广东省广州市二中教育集团（南沙天元、增城应元、黄埔开元）2023-2024学年高二下学期期中考物理试题

这是一份广东省广州市二中教育集团（南沙天元、增城应元、黄埔开元）2023-2024学年高二下学期期中考物理试题，共16页。试卷主要包含了考生必须保持答题卡的整洁等内容，欢迎下载使用。

本试卷共6页，15小题，满分100分。考试用时75分钟。
注意事项：
1．答卷前，考生务必用2B铅笔在“考生号”处填涂考生号。用黑色字迹的钢笔或签字笔将自己的姓
名和考生号、座位号填写在答题卡上。
2．选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目选项的答案信息点涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案，答案不能答在试卷上。
3．非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答，答案必须写在答题卡各题目指定区域内的相应位置上；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案;不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答的，答案无效。
4．作答选做题时，请先用2B铅笔填涂选做题题号对应的信息点，再作答。漏涂、错涂、多涂的答案无效。
5．考生必须保持答题卡的整洁。考试结束后，将试卷和答题卡一并交回。
一、单选题(本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。)
1．对下列四幅图的描述正确的是（ ）

A．甲图中酱油的色素分子扩散到鸡蛋内的现象，说明分子在做热运动
B．乙图是显微镜下记录同一炭粒每隔的位置连线，连线就是炭粒运动的轨迹
C．丙图中压紧的铅块能吊住重物，说明分子间同时存在引力和斥力
D．丁图是气体分子的速率分布图像，由图可知
2．使用蓝牙耳机接听手机来电，信号传输示意如图所示，以下说法正确的是（ ）

A．蓝牙通信的电磁波是可见光
B．在同种介质中，蓝牙通信的电磁波波长比手机通信的电磁波波长短
C．两束蓝牙通信的电磁波在任何情况下都不会发生干涉
D．蓝牙通信的电磁波在真空中的传播速度小于光速
3．关于下列四幅图的说法中，正确的是（ ）
A．图甲中C摆开始振动后，A、B、D三个摆中B摆的振幅最大
B．图乙为两列水波产生的干涉图样，这两列水波的频率可以不同
C．图丙是波的衍射现象，左图的衍射更明显
D．图丁是声波的多普勒效应，该现象说明，当观察者与声源相互靠近时，他听到的声音频率变低了
4．如图，滑块在、两点之间做简谐运动，其平衡位置为点。已知、相距。从小球经过点时开始计时，经过首次到达点。取向右为正方向，滑块的振动图像可能为（ ）
A．B．
C．D．
5．呼吸机是治疗新冠肺炎的重要设备，其核心元件为呼吸机马达（即电动机）。图为某品牌呼吸机马达的技术参数，用图示交流电源通过理想变压器给马达供电，使其正常工作。则（ ）
A．马达内线圈的电阻为120Ω
B．马达正常工作时理想变压器原、副线圈的匝数比为55∶6
C．该交流电源的电压有效值为311V
D．该交流电源每秒内电流方向变化50次
6．如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图像如图乙中曲线a、b所示，则（ ）

A．两次t＝0时刻线圈平面均与中性面垂直
B．曲线a、b对应的线圈转速之比为2∶3
C．曲线a表示的交变电动势频率为0.25 Hz
D．曲线b表示的交变电动势有效值为
7．如图所示为某小型发电站高压输电示意图。升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U1和U2，降压变压器原、副线圈两端的电压分别为U3和U4，升压、降压变压器均为理想变压器。在输电线路的起始端接入两个理想交流互感器，图中甲、乙均为理想电表。则下列说法正确的是（ ）
A．甲为电流表，乙为电压表
B．若电压互感器的读数为220V，电流互感器的读数为5A，则输送功率为1100W
C．若保持发电机输出电压U1一定，仅增加工作的小灯泡，则U3将增大
D．若保持发电机输出电压U1和小灯泡数量不变，仅将滑片Q下移，则输电线损耗功率增加
二、多选题(本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。)
8．以下四幅图片中，图甲是光的衍射图样，图乙是双缝干涉示意图，图丙是一東复色光进入水珠后传播的示意图，图丁是自然光通过偏振片M、N的实验结果，右边是光屏，当M固定不动缓慢转动N时，光屏上的光亮度将一明一暗交替变化。下列说法中正确的是（ ）
A．图甲中，中央条纹特别宽特别亮，两侧的亮纹比较窄比较暗
B．图乙中，若只增大屏到挡板问距离，两相邻亮条纹间距离将减小
C．图丙中，a束光在水珠中传播的速度一定大于b東光在水珠中传播的速度
D．图丁中，这种现象表明光波是横波
9．如图甲所示，轻质弹簧下端挂一质量为m的小球并处于静止状态。现将小球竖直向上推动距离A后由静止释放并开始计时，小球在竖直方向开始做简谐振动，弹簧弹力与小球运动时间的关系如图乙所示（选竖直向上为正方向），重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A．小球做简谐运动的周期为B．小球在时间内下降的高度为
C．小球的最大加速度为2gD．弹簧的最大弹性势能为2mgA
10．下图甲为超声波悬浮仪，上方圆柱体中，高频电信号（由图乙电路产生）通过压电陶瓷转换成同频率的高频声信号，发出超声波，下方圆柱体将接收到的超声波信号反射回去。两列超声波信号叠加后，会出现振幅几乎为零的点——节点，在节点两侧声波压力的作用下，小水珠能在节点处附近保持悬浮状态，该情境可等效简化为图丙所示情形，图丙为某时刻两列超声波的波形图，P、Q为波源，该时刻P、Q波源产生的波形分别传到了点M（-1.5cm，0）和点N（0.5cm，0），已知声波传播的速度为340m/s，LC振荡回路的振荡周期为，则下列说法正确的是（ ）
A．该超声波悬浮仪是利用干涉原理，且发出的超声波信号频率为340Hz
B．两列波叠加稳定后，波源P、Q之间小水珠共有9个悬浮点
C．小水珠在悬浮状态点所受声波压力的合力竖直向下
D．要悬浮仪中的节点个数增加，可增大平行板电容器C极板间距离
三、非选择题(本题共5小题，共54分，考生根据要求作答。)
11．（6分）用图示装置完成“探究单摆周期与摆长的关系”：
(1)用游标尺上有10个小格的游标卡尺测量摆球的直径，结果如图甲所示，可读出摆球的直径d为 cm。
(2)实验时，摆球在垂直纸面的平面内摆动，为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数，在摆球运动的最低点的左、右两侧分别放置激光光源与光敏电阻，如图乙所示，光敏电阻与某一自动记录仪相连，该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t的变化图线如图丙所示，则该单摆的周期为 。
(3) 实验中用米尺测得摆线长为L，则当地的重力加速度g= （用测得物理量的符号表示）。
12．（10分）在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，某同学采用了如图所示的可拆式变压器进行研究，图中各接线柱对应的数字表示倍率为“×100”的匝数。
(1)下列说法正确的有______；
A．为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数
B．变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡”
C．使用多用电表测电压时，先用最大量程挡试测，再选用适当的挡位进行测量
D．因为实验所用电压较低，通电时可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路
(2)李辉同学正确组装变压器后，把12.0V的学生交流电源接到原线圈“2”“8”接线柱，副线圈接线“0”“1”接线柱，如图所示，在确认电路连接无误的情况下，接在副线圈两端的交流电压表的实际读数可能是______；
A．12VB．6VC．3VD．1.5V
(3)实验时，小沈听到变压器内部有轻微的“嗡嗡”声，他做出如下猜想，正确的是______；
A．“嗡嗡”声来自交变电流在线圈中产生变化磁场时发出的
B．“嗡嗡”声来自变压器开始正常工作后，铁芯中电流流动的声音
C．交变电流的磁场对铁芯有吸、斥作用，使铁芯振动发声
D．若去掉铁芯，“嗡嗡”声马上消失，也能完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验
(4)如图丙所示，某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上。原线圈接学生电源的输出端，副线圈接小灯泡。实验中发现，在所有连接都完好的情况下，电路接通后，灯泡始终不亮，但却在电路接通或断开的瞬间，灯泡会闪亮一下，原因是 。
(5)“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验时，如图丙所示，原线圈接学生电源的交流输出端，副线圈接小灯泡，将副线圈导线一匝一匝地退出铁芯，边退边观察小灯泡的发光情况，观察到的现象是灯泡慢慢变暗，由此能得出的结论是 。
13．（8分）一列沿轴正方向传播的简谐横波在时刻的波形如图甲所示，此时波恰好传到质点P，质点P做简谐运动的图像如图乙所示，质点Q的平衡位置为。求：
（1）该简谐横波的传播速度大小；
（2）从开始到质点Q到达波峰所需的最短时间；
14．（14分）图示为一光导纤维（可简化为一长玻璃丝）的示意图，玻璃丝长为9×105km，折射率为，AB代表端面。已知光在真空中的传播速度为3×108m/s。
（1）为使光线能在玻璃丝内发生全反射，光线在端面AB上的入射角的正弦值应满足什么条件？
（2）求光线从玻璃丝的AB端面传播到另一端面所需的最长时间。
15．（16分）间距为的两根平行光滑金属导轨MN、PQ固定放置在同一水平面内，两导轨间存在大小为、方向垂直导轨平面的匀强磁场，导轨左端串接一阻值为的定值电阻，导体棒垂直于导轨放在导轨上，如图所示。当水平圆盘匀速转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动T形支架在水平方向往复运动，T形支架进而驱动导体棒在水平面内做简谐运动，以水平向右为正方向，其位移x，速度v，加速度a与运动时间t的关系分别为，，（x和t的单位分别是米和秒）。已知导体棒质量为，总是保持与导轨接触良好，除定值电阻外其余电阻均忽略不计，空气阻力忽略不计，不考虑电路中感应电流的磁场，求：
（1）导体棒做简谐运动的周期及在时间内，导体棒运动的位移大小；
（1）在时间内，通过导体棒的电荷量；
（2）在时间内，T形支架对导体棒做的功；
（3）当T形支架对导体棒的作用力为0时，导体棒的速度。
参考答案：
1．A
【解析】A．甲图中酱油的色素分子扩散到鸡蛋内的现象，说明分子在做热运动，故A正确；
B．乙图是显微镜下记录同一炭粒每隔的位置连线，炭粒在做无规则运动，连线不是炭粒运动的轨迹，故B错误；
C．丙图中压紧的铅块能吊住重物，说明分子间存在引力，不能说明分子间存在斥力，故C错误；
D．温度越高，分子的平均动能越大，由图可知对应图像中速率大的分子所占的比例大于对应图像中速率大的分子所占的比例，则，故D错误。
故选A。
2．B
【解析】A．蓝牙通信的电磁波是无线电波，不是可见光，故A错误；
B．在同种介质中，蓝牙通信与手机通信的电磁波传播速度相等，但蓝牙通信的电磁波频率高于手机通信的电磁波频率，所以蓝牙通信的波长比手机通信的电磁波波长短，故B正确；
C．两束蓝牙通信的电磁波若频率相同，相位差恒定，就会发生干涉，故C错误；
D．蓝牙通信的电磁波在真空中的传播速度等于光速，故D错误。
故选B。
3．C
【解析】A.由单摆周期，故摆长越大，周期越大；又有C摆开始振动后，A、B、D三个摆做受迫振动，故A摆和C摆周期相等，发生共振，振幅最大，故A错误；
B.由两波发生稳定干涉现象可得：两波频率相等，故B错误；
C.光线通过小孔时,物体边缘会出现光波分散的现象,这种光学现象便称为“衍射”． 小孔越小，衍射越明显，所以，左图的衍射更明显，故C正确；
D.多普勒效应是指物体辐射的波长因为光源和观测者的相对运动而产生变化，当观察者与声源相互靠近时，他听到的声音频率变高了，故D错误．
4．C
【解析】由题意可知，滑块做简谐运动的振幅为
从小球经过点时开始计时，经过首次到达点，若时刻小球经过点时的速度方向向右，为正方向，则有
可得周期为
若时刻小球经过点时的速度方向向左，为负方向，则有
可得周期为
故选C。
5．B
【解析】A．马达是非纯电阻元件，所以其内阻不是120Ω，故A错误；
B．理想变压器的原副线圈匝数之比等于交流电源的电压有效值与供电电压之比，即
故B正确；
C．交流电源电压的有效值应为220V，故C错误；
D．正弦交流电每个周期内电流方向变化2次，该交流电的周期为0.02s，1s内包含50个周期，所以该交流电每秒内电流方向变化100次，故D错误。
故选B。
6．D
【解析】A．线圈位于中性面时，磁通量最大，电动势为零，两次t＝0时刻线圈平面均处于中性面，A错误；
B．转速之比等于周期的反比，故该比值为3∶2，B错误；
C．频率为周期的倒数，a的周期为0.04 s，频率为25 Hz，C错误；
D．正弦式交变电流的电动势的有效值为
E＝＝
已知
Ea＝ V
根据
可知
ωb＝ωa
故可知
Eb＝× V＝5 V
D正确。
故选D。
7．D
【解析】A．电表甲所在互感器原线圈比副线圈匝数多，且原线圈并联在输电线路两端，所以该互感器是将输电的高电压降低至电表甲可测量的范围内，是电压互感器，即电表甲为电压表；电表乙所在互感器原线圈比副线圈匝数少，且原线圈串联在输电线路中，所以该互感器是将输电的高电流降低至电表乙可测量的范围内，是电流互感器，即电表乙为电流表，故A错误；
B．电压互感器和电流互感器的读数并不等于升压变压器副线圈两端电压和输电电流，需要根据互感器原、副线圈匝数比才能计算出输送功率，所以输送功率不等于1100W，故B错误；
CD．对升压变压器有
设小灯泡总电阻为R，输电线路电阻为r，对降压变压器，可知
其中
联立以上五式可得
若保持发电机输出电压U1一定，仅增加小灯泡数量，即R减小，则U3将减小；若保持电机输出电压U1和小灯泡数量不变，仅将滑片Q下移，则n2增大，则I3将增大，根据
可知输电线损耗功率增加，故C错误，D正确。
故选D。
8．ACD
【解析】A．根据折射率和光的传播速度之间的关系，可知，折射率越大，传播速度越小，从图中可以看出，b光线在水中偏折得厉害，即b的折射率大于a的折射率，则a在水中的传播速度大于b的传播速度。故A正确；
B．图乙是双缝干涉示意图，由双缝干涉条纹间距公式可知，若只减小屏到挡板间距离L，两相邻亮条纹间距离△x将减小，故B错误；
C．根据折射率和光的传播速度之间的关系，可知，折射率越大，传播速度越小，从图中可以看出，b光线在水中偏折得厉害，即b的折射率大于a的折射率，则a在水中的传播速度大于b的传播速度，故C正确；
D．只有横波才能产生偏振现象，所以光的偏振现象表明光是一种横波，故D正确。
故选ACD。
9．AC
【解析】A．分析乙图可知小球从上方的最大位移处到下方的最大位移处用时为，所以小球做简谐运动的周期为，故A正确。
B．因为小球从上方最大位移处运动四分之一周期，振动路程为A，在时间内，为，且速度逐渐增加，故小球在时间内下降的高度小于，故B错误。
C．在下方最大位移处，小球受到向上的最大弹力为3mg，则
小球最大加速度为2g，故C正确。
D．小球从上方的最大位移处运动到下方的最大位移处，动能增量为0，弹簧弹性势能增量等于小球重力势能的减小量2mgA，但是初始弹簧具有一定的弹性势能，所以弹簧的最大弹性势能应大于2mgA，故D错误。
故选AC。
10．BCD
【解析】A．由丙图可知超声波的波长
λ=1cm=0.01m
超声波悬浮仪所发出的超声波信号频率为
代入数据得
f=3.4×104Hz
故A错误；
B．波源P、Q振动步调相反，当波程差为波长的整数倍时，该点是振动减弱点，设波源P、Q之间某一点坐标为x，悬浮点为振动减弱点，满足
（n为自然数）
解得
x=±0.25、±0.75、±1.25、±1.75、-2.25
故两列波叠加稳定后，波源 P、Q之间小水珠共有9个悬浮点，故B正确；
C．由平衡可知，小水珠在悬浮状态点所受声波压力的合力竖直向上，故C正确；
D．若增大平行板电容器C极板间距离，根据
可知平行板电容器的电容减小，根据
可知LC振荡回路的振荡周期减小，超声波频率变大，波长变短，相同空间距离内节点个数变多，则可以增加悬浮仪中的节点个数，故D正确。
故选 BCD。
11．(1)1.87(2)(3)
【解析】（1）摆球的直径为
（2）单摆一周期经过两次平衡位置，由图可知，该单摆的周期为
（3）由单摆的周期公式
可得当地的重力加速度大小为
12．(1)BC(2)D(3)C(4)变压器的初级连接的是学生电源的“直流”(5)次级电压随次级匝数减小而减小
【解析】（1）A．为确保实验安全，实验中要求副线圈匝数小于原线圈匝数，使得次级电压较小，故A错误；
B．变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡”测量，故B正确；
C．测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量，防止烧坏电压表，故C正确；
D．虽然实验所用电压较低，但是通电时不可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路，这样可减小实验误差，避免发生危险，故D错误。
故选BC。
（2）把12V的学生交流电源接到原线圈“2”“8”接线柱（相当于600匝），副线圈接线“0”“1”接线柱（相当于100匝），则有
若变压器为理想变压器，则副线圈电压为
V
由于实际使用中，变压器有漏磁等影响，读数小于2V。
故选D。
（3）ABC．听到变压器内部有轻微的“嗡嗡”声，其原因是交变电流的磁场对铁芯有吸、斥作用，使铁芯振动发声，故AB错误，C正确；
D．若去掉铁芯，“嗡嗡”声马上消失，变压器中没有磁路，就不能完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验，故D错误。
故选C。
（4）实验中发现，在所有连接都完好的情况下，电路接通后，灯泡始终不亮，但却在电路接通或断开的瞬间，灯泡会闪亮一下，原因是变压器的初级连接的是学生电源的“直流”。
（5）将与灯泡相连的线圈拆掉匝数，即次级匝数减小，则次级电压减小，则灯泡亮度将变暗，说明次级电压随次级匝数减小而减小。
13．（1）；（2）；
【解析】（1）根据题图甲可知，该简谐横波的波长
根据题图乙可知，质点做简谐运动的周期
该简谐横波的传播速度大小
解得
（2）设时刻距离质点Q左端最近的波峰为M点，根据周期性可知，M点的平衡位置为
从开始到质点Q到达波峰所需的最短时间
解得
14．（1）；（2）4s
【解析】（1）设入射角为折射角，光线到达上界面的入射角为，全反射临界角为C，由折射定律
①
由几何关系
②
即
③
当时发生全反射，又因为
④， ⑤
联立①②③④⑤解得
⑥
（2）当折射光线发生全反射后，光在介质中传播的速度
⑦
在介质中传播的距离为
⑧
越小sin也越小， 最小等于临界角C时光在介质中传播最长的距离
Lm=
所以最长时间
=4s
【点睛】第一问的关键是画出光路图找到和的关系，利用，可解出入射角满足的条件，即。第二问的关键是找到最长的传播距离，由，越小sin也越小，最小等于临界角C时光在介质中传播最长的距离Lm=，再由即可解出最长时间。
15．（1）；；（2）0.25C；（3）；（4）或
【解析】（1）设简谐运动周期为，根据
和 ，得
在内，即 内，导体棒运动的位移大小
（2）感应电动势的平均值
感应电流的平均值
通过导体棒的电荷量
联立解得
q=0.25C
（3）根据
①
通过导体棒的感应电流
联立解得
②
根据①②可知
，
在 内，设T形支架对导体棒做功为，电阻R上产生的热量为Q。根据功能关系，有
联立解得
（4）根据
导体棒受到的安培力
分析可知，导体棒在平衡位置的右侧向右运动的某一时刻，T形支架对导体棒的作用力可以为0，此时，根据牛顿第二定律，有
联立解得
根据简谐运动的对称性可知，导体棒在平衡位置的左侧向左运动的某一时刻，T形支架对导体棒的作用力也可以为0，此时