重庆市南坪中学2022-2023学年高二物理下学期期中试题（Word版附解析）

高2021级2022-2023学年度下期半期考试

物理试题

一、单选题（每小题4分）

1. 关于机械波，下列说法正确的是（　　）

A. 机械波从一种介质传到另一种介质时，波的频率、波长均不变

B. 障碍物的尺寸一定时，波的波长越大衍射现象越明显

C. 两列波在同一介质中相遇一定发生干涉

D. 波源和观察者相互接近，波源的频率会变大

【答案】B

【解析】

【详解】A．机械波从一种介质传到另一种介质，不发生变化的物理量是波的频率，而波速和波长都有可能发生变化，故A错误；

B．波发生明显衍射的条件是孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相比差不多或者比波长更小，故障碍物的尺寸一定时，波的波长越大衍射会越明显，故B正确；

C．发生干涉的条件之一是频率相同，因此两列波在同一介质中相遇不一定发生干涉，故C错误；

D．根据多普勒效应，无论波源还是观察者哪一个运动只要是相互接近，间距变小，观察者接收的频率都会增大，但波源的频率不变，故D错误。

故选B。

2. 如图，粗糙绝缘水平桌面上有一铜质圆环。当一竖直放置的条形磁铁从圆环直径正上方等高快速向右通过AB的过程中，圆环始终不动，则可知圆环受到的摩擦力方向（　　）

A. 始终向左 B. 始终向右

C. 先向左后向右 D. 先向右后向左

【答案】A

【解析】

【详解】根据楞次定律，由于磁体的运动，在闭合回路中产生感应电流，感应电流激发出的磁场对原磁体有磁场力的作用，该磁场力的效果总是阻碍原磁体的相对运动，可知，圆环中激发出的磁场对条形磁体有磁场力的作用，该磁场力的效果总是阻碍条形磁体的相对运动，即该磁场力的方向整体向左，根据牛顿第三定律可知，条形磁体对圆环中感应电流的磁场力方向整体向右，圆环静止，则地面对圆环的摩擦力方向始终向左。

故选A。

3. 关于下列器材的原理和用途，正确的是（　　）

A. 甲图中电子感应加速器利用磁场直接对电子进行加速

B. 乙图中真空冶炼炉工作原理是炉内的金属中产生涡流，涡流产生的热量使金属熔化。

C. 丙图中磁电式电流表在线圈转动的范围内的磁场都是匀强磁场

D. 丁图中电磁炉是利用内部线圈发热的加热原理

【答案】B

【解析】

【详解】A．电子感应加速器是利用磁场产生电场对电子进行加速，故A错误；

B．真空冶炼炉的工作原理是炉内的金属中产生涡流，涡流产生的热量使金属熔化，故B正确；

C．磁电式电流表在线圈转动的范围内的磁场都是辐射状磁场，不是匀强磁场，故C错误；

D．电磁炉是利用锅体产生涡流的加热原理，故D错误。

故选B。

4. 如图甲所示，是匝数为10匝、边长为20cm、总电阻为的正方形闭合导线圈，线圈平面垂直与匀强磁场，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示。下列说法正确的是（　 ）

A. 导线圈中产生的是正弦式交变电流

B. 内感应电流的方向为

C. 在内通过导线横截面的电荷量为

D. 该交流电的电压有效值为

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据

由图乙可知内感应电动势恒定不变，则感应电流恒定不变；内感应电动势恒定不变，则感应电流恒定不变；可知导线圈中产生的不是正弦式交变电流，故A错误；

B．由图乙可知内通过导线圈的磁通量向里减少，根据楞次定律可知，感应电流的方向为，故B错误；

C．内的感应电动势为

感应电流为

则在内通过导线横截面的电荷量为

故C错误；

D．内的感应电动势为

设该交流电的电压有效值为，则有

解得

故D正确。

故选D。

5. 如图所示，标有“220V，40W”的灯泡和标有“20μF，360V”的电容器并联到交流电源上，V为理想交流电压表，交流电源的输出电压如图乙中正弦曲线所示，闭合开关S。下列判断正确的是（　　）

A. 电容器会被击穿

B. 灯泡不能正常发光

C. 时刻，交流电压表的示数为

D. 时刻，通过灯泡的电流为零

【答案】D

【解析】

【详解】A．由图乙可知交流电压的最大值

所以电容器不会被击穿，故A错误；

B．加在灯泡两端的电压的有效值为220V，因此灯泡能正常发光，故B错误；

C．电压表的示数显示的是交流电压的有效值为220V，故C错误；

D．如图乙所示，t=T时刻，输出的电压为零，通过灯泡的电流也为零，故D正确。

故选D。

6. LC振荡电路中电容器极板上电量q随时间t变化的图线如图，由图可知（　　）

A. 在t1时刻电路中的磁场能最大 B. 从t1到t2，电路中的电流不断变小

C. 从t2到t3，电容器不断充电 D. 在t4时刻磁场能正在向电场能转化

【答案】C

【解析】

【详解】A．在t1时刻，电路中的q最大，说明还没放电，所以电路中无电流，则磁场能最小，故A错误；

B．在t1到t2时刻电路中的q不断减小，说明电容器在不断放电，电路中的电流在不断增加，故B错误；

C．在t2到t3时刻电路中的q不断增加，说明电容器在不断充电，故C正确；

D．在t4时刻电路中的q等于0，说明电容器放电完毕，则电场能最小，故D错误；

故选C。

7. 如图所示，直角三角形玻璃砖ABC，∠C=30°。一束单色光沿平行于AC方向从BC边上D点射入玻璃砖，从AB边的E点（图中未标出）射出，且。已知该单色光的频率为f，在真空中的传播速度为c。下列说法正确的是（　　）

A. 该单色光射出AB边时折射角为30°

B. 该玻璃砖的折射率

C. 该单色光在玻璃中的波长为

D. 该单色光在玻璃砖中传播的时间为

【答案】B

【解析】

【详解】AB．根据题意做出光路图如下图所示

由几何关系可知，入射光线与法线的夹角，在玻璃中的折射角，故可得该玻璃砖的折射率为

而由几何关系可知，该单色光射出AB边时折射角为60°，故A错误，B正确；

C．折射率

而

可得

故C错误；

D．由几何关系知，该单色光在玻璃中传播的路程为，则传播的时间为

故D错误。

故选B。

8. 如图甲所示，在x轴上有两个波源S1和S2，两波源在纸面内做垂直于x轴的简谐运动，其振动图像分别如图乙和图丙所示。两波源形成的机械波沿x轴传播的速度均为0.25m/s，则（　　）

A. 两波源形成的波不同，不能产生干涉现象

B. x=0的点为振动加强点，振幅为6m

C. x=1的点为振动减弱点，振幅为2m

D. 两波源的连线上（不含波源）有12个振动减弱点，它们的位移大小始终是2m

【答案】B

【解析】

【详解】A．由图乙、图丙可知两列波的周期都为，则两列波的频率都为

可知两列波的频率相同，相位差恒定，可形成稳定的干涉现象，A错误；

B．两列波的波长均为

x=0点到两波源的波程差为

由于两波源的起振方向相同，可知x=0点为振动加强点，振幅为

B正确；

C．x=1点到两波源的波程差为

由于两波源的起振方向相同，可知x=1点为振动加强点，振幅为

C错误；

D．设振动减弱点距离S1的距离为x，则两波源的连线上（不含波源）点与两波源的波程差满足

（n=0、1、2、3……）

式中n 可取0、1、2、3、4、5，即在中点的两侧各有6个振动减弱点，即两波源的连线上（不含波源）有12个振动减弱点，它们的振幅为2m，但位移在到2m之间变化，D错误。

故选B。

二、多选题（每小题4分，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错的得0分）

9. 关于下列四幅图所涉及的光学知识中，说法正确的是（　　）

A. 图甲检查工件的平整度利用光的干涉现象

B. 图乙医用内窥镜利用光的全反射现象

C. 图丙在坦克内壁上开孔安装玻璃利用光的折射现象扩大视野

D. 图丁泊松亮斑是由于光的偏振现象产生的

【答案】ABC

【解析】

【详解】A．如图甲可以利用光的干涉现象可以检查工件的平整度，故A正确；

B．图乙医用内窥镜利用了光在光导纤维中的全反射现象，故B正确；

C．图丙在坦克内壁上开孔安装玻璃，由于光折射作用，会导致视野扩大，故C正确；

D．图丁泊松亮斑是由于光的衍射现象产生的，故D错误。

故选ABC。

10. 图甲所示，为一台小型发电机的示意图，单匝线圈匀速转动，产生的电动势e随时间t的变化规律如图乙所示。已知发电机线圈内阻为0.2Ω，小灯泡的电阻恒为0.8Ω。则（　　）

A. 理想电压表的示数

B. 线圈转动的角速度

C. 转动过程中穿过线圈的最大磁通量

D. 通过灯泡电流的瞬时表达式为

【答案】BD

【解析】

【详解】A．由图乙可知电压的有效值为

理想电压表测的是小灯泡两端电压，示数为

A错误；

B．由乙图可知交流电的周期为，所以线圈转动的角速度为

B正确；

C．线圈转动时产生的电动势最大值为

可得转动过程中穿过线圈的最大磁通量为

C错误；

D．感应电动势的瞬时表达式为

故通过灯泡电流的瞬时表达式为

D正确。

故选BD。

11. 向水面上扔一个石块，形成如图所示波形，已知相邻实线间的距离等于一个波长，不考虑水波的反射，水波通过图甲的孔A和B以及遇到图乙中障碍物C和D之后能发生明显衍射的有（    ）

A. 孔A B. 孔B C. 障碍物C D. 障碍物D

【答案】AD

【解析】

【详解】当障碍物或孔的尺寸与机械波的波长相比差不多或小于波长时，才可发生明显的衍射现象，由图可知，孔A或者障碍物D的尺寸与水波的波长差不多，则水波通过孔A或者障碍物D时能产生明显的衍射。

故选AD。

12. 光纤通信采用的光导纤维由内芯和外套组成，长为L，其侧截面如图所示，一复色光以一定的入射角（i≠0）从轴心射入光导纤维后分为a、b两束单色光，已知内芯材料对a光的折射率为，真空中的光速为c。下列说法正确的是（  ）

A. 在内芯介质中a单色光的传播速度比b单色光大

B. 入射角i由逐渐增大时，a单色光全反射现象先消失

C. 从空气射入光导纤维，a、b单色光的波长都变长

D. 若入射角时，a、b单色光在内芯和外套界面都发生全反射，则a单色光在介质中传播的时间为

【答案】ABD

【解析】

【详解】A．由图可知，在内芯介质中a单色光的折射角比b单色光大，根据折射定律

在内芯介质中a单色光的折射率比b单色光小，又由

可知，在内芯介质中a单色光的传播速度比b单色光大，故A正确；

B．根据折射定律可知，入射角i由逐渐增大时，a、b单色光的折射角都增大，a单色光的折射角大于b单色光，导致a、b单色光在到达内芯和外套界面时的入射角都减小，且a单色光入射角小于b单色光，由于a单色光的折射率比b单色光小，根据

可知，a单色光发生全反射的临界角大于b单色光，则a单色光全反射现象先消失，故B正确；

C．由于光在不同介质中的频率不变，根据

传播速度减小，由

波长减小，故C错误；

D．当入射角时，设a单色光折射角为r，根据折射定律有

可得

根据数学知识可知

根据几何关系可知，a单色光的传播距离为

由

传播速度为

则a单色光在介质中传播的时间为

故D正确。

故选ABD。

三、实验题

13. 为探究变压器线圈两端电压与匝数的关系，我们把没有用导线相连的线圈套在同一闭合的铁芯上，一个线圈连到学生电源的输出端，另一个线圈连到小灯泡上，如图所示，请回答下列问题：

（1）将与灯泡相连的线圈匝数减少，其余装置不变继续实验，灯泡亮度将______（选填“变亮”、“变暗”），这说明灯泡两端的电压______（选填“变大”、“变小”）；

（2）在实验中，测得变压器原、副线圈的匝数分别为120匝和60匝，原、副线圈两端的电压分别为8.2V和3.6V，据此可知电压比与匝数比不相等，可能原因是____________。

【答案】    ①. 变暗    ②. 变小    ③. 漏磁、铁芯发热、导线发热等

【解析】

【详解】（1）[1][2]与灯泡相连的线圈是变压器的副线圈，当副线圈匝数变小，由

得副线圈电压变小，故灯泡变暗，灯泡两端电压变小。

（2）[3]由于变压器不是理想变压器，故电压比不等于匝数比的原因可能是漏磁、铁芯发热、导线发热等影响电压。

14. 我们用如图所示的装置来做“用双缝干涉测量光的波长”的实验。

（1）将实验仪器按要求安装在光具座上，则在图甲中A、B处分别应该安装的器材和滤光片的位置分别是_________。

A．A处为双缝、B处为单缝，滤光片在光源和凸透镜之间

B．A处为单缝、B处为双缝、滤光片在凸透镜和A之间

C．A处为双缝，B处为单缝、滤光片在遮光筒内

D．A处为单缝，B处为双缝、滤光片在A和B之间

（2）已知双缝间距，双缝到毛玻璃屏间的距离，实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示，分划板在图中A，B位置时游标卡尺读数也如图中所给出，则

①分划板在图中A位置时游标卡尺的读数为，在B位置时游标卡尺读数为_________mm，相邻两条纹间距_________mm（计算结果保留2位有效数字）；

②该单色光的波长_________m；（计算结果保留2位有效数字）

【答案】    ①. B    ②. 16.4    ③. 0.88    ④.

【解析】

【详解】（1）[1]从左向右的实验装置是光源、凸透镜、滤光片、单缝、双缝、光屏。

故选B。

（2）[2]B位置游标卡尺主尺读数为1.60cm=16.0mm，游标尺的最小分度为0.1mm，游标尺读数为

故B位置时游标卡尺读数为

[3]相邻两条纹间距为

（3）[4]根据条纹间距公式有

解得

四、解答题

15. 如图所示，某发电机的输出功率为5×104 W，输出电压为250 V，输电线路总电阻R=60 Ω，理想升压变压器的匝数比n1：n2=1：20，为使用户获得220 V电压，求：

（1）输电线路损失的功率为多大？

（2）降压变压器的匝数比是多少？

【答案】△P =6×103 W；

【解析】

【详解】（1）根据变压器电压关系: = 得，U2=5×103 V，变压器功率关系：P2=P1 ，输电线上的电流I2= =10 A ，输电线上的功率损失：△P=I22R=6×103 W

（2）降压变压器的输入电压：U3=U2﹣I2R=4400 V 根据降压变压器电压关系： = =

16. 如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，此时刻波恰好传播到处，以此状态开始计时，经过时间1.9s后，在平衡位置坐标为的P质点第一次到达波峰。

（1）求这列波的波速大小。

（2）若P质点运动的路程是0.25m，则这列波传播的时间是多少。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）因波峰传到P质点的时间

解得

（2）由波形图可知，波上质点振动的振幅，P质点运动的路程是0.25m

为振幅的五倍，即5A，则

所以P质点运动的时间

波传播到P点的时间

由题意可知

17. 如图，一玻璃砖的横截面为一圆心为O、半径为R的半圆，直径AB与水平地面垂直并接触于A点，OM 水平。一束激光从玻璃砖圆弧面BM射向圆心O，逐渐增大激光的入射角i，发现水平地面上的两个光斑逐渐靠近，当地面上刚好只有一个光斑时，此光斑距A点的距离为。

（i）求玻璃砖的折射率n；

（ii） 若该束激光以60o的入射角从右侧斜向下射向AB上的N点，已知ON间的距离为，不考虑激光在AMB弧面上的反射，求此时地面上两个光斑之间的距离x。

【答案】（i）n=；（ii）

【解析】

【详解】（i）刚好只有一个光斑时，光线在O点发生全反射，如图，由几何关系可知

可得

而

因此折射率

（ii）光路图如图所示，图中已标出各个角度

反射光线射到地面上的P点到O点的距离

折射光线，根据

可得折射角

折射光线射到圆周上的C点时，再次发生折射，此时的入射角为，根据正弦定理

可知入射角

因此OC恰好水平，根据折射定律可知

可得射出玻璃砖后的折射角

因此Q到A的距离

故两个光斑之间的距离

18. ab、cd为间距d=1m的光滑倾斜金属导轨，与水平面的夹角为θ=37°，导轨电阻不计，ac、bd间都连接有一个R=4Ω的电阻，如图所示。空间存在磁感应强度B0=3T的匀强磁场，方向垂直于导轨平面向上。将一根金属棒放置在导轨上距ac为x0=0.5m处，金属棒的质量m=0.5kg，电阻r=1Ω。现闭合开关K将金属棒由静止释放，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与ac平行且与导轨接触良好。已知当金属棒从初始位置向下滑行x=2m到达MN处时已经达到稳定速度，金属导轨足够长，g取10m/s2。则：（）

（1）开关处于闭合状态时金属棒的稳定速度是多少？

（2）开关处于闭合状态时金属棒从释放到运动至MN处的过程中，忽略电流变化引起的电磁辐射损失，连接在ac间的电阻R上产生的焦耳热是多少？（结果保留两位小数）

（3）开关K断开后，若将由静止释放金属棒的时刻记作t=0，从此时刻开始，为使金属棒中不产生感应电流，可让磁感应强度按一定规律变化。试写出磁感强度B随时间t变化的表达式。

【答案】（1）1m/s；（2）1.92J；（3）

【解析】

【详解】（1）导体切割磁感线产生感应电动势

开关闭合时，导体棒作为电源，上下两个定值电阻并联

根据闭合电路欧姆定律

金属棒稳定运动时受力平衡

解得

（2）从棒由静止释放到达到最大速度的过程中，由能量守恒定律得

可解得

故电阻上产生的焦耳热为

（3）当回路中的总磁通量不变时，棒中不产生感应电流，沿导轨做匀加速运动。则有

由牛顿第二定律得

联立解得