2024年北京十三中高二（下）期中物理试卷（含答案）

第1页/共1页2024北京十三中高二（下）期中物理本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，第Ⅰ卷第1页至第4页；第Ⅱ卷第5页至第8页，答题纸第1页至第2页。共100分，考试时间90分钟。请在答题纸第1、2页左侧密封线内书写班级、姓名、准考证号。考试结束后，将本试卷的答题纸和答题卡一并交回。第Ⅰ卷（选择题共42分）一、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．根据电磁波谱从下列选项中选出电磁波的范围相互交错重叠、且频率顺序由高到低排列的情况（）A．伦琴射线、紫外线、可见光 B．伦琴射线、紫外线、红外线C．紫外线、红外线、可见光 D．无线电波、红外线、紫外线2．某位同学用下面的方法测量某种液体的折射率。如图所示，他在一个烧杯中装满了某种透明液体，紧贴着杯口竖直插入一根直尺AB，眼睛从容器边缘的P处斜向下看去，观察到A经液面反射所成的虚像恰好与B经液体折射形成的虚像重合。他读出直尺露出液面的长度AC、没入液体中的长度BC，量出烧杯的直径d。由此求出这种透明液体的折射率为（）A． B． C． D．3．光导纤维的结构如图，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播。以下关于光导纤维的说法正确的是（）A．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射B．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射C．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生折射D．内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用4．如图所示一束可见光穿过平行玻璃砖后，分为a、b两束单色光。则（）A．玻璃对a光的折射率较小 B．玻璃对a光的临界角较大C．b光在玻璃中的传播速度较大 D．如果b光是绿光，那么a光可能是红光5．医院有一种先进的检测技术——彩超。向病人体内发射频率己精确掌握的超声波，超声波经血液反射后被专用仪器接收。测出反射波的频率变化，就可知道血液的流速。这一技术主要体现了哪一种物理现象（）A．波的干涉 B．波的衍射 C．多普勒效应 D．共振6．如图所示，一个弹簧振子在AB间作简谐振动，O是平衡位置，以某时刻作为计时零点（）。若过周期，振子具有正方向的最大速度，那么能够正确反映振子的振动情况的图像是（）A． B． C． D．7．下图是某绳波形成过程的示意图。质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动质点2，3，4，…各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端，相邻编号的质点间距离为2cm。已知时，质点1开始向上运动；s时，质点1到达上方最大位移处，质点5开始向上运动。则（）A．这列波传播的速度为0.25m/s B．s时，振动传到质点15C．s时，质点12正在向下运动 D．s时，质点9处于上方最大位移处8．如图所示，实线为一列沿x轴正方向传播的简谐波在时的波形，而虚线是该波在s时的波形，此列波的周期大于0.3s而小于0.5s．该波的波速为（）A．2m/s B．10m/s C．18m/s D．6m/s9．图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，a、b两质点的横坐标分别为m和m。图乙为质点b从该时刻开始计时的振动图象。下列说法正确的是（）A．该波沿方向传播，波速为1m/ B．质点a经过4s振动的路程为4mC．此时刻质点a的速度沿方向 D．质点a在s时速度为零10一正弦交变电流的i-t图像如图所示。下列说法正确的是（）A在s时电流改变方向B该交变电流的周期为0.25sC．该交变电流的表达式为AD．将该交变电流通过一个Ω的电阻，通电10s产生的热量为40J11．如图所示，理想变压器的原线圈接在（V）的交流电源上，副线圈接有Ω的负载电阻。原、副线圈匝数之比为2∶1。电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是（）A．原线圈中电流表的读数为1A B．原线圈中的输入功率为WC．副线圈中电压表的读数为V D．副线圈中输出交流电的周期为50s12．质量为m的物块在光滑水平面上以速率v匀速向左运动，某时刻对物块施加与水平方向夹角为θ的恒定拉力F，如图所示。经过时间t，物块恰好以相同速率v向右运动。在时间t内，下列说法正确的是（）A．物块所受拉力F的冲量方向水平向右 B．物块所受拉力F的冲量大小为2mvC．物块所受重力的冲量大小为零 D．物块所受合力的冲量大小为13．如图甲所示，长2m的木板Q静止在某水平面上，时刻，可视为质点的小物块P以水平向右的某一初速度从Q的左端向右滑行。P、Q的速度-时间图象见图乙，其中a、b分别是0~1s内P、Q的速度-时间图线，c是1~2s内P、Q共同的速度一时间图线。已知P、Q的质量均是1kg，g取10m/s。则以下判断正确的是（）A．在0-2s内，木板Q下表面与水平面之间有摩擦力B．在0-2s内，摩擦力对Q的冲量是2N·sC．P、Q之间的动摩擦因数为0.1D．P相对Q静止的位置在Q木板的最右端14．物理学原理在现代科技中有许多重要应用。例如，利用波的干涉，可将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航。如图所示，两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧，它们类似于杨氏干涉实验中的双缝。两天线同时都发出波长为和的无线电波。飞机降落过程中，当接收到和的信号都保持最强时，表明飞机已对准跑道。下列说法正确的是（）A．天线发出的两种无线电波必须一样强 B．导航利用了与两种无线电波之间的干涉C．两种无线电波在空间的强弱分布稳定 D．两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合第Ⅱ卷（共58分）二、实验题（每空2分，共18分）15．某同学用如图甲所示的实验装置做“用双缝干涉测光的波长”的实验，他用带有游标尺（20分度）的测量头（如图乙所示）测量相邻两条亮条纹间的距离，转动测量头的手轮，使分划板的中心刻线对齐某一条亮条纹（将这一条纹确定为第1亮条纹）的中心，此时游标尺上的示数情况如图丙所示；转动测量头的手轮，使分划板的中心刻线对齐第6亮条纹的中心，此时游标尺上的示数情况如图丁所示。则图15丙的读数______mm；图丁的读数______mm。实验中所用的双缝间的距离mm，双缝到屏的距离cm，则实验中计算波长的表达式______（用已知量和直接测量量的符号表示）。根据以上数据，可得实验中测出的光的波长______m。16．在“用单摆测定重力加速度”的实验中：（1）甲同学分别选用三种材料不同而直径都为2cm的实心球、长度不同的细棉线组成单摆，完成了四组实验。各组实验的器材和部分测量数据如下表，其中最合理的实验是第______组．组别摆球材料摆长L/cm最大摆角全振动次数N/次1铜3030°502铜1005°13铁1005°504铁1005°10（2）乙同学选择了合理的实验装置后，测出几组不同摆长L和周期T的数值，画出如图1所示的图象，并算出图线的斜率为k，则当地的重力加速度______（用符号表示），图2是乙同学其中一次的测量结果：测摆长时测量结果如图甲所示（单摆的悬点与刻度尺的零刻线对齐）．则摆长为______cm，然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间如图乙所示，秒表读数为______s。图1图2（3）丙、丁两同学合作测量重力加速度，也测出几组不同摆长L和周期T的数值。丙用图象法处理求得重力加速度为；丁用公式法处理求得重力加速度为；实验后他们发现测摆长时忘了加上摆球的半径，则丙、丁两同学计算出的重力加速度数值关系为______（填“>”“<”或“=”）。三、论述、计算题（共40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，重力加速度取m/s，答案必须明确写出数值和单位。17．（8分）如图所示，交流发电机的矩形金属线圈abcd的边长cm，cm，匝数，线圈的总电阻Ω，线圈位于磁感应强度T的匀强磁场中，线圈平面与磁场方向平行。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值Ω的定值电阻连接。现使线圈绕过bc和ad边中点、且垂直于磁场的转轴以角速度rad/s匀速转动。电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。（1）从线圈经过图示位置开始计时，写出线圈内的电动势瞬时值的表达式；（2）求通过电阻R的电流有效值I；（3）求线圈转动1min电阻R上产生的热量Q。18．（9分）如图所示，体育课上，甲同学在距离地面高m处将排球击出，球的初速度沿水平方向，大小为m/s；乙同学在离地m处将排球垫起，垫起前后球的速度大小相等，方向相反。已知排球质量kg，取重力加速度m/s。不计空气阻力。求：（1）排球被垫起前在水平方向飞行的距离x；（2）排球被垫起前瞬间的速度大小v及方向；（30）排球与乙同学作用过程中所受冲量的大小I。19．（12分）碰撞在宏观、微观世界中都是十分普遍的现象。（1）如图1所示，在水平光滑的桌面上有两个大小相同的小球A、B，质量分别是、，A球以的速度与静止的B球相碰。碰撞后A、B的速度分别是、。碰撞过程中A对B的作用力是，B对A的作用力是。图1a．请根据牛顿运动定律和加速度的定义，推导小球A和小球B在碰撞过程中满足：。b．如果碰撞过程中机械能守恒，这样的碰撞叫做弹性碰撞；如果碰撞过程中机械能不守恒，这样的碰撞叫做非弹性碰撞。若kg、kg，某次碰撞满足m/s、m/s。通过计算碰撞前后的机械能说明该次碰撞属于弹性碰撞还是非弹性碰撞。（2）裂变反应可以在人工控制下进行，用慢化剂中的原子核跟中子发生碰撞，使中子的速率降下来，从而影响裂变反应的反应速度。如图2所示，一个中子以速度v与慢化剂中静止的原子核发生弹性正碰，中子的质量为m，慢化剂中静止的原子核的质量为M，而且。为把中子的速率更好地降下来，现在有原子核的质量M大小各不相同的几种材料可以作为慢化剂，通过计算碰撞后中子速度的大小，说明慢化剂中的原子核M应该选用质量较大的还是质量较小的。20．（11分）简谐运动是我们研究过的一种典型运动形式。（1）一个质点做机械振动，如果它的回复力与偏离平衡位置的位移大小成正比而且方向与位移方向相反，就能判定它是简谐运动。如图1所示，将两个劲度系数分别为和的轻质弹簧套在光滑的水平杆上，弹簧的两端固定，中间接一质量为m的小球，此时两弹簧均处于原长。现将小球沿杆拉开一段距离后松开，小球以O为平衡位置往复运动。请你据此证明，小球所做的运动是简谐运动。图1（2）以上我们是以回复力与偏离平衡位置的位移关系来判断一个运动是否为简谐运动。但其实简谐运动也具有一些其他特征，如简谐运动质点的运动速度v与其偏离平衡位置的位移x之间的关系就都可以表示为，其中为振动质点通过平衡位置时的瞬时速度，a为由系统本身和初始条件所决定的不变的常数。请你证明，图1中小球的运动也满足上述关系，并说明其关系式中的a与哪些物理量有关。已知弹簧的弹性势能可以表达为，其中k是弹簧的劲度系数，x是弹簧的形变量。（3）一质点以速度做半径为R的匀速圆周运动，如图2所示。请结合第（2）问中的信息，分析论证小球在x方向上的分运动是否符合简谐运动这一特征。图2

参考答案第Ⅰ卷（选择题共42分）一、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）题号1234567891011121314答案ADACCBDBDCADCC第Ⅱ卷（共58分）二、实验题（每空2分，共18分）15．1.15，8.95，，，16．（1）3（2），99.80，100.6（3）>三、论述、计算题（共40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，重力加速度取m/s，答案必须明确写出数值和单位。17．（8分）（1）线圈产生感应电动势的最大值得V（2分）线圈经过图示位置开始计时，线圈内的电动势瞬时值的表达式V（1分）（2）根据闭合电路欧姆定律可知，线圈中感应电流的最大值（1分）通过电阻R的电流的有效值（1分）得A（1分）（3）电阻R上产生的热量（1分）得J（1分）18．（9分）（1）设排球在空中飞行的时间为t，则得s（1分）则排球在空中飞行的水平距离m（2分）（2）乙同学垫起排球前瞬间排球在竖直方向速度的大小得m/s（1分）则得m/s（1分）设速度方向与水平方向夹角为θ（如答图2所示），（1分）答图2则（1分）（3）根据动量定理，排球与乙同学作用过程中所受冲量的大小N·s（2分）19．（12分）（1）a．根据牛顿第二定律，碰撞过程中两球的加速度分别是，（1分）根据牛顿第三定律．（1分）令A、B作用时间为，根据加速度定义：，（1分）联立可得：（1分）b．根据动量守恒定律有解得：m/s（1分）碰前机械能：JJ（1分）碰后机械能：JJ（1分）有机械能损失，是非弹性碰撞。（1分）（2）令碰撞后中子速度为，某原子核速度为根据动量守恒定律有（1分）由能量关系：（1分）解得碰撞后中子速度：因为，所以（1分）可见，M越小，越小，为了使中子速率更好降下来，慢化剂中的原子核质量应选较小的。（1分）20．（11分）（1）（3分）当小球向右运动到任意位置C，离开O的位移为x，此时小球受到两个弹力F₁、F2，方向沿x轴负方向，如图1所示。两个力的合力即为小球的回复力，即其中为常数，所