2024-2025学年天津市南开区高二（下）期末物理试卷（含答案）

这是一份2024-2025学年天津市南开区高二（下）期末物理试卷（含答案），共9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。
1.关于下列四幅图所涉及的物理知识的论述正确的是( )
A. 甲图中，水中射水鱼看到的小昆虫在昆虫实际位置的下方
B. 乙图中，M、N是偏振片，P是光屏，固定偏振片M，缓慢转动偏振片N时，光屏P上光的亮度发生变化，此现象说明光是纵波
C. 丙图中，彩色的肥皂泡是光的折射现象
D. 丁图中，“泊松亮斑”是光的衍射现象
2.核电站利用核反应堆工作时放能使水汽化以推动汽轮发电机发电。核反应堆中的“燃料”是 ​92235U，某次的核反应方程为 92235U+01n→a90Sr+54bXe+1001n，铀核的质量为mU，中子的质量为mn，锶(Sr)核的质量为mSr，氙(Xe)核的质量为mXe。则下列说法正确的是( )
A. a=28
B. b=145
C. 铀 ​92235U的结合能比产物锶(Sr)的结合能大
D. 该核反应中放出的核能量为ΔE=mU−mSr−mXe−10mnc2
3.一弹簧振子沿水平方向振动，某时刻开始计时，其位移x随时间t变化的图像如图所示，下列说法正确的是( )
A. t=2s时振幅为零
B. t=1s和t=3s时，振子所受的回复力相同
C. 在3s∼5s内，振子速度先减小后增大
D. 任意4s内振子通过的路程为20cm
4.如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，产生的交变电动势在一
个周期内的图像如图乙所示，下列说法正确的是( )
A. t=0.01s时，金属线框处于中性面位置
B. t=0.005s时穿过线框的磁通量最大
C. 交变电流在1s内方向变化30次
D. t=0.02s时，穿过金属线框的磁通量变化率最大
5.如图(a)所示，倒挂的“彩虹”被叫做“天空的微笑”，是光由卷云里随机旋转的大量六角片状冰晶(直六棱柱)折射形成的。若一束白光从冰晶的上顶面进入后，经折射从侧面射出，如图(b)所示。下列说法正确的是( )
A. 各色光从空气进入冰晶后波长均不变
B. 在冰晶中红光和紫光的传播速度相同
C. 白光经折射从侧面射出后，红光在紫光下方
D. 当入射角α减小，在侧面最先发生全反射的是紫光
6.光刻机是生产芯片的核心设备，目前世界上生产的光刻机主要利用紫外线作为光源。紫外线的光子能量范围为3.1eV∼124eV，现有一群处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时向外辐射光子，氢原子的能级图如图所示。下列说法正确的是( )
A. 最多可辐射出2种不同频率的光子
B. 辐射的光子中有2种不同频率的紫外线
C. 从n=3能级跃迁到n=1能级辐射的光子频率最低
D. 氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，电子的动能减小，原子的电势能增加
7.如图甲所示，用三种单色光分别照射同一个光电管，得到三种光照射时光电流与电压的关系如图乙所示，则( )
A. 三种光中频率最大的是a光。
B. 照射同一金属b光产生的光电子最大初动能最大
C. 用同一双缝干涉装置做实验，c光相邻亮条纹中心间距最小
D. 若b光照射某金属发生光电效应，则a光照射该金属也一定发生光电效应
8.中国发布的“双碳战略”，计划到2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和。电力作为远程输送能量的载体，输送清洁电能是实现碳中和的重要途径之一。有一小型水电站发电机的输出功率为50kW，发电机的输出电压为250V，通过升压变压器将电压升为10kV后向远处输电，输电线的总电阻R为10Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220V，两变压器均视为理想变压器。下列说法正确的是( )
A. 升压变压器原、副线圈的匝数之比为1∶4
B. 输电线上损失的功率为50W
C. 降压变压器原、副线圈中的电流之比为22∶995
D. 若仅用户端并联更多的灯泡，用户端的电压仍为220V
二、多选题：本大题共4小题，共20分。
9.生活中有很多情景都属于振动和波的现象，下列关于四种情景中的说法正确的是( )
A. 甲图中火车鸣笛通过站台边站着的工作人员时，工作人员听到的笛声音调先变高后变低
B. 乙图中如果孔的大小不变，使波源的频率增大，能观察到更明显的衍射现象
C. 丙图中手掌摩擦龙洗盆盆耳使得水花飞溅，是因为摩擦力较大
D. 丁图为干涉型消声器的结构示意图，同一声波通过上下两通道后相遇的路程差应为该声波半波长的奇数倍
10.如图是通过变压器降压给用户供电的示意图。变压器输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动，输出电压通过输电线输送给用户，输电线的电阻用R0表示，若开关S闭合，相当于接入电路中工作的用电器增加。如果变压器上的能量损失可以忽略，则闭合开关S，下列说法正确的是( )
A. 电压表V1、V2示数均不变
B. 电流表A1、A2示数均增大
C. 原线圈输入功率减小
D. 电阻R1和R2上消耗的总功率，一定比闭合开关S前R1上单独消耗的功率大
11.某同学从商场购买了一个质量分布均匀的透明“水晶球”。该同学先测出了“水晶球”的直径为15cm，并标记了其中一条水平直径对应的两端点A、B。该同学用激光沿平行直径AOB方向照射“水晶球”，发现当激光射到“水晶球”上的C点且入射角i=60°时，激光在球内经过一次反射后恰能从D点再次平行直径AOB从“水晶球”射出。已知光在真空中的传播速度为3×108m/s。下列说法正确的是( )
A. 该“水晶球”的折射率为 3
B. 光线射入“水晶球”时的折射角为45°
C. 光从C点射入到从D点射出，光在“水晶球”中的传播时间为1.5×10−9s
D. 若增大入射角i，光会在“水晶球”中发生全反射
12.水袖是中国古典舞中用于情感表达和抒发的常用技巧，舞者的手有规律的振动传导至袖子上，给人营造出一种“行云流水”的美感。某次表演过程中，舞者抖动水袖形成一列沿x轴正方向传播的简谐横波，P、Q是平衡位置x=0和x=3m的两质点，t=0时刻形成的波形图如图所示，t=4s时Q点恰好到达波峰。下列说法正确的是( )
A. t=0时刻P点沿y轴负方向振动
B. 该波的最小波速为2.5m/s
C. 若周期T=16s，则t=14s时质点P位于波峰
D. 这列波2s内传播的距离可能为5m
三、实验题：本大题共2小题，共10分。
13.“用单摆测定重力加速度”的实验装置如图1所示。
(1)如图2所示，已知悬点对齐刻度尺的零刻度，测得的摆长L=_____cm；用秒表记录的时间如图3所示，则秒表的示数为t=_____s。
(2)选用合适的器材组装成单摆后，主要步骤如下：
①将单摆上端固定在铁架台上。
②测得单摆摆长L。
③记录小球完成n次全振动所用的总时间t。
④根据单摆周期公式计算重力加速度g的大小。
则重力加速度测量值表达式g=_____(用L、n、t表示)。
(3)实验中若采用图像法计算当地的重力加速度g，三位同学作出的T2—L图线分别如图4中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都过原点，图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值。则下列分析正确的是______
A.出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长L
B.出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次
C.图线c对应的g值小于图线b对应的g值
14.用如图所示双缝干涉实验装置来测量某单色光的波长
(1)在组装仪器时单缝和双缝应相互______(选填“垂直”或“平行”)放置。
(2)该实验需测量的“相邻条纹间距Δx”应为_______图中所示。
A. B．
C. D．
(3)已知双缝间距d=2.4×10−4m，双缝到屏的距离L=0.7m，将测量头的分划板中心刻线与某一亮条纹的中心对齐，其示数分别如图所示。则第1条时读数为______mm，测得两相邻亮条纹间距离Δx=______mm，由以上数据可求得该光的波长为______m。(后两空保留3位有效数字)
(4)为使条纹间距增大，在保持其他条件不变的前提下，以下操作可行的是_______
A.仅增大双缝到光屏的距离
B.仅增大单缝与双缝间的距离
C.仅增大双缝间距
D.仅将红色滤光片换成蓝色滤光片
四、计算题：本大题共3小题，共38分。
15.如图所示，半径为R的光滑半圆轨道AB与光滑水平轨道BC相切于B点，质量分别为m和2m的小球M、N之间压缩一轻弹簧并锁定(弹簧与两小球均不拴连)。某时刻解除弹簧的锁定，两小球被弹开，小球M离开弹簧后恰好能沿半圆轨道通过最高点A，重力加速度为g。求：
(1)离开弹簧时小球M的速度大小vM；
(2)弹簧锁定时所具有的弹性势能Ep。
16.一个小型应急交流发电机，内部为N=50匝、面积S=0.04m2的正方形线圈，线圈内阻r=2Ω，线圈在磁感应强度B=0.1T的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动。发电机给一电阻R=8Ω的白炽灯供电，线路中其它电阻不计，若发电机转动的角速度ω=100rad/s时，电灯正常发光。求：
(1)从图中位置开始计时，交流发电机的电动势瞬时值e的表达式；
(2)白炽灯10s产生的焦耳热Q；
(3)从图示位置开始，线圈转过90°的过程通过白炽灯的电荷量q。
17.离子注入是芯片制造中的一道重要工序，简化的注入过程原理如图所示。静止于A处的离子，经电压为U的电场加速后，沿图中半径为R的圆弧虚线通过磁分析器，然后从M点垂直CD进入矩形CDQS有界匀强电场中，最后恰好打在Q点。已知磁分析器截面是四分之一圆环，内部为匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里；匀强电场方向水平且与CD平行，DQ=d，MD=2d。整个装置处于真空中，离子重力不计。求：
(1)通过磁分析器的离子比荷qm；
(2)矩形区域内匀强电场场强E。
参考答案
1.D
2.C
3.D
4.A
5.D
6.B
7.B
8.C
9.AD
10.AB
11.AC
12.ACD
13.(1) 98.50 75.3
(2) 4π2Ln2t2
(3)B

14.(1)平行
(2)D
(3) 0.362(0.363、0.364) 1.95 6.69×10−7
(4)A

15.(1)小球M恰好能通过半圆轨道的最高点A，根据圆周运动中的向心力公式有mg=mvA2R
小球M从B点运动到A点的过程，根据动能定理有−mg⋅2R=12mvA 2−12mvB 2
小球M通过B点时的速度等于离开弹簧时的速度，即vM=vB
联立解得vM= 5gR；
(2)弹簧将两小球弹开的过程系统所受外力之和为零，根据系统动量守恒有mvM=2mvN
解得小球N离开弹簧时的速度大小vN= 5gR2
弹簧的弹性势能全部转化为M、N的动能，根据机械能守恒定律有Ep=12mvM2+12×2m vN2
解得Ep=15mgR4。
16.(1)电动势的最大值为 Em=NBSω=20V
从图中位置开始计时，此时穿过线圈的磁通量为0，磁通量变化率最大，电动势最大，则发电机电动势瞬时值的表达式 e=Emcsωt=20cs100tV
(2)电动势的有效值为 E=Em 2=10 2V
电流有效值为 I=ER+r= 2A
则白炽灯10s产生的焦耳热为 QR=I2Rt=160J
(3)从图示位置开始，线圈转过90°的过程中，通过电灯的电荷量为 q=IΔt=ER+rΔt=NΔΦΔtR+rΔt=NBSR+r=50×0.1×0.048+2C=0.02C

17.(1)在加速电场中，由动能定理有 qU=12mv2
在磁分析器中，根据洛伦兹力提供向心力有 qvB=mv2R
联立可得 qm=2UB2R2
(2)离子水平方向做匀加速运动，则有 2d=12at2 ， a=Eqm
离子在竖直方向做匀速运动，则有 d=vt
联立解得 E=8Ud
由离子在磁场中运动方向可判断带正电，故电场强度E的方向水平向左。