北京市西城区2017—度第二学期期末考试高二物理试卷及答案

北京市西城区2017 — 2018学年度第二学期期末试卷
高二物理 2018.7
本试卷共8页，共120分。

考试时长100分钟。

考生务必将答案答在答题卡上，在 试卷上作答无效。

A 卷（物理3-2、3-3、3-4）满分100分
一、单项选择题（本题共10小题，每小题3分，共30分。

在每小题给出的四个选项中，
只有一个选项是符合题意的。

）
1．首先发现电磁感应现象的物理学家是
A ．法拉第
B ．库仑
C ．牛顿
D ．爱因斯坦 2．关于电磁场和电磁波，下列说法正确的是
A ．任何电场都会产生磁场
B ．任何磁场都会产生电场
C ．麦克斯韦预言了电磁波的存在
D ．电磁波是纵波，可以在真空中传播 3．如图所示，一束光从介质a 斜射向介质b ，在两种介质的分界面上发生了全反射，下列判断正确的是
A ．a 是光疏介质，b 是光密介质
B ．光的入射角必须大于或等于临界角
C ．光在介质a 中的速度大于在介质b 中的速度
D ．该光束一定是单色光
4．如图所示，a 是由红、紫两种单色光组成的一束复色光，射向半圆形玻璃砖，折射后分成了光束b 和光束c ，下列判断正确的是 A ．b 是红光，c 是紫光
B ．b 和c 在玻璃中的传播速度相等
C ．在真空中b 的波长小于c 的波长
D ．在真空中b 的波长等于c 的波长 5．关于布朗运动，下列说法正确的是 A ．布朗运动就是液体分子的无规则运动
B ．布朗运动说明了组成小颗粒的分子在做无规则运动
C ．温度越低布朗运动越激烈
D ．布朗运动间接说明了液体分子在做无规则运动
介质b 介质a
O a
b
c
6．如图所示为某物体做简谐运动的振动图像，下列说法正确的是
A ．0.3s 时刻与0.5 s 时刻物体的动能相同
B ．0.3s 时刻与0.5 s 时刻物体的速度相同
C ．0.1s 时刻与0.3 s 时刻物体的回复力方向相同
D ．0.1s 时刻与0.3 s 时刻物体的回复力大小不同
7．如图所示，导线AB 与CD 平行。

当开关 S 闭合与断开时，关于导线CD 中感应电流的方向，下列判断正确的是
A ．S 闭合时方向向左，S 断开时方向向左
B ．S 闭合时方向向右，S 断开时方向向左
C ．S 闭合时方向向左，S 断开时方向向右
D ．S 闭合时方向向右，S 断开时方向向右
8．某一简谐横波沿x 轴正方向传播，某时刻的波形如图所示，P 为介质中的一个质点。

下列判断正确的是
A ．此时刻质点P 的速度沿x 轴正方向
B ．此时刻质点P 的加速度沿y 轴负方向
C ．再过半个周期，质点P 的位移方向沿y 轴正方向
D ．再过一个周期，质点P 的位移方向沿y 轴负方向
9．如图所示，三只完全相同的灯泡L 1、L 2、L 3分别与虚线框Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中的三种元件串联，再将三者并联，接在正弦交变电路中，三只灯泡亮度相同。

若保持电路两端电压有效值不变，将交变电流的频率增大，观察到灯L 1变暗，灯L 2变亮，灯L 3亮度不变，则这三种元件可能是 A ．Ⅰ为电阻，Ⅱ为电容器，Ⅲ为电感器 B ．Ⅰ为电感器，Ⅱ为电阻，Ⅲ为电容器 C ．Ⅰ为电感器，Ⅱ为电容器，Ⅲ为电阻 D ．Ⅰ为电容器，Ⅱ为电感器，Ⅲ为电阻 10．如图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。

变压器的输入电压是市区电网的电压，负载
变化时输入电压不会有大的波动。

输出电压通过
t/s
x/cm
10
0.2
-10
0 0.4 0.6
0.8
1.0 x
y
0 A -A P
~
Ⅰ Ⅱ Ⅲ L 1
L 2
L 3
A 1
A 2
V 1
V 2
V 3
~
R
R 0
输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用R0表示，变阻器R代表用户用电器的总电阻，当用电器增加时，相当于R的阻值减小（滑动片向下移）。

如果变压器上的能量损失可以忽略，当用户的用电器增加时
A．A1、A2读数均增大B．A1、A2读数均减小
C．V2、V3读数均增大D．V2、V3读数均减小
二、多项选择题（本题共5小题，每小题4分，共20分。

在每小题给出的四个选项中，
有一个或多个选项是符合题意的，全部选对得4分，选对但不全得2分，错选不得分。

）
11．对一定质量的气体，下列措施可以使气体压强增大的是
A．保持体积不变，使气体的温度升高
B．保持体积不变，使气体的温度降低
C．保持温度不变，使气体的体积增大
D．保持温度不变，使气体的体积减小
12．图甲、图乙是交流发电机示意图，线圈ABCD在磁场中匀速转动。

下列说法正确的是A．图甲中穿过线圈的磁通量最大，电路中的感应电流最大
B．图乙中穿过线圈的磁通量为零，电路中的感应电流最大
C．图甲中穿过线圈的磁通量变化率为零，电路中的感应电流为零
D．图乙中穿过线圈的磁通量变化率最大，电路中的感应电流为零
图甲图乙
13．火车鸣笛，当观察者听到鸣笛声的音调比声源发出来的音调降低时，下列判断可能正确的是
A．观察者静止，火车向他驶来
B．观察者静止，火车离他远去
C．火车静止，观察者乘汽车向着火车运动
D．火车静止，观察者乘汽车远离火车运动
14．关于光的下列说法正确的是
A ．一切光都可以发生干涉和衍射现象
B ．光的偏振现象说明光是一种横波
C ．红外线比可见光的能量大，可以灭菌消毒
D ．紫外线比可见光的波长大，更容易发生明显的衍射现象
15．如图所示，几位同学在学校的操场上做“摇绳发电”实验：把一条较长电线的两端连在一个灵敏电流计上的两个接线柱上，形成闭合回路。

两个同学分别沿东西方向站立，他们沿竖直方向迅速上下摇动这根电线。

假设图中所在位置地磁场方向与地面平行，由南指向北。

下列说法正确的是 A ．当电线到最高点时，感应电流最大 B ．当电线向下运动时，b 点电势高于a 点电势
C ．当电线向下运动时，通过灵敏电流计的电流是从b 流向a
D ．两个同学沿南北方向站立时，电路中能产生更大的感应电流
三、填空题（本题共5小题，每小题4 分，共20分。

）
16．某同学利用游标卡尺观察教室内日光灯的衍射现象。

他将游标卡尺的两个测量脚 逐渐靠近，将眼睛紧贴着狭缝观察日光灯，并让狭缝与日光灯管平行。

当游标卡尺之间的狭缝足够小的时候，他观察到了光的衍射现象，此时游标卡尺如下图。

（1）请读出此时游标卡尺的读数 。

（2）请描述他看到的现象： 。

17．从发电站输出的功率为某一定值P ，输电线的总电阻为R 保持不变，分别用110 V 和11 kV 两种电压输电。

忽略变压器损失的电能，则这两种情况下输电线上由电阻造成的电压损失之比为 ，输电线上由电阻造成的功率损失之比为 。

0 1 2
3
4
5
6
7
8
9
10
1 cm
0 10
0 0
10
cm
东
西
a
b
18．用活塞压缩汽缸里的空气，对空气做了900 J 的功，同时汽缸向外散热210 J ，汽 缸里空气的内能 （填“增加”或“减少”）了 J 。

19．如图甲、图乙所示，在“用插针法测定玻璃的折射率”的实验中，当光线AO 以 一定入射角穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO 对应的出射光线O ′B ，从而确定折射光线OO ′。

（1）如图甲，测出入射角i 和折射角r ，则玻璃的折射率 n = 。

（2）如图乙，以O 为圆心，作圆与OA 、OO ′分别交于P 、Q 两点，过P 、Q 两点分别作法线NN ′的垂线，垂足分别为P ′、Q ′，则玻璃的折射率可以表示为 n = 。

20．在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，某同学用1mL 油酸配成500mL 的油酸酒精溶液，又用滴管测得每100滴这种溶液的总体积为1mL 。

将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放在画有边长为1cm 的正方形小格的纸上，如图所示。

（1）一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为 mL ；
（2）数出油膜所占的面积，则可估算出每个油 酸分子的直径约为 m 。

（结果取1位有效数字）
图甲 a P 1
O i
a'
b'
b
r
P 2 P 3
P 4
O' N'
N
A B
图乙
a
P 1
a'
b'
b
P 2
P 3
P 4
O' P'
Q'
A N
O
N'
P
Q B
四、论述、计算题（本题共3小题，共30分。

写出必要的文字说明、方程式、演算步骤
和答案。

只写出最后答案的不能得分。

有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

）
21．（8分）图中的实线是一列正弦波在某一时刻的波形曲线。

经过0.5 s 后，其波形如图中虚线所示。

设该波的周期T 大于0.5 s 。

（1）如果波是沿x 轴负方向传播的，波的速度和周期分别是多大？ （2）如果波是沿x 轴正方向传播的，波的速度和周期分别是多大？
22．（10分）如图所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中绕OO ′轴匀速转动，磁场方向与转轴垂直，磁场的磁感应强度为B 。

线圈的电阻为r ，长为l 1，宽为l 2，转动角速度为ω。

线圈两端外接阻值为R 的电阻和一个理想交流电流表。

（1）请推导证明：线圈转至图示位置时，线圈中的感应电动势为E ＝B l 1 l 2ω；
（2）从图示位置开始计时，请写出线圈中感应电动势e 随时间t 变化的表达式；
（3）电流表的读数是多少？
23．（12分）如图所示，电阻不计的光滑U 形导轨水平放置，导轨间距l ＝0.5m ，
导轨一端接有R ＝4.0Ω的电阻。

有一质量m ＝0.1kg 、电阻r ＝1.0Ω的金属棒ab 与导轨垂 直放置。

整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B ＝0.2T 。

现用F ＝5N 的水平恒力垂直拉动金属棒ab ，使它由静止开始向右加速运动，当金属棒向右运动的距离 为x ＝2m 时速度达到v ＝10m/s 。

设导轨足够长。

求：
（1）此时金属棒ab 中电流I 的大小和方向； （2）此时金属棒ab 两端的电压U ； （3）金属棒在向右运动2m 的过程中，电阻R 产生的焦耳热Q R 。

x /cm
y /cm
12 O 24 36 48
O
B
O ′
A
R
l 2
l 1
R
B
a
b
F
B 卷（学期综合）满分20分
一、填空题（本题共2小题，每空2分，共12分）
1
．某同学用单摆测量重力加速度。

（1）将细线穿过球上的小孔，打个结，制成一个单摆。

将做好的单摆用铁夹固定在铁 架台的横杆上，把铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，让摆球自由下垂。

用游标 卡尺测出小球的直径d ；再用刻度尺测出从悬点至小球上端的悬线长l ′，则摆长l = ；
（2）把单摆从平衡位置拉开一个小角度，使单摆在竖直面内摆动。

用秒表测量单摆完 成n 次全振动所用的时间t ，如图所示，秒表的读数为 s ；
（3）根据以上测量量（d 、l ′、n 、t ），写出当地重力加速度的表达式g = 。

2．现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就 是利用感生电场使电子加速的设备。

它的基本原理如图所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动。

电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使电子加速。

上图为侧视图，下图为真空室的俯视图，如果从上向下看，电子沿逆时针方向运动。

已知电子的电荷量为e ，电子做圆周运动的轨道半径为r ，因电流变化而产生的磁感应强度随时间的变化率为
B
k t
∆=∆（k 为一定值）。

0 31
2 3
3
4 3
5 6
37
8 39 41 10 43
12 14 45 16 47
18 49 20 51 22 53
24 26
55
57 28 59 0 1
2 6
7
8 9 10 11 3 4 5
12 13 14
39 10
0 1
2
3
（1）为使电子加速，感生电场的方向应该沿方向（填“顺时针”或“逆时针”）；
（2）为使电子加速，当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一致时，电流的大小应该（填“增大”或“减小”）；
（3）电子在圆形轨道中加速一周的过程中，感生电场对电子所做的功为。

二、论述、计算题（8分。

写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。

解题过程中
需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明。

）
3．对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。

在正方体密闭容器中有大量某种气体的分子，每个分子质量为m，单位体积内分子数量n为恒量。

为简化问题，我们假定：分子大小可以忽略；分子速率均为v，且与器壁各面碰撞的机会均等；分子与器壁碰撞前后瞬间，速度方向都与器壁垂直，且速率不变。

（1）求一个气体分子与器壁碰撞一次给器壁的冲量I的大小；
（2）每个分子与器壁各面碰撞的机会均等，则正方体的每个面有六分之一的几率。

请计算在Δt时间内，与面积为S的器壁发生碰撞的分子个数N；
（3）大量气体分子对容器壁持续频繁地撞击就形成了气体的压强。

对在Δt时间内，与面积为S的器壁发生碰撞的分子进行分析，结合第（1）（2）两问的结论，推导出气体分子对器壁的压强p与m、n和v的关系式。

北京市西城区2017 — 2018学年度第二学期期末试卷
高二物理参考答案及评分标准 2018.7
A 卷（100分）
一、单项选择题（每小题3分，共30分。

）
1．A 2．C 3．B 4．C 5．D 6．A 7．C 8．B 9．C 10．A 二、多项选择题（每小题4分，共20分）
11．AD 12．BC 13．BD 14．AB 15．BC 三、填空题（本题共5小题，每小题4 分，共20分。

）
16．0.1mm ，彩色直条纹。

（第二空，只答有“彩色”给1分，只答有“条纹”给1分）
17．100:1，10000:1 18．增加，690 19．
sin sin i r ，''
PP QQ 20．2×10-5，1×10-9
四、论述、计算题（本题共3小题，共30分。

） 21．（8分）解：
（1）如果波沿x 轴负方向传播，波形移动了6cm
由此可求出波速的大小 0.12x
v t ∆==m/s （2分） 波的周期为 2.0T v λ==
s （2分） （2）如果波沿x 轴正方向传播，波形移动了18cm 由此可求出波速的大小 0.36x
v t ∆==m/s （2分） 波的周期为 0.67T v λ==s （2分）
22．（10分）解：
（1）在图示位置电动势有最大值 E m = 2Bl 1v （2分）
由 22l v ω= （1分） 联立以上两式解得 E m = B ωl 1l 2 （1分）
（2）感应电动势 22cos()e B l l t ωω= （2分）
（3）根据全电路欧姆定律，电流的最大值 m m E
I R r =+ （1分） 电流表读数为有效值I ，根据 m 2I I = （1分）
解得 12
22B l l I R r ω=+ （2分）
23．（12分）解：
（1）感应电动势大小 E Blv = （1分）
根据全电路欧姆定律 E
I R r =+ （1分）
代入数据解得电流 I = 0.2A （1分）
电流方向由b 指向a （1分）
（2） 金属棒ab 两端的电压即为电阻R 两端电压 根据部分电路欧姆定律得 U I R = （2分）
代入数据解得 U = 0.8V （1分）
（3）设电路中产生的焦耳热为Q
根据功和能的关系有 2
12
F x m v Q
=
+ （2分） 根据焦耳定律有 2()Q I R r t =+ （1分）
电阻R 产生的焦耳热 R R
Q Q R r
=
+ （1分） 联立以上各式解得 R 4J Q = （1分）
B 卷（20分）
一、填空题（本题共2小题，每空2分，共12分）
1．（1）'2d l + （2）99.8 （3）222
2(2')
n l d t π+
2．（1）顺时针 （2）增大 （3）2
ke r π 二、论述、计算题（8分）
3．（1）以气体分子为研究对象，以分子碰撞器壁时的速度方向为正方向
根据动量定理 2I mv mv mv '-=--=-
由牛顿第三定律可知，分子受到的冲量与分子给器壁的冲量大小相等方向相反 所以，一个分子与器壁碰撞一次给器壁的冲量为 2I m v = （2分）
（2）如图所示，以器壁的面积S 为底，以v Δt 为高构成柱体，由
题设条件可知，柱体内的分子在Δt 时间内有1/6与器壁S 发生碰撞，碰撞分子总数为
1
6N n Sv t =
⋅∆
（2分） （3）在Δt 时间内，设N 个分子对面积为S 的器壁产生的作用力为
F
N 个分子对器壁产生的冲量 F t N I ∆= （2分）
根据压强的定义 F
p S =
解得气体分子对器壁的压强 213p n m v = （2分）
v △t。