天津市重点校2022-2023学年高二下学期期末联考物理试卷(含答案)

天津市重点校2022-2023学年高二下学期期末联考物理试卷学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题

1、如图所示，以下关于光学知识的叙述中，不正确的是( )

A.甲图是著名的泊松亮斑图案，这是光波的衍射现象

B.乙图中的彩虹是不同色光在水滴中折射率不同造成的

C.丙图的照相机镜头上涂有一层增透膜，增透膜利用了光的偏振原理

D.丁图是医学上的内窥镜，其核心部件光导纤维能传输光信号，是利用光的全反射

2、物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展，下列说法符合事实的是( )

A.赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论

B.查德威克用α粒子轰击14

7N获得反冲核17

8

O，发现了中子

C.贝克勒尔发现天然放射性现象，说明原子有复杂结构

D.卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型

3、蓝光光盘是利用波长较短的蓝色激光读取和写入数据的光盘，而传统DVD光盘需要光盘发出红色激光来读取或写入数据。对于光存储产品来说，蓝光光盘比传统DVD 光盘的存储容量大很多。如图由红、蓝两种单色光组成的复合光束射入一玻璃球体，当入射角θ等于60°时，其折射光束和出射光束如图所示。已知a光束第一次射出此玻璃球体后的出射光束相对复合光束的偏折角也为60°，则下列说法正确的是( )

A.用a光可在光盘上记录更多的数据信息

C.a 光在玻璃中的传播时间长

D.通过同一单缝分别进行衍射实验时，a 光中央亮条纹更窄

4、某些共享单车的内部有一个小型发电机，通过骑行者的骑行踩踏，可以不断地给单车里的蓄电池充电，蓄电池再给智能锁供电。小型发电机的发电原理可简化为图甲所示，矩形线圈abcd 共有N 匝，总电阻为r 。线圈处于匀强磁场中，通过理想交流电流表与阻值为R 的电阻相连。某段时间在骑行者的踩踏下，线圈以角速度ω垂直磁场方向的轴OO '匀速转动，图乙是线圈转动过程中产生的磁通量Φ随时间t 变化的图像，则( )

A. 0t =时刻线圈处于中性面位置

B.1

t 时刻电流表示数为0，2t 时刻电流表的示数最大

C.3 t 时刻到4t

5、B 超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波，遇到人体组织会产生不同程度的反射。探头接收到的超声波信号形成B 超图像。如图为血管探头沿x 轴正方向发送的简谐超声波图像，0t =时刻波恰好传到M 质点。已知此超声波的周期为7110s -⨯，下列说法正确的是( )

A.质点开始振动的方向沿y 轴正方向

B.70~1.2510s -⨯内质点M 运动的位移为0.4mm

C.超声波在血管中的传播速度为340m/s

D.72.010s t -=⨯时质点N 恰好处于波峰

二、多选题

6、关于甲、乙图对应的说法正确的是( )

A.图甲是研究弹簧振子的运动实验图，弹簧振子的加速度方向永远指向平衡位置O点

B.图甲是研究弹簧振子的运动实验图，弹簧振子在弹簧弹力作用下做匀变速直线运动

C.图乙是研究单摆的回复力实验图，单摆的回复力是摆球重力和细线拉力的合力

D.图乙中单摆的摆球运动到O点时所受合力不为零

7、如图所示为远距离输电过程示意图，下列说法正确的是( )

A.低压变电站中变压器的副线圈匝数比原线圈多

B.高压输电综合考虑各种因素，输电电压越高越好

C.其他条件不变，用户消耗的电功率越大，线路损耗的电功率也越大

D.其他条件不变，若升压变压器原线圈匝数加倍，线路损耗的电功率增大

n 的激发态的氢原子自发跃迁，辐射出8、氢原子的能级图如图甲所示，一群处于4

的光子中仅有a、b两种光能使图乙中的光电管电路产生光电流，测量得到的光电流I 与电压U的关系曲线如图丙所示，则( )

A.a光光子的能量大于b光光子的能量

E=

B.b光产生的光电子的最大初动能k9.8eV

W=

C.阴极K的逸出功 2.95eV

U=

D.a光的反向退止电压c29.41eV

三、实验题

9、（1）在下列光学实验中：

①在“测定玻璃的折射率”的实验中，某同学在画玻璃砖边界时操作如图甲所示，请指出其不当之处：________（写出一点即可），实验中，已画好玻璃砖边界ab、cd 后，不小心误将玻璃砖向上稍平移了一点，如图乙所示，其他操作正确，则测得玻璃的折射率将________（选填“变大”“不变”或“变小”）。

②图丙中，若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可________；

A.将单缝向双缝靠近

B.将屏向靠近双缝的方向移动

C.将屏向远离双缝的方向移动

D.使用间距更小的双缝

③图丙实验中，若双缝间距为d，屏与双缝间的距离为1，测得第2条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为x，则单色光的波长为________。

（2）利用如图所示的装置验证动量守恒定律。正常工作的气垫导轨上有A、B两个滑块，滑块A和滑块B上都固定有完全相同、长度为d的遮光片。气垫导轨上装有光电门传感器1和2，与之连接的光电计时器（图中未画出）可以记录遮光片通过光电门的时间。将滑块A置于气垫导轨光电门1左侧某位置，滑块B置于光电门1和光电门

2之间靠近光电门2的位置处。测得滑块A 的质量为1m ，滑块B 的质量为2m 。

①现给滑块A 向右的初速度，使它与静止的滑块B 相碰。碰前与光电门1相连的光电计时器显示的时间是1t ，碰后滑块B 向右运动，与光电门2相连的光电计时器显示的时间是2t ，滑块A 向左运动，与光电门1相连的光电计时器显示的时间是3t 。要验证碰撞中动量守恒，需要验证的表达式为________。（用题中给出的物理量符号表示） ②若某同学在测量遮光片的宽度时，由于人为的错误致使测得的长度偏大，请问该错误对于该实验的结论________（填“有”或“没有”）影响。

四、计算题

10、如图甲所示，质量34.010kg m -=⨯、边长0.20m L =、电阻 2.0R =Ω的正方形单匝金属线框abcd ，置于倾角30α=︒的绝缘斜面上，ab 边与斜面底端平行，线框的一半面积处在垂直斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度B 随时间t 按图乙所示的规律周期性变化，若线框在斜面上始终保持静止，取210m/s g =。求：

（1）在20~2.010s -⨯时间内线框中产生的感应电流大小1I ；

（2）在21.010s t -=⨯时线框受到斜面摩擦力f 的大小和方向；

（3）在一个周期内电流在线框中产生的焦耳热Q 。

11、如图所示，小球A 质量为m ，系在细线的一端，线的另一端固定在O 点，O 点到光滑水平面的距离为h .物块B 和C 的质量分别是m 和3m ，B 与C 用轻弹簧拴接，置于光滑的水平面上，且B 物块位于O 点正下方.现拉动小球使细线水平伸直，小球由静止释放，运动到最低点时与物块B 发生弹性正碰（碰撞时间极短），小球与物块均视为质点，不计空气阻力，重力加速度为g ，求：

（1）小球A 和物块B 碰撞后的速度大小；

（2）碰撞过程物块B 受到的冲量；

（3）碰后轻弹簧获得的最大弹性势能。

12、如图所示，足够长的U 型金属框架质量0.2kg M =，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数0.2μ=，相距0.4m 的MM NN ''、相互平行，电阻不计。电阻10.1R =Ω的MN 西直于MM '。质量0.3kg m =，电阻20.1R =Ω，长度0.4m l =的光滑导体棒ab 横放在金属框架上。ab 棒左侧被固定在水平面上的两个小立柱挡住。整个装置处于竖直向上的空间足够大的匀强磁场中，磁感应弧度0.5T B =。现对金属框架施加垂直于MN 水平向左2N F =的恒力，金属框架从静止开始运动。运动过程中ab 棒与金属框架始终保持良好接触，重力加速度210m/s g =。

（1）求金属框架运动的最大速度m v 的大小；

（2）从金属框架开始运动到最大速度的过程中，MN 上产生的焦耳热0.1J Q =，求该过程框架位移x 的大小；

（3）第（2）问中，从金属框架开始运动到最大速度的过程中，ab 棒所受的安培力的冲量I 冲的大小。

参考答案

1、答案：C

解析：A 、甲图中，正中心是一个亮点，是著名的泊松亮斑图案，光偏离原来直线方向传播，这是光波的衍射现象，故A 正确；

B 、乙图中的彩虹是不同色光在水滴中折射率不同造成的，从而导致偏折程度不同，进而出现色散现象，故B 正确；

C 、增透膜是利用光的干涉，将反射光相互减弱，从而增强透射，故C 不正确；

D 、光导纤维束内传送图象，是利用光的全反射原理，故D 正确； 本题选择不正确的，故选：C 。

2、答案：A

解析：

3、答案：B

解析：A.因频率越大的光记录的数据量越大，因b 光频率较大，可知用b 光可在光盘上记录更多的数据信息，故A 错误；

B.光路图如下：

光线a 射到玻璃球上的入射角60θ=︒，由几何关系可知折射角为30r =︒，则折射率为sin

sin n r

θ==，故B 正确； C.因a 光的偏折程度较小，折射率较小，根据v n

c =可知，a 光在玻璃球内的传播速度较大，因a 光在玻璃球内的传播距离较短，所以a 光在玻璃中的传播时间短，故C 错误；

D.因为a 光的频率较小，波长较长，则通过同一单缝分别进行衍射实验时，衍射现象更明显，即a 光中央亮条纹更宽，故D 错误。

故选B 。

4、答案：C

解析：A.由图乙可知，0t =时刻穿过线圈的磁通量为0，则线圈与中性面垂直，故A 错误；

B.根据题意可知，电流表测量的是有效值，根据公式m E NBS ω=可知，线圈产生的感应电动势的最大值为

m m E N Φω=，有效值为E =

=有，则电流表的读数为

E I R r ==+有，故B 错误； C.根据法拉第电磁感应定律有E N

t Φ∆=∆，感应电流为E I R r =+，流过电阻的电荷量为q I t =∆，联立解得m N q R r

Φ=+，故C 正确； D.根据公式2πT ω=可得，线圈转动一周的时间为2πt ω=，线圈转动一周产生的热为222m πE N Q t R r R r

Φω==++有，即线圈转动一周安培力做功为22m πN W R r Φω=-+，由动能定理可得，外力对它所做的功为22m πN R r

Φω+，故D 错误。 5、答案：D

解析：A.根据同侧法可知，质点M 开始振动的方向沿y 轴负方向，故A 错误；

B.由题可知，质点M 运动了54

T ，因此M 的位移为0.4mm -，故B 错误； C.根据图像读出波长为241410mm 1.410m λ--=⨯=⨯，根据波长与波速的关系v T λ=，解得31.410m /s v =⨯，故C 错误；

D.由图可知，M 左侧的波峰与N 之间的距离为

224(357)10mm 2810mm 2.810m x ---=-⨯=⨯=⨯，则波峰传播到N 的时间为72.010s x t v

-==⨯，可知在72.010s -⨯时质点N 恰好处于波峰，故D 正确。 故选D 。

6、答案：AD

解析：

7、答案：CD

解析：A.低压变电站为降压变压器，副线圈匝数比原线圈少，故A 错误；

B.高压输电并不是越高越好，电压越高，对输电线路的绝缘性能等的要求就越高，故B 错误；

C.其他条件不变，用户消耗的电功率越大，则用户端的总电流就越大，输电线路的电

流也就越大，根据2

P I R =损线，可知线路损耗的电功率也越大，故C 正确； D.其他条件不变，若升压变压器原线圈匝数加倍，则升压变压器副线圈电压会减小，根据输入功率等于输出功率，结合P I U

=

可知输电线路电流增大，线路损耗的电功率增大，故D 正确。

故选CD 。

8、答案：BC

解析：A.辐射出的光子中仅有a 、b 两种光能使图乙中的光电管电路产生光电流，结合光电流I 与电压U 的关系曲线分析知，b 光的反向遏止电压大，根据c W hv eU =-，知b 光光子的能量大于a 光光子的能量，故A 错误；

B.对b 光产生的光电子分析，得cl k 0eU E -=-，解得k 9.8eV E =，故B 正确；

C.对b 光的光子，有4112.75eV b hv E E =-=，所以逸出功为k 2.95eV b W hv E =-=，故C 正确；

D.对a 光的光子，有3112.09eV a hv E E =-=，k a E hv W '=-，k cl E eU '=，联立解得cl 9.14eV U =，故D 错误。

故选BC 。

9、答案：（1）①用手直接触摸玻璃砖的光学面；用玻璃砖代替直尺画边界线；不变

22m t =-解析：

10、答案：（1）0.1A （2）见解析（3）31.210J -⨯

解析：（1）线框中产生的感应电动势1E ，感应电流1I ，则

1B E S t t

Φ∆∆==∆∆

212S L = 11E I R

= 解得：10.1A I =

（2）A F BIL =

由于线框静止，sin 0A mg F f α+-=

在21.010s t -=⨯时，10.1T B B ==

解得：22.210N f -=⨯

方向沿斜面向上。

（3）在223.010s ~4.010s --⨯⨯时间内线框中产生的感应电动势

222

B L E t t Φ∆∆==⋅∆∆ 解得：20.4V E =

设线圈在一个周期内产生的焦耳热为Q

22122E E T Q R R =⋅+221224T T I R I R =⋅+⋅） 31.210J Q -=⨯

11、答案：（1）0A v =，B v v ==pm 3/4E mgh =

解析：（1）设小球运动到最低点与物块B 碰撞前的速度大小为v ，根据机械能守恒定律有

212

mgh mv = 取水平向右为正方向，A 、B 弹性碰撞，有

A B mv mv mv =+

222111222

A B mv mv mv =+

解得0A v =，B v v ==（2）由动量定理可得，碰撞过程物块B 受到的冲量为

B I mv =

所以I =方向水平向右。

（3）碰撞后当物块B 与物块C 速度相等时轻弹簧的弹性势能最大，据动量守恒定律有

(3)B BC mv m m v =+ 据机械能守恒定律22pm 11(3)22

B B

C E mv m m v =

-+ 解得pm 3/4E mgh = 12、答案：（1）5m/s （2）2.7m （3）N s ⋅

解析：（1）金属框受拉力开始运动，ab 棒有小立柱挡住而始终处于静止，受力分析如图所示：

当加速度减为零时框的速度达到最大，有1F f F =+

()f M m g μ=+

1F BIl =

1m E Blv =

112

E I R R =+ 联立各式代入数据解得m 5m /s v =

（2）从金属框架开始运动到最大速度的过程中，由动能定理有

2m 102

Fx fx W Mv --=-安 而安培力做负功回路产生焦耳热，有W Q =安总

112

Q R Q R R ⋅=+总 联立解得 2.7m x =

（3）金属框和棒串联，所受安培力大小相等，则ab 棒所受的安培力的冲量大小等于金属框所受安培力的冲量，大小为

I BIl t =⋅∆冲

q I t =⋅∆ 12E I R R =+ Blx E t t Φ∆==∆∆ 解得0.54N s I =⋅冲