广东省广州市第九十七中学2023-2024学年高二下学期4月段考物理试卷（原卷版+解析版）

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一、单项选择题（本题7小题共28分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，选对的得4分，不选、错选、多选不得分）
1. 为提高通话质量，智能手机会内置2个麦克风，其中一个麦克风能够主动消除噪音，即通过收集环境噪声，进行处理后，发出与噪音相反的声波，利用抵消原理消除噪音，如图，则下列说法正确的是（ ）
A. 质点P经过一个周期向外迁移的距离为一个波长
B. 降噪过程应用了声波的反射原理，使噪声无法从外面进入麦克风
C. 降噪过程应用的是声波的衍射原理
D. 理想状态下降噪声波与环境噪声声波的传播速度大小相等，波长相等
【答案】D
【解析】
【详解】A．机械波每个质点都随波源在自己的平衡位置附近做受迫振动，所以质点P点并不随波移动，故A错误；
BCD．由图可知，理想状态下降噪声波与环境声波波长相等，波速相等，则频率相同，叠加时产生干涉，由于两列声波等幅反相，所以振动减弱，起到降噪作用，故D正确，BC错误。
故选D。
2. 振荡电路在测量、自动控制、无线电通讯及遥控等许多领域有广泛应用。在LC振荡电路中，某时刻线圈中的磁场及电容器中的电场如图所示，振荡电路正在发生的现象，下列说法正确的是（ ）

A. 电路中的电流正在增大
B. 线圈中感应电动势正在减小
C. 电容器极板上的电荷量正在减小
D. 振荡电路中磁场能正在向电场能转化
【答案】D
【解析】
【详解】根据线圈中磁场的方向可判断线圈中电流方向由下到上，根据电容器中电场线判断上极板为正，则此时电容器极板上的电荷量正在增大，电容器正在充电，电流正在减小，感应电动势正在增加，磁场能正在向电场能转化，ABC错误，D正确。
故选D。
3. 下列关于电磁波的说法正确的是（ ）
A. 电磁波在空气中不能传播
B. 只要有变化的电场和磁场，就能产生电磁波
C. 利用电磁波不能传递信号和能量
D. 要有效发射电磁波，振荡电路要有足够高的振荡频率
【答案】D
【解析】
【详解】A．电磁波空气中也能传播，选项A错误；
B．只有周期性变化的电场和周期性变化的磁场，才能产生电磁波，选项B错误；
C．利用电磁波能传递信号和能量，选项C错误；
D．要有效发射电磁波，振荡电路要有足够高振荡频率，选项D正确。
故选D。
4. 如图所示，甲图是2023年5月15日上午在恩施地区观看到的“日晕”图片。民间有“日晕三更雨，月晕午时风”、“看到日晕都会带来好运”等说法。“日晕”又叫“圆虹”，是日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。如图乙所示，为一束太阳光射到六角形冰晶上时的光路图，为其折射出的光线中的两种单色光，下列说法正确的是（ ）
A. 冰晶对光的折射率大于对光的折射率
B. 在冰晶中，光的传播速度较小
C. 用同一装置做双缝干涉实验，光的条纹间距比光的窄
D. 从同种玻璃中射入空气发生全反射时，光的临界角较大
【答案】C
【解析】
【详解】A．由题图可知光的偏折程度比光的偏折程度小，根据折射定律可知，六角形冰晶对光的折射率小于对光的折射率，故A错误；
B．根据折射率的光速表达式有
结合上述，由于六角形冰晶对光的折射率小于对光的折射率，可知在冰晶中，光的传播速度较小，故B错误；
C．结合上述，光的折射率小于对光的折射率，则光的波长比光的波长大，根据干涉条纹间距公式
可知，用同一装置做双缝干涉实验，光的条纹间距比光的窄，故C正确；
D．根据全反射临界角公式
结合上述， 光的折射率比光的折射率小，可则从同种玻璃中射入空气发生全反射时，光的临界角较大，故D错误。
故选C。
5. 我国远距离输送交流电用的电压有110kV、220kV和330kV，输电干线已经采用500kV的超高压，西北电网的电压甚至达到750kV，远距离输电线路的示意图如图所示，若输送的总功率为P，输电电压为U，输电线的总电阻为R，则正确的是（ ）

A. 采用高压输电是为了加快输电的速度
B. 升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压
C. 输电线上的电流
D. 输电线上损失的功率
【答案】D
【解析】
【详解】AD．输电时输送的功率一定时，因为输出功率与输入功率相等，可得输电线上的电流为
所以输电线上损失的功率为
故采用高压输电是为了减小输电线上的电能损失，故A错误，D正确；
BC．因为输电线上有电压降，所以升压变压器的输出电压大于降压变压器的输入电压，可知输电线上的电流，故BC错误。
故选D。
6. 图甲为一交流发电机的示意图，磁极中间区域磁场近似为匀强磁场，磁感应强度为B。匝数为n，面积为S，总电阻为r的矩形线圈abcd绕轴做角速度为的匀速转动，矩形线圈在转动中始终保持和外电路电阻R形成闭合电路，回路中接有一理想交流电流表。图乙是线圈转动过程中产生的感应电动势e随时间t变化的图像，下列说法中正确的是（ ）
A. 时刻穿过线圈的磁通量最大
B. 电流表的示数为
C. 图乙中的时刻线圈所处位置可能对应甲图中所示位置
D. 从0到这段时间穿过线圈磁通量的变化量大小为0
【答案】B
【解析】
【详解】A．由图乙可知时刻感应电动势最大，此时线圈位于中性面的垂面位置，线圈的磁通量为0，故A错误；
B．感应电动势最大值为
感应电动势有效值为
电路中电流为
电流表的示数为，故B正确；
C．图乙中的时刻感应电动势最大，穿过线圈的磁通量为0，线圈处于中性面的垂直面，故不可能对应甲图中所示位置，故C错误；
D．0时刻电动势为0，线圈位于中性面位置，磁通量为
时刻磁通量为
从0到这段时间穿过线圈磁通量的变化量大小为
故D错误。
故选B。
7. 一个有固定转动轴的竖直圆盘如图甲所示，圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向振动，T形支架的下面系着一个由弹簧和小球组成的振动系统，小球做受迫振动。圆盘静止时，小球做简谐运动，其振动图像如图乙所示（以竖直向上为正方向），下列说法正确的是（ ）

A. 圆盘转动带动小球振动，圆盘转速越大则小球振幅越大
B. 若圆盘以匀速转动，小球振动达到稳定时其振动的周期为
C. 若圆盘静止，小球做简谐运动，到小球所受的回复力增加
D. 若圆盘静止，小球做简谐运动，到弹簧弹性势能一定减小
【答案】B
【解析】
【详解】A．圆盘转动时，T形支架对小球产生周期性的驱动力，此时小球的运动为受迫振动，当小球简谐振动频率与驱动力频率相同时，小球的振幅才会增加，故A错误；
B．圆盘以匀速转动，驱动周期为
小球振动稳定后的周期等于驱动周期，为2s，故B正确；
C．圆盘静止，小球做简谐运动，到小球从最低点向平衡位置振动，回复力减小，故C错误；
D．小球竖直方向挂在弹簧上，圆盘静止时，根据受力平衡可知，小球做简谐运动的平衡位置不在弹簧原长处，到小球从平衡位置向最高点振动，小球可能会经过弹簧原长处，弹性势能可能先减小后增大，故D错误。
故选B。
二、多项选择题（本题3小题共18分。每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分）
8. 压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小。某同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，如图所示，光滑小球夹在压敏电阻与挡板之间。小车在水平面上静止时，电流表示数为，小车运动状态变化会引起电流表示数变化。某次实验中，电流表示数变化如图所示，下列判断正确的是（ ）
A. 在时间内可能做匀速运动
B. 在时间内做变速运动
C. 在内肯定静止
D. 在内压敏电阻所受压力减小
【答案】ABD
【解析】
【详解】AC．由图示图像可知，在内和在内，，根据题意，小球的运动状态是平衡状态，有可能静止，也有可能匀速直线运动，故A正确，C错误；
B．由图示图像可知，在内，变大，说明压敏电阻阻值减小，压敏电阻受到的压力增大，绝缘球受到的合力不为零，且增大，小车做变速运动，故B正确；
D．由图示图像可知，在内，变小，说明压敏电阻阻值增大，压敏电阻受到的压力减少，故D正确。
故选ABD。
9. 如图所示，理想变压器原副线圈的匝数比为4:1，原线圈接有定值电阻R1，左端接在正弦式交流电源上，其电压瞬时值表达式为，副线圈接有滑动变阻器R2，初始时滑片在滑动变阻器R2正中央，若电压表和电流表均为理想电表，下列说法正确的是（ ）
A. 副线圈交变电流的频率为50Hz
B. 交流电压表的示数为55V
C. R2的滑片向上移动，交流电流表的示数不变
D. R2的滑片向上移动，定值电阻R1两端电压减小
【答案】AD
【解析】
【详解】A．由正弦式交流电的电压瞬时值表达式可知
则副线圈交变电流频率为，A正确；
B．根据理想变压器电压、电流与匝数的关系可知
由串联电路电压规律有
假设U2=55V
由以上分析可知，假设U2=55V是错误的；B错误；
CD．若将的滑片向上移动，副线圈电阻增大，可先假设不变，那么减小，由
可知，变小，这样会使得两端电压减小，增大，则也会增大，C错误，D正确。
故选AD。
10. 一列沿x轴传播的简谐横波，在时刻的波形如图甲所示。介质中某质点P的振动图像如图乙所示。则（ ）

A. 当时质点P恰好回到平衡位置
B. 在时间内质点P运动路程为
C. 波沿x轴负方向传播，波速的大小为
D. 在时间内，质点P一直向x轴正方向运动
【答案】AB
【解析】
【详解】A．由题可知，该波的周期为
故当时质点P恰好回到平衡位置，A正确；
B．在时间内质点运动半个周期，都过的路程为2A，即10cm，B正确；
C．由同侧法可知，该波沿x负方向传播，且波长为
故该波波速为
C错误；
D．由图乙可知，在时间内，质点P一直向y轴负方向运动，D错误。
故选AB。
三、实验题（本题2小题，共16分）
11. 在“用单摆测量重力加速度”实验中，某实验小组在测量单摆的周期时，测得摆球经过n次全振动的总时间为，在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得摆线长度为l，再用游标卡尺测量摆球的直径为D。回答下列问题：

（1）为了减小测量周期的误差，实验时需要在适当的位置做一标记，当摆球通过该标记时开始计时，该标记应该放置在摆球摆动的 __________。
A．最高点 B．最低点 C．任意位置
（2）该单摆的周期为T=__________,重力加速度的表达式为g＝ ___________ 。(用题干中给出的物理量符号表示)
（3）如果测得的g值偏小，可能的原因是________ 。
A．测摆长时摆线拉得过紧
B．摆线上端悬点未固定，振动中出现松动，使摆线长度增加了
C．开始计时时，停表过迟按下
D．实验时误将49次全振动记为50次
（4）为了提高实验的准确度，在实验中可改变几次摆长L并测出相应的周期T，从而得出几组对应的L和T的数值，以L为横坐标、为纵坐标作出图线，但同学们不小心每次都把小球直径当作半径来计算摆长，由此得到的图像是图乙中的 ________ （选填“①”“②”或“③”）。
【答案】 ①. B ②. ③. ④. B ⑤. ①
【解析】
【详解】[1] 在测量单摆的周期时，应选择小球通过平衡位置时开始计时，故选B；
[2]单摆的周期为
[3]由单摆周期公式
可知，重力加速度为
[4] A．测摆长时摆线拉得过紧，导致摆线测量值偏大，由上述公式知，g值偏大，A错误；
B．摆线上端悬点未固定，振动中出现松动，使摆线实际长度增加了，由上述公式知，g值偏小，B正确；
C．开始计时时，停表过迟按下，导致测量值偏小，由上述公式知，g值偏大，C错误；
D．实验时误将49次全振动记为50次，导致变大，由上述公式知，g值偏大，D错误；
故选B。
[5] 同学们不小心每次都把小球直径当作半径来计算摆长，导致对应的都偏大，图像整体右移，故选①。
12. 如图所示，在做“测量玻璃的折射率”实验时，先在白纸上放好一块两面平行的玻璃砖，描出玻璃砖的两个边MN和PQ，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针和然后在另一侧透过玻璃砖观察，再插上大头针、，然后做出光路图，根据光路图计算得出玻璃的折射率。

（1）关于此实验，下列说法中正确的是______。
A.大头针须挡住及的像
B.入射角越大，折射率的测量越准确
C.插大头针时，要尽量让针处于竖直状态且间距适当远一些
D.如果误将玻璃砖的边PQ画到，折射率的测量值将偏大
（2）用另一块折射率为但上下两表面不平行玻璃砖继续实验，玻璃砖的截面如图所示。光从上表面入射，入射角从0°逐渐增大到45°时，玻璃砖下表面的出射光线恰好消失，则玻璃砖上下表面的夹角为______。

【答案】 ①. AC##CA ②.
【解析】
【详解】（1）[1] A．大头针的作用是确定出射光线，故大头针须挡住及的像，故A正确；
B．实验时入射角适当大一些即可，入射角并不是越大越好，故B错误；
C．为减小实验误差，插大头针时，要尽量让针处于竖直状态且间距适当远一些，故C正确；
D．如果误将玻璃砖的边PQ画到，由图可知折射角将增大，根据折射定律可知折射率的测量值将偏小，故D错误。
故选AC。
（2）[2]光在玻璃砖上表面折射时，根据折射定律有
解得折射角为
玻璃砖下表面的出射光线恰好消失，此时光在玻璃砖下表面发生全反射，有
解得入射角为
根据几何关系可知玻璃砖上下表面的夹角为

四、解答题（共38分）
13. 如图所示，两根间距为的无限长光滑金属导轨，阻不计，其左端连接一阻值为10Ω的定值电阻，两导轨之间存在着磁感应强度为1T的匀强磁场，磁场边界虚线均为正弦曲线的一部分，一根接入电路中的电阻为10Ω的光滑导体棒，在外力作用下以10m/s的速度匀速向右运动（接触电阻不计），交流电压表和交流电流表均为理想电表。求：
（1）电压表的读数；
（2）导体棒上的热功率。
【答案】（1）1V；（2）0.1W
【解析】
【详解】（1）磁场边界虚线为正弦曲线的一部分，可知回路中产生的是正弦式交变电流，感应电动势最大值
则感应电动势的有效值
电压表测量R两端的电压，即
（2）电流表示数为有效值，一直为
则导体棒上消耗的热功率
14. 如图 所示，平静湖面岸边的垂钓者的眼睛恰好位于岸边点正上方的高度处， 浮标离点的距 离， 鱼饵灯在浮标正前方处的水下深度处， 垂钓者发现鱼饵灯刚好被浮标挡住。 求：
（1） 水的折射率；
（2） 若鱼饵灯缓慢竖直上浮， 当它离水面多深时， 鱼饵灯发出的光恰好无法从水面 间射出。（结果可以用根号表示）
【答案】（1）​；（2）​
【解析】
【详解】（1）由几何关系可得：
入射角
可得
​
折射角
可得
​
根据光的折射定律可知
​
（2）当鱼饵灯离水面深度为​时，水面​间恰好无光射出，此时鱼饵灯与浮标的连线和竖直方向夹角恰好为临界角​，有：
​
根据几何关系有
​
解得
​
15. 一列沿轴负方向传播的简谐横波在时刻的波形如图所示，波上、两点的平衡位置分别为、，此时点位于波谷，点的位移为，经过后点出现在波谷（小于波的周期），求：
（1）该简谐横波的传播速度；
（2）内质点通过的路程；
（3）质点的振动方程。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）时间内，点的振动形式传播至点，则该简谐横波的传播速度为
（2）根据题图可知，简谐横波的波长为，振幅为，简谐横波的周期为
由于
则内质点通过的路程为
（3）质点的圆频率为
设质点的初相位为，则有
结合质点在时刻向下振动，可得
则质点的振动方程为