广西北海市2023-2024学年高二下学期期末教学质量检测物理试卷
1．（2024高二下·北海期末）中国科学技术大学团队利用纳米纤维与合成云母纳米片研制出一种能适应极端环境的纤维素基纳米纸材料。如图所示为某合成云母的微观结构示意图，在该单层云母片涂上薄薄的石蜡并加热时，融化的石蜡呈现椭圆状，则该合成云母（ ）
A．没有规则的外形 B．有固定的熔点
C．各原子都保持静止不动 D．是多晶体
【答案】B
【知识点】晶体和非晶体
【解析】【解答】本题考查了固体的相关问题，要了解单晶体与多晶体、非晶体的特性与区别。AB．由图可知，该合成云母中所含分子在三维空间中呈规则、周期性排列，是晶体，具有一定的几何外形，具有固定的熔点，故A错误，B正确；
C．组成物质的分子、原子或离子并不是静止不动的，他们在不停地振动，图中所画的点是他们振动的平衡位置，故C错误；
D．由于该云母片在融化石蜡过程中表现的导热性能的各向异性，可以判断该云母为单晶体，故D错误。
故选B。
【分析】根据单晶体、非晶体的的特点分析判断。
2．（2024高二下·北海期末）两列简谐横波在同一介质中M点产生的振动图像如图所示，则4s以后M点的振幅为（ ）
A．8cm B．5cm C．3cm D．2cm
【答案】D
【知识点】波的叠加
【解析】【解答】由图可知，4s以后两列波在M点叠加，以M点是振动减弱点，的振幅为
故选D。
【分析】波峰对波谷，所以M点是振动减弱点，振幅等于两波振幅相减。
3．（2024高二下·北海期末）如图所示，在光滑的水平面上有两物块A、B，其中A的质量为m，B的质量为2m，物块B的左端固定一个轻弹簧。一开始物块B及弹簧静止，物块A以速度沿水平方向向右运动，通过弹簧与物块B发生作用，则弹簧最大的弹性势能是（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【知识点】碰撞模型
【解析】【解答】本题关键对两物体的受力情况和运动情况进行分析，得出A和B的速度相同时，弹簧最短，弹性势能最大，然后根据动量守恒定律和机械能守恒定律列式研究。当A的速度大于B的速度时，弹簧的压缩量逐渐增大，当A、B速度相等时，弹簧被压缩到最短，弹簧的弹性势能最大，设系统的共同速度为。以A、B组成的系统为研究对象，以A的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得
解得
弹簧弹性势能最大值为
故ACD错误，B正确。
故选B。
【分析】A与B相互作用过程中，外力的合力为零，系统动量守恒，同时由于只有弹簧弹力做功，系统的机械能也守恒。当A与B速度相等时，弹簧最短，弹性势能最大，根据动量守恒定律和机械能守恒定律列式即可求最大弹性势能。
4．（2024高二下·北海期末）“柳条搓线絮搓棉，搓够千寻放纸鸢”，五月正是放风筝的好时节.如图所示，风力恒定的广场上，当风筝平面与水平面夹角为时，风力垂直于风筝平面，改变牵线拉力的大小，保持风筝平面匀速直线上升，已知风筝的质量为m，重力加速度大小为g，，，当牵线与风筝平面夹角为时，牵线的拉力的大小为（ ）
A． B． C． D．mg
【答案】C
【知识点】共点力的平衡
【解析】【解答】本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答。对风筝受力分析如图
则
根据平衡条件得
解得风筝所受牵线拉力的大小为
故选C。
【分析】根据几何关系分析出对应的角度关系，对风筝进行受力分析，根据平衡条件列式可求细线拉力。
5．（2024高二下·北海期末）用发光二极管制成的LED灯具有发光效率高、使用寿命长等优点。如图所示为某LED射灯内部结构示意图，发光体封装在半径为R、折射率为n的半球形介质中，MN是其圆形发光面的直径，其圆心与半球的球心O重合，已知真空中的光速为c。下列说法正确的是（ ）
A．光在该介质中的传播速度为
B．从O点发出的光在半球形介质中传播到球面所需要的时间为
C．由发光面边缘M（或N）发出的光射出半球形介质时，与MN面垂直的光入射角最小
D．为确保发光面发出的光第一次到达半球面时都不发生全反射，则该发光面的最大面积为
【答案】D
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】 解答本题的关键要掌握全反射条件和临界角公式，画出临界光路图，利用几何知识帮助解答。A．真空中的光速为c，该介质的折射率为n，根据
解得光在该介质中的传播速度为
故A错误；
B．结合上述可知，从O点发出的光在半球形介质中传播到球面所需要的时间为
故B错误；
C．作出光路图如图所示
根据几何关系可知当由发光面边缘M（或N）发出的光与MN面垂直时，入射角最大，故C错误；
D．根据临界角与折射率的关系有
如果入射角最大的这条光线不发生全反射，则其他光线均不会发生全反射，根据临界条件为，设发光面的半径为r，由几何关系可知
发光面的最大面积为
解得
故D正确。
故选D。
【分析】计算光在该介质中的传播速度，计算从O点发出的光在介质中传播到球面所需要的时间；由发光面边缘M（或N）发出的光与MN面垂直时，入射角最大；从M（或N）点发出垂直发光面的光线，入射角最大，恰能发生全反射，其他光线均不会发生全反射，由临界角公式和几何关系相结合求解该发光面的最大面积。
6．（2024高二下·北海期末）光电效应在自动化控制领域有着广泛的应用。如图所示的光电控制报警电路中，某一频率的光束照射到光电管，光电管产生光电效应，与光电管连接的电路有电流，电磁铁产生磁场，会吸引报警电路中的开关断开，从而实现自动控制，则（ ）
A．当物体从光源和光电管间通过时，挡住光束，警铃电路停止工作
B．若选用波长更短的光照射该光电管，该装置仍能产生光电流
C．若选用频率更小的光照射该光电管足够长时间，一定能产生光电效应
D．任意频率的光照射到光电管上，只要光照强度足够强就能产生光电效应
【答案】B
【知识点】光电效应
【解析】【解答】解决本题的关键知道光电效应的条件，以及掌握光电效应方程，知道光电流与什么因素有关。A．当物体从光源和光电管间通过时，挡住光束，光电效应现象消失，与光电管连接的电路没有电流，电磁铁不产生磁场，报警电路中的开关闭合，警铃电路开始工作，故A错误；
BC．当入射光的频率大于金属的截止频率时就会有光电子从金属中逸出，发生光电效应现象，并且不需要时间的积累，瞬间就可以发生，故B正确，C错误；
D．能否发生光电效应与光强无关，故D错误。
故选B。
【分析】据光电效应的条件分析；根据光的强度与光电流的关系分析；根据光电管与电路的连接方式分析。
7．（2024高二下·北海期末）如图甲所示，在水平地面上固定一倾角为的足够长斜面，物块以某一初速度从斜面底端O点冲上斜面，以斜面底端O所在的水平地面为参考平面，物块从斜面底端开始沿斜面运动的过程中，某同学记录了该物块运动的某物理量可能是速度v，速度的平方，时间t或者时间的平方与位移x图像，取重力加速度g=10m/s2，根据图中所给数据国际单位，下列说法正确的是（ ）
A．图乙纵轴物理量为速度v
B．物块的初速度为
C．物块沿斜面向上运动的最大距离为
D．斜面的动摩擦因数为
【答案】D
【知识点】匀变速直线运动的位移与时间的关系
【解析】【解答】本题考查运动学图像及公式的结合运用，根据图像使用相应的关系式分析。非常规的运动学图像一般都是从某一个表达式得来的，要先从横纵坐标及图像出发确定表达式，求解出关键物理量，再分析物体的运动问题。AB．若物体在斜面所受摩擦力大于重力沿斜面的分力，则物体做匀减速运动直到停止，图像为单程；若摩擦力等于重力的分力，则物体做匀速运动，也是单程；可知物体先沿斜面向上做匀减速直线运动，到最大距离处速度为0，后沿斜面向下做匀加速直线运动，沿斜面向上运动的加速度大于沿斜面向下运动的加速度向上运动时，摩擦力向下，向下运动时，摩擦力向上，重力沿斜面向下的分力不变，物体先沿斜面向上做匀减速直线运动，根据
得位移与时间或者时间的平方的图像过原点，根据
得位移与速度的图像为抛物线，图乙的纵坐标是速度的平方，
故AB错误；
CD．物块向上匀减速时
向下匀加速时
综合解得，
故C错误，D正确。
故选D。
【分析】由题意可知物体先沿斜面向上做匀减速直线运动，到最大距离处速度为0，然后沿斜面向下做匀加速直线运动，根据运动学公式分析。
8．（2024高二下·北海期末）氢原子的能级图如图所示，一群处于能级的氢原子向较低能级跃迁时会发出频率不同的光，这些光照射在逸出功为的锌板上，下列说法正确的是（ ）
A．这群氢原子最多能发出10种不同频率的光
B．从跃迁到能级时发出的光波长最长
C．锌板上逸出的电子的最大初动能为
D．氢原子的发射光谱是连续谱
【答案】A,B
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁；光电效应；光谱和光谱分析
【解析】【解答】本题主要考查了氢原子的跃迁，光电效应发生的条件，知道氢原子发出的光谱是线状谱，而不是连续谱。
A．这群氢原子最多能发出
种
不同频率的光。故A正确；
B．根据
从跃迁到能级时发出的光的能量最小，光波长最长。故B正确；
C．从跃迁到能级时发出的光的能量最大，为
根据
可得锌板上逸出的电子的最大初动能
故C错误；
D．氢原子只能处于几条特定的能级状态，在不同能级跃迁时发出特定频率的光，因此所发射的光谱不是连续的。故D错误。
故选AB。
【分析】氢原子跃迁时发出的光谱是线状谱；根据求解大量氢原子跃迁时，辐射的光子的种类；根据分析作答；根据光电效应发生的条件，结合光子的能量分析作答。
9．（2024高二下·北海期末）如图所示，质量，长的粗糙木板静止在水平面上，时木板在水平恒力的作用下从静止开始向右做匀加速直线运动，木板和地面之间的动摩擦因数。时，在木板的右端、由静止轻放一大小不计、质量的物块，物块和木板之间的动摩擦因数（g取）。则下列说法正确的是（ ）
A．物块放在木板上的瞬间，木板的速度大小为
B．物块放上木板后，木板的加速度大小为
C．物块在木板上相对运动的时间为
D．物块最终会从木板上滑下
【答案】A,C
【知识点】牛顿运动定律的应用—板块模型
【解析】【解答】本题属于板块模型的题目，要准确对物体受力分析，确定计算物体的加速度是解题的关键。A．木板在水平方向受到拉力与摩擦力，由牛顿第二定律可得
代入数据解得开始时长板加速度为
木板的速度为
故A正确；
B．物块放上木板后，木板在水平方向受到拉力、地面的摩擦力以及物块对长板的摩擦力，可得
代入数据解得
故B错误；
C．设物块的加速度为，则
设物块在木板上相对运动的时间为，则
代入数据得
故C正确；
D．物块在木板上相对运动的时间
木板的位移
物块的位移
则
相对静止后，假设整体加速
解得
则
所以整体加速成立。故D错误。
故选AC。
【分析】根据牛顿第二定律求出木板和物块的加速度，根据木速度与位移关系公式求解木板的速度；二者同速一起做匀加速直线运动，据此求解二者的相对运动时间。
10．（2024高二下·北海期末）某自行车所装车灯发电机如图甲所示，其结构见图乙所示。绕有线圈的“”形铁芯开口处装有磁铁（磁通量为Φ，能够全部通过铁芯），车轮转动时带动与其接触的摩擦轮转动，摩擦轮又通过传动轴带动磁铁一起（与车轮角速度相等）转动，从而使铁芯中磁通量发生变化，线圈两端c、d作为发电机输出端。通过导线与标有“12V 6W”的灯泡L相连，当车轮匀速转动时，发电机榆出电压视为正弦交流电，该发电机供电部分理想变压器原线圈匝数为n，副线圈匝数为6n，假设灯泡阻值不变，摩擦轮与轮胎间不打滑，则（ ）
A．在磁铁从图示位置匀速转过的过程中，通过L的电流方向由c到d
B．在磁铁从图示位置匀速转过的过程中，L中的电流逐渐变小
C．若灯泡L正常发光，原线圈两端的电压为2V
D．若灯泡L正常发光，车轮转动的角速度为
【答案】A,C
【知识点】变压器原理；楞次定律；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】根据楞次定律判断感应电流的方向的一般步骤是：确定原磁场的方向→原磁场的变化→引起感应电流的磁场的变化→楞次定律→感应电流的方向。A．根据题意，由楞次定律可知，通过L的电流方向由c到d，故A正确；
B．由图可知，开始阶段，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小，转动后，磁通量减小，磁通量的变化率增大，当转过时，穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大，可知，转动过程中L中的电流逐渐增大，故B错误；
C．若灯泡L正常发光，副线圈两端的电压为12V，根据变压器电压与匝数关系有
解得
故C正确；
D．原线圈两端的最大值为，由
可得
故D错误。
【分析】先确定在图示位置线圈中的磁场方向，判断线圈的磁通量如何变化，根据楞次定律判断感应电流的方向；发电机输出电压近似视为正弦交流电，图视为线圈的磁通量最大，其变化量为零，根据法拉第电磁感应定律分析感应电动势的情况 。根据变压器原理和交变电流最大值表达式分析。
11．（2024高二下·北海期末）“筋膜枪”是利用内部电机带动“枪头”高频冲击肌肉，缓解肌肉酸痛的设备。某同学为了测量“枪头”的冲击频率，将带限位孔的塑料底板固定在墙面上，下端带重锤的纸带穿过限位孔并竖直拉直，“枪头”放在限位孔上方，靠近并正对纸带，如图甲所示。启动筋膜枪，松开纸带，让纸带在重锤带动下运动，“枪头”在纸带上打下系列点迹。更换纸带，重复操作。
（1）如图乙所示，实验时打出一条清晰的纸带，截取其中一段，测得相邻点迹间的距离依次为，则图示纸带的 （选填“左”或“右”）端连接重锤；若重力加速度为g，则“枪头”的冲击频率 。
（2）该实验产生误差的主要原因是“枪头”在打点瞬间阻碍纸带的运动，这样会导致冲击频率的测量值 （选填“大于”“小于”或“等于”）实际值。
【答案】（1）左；
（2）大于
【知识点】加速度
【解析】【解答】本题主要考查利用自由落体运动测量物体冲击频率，根据自由落体运动规律解答。 （1）根据题意可知，松开纸带，纸带在重锤作用下做加速运动，纸带上相邻两点间的距离逐渐增大，由图乙可知，纸带左端与重锤相连。
由逐差法有
又有
联立解得
（2）“怆头”打点瞬间阻碍纸带的运动，使得重物下落的加速度小于自由落体加速度，故计算周期时，加速度值偏大，导致周期测量结果偏小，则测量的频率偏大，故频率测量值大于实际值。
【分析】（1）重锤与纸带一起做匀加速运动，根据匀加速运动特点判断重锤与纸带哪端连接，根据逐差法公式x=at2和周期与频率关系得到频率；
（2）根据实验过程中阻力的影响分析误差。
12．（2024高二下·北海期末）小华利用如图1所示的装置完成了“探究加速度与外力的关系”实验，用一轻绳将两个完全相同的托盘拴接后跨过光滑的定滑轮，另在两侧的托盘中放入相同数目钩码，已知每个钩码的质量均为m，此时两侧托盘的总质量均为M，遮光条的宽度为d，重力加速度用g表示。
实验时进行了如下的操作：
（1）平衡时遮光条与光电门相平齐，小华从托盘甲中取走一个钩码放在托盘乙中，将托盘甲向下拉至遮光条距离光电门h处，然后将装置由静止释放，遮光条经过光电门时的挡光时间为 t，托盘甲经过光电门时的速度为 ，托盘甲的加速度大小为 结果用d、h、t表示
（2）将托盘甲中的钩码逐个地放到托盘乙中，保持中的h不变，重复操作，记录取走的钩码数N和与之相对应的挡光时间t，将记录的实验数据描绘在图2中，当图线的斜率 时，即可证明物体的质量一定时，物体的加速度与合外力成正比。用M、m、d、h、g表示
（3）实验得到的理想图像应是图线②，若得到图线①所示的情况，原因可能是开始时甲、乙两托盘的总质量 填“>”“=”或“<”
【答案】（1）；
（2）
（3）>
【知识点】探究加速度与力、质量的关系；实验验证牛顿第二定律
【解析】【解答】本题考查牛顿第二定律的应用以及光电门的问题，结合匀变速直线运动规律进行准确分析解答。
（1）遮光条在挡光时间内的平均速度等于托盘甲经过光电门瞬间的速度，即
由运动学规律可得
解得
（2）
若加速度与力成正比，则有
解得；
由以上分析可知
联立解得
则图线的斜率为
（3）斜率偏大，是因为测得的偏大，即加速度偏小，即开始时。
【分析】（1）光电门测速原理是极短时间内的平均速度等于瞬时速度，结合运动学公式求加速度；
（2）以整体为研究对象，根据牛顿第二定律列出等式，分析图像斜率的物理意义。
（3）根据斜率偏大的原因分析。
（1）[1]遮光条在挡光时间内的平均速度等于托盘甲经过光电门瞬间的速度，即
故填；
[2]由运动学规律可得
解得
故填。
（2）若加速度与力成正比，则有
解得
；
由以上分析可知
联立解得
则图线的斜率为
故填。
（3）斜率偏大，是因为测得的偏大，即加速度偏小，即开始时，故填>。
13．（2024高二下·北海期末）某实验小组设计了简易的气压传动装置。如图甲所示，面积为SA=6cm2的活塞A静止，与汽缸右端相距L1=2cm。用力缓慢右移活塞A，通过压缩气体顶起竖直放置的面积SB=3cm2的活塞B和上方高h=4cm的水银柱，最终活塞A移到最右端，如图乙所示，活塞缓慢移动过程中，气体温度保持不变。气体视为理想气体，大气压强为p0=76cmHg，忽略弯管中的气体体积，装置不漏气，水银不溢出，不计摩擦和两活塞质量。
（1）求活塞B移动前活塞A移动的距离：
（2）若（1）过程活塞A对封闭气体做功，则此过程中气体对外吸热还是放热，并求出该部分的热量Q；
（3）求最终活塞B上升的高度L2。
【答案】（1）初始时，封闭气体压强
活塞B刚要移动时，封闭气体的压强
由玻意耳定律
解得
A移动的距离
（2）封闭气体温度不变，内能不变，由热力学第一定律
其中
得
则此过程气体向外放出的热量
（3）初始时，活塞A静止，封闭气体的压强为
最终封闭气体的压强大小为
活塞缓慢移动过程中，气体温度保持不变，由玻意耳定律可知
解得
【知识点】热力学第一定律及其应用；气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【分析】（1）求出初末状态的压强，根据玻意耳定律分析；
（2） 根据活塞A对封闭气体做功 ，再根据热力学第一定律求解。
（3）根据平衡关系求解活塞B稳定后封闭气体的压强，再根据玻意耳定律求解；
14．（2024高二下·北海期末）某校用一台不计内阻的发电机来提供照明用电，输电过程如图所示，升压变压器原、副线圈匝数比为，降压变压器原、副线圈匝数比为，输电线的总电阻为R=25Ω，全校共有33个班，每班有6盏“220V，40W”的灯，若要保证全部电灯正常发光，求：
（1）输电线损失的功率；
（2）升压变压器的输入电压；
（3）升压变压器每小时输出的电能。（结果保留三位有效数字）
【答案】（1）降压变压器副线圈的电流
降压变压器原线圈的电流
输电线损失的功率
（2）降压变压器原线圈的电压
输电线上损失的电压为
升压变压器的输出电压
升压变压器的输入电压
（3）升压变压器原线圈的电流
升压变压器每小时输出的电能与输入电能相等
【知识点】电能的输送
【解析】【分析】（1）求解降压变压器副线圈的电流结合变压器原理和电功率公式求解输电线损失的功率；
（2）求解降压变压器原线圈的电压以及输电线上损失的电压，结合变压器原理求解升压变压器的输入电压；
（3）求解升压变压器原线圈的电流，结合电能公式求解。
15．（2024高二下·北海期末）如图所示，装置的左边是足够长的光滑水平台面，一轻质弹簧左端固定，右端连接着质量M=2kg的小物块A，装置的中间是水平传送带，它与左侧的水平台面、右侧的光滑曲面均平滑连接，传送带始终以u=2m/s的速率逆时针转动，质量m=1kg的小物块B从右侧的光滑曲面上距水平台面高h=2m处由静止释放，已知传送带上表面长l=2m，物块B与传送带之间的动摩擦因数 =0.1，设物块A、B间发生的是弹性碰撞，碰撞时间极短，第一次碰撞前物块A静止于水平台面，取g=10m/s2。
（1）求物块B刚滑上传送带时的速度大小；
（2）求物块B与物块A第一次碰撞前的速度大小；
（3）通过计算说明物块B与物块A第一次碰撞后能否运动到右边的曲面上。
【答案】（1）依题意，设物块B沿光滑曲面下滑到水平位置时的速度大小为，由机械能守恒知
求得物块B刚滑上传送带时的速度大小
（2）设物块B在传送带上滑动过程中因受摩擦力所产生的加速度大小为a，有
设物块B通过传送带后运动速度大小为v，有
联立解得
由于
所以即为物块B与物块A第一次碰撞前的速度大小。
（3）设物块A、B第一次碰撞后的速度分别为、，取向右为正方向，由弹性碰撞知
联立解得
即碰撞后物块B沿水平台面向右匀速运动，设物块B在传送带上向右运动的最大位移为，则
解得
所以物块B不能通过传送带运动到右边的曲面上。
【知识点】机械能守恒定律；碰撞模型
【解析】【分析】（1）物块B沿光滑曲面下滑到水平位置由机械能守恒列出等式；
（2）物块B在传送带上滑动根据牛顿第二定律和运动学公式求解
（2）物块A、B第一次碰撞前后运用动量守恒，能量守恒列出等式求解 。
1 / 1广西北海市2023-2024学年高二下学期期末教学质量检测物理试卷
1．（2024高二下·北海期末）中国科学技术大学团队利用纳米纤维与合成云母纳米片研制出一种能适应极端环境的纤维素基纳米纸材料。如图所示为某合成云母的微观结构示意图，在该单层云母片涂上薄薄的石蜡并加热时，融化的石蜡呈现椭圆状，则该合成云母（ ）
A．没有规则的外形 B．有固定的熔点
C．各原子都保持静止不动 D．是多晶体
2．（2024高二下·北海期末）两列简谐横波在同一介质中M点产生的振动图像如图所示，则4s以后M点的振幅为（ ）
A．8cm B．5cm C．3cm D．2cm
3．（2024高二下·北海期末）如图所示，在光滑的水平面上有两物块A、B，其中A的质量为m，B的质量为2m，物块B的左端固定一个轻弹簧。一开始物块B及弹簧静止，物块A以速度沿水平方向向右运动，通过弹簧与物块B发生作用，则弹簧最大的弹性势能是（ ）
A． B． C． D．
4．（2024高二下·北海期末）“柳条搓线絮搓棉，搓够千寻放纸鸢”，五月正是放风筝的好时节.如图所示，风力恒定的广场上，当风筝平面与水平面夹角为时，风力垂直于风筝平面，改变牵线拉力的大小，保持风筝平面匀速直线上升，已知风筝的质量为m，重力加速度大小为g，，，当牵线与风筝平面夹角为时，牵线的拉力的大小为（ ）
A． B． C． D．mg
5．（2024高二下·北海期末）用发光二极管制成的LED灯具有发光效率高、使用寿命长等优点。如图所示为某LED射灯内部结构示意图，发光体封装在半径为R、折射率为n的半球形介质中，MN是其圆形发光面的直径，其圆心与半球的球心O重合，已知真空中的光速为c。下列说法正确的是（ ）
A．光在该介质中的传播速度为
B．从O点发出的光在半球形介质中传播到球面所需要的时间为
C．由发光面边缘M（或N）发出的光射出半球形介质时，与MN面垂直的光入射角最小
D．为确保发光面发出的光第一次到达半球面时都不发生全反射，则该发光面的最大面积为
6．（2024高二下·北海期末）光电效应在自动化控制领域有着广泛的应用。如图所示的光电控制报警电路中，某一频率的光束照射到光电管，光电管产生光电效应，与光电管连接的电路有电流，电磁铁产生磁场，会吸引报警电路中的开关断开，从而实现自动控制，则（ ）
A．当物体从光源和光电管间通过时，挡住光束，警铃电路停止工作
B．若选用波长更短的光照射该光电管，该装置仍能产生光电流
C．若选用频率更小的光照射该光电管足够长时间，一定能产生光电效应
D．任意频率的光照射到光电管上，只要光照强度足够强就能产生光电效应
7．（2024高二下·北海期末）如图甲所示，在水平地面上固定一倾角为的足够长斜面，物块以某一初速度从斜面底端O点冲上斜面，以斜面底端O所在的水平地面为参考平面，物块从斜面底端开始沿斜面运动的过程中，某同学记录了该物块运动的某物理量可能是速度v，速度的平方，时间t或者时间的平方与位移x图像，取重力加速度g=10m/s2，根据图中所给数据国际单位，下列说法正确的是（ ）
A．图乙纵轴物理量为速度v
B．物块的初速度为
C．物块沿斜面向上运动的最大距离为
D．斜面的动摩擦因数为
8．（2024高二下·北海期末）氢原子的能级图如图所示，一群处于能级的氢原子向较低能级跃迁时会发出频率不同的光，这些光照射在逸出功为的锌板上，下列说法正确的是（ ）
A．这群氢原子最多能发出10种不同频率的光
B．从跃迁到能级时发出的光波长最长
C．锌板上逸出的电子的最大初动能为
D．氢原子的发射光谱是连续谱
9．（2024高二下·北海期末）如图所示，质量，长的粗糙木板静止在水平面上，时木板在水平恒力的作用下从静止开始向右做匀加速直线运动，木板和地面之间的动摩擦因数。时，在木板的右端、由静止轻放一大小不计、质量的物块，物块和木板之间的动摩擦因数（g取）。则下列说法正确的是（ ）
A．物块放在木板上的瞬间，木板的速度大小为
B．物块放上木板后，木板的加速度大小为
C．物块在木板上相对运动的时间为
D．物块最终会从木板上滑下
10．（2024高二下·北海期末）某自行车所装车灯发电机如图甲所示，其结构见图乙所示。绕有线圈的“”形铁芯开口处装有磁铁（磁通量为Φ，能够全部通过铁芯），车轮转动时带动与其接触的摩擦轮转动，摩擦轮又通过传动轴带动磁铁一起（与车轮角速度相等）转动，从而使铁芯中磁通量发生变化，线圈两端c、d作为发电机输出端。通过导线与标有“12V 6W”的灯泡L相连，当车轮匀速转动时，发电机榆出电压视为正弦交流电，该发电机供电部分理想变压器原线圈匝数为n，副线圈匝数为6n，假设灯泡阻值不变，摩擦轮与轮胎间不打滑，则（ ）
A．在磁铁从图示位置匀速转过的过程中，通过L的电流方向由c到d
B．在磁铁从图示位置匀速转过的过程中，L中的电流逐渐变小
C．若灯泡L正常发光，原线圈两端的电压为2V
D．若灯泡L正常发光，车轮转动的角速度为
11．（2024高二下·北海期末）“筋膜枪”是利用内部电机带动“枪头”高频冲击肌肉，缓解肌肉酸痛的设备。某同学为了测量“枪头”的冲击频率，将带限位孔的塑料底板固定在墙面上，下端带重锤的纸带穿过限位孔并竖直拉直，“枪头”放在限位孔上方，靠近并正对纸带，如图甲所示。启动筋膜枪，松开纸带，让纸带在重锤带动下运动，“枪头”在纸带上打下系列点迹。更换纸带，重复操作。
（1）如图乙所示，实验时打出一条清晰的纸带，截取其中一段，测得相邻点迹间的距离依次为，则图示纸带的 （选填“左”或“右”）端连接重锤；若重力加速度为g，则“枪头”的冲击频率 。
（2）该实验产生误差的主要原因是“枪头”在打点瞬间阻碍纸带的运动，这样会导致冲击频率的测量值 （选填“大于”“小于”或“等于”）实际值。
12．（2024高二下·北海期末）小华利用如图1所示的装置完成了“探究加速度与外力的关系”实验，用一轻绳将两个完全相同的托盘拴接后跨过光滑的定滑轮，另在两侧的托盘中放入相同数目钩码，已知每个钩码的质量均为m，此时两侧托盘的总质量均为M，遮光条的宽度为d，重力加速度用g表示。
实验时进行了如下的操作：
（1）平衡时遮光条与光电门相平齐，小华从托盘甲中取走一个钩码放在托盘乙中，将托盘甲向下拉至遮光条距离光电门h处，然后将装置由静止释放，遮光条经过光电门时的挡光时间为 t，托盘甲经过光电门时的速度为 ，托盘甲的加速度大小为 结果用d、h、t表示
（2）将托盘甲中的钩码逐个地放到托盘乙中，保持中的h不变，重复操作，记录取走的钩码数N和与之相对应的挡光时间t，将记录的实验数据描绘在图2中，当图线的斜率 时，即可证明物体的质量一定时，物体的加速度与合外力成正比。用M、m、d、h、g表示
（3）实验得到的理想图像应是图线②，若得到图线①所示的情况，原因可能是开始时甲、乙两托盘的总质量 填“>”“=”或“<”
13．（2024高二下·北海期末）某实验小组设计了简易的气压传动装置。如图甲所示，面积为SA=6cm2的活塞A静止，与汽缸右端相距L1=2cm。用力缓慢右移活塞A，通过压缩气体顶起竖直放置的面积SB=3cm2的活塞B和上方高h=4cm的水银柱，最终活塞A移到最右端，如图乙所示，活塞缓慢移动过程中，气体温度保持不变。气体视为理想气体，大气压强为p0=76cmHg，忽略弯管中的气体体积，装置不漏气，水银不溢出，不计摩擦和两活塞质量。
（1）求活塞B移动前活塞A移动的距离：
（2）若（1）过程活塞A对封闭气体做功，则此过程中气体对外吸热还是放热，并求出该部分的热量Q；
（3）求最终活塞B上升的高度L2。
14．（2024高二下·北海期末）某校用一台不计内阻的发电机来提供照明用电，输电过程如图所示，升压变压器原、副线圈匝数比为，降压变压器原、副线圈匝数比为，输电线的总电阻为R=25Ω，全校共有33个班，每班有6盏“220V，40W”的灯，若要保证全部电灯正常发光，求：
（1）输电线损失的功率；
（2）升压变压器的输入电压；
（3）升压变压器每小时输出的电能。（结果保留三位有效数字）
15．（2024高二下·北海期末）如图所示，装置的左边是足够长的光滑水平台面，一轻质弹簧左端固定，右端连接着质量M=2kg的小物块A，装置的中间是水平传送带，它与左侧的水平台面、右侧的光滑曲面均平滑连接，传送带始终以u=2m/s的速率逆时针转动，质量m=1kg的小物块B从右侧的光滑曲面上距水平台面高h=2m处由静止释放，已知传送带上表面长l=2m，物块B与传送带之间的动摩擦因数 =0.1，设物块A、B间发生的是弹性碰撞，碰撞时间极短，第一次碰撞前物块A静止于水平台面，取g=10m/s2。
（1）求物块B刚滑上传送带时的速度大小；
（2）求物块B与物块A第一次碰撞前的速度大小；
（3）通过计算说明物块B与物块A第一次碰撞后能否运动到右边的曲面上。
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】晶体和非晶体
【解析】【解答】本题考查了固体的相关问题，要了解单晶体与多晶体、非晶体的特性与区别。AB．由图可知，该合成云母中所含分子在三维空间中呈规则、周期性排列，是晶体，具有一定的几何外形，具有固定的熔点，故A错误，B正确；
C．组成物质的分子、原子或离子并不是静止不动的，他们在不停地振动，图中所画的点是他们振动的平衡位置，故C错误；
D．由于该云母片在融化石蜡过程中表现的导热性能的各向异性，可以判断该云母为单晶体，故D错误。
故选B。
【分析】根据单晶体、非晶体的的特点分析判断。
2．【答案】D
【知识点】波的叠加
【解析】【解答】由图可知，4s以后两列波在M点叠加，以M点是振动减弱点，的振幅为
故选D。
【分析】波峰对波谷，所以M点是振动减弱点，振幅等于两波振幅相减。
3．【答案】B
【知识点】碰撞模型
【解析】【解答】本题关键对两物体的受力情况和运动情况进行分析，得出A和B的速度相同时，弹簧最短，弹性势能最大，然后根据动量守恒定律和机械能守恒定律列式研究。当A的速度大于B的速度时，弹簧的压缩量逐渐增大，当A、B速度相等时，弹簧被压缩到最短，弹簧的弹性势能最大，设系统的共同速度为。以A、B组成的系统为研究对象，以A的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得
解得
弹簧弹性势能最大值为
故ACD错误，B正确。
故选B。
【分析】A与B相互作用过程中，外力的合力为零，系统动量守恒，同时由于只有弹簧弹力做功，系统的机械能也守恒。当A与B速度相等时，弹簧最短，弹性势能最大，根据动量守恒定律和机械能守恒定律列式即可求最大弹性势能。
4．【答案】C
【知识点】共点力的平衡
【解析】【解答】本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答。对风筝受力分析如图
则
根据平衡条件得
解得风筝所受牵线拉力的大小为
故选C。
【分析】根据几何关系分析出对应的角度关系，对风筝进行受力分析，根据平衡条件列式可求细线拉力。
5．【答案】D
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【解答】 解答本题的关键要掌握全反射条件和临界角公式，画出临界光路图，利用几何知识帮助解答。A．真空中的光速为c，该介质的折射率为n，根据
解得光在该介质中的传播速度为
故A错误；
B．结合上述可知，从O点发出的光在半球形介质中传播到球面所需要的时间为
故B错误；
C．作出光路图如图所示
根据几何关系可知当由发光面边缘M（或N）发出的光与MN面垂直时，入射角最大，故C错误；
D．根据临界角与折射率的关系有
如果入射角最大的这条光线不发生全反射，则其他光线均不会发生全反射，根据临界条件为，设发光面的半径为r，由几何关系可知
发光面的最大面积为
解得
故D正确。
故选D。
【分析】计算光在该介质中的传播速度，计算从O点发出的光在介质中传播到球面所需要的时间；由发光面边缘M（或N）发出的光与MN面垂直时，入射角最大；从M（或N）点发出垂直发光面的光线，入射角最大，恰能发生全反射，其他光线均不会发生全反射，由临界角公式和几何关系相结合求解该发光面的最大面积。
6．【答案】B
【知识点】光电效应
【解析】【解答】解决本题的关键知道光电效应的条件，以及掌握光电效应方程，知道光电流与什么因素有关。A．当物体从光源和光电管间通过时，挡住光束，光电效应现象消失，与光电管连接的电路没有电流，电磁铁不产生磁场，报警电路中的开关闭合，警铃电路开始工作，故A错误；
BC．当入射光的频率大于金属的截止频率时就会有光电子从金属中逸出，发生光电效应现象，并且不需要时间的积累，瞬间就可以发生，故B正确，C错误；
D．能否发生光电效应与光强无关，故D错误。
故选B。
【分析】据光电效应的条件分析；根据光的强度与光电流的关系分析；根据光电管与电路的连接方式分析。
7．【答案】D
【知识点】匀变速直线运动的位移与时间的关系
【解析】【解答】本题考查运动学图像及公式的结合运用，根据图像使用相应的关系式分析。非常规的运动学图像一般都是从某一个表达式得来的，要先从横纵坐标及图像出发确定表达式，求解出关键物理量，再分析物体的运动问题。AB．若物体在斜面所受摩擦力大于重力沿斜面的分力，则物体做匀减速运动直到停止，图像为单程；若摩擦力等于重力的分力，则物体做匀速运动，也是单程；可知物体先沿斜面向上做匀减速直线运动，到最大距离处速度为0，后沿斜面向下做匀加速直线运动，沿斜面向上运动的加速度大于沿斜面向下运动的加速度向上运动时，摩擦力向下，向下运动时，摩擦力向上，重力沿斜面向下的分力不变，物体先沿斜面向上做匀减速直线运动，根据
得位移与时间或者时间的平方的图像过原点，根据
得位移与速度的图像为抛物线，图乙的纵坐标是速度的平方，
故AB错误；
CD．物块向上匀减速时
向下匀加速时
综合解得，
故C错误，D正确。
故选D。
【分析】由题意可知物体先沿斜面向上做匀减速直线运动，到最大距离处速度为0，然后沿斜面向下做匀加速直线运动，根据运动学公式分析。
8．【答案】A,B
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁；光电效应；光谱和光谱分析
【解析】【解答】本题主要考查了氢原子的跃迁，光电效应发生的条件，知道氢原子发出的光谱是线状谱，而不是连续谱。
A．这群氢原子最多能发出
种
不同频率的光。故A正确；
B．根据
从跃迁到能级时发出的光的能量最小，光波长最长。故B正确；
C．从跃迁到能级时发出的光的能量最大，为
根据
可得锌板上逸出的电子的最大初动能
故C错误；
D．氢原子只能处于几条特定的能级状态，在不同能级跃迁时发出特定频率的光，因此所发射的光谱不是连续的。故D错误。
故选AB。
【分析】氢原子跃迁时发出的光谱是线状谱；根据求解大量氢原子跃迁时，辐射的光子的种类；根据分析作答；根据光电效应发生的条件，结合光子的能量分析作答。
9．【答案】A,C
【知识点】牛顿运动定律的应用—板块模型
【解析】【解答】本题属于板块模型的题目，要准确对物体受力分析，确定计算物体的加速度是解题的关键。A．木板在水平方向受到拉力与摩擦力，由牛顿第二定律可得
代入数据解得开始时长板加速度为
木板的速度为
故A正确；
B．物块放上木板后，木板在水平方向受到拉力、地面的摩擦力以及物块对长板的摩擦力，可得
代入数据解得
故B错误；
C．设物块的加速度为，则
设物块在木板上相对运动的时间为，则
代入数据得
故C正确；
D．物块在木板上相对运动的时间
木板的位移
物块的位移
则
相对静止后，假设整体加速
解得
则
所以整体加速成立。故D错误。
故选AC。
【分析】根据牛顿第二定律求出木板和物块的加速度，根据木速度与位移关系公式求解木板的速度；二者同速一起做匀加速直线运动，据此求解二者的相对运动时间。
10．【答案】A,C
【知识点】变压器原理；楞次定律；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】根据楞次定律判断感应电流的方向的一般步骤是：确定原磁场的方向→原磁场的变化→引起感应电流的磁场的变化→楞次定律→感应电流的方向。A．根据题意，由楞次定律可知，通过L的电流方向由c到d，故A正确；
B．由图可知，开始阶段，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小，转动后，磁通量减小，磁通量的变化率增大，当转过时，穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大，可知，转动过程中L中的电流逐渐增大，故B错误；
C．若灯泡L正常发光，副线圈两端的电压为12V，根据变压器电压与匝数关系有
解得
故C正确；
D．原线圈两端的最大值为，由
可得
故D错误。
【分析】先确定在图示位置线圈中的磁场方向，判断线圈的磁通量如何变化，根据楞次定律判断感应电流的方向；发电机输出电压近似视为正弦交流电，图视为线圈的磁通量最大，其变化量为零，根据法拉第电磁感应定律分析感应电动势的情况 。根据变压器原理和交变电流最大值表达式分析。
11．【答案】（1）左；
（2）大于
【知识点】加速度
【解析】【解答】本题主要考查利用自由落体运动测量物体冲击频率，根据自由落体运动规律解答。 （1）根据题意可知，松开纸带，纸带在重锤作用下做加速运动，纸带上相邻两点间的距离逐渐增大，由图乙可知，纸带左端与重锤相连。
由逐差法有
又有
联立解得
（2）“怆头”打点瞬间阻碍纸带的运动，使得重物下落的加速度小于自由落体加速度，故计算周期时，加速度值偏大，导致周期测量结果偏小，则测量的频率偏大，故频率测量值大于实际值。
【分析】（1）重锤与纸带一起做匀加速运动，根据匀加速运动特点判断重锤与纸带哪端连接，根据逐差法公式x=at2和周期与频率关系得到频率；
（2）根据实验过程中阻力的影响分析误差。
12．【答案】（1）；
（2）
（3）>
【知识点】探究加速度与力、质量的关系；实验验证牛顿第二定律
【解析】【解答】本题考查牛顿第二定律的应用以及光电门的问题，结合匀变速直线运动规律进行准确分析解答。
（1）遮光条在挡光时间内的平均速度等于托盘甲经过光电门瞬间的速度，即
由运动学规律可得
解得
（2）
若加速度与力成正比，则有
解得；
由以上分析可知
联立解得
则图线的斜率为
（3）斜率偏大，是因为测得的偏大，即加速度偏小，即开始时。
【分析】（1）光电门测速原理是极短时间内的平均速度等于瞬时速度，结合运动学公式求加速度；
（2）以整体为研究对象，根据牛顿第二定律列出等式，分析图像斜率的物理意义。
（3）根据斜率偏大的原因分析。
（1）[1]遮光条在挡光时间内的平均速度等于托盘甲经过光电门瞬间的速度，即
故填；
[2]由运动学规律可得
解得
故填。
（2）若加速度与力成正比，则有
解得
；
由以上分析可知
联立解得
则图线的斜率为
故填。
（3）斜率偏大，是因为测得的偏大，即加速度偏小，即开始时，故填>。
13．【答案】（1）初始时，封闭气体压强
活塞B刚要移动时，封闭气体的压强
由玻意耳定律
解得
A移动的距离
（2）封闭气体温度不变，内能不变，由热力学第一定律
其中
得
则此过程气体向外放出的热量
（3）初始时，活塞A静止，封闭气体的压强为
最终封闭气体的压强大小为
活塞缓慢移动过程中，气体温度保持不变，由玻意耳定律可知
解得
【知识点】热力学第一定律及其应用；气体的等温变化及玻意耳定律
【解析】【分析】（1）求出初末状态的压强，根据玻意耳定律分析；
（2） 根据活塞A对封闭气体做功 ，再根据热力学第一定律求解。
（3）根据平衡关系求解活塞B稳定后封闭气体的压强，再根据玻意耳定律求解；
14．【答案】（1）降压变压器副线圈的电流
降压变压器原线圈的电流
输电线损失的功率
（2）降压变压器原线圈的电压
输电线上损失的电压为
升压变压器的输出电压
升压变压器的输入电压
（3）升压变压器原线圈的电流
升压变压器每小时输出的电能与输入电能相等
【知识点】电能的输送
【解析】【分析】（1）求解降压变压器副线圈的电流结合变压器原理和电功率公式求解输电线损失的功率；
（2）求解降压变压器原线圈的电压以及输电线上损失的电压，结合变压器原理求解升压变压器的输入电压；
（3）求解升压变压器原线圈的电流，结合电能公式求解。
15．【答案】（1）依题意，设物块B沿光滑曲面下滑到水平位置时的速度大小为，由机械能守恒知
求得物块B刚滑上传送带时的速度大小
（2）设物块B在传送带上滑动过程中因受摩擦力所产生的加速度大小为a，有
设物块B通过传送带后运动速度大小为v，有
联立解得
由于
所以即为物块B与物块A第一次碰撞前的速度大小。
（3）设物块A、B第一次碰撞后的速度分别为、，取向右为正方向，由弹性碰撞知
联立解得
即碰撞后物块B沿水平台面向右匀速运动，设物块B在传送带上向右运动的最大位移为，则
解得
所以物块B不能通过传送带运动到右边的曲面上。
【知识点】机械能守恒定律；碰撞模型
【解析】【分析】（1）物块B沿光滑曲面下滑到水平位置由机械能守恒列出等式；
（2）物块B在传送带上滑动根据牛顿第二定律和运动学公式求解
（2）物块A、B第一次碰撞前后运用动量守恒，能量守恒列出等式求解 。
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