北京市朝阳区2021-2022学年高二下学期物理期末考试试卷

试卷更新日期：2022-08-11 类型：期末考试

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一、单选题

1. 以下单位与电压单位相同的是（）。

A、 $\frac{W b}{s}$ B、 $\frac{W b}{s^{2}}$ C、 $\frac{N \cdot m^{2}}{C}$ D、 $\frac{J \cdot m}{C}$

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2. 下列关于传感器的说法中不正确的是（）。

A、传感器能将感受到的外部信息按照一定的规律通常转换为电信号 B、话筒是一种将电信号转换为声信号的传感器 C、光敏电阻是一种利用光敏元件将光信号转化为电信号的传感器 D、热敏电阻是将温度信息转化为电信号的传感器

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3. 如图所示，一束单色光从介质1斜射向介质2的界面， $θ_{1} > θ_{2}$ ，图中虚线为法线。下列说法正确的是（）

A、此单色光在介质1中的光速小 B、此单色光在介质1中的频率大 C、光从介质1射向介质2，增大 $θ_{1}$ 可能发生全反射 D、光从介质2射向介质1，增大 $θ_{2}$ 可能发生全反射

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4. 如图所示，是水平面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况，以波源 $S_{1}$ 、 $S_{2}$ 为圆心的两组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰（实线）和波谷（虚线）， $S_{1}$ 的振幅 $A_{1} = 3 c m$ ， $S_{2}$ 的振幅 $A_{2} = 2 c m$ 。下列说法正确的是（）

A、质点D是振动削弱点 B、质点A是振动加强点 C、再过半个周期，质点B、C是振动加强点 D、质点C的位移始终为1cm

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5. 将弹簧振子从平衡位置拉开4cm后放开，同时开始计时，其振动图像如图所示，则（）。

A、在0~0.1s内，振子正在做加速度增大的加速运动 B、在0~0.1s内，振子的动能不断增大 C、在0.1-0.2s内，振子速度方向沿 $x$ 轴正方向 D、在0.4s内，振子振动的路程等于8cm

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6. 可见光的波长是微米数量级，人眼的瞳孔的直径是毫米数量级。下列说法正确的是（）

A、人眼能看到外部世界，是因为可见光透过瞳孔发生了明显衍射现象 B、若眼睛的瞳孔是微米数量级，所看到物体的轮廓将会更加清晰 C、通过一个偏振片观察自然光，转动偏振片的过程中不会看到明显的亮暗变化 D、光源高速靠近观测者时，观测者接收到的光波频率会减小

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7. 如图所示，表示一交流电的电流随时间而变化的图像，此交流电的有效值是（）

A、5 $\sqrt{2}$ A B、3.5 $\sqrt{2}$ A C、3.5 A D、5 A

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8. 已知磁敏电阻在没有磁场时电阻很小，有磁场时电阻变大，并且磁场越强电阻越大。现利用磁敏电阻作为传感器设计了如图所示的电路，电源的电动势和内阻不变。在没有磁场时调节滑动变阻器R使电灯L正常发光。若保持滑动变阻器R接入电路的阻值不变，探测装置从无磁场区进入强磁场区，则（）

A、电灯L亮度变亮 B、电流表的示数增大 C、电源内阻消耗的功率增大 D、电源的输出功率一定增大

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9. 如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为2：1，原线圈接在交流电源上（电源内阻不计），副线圈接一定值电阻 $R_{0}$ 和滑动变阻器R，电流表电压表均为理想交流电表，电压表 $V_{1}$ 、 $V_{2}$ 的示数分别为 $U_{1}$ 、 $U_{2}$ 电流表 $A_{1}$ 、 $A_{2}$ 的示数分别为 $I_{1}$ 、 $I_{2}$ 。当滑动变阻器R的滑片P由a端向b端缓慢滑动时，下列说法中正确的是（）

A、 $U_{2}$ 变小 B、 $I_{1}$ 变小 C、 $I_{1} ： I_{2} = 2 ： 1$ D、理想变压器的输出功率变大

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10. 一列简谐横波在 $x$ 轴上传播，图甲和图乙分别为 $x$ 轴上a、b两质点的振动图像，且a、b两质点沿 $x$ 轴的距离为6m。下列说法正确的是（）

A、波由a向b传播 B、波长可能为4m C、波速可能为2m/s D、介质中各质点开始振动的方向均向下

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11. 如图所示，取一个半径为r的软木塞，在它的圆心处插上一枚大头针，让软木塞浮在液面上。调整大头针插入软木塞的深度，使它露在外面的长度为h。这时从液面上方的各个方向向液体中看，恰好看不到大头针。光在真空中的速度为c。下列说法正确的是（）

A、此液体的折射率 $n = \frac{r}{h}$ B、此液体中的折射率 $n = \frac{r}{\sqrt{h^{2} + r^{2}}}$ C、光在此液体中的速度 $v = \frac{h c}{r}$ D、光在此液体中的速度 $v = \frac{r c}{\sqrt{h^{2} + r^{2}}}$

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12. 在测量玻璃的折射率的实验中，某同学利用插针法得到的图像如图所示。关于此实验的操作和误差分析，下列说法正确的是（）

A、选择 $a a^{'}$ 两面间距较大的玻璃砖可以减小实验误差 B、实验中入射角 $θ$ 过大可能导致图中光线发生全反射 C、减小C，D两大头针的距离，可以减小实验误差 D、若换用 $a a^{'}$ 两面不平行的玻璃砖，实验误差会增大

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13. 麦克斯在前人研究的基础上，创造性地建立了经典电磁场理论，进一步揭示了电现象与磁现象之间的联系。他大胆地假设：变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。以平行板电容器为例：圆形平行板电容器在充、放电的过程中，板间电场发生变化，产生的磁场相当于一连接两板的板间直导线通以充、放电电流时所产生的磁场。如图所示，若某时刻连接电容器的导线具有向上的电流，则下列说法中正确的是（）

A、电容器正在放电 B、两平行板间的电场强度E在增大 C、该变化电场产生顺时针方向（俯视）的磁场 D、两极板间电场最强时，板间电场产生的磁场达到最大值

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14. 无线电波的发射和接收离不开天线。如图甲、乙、丙所示，LC振荡电路逐步成为开放电路，电场和磁场就可以分散到更大的空间，这样就形成了天线。手机作为常用的通讯工具同样也需要天线来接收和发射信号。早期的手机有长长的天线，现在逐渐内置到手机内部。实践中发现当天线的长度大约等于无线电波波长的 $\frac{1}{4}$ 时，收发电磁波的能力最好。曾经有手机将外壳的金属边框设计成天线，既提升收发信号效果，又节省了手机的内部空间。随着5G时代的来临，信号频率进一步提升，对天线设计的要求更加复杂。下列关于手机发射与接收无线电波的说法正确的是（）

A、只有特定频率的无线电波才能在天线上产生振荡电流 B、与4G相比，5G使用的电磁波传播速度更大 C、手机信号的频率估计在10MHz左右 D、手机天线在发射信号时，天线上会有电荷出现，且周期性变化

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二、实验题

15. 同学们利用单摆测定当地的重力加速度。

(1)、如图1所示，在测量单摆的周期时甲同学用秒表记下的单摆做30次全振动的时间为s。

(2)、乙同学测得的重力加速度数值小于当地的重力加速度的实际值，造成这一情况的原因可能是____（选填选项前的字母）。

A、单摆的振幅较小 B、测量周期时，误将摆球 $n$ 次全振动的时间记为 $n - 1$ 次全振动的时间 C、测量摆长时，误将摆线长与小球直径之和记为摆长

(3)、丙同学改进处理数据的方法。他测量得到5组摆长 $l$ （摆线长与小球半径之和）和对应的周期T，画出 $l - T^{2}$ 图线，然后在图线上选取A、B两个点，坐标如图2所示。则当地重力加速度的表达式 $g =$ 处理完数据后，该同学发现小球质量分布不均匀，这对他利用图像计算重力加速度的结果（选填“有影响”或“无影响”）。

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16. 利用双缝干涉测光的波长实验装置如图1所示。除光源、遮光筒和屏以外，还有三个元件，已知①是红色滤光片，遮光筒右侧安装测量头进行观察和测量。

(1)、关于实验装置的安装与调试的叙述正确的是____（多选）

A、②和③两个元件分别是单缝和双缝，且顺序不能调换 B、②和③两个元件之间距离尽量近一些，这样得到的干涉条纹间距大一些 C、光源开启后通过测量头看不到亮光，原因可能是光学元件与遮光筒不共轴

(2)、实验中通过测量头观察到干涉条纹间距较小，若要适当增大条纹间距，下列操作可行的是____；

A、将红色滤光片改为绿色滤光片 B、适当增大双缝与屏之间的距离 C、适当增大双缝之间的间距

(3)、如图2所示，调节测量头观察到分划板上的中心刻线刚好与第1条亮纹中心重合，从图3中可以读出此时20分度的游标卡尺示数为mm，转动测量头，使其中心刻线与第6条亮纹中心重合（如图4），此时的读数为12.05mm，由此可知相邻两条亮纹间距 $△ x =$ mm。已知双缝间距d=0.20mm，双缝到屏的距离为600mm，由此可以计算出该单色光的波长为m；

(4)、取下红色滤光片后，在测量头内可以看到彩色条纹，仔细观察发现，中央条纹是白色的。两侧条纹是彩色的，且对称分布。请你利用双缝干涉的知识对这一现象做出解释。

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三、解答题

17. 如图所示，位于竖直平面内的矩形金属线圈，边长 $L_{1} = 0.40 m$ 、 $L_{2} = 0.25 m$ ，其匝数 $n = 100$ 匝，总电阻 $r = 1.0 Ω$ ，线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D焊接在一起，并通过电刷和 $R = 3.0 Ω$ 的定值电阻相连接。电路其余电阻不计。线圈所在空间存在水平向右的匀强磁场，磁感应强度 $B = 1.0 T$ ，在外力驱动下线圈绕竖直固定中心轴 $O_{1} O_{2}$ 匀速转动，角速度 $ω = 2.0 r a d / s$ 。求：

(1)、线圈中感应电动势的最大值 $E_{m}$ ；

(2)、电阻 $R$ 两端电压的最大值 $U_{m}$ ；

(3)、在线圈转动一周的过程中，整个电路产生的焦耳热 $Q$ 。

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18. 汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子，并用如图所示的装置测定了电子的比荷。玻璃管内阴极K发出的电子经阳极A与阴极K之间的高压加速后，形成一细束电子流，以平行于电容器两极板 $D_{1}$ 、 $D_{2}$ 的速度进入板间区域， $D_{1}$ 、 $D_{2}$ 两极板间距为d。若两极板间无电压，电子将打在荧光屏上的中点 $P_{1}$ 。

(1)、现给两极板 $D_{1}$ 、 $D_{2}$ 间加电压，形成场强为E的匀强电场，此时电子打在荧光屏上的 $P_{2}$ 点，请你判断 $D_{1}$ 、 $D_{2}$ 哪个极板电势高，并求出两极板之间的电压U的大小；

(2)、保持两极板 $D_{1}$ 、 $D_{2}$ 间场强E不变，再在极板间施加一个方向垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场，则电子在荧光屏上产生的光点又回到 $P_{1}$ 点，求此时电子通过极板区域的速度大小 $v$ ；

(3)、在（2）问中，将电场撒去后，保持磁场B不变，发现电子在匀强磁场中做半径为R的匀速圆周运动，求电子的比荷 $\frac{e}{m}$ （e、m分别表示电子的电荷量与质量）。

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19. 某村庄较远处修建了一座小型水电站．河水的流量 $Q = 1.0 m^{3} / s$ ，落差h=3.2m。河水减少的重力势能有62.5%供给发电机、发电机的效率为90%。该水电站到用户之间需要远距离输电，如图所示。已知发电机的输出电压 $U_{1} = 300 V$ ，用户需要的电压 $U_{4} = 220 V$ ，两地间输电线的总电阻 $R = 5 Ω$ ，输电线上损耗的功率为发电机输出功率的4%，水的密度 $ρ = 1 \times 1 0^{3} k g / m^{3}$ 。升压、降压变压器均可视为理想变压器。重力加速度 $g = 10 m / s^{2}$ 。求：

(1)、发电机的输出功率 $P$ ；

(2)、输电线上通过的电流 $I_{线}$ 及降压变压器的输入电压 $U_{3}$ ；

(3)、升压、降压变压器上原副线圈匝数比 $\frac{n_{1}}{n_{2}}$ 及 $\frac{n_{3}}{n_{4}}$ 。

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20. 类比是研究问题的常用方法。

(1)、情境1：图甲是弹簧振子的模型。将振子从平衡位置向左压缩一段距离后释放，振子就开始来回振动，不计空气和摩擦阻力，其位移 $x$ 、速度 $v = \frac{△ x}{△ t}$ 等物理量呈现出周期性变化。已知振子的质量为 $m$ ，弹簧劲度系数为 $k$ 。
a．在图乙中画出小球所受弹力F随位移x的变化图像（请在答题纸的虚线框内作图），并利用图像求位移为x时弹簧振子的弹性势能 $E_{p}$ （取弹簧原长时弹性势能为零）；
b．若该弹簧振子的振幅为A，根据能量守恒定律，试推导小球的速度 $v$ 与位移x的关系式。

(2)、情境2：图丙是产生电磁振荡的原理图。先把开关置于电源一侧，为电容器充电，稍后再把开关置于线圈一侧，使电容器通过线圈放电。此后电容器极板上的电荷量 $q$ 、线圈中的电流 $i = \frac{△ q}{△ t}$ 等物理量呈现出周期性变化。已知电容器的电容为C，线圈的自感系数为L。
a．类比情境1，利用图像求电容器极板上的电荷量为q时电容器储存的电场能 $E_{c}$ ；
b．比较情境1和情境2中各物理量的变化关系，通过类比猜想完成下表。
情境1
情境2
$v = \frac{△ x}{△ t}$
$i = \frac{△ q}{△ t}$
填表①
$- L \frac{△ i}{△ t} = \frac{1}{C} q$
填表②
$T = 2 π \sqrt{L C}$
对于猜想出的机械振动周期的表达式，你可能无法经过定量推导来检验，试定性提供一条其合理性的依据。

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情境1	情境2
$v = \frac{△ x}{△ t}$	$i = \frac{△ q}{△ t}$
填表①	$- L \frac{△ i}{△ t} = \frac{1}{C} q$
填表②	$T = 2 π \sqrt{L C}$