2017-2018学年安徽省屯溪第一中学高二下学期期中考试物理（理）试题 解析版

2017-2018学年安徽省屯溪第一中学高二下学期期中考试物理（理）试题 解析版

安徽省屯溪一中2017～2018学年度第二学期期中考试 高二理科物理试卷 一、选择题（本题共14小题，每小题4分。在每小题给出的四个选项中，第1～9题只有一项符合题目要求，第10～14题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）‎ ‎1. 如图所示为演示“受迫振动与驱动力频率之间关系”的实验装置，若驱动力的频率由小逐渐变大，直至超过弹簧振子的固有频率，则在此过程中可以看到的现象是（ ）‎ A. 弹簧振子的振幅逐渐增大 B. 弹簧振子的振幅先增大后减小 C. 弹簧振子的振动频率先增大后减小 D. 弹簧振子的振动频率始终不变 ‎【答案】B ‎【解析】当驱动力的频率f等于物体的固有频率f0时，系统达到共振，振幅最大，故f＜f0时，随f的增大，振幅增大，当f＞f0时，随f的增大，驱动力的频率远离固有频率，故该振动系统的振幅减小，故当驱动力的频率逐渐增大过程物体的振幅先增大后减小，故A错误，B正确；受迫振动的频率等于驱动力的频率，若驱动力的频率由小逐渐变大则弹簧振动的频率由小逐渐变大，故CD错误；故选B。‎ 点睛：本题应明确受迫振动的频率等于驱动力的频率，而当驱动力的频率等于物体的固有频率时，物体的振动最强烈．‎ ‎2. 一个弹簧振子在AB间做简谐运动，O是平衡位置以某时刻作为计时零点（t=0），经过1/4周期，振子具有正方向的最大加速度．那么以下几个振动图中哪一个正确地反映了振子的振动情况？（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】弹簧振子在AB间做简谐运动，O是平衡位置，经过1/4周期，振子具有正方向的最大加速度，其x-t图象上对应点的位移为负向最大，即在最低点，故ABC错误，D正确；故选D。‎ ‎3. 如图所示，在质量为M的支架上用一轻质弹簧挂有质量均为的A、B两物体，支架放在水平地面上，开始各物体都静止，突然剪断A、B间的连线，此后A做简谐运动当运动到最高点时，支架对地面的压力为（ ）‎ A. Mg B. ‎ C. ‎ D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】试题分析：平衡后剪断A、B间细线，A将做简谐振动，在平衡位置，有：，在平衡之前的初位置，有：‎ ‎，故振幅为：，根据简谐运动的对称性，到达最高点时，弹簧处于原长，故此时木箱只受重力和支持力，二力平衡，故支持力等于重力Mg，由牛顿第三定律可知，木箱对地面的压力等于Mg，A正确；‎ 考点：简谐运动的回复力和能量 ‎【名师点睛】本题关键是对小物体受力分析，根据简谐运动的对称性得到最高点时弹簧的弹力大小，最后对木箱受力分析，得到地面的支持力 ‎4. 两波源S1、S2在水槽中形成的波形如图所示，其中实线表示波峰，虚线表示波谷，则（ ）‎ A. 在两波相遇的区域中会发生干涉 B. 在两波相遇的区域中不会发生干涉 C. P点的振动始终加强 D. P点的振动始终减弱 ‎【答案】B ‎【解析】试题分析：要判断能否发生稳定的干涉图样，主要是判定两列波的频率是否相同，根据在同一介质中不同的机械波的波速相等，而从图中看出，两列波的波长不同，从而判定频率不同故不能发生稳定的干涉图样．‎ 从图中看出，两列波的波长不同，而在同一介质中不同的机械波的波速相等，根据，所以两列水波的频率不同，而只有两列波的频率相同时才能发生干涉现象，所以在两波相遇的区域中不会产生干涉，故A错误B正确；因为不能发生稳定的干涉现象，所以虽然此时刻a点的振动加强，但不能始终加强，当然也不能始终减弱，CD错误．‎ ‎5. 一交变电流的电流时间图象如图所示，则此交变电流的有效值为（ ）‎ A. ‎ B. ‎ C. ‎ D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】如图所示，它不是正弦式电流，因此有效值不是等于最大值除以根号，取一个周期进行分段，在是恒定电流，则有效值等于，在是恒定电流，则有效值等于，则在内，产生的热量：，，故D正确．‎ ‎【点睛】求有效值方法：是将交流电在一个周期内产生热量与将恒定电流在相同时间内产生的热量相等，则恒定电流的值就是交流电的有效值．‎ ‎6. 如图甲为一理想自耦变压器，输入端接交流稳压电源，其电压随时间变化关系如图乙所示．已知n1、n2的比值为2∶1，负载电阻R的阻值为5 Ω，下面正确的说法有（ ）‎ A. 负载电阻R消耗的电功率约为48W B. 通过负载电阻R的电流的有效值为22A C. 通过负载电阻R的电流的频率为100Hz D. 通过负载电阻R的电流的频率为25Hz ‎【答案】B ‎【解析】试题分析：由乙图得到理想变压器的输出电压的最大值为Um=311V，故有效值为：；‎ ‎...............‎ 考点：交流电的有效值；频率 ‎【名师点睛】本题关键记住变压器的变压公式，知道理想变压器的输入功率等于输出功率；同时要熟悉交流电的最大值、有效值、峰值；理想变压器的输入功率和输出功率相等。‎ ‎7. 图甲所示电路中，A1、A2、A3为相同的电流表，C为电容器,电阻R1、R2、R3的阻值相同,线圈L的电阻不计。在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化如图乙所示，则在t1～t2时间内（ ）‎ A. 电流表的示数都不为零 B. 电流表A2的示数比A3的小 C. 电流表A1的示数比A2的小 D. 电流表A1·和A2的示数相同 ‎【答案】D ‎【解析】原线圈中磁场如乙图所示变化，则原线圈中的磁通量均匀变化，故副线圈中产生恒定的电流，因线圈电阻不计，故线圈L对恒定电流没有阻碍作用，所以电流表A1和A2的读数相同，而电容器“通交隔直”，所以电流表A3的读数为0．只有D正确；故选D．‎ ‎【点睛】本题综合考查电磁感应及电容器、电感器的工作原理，要求能记清电容、电感的作用．‎ ‎8. 在如图所示的电路中，理想变压器的匝数比为2：l，四个标有“6V，6W”的完全相同的灯泡L1、L2、L3、L4，按如图的方式接入电路，其中L1恰能正常发光。忽略灯泡电阻随电压的变化。电路中的电表均为理想交流电表，则下列选项中正确的是（ ）‎ A. L2、L3、L4均正常发光 B. 电流表示数为0.5 A C. m、n两点间所加的电压为14 V D. 整个电路消耗的总功率为18 W ‎【答案】C ‎【解析】试题分析：设变压器初级电流为I，则此时灯泡L1正常发光的电流为，因理想变压器的匝数为2:1，则变压器次级电流为2I=2A，即电流表的示数为2A；通过次级每盏电灯的电流为，故L2、L3、L4均不能正常发光，选项A错误；次级每个灯泡消耗的功率为，则次级消耗的功率为，则初级，解得U1=8V，则m、n两点间所加的电压为8V+6V=14V，选项C正确；整个电路消耗的总功率为8W+6W=14W，选项D错误；故选C．‎ 考点：变压器 ‎【名师点睛】对于变压器问题；首先知道电压和电流与匝数的关系；变压器的输入功率等于输出功率；一般是先从初级电压开始计算次级电压，然后从次级电流和功率讨论初级功率．‎ ‎9. 一根用绝缘材料制成的劲度系数为K的轻弹簧，左端固定，右端与质量为m、带电荷量为的小球相连，静止在光滑、绝缘的水平面上在施加一个场强为E、方向水平向右的匀强电场后，小球开始做简谐运动那么（ ）‎ A. 小球到达最右端时，弹簧的形变量为 B. 小球做简谐运动的振幅为 C. 运动过程中小球的机械能守恒 D. 运动过程中小球的电势能和弹簧的弹性势能的总量不变 ‎【答案】A ‎【解析】试题分析：小球做简谐运动，在平衡位置，有，解得：，小球到达最右端时，弹簧的形变量为2倍振幅，即，故A正确，B错误；小球运动过程中有电场力做功，故机械能不守恒，所以C错误；小球运动过程中有电场力和弹簧弹力做功，故对于弹簧和小球系统，电势能和重力势能以及动能总量守恒，故D错误。因此选A。‎ 考点：机械能守恒定律；简谐运动的回复力和能量。‎ ‎10. 如图所示，如果交流发电机转子有n匝线圈，每匝线圈所围面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，匀速转动角速度为ω，线圈总电阻为r，外电路电阻为R．在线圈由图中实线位置匀速转动90°到达虚线位置过程中，下列说法正确的是（ ）‎ A. 通过R的电荷量 B. 通过R的电荷量 C. 电阻R上产生的热量为 D. 电阻R上产生的热量为 ‎【答案】BC 点睛：本题要求知道：计算电荷量q应该用电流的平均值；求电热应该用有效值．同时一定要学会用能量转化和守恒定律来分析功和能．‎ ‎11. 如图所示，一单摆悬于O点，摆长为L，若在O点的正下方的点钉一个光滑钉子，使，将单摆拉至A处释放，小球将在A、B、C间来回振动，若振动中摆线与竖直方向夹角小于5°，则以下说法正确的是（ ）‎ A. 由于机械能守恒可得摆角大小不变 B. A和C两点在同一水平面上 C. 周期T=‎ D. 周期T=‎ ‎【答案】BD ‎【解析】由机械能守恒可知，小球单摆左侧和右侧的高度相同，而右侧的摆线长，故其摆角应小于左侧的摆角，选项A错误，B正确；右半边运动的时间为：；竖直位置左侧的时间为：；故小球的运动周期为：T=t1+t2=π（+）；选项D正确，C错误；故选BD.‎ ‎12. 如图所示，一列简谐横波沿轴正方向传播，在t1=0时刻波传播到x=2.0m出质点，此时x=0.5m质点在负方向最大位移处，在t2=0.2s时质点自计时开始后第一次运动到正方向最大位移处，则（ ）‎ A. 该简谐横波的波速等于 B. 质点C点开始振动时的运动方向沿轴负方向 C. 在t1-t2时间内，x=1.0m处质点通过的路程为 D. 在t2时刻，位于x=3.0m处质点D点处平衡位置且开始沿y轴正方向运动 ‎【答案】ACD ‎【解析】试题分析：t2=0．2s时A在最大位移处，故T/2=0．2s，T=0．4s，由图可知，λ=0．2m，所以v=λ/T=5m/s，A对；波沿x轴正方向传播，C点开始振动方向为y轴正方向，B错；半个周期B点运动2个振幅的路程，即4cm，C对；经过0．2s时该波沿正方向传播了x=vt=1m，所以刚好传到D点，任意一点起振方向均向y轴正方向，D对；故选ACD。‎ 考点：波速、波长和频率（周期）的关系机械波。‎ ‎13. 一根张紧的水平弹性长绳上的a、b两点，相距14.0m，b点在a点的右方，如图所示。当一列简谐横波沿此长绳向右传播时，若a点的位移达到正向最大值时，b点的位移恰为零，且向下运动，经过1.00s后，a点的位移为零，且向下运动，而b点的位移达到负向最大值，则这简谐横波的波速可能等于（ ）‎ A. m/s B. m/s C. 6m/s D. 14m/s ‎【答案】AB ‎【解析】由题，当简谐横波沿长绳向右传播时，若a点的位移达到正最大时，b点的位移恰为零且向下运动，则ab间距离xab=（n+ ）λ，n=0，1，2，…，得到波长 ．‎ 又据题意，经过1.00s后a点的位移为零，且向下运动，而b点的位移恰达到负最大，则 时间t=1.00s=（k+）T，得到周期 ，k=0，1，2…，则波速 ‎ 当k=0，n=0时，v=4.67m/s；‎ 当k=1，n=0时，v=m/s；‎ 由于n、k是整数，v不可能等于6m/s和14m/s．故选AB．‎ 点睛：此题是波的多解题，首先判断波的传播方向，其次，根据波形及传播方向，列出波沿不同方向传播时可能传播距离和周期的通式，再次，看质点间隐含的不同波长的关系，列出波长的通式，再分别将n=0，1，2…代入通式可求得所有可能的答案，要防止漏解或用特解代通解．‎ ‎14. 如图所示，将一根绝缘硬金属导线弯曲成一个完整的正弦曲线形状，它通过两个小金属环与长直金属杆导通，图中a、b间距离为L，导线组成的正弦图形顶部或底部到杆的距离都是d．右边虚线范围内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于弯曲导线所在平面向里的匀强磁场，磁场区域的宽度为。现在外力作用下导线沿杆以恒定的速度v向右运动，t＝0时刻a环刚从O点进入磁场区域。则下列说法正确的是（ ）‎ A. t＝ 时刻，回路中的感应电动势为0‎ B. t＝ 时刻，回路中的感应电动势为2Bdv C. t＝ 时刻，流经长直杆ab的电流第一次开始改变方向 D. t＝ 时刻，流经长直杆ab的电流第一次开始改变方向 ‎【答案】AD ‎【解析】导线切割磁感线产生的感应电动势：E=Blv=Byv，其中l指的是有效长度，在本题中l指的是纵坐标大小，即：y=dsinθ=dsinωt=dsint=dsint=dsin，当t=时，导线切割磁感线的有效长度L=0，所以感应电动势为0，故A正确；当t=‎ ‎，L为d，所以感应电动势E=Bdv，故B错误；由E=Bdvsin（vt）知，在vt=0.5L处（相当于π处）感应电流第一次改变方向，所以t=时刻，回路中的感应电流第一次开始改变方向，故C错误，D正确；故选AD。‎ 点睛：此类问题考查了切割磁感线产生的感应电动势的有效长度，并将有效长度刻意通过数学正弦函数表达，并且结合函数知识分析出改变方向的时刻。‎ 二、实验题 ‎15. 在做“探究单摆周期与摆长的关系”的实验时 ‎（1）为了利用单摆较准确地测出重力加速度，可选用的器材为______ ‎ A．20cm长的结实的细线、小木球、秒表、米尺、铁架台 B．100cm长的结实的细线、小钢球、秒表、米尺、铁架台 C．100cm长的结实的细线、大木球、秒表、50cm量程的刻度尺、铁架台 D．100cm长的结实的细线、大钢球、大挂钟、米尺、铁架台 ‎（2）为了减小测量周期的误差，摆球应在经过最______ （填“高”或“低”）点的位置时开始计时，并计数为1，摆球每次通过该位置时计数加当计数为63时，所用的时间为t秒，则单摆周期为______ 秒．‎ ‎（3）实验时某同学测得的g值偏大，其原因可能是______ ‎ A．实验室的海拔太高 B．摆球太重 C．测出n次全振动时间为t，误作为n+1次振动时间进行计算 D．摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现了松动，使摆线长度增加了 ‎（4）有两位同学分别在北京和厦门两地较准确地探究了“单摆的周期T与摆长L的关系”，并由计算机绘制图甲所示）。北京的同学所测实验结果对应的图线是______ （填“A”或“B”）门做探究的同学还利用计算机绘制了a、b两种单摆的振动图象如图乙所示，由图可知，a、b两单摆的摆长之比 ______ 。‎ ‎【答案】 (1). B (2). 低 (3). (4). C (5). B (6). 4：9‎ ‎【解析】（1）根据实验要求，摆长1m左右，用米尺测量，体积较小的实心金属球，选小钢球，测量周期用秒表，故选B；（2）摆球经过最低点的位置时速度最大，在相等的距离误差上引起的时间误差最小，测的周期误差最小．所以为了减小测量周期的误差，摆球应选经过最低点的位置时开始计时．由题分析可知，单摆全振动的次数为，周期为；（3）海拔太高时，重力加速度较小，这不是测量结果偏大的原因；故A错误；摆球的重力越重，误差越小；故B错误；实验中误将n次全振动计为n+1次，根据，求出的周期变小，g偏大，故C正确．摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了，依据：，测得的单摆周期变大，故由，可知得到的g值偏小，故D错误．故选C. （4）由，得，知图象的斜率越大，则重力加速度越小，因为南京当地的重力加速度小于北京，去北大的同学所测实验结果对应的图线的斜率小，应该是B图线．由振动图线知，两单摆的周期比为，由知，两单摆摆长之比.‎ 三、计算题 ‎16. 如图所示，甲为某一波在t=0时的图象，乙为参与该波动的P质点的振动图象．‎ ‎（1）试确定波的传播方向；‎ ‎（2）求该波的波速v；‎ ‎（3）求再经过3.5s时P质点的路程s和位移．‎ ‎【答案】(1)沿轴方向传播 (2) (3)路程，位移为0‎ ‎【解析】(1)从题图乙中可以看出，t＝0时P点经过平衡位置向下振动，由题图甲可以判断出此波沿－x方向传播．‎ ‎(2)由题图甲知λ＝4 m，‎ 由题图乙知T＝1.0 s，‎ 所以波速v＝λ/T＝4.0 m/s.‎ ‎(3) 求路程：因为n＝＝＝7‎ 所以路程s＝2An＝2×0.2×7 m＝2.8 m 求位移：由于波动的重复性，经历时间为周期的整数倍时，位移不变．所以只需考查从图示时刻P质点经时的位移即可，所以经3.5 s质点P的位移仍为零．‎ 本题考查机械波的多解问题，本题应为机械波有重复性，从而有多解问题 ‎17. 如图所示为某学校一套校内备用供电系统，由一台内阻r=19Ω的发电机向全校22个教室（每个教室有“220V40W”的白炽灯6盏）供电，理想降压变压器的原副线圈匝数比，不计导线电阻，当灯都正常工作时：‎ ‎（1）发电机的输出功率应是多大？‎ ‎（2）发电机的电动势是多大？‎ ‎（3）发电机的效率是多少？‎ ‎【答案】（1） （2） (3) ‎ ‎【解析】试题分析：（1）因为是理想变压器，故发电机的输出功率，；‎ ‎（2），则根据电压之比等于匝数之比可得 由功率公式可得 由闭合电路欧姆定律可得；‎ ‎（3）由功率公式可得 发电机的效率；‎ 考点：考查了理想变压器 ‎【名师点睛】本题考查理想变压器基本原理的应用，要注意明确电压之比等于匝数之比，电流之比等于匝数的反比；输出功率等于输入功率．‎ ‎18. 有一实心立方体A，边长为L，从内部去掉一部分物质，剩余部分质量为m，一立方体B 恰能完全填充A 的空心部分，质量也为m，如图所示，即B 的外表面与A 的内表面恰好接触。整体放在一个盛有密度为ρ的液体的容器里（容器无限大），刚开始，A 漂浮在液面上，用外力使A 向下产生位移b，平衡后由静止释放，A 将要上下振动（水的摩擦阻力不计）。可以证明该振动为简谐运动，振动过程中，A 始终不离开液面，也不被液面埋没，已知重力加速度g 求：‎ ‎（1）试证明此振动为简谐振动。‎ ‎（2）在最高点和最低点A 对B 的作用力。‎ ‎【答案】（1）物体刚开始漂浮时：F浮=2mg，A向下产生位移b时，，撤掉外力的瞬间，整体所受的合力：　，　，所以为简谐振动。 （2）在最低点，方向向上 ；在最高点，方向向上 ‎【解析】（1）物体刚开始漂浮时：F浮=2mg A向下产生位移x时，‎ 撤掉外力的瞬间，整体所受的合力：　　‎ 所以为简谐振动。‎ ‎（2）整体在最低点时，所受合外力F合＝ρgL2b 有牛顿第二定律可知整体的加速度 对B受力分析B受A向上的力F1 F1‎ ‎-mg=ma 解得F1＝mg+ma＝mg+，方向向上 有对称性可知，在最高点B的加速度依然为a，方向向下，受A向上的作用力为F2 mg-F2=ma 解得F2＝mg−ma＝mg−，方向向上 点睛：本题主要考查了等效后的弹簧振子的速度最大值和作用力，关键是先整体把握，判断出两物体做的是劲度系数为k=ρgL2，振幅为b的弹簧振子的简谐运动.‎ ‎ ‎ ‎ ‎