2020-2021学年北京市第四中学高二下学期期中考试物理试题 word版

北京四中2020-2021学年下学期高二年级期中考试物理试卷

I卷（模块考试，满分50分）

一、选择题（本题共12小题。在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是符合题意的。每小题3分，共36分）

1. 做简谐运动的物体，相邻二次通过同一位置时，以下物理量一定相同的是（  ）

A. 速度       B. 加速度      C. 动能      D. 回复力

2. 有两个弹簧振子1和2做简谐运动：和，下列说法中正确的是（  ）

A. 两个弹簧振子1和2的振幅不同，频率不同

B. 两个弹簧振子1和2的振幅不同，频率相同

C. 弹簧振子1超前于弹簧振子2的相位是π/3

D. 弹簧振子1落后于弹簧振子2的相位是π/3

3. 单摆做简谐运动时（  ）

A. 不同的摆，摆长大的，周期大

B. 不同的摆，摆球质量大的，周期大

C. 相同的摆，振动能量由振幅决定

D. 相同的摆，振动能量也相同

4. 如图所示，在一根张紧的水平绳上挂几个摆，其中A、E摆长相等。先让A摆振动起来，其他各摆随后也跟着振动起来，则在振动稳定后：（  ）

A. 其它各摆摆动周期跟A摆相同

B. 其它各摆振动周期大小不同，D摆周期最大

C. 其它各摆振动振幅大小不相同，E摆振幅最大

D. 其它各摆振动振幅大小相同

5. 关于机械波的概念，下列说法中正确的是（  ）

A. 有机械振动一定有机械波，有机械波也一定有机械振动

B. 由公式可知，波速v与周期T有关，增大周期即可减小波速

C. 波传播振动的同时也传播能量

D. 波的周期与振源的振动周期相同

6. 振动在介质中传播的过程中，下列关于波长的说法正确的是（  ）

A. 振动相位总相同的相邻两个质点间的距离是一个波长

B. 振动位移大小总是相同的两个质点间的距离是一个波长

C. 两个波峰之间的距离是一个波长

D. 质点完成一次全振动，波传播的距离为一个波长

7. 如图所示为一列横波某时刻的波形图，已知波源的振动频率为2Hz，此时刻a点向下运动，b、c两点的平衡位置间相距10cm，则（  ）

A. 波是向右传播的

B. 波长是20cm

C. 波速是0.4m/s

D. c点此时具有最小的加速度

8. 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。如图是某绳波形成过程的示意图。质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动质点2、3、4. . . 各个质点依次振动，把振动从绳的左端传到右端。t=T/2时，质点9刚要开始运动。下列说法正确的是（  ）

A. t=T/2时，质点9开始向下运动

B. t=T/2时，质点5加速度方向向上

C. t=3T/4时，质点13开始向上运动

D. t=3T/4时，质点3的加速度方向向上

9. 关于波的特有现象，下列说法正确的是（  ）

A. 只有频率相同的两列波才有可能发生干涉

B. 干涉时，振动加强的质点始终处于最大位移处

C. 波遇到障碍物时，一定会发生明显的衍射现象

D. 医生用“彩超”对病人身体的检查是多普勒效应的应用

10. a、b两种单色光组成的光束从空气进入介质时，其折射光束如图所示。则关于a、b两束光，下列说法正确的是（  ）

A. 介质对a光的折射率大于介质对b光的折射率

B. 介质对a光的折射率小于介质对b光的折射率

C. a光在介质中的速度大于b光在介质中的速度

D. a光在介质中的速度小于b光在介质中的速度

11. 如图所示，将一个半圆形玻璃砖置于空气中，当一束单色光入射到玻璃砖的圆心O时，下列情况不可能发生的是（  ）

12. 如图所示，ABC是一个用折射率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AB面上，则该光束（  ）

A. 能从AC面射出

B. 能从BC面射出

C. 进入棱镜后速度不变

D. 进入棱镜后波长变短

二、计算题（共14分）

解题要求：写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位。

13. 一束光线从空气射入玻璃，入射光线的光路如下图所示。

（1）请在图中画出折射光线的示意图；

（2）已知光在真空中的传播速度为3.0×108m/s，光在该种玻璃中的传播速度为2.0×108m/s，求这种玻璃的折射率。

14. 如图所示，是一列沿x轴正方向传播的横波，其中实线是t1=2s时的波形，虚线是t2=2.5s时的波形。

（1）由图可知，该列波的波长和振幅是多大；

（2）若（t2-t1）小于一个周期，求波速大小；

（3）若（t2-t1）大于一个周期，求波速大小；

II卷（能力测试，满分100分）

一、不定项选择题：（本题共12小题。在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是符合题意的。每小题3分，共36分）

1. 如图所示，甲、乙为两种电压的波形，其中图甲所示的电压按正弦规律变化，图乙所示的电压波形是正弦函数图象的一部分。下列说法正确的是（  ）

A. 图甲所示电压的瞬时值表达式为u=20sin（100πt） V

B. 图甲所示电压的瞬时值表达式为u=20sin（100t）V

C. 图乙所示电压的有效值为10V

D. 图乙所示电压的有效值为10V

2. 在探究变压器的两个线圈的电压关系时，某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上，如图所示。线圈a作为原线圈连接到学生电源的交流输出端，线圈b接小灯泡。他所用的线圈电阻忽略不计。当闭合学生电源的开关时，他发现电源过载（电流过大，超过学生电源允许的最大值）。如果仅从解决电源过载问题的角度考虑，下列采取的措施中，最可能有效的是（  ）

A. 增大电源电压

B. 适当增加原线圈a的匝数

C. 换一个电阻更小的灯泡

D. 将线圈a改接在学生电源直流输出端

3. 如图所示，理想变压器接在交流电源上，该交流电源的电压有效值保持不变。灯泡L1和L2完全相同（阻值不变），R是一个定值电阻。闭合开关S1、S2，两灯泡正常发光，然后断开S2，下列判断正确的是（  ）

A. 灯泡L1变暗

B. 电阻R两端的电压变小

C. 变压器输入功率不变

D. 变压器原线圈的电流变小

4. 关于LC振荡电路，某一时刻的电场线、磁感线方向如图所示，下列说法正确的是（  ）

A. 电容器正在放电，电场能正在减小

B. 电容器正在充电，磁场能正在减小

C. 电流正在增大，电场强度正在增大

D. 电流正在减小，电场强度正在增大

5. 图1和图2是教材中演示电感器对交变电流的阻碍作用的两个电路图。把带铁芯的线圈L与小灯泡串联起来，先把它们接到直流电源上，如图1所示，再把它们接到交流电源上，如图2所示。取直流电源的电压与交流电压的有效值相等，观察比较两种情况下电路稳定时灯泡的亮度。下列叙述正确的是（  ）

A. 因为直流电源的电压与交流电压的有效值相等，所以两个电路图中的灯泡一样亮

B. 因为直流电源的电压小于交流电压的峰值，所以图2中的灯泡更亮一些

C. 对于图2，调高电源频率后，小灯泡将会变亮

D. 对于图2，将线圈中的铁芯拔出后，小灯泡将会变亮

6. 用轻弹簧（质量不计）把质量为3m的木板A和质量为m的木板B连接起来，组成如图所示的装置，B板置于水平面上，整个装置处于静止状态。现用一个竖直向下的力F下压木板A，撤去F后，B板恰好被提离地面，由此可知力F的大小是（  ）

A. 7mg       B. 4mg      C. 3mg      D. 2mg

7. 如图所示，在电场强度为E的水平匀强电场中，有一足够大的绝缘光滑水平面，一根长为L的绝缘轻软细绳一端固定在平面上的O点，另一端系有一个质量为m、带电荷量为+q的小球A（可看作质点）。当小球A在水平面上静止时，细绳被拉直且与OO'重合，OO'的方向与电场方向平行。在水平面内将小球由平衡位置拉开一小段距离，保持细绳拉直，直至细绳与OO'间有一个小角度θ后由静止释放，不计空气阻力，则下列说法中正确的是（  ）

A. 小球A在运动过程中的加速度大小恒为

B. 细绳通过OO'时小球A的速度与其质量m无关

C. 细绳通过OO'后小球A速度为O时，细绳与OO'的夹角大于

D. 小球A释放后经历的时间，细绳位置与OO'重合

8. 如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射入E点，并偏折到F点，己知入射方向与边AB的夹角为θ=30°，E、F分别为边AB、BC的中点，则下列说法正确的是（  ）

A. 该棱镜的折射率为          B. 光在F点发生全反射

C. 光从空气进入棱镜，频率变小     D. 光从空气进入棱镜，波速变小

9. 图甲为一列简谐横波在t=0时刻的波形图，图1乙为x=2m处质点的振动图像。下列判断正确的是（  ）

A. 波沿x轴负方向传播

B. 传播速度为20m/s

C. t=0.1s时，x=2m处质点的加速度最大

D. 波源在一个周期内走过的路程为4m

10. 如图所示，OBCD为半圆柱体玻璃的横截面，OD为直径，一束由紫光和红光组成的复色光沿AO方向从真空射入玻璃分成OB、OC两束光。下列说法正确的是（  ）

A. 光束OB是红光

B. 玻璃对紫光的折射率比对红光的折射率大

C. 紫光在玻璃中的波长比其在真空中的波长大

D. 两束光分别在OB、OC段传播时所用的时间相等

11. 如图所示，小球P一边贴着水面每秒振动5次，一边沿x轴正方向匀速移动。x=0处是它的初始位置。图示为恰经10个周期时观察到的水面波。则下列说法正确的是（  ）

A. 位于x轴正方向一侧的观测者，接收频率大于5Hz

B. 位于x轴负方向一侧的观测者，接收频率大于5Hz

C. 水面波的传播速度是0.2m/s，小球匀速移动的速度是0.1m/s

D. 水面波的传播速度是0.4m/s，小球匀速移动的速度是0.2m/s

12. 2013年6月20日，女航天员王亚平在“天宫一号”目标飞行器里成功进行了我国首次太空授课。授课中的一个实验展示了失重状态下液滴的表面张力引起的效应。在视频中可观察到漂浮的液滴处于相互垂直的两个椭球之间不断变化的周期性“脉动”中。假设液滴处于完全失重状态，液滴的上述“脉动”可视为液滴形状的周期性微小变化（振动），如图所示。已知液滴振动的频率表达式为，其中k为一个无单位的比例系数，r为液滴半径，ρ为液体密度，为液体表面张力系数（其单位为N/m），α、β、γ是相应的待定常数。对于这几个待定常数的大小，下列说法中可能正确的是（  ）

A.       B.

C.     D.

二、实验题（18分）

13. 甲乙两个学习小组分别利用单摆测量重力加速度。

（1）甲组同学采用图1甲所示的实验装置。

A. 为比较准确地测量出当地重力加速度的数值，除秒表外，在下列器材中，还应该选用____；（用器材前的字母表示）

a. 长度接近1m的细绳

b. 长度为30cm左右的细绳

c. 直径为1.8cm的塑料球

d. 直径为1.8cm的铁球

e. 最小刻度为1cm的米尺

f. 最小刻度为1mm的米尺，

B. 用游标卡尺测量小钢球直径，示数如图2所示，读数为___________mm。

C. 甲同学准备好相关实验器材后，把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度后释放，同时按下秒表开始计时，当单摆再次回到释放位置时停止计时，将记录的这段时间作为单摆的周期。以上操作中有不妥之处，请对其中两处加以改正：___________________

（2）乙组同学在图甲所示装置的基础上再增加一个速度传感器，如图1乙所示。将摆球拉开一小角度使其做简谐运动，速度传感器记录了摆球振动过程中速度随时间变化的关系，如图丙所示的v-t图线。

A. 由图丙可知，该单摆的

I. 周期T=___________s；

II. 根据图像，估算小球能摆到的最大高度___________m（保留一个有效数字）

B. 乙同学采取了图像方法处理数据，如图。

I. 请在图上将各数据点拟合成一条直线；

II. 他能得到的当地重力加速度为___________m/s2（保留三位有效数字，π2=9.86）

三、计算题；（共46分）

14. （10分）一列横波沿x轴正方向传播，t1与t2时刻的波形图如图所示，已知t2-t1=0.2s，

求：（1）这列波的速度大小。（写出列式、计算过程）

（2）取（1）中波速最小的情况，以t1时刻为计时起点，写出x=8米处的质点的振动方程，并定性画出振动图像。（至少画出一个周期）

15. （16分）质量为m的小球被劲度系数分别是k1和k2的轻弹簧拴住，置于光滑水平面上，如图所示，此时两个弹簧均处于原长状态，记为位置O。

（1）证明：若将小球在水平方向上拉离位置O再释放，小球将做简谐运动。

（2）已知简谐运动的周期是：，其中k是回复力与位移的比例系数。求出此弹簧振子的周期。

（3）定义：振动物体出现在某区域的时间△t与观察时间t的比值，为振动物体在该区域出现的概率。那么在小球的振动过程中，当观察时间为振动周期的整数倍时，

求：小球出现在位置O与右侧0.5A（A为振幅）的区域内的概率P。

16. （20分）长度为的金属杆MN置于的光滑U型导轨上，其一端接有定值电阻R，整个装置放在水平面上。垂直导轨平面分布着一个恒定磁场，其磁感应强度R沿导轨方向按照B= B0sin（kx）的形式分布（B0、k为已知定值，规定垂直纸面向里为磁感应强度B的正方向），如图所示。在一未知外力F的作用下，杆MN从x=0的位置开始向右以速度v0匀速运动。金属杆和导轨其他部分电阻均不计。求：

（1）通过电阻R的电流随时间变化的表达式，并求周期、及电流的有效值；

（2）求在时间t内（为周期的整倍数），外力F做的功；

（3）在杆开始运动的最初半个周期内，通过电阻R上的电荷量q。（提示：可以使用类比的方法。）

参考答案

I卷：

一、选择题

1.  BCD.    2. BD.    3. AC.    4. AC.    5. CD.      6. AD

7.  ABC    8. CD.    9. AD.    10. AD.     11. B.      12. BD

二. 计算题：

13. （1）图略

（2）

14. （1）λ=0.4m;A=0.5cm

（2） ,得

（3） 得

II卷：

一、选择题：

1. AD.   2. B.   3. BD.   4. BD.   5. D.   6. B.    7. D.  

8. AD  9. B.      10. B.      11. AC.    12. B

二、实验题：

13. （1）A. adf    B. 18.6 mm

C. 1）应在小球通过平衡位置时计时，更准确；

2）应该多次测量周期，记录总时间t和次数n

（2）A. 2.0s    0.05m.     B. 略，9.60~10.06m/s2

三、计算题：

14. （1）

（2）；

15. （1）证明略

（2）

（3）

16. （1）           

（2）

（3）