2023北京北师大附中高二（上）期末物理（教师版）

2023北京北师大附中高二（上）期末

物    理

一、选择题（1-12题，只有一个选项符合题意，13-16题，每题有多个选择项符合题意，每题3分，共48分。）

1. 关于电磁场和电磁波，下列叙述正确的是（　　）

A. 电磁波是一种物质 B. 静止的电荷周围一定有磁场

C. 运动的电荷周围一定没有磁场 D. 均匀变化的电场能激发电磁波

2. 如图，弹簧振子在M、N之间做简谐运动．以平衡位置O为原点，建立Ox坐标系．若振子位于M点时开始计时，则其振动图像为（    ）

A  B.

C.  D.

3. 下列说法正确是（　　）

A. 做平抛运动的物体，在任意相等的时间内动能变化量相等

B. 做自由落体运动的物体，在任意相等的时间内动能变化量相等

C. 做平抛运动的物体，在任意相等的时间内动量变化量相等

D. 做匀速圆周运动的物体动量不变

4. 如图，一物体静止在水平地面上，受到与水平方向成角的恒定拉力F作用时间t后，物体仍保持静止。以下说法中正确的是（　　）

A. 物体的动量变化量为Ft B. 物体所受重力的冲量大小为0

C. 物体所受摩擦力的冲量大小为 D. 物体所受拉力F的冲量大小是

5. 如图所示，表示LC振荡电路某时刻的情况，以下说法正确的是（　　）

A. 电容器正在充电

B. 电感线圈中的磁场能正在减小

C. 电感线圈中的电流正在减小

D. 此时自感电动势正在阻碍电流的增加

6. 如图所示是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。设变压器为理想变压器，输入电压恒定，R0表示输电线的总电阻。假设用户端为纯电阻用电器，总电阻为R，当R阻值减小时，图中各理想电表示数减小的是（　　）

A.  B.  C.  D.

7. 某交变电流一个周期内电流随时间变化的规律如图所示，该交变电流的有效值为（　　）

A. 1.5A B.  C.  D. 2A

8. 某物块的质量为，静止在水平面上。现有水平推力作用在物块上，F持续作用4s。已知物块与水平面之间的动摩擦因数为0.4，取，则4s末物块的动量大小为(　　)

A.  B.  C.  D.

9. 如图，在光滑水平桌面上有一边长为L的正方形导线框，在导线框右侧有一宽度为d（d>L）的条形匀强磁场区域，磁场的边界与导线框的ab边平行，磁场方向竖直向下。导线框以某一恒定速度向右运动，保持该速度匀速通过磁场区域。时导线框的ab边恰与磁场的左边界重合，用U、F、i、分别表示ab边的电压、安培力、电流以及穿过线框的磁通量，则下列图像中，可能正确描述上述过程的是（　　）

A.  B.

C.  D.

10. 质量为m、长度为L的平板小车静止在光滑的水平面上，一个质量为3m的人立于车的左端。当人向小车右端运动的过程中，下列说法中正确的是(　　)

A. 人与小车的速度总是大小相等，方向相反

B. 当人速度加快时，小车由于惯性会维持原有的速度不变

C. 当人走到小车右端时，以地面为参考系，人向右运动了

D. 当人走到小车右端时，以地面为参考系，小车向左运动了

11. 如图所示，在圆柱形区域内存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化规律为（其中与k是正的常数）。在此区域内固定一内壁光滑、水平放置的半径为R的细玻璃管，将一带正电的小球在管内由静止释放。已知小球所带电荷量为q。若在此空间不考虑小球运动过程中产生的磁场，下列说法正确的是（　　）

A. 由上往下看，小球将沿逆时针方向做圆周运动

B. 小球转动一周感生电场对小球做功为

C. 小球转动一周动能增加量为

D. 在细玻璃管内洛伦兹力使小球加速

12. “娱乐风洞”是一项惊险刺激的新型娱乐设备，它能在一个特定的空间内通过人工制造的气流把人“吹”起来，使人产生在天空翱翔的感觉。现有一直径为d的竖直圆柱形风洞，风洞内空气密度为，气流竖直向上通过风洞，流速恒定，单位时间流出的气体体积为Q。一游客恰好可以水平静止在风洞内，游客的受风面积（游客在垂直风力方向的投影面积）为S，设气流吹到游客身上后速度变为零。下列说法正确的是（　　）

A. t时间内能吹到游客身上的空气体积为Qt

B. 风洞中空气流速为

C. 该游客的重力为

D. 若风洞中空气流速变为原来的2倍，则气流对人的作用力变为原来的8倍

13. P、Q两个质点做简谐运动的振动图像如图所示，下列说法中正确的是（　　）

A. P、Q的振幅之比是1∶2

B. P、Q的振动周期之比是2∶1

C. P、Q在0~1.2s内经过的路程之比是1∶1

D. 时刻，P、Q的位移大小之比是4∶5

14. 玻璃杯从离桌面一定高度处由静止自由下落，第一次直接落到桌面上，玻璃杯被打破；第二次在桌面上垫了一条毛巾，玻璃杯没有被打破。两种情况下玻璃杯都没有反弹。不计空气阻力，比较两种情况下玻璃杯的减速过程，下列判断正确的是（　　）

A. 直接落到桌面上时玻璃杯的动量变化量较大

B. 两次玻璃杯的动量变化量大小相同

C. 落到毛巾上时玻璃杯的动能减少量较小

D. 直接落到桌面上时玻璃杯的动量变化较快

15. 某同学用如图甲所示的可拆变压器探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数之间的关系，在实验时组装的变压器如图乙所示。在铁芯上原、副线圈接入的匝数分别为和。该同学将原线圈接在学生电源上，分别测量原、副线圈的电压和。下列说法中正确的是（　　）

A. 原线圈应接在学生电源直流电压输出端

B. 当原线圈电压一定，只增加原线圈的匝数会减小副线圈的输出电压

C. 若铁芯B没有安装在铁芯A上，

D. 无论铁芯B是否安装在铁芯A上，

16. 如图所示，在光滑的水平面上放有两个小球A和B，其质量、，B球上固定一轻质弹簧。若A球以速率向右运动去碰撞静止的B球，下列说法正确的是（　　）

A. A、B两球在碰撞过程中的加速度都是先增大后减小

B. 弹簧最大的弹性势能为1.6J

C. 碰撞结束时，小球A将向左运动

D. 碰撞结束时，B球速度大小为4.6m/s

三、实验题（本大题共2小题，共18分。）

17. 在“多用电表的使用”实验中。

（1）甲同学用电阻挡“×10”测量某一电阻值，多用电表的表盘如图1所示，则读数为________Ω；

（2）乙同学用“×10”挡去测量另一电阻时，指针偏转角度过小，为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，操作顺序为________（填写选项前的字母）。

A．将选择开关旋转到电阻挡“×100”的位置

B．将选择开关旋转到电阻挡“×1”的位置

C．将两表笔分别与被测电阻的两根引线相接完成测量

D．将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮使指针指向“0Ω”

（3）丙同学利用多用电表测量图示电路中小灯泡正常工作时的有关物理量。闭合开关，以下操作正确的是________。

A．将选择开关旋转到合适的电阻挡，闭合开关，利用图2的电路测量小灯泡的电阻

B．将选择开关旋转到合适的电压挡，闭合开关，利用图2的电路测量小灯泡两端的电压

C．将选择开关旋转到合适的电流挡，闭合开关，利用图3的电路测量通过小灯泡的电流

D．将选择开关旋转到合适的电流挡，把图3中红、黑表笔接入电路的位置互换，闭合开关，测量通过小灯泡的电流

18. 某同学用如图甲所示装置做“验证动量守恒定律的实验。先将球a从斜槽轨道上某固定位置S处由静止开始滚下，在水平地面的记录纸上留下压痕，重复10次，找到其落地点的平均位置B。再把同样大小的球b放在斜槽轨道水平段的最右端处静止，让球a仍从位置S由静止开始滚下，且与b球发生正碰，碰后两球分别落在记录纸上的不同位置，重复10次。

（1）以下操作正确的是______；

A．通过调节使斜槽末端保持水平

B．每次释放小球a的位置可以不同

C．每次必须由静止开始释放小球a

D．水平地面上白纸可以移动

（2）实验接下来要完成的必要步骤是______；

A．用天平测量a、b两个小球的质量、

B．测量小球a始释放高度h

C．测量抛出点距地面的高度H

D．分别找到a、b相碰后落地点的平均位置A、C

E．测量平抛射程、与的长度、和

F．测小球a、b的直径D

G．计算小球a、b离开轨道后做平抛运动的飞行时间

（3）若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为______（用第（2）题中所给的字母表示）；

（4）经测定，，，小球落地点的平均位置距O点的距离如图乙所示。设碰撞前、后的动量分别为与，碰撞结束时的动量为，则碰撞后与碰撞前总动量的比值为______。（计算结果保留2位小数）

三、解答题（19题7分，20题9分，21题8分，22题10分，共34分。）

19. 城市进入高楼时代后，高空坠物已成为危害极大社会安全问题，即使是很小的物体从高处坠落也可能对人造成严重的伤害。设一个50g的鸡蛋从16楼的窗户自由落下，鸡蛋下落起点距地面的高度约为45m，鸡蛋着地后与地面的撞击时间为。不计空气阻力，取。求：

（1）鸡蛋刚接触地面时的速度大小v；

（2）地面对鸡蛋的平均冲击力的大小F。

20. 如图所示，交流发电机的矩形金属线圈，ab边和cd边的长度，bc边和ad边的长度，匝数匝，线圈的总电阻，线圈位于磁感应强度的匀强磁场中。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F焊接在一起，并通过电刷与阻值的定值电阻连接。初始状态时线圈平面与磁场方向平行，现使线圈绕过bc和ad边中点、且垂直于磁场的转轴以角速度匀速转动。电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。

（1）求线圈产生的感应电动势的峰值；

（2）从线圈经过图示位置开始计时，写出线圈内的电流随时间变化的函数关系式；

（3）求经过0.2s定值电阻R产生的热量Q。

21. 甲、乙两个小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游戏，甲和他的冰车的质量为，乙和他的冰车的质量是。游戏时甲推一个质量的箱子，以大小为的速度向东滑行，乙以同样大小的速度迎面滑来。不计水平冰面的摩擦力和空气阻力。（题中各速度均以地面为参考系）

（1）若甲以向东6m/s的速度将箱子推给乙，甲的速度大小变为多少？

（2）甲至少以多大的速度将箱子推给乙，才能避免相撞？

22. 如图所示，两根足够长的固定平行金属导轨MN、PQ位于同一水平面内，处于方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中，导轨间距为l。垂直导轨放置两根质量均为m、电阻均为R的导体棒ab、cd，两棒能无摩擦地沿导轨滑行并始终保持良好接触。开始时，令cd棒静止，给ab棒一个向右的瞬时冲量使其获得一个初速度。不计导轨电阻。

（1）当ab棒开始运动时，求：

①ab棒的速度大小；

②ab棒的加速度大小。

（2）有同学认为在运动过程中，两棒组成的系统动量是守恒的。

①你认为这种观点是否正确？请证明你的结论。

②运动过程中，ab棒上产生的焦耳热Q最多是多少？

（3）在运动过程中，如果两棒间初始距离较小，两棒有可能发生碰撞。试计算两棒初始时至少相距多远才不会相撞。

参考答案

一、选择题（1-12题，只有一个选项符合题意，13-16题，每题有多个选择项符合题意，每题3分，共48分。）

1. 【答案】A

【解析】

【详解】A．电磁波是一种物质，它具有能量，故A正确；

B．静止的电荷周围产生静电场，不产生磁场，故B错误；

C．运动的电荷相当于电流，电流周围存在磁场，所以运动的电荷周围一定有磁场，故C错误；

D．根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的电场将产生恒定的磁场，这样的磁场就不能再激发电场，就不会产生电磁波，必须是非均匀变化的电场，激发非均匀变化的磁场，这样就可以不停的相互激发，从而形成电磁波，故D错误。

故选A。

2. 【答案】B

【解析】

【详解】取向右为x轴正方向，振子运动到M点时，振子具有负方向最大位移，所以振子运动到M点时开始计时振动图象的负值且位移大小最大开始，形成与余弦图像关于时间轴对称的图像，图象应如B图所示。

故选B

3. 【答案】C

【解析】

【详解】A．做平抛运动的物体，每1s内竖直方向的位移大小不等，故重力做功不同；故动能的变化量不同，A错误；

B．重力做功W=Gh，做自由落体运动的物体每一秒内的位移大小不等，故做功不同，动能的变化量不同，B错误；

C．做平抛运动的物体，每1s内所受合力的冲量大小都相同，在任意相等的时间内动量变化量相等，C正确；

D．做匀速圆周运动的物体，每1s内所受合力的冲量大小都相同，但是方向不同，所以动量是变化的，D错误。

故选C。

4. 【答案】C

【解析】

【详解】A．由于物体始终处于静止状态，所受合力为零，据动量定理可得，该过程物体的动量变化为

A错误；

B．物体所受重力的冲量大小为mgt，B错误；

C．由平衡条件可得，物体所受静摩擦力大小为

物体所受摩擦力的冲量大小为

C正确；

D．物体所受拉力F的冲量大小为

D错误。

故选C。

5. 【答案】D

【解析】

【详解】A．根据磁感线的方向可以判断电流方向是逆时针，再根据电容器极板上带电的性质可以判断电容器在放电，故A错误；

BCD．电容器在放电，所以电流在增加，磁场能在增加，自感电动势正在阻碍电流的增加，故BC错误，D正确。

故选D。

6. 【答案】B

【解析】

【详解】A．理想变压器输入电压决定输出电压，输入电压恒定，所以输出电压恒定不变，即不变，故A错误；

B．不变，表示副线圈总电压，R0阻值不变，当R阻值减小时，根据串联分压原理，会变小，故B正确；

CD．不变，表示副线圈总电压，当R阻值减小时，副线圈的电流变大，即变大，由公式

可知，理想变压器输出功率变大，又输入功率等于输出功率，则

输入功率变大，输入电压恒定，所以原线圈电流变大，即变大，变大，故CD错误。

故选B。

7. 【答案】C

【解析】

【详解】设该交变电流的有效值为I，周期T

解得

I=

故选C。

8. 【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】由动量定理可得

代入数据解得

故选A。

9. 【答案】C

【解析】

【详解】A．线框匀速通过磁场区域，根据可知，进出磁场时感应电动势相同。设线框每个边的电阻为R，则进、出磁场时ab边的电压为

故A错误；

B．进、出磁场的电动势相同，根据

可知，进、出磁场的电流相同，根据可知，进、出磁场时的安培力大小相等且不变。故B错误；

C．进、出磁场时，电流大小相等，根据右手定则可知，方向相反。而当线框完全处于磁场中的时候，磁通量不变，没有感应电流。故C正确；

D．根据公式

可知，进、出磁场时，磁通量均匀增加和均匀减少。而处于磁场中时不变。故D错误。

故选C。

10. 【答案】D

【解析】

【分析】

【详解】AB．设人和小车的速度大小分别为v1、v2，由动量守恒定律可得

可知，人与小车的速度总是方向相反，但大小不相等，当人的速度加快时，小车的速度也会加快，AB错误；

CD．设人和小车的位移大小分别为x1、x2，由动量守恒的推论（人船模型）可得

由满足

x1+x2=L

联立解得

，

即当人走到小车右端时，以地面为参考系，人向右运动了，小车向左运动了，C错误，D正确。

故选D。

11. 【答案】B

【解析】

【详解】A. 磁感应强度B随时间t变化规律为，可知磁感应强度逐渐增强，从上往下看，产生顺时针方向的感生电场，正电荷受电场力方向和电场方向相同，故由上往下看，小球将沿顺时针方向做圆周运动，故A错误；

B. 根据法拉第电磁感应定律可知产生的感应电动势为

小球转动一周感生电场对小球做功为

故B正确；

C. 根据动能定理可知小球转动一周动能增加量为

故C错误；

D. 在细玻璃管内洛伦兹力和小球的速度方向垂直，不能使小球加速，故D错误。

故选B。

12. 【答案】C

【解析】

【详解】A．t时间内设备吹出的体积为

t时间内能吹到游客身上的空气体积为

故A错误；

B．设风洞中空气流速为v，由题意可知

解得

故B错误；

C．设游客的重力为G，游客静止时风力大小等于重力大小，即

t时间内能吹到游客身上的空气质量为

根据动量定理可得

联合解得

故C正确；

D．若风洞中空气流速变为原来的2倍，则t时间内能吹到游客身上的空气体积为

故t时间内能吹到游客身上的空气质量为

根据动量定理可得

故D错误。

故选C。

13. 【答案】BC

【解析】

【详解】A．由振动图像可知P的振幅为10cm，Q的振幅为5cm，则P、Q的振幅之比是2∶1，故A错误；

B．由振动图像可知P的周期为1.2s，Q的周期为0.6s，则P、Q的周期之比是2∶1，故B正确；

C．在0~1.2s内P完成一个周期振动，则路程为40cm，Q完成两个周期的振动，则路程也为40cm，故路程之比是1∶1，故C正确；

D．P和Q离开平衡位置的位移方程为

则时刻，P、Q的位移分别为

，

则P、Q的位移大小之比是，故D错误。

故选BC。

14. 【答案】BD

【解析】

【详解】AB．玻璃杯两次都从从离桌面同一高度处由静止自由下落，落地速度相同，动量也相同，玻璃杯直接落到桌面上和毛巾上速度减为0，且玻璃杯都没有反弹，由

可知两次动量变化量相同，故A错误，B正确；

C．玻璃杯两次都从从离桌面同一高度处由静止自由下落，落地速度相同，动能大小也相同，玻璃杯直接落到桌面上和毛巾上速度减为0，动能变为0，且玻璃杯都没有反弹，由

可知落到毛巾上时玻璃杯的动能减少量与直接落到桌面上玻璃杯的动能减少量相同,故C错误；

D．由于落在毛巾上相对落在桌面上有一个相对较大的缓冲时间，直接落到桌面上时缓冲时间较小，所以直接落到桌面上时玻璃杯的动量变化较快，故D正确。

故选BD 。

15. 【答案】BC

【解析】

【详解】A．原线圈应接在学生电源交流电压输出端，故A错误；

B．当原线圈电压一定，根据

只增加原线圈的匝数，副线圈的输出电压会减小，故B正确；

CD．若铁芯B没有安装在铁芯A上，变压器就不满足理想变压器条件，存在漏磁现象，原线圈磁通量变化率大于副线圈磁通量变化率，即

故C正确，D错误。

故选BC。

16. 【答案】AB

【解析】

【详解】A．A、B两球在碰撞过程中弹簧先被压缩，当两球速度相等时弹簧被压到最短，然后再次回到原长，故弹簧的形变量先增大后变小，则弹簧的弹力先增大后变小，两球所受的合外力都为弹力，故两球的加速度都是先增大后减小，故A正确；

B．当A、B速度相等时弹簧的弹性势能达到最大，设此时共同速度为，由动量守恒及能量守恒分别可得

联立解得

B正确。

CD．当弹簧恢复原长时，碰撞结束，设此时A、B的速度分别为v1、v2，由动量守恒及能量守恒分别可得

联立解得

，

碰撞结束时，小球A仍向右运动，B球速度大小为，CD错误。

故选AB。

三、实验题（本大题共2小题，共18分。）

17. 【答案】    ①. 80    ②. ADC    ③. BC##CB

【解析】

【详解】（1）[1]电阻的阻值为

（2）[2]乙同学用“×10”挡去测量另一电阻时，指针偏转角度过小，表明待测电阻的阻值较大，应该选择较大的挡，将两表笔短接，重新调零，然后再测量电阻。下列选项中步骤，操作顺序为ADC。

（3）[3] A．测电阻时，小灯泡必须与电路断开， A错误；

B．测量电压时，电压表必须与小灯泡并联，且红表笔接高电势，B正确；

CD．测量电流时，电流表必须与小灯泡串联，且电流从红表笔流入电表， C正确，D错误。

故选BC。

18. 【答案】    ①. AC    ②. ADE    ③.     ④. 0.96

【解析】

【分析】

【详解】（1）[1]A．实验中利用小球做平抛运动的水平位移代替速度，则应通过调节使斜槽末端保持水平，故A正确；

BC．实验中应保证每次让小球从同一位置由静止开始下滑，这样才能保证碰撞前的速度相等，故B错误，C正确；

D．为了准确确定小球的落点，水平地面上白纸不可以移动，故D错误。

故选AC；

（2）[2]小球离开轨道后做平抛运动，小球在空中的运动时间t相等，如果碰撞过程动量守恒

两边同时乘以时间t得

则

故选ADE；

（3）[3]由（2）可知，若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为

（4）[4]碰撞后与碰撞前总动量的比值

三、解答题（19题7分，20题9分，21题8分，22题10分，共34分。）

19. 【答案】（1）30m/s；（2）300.5N

【解析】

【详解】（1）由题意，鸡蛋可近似为做自由落体运动，根据可求得鸡蛋刚接触地面时的速度大小为

（2）取向上为正方向，鸡蛋与地面接触的过程中，根据动量定理有

代入相关数据，求得地面对鸡蛋的平均冲击力的大小

20. 【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）根据题意，由公式可知，线圈产生的感应电动势的峰值

代入数据解得

（2）根据题意，由闭合回路欧姆定律可得，电路中的最大电流为

从线圈经过图示位置开始计时，线圈内的电流随时间变化的函数关系式为

（3）根据正弦式交变电流最大值和有效值的关系可知，电路中电流的有效值为

由公式可得，经过0.2s定值电阻R产生的热量

21. 【答案】（1）2m/s；（2）9m/s

【解析】

【详解】（1）取向东方向为正方向，由动量守恒有

代入数据有

解得

（2）设甲至少以速度将箱子推出，推出箱子后甲的速度为v甲，乙的速度为v乙，取向东方向为正方向。则根据动量守恒得

当甲与乙恰好不相撞时

联立解得

22. 【答案】（1）①，②；（2）①正确，见解析，②；（3）

【解析】

【详解】（1）①根据题意，由动量定理有

解得

②根据题意可知，ab棒开始运动，产生的感应电动势为

感应电流为

ab棒受到的安培力为

由牛顿第二定律有

解得ab棒的加速度大小

（2）①正确，根据题意可知，棒和棒中电流大小相等，方向相反，由左手定则可知，安培力方向相反，由公式可知，安培力大小相等，则系统合力0，系统动量守恒。

②根据题意可知，棒做减速运动，棒做加速运动，当两棒速度相等时，电路中电流为零，不再产生焦耳热，则从开始运动到两棒速度相等时，ab棒上产生的焦耳热Q最多，设速度相等时，两棒的速度为，由动量守恒定律有

设ab棒上产生的焦耳热最多为，由能量守恒定理有

解得

（3）根据题意可知，若两棒刚好不相撞，则有速度相等时，棒恰好追上棒，对棒，由动量定理有

又有

联立解得

即两棒初始时至少相距。