【物理】北京市东城区2019-2020学年高二下学期期末考试统考检测试题(解析版)

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【物理】北京市东城区2019-2020学年高二下学期期末考试统考检测试题(解析版)

东城区2019—2020学年度第二学期期末统一检测 高二物理 一、选择题:本题共14小题,在每小题给出的四个选项中,只有一个选项是符合题意的。(每小题3分,共42分)‎ ‎1. 下列说法正确的是(  )‎ A. 物体从外界吸收热量,其内能一定增加 B. 物体对外界做功,其内能一定减少 C. 物体温度升高,其分子热运动平均动能增大 D. 物体温度降低,其分子热运动剧烈程度增加 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A.物体从外界吸收热量,同时物体对外做功,根据热力学第一定律可知其内能不一定增加,故A错误;‎ B.物体对外界做功,同时物体从外界吸收热量,根据热力学第一定律可知其内能不一定减少,故B错误;‎ CD.温度是分子热运动平均动能的标志,物体的温度升高,其分子热运动分子的平均动能增大,物体温度降低,其分子热运动剧烈程度减弱,故C正确,D错误;‎ 故选C。‎ ‎2. 关于波的现象,下列说法正确的是(  )‎ A. 机械波和电磁波都可以在真空中传播 B. 波速、波长与频率的关系,对机械波和电磁波都适用 C. 电磁波能产生干涉、衍射现象,而机械波不能 D. 机械波既有横波又有纵波,而电磁波只有纵波 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A.机械波的传播需要介质,不能在真空中传播,而电磁波可以在真空中传播,A错误;‎ B.公式适用于一切机械波和电磁波的计算,B正确;‎ C.干涉和衍射是波特有的现象,一切波都能发生,C错误;‎ D.机械波既有横波又有纵波,而电磁波只有横波,D错误 故选B。‎ ‎3. 如图所示,弹簧振子在M、N之间做简谐运动,O为平衡位置,P是ON间一点,则(  )‎ A. 振子从M运动到O的过程中势能增大 B. 振子从O运动到N的过程中动能增大 C. 振子通过P点时加速度方向向左 D 振子通过P点时回复力方向向右 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A.由题意可知,以向右为正方向,振子从M运动到点时,位移为零,速度沿正方向最大,弹簧处于原长,所以振子从M运动到O的过程中势能减小,故A错误;‎ B.振子从O运动到N的过程中,位移增大,速度减小,动能减小,故B错误;‎ CD.振子通过P点时,回复力相同且方向向左,根据牛顿第二定律知,加速度相同且方向向左,故C正确,D错误;‎ 故选C。‎ ‎4. 在弹簧振子的图中,以平衡位置O为原点,沿ON方向建立Ox轴(向右为正方向)。若振子位于M点时开始计时,则其振动图像为(  )‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】取向右为x轴正方向,振子在M点时,振子具有负方向最大位移,所以振子运动到M点时开始计时振动图象应是余弦曲线,图象应如B图所示,故B正确ACD错误。‎ 故选B。‎ ‎5. 下列有关热现象的说法中正确的是(  )‎ A. 液体分子的无规则运动称为布朗运动 B. 分子间引力与斥力的大小都随分子间距离的增大而减小 C. 温度升高时,物体内每个分子热运动的动能都增大 D. 一定质量的气体,体积越小,温度越高,气体的压强就越小 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A.布朗运动是固体颗粒的无规则运动,反映了液体分子的无规则运动,A错误;‎ B.分子间的引力与斥力都随分子间的距离的增大而减小,B正确;‎ C.温度是大量分子运动的统计规律,物体的温度升高,绝大多数分子热运动的动能都增大,但可能有部分分子的动能减小,C错误;‎ D.根据理想气体状态方程,知体积越小,温度越高,气体的压强越大,D错误。‎ 故选B。‎ ‎6. 如图所示,一束单色光从真空斜射向某种介质的表面,入射角i=45°,折射角r=30°,则(  )‎ A. 此介质的折射率等于1.5 B. 此介质的折射率等于 C. i大于45°时会发生全反射现象 D. 此介质全反射的临界角为45°‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】AB.已知入射角i=45°,折射角r=30°,则此介质的折射率为 AB错误;‎ C.光从真空斜射向某种介质的表面,是从光疏介质射向光密介质,不可能发生全反射,C错误;‎ D.全反射时有 所以此介质全反射的临界角 D正确。故选D。‎ ‎7. 如图所示为观察水面波衍射的实验示意图,CA、BD是挡板,它们之间有一窄缝,A、B分别为窄缝边缘的两点。S点表示波源,相邻两波纹之间的距离表示一个波长,已知A、B间的距离与波长相差不多,则波穿过窄缝之后(  )‎ A. 波纹之间距离变大 B. 波的振幅变大 C. 波仅在SA与SB两直线之间的扇形区域内传播 D. 波能传播到SA、SB两直线外侧的区域 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】AB.波穿过缝后,波速、频率、波长不变,振幅都不变,则挡板前后波纹间的距离相等,选项AB错误;‎ CD.因为波长比孔的尺寸还大,所以能够观察到明显的衍射现象,衍射现象是波绕过障碍物,传播到障碍物后方的现象,即波偏离直线传播的路径,选项C错误,D正确。‎ 故选D。‎ ‎8. 如图所示,一理想变压器,其原副线圈的匝数均可调节,原线圈两端电压为一最大值不变的正弦交流电,为了使变压器输入功率增大,可使 A. 其他条件不变,原线圈的匝数n1增加 B. 其他条件不变,副线圈的匝数n2减小 C. 其他条件不变,负载电阻R的阻值增大 D. 其他条件不变,负载电阻R的阻值减小 ‎【答案】D ‎9. 如图所示为交流发电机的示意图。矩形线圈在匀强磁场中绕与磁场垂直的轴匀速转动,产生的交流电动势的最大值为V。已知线圈电阻为10Ω,灯泡电阻为90Ω,图示位置线圈平面与磁场平行,则(  )‎ A. 灯泡两端的电压为22V B. 在图示位置时,线圈中的感应电动势最大 C. 在图示位置时,通过线圈的磁通量最大 D. 图示位置时,线圈中电流方向发生改变 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A.交流电两端电压有效值为 故灯泡两端的电压为 A错误;‎ BC.在图示位置时,线圈平面与磁场平行,磁通量为零,切割磁感线手动最大,即磁通量变化率最大,所以感应电动势最大,B正确C错误;‎ D.线圈处于中性面时,电流方向改变,图示位置为与中性面垂直的位置,电流方向不变,D错误。‎ 故选B。‎ ‎10. 如图所示为双缝干涉实验装置的示意图,S为单缝,S1、S2为双缝,P为光屏。用单色光从左侧照射单缝S时,可在光屏P上观察到干涉条纹。下列说法正确的是(  )‎ A. 减小双缝间的距离,干涉条纹间的距离减小 B. 增大双缝到屏的距离,干涉条纹间的距离增大 C. 若换作波长更长的单色光照射,干涉条纹间的距离减小 D 若换作白光照射,光屏上不出现条纹 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A.根据双缝干涉条纹的间距公式知,减小双缝间的距离,即d变小,则干涉条纹间距增大,选项A错误;‎ B.根据双缝干涉条纹的间距公式知,增大双缝到屏的距离,即L增大,干涉条纹间距增大,选项B正确;‎ C.根据双缝干涉条纹的间距公式知若换作波长更长的单色光照射,干涉条纹间的距离增大,选项C错误;‎ D.换作白光照射,光屏上将出现条纹彩色条纹,选项D错误。‎ 故选B。‎ ‎11. 一列简谐横波向右传播,在其传播路径上每隔‎0.1m选取一个质点,如图甲所示,t=0时刻波恰传到质点1,质点1立即开始向下振动,在t ‎=0.4s时,所选取的1到9号质点第一次出现如图乙所示的波形,则(  )‎ A. t=0.4s时刻,质点1向上运动 B. t=0.4s时刻,质点8向上运动 C. t=0至t=0.4s内,质点3运动的时间为0.3s D. 该波的周期为0.4s,波速为‎0.2m/s ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】根据题意可知 A.在t=0.4s时,质点1恰好振动了一个周期,故向下振动,A错误;‎ B.波向右传播,在t=0.4s时,根据走坡法可知质点8向下振动,B错误;‎ CD.根据题意可知 所以振动传播到质点3需要经过 故t=0至t=0.4s内,质点3运动的时间为0.3s,C正确D错误。‎ 故选C。‎ ‎12. 如图所示为一种呼气酒精测试仪的原理图,其中酒精气体传感器的电阻值r′的倒数与接触到酒精气体的浓度c成正比。则下列说法正确的是(  )‎ A. 电压表的示数无法表示浓度c的变化 B. 电压表的示数越大,表示浓度c越小 C. 酒精气体传感器把电信息转化成非电信息 D. 当醉酒人员对传感器呼气时,电压表示数变大 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】ABD.酒精气体传感器和定值电阻串联在电路中,电压表测R0两端的电压,酒精气体传感器的电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比,测试到的酒精气体浓度越大则传感器的电阻的倒数越大,所以传感器的电阻越小,根据欧姆定律可知电路中电流越大,R0两端的电压越大,所以U越大。表示c越大,AB错误D正确;‎ C.酒精气体传感器把非电信息(酒精气体浓度)转化成电信息(电压),C错误。‎ 故选D。‎ ‎13. 在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中,用灵敏电流计和线圈组成闭合回路,通过“插入”和“拔出”磁铁,使线圈中产生感应电流。已知在图甲中,电流计指针向左偏转,则对下图所示的实验过程,说法正确的是(  )‎ A. 甲图中感应电流产生的磁场方向向下 B. 乙图中电流计指针向左偏转 C. 乙图和丙图中磁铁受到线圈作用力的方向都向下 D. 丙图和丁图中电流计指针的偏转方向不同 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A.甲图中穿过线圈向下的磁通量增大,故感应电流产生的磁场方向向上,A错误;‎ B.乙图中穿过线圈向上的磁通量增大,故感应电流产生的磁场方向向下,和甲图相反,向右偏,B错误;‎ C.根据“来拒去留”原则可知乙图磁铁受到向上的作用力,丙图磁铁受到向下的作用力,C错误;‎ D.丙图中穿过线圈向下的磁通量增大,感应电流产生的磁场方向向下,与甲图相反,感应电流向右偏,丁图中穿过向上的磁通量减小,感应电流产生的磁场方向向上,感应电流向左偏,故D正确。‎ 故选D。‎ ‎14. 如图所示,两足够长的光滑导轨水平放置,相距为d,左端MN用直导线相连,导轨及直导线的电阻都不计。阻值为r的金属棒ab可在导轨上滑动,整个装置处于竖直向下的均匀磁场中,其磁感应强度按B=kt的规律随时间变化(k为常数)。在水平外力的作用下,金属棒ab从t=0时刻开始,以速度v沿导轨向右匀速运动,已知t= t0时刻,拉力大小为F,则下列说法正确的是(  )‎ A. 回路中感应电动势的大小为ktdv B. 回路中电流方向为MabN C. t=t0时刻,回路中的电功率小于 D. t= t0时刻,回路中的电功率大于 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A.回路中既有动生电动势,又有感生电动势,据题意,有 则得 回路中产生的总的感应电动势为 ‎,,‎ 解得 A错误;‎ B.穿过闭合回路的磁通量增大,根据楞次定律可知回路中电流方向为aMNb,B错误;‎ C.导体棒作匀速直线运动,受力平衡,所以在时有 则 根据可得 C错误;‎ D.时,‎ 根据可得 D正确。‎ 故选D。‎ 二、实验题(共16分)‎ ‎15. 如图所示是利用单摆测定重力加速度的实验装置。‎ ‎(1)请写出单摆的周期公式_____,并据此可推导出g的表达式g=_____。‎ ‎(2)为了提高周期的测量精度,下列哪种做法是可取的_____(选填正确选项前的字母)。‎ A.用秒表直接测量一次全振动的时间 B.用秒表测30至50次全振动的时间,计算出平均周期 C.在最大位移处启动秒表和结束计时 D.在平衡位置处启动秒表和结束计时 ‎(3)摆长测量完成后,在测量周期时,摆球振动过程中悬点处摆线的固定处出现松动,摆长略微变长,这将会导致所测重力加速度的数值_____(选填“偏大”、“偏小”或 “不变”)。‎ ‎【答案】 (1). (2). (3). BD (4). 偏小 ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1]单摆的周期公式为;‎ ‎[2]根据 变形可得 ‎(2)[3]A.直接测量一次全振动的时间较短,不利于减小误差,A错误;‎ B.用秒表测30至50次全振动的时间,计算出平均周期,利于减小误差,B正确;‎ CD.在平衡位置启动秒表开始计时,在平衡位置结束计时,因为速度最大,误差比较小,C错误,D正确。‎ 故选BD。‎ ‎(3)[4]测量摆长后,测量周期时,摆球振动过程中悬点处摆线的固定出现松动,摆长略微变长;计算时,摆长的测量值偏小,根据公式,故重力加速度的测量值偏小。‎ ‎16. 用如图所示的实验器材来探究产生感应电流的条件。‎ ‎(1)图中已经用导线将部分器材连接,请将实物间的连线补充完整_____;‎ ‎(2)若连接好实验电路并检查无误后,在闭合开关的瞬间,观察到电流计指针向右偏转,这是由于线圈_____(填“A”或“B”)中有了感应电流。‎ ‎(3)在开关闭合且稳定后,使滑动变阻器的滑片向右匀速滑动,此过程中灵敏电流计的指针_____(选填“向右偏”、“不偏转”或“向左偏”)。‎ ‎【答案】 (1). (2). B (3). 向左偏 ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1]本实验中线圈A与电源相连,通过调节滑动变阻器使线圈A中的磁通量发生变化,从而使线圈B产生电磁感应线象,故线圈B应与检流计相连,如图所示 ‎(2)[2]闭合开关的瞬间,观察到电流计指针发生偏转,说明线圈B中有了感应电流,产生感应电流的原因是其磁通量发生变化。‎ ‎(3)[3]如果在闭合电键时,线圈中的电流增大,穿过线圈的磁通量增加,产生感应电流,指针向右偏。闭合电键后,滑动变阻器的滑片向右移动,电流减小,穿过线圈的磁通量减小,产生感应电流,根据楞次定律知,感应电流的方向与闭合电键的瞬间电流方向相反,则电流表指针向左偏。‎ ‎17. 在“测定玻璃折射率”的实验中操作步骤如下,请在横线上将实验内容补充完整。‎ ‎①先在白纸上画出一条直线aa′代表两种介质的界面,过aa′上的一点O画出界面的法线NN′,并画一条线段AO作为入射光线。‎ ‎②把长方形玻璃砖放在白纸上,使它的长边跟aa′对齐。在白纸上画出玻璃砖的另一个界面bb′。‎ ‎③在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2,透过玻璃砖观察大头针P1、P2‎ 的像。调整视线方向,直到P1的像被P2挡住。再在观察的这一侧插两枚大头针P3、P4,使P3挡住P1、P2的像,P4挡住P1、P2的像和___________,记下_________和_________的位置(用题目中出现的字母表示)。‎ ‎④移去大头针和玻璃砖,连接P3、P4作为折射光线,应通过P3、P4连线与bb′的交点O′和aa′上的入射点O,作出玻璃砖中的光线OO′,测量出法线NN′与AO之间的夹角作为入射角θ1,测量出法线NN′与____________之间的夹角作为折射角θ2,填入表格中。由计算玻璃的折射率(用题目中出现的字母表示)。‎ ‎【答案】 (3). P3 P3 P4 (4). OO′‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】[1][2][3]如图所示 在“测定玻璃折射率”的实验中需要保持P1、P2、P3和P4四点视线在一条直线上,即可得P4挡住P1、P2和P3的像,且需要记下P3和P4的位置。‎ ‎[4] 由折射率公式 需要测量出法线NN′与AO之间的夹角作为入射角θ1,测量出法线NN′与OO′之间的夹角作为折射角θ2。‎ 三、论述、计算题(共42分)‎ 解题要求:写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。 有数值计算的题,答案必须明确写出数值和单位。‎ ‎18. 如图甲所示的理想变压器,其原线圈接在输出电压如图乙所示的正弦式交流电源上,副线圈接有阻值为44 Ω的负载电阻R,原、副线圈匝数之比为10∶‎ ‎1。电流表、电压表均为理想交流电表。求:‎ ‎(1)电流表中电流变化的频率f;‎ ‎(2)电压表的示数U;‎ ‎(3)原线圈的输入功率P。‎ ‎【答案】(1)50 Hz;(2)22 V;(3)11 W ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)由乙图可知,交变电流的周期T = 0.02 s,则电流变化的频率为 ‎(2)原线圈的电压有效值为 由得,电压表的示数 ‎(3)原线圈的输入功率P等于副线圈的输出功率,则 ‎19. 将一根阻值R=0.8Ω的导线弯成一个圆形线圈,放置在磁感应强度B=0.2T的匀强磁场中,线圈平面与磁场垂直,如图甲所示,此时线圈的面积S=‎0.4m2‎。现同时向两侧拉动线圈,使线圈的面积在Δt=0.5s时间内减小为原来的一半,如图乙所示。在上述变化过程中,求:‎ ‎(1)线圈中感应电动势的平均值E;‎ ‎(2)通过导线横截面的电荷量q。‎ ‎【答案】(1)0.08V;(2)‎‎0.05C ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)根据法拉第电磁感应定律可得 ‎(2) 通过导线横截面的电荷量 q=It==‎‎0.05C ‎20. 在做“用油膜法估测分子大小”的实验中,油酸酒精溶液的浓度为每104 mL溶液中有纯油酸5mL,用注射器测得1 mL上述溶液中有液滴52滴,把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里,待水面稳定后,将玻璃板放在浅盘上,在玻璃板上描出油膜的轮廓,随后把玻璃板放在坐标纸上,其形状如图所示,坐标纸中正方形小方格的边长为‎20mm。请根据上述数据及信息进行估算(结果均保留1位有效数字)。‎ ‎(1)油膜的面积S;‎ ‎(2)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积V;‎ ‎(3)油酸分子的直径d。‎ ‎【答案】(1)2×10‎-2m2‎;(2)1×10‎-11m3‎;(3)5×10‎‎-10m ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)求油膜的面积时,先数出共有约58个小方格。故油膜的面积为 ‎(2)由于104 mL溶液中含有纯油酸5 mL,则1 mL中有纯油酸 又1 mL上述溶液中有液滴55滴,故1滴溶液中含有纯油酸的体积为 ‎(3)由公式 可得,油酸分子直径为 ‎21. 如图所示,在磁感应强度B=2T的水平匀强磁场中,有两条竖直放置的光滑无限长平行金属导轨,导轨平面与磁场垂直,导轨间距为L=‎1m,顶端接有阻值为R=4Ω的电阻。质量m=‎0.2kg、电阻不计的金属棒MN始终垂直于导轨,并与其保持光滑接触,初始时刻保持静止,且距离顶端无限远,g取‎10m/s2。‎ ‎(1)若将金属棒无初速释放,求金属棒达到的最大速度。‎ ‎(2)若从初始时刻起在金属棒上施加一竖直向上的外力F,且此外力的功率保持P=3 W恒定。‎ a.请分析说明金属棒的运动情况,并求稳定时金属棒的速度。‎ b.求金属棒的速度时金属棒的加速度a。‎ ‎【答案】(1)‎2m/s;(2)a‎.1m/s;b. ‎17.5 m/s2‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)释放后,金属棒做加速度减小的加速运动,当金属棒的重力与安培力相等时,达到最大速度, 由 ‎ , , ,‎ 解得 ‎(2)a.施加竖直向上的外力后,金属棒还受到竖直向下的重力和竖直向下的安培力,在这三个力的作用下向上加速运动,加速度随速度的增大而减小,最终当三个力合力为零达到稳定速度。此时满足 且 联立解得 ‎ , (舍去)‎ 方向竖直向上。‎ b. 由题意可得 联立解得
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