广东省广州市三校（四中、三中、培正）2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题

试卷更新日期：2024-05-06 类型：期中考试

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一、单选题（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. 下列说法正确的是（　　）

A、只有障碍物的尺寸或缝的宽度与波长相近或者比波长更小时，才能产生衍射现象 B、交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率变化，从而确定车辆行进的速度是利用了波的反射 C、波发生折射时，波的频率、波长、波速均发生变化 D、围绕正在发声的音叉走一圈，就会听到声音忽强忽弱，是声波的干涉现象

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2. 如图为某风力发电机简易模型图。在风力作用下，风叶通过转轴带动条型磁铁转动，在线圈L中产生感应电动势的瞬时表达式为 $u = 22 \sqrt{2} \sin 2 π t$ （V），将线圈L与一电阻R相连，则（　　）

A、磁铁转到图示位置时，线圈L中的磁通量最小 B、线圈L中感应电动势的有效值为44V C、风叶每转动一圈，电阻R中电流方向改变两次 D、若风叶的转速不变，增大R的阻值，则电阻R上消耗的功率一定增大

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3. 水上乐园的冲浪池示意图如图，波浪从深水区向浅水区传播时，波长将变短。图中游客在波浪池中随波浪运动，下列说法正确的是（　　）

A、游客将随波浪冲到浅水区 B、此时游客正在向上运动 C、冲浪池表面的波浪属于纵波 D、波浪传到浅水区频率增大

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4. 如图甲所示，在一条张紧的绳子上挂几个摆，a、c摆的摆长相同且小于 $b$ 摆的摆长。当 $a$ 摆振动的时候，通过张紧的绳子给其他各摆施加驱动力，使其余各摆也振动起来。图乙是 $c$ 摆稳定以后的振动图像，图丙是c摆的共振曲线，不计空气阻力，则（　　）

A、b、c摆振动达到稳定时，b摆振幅较大 B、若减小a摆的振动周期，则c摆共振曲线的峰将向右移动 C、a、c摆的固有周期相等 D、由图乙可知，此时 $b$ 摆的周期大于 $t_{0}$

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5. 如图甲所示，摆钟是较有年代的一种计时钟表，其基本原理是利用了单摆的周期性。小亦同学为理解其原理，自制模拟实验，如图乙所示，细线下悬挂一个除去了柱塞的注射器，注射器内装上墨汁。当注射器在竖直面内摆动时，其运动可视为简谐运动，沿着垂直于摆动方向匀速拖动一张硬纸板，注射器流出的墨水在硬纸板上形成了如图丙所示的曲线。下列说法中正确的是（　　）

A、拖动硬纸板的速度越大，注射器振动的周期越长 B、注射器经过平衡位置时合外力不为零 C、减小注射器摆开的角度，相同时间内完成全振动的次数会增加 D、注射器做简谐运动的回复力是由重力和摆线拉力的合力提供

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6. 如图是某鱼漂的示意图，O、M、N为鱼漂上的三个点。当鱼漂静止时，水面恰好过点O。用手将鱼漂向下压，使点M到达水面，松手后，鱼漂会上下运动，上升到最高处时，点N到达水面。鱼漂的运动可看成简谐运动，下列说法正确的是（　　）

A、鱼漂的机械能守恒 B、点M到达水面时，鱼漂的加速度最大且方向向下 C、松手后，当鱼漂由下往上运动时，速度先变大后变小 D、一个周期内，鱼漂的点O只有一次到达水面

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7. 如图所示的理想变压器，原、副线圈上接有完全相同的五个灯泡，A、B两点间输入有效值恒为U_AB的正弦交流电压。当开关S断开时，L₁、L₂、L₃和L₄四个灯泡的亮度相同。原、副线圈匝数分别为n₁、n₂ ，灯泡的阻值恒定，副线圈两端电压用U_CD表示，开关S闭合后五个灯泡均不损坏，下列说法正确的是（）

A、n₁：n₂=1：3 B、开关S断开时，U_AB：U_CD=3：1 C、开关S闭合时，I_L₁：I_L₂=3：4 D、开关S闭合时，灯泡L₁的亮度比S断开时亮

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二、多项选择题（共3小题，每小题6分、共18分，在每小题给出的四个选项中，有多选项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全得3分，有选错得0分）

8. 如图甲所示，“战绳”是一种新型锻炼身体的方法。把绳子的一端固定在一点，用手握住绳子的另一端，上下抖动使绳子振动起来，可以达到锻炼身体的效果。如图乙为t=0时刻的波形图，此时绳波在向右传递。已知锻炼时手上下抖动的频率为5Hz，下列说法正确的是（　　）

A、该列绳波的波速为100m/s B、t=0.1s时，x=3m处的质点到达平衡位置且向下振动 C、t=0.25s时， $x = 1 m$ 处的质点到达波峰位置 D、t=0.25s时， $x = 2 m$ 处的质点速度最大

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9. 安全带是汽车行驶过程中生命安全的保障带。如图，在汽车正面碰撞测试中，汽车以72km/h的速度发生碰撞。车内假人的质量为50kg，使用安全带时，假人用时0.8s停下；不使用安全带时，假人与前方碰撞，用时0.2s停下。以下说法正确的是（）

A、碰撞过程中，汽车和假人的总动量守恒 B、安全带减小了碰撞过程中假人的动量变化量 C、安全带减小了碰控过程中假人的动量变化率 D、使用安全带时，假人受到的平均作用力约为1250N

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10. 风能是一种清洁无公害可再生能源，风力发电非常环保，且风能蕴量巨大，截至2023年底，中国风电装机容量接近4亿千瓦，位居世界第一。如图为某风力发电场向一学校供电线路图，发电场的输出功率为10kW，输出电压为250V，用户端电压为220V，输电线总电阻 $R = 20 Ω$ ，升压变压器原、副线圈匝数比 $n_{1} : n_{2} = 1 : 10$ ，变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（　　）

A、降压变压器的匝数比 $n_{3} : n_{4} = 11 : 1$ B、输电线上的电流为40A C、该输电系统的输电效率为 $96.8 %$ D、深夜学校的用电器减少，输电线上损失的功率将变小

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三、非选择题（本题共5小题，共54分，考生根据要求作答）

11. 某同学自己在家里做单摆测定重力加速度的实验，由于没有摆球，他用一块不规则的石块代替，用细线将石块系好，结点为A，细线上端固定于O点，如图甲所示，然后用刻度尺测量细线的长度L作为摆长，将石块拉开一个小角度（约 $5^{∘}$ ）并由静止释放，石块摆到最低点时开始计时，用秒表测量完成50次全振动的总时间t，由 $T = \frac{t}{50}$ 求出周期，改变OA间细线的长度，再做几次实验，记下相应的L和T如下表：
实验次数
1
2
3
4
5
摆线长L（cm）
$60.3$
$70.5$
$79.6$
$87.2$
$95.1$
50次全振动时间t（s）
$80.6$
$86.7$
$91.8$
$99.9$
周期T（s）
$1.61$
$1.73$
$1.84$
$1.99$

(1)、第4次实验时的秒表示数如图乙所示，它的示数为s；

(2)、该同学根据实验数据作出的 $T^{2} - L$ 图像如图丙所示，图丙中图像没有通过原点的原因是；

(3)、取 $π^{2} = 9.87$ ，由图丙求出重力加速度 $g =$ $m / s^{2}$ （结果保留三位有效数字）；

(4)、把细线的长度作为摆长，并由图丙求出的g值（选填“大于”“小于”或“等于”）当地的真实值。

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12. 如图（a），光电门1、2固定在气垫导轨上，滑块A静置于光电门1左侧，滑块B静置于光电门1、2之间，现用该装置验证A、B碰撞前后系统动量守恒。完成下列相关实验内容。

(1)、实验原理
若气垫导轨水平，A、B质量分别为 $m_{A}$ 、 $m_{B}$ ；A向右运动，遮光片通过光电门1的遮光时间为 $Δ t_{1}$ ， A、B碰后粘在一起运动，遮光片通过光电门2的遮光时间为 $Δ t_{2}$ 。当 $\frac{Δ t_{1}}{Δ t_{2}} =$ （用 $m_{A}$ 、 $m_{B}$ 表示）时，系统动量守恒得到验证。

(2)、实验操作
①调节气垫导轨水平：接通气源，仅将A放置于光电门1的左侧，轻推A，若遮光片通过光电门1的遮光时间大于通过光电门2的遮光时间，则需要适当（选填“升高”“降低”）导轨左端，反复调节使气垫导轨水平；
②再将A、B如图（a）放置，轻推A，使A、B碰撞并粘在一起，记录 $Δ t_{1}$ 、 $Δ t_{2}$ 的值；
③重复步骤②，多次实验，记录多组 $Δ t_{1}$ 、 $Δ t_{2}$ 数据；

(3)、实验数据处理
把记录的数据在图（b）中描点连线，作出 $Δ t_{1} - Δ t_{2}$ 图线，其斜率 $k =$ （保留两位有效数字）；
已知 $m_{A} = 176.0 g$ ， $m_{B} = 177.8 g$ ，若相对误差 $δ = | \frac{测量值 - 真实值}{真实值} | \times 100 % \leq 5 %$ 是实验误差允许范围，则该实验是否验证了A、B碰撞前后系统动量守恒？（选填“是”“否”）；理由是。

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13. 在电视剧《西游记》中，孙悟空为朱紫国国王悬丝诊脉，中医悬丝诊脉悬的是“丝”，“诊”的是脉搏通过悬丝传过来的振动，即通过机械波判断出病灶的位置与轻重缓急。如示意图所示，假设在0点脉搏跳动产生了一列沿x轴正方向传播简谐横波。在 $t = 0$ 时，波传播到轴上的质点B ，在它的左边质点A位于正的最大位移处，在 $t = 0.2 s$ 时，质点A第一次出现在负的最大位移处，求：

(1)、该波的周期 $T$ ；

(2)、该波的波速 $v$ 大小；

(3)、从 $t = 0$ 时开始到质点E刚刚振动时，经历的时间及在该段时间内质点A通过的路程，并画出此时的波形图。

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14. 如图所示，交流发电机两固定磁极间存在磁感应强度 $B = 0.5 T$ 的匀强磁场，转子为匝数n＝5000、边长 $L = 20 c m$ 、电阻 $r = 10 Ω$ 的正方形线圈，在磁场中绕垂直磁场方向的轴OO＇以角速度 $ω = \sqrt{2} r a d / s$ 匀速转动。发电机连接理想变压器的原线圈，副线圈连接了若干只“20V 10W”的灯泡。

(1)、从转子平面转至中性面开始计时，写出发电机产生的电动势e的瞬时值表达式。

(2)、接入的灯泡均正常发光时，转子消耗的功率 $P_{r} = 40 W$ ，求：
①原、副线圈的匝数比 $n_{1} : n_{2}$ ；
②副线圈接入电路的灯泡个数N。

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15. 如图为某个有奖挑战项目的示意图，挑战者压缩弹簧将质量 $m_{0} = 0.2 k g$ 的弹丸从筒口A斜向上弹出后，弹丸水平击中平台边缘B处质量为 $m_{1} = 0.3 k g$ 的滑块，滑块下面是质量为 $m_{2} = 0.2 k g$ 的“L形”薄板，只要薄板能撞上P处的玩具小熊就算挑战成功。已知弹丸抛射角 $θ = 53 °$ ，滑块离地高度为 $h = \frac{20}{9} m$ ， B与P处的小熊相距 $s = 1.8 m$ ，薄板长度 $L = 0.9 m$ ，最初滑块在薄板的最左端；滑块与薄板间的动摩擦因数为 $μ_{1} = 0.5$ ，薄板与平台间的动摩擦因数 $μ_{2} = 0.3$ ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力；薄板厚度不计，弹丸和滑块都视为质点，重力加速度 $g = 10 m / s^{2}, s i n 53 ° = 0.8$ 。

(1)、求弹丸在筒口A的速率v_A以及A、B间的水平距离x；

(2)、若弹丸与滑块发生弹性碰撞，且滑块和薄板右侧挡板碰撞后立即粘在一起，试通过计算判定挑战是否成功。

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实验次数	1	2	3	4	5
摆线长L（cm）	$60.3$	$70.5$	$79.6$	$87.2$	$95.1$
50次全振动时间t（s）	$80.6$	$86.7$	$91.8$		$99.9$
周期T（s）	$1.61$	$1.73$	$1.84$		$1.99$