2022-2023学年上海市第三女子中学高二（下）期中物理试卷（等级考）（含解析）

2022-2023学年上海市第三女子中学高二（下）期中物理试卷（等级考）
一、单选题（本题共11小题，共33分）
1.隔墙有耳表明声波( )
A. 穿透力强 B. 发生了反射现象 C. 发生了衍射现象 D. 发生了干涉现象
2.单摆在经过平衡位置时，它的( )
A. 回复力为 B. 加速度为 C. 速度为 D. 机械能为
3.关于如图四幅图的说法中，正确的是( )
A. 甲图中，手摩擦盆耳嗡嗡作响，水花飞溅，这属于多普勒效应
B. 图乙表示声源远离观察者时，观察者接收到的声音频率减小
C. 图丙中，频率越大的水波绕到挡板后面继续传播的现象越明显
D. 图丁中，干涉区域内两列波引起的振动加强点的位移始终最大
4.在某介质中，两列振幅和波长都相等的脉冲波相向传播，为、的中点，如图甲所示。在它们相遇的某一时刻出现两列波“消失”的现象，如图乙所示，下列说法错误的是( )
A. 该时刻三质点位移均为零 B. 该时刻三质点加速度均为零
C. 该时刻三质点速度均为零 D. 点位移始终为零
5.科技发展，造福民众。近两年推出的“智能防摔马甲”是一款专门为老年人研发的科技产品。该装置的原理是通过马甲内的传感器和微处理器精准识别穿戴者的运动姿态，在其失衡瞬间迅速打开安全气囊进行主动保护，能有效地避免摔倒带来的伤害。在穿戴者着地的过程中，安全气囊可以( )
A. 减小穿戴者动量的变化量 B. 减小穿戴者动量的变化率
C. 增大穿戴者所受合力的冲量 D. 减小穿戴者所受合力的冲量
6.如图所示，为灯泡，为自感系数很大的线圈，其直流电阻可忽略不计，为电源，为定值电阻，为开关，下列正确的是( )
A. 合上开关，灯逐渐变亮，后保持亮度不变
B. 合上开关，灯逐渐变亮。后逐渐变暗，直至熄灭
C. 电路稳定后断开开关，灯立即熄灭
D. 电路稳定后断开开关，灯将闪亮一下后逐渐变暗，直至熄灭
7.一列横波沿水平绳传播，绳的一端在时开始做周期为的简谐运动，经过时间，绳上某点位于平衡位置上方的最大位移处．则在时，该点位于平衡位置的( )
A. 上方，且向上运动 B. 上方，且向下运动 C. 下方，且向上运动 D. 下方，且向下运动
8.如图为水面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况，以波源、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，的振幅，的振幅，则下列说法正确的是( )
A. 处在、连线上的质点不一定都是振动加强点
B. 由于点是振动减弱点，所以它的振幅为零
C. 某时刻质点的位移可能为零
D. 再过半个周期，质点、的将是振动加强点
9.如图所示，在水平地面上有两个完全相同的钩码、处于静止状态，现在挂钩处分别对、施加竖直向上的恒力和，使钩码都竖直向上做匀加速直线运动，、两个钩码各自运动一段时间后撤去竖直向上的恒力作用，已知、向上运动的最大高度相等。忽略空气阻力作用，设对钩码的冲量大小为，对钩码的冲量大小为，则( )
A. B. C. D. 以上情况都有可能
10.质量的小球用轻质弹簧竖直悬挂，如图甲所示，把小球向下拉至某位置未超出弹性限度由静止释放，小球之后运动的速度时间图像如图乙所示取竖直向下为正方向，不计空气阻力，，则下列判断正确的是( )
A. 在时间内，重力的冲量为
B. 在时间内，弹簧弹力做功为
C. 小球从末到末的运动过程中，弹簧弹力的冲量大小为
D. 在末弹簧处于原长状态
11.如图所示为一交变电流随时间变化的图象，正负半轴都是正弦曲线的一个部分，则此交变电流的有效值为( )
A.
B.
C.
D.
二、填空题（本题共5小题，共20分）
12.蜘蛛虽有只眼睛，但视力很差，完全靠感觉来捕食和生活，它的腿能敏捷地感觉到丝网的振动，如图所示为丝网做受迫振动的振幅--频率关系图象．由图可知，落在网上的昆虫翅膀振动的频率为______左右时，蜘蛛感到网振动最为强烈，这种现象称为______．
13.如图______选填“”或“”所示是水波的反射现象。机械波发生折射时，传播方向发生改变，但______选填“波速”、“波长”或“频率”不变。
14.如图，在：半径为的光滑圆环上切下一小段圆弧，放置于竖直平面内，两端点距最低点高度差为将小环置于圆弧端点并从静止释放，小环运动到最低点所需的最短时间为______，在最低点处的加速度为______取
15.两列简谐波沿轴相向而行，波速均为，两波源分别位于、处，时的波形如图所示。则、两波的频率之比： ______；当时，点的位移为______。
16.如图所示，飞船在距某星球表面一定高度处悬停靠反推火箭的作用，选定相对平坦的区域后，减小反推火箭的作用，飞船开始加速下降，下降高度为，当“缓冲脚”触地时反推火箭立即停止工作，此时飞船速度为。随后飞船在“缓冲脚”的缓冲作用下，经减速到，停在该星球表面上。飞船质量，该星球表面的重力加速度。则飞船加速下降过程中，反推火箭对飞船所做的功为______J、从缓冲脚触地到飞船速度减为的过程中，地面对“缓冲脚”支持力的冲量大小为______。
三、简答题（本题共2小题，共24分）
17.适合于二期课改教材的考生某小型实验水电站输出功率是，输电线路总电阻是．
若采用输电，求输电线路损耗的功率．
若改用高压输电，用户端利用：：的变压器降压，求用户得到的电压．
18.一列横波在轴上传播，在时刻波形如图中实线所示，时刻波形如图中虚线所示。
求这列波的波速是多少；
若有另一列波能与这列波发生稳定干涉，则另一列波的最小频率是多少；
若此波在传播过程中遇到一根竖立的电线杆，是否会发生明显的衍射现象并说出判断依据。
四、综合题（本题共1小题，共10分）
19.如图所示，一小型发电机内有匝矩形线圈，线圈面积，线圈电阻可忽略不计。在外力作用下矩形线圈在匀强磁场中，以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴逆时针转动，发电机线圈两端与的电阻构成闭合回路。
判断如图所示位置线圈中的电流方向；
秒钟内线圈中电流方向改变几次；
线圈磁通量的最大值是多少，转到什么位置磁通量最大；
写出从中性面开始计时电动势的瞬时值表达式；
线圈匀速转动，求电流通过电阻产生的焦耳热。
五、计算题（本题共1小题，共10分）
20.如图所示，一质量的物块静置在粗糙的水平地面上，物块与地面的摩擦因数，从时刻开始对物块施加一水平力，其大小如图所示。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度，求：
到的过程中摩擦力产生的冲量大小和水平力产生的冲量大小；
时物块的速度大小。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：波遇到障碍物或小孔后继续传播的现象称为衍射现象，隔墙有耳表明声波发生了衍射现象。故ABD错误，C正确。故选：。
波遇到障碍物或小孔后继续传播的现象称为衍射现象；衍射现象是波的特有现象，一切波都会发生衍射现象。
本题考查波的衍射的性质，理解衍射任何情况下都能发生，同时理解日常生活中的衍射现象。
2.【答案】
【解析】解：、单摆在经过平衡位置时的位移为零，由可知，回复力为零；故A正确。
B、单摆在经过平衡位置时，即经过最低点时依然做圆周运动，合力指向圆心，所以加速度不为零，故B错误；
、单摆在经过平衡位置时的位移为零，速度最大，故此时动能最大，机械能不等于零，故CD错误；
故选：。
明确单摆的性质，知道单摆在平衡位置时，具有最大速度、最大动能，但位移为零，回复力为零。
本题考查对单摆运动的实质的理解，注意明确物体在平衡位置时的性质。
3.【答案】
【解析】解：、用双手摩擦盆耳，起初频率非常低，逐渐提高摩擦频率，当摩擦频率等于水的固有频率时，会发生共振现象，则嗡嗡声是因为共振现象，此时溅起的水花振幅最大，故A错误；
B、根据多普勒效应，可知声源远离观察者时，观察者接收到的声音频率减小，故B正确；
C、根据公式，可知频率越大的水波，波长越小，结合明显衍射的条件，可得频率越大的水波绕到挡板后面继续传播的现象越不明显，故C错误；
D、干涉区域内两列波引起的振动加强点的振幅始终最大，但是位移不是始终最大，如果是在平衡位置处，位移为零，故D错误。
故选：。
当摩擦频率等于水的固有频率时，会发生共振现象；根据多普勒效应判断；根据公式，结合明显衍射的条件判断；干涉区域内两列波引起的振动加强点的振幅始终最大。
本题考查了共振现象、多普勒效应、波的衍射现象、波的干涉现象等基础知识，学生深刻理解相关概念是解题关键。
4.【答案】
【解析】解：、由图可知该时刻三质点位移均为零，故A正确；
B、该时刻三质点处在平衡位置，所以加速度均为零，故B正确；
、左边脉冲波恰通过点传至点，右边脉冲波恰通过点传至点，所以、从平衡位置开始振动，速度不为零。两列波在点各自产生的振动位移始终大小相等、方向相反，所以点位移始终为零，速度始终为零。故C错误，D正确。
本题选错误的，
故选：。
两列振幅和波长都相同的半波在相遇时，根据波形平移法判断出两列波单独传播时引起的振动方向，振动方向相同，则振动加强；振动方向相反，则振动减弱。
本题考查波的叠加原理，及相遇后出现互不干扰现象．同时注意之所以两列在相遇时“消失”的原因是这两列波完全相同，从而出现振动减弱现象。
5.【答案】
【解析】解：在碰撞过程中，人的动量的变化量是一定的，而安全气囊的作用是延长了人与地面的接触时间，根据动量定理，可得，可知安全气囊减小了人所受到的合外力，即减小穿戴者动量的变化率，而穿戴者动量的变化量，也即穿戴者所受合力的冲量均未发生变化。故ACD错误，B正确。
故选：。
分析碰撞前后的动量变化关系，明确动量变化率的变化，再根据动量定理分析冲击力的变化。
本题考查动量定理的应用，要注意明确安全气囊增加了冲击时间，从而减小了冲击力。
6.【答案】
【解析】解：、、开关闭合时，电路中立即建立了电场，故立即就有了电流，故灯泡立即；但通过线圈的电流要增加，会产生自感电动势，电流缓慢增加；当电流稳定后，线圈相当于直导线，灯泡被短路，故电键闭合后，灯泡立即亮，但又逐渐变暗，直至熄灭，故A错误，B错误；
C、、由于闭合开关，电路稳定时，灯泡已经熄灭，而线圈产生的感应电流只能从原来的大小开始逐渐减小，所以开关断开时，灯将闪亮一下后逐渐变暗，直至熄灭，故C错误，D正确；
故选：。
电感线圈中电流变化时，会产生自感电动势，阻碍电流的变化；故电键接通瞬间通过线圈的电流缓慢增加，电键断开瞬间通过线圈的电流缓慢减少。
本题考查了通电自感和断电自感，关键要明确线圈中的自感电动势总是阻碍电流的增加和减小，即总是阻碍电流的变化。
7.【答案】
【解析】解：据题，经过时间，绳上某点位于平衡位置上方的最大位移处，在时，质点又振动了时间，一个周期可以分成四个，则在时，该点位于平衡位置的上方，而且向上运动．故A正确，BCD错误．
故选A
由题，经过时间，绳上某点位于平衡位置上方的最大位移处，在时，质点又振动了时间，根据时间与周期的关系分析质点的位置和速度方向．
将一个周期内简谐运动的过程分成四个，再分析质点的状态是常用的方法．
8.【答案】
【解析】解：两列波频率相同，又在同一介质当中，波速一定相同，而两列波的相位差恒定，故会在某些区域振动总是加强，某些区域总是减弱，所以、两点振动加强，处在、连线上的质点都是振动加强点，、两点始终为振动减弱点，故AD错误；
B.点是振动减弱点，它的振幅为：
代入数据得：，故B错误；
C.点为振动加强点，振动的加强点的振动始终加强，但是在参与振动，一会儿在波峰，一会儿在波谷，其位移在零至之间变化，所以质点的位移可以为零，故C正确。
故选：。
两列波频率相同，又在同一介质当中，波速一定相同，而两列波的相位差恒定，故会在某些区域振动总是加强，某些区域总是减弱；根据波的叠加原理计算振幅；无论加强点还是减弱点，都在参与振动。
本题考查波的叠加规律，知道了振动加强点和减弱点后，还要知道加强点并不是总在波峰或波谷，加强区域的点的位移也是周期性变化的。
9.【答案】
【解析】解：设钩码、的质量为，因，由牛顿第二定律知，钩码开始做匀加速直线运动的加速度
满足，由于上升的高度相同，则速度时间图像如图所示
根据图像可知上升过程中运动的总时间小于上升过程中运动的总时间，取向上为正方向，全过程根据动量定理有
对：
对：
所以，故A正确，BCD错误。
故选：。
画出图像分析运动时间，再根据动量定理分析冲量大小。
本题主要考查动量定理，利用动量定理解答问题时，要注意分析过程中物体的受力情况，质点合外力的冲量才等于动量的变化。
10.【答案】
【解析】解：在时间内，重力的冲量为，解得
故A错误；
B.在时间内由动能定理可得
重力做负功，故弹簧弹力做功大于。故B错误；
C.以向下为正，小球从末到末的运动过程中由动量定理可得，，
解得
故C正确；
D.在末时小球速度最大，小球处于平衡状态，根据二力平衡，此时弹簧处于拉伸状态。故D错误。
故选：。
根据冲量定义式，求重力冲量大小；
由动能定理，分析弹簧弹力做功；
由动量定理，求弹力冲量大小；
根据二力平衡，分析弹簧状态。
本题考查学生对冲量定义式、动能定理、动量定理、二力平衡规律的掌握，具有一定综合性，但难度不高。
11.【答案】
【解析】解：取一个周期时间，由电流的热效应求解；设电流的有效值为，则
其中，
解得：，故ABD错误，C正确
故选：。
求有效值方法：是将交流电在一个周期内产生热量与将恒定电流在相同时间内产生的热量相等，则恒定电流的值就是交流电的有效值。
求交流电的有效值，要根据电流的热效应，由有效值的定义求解．
12.【答案】；共振
【解析】解：由图可知，当在网上的昆虫翅膀振动的频率为左右时，丝网的振幅最大，蜘蛛感到网振动最为强烈；当策动力的频率等于物体的固有频率时，物体振动的振幅最大，这种情况倍称为共振．
故答案为：，共振
振子自由振动的频率由系统本身决定；受迫振动的频率由驱动力频率决定；由共振曲线可知，出现振幅最大，则固有频率等于受迫振动的频率，为．
本题关键明确自由振动与受迫振动的频率和振幅的不同，记住共振的条件，基础题．
13.【答案】 频率
【解析】解：反射光线与入射光线关于法线对称，所以图所示是水波的反射现象，机械波发生折射时，传播方向会发生改变，所以图所示是水波的折射现象；
机械波发生折射时，传播方向发生改变，但频率不变。
故答案为：；频率。
根据光的反射定律和折射定律可分析判断，波从一种介质进入另一种介质时，频率不变。
本题考查波的反射与折射定律，波从一种介质进入另一种介质时，波速和波长会发生改变，频率不变；发生折射时一定会发生反射；注意区分即可，不要死记硬背。
14.【答案】
【解析】解：将小球的运动等效成单摆运动，则小环运动到最低点所需的最短时间为周期，即最低时间为．
设小环运动到最低点时的速度为，根据机械能守恒定律得：
，得
小环在最低点的加速度为．
故答案为：，
由题，由于圆弧两端点距最低点高度差远小于圆弧的半径，小球在圆弧上的运动等效成单摆运动，小环运动到最低点所需的最短时间为周期．周期为，是圆弧的半径．
根据机械能守恒定律求出小环运动到最低点时的速度，由向心加速度公式求解加速度．
本题的解题关键是将小环的运动等效成单摆运动，即可根据单摆的周期公式和机械能守恒等知识求解．
15.【答案】：
【解析】解：两列波的传播速度大小相等，由可知：
A、两列波传播到点时所需要的时间分别为：，
A、两列波的周期为：，
点振动时间分别为：，而
根据波的叠加原理可知，、波传播至点时起振方向都向下，由独立性原理可知：，
所以：
故答案为：：；
由图像可以求得两列波的波长关系，结合速度相等求频率之比；
已知波速和传播时间，由求出波在内传播的距离，画出两波在时的波形图，由波的叠加确定、两点的位移。
解答本题时，要知道波在同一均匀介质中匀速传播，根据波形得到各个质点的位移，各个质点的实际位移等于各个波单独传播时引起位移的矢量和。
16.【答案】
【解析】解：飞船加速下降过程中由动能定理可得
代入数据解得：
从缓冲脚触地到飞船速度减为的过程中，以向下为正方向，由动量定理可得
代入数据解得
故答案为：；
根据动能定理列式得出火箭对飞船做的功；
选择正方向，根据动量定理列式得出地面对“缓冲脚”支持力的冲量。
本题主要考查了动能定理的相关应用，熟悉动能定理计算出力做的功，结合动量定理即可完成分析，要注意物理量的方向。
17.【答案】解：输电线路损耗的功率为
改用高压输电后，输电线上的电流强度变为
用户端在变压器降压前获得的电压
根据
用户得到的电压为
答：输电线上损失的功率为；改用高压输电后，用户得到的电压是．
【解析】根据功率的计算公式可得输电线上损失的功率；根据即可求得用户得到的电压．
考查学生运用电功率公式及变压器线圈匝数与电压的关系解决实际问题的能力．
18.【答案】解：若波沿轴正方向传播，则波向前传播的距离，
。
若波沿轴负方向传播，则波向前传播的距离，
；
由，得，
若波沿轴正方向传播，则，即；
若波沿轴负方向传播，则，即。
要发生稳定的干涉现象则两列波的频率必须相同，
所以得出另一列波的最小频率为；发生明显的衍射现象是有条件的，障碍物的尺寸比光波的波长小，或者跟波长差不多时，光才能发生明显的衍射现象。由于该波波长，大于电线杆竖直的尺寸，所以当波通过竖立的电线杆时会发生明显的衍射现象；答：若波沿正向传播这列波的波速是若波沿负向传播这列波的波速是；
若有另一列波能与这列波发生稳定干涉，则另一列波的最小频率是；
若此波在传播过程中遇到一根竖立的电线杆，由于该波波长，大于电线杆竖直的尺寸，会发生明显的衍射现象；
【解析】结合波形的重复性得到波平移距离的通项，根据求解波速；
根据求解最小频率；
根据明显的衍射现象的条件分析解答。
解决该题需要掌握平移法求解简谐波传播的波速，能正确分析传播距离与波长的关系；掌握障碍物的尺寸比光波的波长小是发生明显的衍射现象的条件。
19.【答案】解：由右手定则可知如图所示位置线圈中的电流方向沿。
线圈转动周期为；则秒钟内线圈转过的圈数为圈。线圈转圈过程中电流方向改变次，所以秒钟内线圈中电流方向改变次。
线圈转至竖直方向即中性面位置时线圈磁通量最大，为：。
该交流电的最大值：。
从中性面开始计时电动势的瞬时值表达式为。
交流电电压有效值为
线圈匀速转动，电流通过电阻产生的焦耳热。
答：图中电流方向沿方向；
秒钟内线圈中电流方向改变次；
线圈磁通量的最大值是，转到中性面位置磁通量最大；
从中性面开始计时电动势的瞬时值表达式为；
线圈匀速转动，电流通过电阻产生的焦耳热为。
【解析】】根据右手定则判断感应电流的方向；
线圈转圈过程中电流方向改变次，然后结合转速判断；
中性面位置时线圈磁通量最大，根据求出最大磁通量；
根据求得产生的感应电动势的最大值，线圈转动产生的感应电动势的瞬时值为；
根据有效值与最大值之间的公式求出有效值，根据电功的公式即可求得。
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．求电荷量时，运用交流电的平均值，求产生的热能时，用交流电的有效值．
20.【答案】解：最大静摩擦力等于滑动摩擦力
到的过程中摩擦力为滑动摩擦力，摩擦力产生的冲量大小：
水平力产生的冲量为图像与横轴围成的面积，即：
根据动量定理
代入数据解得：
答：到的过程中摩擦力产生的冲量大小是，水平力产生的冲量大小是；
时物块的速度大小是。
【解析】根据冲量的定义式即可求出摩擦力的冲量和拉力的冲量；
根据动量定理即可求出末速度。
本题考查动量定理，解题关键掌握图像的物理含义，注意动量的矢量性即可正确解答。
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