北京市北京交通大学附属中学2023-2024学年高二下学期期中物理试卷（PDF版含答案）

北京交大附中 2023－2024 学年第二学期期中练习
高 二 物 理
2024.04
说明：本试卷共 8页，共 100分。考试时长 90分钟。
一、单项选择题。本题共 16 道小题，在每小题给出的四个选项中，只．有．一．个．选项是符合题意的。（每小题
2分，共 32分）
1．在下列四种物理现象之中，能说明同一种介质对不同单色光的折射率不同的是（ ）
A．光导纤维传播彩色光信号
B．肥皂泡上呈现彩色花纹
C．水面上的油膜呈现彩色光
D．一束白光通过三棱镜形成彩色光带
2．传感器是把非电学物理量（如位移、压力、流量、声强等）转换成电学量的一种元件。如图所示为一
种电容传感器，电路可将声音信号转化为电信号。电路中 a、b构成一个电容器，b是固定不动的金属板，
a是能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜。若声源 S发出频率恒定的声波使 a振动，则
a在振动过程中（ ）
A．a、b板之间的电场强度不变 S
b
B．a、b a板所带的电荷量不变
C．电路中始终有方向不变的电流
D．向右位移最大时，电容器的电容最大 G
3．如图所示， 是一个用折射率 > 2 的透明介质做成的棱镜，其截面为等腰直角三角形。现有一
束光从图示位置垂直入射到棱镜的 面上，则该光束（ ）
A．能从 面射出
B．能从 面射出
C．进入棱镜后速度不变
D．进入棱镜后波长变长
4．如图所示，（甲）→（乙）→（丙）→（丁）→（甲）过程是交流发电机发电的示意图，线圈的 ab边
连在金属滑环 K上，cd边连在金属滑环 L上，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在匀速
转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接。已知线圈转动的角速度为ω，转动过程中电路中的最大电
流为 Im。下列选项正确的是（ ）
1
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（甲） （乙） （丙） （丁）
A．在图（甲）位置时，线圈中的磁通量最大，感应电流为零
B．从图（乙）位置开始计时，线圈中电流 i随时间 t变化的关系式为 i=Imsinωt
C．在图（丙）位置时，线圈中的磁通量最大，磁通量的变化率也最大
D．在图（丁）位置时，感应电动势最大，cd边电流方向为 c→d
5．位于坐标原点处的波源发出一列沿 x轴正方向传播的简谐横波。t=0时波源开始振动，其位移 y随时间
t变化的关系式为y=Asin2πt，则 t=T时的波形图为（ ）
T
y y y y
A A A A
O x O x O x O x
-A -A -A -A
A B C D
6．自制一个原、副线圈匝数分别为 600匝和 190匝的变压器，原线圈接 12V的正弦交流电源，副线圈接
额定电压为 3.8V的小灯泡。实际测得小灯泡两端电压为 2.5V。下列措施有可能使小灯泡正常发光的是
（ ）
A．仅增加原线圈匝数
B．仅增加副线圈匝数
C．将原、副线圈匝数都增为原来的两倍
D．将两个 3.8V小灯泡并联起来接入副线圈
7．如图所示是由线圈 L和电容器 C组成的最简单的 LC振荡电路。先把电容器充满电，t=0时如图（a）
所示，电容器中的电场强度最大，电容器开始放电。t=0.02 s时如图（b）所示，LC回路中线圈上的电流
第一次达到最大值，则（ ）
A．0~0.02 s时间内，电流逐渐减小
B．t=0.05 s时，回路中的电流方向与图（b）中所示电流
方向相同
C．t=0.06 s时，线圈中的磁场能最大
D．t=0.10 s时，线圈中的电场能最大
2
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8．研究光电效应的实验规律的电路如图所示，加正向电压时图中光电管的 A
极接电源正极，K极接电源负极，加反向电压时，反之。当有光照射 K极时，
下列说法正确的是（ ）
A．K极中有无光电子射出与入射光频率无关
B．光电子的最大初动能与入射光频率有关
C．只有光电管加正向电压时，才会有光电流
D．光电管加正向电压越大，光电流强度一定越大
9．关于生活中遇到的各种波。下列说法正确的是（ ）
A．电磁波由空气进入水中时速度不发生变化，声波由空气进入水中时速度发生变化
B．手机在通话时涉及的波既有电磁波又有声波
C．太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传递速度相同
D．电视机遥控器发出的红外线波长和医院 CT中的 X射线波长相同
10．机械波和电磁波都能产生多普勒效应。下列现象中不．属于利用多普勒效应的是（ ）
A．交通警察利用测速仪向行进中的车辆发射频率已知的超声波，根据反射波的频率变化判断车速
B．医生向人体内发射频率已知的超声波，根据接收到的被血管中的血流反射后的超声波的频率变化，判
断血流的速度是否正常
C．发生雷电时，人们利用看见闪电与听见雷声的时间间隔来估算自己与雷电发生处之间的距离
D．天文学上通过对比某些元素在遥远天体上的发光频率与其静止在地球上的发光频率，判断天体相对于
地球的运动速度
11．一条绳子可以分成一个个小段，每小段都可以看做一个质点，这些质点之间存在着相互作用。如图所
示，1、2、3、4……为绳上的一系列等间距的质点，绳处于水平方向。质点 1在外力作用下沿竖直方向做
简谐运动，会带动 2、3、4……各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传向右端。质点 1的振动周期
为 T。t=0时质点 1开始竖直向上运动，经过四分之一周期，质点 5开始运动。下列判断正确的是（ ）
左 右
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
A．质点 1与质点 20间相距一个波长 B．质点 20开始振动时运动方向向下
C．t=T时质点 5 3T的加速度方向向上 D．t= 时质点 12的运动方向向上
2 4
12．一列沿 x轴传播的简谐横波，其周期 T=0.20s，在 t=0时的波形图像如图所示。其中 P、Q是介质中平
衡位置分别处在 x=1.0m和 x=4.0m的两个质点，若此时质点 P在正向最大位移处，质点 Q通过平衡位置
向下运动，则（ ）
A．该波沿 x轴正方向传播 y/cm
B．该波的传播速度为 2.0m/s 2 P Q
0
C．当质点 Q 3到达波谷时，质点 P位于平衡位置且向上运动 1 2 4 x/m-2
D．经过 0.50s，质点 Q通过的路程为 10cm
3
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13．如图所示，振幅、频率均相同的两列波相遇，实线与虚线分别表示两列波的波峰和波谷。某时刻，M
点处波峰与波峰相遇，下列说法中正确的是（ ）
A．该时刻质点 O正处于平衡位置
B．P、N O两质点始终处在平衡位置
C．随着时间的推移，质点 M将沿波的传播方向向 O点处移动 N M P
D．从该时刻起，经过二分之一周期，质点 M将到达平衡位置
14．用如图 1所示装置做圆孔衍射实验，在屏上得到的衍射图样如图 2所示，实验
发现，光绕过孔的边缘，传播到了相当大的范围。下列说法正确的是（ ）
A. 此实验说明了光沿直线传播
B. 圆孔变小，衍射图样的范围反而变大
C. 圆孔变小，中央亮斑和亮纹的亮度反而变大
D. 用不同波长的光做实验，衍射图样完全相同
15．一台发电机输出的电功率为 50 kW，输出电压为 250 V，现欲用变压器升压后向远处输电，输电线的
总电阻为 8 Ω，若不考虑输电线路的感抗和容抗对输电的影响，则（ ）
A．输送电压越高，输电线上损失的功率越大
B．发电机输出的电功率越大，输电线上损失的功率越小
C．若升压变压器的变压比为 1:4，输电线上损失的功率为 20 kW
D．若升压变压器的变压比为 1:8，输电线上损失的功率为 10 kW
16．哈尔滨工程大学科研团队研发的“悟空号”全海深 AUV，于当地时间 2021年 11月 6日 15时 47分，在
马里亚纳海沟“挑战者”深渊完成万米挑战最后一潜，最大下潜深度达 10896米，再次刷新下潜深度纪录。
在幽深的海底，要想知道潜水器所在位置并不容易，因为海水是导电媒质，电磁波在海水中的传播衰减很
大，且频率越高衰减越大，导致使用无线电波的 GPS的定位手段无计可施。声波是最有效的水下远距离传
播信息的载体。“悟空号”AUV就是通过装载的高速水声通信系统来传输信息的。声波在海水中传播时也会
被海水吸收一部分，而且频率越高吸收就越厉害，对于频率低的声波海水反而吸收少。结合以上信息，下
列说法正确的是（ ）
A．无线电波在海水中传播时，不会使海水产生感应电流
B．若海水清澈，光波在海水中的传播衰减就会很小
C．无线电波在介质中的传播速度，除了与介质有关外，还与本身的频率有关
D．声波的频率越低，在海水中传播的距离越远，但传播的速度越小
4
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二、多项选择题。本题共 4 道小题，在每小题给出的四个选项中，有．多．个．选项是符合题意的。（每小题 3
分，共 12分。每小题全选对的得 3分，选对但不全的得 2分，不选或有选错的该题不得分）
17．用如图甲单色光照射透明标准板 来检查平板 的上表面的平整情况，观察到如图乙所示条纹中的
和 的情况说明（ ）
P Q
A. 的上表面 P处向上凸起 B. 的上表面 Q处向上凸起
C. 的上表面 P处向下凹陷 D. 的上表面 Q处向下凹陷
18．如图所示，截面为等腰三角形的棱镜顶角α=41.30 ，一束白光以较大的 光
入射角θ从棱镜的一侧射入，通过棱镜后从另一个侧面射出，在光屏上形成 屏
α
由红到紫的彩色光带。当入射角θ逐渐减小到零的过程中，请根据下表中该 θ
棱镜材料对各种色光的折射率和发生全反射的临界角，判断光屏上彩色光
带的变化情况（ ）
色光 红 橙 黄 绿 蓝 紫
折射率 1.513 1.514 1.517 1.519 1.528 1.532
临界角 41.37 41.34 41.23 41.17 40.88 40.75
A．紫光最先消失，最后光屏上只剩下红、橙两种色光
B．红光最先消失，最后光屏上剩下黄、绿、蓝、紫四种色光
C．在此棱镜中，红光的速度最小
D．以上各种色光从空气进入此棱镜时紫光空气中的波长与介质中波长的比值最大
19．为了测量储罐中不导电液体的高度，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容器 C置于储罐中，
电容器可通过开关 S与线圈 L或电源相连，如图所示。当开关从 a拨到 b时，由 L与 C构成的回路中产生
振荡电流。当罐中的液面上升时（ ）
A．电容器的电容减小
B．电容器的电容增大
C．LC回路的振荡频率减小
D．LC回路的振荡频率增大
20．如图所示，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 xab为
6m。这列波的波长与波速可能的数值是（ ）
A．λ=24m B．λ=8m
C．v=1.2m/s D．v=0.2m/s
5
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三、实验题。本题共 3 道小题。（共 20分）
21．某同学用半圆形玻璃砖测定玻璃的折射率（如图所示）。实验的主要
A y
过程如下： P1 B
a．把白纸用图钉钉在木板上，在白纸上作出直角坐标系 xOy，在白纸上画一 P2 M
条线段 AO 表示入射光线。 a O a′
P x3
b．把半圆形玻璃砖 M 放在白纸上，使其底边 aa′与 Ox 轴重合。 C
c．用一束平行于纸面的激光从 y>0 区域沿 y 轴负方向射向玻璃砖，并沿 x 轴
图
方向调整玻璃砖的位置，使这束激光从玻璃砖底面射出后，仍沿 y 轴负方向传
播。
d．在 AO 线段上竖直地插上两枚大头针 P1、P2。
e．在坐标系的 y<0 的区域内竖直地插上大头针 P3，并使得从 P3一侧向玻璃砖方向看去，P3能同时挡住
观察 P1和 P2的视线。
f．移开玻璃砖，作 OP3 连线，用圆规以 O 点为圆心画一个圆（如图中虚线所示），此圆与 AO 线交点为
B，与 OP3 连线的交点为 C。确定出 B 点到 y 轴、x 轴的距离分别为 x1、y1、，C 点到 y 轴、x 轴的距
离分别为 x2、y2。
（1）根据上述所确定出的 B、C两点到两坐标轴的距离，可知此玻璃折射率测量值的表达式为 n= 。
（2）若实验中该同学在 y<0的区域内，从任何角度都无法透过玻璃砖看到 P1、P2，其原因可能是
_____________。
22．现用如图 1所示双缝干涉实验装置来测量光的波长。
（1）在组装仪器时单缝和双缝应该相互 放置。（选填“垂直”或“平行”）；
光源 凸透镜 滤光片 单缝 双缝 遮光筒 毛玻璃屏 目镜
图 1
（2）已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有 50分度。某同学调整
手轮使测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，并将该亮纹定为第 1 1 cm 2
条亮纹，此时测量头上游标卡尺的读数为 1.16mm；接着再同方向转动手轮，
0 1
使分划板中心刻线与第 6条亮纹中心对齐，此时测量头上游标卡尺的示数
如图 2所示，则读数为 mm。已知双缝间距 d=2.00×10-4m，
测得双缝到毛玻璃屏的距离 L=0.800m，所测光的波长λ=
图 2
nm。（保留 3位有效数字）；
23．在“用单摆测重力加速度”的实验中，某同学的主要操作步骤如下：
a．取一根符合实验要求的摆线，下端系一金属小球，上端固定在 O点；
b．在小球静止悬挂时测量出 O点到小球球心的距离 l；
c．拉动小球使细线偏离竖直方向一个不大的角度（约为 5°），然后由静止释放小球；
d．用秒表记录小球完成 n次全振动所用的时间 t。
6
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（1）用所测物理量的符号表示重力加速度的测量值，其表达式为 g= ；
（2）若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
填下列选项前的序号）
A．测量摆长时，把摆线的长度当成了摆长
B．摆线上端未牢固地固定于 O点，振动中出现松动，使摆线越摆越长
C t．测量周期时，误将摆球（n-1）次全振动的时间 t记为了 n次全振动的时间，并由计算式T= 求得周期
n
D．摆球的质量过大
（3）在与其他同学交流实验方案并纠正了错误后，为了减小实验误差，他决定用图象法处理数据，并通
过改变摆长，测得了多组摆长 l和对应的周期 T，并用这些数据作出 T2-l图象如图甲所示。若图线的斜率
为 k，则重力加速度的测量值 g= 。
T2
O l O T
甲 乙
（4 1 ）这位同学查阅资料得知，单摆在最大摆角 较大时周期公式可近似表述为 T=2π(1+ 2 ) 。为了
4 2
用图象法验证单摆周期 T和最大摆角 的关系，他测出摆长为 l的同一单摆在不同最大摆角 时的周期 T，
并根据实验数据描绘出如图乙所示的图线。根据周期公式可知，图乙中的纵轴表示的是 ，图
线延长后与横轴交点的横坐标为 。
四、论述、计算题。本题共 4 道小题。（共 36分。每题 9分）
要求：写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。有数值计算的小题，答案必须明确写出数值
和单位。解题中要用到、但题目未给出的物理量和数据，要在解题时做必要的说明。
24．如图所示,实线是一列沿 x轴正方向传播的简谐横波在 t=0时刻的波形曲线，虚线是这列简谐横波在
t=0.30 s时刻的波形曲线，求：
（1）x=0处质点在一个周期内走过的路程 s。
（2）波在一个周期内传播的距离 l。
（3）波的波速 v。
25．如图所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈 abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的
固定轴 OO′匀速转动，转动角速度ω=50rad/s，线圈的匝数 n=100、总电阻 r=10 ，线圈围成的面积 S=0.1m2。
线圈两端经集流环与电阻 R连接，电阻 R=90Ω，交流电压表可视为理想电表。已知磁场的磁感应强度 B=0.2T，
图示位置矩形线圈和磁感线平行。
1 O′（ ）从图示位置开始计时，写出通过矩形线圈的磁通量Φ随时间 t变化的关系式。 b c
（2）求电路中交流电压表的示数 U。（取 2=1.4）
a B
（3）线圈由图示位置转过 90° d的过程中，求通过电阻 R的电荷量 q。
R
O V
图 19
7
{#{QQABJYIAogAIAJBAARhCAQXgCkMQkAEAAKoGhAAEsAAACRNABCA=}#}
26．如图甲，O点为单摆的固定悬点，将力传感器接在摆球与 O点之间。现将摆球拉到 A点，释放摆球，
摆球将在竖直面内的 A、C之间来回摆动，其中 B点为运动中的最低位置。图乙表示细线对摆球的拉力大
小 F随时间 t变化的曲线，图中 t=0为摆球从 A点开始运动的时刻，g取 10m/s2。
（1）求单摆的振动周期和摆长。
（2）求摆球的质量。
（3）求摆球运动过程中的最大速度。
27．下图甲中 K、A是密封在真空管中的两电极，电极 K受到紫外线照射时能够发射电子。K、A间的电
压大小可调，电源的正、负极亦可对调（当电极 A的电势高于电极 K的电势时，电压为正）。保持光强不
变，改变电源的正、负极，以及移动变阻器的滑片，可得图乙所示电流表示数 I与电压表示数 U之间的关
系，当电压分别为–Uc和 U1时，对应光电流的大小分别为 0 和 I1，光电流的最大值为 I2。已知电子电荷
量为 e。
窗口
光束
K I
A K
A A I2
V I1 ·
直流电源 U
–Uc O U1
图甲 图乙
（1）求光电子的最大初动能 Ek；
（2）当所加电压为 U1时，求单位时间内由电极 K发出的光电子数 n；
（3）一种经典模型，计算光电效应中电子获得逸出金属表面所需能量的时间 t的方法如下：
一功率 P＝0.16W的紫外光源（可看作点光源）向四周均匀辐射能量，距离光源 r＝1m处放置一小块钾。
假设：钾原子为球状且紧密排列，紫外光的能量连续且平稳地被这块钾正对光源的表面的原子全部吸收，
并且每个原子吸收的能量全部给钾的最外层电子，使之逸出成为光电子。已知钾的逸出功 W＝2.3eV、其
原子半径 R＝0.13nm，取元电荷 e＝1.6×10–19C。
根据上述信息，计算 t的大小（结果保留三位有效数字）。并将计算结果与光电效应中“电子几乎是瞬时
（约 10–9s）逸出金属表面”的实验结果作比较，判断上述经典模型是否合理。
8
{#{QQABJYIAogAIAJBAARhCAQXgCkMQkAEAAKoGhAAEsAAACRNABCA=}#}
北京交大附中 2023－2024 学年第二学期期中练习答案
高 二 物 理 2024.04
一、单项选择题。（每小题 2分，共 32分）
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
D D B A D B C B B C D A B B C C
二、多项选择题。（每小题 3分，共 12分）
17 18 19 20
BC AD BC ABC
三、实验题。（共 20分）
21．（1）n= 2 （2）入射角过大，导致在界面上发生全反射
1
22．（1）平行（2）15.02，693
4π223 1 g= n
2l 2
．（ ） （2）C （3 4π θ l）g= （4）sin2 ，T=2π
t2 k 2 g
四、论述、计算题。（共 36分。每题 9分）
+3
24．（1）s=4A=2 m 2 l=20 cm 3 v= = 4 =20 +15（ ） （ ） cm/s= 2 + 1 m/s(n=0,1,2,3,…)
0.30 3 2
25．（1）Φ=BSsinωt=0.02sin50tWb （2）U=45 2V=63V （3）q=0.02C
26．（1）0.4πs 0.4m （2）0.05Kg 2（3） m/s
5
27．（1）由动能定理 Ek＝W，有 0－Ek＝－eUc，可得 Ek＝eUc
（2）当强度一定的紫外线照射到阴极 K时，单位时间内从阴极 K发出的光电子数 n是一定的，只是当光
电流未饱和（即电压为 U1时）时，说明从阴极发出的光电子不能全部到达阳极，只有当光电流达到饱和
q n t e
时，才说明从阴极发出的光电子全部到达阳极。根据电流的定义，有 I2 ne t t
n I可得 2
e
P
（3）由于该点光源均匀地向四周辐射能量，在离光源 r处，单位时间、单位面积上接收的能量 P0 4πr2
在 t 2时间内，正对光源的 1个钾原子的投影面积内接受的能量为 E P0 t πR
如果电子要从表面层中逸出，则其吸收的能量至少等于钾的逸出功，即 E≥W
4Wr2
联立以上各式，可以解得 t≥
PR2
代入数据，可得 t≥544s
可见，544s >>10–9s，说明该经典模型不合理。
（注：若按“ E＝W” 9计算，得 t 544s>>10 s亦可得满分）
{#{QQABJYIAogAIAJBAARhCAQXgCkMQkAEAAKoGhAAEsAAACRNABCA=}#}