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2022-2023学年广西百色市高二（下）期末物理试卷（含解析）
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这是一份2022-2023学年广西百色市高二（下）期末物理试卷（含解析），共15页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
2022-2023学年广西百色市高二（下）期末物理试卷
一、单选题（本大题共6小题，共24.0分）
1. 弹簧振子做简谐运动，其位移随时间的变化规律为x=2sin50πt(cm)，则下列说法正确的是( )
A. 它的振幅为4cm B. 它的周期为0.02s
C. 它在2个周期内通过的路程是16cm D. 它的初相位是π6
2. 如图甲所示是目前市面上流行的手摇手机充电器，它体型小，携带方便，可以在紧急状态下给手机临时充电。若某人摇动手柄给手机充电时，其内部线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，当线圈转到图乙所示位置时，下列说法正确的是( )
A. 线圈中无电流
B. 电流方向将发生改变
C. 若从图乙位置开始计时，线圈中的电流瞬时值表达式为i=Imsinωt
D. 穿过线圈磁通量的变化率最大
3. 传感器的功能与人的视觉、听觉、触觉、嗅觉等功能相似。在人们的日常生活中，许多地方会用到传感器，关于传感器的实际情景，下列说法正确的是( )
A. 交警使用的酒精检测仪应用了葡萄糖生物传感器
B. 人脸识别进行人面识别需要使用光传感器和位移传感器。
C. 电饭锅自动控制温度是使用压力传感器来实现的
D. 烟雾散射火灾报警器是应用声传感器实现火灾报警
4. ETC(Electronic Toll Collection)是高速公路全自动电子收费系统的简称，车辆通过收费站时无须停车，该系统具有收费时间短，通行能力强的特点。如图甲所示，在收费站自动栏杆前、后的地面各自铺设完全相同的传感器线圈A、B，两线圈各自接入相同的电路，如图乙所示，电路ɑ、b端与电压有效值恒定的交变电源连接，回路中流过交变电流，当汽车接近或远离线圈时，线圈的自感系数发生变化，线圈对交变电流的阻碍作用发生变化，使得定值电阻R的c、d两端电压变化，这一变化的电压输入控制系统，控制系统就能做出抬杆或落杆的动作，下列说法正确的是( )
A. 当汽车接近线圈A时，c、d两端电压升高
B. 当汽车离开线圈A时，c、d两端电压升高
C. 当汽车接近线圈B时，c、d两端电压升高
D. 当汽车离开线圈B时，c、d两端电压降低
5. 如图所示，折射率n= 2的半圆形玻璃砖置于光屏MN的上方，其平面AB到MN的距离为h=10cm。一束单色光沿图示方向垂直MN射向圆心O，经玻璃砖后射到光屏上的O′点。现使玻璃砖绕过O点垂直于纸面的轴顺时针转动，从AB平面射出的光线在光屏上的光点移动的方向和光点离O′点的最远距离分别为( )
A. 向右移动、10cm B. 向左移动、10cm C. 向右移动、20cm D. 向左移动、20cm
6. 如图所示，三根长为L的直线电流在空间构成等边三角形，电流的方向垂直纸面向里，电流大小均为I，其中A、B电流在C处产生的磁感应强度的大小分别为B0，导线C位于水平面上且处于静止状态，则导线C受到的静摩擦力的大小和方向是( )
A. 3B0IL，水平向左 B. 3B0IL，水平向右
C. 32B0IL，水平向左 D. 32B0IL，水平向右
二、多选题（本大题共4小题，共24.0分）
7. 一理想变压器的电路图如图甲所示，原线圈两端所加的正弦交变电压随时间变化的关系图像如图乙所示。副线圈所接电路中有额定功率均为100W的两个相同灯泡L1和L2，电压表的示数为60V灯泡L1恰好正常发光。电压表和电流表均为理想电表，开始时开关S断开，则下列说法正确的是( )
A. 电流表的示数为0.6A
B. 变压器原、副线圈的匝数比为10：3
C. 闭合开关S后，灯泡L1的功率为25W
D. 闭合开关S后，变压器的输入功率为200W
8. 第五代移动通信技术(简称5G)是目前普遍使用的蜂窝移动通信技术，5G的性能是高数据速率、减少延迟、大规模设备连接等。与4G相比，5G使用的电磁波频率更高。下列说法中正确的是( )
A. 5G和4G使用的电磁波都是横波
B. 5G使用的电磁波在真空中的传播速度比4G快
C. 5G和4G使用的电磁波都可以发生干涉和衍射现象
D. 在真空中5G使用的电磁波波长比4G的长
9. 2023年5月29日百色市城区某学校高二年级物理课外兴趣小组，用温度计测量并记录了本班教室内当天不同时刻的温度，如下表所示，并利用学过分子动理论的知识探究有关问题，教室内气压可认为不变，则关于当天16：00与8：00两时刻相比较，下列说法正确的是( )
时刻
8：00
11：00
14：00
16：00
19：00
22：00
温度(℃)
27
31
36
38
35
31
A. 教室内空气密度减少
B. 教室内所有空气分子动能均增加
C. 教室内单位体积内的分子个数一定增加
D. 单位时间内，与单位面积墙壁碰撞的气体分子数一定减少
10. 如图a为一列简谐横波在t=0.5s时刻的波形图，介质中的两个质点P、Q此时刻离开平衡位置的位移分别为0.5A、−0.5A，图b是该波质点Q的振动图像。下列说法正确的是( )
A. 波沿−x方向传播，0.5s时刻质点Q正在沿+y方向振动
B. 波沿+x方向传播，0.5s时刻质点P正在沿+y方向振动
C. 波速为4cm/s，0 ∼ 0.5s内质点P、Q都在做减速运动
D. 从t=0.5s时刻开始在14T周期的时间内质点Q的路程是A
三、实验题（本大题共2小题，共15.0分）
11. 如图甲所示，是某学校高二年级物理课外兴趣小组利用细线、小铁锁和停表等器材，在桌子侧面自制一个单摆来测量当地重力加速度的实验装置。该小组只找到一把量程为30cm的刻度尺，于是他们在细线上做了一个标记(图中的A点)，使悬点O到A点间的细线长度小于刻度尺量程。保持该标记下端的细线长度不变，通过改变O、A间细线长度以改变单摆的摆长。
(1)在实验中，下列操作正确的是_____(选填选项前的字母)。
A.使小铁锁偏离平衡位置的最大摆角很小
B.摆动稳定后，小铁锁经过最低点时启动停表开始计时
C.为减小实验误差，用停表记录小铁锁完成一次全振动的时间作为周期
(2)某次实验该小组利用停表测量单摆的周期时，停表示数如图乙所示，读数为_____s。
(3)实验中两次改变细线OA的长度，用刻度尺测量其长度分别为l1、l2，并测得其摆动相应的周期分别为T1、T2。由此可推出计算当地的重力加速度的表达式ｇ=_____(用l1、l2、T1、T2表示)。
12. 某实验小组利用双缝干涉实验装置来测量光的波长，如图甲所示。
(1)在组装实验仪器时单缝和双缝应该相互_______放置(选填“垂直”或“平行”)。
(2)为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离Δx，而是先测量n条亮纹的间距，再求出Δx。下列实验采用了类似方法的有_______。
A.《探究两个互成角度的力的合成规律》的实验中合力的测量
B.《探究弹簧弹力与形变量的关系》的实验中弹簧的形变量的测量
C.《用单摆测量重力加速度》的实验中单摆周期的测量
D.《用油膜法估测油酸分子的大小》实验中一滴油酸酒精溶液体积的测量
(3)已知测量头主尺的最小刻度值是1mm，游标尺上有50分度。某同学调整手轮使测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，并记为第1条亮纹，此时测量头上游标卡尺的读数为1.16mm。接着再沿同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时测量头上游标卡尺的示数如图乙所示，则读数为_____mm。已知双缝间距d=2.00×10−4m，测得双缝到毛玻璃屏的距离L=0.800m，所测光的波长λ=_____ mm (保留3位有效数字)。
四、计算题（本大题共3小题，共37.0分）
13. 如图所示，开口处有卡口、内横截面积为S的圆柱体汽缸开口向上竖直放置在水平面上，汽缸总体积为V0，大气压强为p0，重力加速度为g。一厚度不计、质量为m的光滑活塞封住一定质量的理想气体，已知m=p0S5g，当温度为T0时汽缸内气体体积为0.8V0，在活塞上方缓慢加入质量为2m的砂子(汽缸内温度保持不变)，然后将汽缸内气体温度升高到2T0，求：
(1)在活塞上加入质量为2m的砂子时汽缸内气体的体积；
(2)最后汽缸内气体的压强。
14. 如图甲所示，绝缘水平面上固定着两根足够长的光滑金属导轨PQ、MN，间距为L=1m，导轨左端PM间接阻值为R=1.5Ω电阻，整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为B=1T。金属棒ab初速度ν0=4m/s沿导轨向右运动，金属棒的质量为m=0.5kg、长度也为L=1m，金属棒的电阻为r=0.5Ω。现把导轨左端抬起，使其与水平面的夹角θ=37º，如图乙所示。磁场方向垂直导轨平面斜向右上方，金属棒ab与导轨接触良好，导轨电阻不计，重力加速度g=10m/s2，sin37º=0.6，cos37º=0.8，求：
(1)图甲中金属棒ab运动的整个过程中，电阻R产生的焦耳热；
(2)图乙中由静止释放金属棒ab，求金属棒能达到的最大速度；
(3)图乙中，金属棒ab的速度为最大速度12时金属棒的加速度。
15. 如图所示，环形区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，内圆区域内有沿直径MN方向、电场强度大小为E的匀强电场。内圆的外壁涂有一层光滑弹性绝缘材料，并在N点处开了一个小孔。一个质量为m，电荷量为q(q>0)的粒子从圆心O由静止释放，加速后从N点射出，经磁场偏转后在圆心O的正下方的N′点第一次与内圆外壁碰撞，碰撞过程无能量损失，粒子的电荷量保持不变且不计重力，内圆的半径为R。求：
(1)粒子从圆心O运动到N点的时间以及从N点飞出的速度大小；
(2)环形区域匀强磁场的磁感应强度的大小；
(3)粒子从N点射出，与内圆外壁多次碰撞后第一次回到N点的时间。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】ABD.根据题意，简谐运动的物体，其位移随时间的变化规律为x=2sin50πtcm
对照简谐运动的一般表达式x=Asin2πTt+φ
可知A=2cm，ω=50πrad=2πTrad
初相位为φ=0
解得周期T=0.04s
故ABD错误；
C.弹簧振子在一个周期内运动的路程是 4A ，所以2个周期内的路程为 16cm ，故C正确。
故选C。
2.【答案】D
【解析】AC.当线圈绕垂直于磁感线的轴匀速转动时，产生正弦式交流电，当线圈转到图乙所示位置时，线圈中电流最大，表达式应为i=Imcosωt
故AC错误；
B.线圈转到中性面时，电流方向才会发生改变，故B错误；
D.线圈转到图乙所示位置时电流最大，穿过线圈磁通量的变化率最大，故D正确。
故选D。
3.【答案】B
【解析】
【分析】
本题主要考查各种传感器的应用，要知道它们的原理，并能与实际生活相联系。通过各种传感器的原理以及常见仪器及工具的性质和原理进行判断。
【解答】
A.交警通常使用酒精检测仪来检验机动车驾驶员是否“酒驾”，其原理是：司机口中呼出的乙醇可以使酒精检测仪中橙色的重铬酸钾(K2Cr2O7)转变为绿色的硫酸铬[Cr2(SO4)3]，不是应用了葡萄糖生物传感器，故 A错误;
B.人脸识别机要判断人的位置和捕捉人的面部信息，所以需要用到位移传感器和光传感器，故B正确；
C.电饭锅自动控制温度是使用温度传感器来实现的，故C错误；
D.烟雾散射火灾报警器是应用光传感器实现火灾报警，故D错误。
4.【答案】B
【解析】汽车上有很多钢铁做的金属部件，当汽车接近线圈时，相当于给线圈增加铁芯，所以线圈的自感系数增大，在电压不变的情况下，交流回路的电流将减小，所以R两端得电压将减小，即 c、d 两端的电压将减小；同理，汽车远离线圈时，线圈的自感系数减小，交流回路的电流增大， c、d 两端的电压将增大。
故选B。
5.【答案】A
【解析】BD.玻璃砖绕圆心 O 点顺时针转动，相当于玻璃砖不动，入射光线逆时针转动，则折射光线也逆时针转动，光屏上的光点将向右移动，故BD错误；
AC.由折射定律，设玻璃砖转过 α 角时光线在玻璃砖的 AB 面上恰好发生全反射，此时射到光屏 MN 上的光点离 O′ 点的距离最远。设临界角为 C ，有sinC=1n
全反射的临界角C=α=45∘
由几何关系知，光屏上光点到 O′ 的距离x=htanα=10cm
则光屏上光点向右移动，光点离 O′ 点最远距离为 10cm ，故A正确，C错误。
故选A。
6.【答案】B
【解析】
【分析】
根据矢量合成法则，可知A、B电流在C处的磁应强度叠加的大小，再由左手定则与安培力大小表达式，结合受力平衡方程，即可求解。
考查磁感应强度的矢量性，掌握矢量合成法则，注意几何知识的应用，同时掌握受力平衡条件，特别注意静摩擦力的方向。
【解答】
A、B电流在C处产生的磁感应强度的大小分别为B0，根据力的平行四边形定则，结合几何的菱形关系，
则有：BC= 3B0；
再由左手定则可知，安培力方向水平向左，大小为FA= 3B0IL；
由于导线C位于水平面处于静止状态，所以导线C受到的静摩擦力大小为 3B0IL，方向水平向右；
故选B。
7.【答案】BD
【解析】解：A、电流表的示数为I=PU=10060A≈1.67A，故A错误；
B、由图乙可知，输入电压的有效值为U有效=200 2 2V=200V，根据U1U2=n1n2，得：n1n2=20060=103，故B正确；
C、闭合开关S后，副线圈两端的电压不变，灯泡L1的功率不变，故C错误；
D、理想变压器原线圈的输入功率与副线圈所接用电器消耗的功率相等，两灯泡正常发光，消耗的总功率为200W，故此时输入功率为200W，故D正确。
故选：BD。
根据功率公式可求解电流表示数；利用电压有效值与最大值的关系以及U1U2=n1n2，可求出线圈的匝数比，输入的功率的大小是由输出功率的大小决定的。
本题主要考查变压器的知识，要能对变压器的最大值、有效值、瞬时值以及变压器变压原理、功率等问题彻底理解。
8.【答案】AC
【解析】A.4G和5G信号均为电磁波，电磁波传播过程中，电场强度和磁感应强度的方向始终与传播方向垂直，故电磁波为横波，故A正确；
B.任何频率的电磁波在真空中传播的速度都一样，都等于光速，故B错误；
C.干涉和衍射现象是波特有的现象，所以5G和4G使用的电磁波都可以发生干涉和衍射现象，故C正确；
D.由于5G的电磁波频率更高，根据公式c=λf
可得在真空中5G使用的电磁波波长比4G的短，故D错误。
故选AC。
9.【答案】AD
【解析】AC. 16:00 比 8:00 温度高，气压又不变，故气体体积应膨胀，向室外溢出一些，故教室内空气密度减少，教室内单位体积内的分子个数一定减小，故A正确，C错误；
B.温度升高分子平均动能增大，但不一定所有分子动能都增大，故B错误；
D.由于气体压强不变，温度升高，分子的平均动能增大，根据压强微观意义可知，单位时间内，与单位面积墙壁碰撞的气体分子数一定减少，故D正确。
故选AD。
10.【答案】BC
【解析】AB.由图 b 可知， 0.5s 时刻质点 Q 正在沿 −y 方向振动，结合图 a ，根据同侧法可知，波沿 +x 方向传播，根据同侧法可知质点 P 正在沿 +y 方向振动，故A错误，B正确；
C.根据图像可知波长与周期λ=24cm ， T=6s
则波速v=λT=4cm/s
根据图像可知 0∼0.5s 内质点P、Q都在远离平衡位置运动，速度减小，故 C 正确；
D.根据图像可知 0.5s 时刻质点 Q 不在平衡位置或最大位移处，则从该时刻开始在 T4 周期的时间内质点 Q 路程不等于振幅A，故D错误。
故选BC。
11.【答案】 AB 97.5 4π2l1−l2T12−T22
【解析】(1)[1]A.为使单摆做简谐运动，其偏离平衡位置的最大摆角应该很小，故A正确；
B.摆动稳定后，在小铁锁经过最低点时启动停表开始计时，此时速度最大，计时误差比较小，故B正确；
C.为了减小实验误差，用停表记录小铁锁多次完成全振动的时间，用该时间除以全振动的次数作为周期，故C错误。
故选AB。
(2)[2]根据停表的读数规律，该读数为90s+7.5s=97.5s
(3)[3]设标记点A与小铁锁重心的距离为 l0 ，则有T1=2π l0+l1g ， T2=2π l0+l2g
解得g=4π2l1−l2T12−T22
12.【答案】 平行 CD##DC 15.02 6.93×10−4
【解析】(1)[1]只有保证单缝和双缝互相平行，这样才能在屏上出现明暗相间的条纹。
(2)[2]为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离Δx，而是先测量n条亮纹的间距，再求出Δx，实验采用的方法属于放大测量取平均值。
A.《探究两个互成角度的力的合成规律》的实验中合力的测量，属于等效替代法，故A错误；
B.《探究弹簧弹力与形变量的关系》的实验中弹簧的形变量的测量，属于测多次取平均值，故B错误；
C.《用单摆测重力加速度》的实验中单摆的周期的测量，属于放大测量取平均值，故C正确；
D.《用油膜法估测油酸分子的大小》的实验中一滴油酸酒精溶液体积的测量，属于放大测量取平均值，故D正确。
故选CD。
(3)[3]游标卡尺的的游标尺为50分度，精度为 0.02mm ，固定刻度读数为 15mm ，游标尺上第1条刻度线对齐，故读数为0.02×1mm=0.02mm
所以最终读数为15mm+0.02mm=15.02mm
[4]由于第1条亮纹，此时测量头上游标卡尺的读数为 x1=1.16mm ；第6条亮纹中心对齐，测量头的读数 x2=15.02mm ，则有6−1
根据Δx=Ldλ
可得λ=d⋅ΔxL
代入数据得λ=2.00×10−4×2.772×10−30.8m=6.93×10−7m=6.93×10−4mm
13.【答案】(1) 0.6V0 ；(2) 1.92p0
【解析】(1)活塞上没有放砂子前p1S=p0S+mg ①
在活塞上放上质量为 2m 的砂子时p2S=p0S+mg+2mg ②
等温过程，由玻意耳定律有p1×0.8V0=p2V2 ③
联立，并将m=P0S5g
代入解得V2=0.6V0 ④
(2)设温度升高到 Tx 时活塞上升到卡口处，此时 V3=V0 ，该过程气体为等压变化过程，有V2T0=V3Tx ⑤
代入数据解得Tx=53T0 ⑥
由于Tx=53T0<2T0 ⑦
可以判断此后温度升高到 2T0 的过程为等容变化过程，有Tx ⑧
解得p4=4825p0=1.92p0
14.【答案】(1)3J；(2)6m/s；(3) 3m/s2
【解析】(1)图甲中，金属棒 ab 做减速运动，最后停止，由能量守恒定律得QR+Qr=12mv02 ①
又QRQr=Rr ②
解得QR=3J ③
(2)图乙中，金属棒 ab 做加速运动，由法拉第电磁感应定律得Em=BLvm ④
由闭合电路欧姆定律得Im=EmR+r ⑤
对金属棒 ab ，当重力沿斜面向下的分力与安培力等大时，金属棒 ab 速度最大，即mgsin37∘=BImL ⑥
联立并代入数据解得vm=6m/s ⑦
(3)金属棒 ab 的速度为最大速度的 12 时，由法拉第电磁感应定律得E=BLvm2 ⑧
又I=ER+r ⑨
联立解得I=Im2 ⑩
对金属棒 ab ，由牛顿第二定律有mgsin37∘−BIL=ma ⑪
联立并代入数据解得a=3m/s2
15.【答案】解：(1)粒子在电场中做匀加速直线运动，设运动时间为t，从N点飞出的速度为v
Eq=ma
R=12at2
v2=2aR
解得t= 2mREq，v= 2REqm
(2)粒子在磁场中做匀速圆周运动，设运动半径为r
qvB=mv2r
r=R
解得B= 2EmqR
(3)粒子从N点开始第一次回到N点的轨迹如同所示T=2πrv
t0=34T
粒子从N到第一次回到N点的时间t′=4t0
解得t ′=3π2mREq
【解析】(1)粒子在电场中做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律得出加速度，再结合运动学公式求解速度；
(2)粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力得出牛顿第二定律方程，再根据几何关系得出半径；
(3)画出轨迹图，结合周期公式即可求解时间。
本题是带电粒子在组合场中的运动，难度不大。
2022-2023学年广西百色市高二（下）期末物理试卷
一、单选题（本大题共6小题，共24.0分）
1. 弹簧振子做简谐运动，其位移随时间的变化规律为x=2sin50πt(cm)，则下列说法正确的是( )
A. 它的振幅为4cm B. 它的周期为0.02s
C. 它在2个周期内通过的路程是16cm D. 它的初相位是π6
2. 如图甲所示是目前市面上流行的手摇手机充电器，它体型小，携带方便，可以在紧急状态下给手机临时充电。若某人摇动手柄给手机充电时，其内部线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，当线圈转到图乙所示位置时，下列说法正确的是( )
A. 线圈中无电流
B. 电流方向将发生改变
C. 若从图乙位置开始计时，线圈中的电流瞬时值表达式为i=Imsinωt
D. 穿过线圈磁通量的变化率最大
3. 传感器的功能与人的视觉、听觉、触觉、嗅觉等功能相似。在人们的日常生活中，许多地方会用到传感器，关于传感器的实际情景，下列说法正确的是( )
A. 交警使用的酒精检测仪应用了葡萄糖生物传感器
B. 人脸识别进行人面识别需要使用光传感器和位移传感器。
C. 电饭锅自动控制温度是使用压力传感器来实现的
D. 烟雾散射火灾报警器是应用声传感器实现火灾报警
4. ETC(Electronic Toll Collection)是高速公路全自动电子收费系统的简称，车辆通过收费站时无须停车，该系统具有收费时间短，通行能力强的特点。如图甲所示，在收费站自动栏杆前、后的地面各自铺设完全相同的传感器线圈A、B，两线圈各自接入相同的电路，如图乙所示，电路ɑ、b端与电压有效值恒定的交变电源连接，回路中流过交变电流，当汽车接近或远离线圈时，线圈的自感系数发生变化，线圈对交变电流的阻碍作用发生变化，使得定值电阻R的c、d两端电压变化，这一变化的电压输入控制系统，控制系统就能做出抬杆或落杆的动作，下列说法正确的是( )
A. 当汽车接近线圈A时，c、d两端电压升高
B. 当汽车离开线圈A时，c、d两端电压升高
C. 当汽车接近线圈B时，c、d两端电压升高
D. 当汽车离开线圈B时，c、d两端电压降低
5. 如图所示，折射率n= 2的半圆形玻璃砖置于光屏MN的上方，其平面AB到MN的距离为h=10cm。一束单色光沿图示方向垂直MN射向圆心O，经玻璃砖后射到光屏上的O′点。现使玻璃砖绕过O点垂直于纸面的轴顺时针转动，从AB平面射出的光线在光屏上的光点移动的方向和光点离O′点的最远距离分别为( )
A. 向右移动、10cm B. 向左移动、10cm C. 向右移动、20cm D. 向左移动、20cm
6. 如图所示，三根长为L的直线电流在空间构成等边三角形，电流的方向垂直纸面向里，电流大小均为I，其中A、B电流在C处产生的磁感应强度的大小分别为B0，导线C位于水平面上且处于静止状态，则导线C受到的静摩擦力的大小和方向是( )
A. 3B0IL，水平向左 B. 3B0IL，水平向右
C. 32B0IL，水平向左 D. 32B0IL，水平向右
二、多选题（本大题共4小题，共24.0分）
7. 一理想变压器的电路图如图甲所示，原线圈两端所加的正弦交变电压随时间变化的关系图像如图乙所示。副线圈所接电路中有额定功率均为100W的两个相同灯泡L1和L2，电压表的示数为60V灯泡L1恰好正常发光。电压表和电流表均为理想电表，开始时开关S断开，则下列说法正确的是( )
A. 电流表的示数为0.6A
B. 变压器原、副线圈的匝数比为10：3
C. 闭合开关S后，灯泡L1的功率为25W
D. 闭合开关S后，变压器的输入功率为200W
8. 第五代移动通信技术(简称5G)是目前普遍使用的蜂窝移动通信技术，5G的性能是高数据速率、减少延迟、大规模设备连接等。与4G相比，5G使用的电磁波频率更高。下列说法中正确的是( )
A. 5G和4G使用的电磁波都是横波
B. 5G使用的电磁波在真空中的传播速度比4G快
C. 5G和4G使用的电磁波都可以发生干涉和衍射现象
D. 在真空中5G使用的电磁波波长比4G的长
9. 2023年5月29日百色市城区某学校高二年级物理课外兴趣小组，用温度计测量并记录了本班教室内当天不同时刻的温度，如下表所示，并利用学过分子动理论的知识探究有关问题，教室内气压可认为不变，则关于当天16：00与8：00两时刻相比较，下列说法正确的是( )
时刻
8：00
11：00
14：00
16：00
19：00
22：00
温度(℃)
27
31
36
38
35
31
A. 教室内空气密度减少
B. 教室内所有空气分子动能均增加
C. 教室内单位体积内的分子个数一定增加
D. 单位时间内，与单位面积墙壁碰撞的气体分子数一定减少
10. 如图a为一列简谐横波在t=0.5s时刻的波形图，介质中的两个质点P、Q此时刻离开平衡位置的位移分别为0.5A、−0.5A，图b是该波质点Q的振动图像。下列说法正确的是( )
A. 波沿−x方向传播，0.5s时刻质点Q正在沿+y方向振动
B. 波沿+x方向传播，0.5s时刻质点P正在沿+y方向振动
C. 波速为4cm/s，0 ∼ 0.5s内质点P、Q都在做减速运动
D. 从t=0.5s时刻开始在14T周期的时间内质点Q的路程是A
三、实验题（本大题共2小题，共15.0分）
11. 如图甲所示，是某学校高二年级物理课外兴趣小组利用细线、小铁锁和停表等器材，在桌子侧面自制一个单摆来测量当地重力加速度的实验装置。该小组只找到一把量程为30cm的刻度尺，于是他们在细线上做了一个标记(图中的A点)，使悬点O到A点间的细线长度小于刻度尺量程。保持该标记下端的细线长度不变，通过改变O、A间细线长度以改变单摆的摆长。
(1)在实验中，下列操作正确的是_____(选填选项前的字母)。
A.使小铁锁偏离平衡位置的最大摆角很小
B.摆动稳定后，小铁锁经过最低点时启动停表开始计时
C.为减小实验误差，用停表记录小铁锁完成一次全振动的时间作为周期
(2)某次实验该小组利用停表测量单摆的周期时，停表示数如图乙所示，读数为_____s。
(3)实验中两次改变细线OA的长度，用刻度尺测量其长度分别为l1、l2，并测得其摆动相应的周期分别为T1、T2。由此可推出计算当地的重力加速度的表达式ｇ=_____(用l1、l2、T1、T2表示)。
12. 某实验小组利用双缝干涉实验装置来测量光的波长，如图甲所示。
(1)在组装实验仪器时单缝和双缝应该相互_______放置(选填“垂直”或“平行”)。
(2)为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离Δx，而是先测量n条亮纹的间距，再求出Δx。下列实验采用了类似方法的有_______。
A.《探究两个互成角度的力的合成规律》的实验中合力的测量
B.《探究弹簧弹力与形变量的关系》的实验中弹簧的形变量的测量
C.《用单摆测量重力加速度》的实验中单摆周期的测量
D.《用油膜法估测油酸分子的大小》实验中一滴油酸酒精溶液体积的测量
(3)已知测量头主尺的最小刻度值是1mm，游标尺上有50分度。某同学调整手轮使测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，并记为第1条亮纹，此时测量头上游标卡尺的读数为1.16mm。接着再沿同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时测量头上游标卡尺的示数如图乙所示，则读数为_____mm。已知双缝间距d=2.00×10−4m，测得双缝到毛玻璃屏的距离L=0.800m，所测光的波长λ=_____ mm (保留3位有效数字)。
四、计算题（本大题共3小题，共37.0分）
13. 如图所示，开口处有卡口、内横截面积为S的圆柱体汽缸开口向上竖直放置在水平面上，汽缸总体积为V0，大气压强为p0，重力加速度为g。一厚度不计、质量为m的光滑活塞封住一定质量的理想气体，已知m=p0S5g，当温度为T0时汽缸内气体体积为0.8V0，在活塞上方缓慢加入质量为2m的砂子(汽缸内温度保持不变)，然后将汽缸内气体温度升高到2T0，求：
(1)在活塞上加入质量为2m的砂子时汽缸内气体的体积；
(2)最后汽缸内气体的压强。
14. 如图甲所示，绝缘水平面上固定着两根足够长的光滑金属导轨PQ、MN，间距为L=1m，导轨左端PM间接阻值为R=1.5Ω电阻，整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为B=1T。金属棒ab初速度ν0=4m/s沿导轨向右运动，金属棒的质量为m=0.5kg、长度也为L=1m，金属棒的电阻为r=0.5Ω。现把导轨左端抬起，使其与水平面的夹角θ=37º，如图乙所示。磁场方向垂直导轨平面斜向右上方，金属棒ab与导轨接触良好，导轨电阻不计，重力加速度g=10m/s2，sin37º=0.6，cos37º=0.8，求：
(1)图甲中金属棒ab运动的整个过程中，电阻R产生的焦耳热；
(2)图乙中由静止释放金属棒ab，求金属棒能达到的最大速度；
(3)图乙中，金属棒ab的速度为最大速度12时金属棒的加速度。
15. 如图所示，环形区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，内圆区域内有沿直径MN方向、电场强度大小为E的匀强电场。内圆的外壁涂有一层光滑弹性绝缘材料，并在N点处开了一个小孔。一个质量为m，电荷量为q(q>0)的粒子从圆心O由静止释放，加速后从N点射出，经磁场偏转后在圆心O的正下方的N′点第一次与内圆外壁碰撞，碰撞过程无能量损失，粒子的电荷量保持不变且不计重力，内圆的半径为R。求：
(1)粒子从圆心O运动到N点的时间以及从N点飞出的速度大小；
(2)环形区域匀强磁场的磁感应强度的大小；
(3)粒子从N点射出，与内圆外壁多次碰撞后第一次回到N点的时间。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】ABD.根据题意，简谐运动的物体，其位移随时间的变化规律为x=2sin50πtcm
对照简谐运动的一般表达式x=Asin2πTt+φ
可知A=2cm，ω=50πrad=2πTrad
初相位为φ=0
解得周期T=0.04s
故ABD错误；
C.弹簧振子在一个周期内运动的路程是 4A ，所以2个周期内的路程为 16cm ，故C正确。
故选C。
2.【答案】D
【解析】AC.当线圈绕垂直于磁感线的轴匀速转动时，产生正弦式交流电，当线圈转到图乙所示位置时，线圈中电流最大，表达式应为i=Imcosωt
故AC错误；
B.线圈转到中性面时，电流方向才会发生改变，故B错误；
D.线圈转到图乙所示位置时电流最大，穿过线圈磁通量的变化率最大，故D正确。
故选D。
3.【答案】B
【解析】
【分析】
本题主要考查各种传感器的应用，要知道它们的原理，并能与实际生活相联系。通过各种传感器的原理以及常见仪器及工具的性质和原理进行判断。
【解答】
A.交警通常使用酒精检测仪来检验机动车驾驶员是否“酒驾”，其原理是：司机口中呼出的乙醇可以使酒精检测仪中橙色的重铬酸钾(K2Cr2O7)转变为绿色的硫酸铬[Cr2(SO4)3]，不是应用了葡萄糖生物传感器，故 A错误;
B.人脸识别机要判断人的位置和捕捉人的面部信息，所以需要用到位移传感器和光传感器，故B正确；
C.电饭锅自动控制温度是使用温度传感器来实现的，故C错误；
D.烟雾散射火灾报警器是应用光传感器实现火灾报警，故D错误。
4.【答案】B
【解析】汽车上有很多钢铁做的金属部件，当汽车接近线圈时，相当于给线圈增加铁芯，所以线圈的自感系数增大，在电压不变的情况下，交流回路的电流将减小，所以R两端得电压将减小，即 c、d 两端的电压将减小；同理，汽车远离线圈时，线圈的自感系数减小，交流回路的电流增大， c、d 两端的电压将增大。
故选B。
5.【答案】A
【解析】BD.玻璃砖绕圆心 O 点顺时针转动，相当于玻璃砖不动，入射光线逆时针转动，则折射光线也逆时针转动，光屏上的光点将向右移动，故BD错误；
AC.由折射定律，设玻璃砖转过 α 角时光线在玻璃砖的 AB 面上恰好发生全反射，此时射到光屏 MN 上的光点离 O′ 点的距离最远。设临界角为 C ，有sinC=1n
全反射的临界角C=α=45∘
由几何关系知，光屏上光点到 O′ 的距离x=htanα=10cm
则光屏上光点向右移动，光点离 O′ 点最远距离为 10cm ，故A正确，C错误。
故选A。
6.【答案】B
【解析】
【分析】
根据矢量合成法则，可知A、B电流在C处的磁应强度叠加的大小，再由左手定则与安培力大小表达式，结合受力平衡方程，即可求解。
考查磁感应强度的矢量性，掌握矢量合成法则，注意几何知识的应用，同时掌握受力平衡条件，特别注意静摩擦力的方向。
【解答】
A、B电流在C处产生的磁感应强度的大小分别为B0，根据力的平行四边形定则，结合几何的菱形关系，
则有：BC= 3B0；
再由左手定则可知，安培力方向水平向左，大小为FA= 3B0IL；
由于导线C位于水平面处于静止状态，所以导线C受到的静摩擦力大小为 3B0IL，方向水平向右；
故选B。
7.【答案】BD
【解析】解：A、电流表的示数为I=PU=10060A≈1.67A，故A错误；
B、由图乙可知，输入电压的有效值为U有效=200 2 2V=200V，根据U1U2=n1n2，得：n1n2=20060=103，故B正确；
C、闭合开关S后，副线圈两端的电压不变，灯泡L1的功率不变，故C错误；
D、理想变压器原线圈的输入功率与副线圈所接用电器消耗的功率相等，两灯泡正常发光，消耗的总功率为200W，故此时输入功率为200W，故D正确。
故选：BD。
根据功率公式可求解电流表示数；利用电压有效值与最大值的关系以及U1U2=n1n2，可求出线圈的匝数比，输入的功率的大小是由输出功率的大小决定的。
本题主要考查变压器的知识，要能对变压器的最大值、有效值、瞬时值以及变压器变压原理、功率等问题彻底理解。
8.【答案】AC
【解析】A.4G和5G信号均为电磁波，电磁波传播过程中，电场强度和磁感应强度的方向始终与传播方向垂直，故电磁波为横波，故A正确；
B.任何频率的电磁波在真空中传播的速度都一样，都等于光速，故B错误；
C.干涉和衍射现象是波特有的现象，所以5G和4G使用的电磁波都可以发生干涉和衍射现象，故C正确；
D.由于5G的电磁波频率更高，根据公式c=λf
可得在真空中5G使用的电磁波波长比4G的短，故D错误。
故选AC。
9.【答案】AD
【解析】AC. 16:00 比 8:00 温度高，气压又不变，故气体体积应膨胀，向室外溢出一些，故教室内空气密度减少，教室内单位体积内的分子个数一定减小，故A正确，C错误；
B.温度升高分子平均动能增大，但不一定所有分子动能都增大，故B错误；
D.由于气体压强不变，温度升高，分子的平均动能增大，根据压强微观意义可知，单位时间内，与单位面积墙壁碰撞的气体分子数一定减少，故D正确。
故选AD。
10.【答案】BC
【解析】AB.由图 b 可知， 0.5s 时刻质点 Q 正在沿 −y 方向振动，结合图 a ，根据同侧法可知，波沿 +x 方向传播，根据同侧法可知质点 P 正在沿 +y 方向振动，故A错误，B正确；
C.根据图像可知波长与周期λ=24cm ， T=6s
则波速v=λT=4cm/s
根据图像可知 0∼0.5s 内质点P、Q都在远离平衡位置运动，速度减小，故 C 正确；
D.根据图像可知 0.5s 时刻质点 Q 不在平衡位置或最大位移处，则从该时刻开始在 T4 周期的时间内质点 Q 路程不等于振幅A，故D错误。
故选BC。
11.【答案】 AB 97.5 4π2l1−l2T12−T22
【解析】(1)[1]A.为使单摆做简谐运动，其偏离平衡位置的最大摆角应该很小，故A正确；
B.摆动稳定后，在小铁锁经过最低点时启动停表开始计时，此时速度最大，计时误差比较小，故B正确；
C.为了减小实验误差，用停表记录小铁锁多次完成全振动的时间，用该时间除以全振动的次数作为周期，故C错误。
故选AB。
(2)[2]根据停表的读数规律，该读数为90s+7.5s=97.5s
(3)[3]设标记点A与小铁锁重心的距离为 l0 ，则有T1=2π l0+l1g ， T2=2π l0+l2g
解得g=4π2l1−l2T12−T22
12.【答案】 平行 CD##DC 15.02 6.93×10−4
【解析】(1)[1]只有保证单缝和双缝互相平行，这样才能在屏上出现明暗相间的条纹。
(2)[2]为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离Δx，而是先测量n条亮纹的间距，再求出Δx，实验采用的方法属于放大测量取平均值。
A.《探究两个互成角度的力的合成规律》的实验中合力的测量，属于等效替代法，故A错误；
B.《探究弹簧弹力与形变量的关系》的实验中弹簧的形变量的测量，属于测多次取平均值，故B错误；
C.《用单摆测重力加速度》的实验中单摆的周期的测量，属于放大测量取平均值，故C正确；
D.《用油膜法估测油酸分子的大小》的实验中一滴油酸酒精溶液体积的测量，属于放大测量取平均值，故D正确。
故选CD。
(3)[3]游标卡尺的的游标尺为50分度，精度为 0.02mm ，固定刻度读数为 15mm ，游标尺上第1条刻度线对齐，故读数为0.02×1mm=0.02mm
所以最终读数为15mm+0.02mm=15.02mm
[4]由于第1条亮纹，此时测量头上游标卡尺的读数为 x1=1.16mm ；第6条亮纹中心对齐，测量头的读数 x2=15.02mm ，则有6−1
根据Δx=Ldλ
可得λ=d⋅ΔxL
代入数据得λ=2.00×10−4×2.772×10−30.8m=6.93×10−7m=6.93×10−4mm
13.【答案】(1) 0.6V0 ；(2) 1.92p0
【解析】(1)活塞上没有放砂子前p1S=p0S+mg ①
在活塞上放上质量为 2m 的砂子时p2S=p0S+mg+2mg ②
等温过程，由玻意耳定律有p1×0.8V0=p2V2 ③
联立，并将m=P0S5g
代入解得V2=0.6V0 ④
(2)设温度升高到 Tx 时活塞上升到卡口处，此时 V3=V0 ，该过程气体为等压变化过程，有V2T0=V3Tx ⑤
代入数据解得Tx=53T0 ⑥
由于Tx=53T0<2T0 ⑦
可以判断此后温度升高到 2T0 的过程为等容变化过程，有Tx ⑧
解得p4=4825p0=1.92p0
14.【答案】(1)3J；(2)6m/s；(3) 3m/s2
【解析】(1)图甲中，金属棒 ab 做减速运动，最后停止，由能量守恒定律得QR+Qr=12mv02 ①
又QRQr=Rr ②
解得QR=3J ③
(2)图乙中，金属棒 ab 做加速运动，由法拉第电磁感应定律得Em=BLvm ④
由闭合电路欧姆定律得Im=EmR+r ⑤
对金属棒 ab ，当重力沿斜面向下的分力与安培力等大时，金属棒 ab 速度最大，即mgsin37∘=BImL ⑥
联立并代入数据解得vm=6m/s ⑦
(3)金属棒 ab 的速度为最大速度的 12 时，由法拉第电磁感应定律得E=BLvm2 ⑧
又I=ER+r ⑨
联立解得I=Im2 ⑩
对金属棒 ab ，由牛顿第二定律有mgsin37∘−BIL=ma ⑪
联立并代入数据解得a=3m/s2
15.【答案】解：(1)粒子在电场中做匀加速直线运动，设运动时间为t，从N点飞出的速度为v
Eq=ma
R=12at2
v2=2aR
解得t= 2mREq，v= 2REqm
(2)粒子在磁场中做匀速圆周运动，设运动半径为r
qvB=mv2r
r=R
解得B= 2EmqR
(3)粒子从N点开始第一次回到N点的轨迹如同所示T=2πrv
t0=34T
粒子从N到第一次回到N点的时间t′=4t0
解得t ′=3π2mREq
【解析】(1)粒子在电场中做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律得出加速度，再结合运动学公式求解速度；
(2)粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力得出牛顿第二定律方程，再根据几何关系得出半径；
(3)画出轨迹图，结合周期公式即可求解时间。
本题是带电粒子在组合场中的运动，难度不大。
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