山西省部分学校2024-2025学年高二下学期期中测评考试物理试卷（解析版）

这是一份山西省部分学校2024-2025学年高二下学期期中测评考试物理试卷（解析版），共15页。
2．全部答案在答题卡上完成，答在本试题上无效。
3．回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案用0.5mm黑色笔迹签字笔写在答题卡上。
4．考试结束后，将本试题和答题卡一并交回。
一、单项选择题：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. 将蜂鸣器固定在一长杆的一端，闭合开关后用竹杆将蜂鸣器举起，并在头上快速旋转。对于相隔几米远静止的观察者，可听到“嗡嗡”的声音。下列说法正确的是（ ）
A. 他听到的音调忽高忽低
B. 他听到的音调保持不变
C. 当蜂鸣器向他靠近时，他听到的音调降低
D. 若保持蜂鸣器不动，当他远离时，他听到的音调升高
【答案】A
【解析】多普勒效应是由于波源与观察者发生相对运动，导致观察者接收到的波的频率发生了变化。当蜂鸣器旋转时，观察者与蜂鸣器的相对距离周期性变化，导致接收到的声音频率发生忽高忽低的变化，即发生多普勒效应。当蜂鸣器向观察者靠近时，他接收到的声音频率变高、听到声音的音调升高；若保持蜂鸣器不动，当观察者远离时，接收到的声音频率变低、听到声音的音调变低。故A正确，BCD错误。
故选A。
2. 如图为一摆长为L的单摆做受迫振动时的共振曲线，横坐标为驱动力的频率f，纵坐标为单摆的振幅A，以下说法正确的是（ ）
A. 此单摆的固有周期为0.5s
B. 此单摆的摆长L约为2.5m
C. 若增大摆长，共振曲线的峰值将向左移动
D. 若增大摆球的质量，单摆的固有频率将减小
【答案】C
【解析】A．由单摆的共振曲线可得，该单摆的固有频率为0.4Hz，故其固有周期
故A错误；
B．由
解得
求得该单摆的摆长约为L=1.58m
故B错误；
C．由，若增大摆长，则单摆的固有周期增大，固有频率减小，共振曲线的峰值将向左移动，故C正确；
D．单摆的固有周期和固有频率与摆球的质量大小无关，故D错误。
故选C。
3. 如图所示，用把手转动磁铁，蹄形磁铁间的闭合铜线框会随U形磁铁的转动而转动。下列说法正确的是（ ）
A. 线框与U形磁铁的转动方向相反
B. 线框与U形磁铁转动的角速度相同
C. 将线框换成薄铜板，铜板将不会随磁铁转动
D. 将线框换成薄铜板，铜板中将会产生涡电流
【答案】D
【解析】AB．该情境为电磁驱动，转动把手时闭合铜线框会随U形磁铁同向转动，以阻碍自身磁通量的变化，但线框转动的角速度小于U形磁铁转动的角速度，AB错误；
CD．将线框换成铜板后，U形磁铁转动，铜板中会产生涡流，仍会受到安培力作用，产生电磁驱动效果，使铜板随U形磁铁转动，C错误，D正确。
故选D。
4. “天问三号”火星探测器的着陆器采用新型电磁阻尼系统，其核心部件可简化为两个同心共面的圆环，如图所示。绝缘外环a带负电，金属内环b不带电。着陆过程中，当a绕其中心O转动时，以下说法正确的是（ ）
A. 若a顺时针匀速转动，b中产生顺时针电流并有扩张趋势
B. 若a顺时针加速转动，b中产生逆时针电流并有扩张趋势
C. 若a逆时针减速转动，b中产生顺时针电流并有扩张趋势
D. 若a顺时针减速转动，b中产生顺时针电流并有扩张趋势
【答案】C
【解析】A．外环a带负电，当a顺时针匀速转动时，其在环内部产生垂直于纸面向外的恒定的匀强磁场，不会在b引起磁通量的变化而产生感应电流，没有扩张趋势，故选项A错误；
B．根据楞次定律，当a顺时针加速转动时，穿过b的磁通量增大，b中产生顺时针电流并有收缩趋势，故选项B错误；
C．当a逆时针减速转动时，穿过b的磁通量减小，b产生顺时针电流并有扩张趋势，故选项C正确；
D．当a顺时针减速转动时，b产生逆时针电流并有扩张趋势，故选项D错误。
故选C。
5. 如图所示，L是自感系数很大的线圈，其自身电阻可忽略不计。A、B是两个相同的发光二极管。在时刻闭合开关S，经过一段时间后，时刻断开S，下列表示通过A、B的电流大小随时间t变化的图像中，大致正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】开关闭合瞬间，由于发光二极管的单向导电性，A通过向左的电流，B无电流通过，自感线圈也通过向左的电流；当开关断开瞬间，自感线圈产生自感电动势，阻碍自身电流的减小，线圈与B构成新的闭合回路，故此时A中无电流通过，B中通过向右的电流，且B中的电流逐渐减小为0。故C正确，ABD错误。
故选C。
6. 第三代电动汽车“智能双向制动能量回收系统”，可简化为如图所示，边长为0.4m的单匝正方形线框abcd，处在的匀强磁场中，当线框绕垂直于磁场的中心轴以500rad/s的角速度匀速逆时针转动时，下列说法正确的是（ ）
A. 线框处于图示位置时，线框中的感应电动势为0
B. 线框与中性面夹角为时，ab边的感应电动势约为25.6V
C. 线框中产生的感应电动势的峰值为32V
D. 线圈中产生的交流电的频率为250Hz
【答案】B
【解析】AC．线圈处于图示位置时，ab、cd边垂直切割磁感线，此时线框中产生的感应电动势最大，最大值
故A、C错误；
B．线框与中性面夹角为53°时，ab边产生的感应电动势
故B正确；
D．由
可得
故D错误
故选B。
7. 如图甲所示，在轻质弹簧下端挂上手机组成振动装置，同时用手机的加速度传感器记录手机的振动情况。以竖直向上为正方向，某段时间内其加速度a随时间t变化的曲线为余弦曲线，如图乙所示。已知手机的质量，弹簧的劲度系数，不计空气阻力，重力加速度g取，下列说法正确的是（ ）
A. 时，手机回复力为5N
B. 时，手机向下运动
C. 0~0.25s内手机的动能先减小后增大
D. 弹簧的最大形变量为20cm
【答案】D
【解析】A．由得，时刻手机的回复力为1.5N，故A错误；
B．内，手机从最低点运动到平衡位置，故时手机向上运动，故B错误；
C．0~0.25s内手机从最低点一直向上运动，速度先增大后减小，故动能先增大后减小。其中时到达平衡位置，速度达到最大值，动能达到最大值，之后向上做减速运动，速度减小，动能减小，故C错误；
D．手机到达最低点时弹簧的形变量最大，加速度为，由
解得弹簧的最大形变量为，故D正确。
故选D。
二、多项选择题：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，至少有两个选项正确。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. 如图所示，水槽中挡板M是固定的，挡板N可以上下移动。用手周期性地拍打挡板左侧的水面，出现了图示的图样，但是P点的水没有振动起来。为了让P点振动起来，下列做法正确的是（ ）
A. 降低拍打水面的频率B. 提高拍打水面的频率
C. 将挡板N向上移动D. 将挡板N向下移动
【答案】AC
【解析】P点水没有振动起来，说明波没有衍射到P点，原因可能是M、N间的缝太宽或者波长太小。由，可降低拍打水面的频率，进而增大波的波长；也可以将挡板N向上移动，减小缝的宽度。
故选AC。
9. “深海一号”天然气水合物勘探船在南海作业时，多波束声呐系统向两侧悬崖发射甲、乙两列声波。两列声波经不同路径反射后，时刻在处相遇，甲波向右传播，乙波向左传播，波形图如图所示。已知声音在水中的传播速度为1500m/s，关于平衡位置在处的质点P，下列说法正确的是（ ）
A. 时，P向y轴负方向运动
B. 时，P向y轴负方向运动
C. 时，P偏离平衡位置的位移为1.5m
D. 时，P偏离平衡位置的位移为1.5m
【答案】BC
【解析】A．甲乙两列波相向传播，时，P点在平衡位置，根据同侧法可知下一瞬间，P向y轴正方向运动，A错误；
B．根据波速与波长的关系可知甲乙两列波的周期为
则时，甲乙两列波均向前传播15m，此时P向y轴负方向运动，B正确；
C．时，甲乙两列波均向前传播，两列波的波峰在P点重合，此时P偏离平衡位置的位移为1.5m，C正确；
D．时，甲乙两列波均向前传播15m，P回到平衡位置，D错误。
故选BC。
10. 如图，虚线右侧存在垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场。边长为L、总电阻为R的单匝矩形线圈MNPQ，时在外力作用下以速度v向右匀速进入磁场，这一过程中线框对角线NQ与磁场边界始终垂直，以下说法正确的是（ ）
A. 进入磁场过程中，线框中感应电动势的最大值为
B. 进入磁场过程中，线框中感应电流的方向为M→N→P→Q
C. 进入磁场过程中，通过线框横截面的电荷量为
D. 时，线框中感应电流的大小为
【答案】AD
【解析】A．线框进入磁场过程中，当M、P点进入磁场瞬间，线框切割磁感线的有效长度最大，产生的感应电动势最大，则
故A正确；
B．由楞次定律可知，线框进入过程中感应电流的方向为M→Q→P→N，故B错误；
C．由，，得
线框开始进入到完全进入过程中穿过线框横截面的电荷量为
故C错误；
D．时刻，MQ边中点刚好进入磁场，此时线框切割磁感线的有效长度为
由得，线框中感应电流的大小为
故D正确。
故选AD。
三、非选择题：本大题共5小题，共54分。请将正确答案填在答题卡中的横线上，或按要求作答。
11. 用如图的装置探究影响感应电流方向的因素时，该同学进行了4组实验，并把磁铁下方磁场方向、磁铁运动情况、灯泡发光情况都记录在下表中：
（1）完成上述表格；______，______，______，______
（2）由1、3组实验可得：穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向______（填“相同”或“相反”）；
（3）由实验可得：感应电流的磁场总是______。
【答案】（1）向上 向下 向下 向上 （2）相反 （3）阻碍引起感应电流的磁通量的变化
【解析】（1）[1]螺线管向下的原磁通量增加，根据楞次定律，感应电流的磁场方向向上；
[2]螺线管向下的原磁通量减少，根据楞次定律，感应电流的磁场方向向下；
[3]螺线管向上的原磁通量增加，根据楞次定律，感应电流的磁场方向向下；
[4]螺线管向上的原磁通量减少，根据楞次定律，感应电流的磁场方向向上。
（2）由1、3组实验可得：穿过闭合回路的磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反。
（3）由实验可得：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
12. 某实验小组用图甲所示装置测量重力加速度。摆线上端固定在O点，下端悬挂一小球通过光中门传感器采集摆动周期。
（1）为了减小测量误差，下列说法正确的是______。
A. 摆球须选用密度和直径都较小的
B. 摆线须选用轻且不易伸长的细线
C. 仅让摆球完成一次全振动，将这一时间记为周期
（2）用游标卡尺测量摆球的直径d，读数如图乙所示，则______cm；
（3）实验中，测得多组摆长L和相应的周期T，以为纵轴，L为横轴作出图像如图丙所示，根据拟合方程可知______；（取9.86，计算结果保留2位小数）
（4）若在描绘图像时，L未加上小球的半径，那么根据拟合方程计算的重力加速度值与加上小球半径的结果相比______（选填“偏大”“偏小”或“相同”）。
【答案】（1）B （2）1.06 （3）9.69 （4）相同
【解析】（1）A．为了减小空气阻力，组装单摆应选用密度大，直径小的摆球，故A错误；
B．组装单摆须选用轻且不易伸长的细线，确保摆球在摆动过程中摆长保持不变，故B正确；
C．为了减小误差，应用秒表测量摆球n次全振动的时间记为t，然后求出单摆周期
故C错误。
故选B。
（2）由用游标卡尺示数，可知摆球的直径
（3）根据单摆的周期公式
可得
结合图线的斜率可得
解得
（4）若摆长L没有加上小球的半径，则表达式为
可见拟合方程的斜率不变，则根据拟合方程计算的重力加速度值与加上小球半径的结果相比相同。
13. 简谐横波某时刻的波形图如图所示，波沿x轴正方向传播，波长，质点P偏离平衡位置的位移，且每经过0.4s完成一次全振动。
（1）求该波的传播速度v；
（2）求质点P在1s内通过的路程s；
（3）若从此时刻开始计时，写出质点P的振动方程。
【答案】（1）2m/s （2）1m （3）
【解析】（1）每经过0.4s完成一次全振动，则周期
该波的传播速度
由图可知波长
解得波速
（2）由图可知振幅
又
所以质点P在1s内通过的路程
解得
（3）从此时刻开始计时，写出质点P的振动方程
又
当时，
可得
所以
14. 节日期间处处张灯结彩，增添了节日的喜庆气氛，也带来了用电高峰。如图为某电能输送示意图，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，升压变压器的原、副线圈匝数之比，降压变压器的原、副线圈匝数之比。已知输电线总电阻，用电高峰时用户端消耗的功率为9.5kW，此时用户端的电压。不计其他输电线的电阻，求：
（1）输电线上的电流；
（2）发电机输出电压；
（3）若用户端消耗的功率减半，发电机的输出功率是否减半？为什么？
【答案】（1）5A （2）200V （3）输出功率减少的不是一半，见解析
【解析】（1）降压变压器副线圈电流
因为，
代入题中数据，解得
（2）对降压变压器有
因为
联立解得
解得
（3）根据能量守恒可知
减半，也减半，使得输电线上损失的功率减少为原来的，所以发电机的输出功率减少的不是一半，而是比一半还要多。
15. 如图所示，间距为L的平行金属导轨，由倾斜导轨和足够长的水平导轨通过一小段绝缘材料平滑连接而成，整个导轨处于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中。倾斜导轨与水平面间的夹角为θ，顶端与一阻值为R的电阻连接。两根质量为m、长度为L、电阻为r的相同导体棒a、b分别置于倾斜导轨和水平导轨上，且与导轨垂直。将a从距倾斜导轨底端x处由静止释放，已知a到达倾斜导轨底端前已匀速，不计一切摩擦，不考虑电磁辐射，导体棒始终与轨道接触且垂直。求：
（1）a在倾斜导轨上的速度为v时，电阻R两端的电压；
（2）a在倾斜导轨上的运动时间；
（3）a进入水平导轨后，b最终稳定运动时的速度。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）根据法拉第电磁感应定律有
根据欧姆定律有
则
解得
（2）导体棒匀速时
匀速阶段速度
根据动量定理有
且
根据电流的定义式有
得
（3）导体棒最终以相同的速度匀速运动，动量守恒
解得实验序号
磁铁下方磁场方向
磁铁运动情况灯
泡发光情况
感应电流的磁场方向（填“向上”或“向下”）
1
向下
插入
A灯亮
2
向下
拔出
B灯亮
3
向上
插入
B灯亮
4
向上
拔出
A灯亮