匝数之比为 D.该供电系统的输电效率约为73%
Ⅱ卷（非选择题，6小题，共52分）
三、实验题
15.（6分）某实验小组用图甲所示装置做“用单摆测重力加速度”的实验。
（1）为了利用单摆较准确地测出重力加速度，可选用的器材为______；
A.20cm长的结实的细线、小木球、秒表、米尺、铁架台
B.100cm长的结实的细线、小钢球、秒表、米尺、铁架台
C.100cm长的结实的细线、大木球、秒表、50cm量程的刻度尺、铁架台
D.100cm长的结实的细线、小钢球、秒表、50cm量程的刻度尺、铁架台
（2）如图乙，用游标卡尺测量摆球直径，摆球直径______cm；
（3）某同学测量了6组数据，在坐标纸上描点作图得到了如图丙所示的图像，其中T表示单摆的周期，L表示单摆的摆长，结合图像计算出当地的重力加速度______（取3.14，计算结果保留3位有效数字）
16.（8分）古希腊时代，托勒密曾做过光的折射实验，得到了折射角与入射角成正比的结论。一千年后，阿勒·哈增指出托勒密的结论与事实不符，1621年，荷兰的斯涅耳通过实验得到了折射定律的正确表达式。此定律是几何光学的基本实验定律，某次高中物理实验课上，同学们用“插针法”测定玻璃砖的折射率。
（1）下列关于本次实验的说法正确的是______；
A.为保证实验现象明显，实验时入射角越大越好。
B.该实验只能测量两面平行的玻璃砖的折射率
C.插大头针时应使和、和的间距稍大一些，可以减小误差
D.插大头针时，大头针应垂直纸面插放
（2）第一小组的同学用同一套器材完成了三次实验，记录下如图所示的玻璃砖界线和三组大头针扎下的孔洞，其中实验操作正确的是______。
A. B. C.
（3）第二小组两位同学选择的器材和操作如下：
A.甲同学在白纸上正确画出平行玻璃砖的两个界面与后，在实验过程中将玻璃砖垂直于方向沿纸面向上平移了少许，其它操作正确。
B.乙同学在白纸上画、两界面时绘图失误，白纸上记录的玻璃砖两界面间距比实际上的平行玻璃砖两界面的间距稍微大些，其它操作正确。
甲同学测出玻璃砖的折射率与真实值相比______。乙同学测出玻璃砖的折射率与真实值相比______。（填“偏大、偏小、不变”）
（4）第三小组的几名同学在经过多次实验后选取了正确操作得到的实验记录，并进行了数据处理。该小组同学在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作一半径为5.00cm的圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B点，再过A、B点作法线的垂线，垂足分别为C、D点，如图所示。测得，，则玻璃的折射率______（结果保留两位小数）
17.（8分）如图所示，一种光学传感器是通过接收器Q接收到光的强度变化而触发工作的，光从挡风玻璃内侧P点射向外侧M点再折射到空气中，测得入射角为，折射角为；光从P点射向外侧N点，刚好发生全反射并被Q接收，已知挡风玻璃的厚度为d，光在空气中的传播速度为c，求：
（1）该挡风玻璃的折射率；
（2）接收器Q到光源P的距离L。
18.（8分）最近两年以来，地震在世界各地频频出现，让人感觉地球正处于很“活跃”的时期。地震波既有横波，也有纵波，若我国地震局截获了一列沿x轴正方向传播的地震横波振幅为A，在t（图中实线）与（图中虚线）两个时刻x轴上区间内的波形图如图所示，求：
（1）该地震波质点振动的周期T；
（2）该地震波最小波速为多少；
（3）处的质点在0.2s内通过的最小路程。
19.（9分）2022年6月，我国首艘完全自主设计建造的航母“福建舰”下水亮相，除了引人注目的电磁弹射系统外，电磁阻拦索也是航母的“核心战斗力”之一，其原理是利用电磁感应产生的阻力快速安全地降低舰载机着舰的速度。如图所示为电磁阻拦系统的简化原理：舰载机着舰时关闭动力系统，通过绝缘阻拦索拉住轨道上的一根金属棒ab，金属棒ab瞬间与舰载机共速并与之一起在磁场中减速滑行至停下。已知舰载机质量为M，金属棒质量为m，接入导轨间电阻为r，两者以共同速度为进入磁场。轨道端点MP间电阻为R，不计其它电阻。平行导轨MN与PQ间距L，轨道间有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度为B。除安培力外舰载机系统所受其它阻力均不计，求：
（1）舰载机和金属棒一起运动的最大加速度a；
（2）舰载机减速过程中金属棒ab中产生的焦耳热。
20.（13分）如图所示，足够长的平行金属导轨固定在倾角的绝缘斜面上，导轨间距，电阻不计；沿导轨方向建立x轴，虚线EF与坐标原点O在同一水平线上；空间存在垂直于斜面的磁场，取垂直于斜面向上为正方向，则磁感应强度的分布为。现有一质量、电阻的金属棒ab放置在导轨上，下方还有质量、边长均为I的U形框，其中金属棒de的电阻，cd、ef两棒是绝缘的，金属棒、U形框与导轨间的动摩擦因数均为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力.给金属棒ab一个沿斜面向下的瞬时速度，g取。
（1）若，求此瞬间金属棒ab上感应电流的方向和电势差U；
（2）为使棒、框碰撞前U形框能保持静止，求应满足的条件；
（3）若金属棒ab位于处，当时，金属棒ab与U形框发生完全非弹性碰撞，求最终静止时de边的坐标。
高二下期中物理答案
选择题
1.A 2.D 3.C 4.A 5.C 6.D 7.C 8.C 9.AC 10.BC 11.BC 12.BD 13.AD 14.ACD
实验题
15.（1）B （2）1.85 （3）9.86（每空2分）
16.（1）CD （2）C （3）不变 偏小 （4）1.52
第（3）问每空1分，其余每空2分
计算题
17.【答穼】（1）；（2）
【详解】（1）（2）光线在点发生折射由折射定律得【4分】
光在N点恰好发生全反射、则【2分】
即 【2分】
18.【答案】（1），（，1，2、3……） （2）；
（3）处的质点比处的质点先回到平衡位置
【详解】（1）根据题意有，（，1、2、3……）【2分】
所以，（，1、2、3……）【1分】
（2）由题图知，该地震波的波长为，最大周期为0.8s【2分】
根据波速与波长的关系可得，最小波速为【1分】
（3）地震横波沿轴正方向传播，0时刻，，【1分】
若路程最小，0.2s为周期，故最小路程为【1分】
19.【答条】（1）；
【详解】（1）初始时刻，金属棒的速度最大，感应电流最大，加速度最大，此时
【1分】
【1分】
【2分】
可得最大加速度【1分】
（2）根据能量守恒可知，舰载机停止时，整个回路产生的焦耳热【2分】
因此金属棒ab中产生的焦耳热【2分】
20.【答案】（1）从到，；（2）；（3）
【详解】（1）根据右手定则可知，金属棒ab上感应电流的方向从到
感应电动热【2分】
电路的总电阻
干路电流【1分】
故金属棒ab两端的电势差【2分】
（2）ab棒沿斜面向下运动时，由于
故
即重力沿斜面的分力与摩擦力等大、反向，因此ab棒受到的安培力即为合力，做加速度减小的减速运动，由左手定则可知，U形框受到的安培力沿斜面向上，de边所在处的磁感应强度
根据
可知，ab棒获得瞬时速度的瞬间，感应电流I最大，U形框最容易发生滑动，为使U形框静止，此时cd棒所受的静摩擦力应沿斜面向下且为最大值，大小为
因此安培力的最大值为【2分】
又知【1分】
联立解得【1分】
所以
（3）当时，U形框在碰撞前始终处于静止状态，设棒到达时的速度为，取沿斜面向下为正方向，由动量定理得【1分】
其中
联立解得
金属棒ab与U形框发生完全非弹性碰撞，由动量守恒定律得【1分】
解得碰撞后整体速度
同理，整体受到的安培力即为其合力，ab、de边所在处的磁感应强度之差
当整体速度为时，感应电流
受到的总安培力【1分】
由动量定理得【1分】
代入数据得
则整体的位移
故静止时边的坐标【1分】