2024-2025学年北京市朝阳区高二（下）期末物理试卷（含解析）

这是一份2024-2025学年北京市朝阳区高二（下）期末物理试卷（含解析），共18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.磁通量的单位是“Wb”，1Wb等于( )
A. 1T⋅s2B. 1Vm2C. 1T⋅m2D. 1V⋅sm
2.下列说法正确的是( )
A. 光的偏振现象说明光是一种纵波
B. 雨后天空中出现的彩虹属于光的衍射
C. 光导纤维内芯的折射率比外套的折射率大
D. 水面上的油膜呈现彩色花纹属于光的衍射现象
3.下列说法正确的是( )
A. 物体的温度升高，物体内所有分子热运动的速率都增大
B. 物体的温度升高，物体内分子的平均动能增大
C. 质量一定的气体吸收热量，其内能一定增加
D. 质量一定的气体对外做功，其内能一定减少
4.如图所示，ABC是一个用折射率n> 2的透明介质做成的棱镜，其截面为等腰直角三角形。现有一束光从图示位置垂直入射到棱镜的AB面上，则该光束( )
A. 能从AC面射出
B. 能从BC面射出
C. 进入棱镜后速度不变
D. 进入棱镜后波长变长
5.分子力F随分子间距离r的变化如图所示．将两分子从相距r=r2处释放，仅考虑这两个分子间的作用，下列说法正确的是 ( )
A. 从r=r 2到r=r 0分子间引力、斥力都在减小
B. 从r=r 2到r=r 1分子力的大小先减小后增大
C. 从r=r 2到r=r 0分子势能先减小后增大
D. 从r=r 2到r=r 1分子动能先增大后减小
6.高空作业须系安全带，如果质量为m的高空作业人员不慎跌落，从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前人下落的距离为ℎ(可视为自由落体运动).此后经历时间t安全带达到最大伸长，若在此过程中该作用力始终竖直向上，则该段时间安全带对人的平均作用力大小为( )
A. m 2gℎt+mg B. m 2gℎt−mg C. m gℎt+mg D. m gℎt−mg
7.一列简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形如图所示，a、b、c为波上的三个质点，质点a此时向上运动，由此可知( )
A. 该波沿x轴负方向传播
B. 质点b振动的周期比质点c振动的周期小
C. 该时刻质点b振动的速度比质点c振动的速度小
D. 从该时刻起质点b比质点c先到达平衡位置
8.我国的三相共箱气体绝缘输电技术达到国际领先水平，该技术将三根线缆集成于同一管道内，充分压缩了输电线路的空间尺寸。如图甲所示，管道内三根绝缘超高压输电线缆平行且间距相等，截面图如图乙所示，三根输电线缆A、B、C圆心连线构成正三角形，其中A、B圆心连线水平。不考虑地磁场影响。某时刻A、B中电流方向垂直于纸面向外，大小为I；C中电流方向垂直于纸面向里，大小为2I。则该时刻( )
A. A、B相互排斥
B. 该正三角形中心O处的磁感应强度方向水平向左
C. A、B圆心连线中点处的磁感应强度方向水平向左
D. C所受安培力方向垂直A、B圆心连线向下
9.如图所示电路中，电源电动势为E，内阻不计，L为自感系数较大的线圈(电阻可忽略)，R为灯泡，开关S闭合和断开过程中，灯泡灯丝不会烧断。下列说法正确的是( )
A. 开关S闭合瞬间，线圈右端电势比左端高
B. 开关S闭合后，灯泡会突然闪亮后熄灭
C. 电路接通稳定后断开开关S瞬间，灯泡会突然闪亮后熄灭
D. 电路接通稳定后断开开关S瞬间，线圈两端瞬时电压不为零
10.如图甲所示，电磁继电器和热敏电阻R1等元件组成了恒温箱控制电路，R1处于恒温箱内，图中的“电源”是恒温箱加热器(图中未画)的加热电源。乙图为热敏电阻R1阻值随温度变化的图像。当继电器线圈中的电流大于或等于20mA时，继电器的衔铁被吸合。已知继电器电路中的电源电动势E=6V，内阻不计，继电器线圈的电阻R0=100Ω，R2为可变电阻。下列说法正确的是( )
A. R1的阻值随温度的升高而增大
B. 应该把恒温箱的加热器接在甲图的CD端
C. 为使恒温箱温度保持在50℃，R2的阻值应调为110Ω
D. 欲将恒温箱的温度调高一些，应将R2的阻值调小
二、多选题：本大题共4小题，共12分。
11.如图所示，单匝线圈ABCD在外力作用下以速度v向右匀速进入匀强磁场，此过程中线圈中电流为I1，线圈发热功率为P1，产生的热量为Q1，流过线圈导线横截面的电荷量为q1。若使该线圈以速度2v向右匀速进入该匀强磁场，此过程对应的上述物理量分别为I2、P2、Q2和q2。下列关系式正确的是( )
A. I1I2=12B. P1P2=12C. Q1Q2=14D. q1q2=1
12.如图所示为远距离输电示意图，各变压器均视为理想变压器，若发电机的输出电压U1不变。在用电高峰时(可等效为用户的总电阻减小)，电路中所标物理量变化正确的是( )
A. 降压变压器的输出电压U4增大B. 输电线上的电流I2增大
C. 输电线上损失的电压ΔU减小D. 升压变压器的输出电压U2不变
13.某同步加速器的简化模型如图所示。M、N为两块中心开有小孔的平行金属板，质量为m、电荷量为+q的带电粒子(不计重力)从M板小孔飘入两板间，初速度可视为零。当+q粒子进入两板间时，两板间的电势差变为U，该粒子得到加速；当+q粒子离开N板时，两板间电场立即变为零。两板外部存在垂直于纸面向里的匀强磁场，该粒子在磁场中做半径为R的圆周运动(R远大于板间距离)，经电场多次加速，其动能不断增大，为使半径R保持不变，磁场随之相应改变。不计粒子加速时间及其做圆周运动产生的电磁辐射，不考虑磁场变化对粒子速度的影响及相对论效应。则( )
A. M、N间有电场时，N板电势小于M板电势
B. 粒子第n次与第(n+1)次绕行时的磁感应强度大小之比为BnBn+1= n+1n
C. 粒子第n次与第(n+1)次绕行一圈电场力做功的平均功率之比为Pn−Pn+1−= nn+1
D. 若电荷量为+2q、质量为m的粒子与+q粒子同时从小孔飘入，其运动半径不断增大
14.音爆是当飞行体速度超过音速时，其产生的声波压缩堆积在一个锥形区域、形成强烈的冲击波所致。如图甲所示，飞行体飞行至O1位置时，扰动空气产生的声波向空间各个方向传播，波的前端围成球面，又称球面波。假定飞行体沿直线匀速飞行，同样，飞行体依次飞行至O2、O3…位置时，也均能引发球面波，如图乙所示。如果飞行体的飞行速度v超过介质中的声速u(空气中约340m/s)时，随着飞行体的前进，这些持续产生的球面波将无法传播到飞行体前方区域，被限制在其后方一个特定的圆锥形区域内，飞行体为圆锥顶点，飞行体航线为圆锥轴线，这个圆锥形区域被称为马赫锥。马赫锥的半顶角称为马赫角，记作α，其大小由飞行体速度v与声速u的比值决定，sinα=utvt=uv，图乙中ut、vt分别表示其引发的声波和飞行体在同一时间内传播的距离。声波的能量主要集中在马赫锥面附近，马赫锥随着飞行体前移，当锥面扫过观测者时就会听到音爆。根据上述信息结合所学的相关知识，推断下列说法正确的是( )
A. 飞行体在太空中超音速飞行时，不会产生音爆
B. 飞行体超音速匀速飞行的速度越大，其引发的声波传播速度也越大
C. 飞行体超音速水平飞行时，其航线正下方的地面观测者均可能听到音爆
D. 飞行体在4km上空以2倍音速水平飞行，其正下方地面观测者约经过10s可听到音爆
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
15.物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据处理、误差分析等。
(1)利用如图甲、乙所示的装置可以探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。除图中所示器材外，不需要的器材有 。
A.干电池
B.低压交流电源
C.直流电压表
D.多用电表
(2)在做“用双缝干涉测量光的波长”的实验(图丙)时，以下操作能使干涉条纹间距变窄的是 。
A.将光屏移近双缝
B.将滤光片由蓝色换成红色
C.将单缝向双缝移动一小段距离
D.换一个两缝之间距离较小的双缝
(3)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸1mL，用注射器测得1mL上述溶液有200滴，把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里，稳定后测得油酸膜的近似轮廓如图丁所示，图中正方形小格的边长为1cm。由此可估测油酸分子的直径的数量级是 m。
(4)在“测定玻璃折射率”的实验中，某同学画出的玻璃砖的两界面ab、cd与实际界面虽平行但小于实际间距，如图戊所示。假定后续实验均规范操作，则折射率的测量值将 (选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
16.某同学为减小实验误差用双线摆装置测量重力加速度。如图甲所示，用长度相同的细线AO、BO悬挂小球，并使小球在垂直于纸面的平面内摆动。
(1)相比于双线摆装置，用单摆装置进行实验的劣势是 (填字母代号)。
A.摆线的质量不易忽略不计
B.摆动的幅度较小
C.不易保证摆球在同一竖直平面内摆动
(2)该同学用游标卡尺测量小球的直径d，示数如图乙所示，则小球的直径d= cm。
(3)使小球垂直纸面做简谐运动，当小球经过最低点时开始计时并计数为1之后每隔一次小球经过最低点时计数加1，当计数到n时停止计时，历时t。则双线摆的振动周期T= (用n、t表示)。
(4)用刻度尺测得细线AO、BO的长度均为L，细线AO、BO与竖直方向的夹角均为α，则当地的重力加速度g= (用L、α、d和T表示)。
(5)该同学查阅资料得知，单摆做简谐运动的理论周期T0与实际周期T存在一定的偏差，且实验中初始摆角对实际周期T也有一定影响，TT0与初始摆角θ的图像如图丙所示。由此可知，为使重力加速度的测量值尽可能精确，在实验操作中应当 。
四、计算题：本大题共4小题，共40分。
17.如图所示，某小型交流发电机内矩形金属线圈ABCD的面积S=0.1m2，匝数n=100，线圈的总电阻r=1.0Ω，线圈所处磁场的磁感应强度大小均为B=1.0T。线圈通过滑环和电刷与阻值R=3.0Ω的定值电阻连接。在外力驱动下使线圈绕OO′轴匀速转动，角速度ω=2.0rad/s。求：
(1)电阻R上电流的最大值Im；
(2)从线圈通过中性面(即线圈平面与磁场方向垂直的位置)开始计时，经过12周期内通过电阻R上的电荷量q；
(3)在线圈转动2周的过程中，整个电路产生的焦耳热Q。
18.如图所示，在直角三角形OPN区域内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外。一电荷量为+q的粒子从静止开始经电压为U的电场加速后，沿平行于x轴的方向射入磁场。一段时间后，该粒子在OP边上某点以垂直于x轴的方向射出。已知O点为坐标原点，N点在y轴上，OP与x轴的夹角为30°，粒子进入磁场的入射点与离开磁场的出射点之间的距离为d。不计重力。求：
(1)带电粒子的质量m；
(2)带电粒子运动至x轴的位置到坐标原点的距离x；
(3)带电粒子在磁场中运动的时间t。
19.如图所示，水平桌面上固定一光滑U形金属导轨，电阻忽略不计，其平行部分的间距为l，导轨的最右端与桌子右边缘对齐。导轨所在区域有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一质量为m、电阻为R、长度恰好为l的金属棒P静止在导轨上。质量为2m的绝缘棒Q以大小为v0的速度沿导轨向右运动与P发生弹性碰撞，碰撞时间极短。仅发生一次碰撞后，P和Q先后从最右端滑出导轨，并落在地面上同一位置。P在导轨上运动时，两端与导轨接触良好，P与Q始终平行、不计空气阻力。求：
(1)P和Q碰后瞬间二者速度的大小vP和vQ；
(2)金属棒P在导轨上运动过程克服安培力所做的功W；
(3)绝缘棒Q与P碰撞后在导轨上运动的距离x。
20.现代磁流体推进器利用海水所受安培力的反作用力推动船舶运动，具有结构简单、高静音、高能量转换效率等诸多优点。如图甲所示，某实验船舶底部有左、右两组推进器，每组由6个相同的、用绝缘材料制成的直线通道推进器构成，通道中图示a×b×c的空间内存在由超导线圈产生的匀强磁场，方向垂直通道侧面向外，磁感应强度大小为B。磁场区域上下各有a×b的金属板M、N，当其与推进器专用直流电源相连后，在两板之间的海水中就会产生电流并受到安培力。设电流只存在于磁场区域。海水的电阻率为ρ，上述a、b、c均为已知量。
(1)a.开始供电瞬间，一个推进器中海水所受的安培力大小为F0，求此时该推进器中海水所产生的电流大小I0；
b.接通电源一段时间后，通道内海水的流速稳定。假设海水中正、负离子只参与产生电流和随水流动，不考虑离子的无规则热运动、相互碰撞以及相互作用力。图丙为图乙的正视图，请在图丙中分别画出正、负离子所受洛伦兹力的大致方向。
(2)若推进器中金属板M、N间的电压恒为U，某时刻一个推进器对船舶的推力大小为F，求此时该推进器中海水相对通道运动的速度大小v。
(3)磁流体推进器驱动船舶在“倒车”和转弯方面也存在优势，请在不改变该船舶推进器结构的条件下，简述如何实现“倒车”和转弯。
答案解析
1.【答案】C
【解析】根据磁通量公式Φ=BS，1Wb=1T⋅m2，或者由E=ΔΦΔt，可得1Wb=1V⋅s，故C正确，ABD错误。
故选：C。
2.【答案】C
【解析】A、光的偏振现象说明光是一种横波，故A错误；
B、雨后天空中出现的彩虹属于光的折射现象，故B错误；
C、光在光导纤维内发生全反射，所以光导纤维内芯的折射率比外套的折射率大，故C正确；
D、水面上的油膜呈现彩色花纹属于光的干涉现象，故D错误。
故选：C。
3.【答案】B
【解析】AB、温度是分子平均动能的标志，温度升高，分子热运动的平均动能一定增大，但温度升高时，并不是所有的分子速率都增大，故A错误，B正确；
CD、根据热力学第一定律ΔU=W+Q可知，内能由做功W和热传递Q共同决定，所以质量一定的气体吸收热量，其内能不一定增加，同理，质量一定的气体对外做功，其内能也不一定减少，故CD错误。
故选：B。
4.【答案】B
【解析】AB、设棱镜的临界角为C，则sinC=1n