北京市朝阳区2016-2017学年高二下学期期末统一考试物理试题-含答案

北京市朝阳区2016～2017学年度第二学期期末统一考试
高二年级物理试卷 2017．7
（考试时间90分钟 满分100分）
一、本题共13小题，每小题3分，共39分。

在每小题给出的四个选项中，只有一个选
项是符合题目要求的。

把答案用2B 铅笔填涂在答题卡上。

1．物体在做简谐运动的过程中，保持不变的物理量是 A ．速度
B ．动量
C ．机械能
D ．加速度
2．1801年，一位英国科学家首次在实验室里观察到了光的干涉现象，他是 A ．托马斯·杨
B ．泊松
C ．牛顿
D ．麦克斯韦
3．频率为f 的电磁波在某介质中的传播速度为v ，则该电磁波在这种介质中的波长 为
A ．f
v
B ．vf
C ．
f v
D ．
1f
v 4．电视机中有一个传感器，它能将遥控器发出的红外线信号转化为电信号。

下列装置也利用了这种传感器的是 A ．电话机的话筒 B ．楼道里的声
控开关
C ．空调中的遥控接收器
D ．冰箱中的温控器
5．下列说法中正确的是
A ．外界对气体做功，气体的内能一定增大
B ．气体从外界吸收热量，气体的内能一定增大
C ．气体的温度越低，气体分子无规则运动的平均动能越大
D ．气体的温度越高，气体分子无规则运动的平均动能越大 6．如图所示是一正弦式交变电流的电流图像。

由图可知，这个电流的
A ．最大值为10A
B ．最大值为52A
-
C．频率为100H
D．频率为200H
7．我国南宋时期的程大昌在其所著的《演繁露》中叙述道：“凡雨初霁，或露之未晞，其余点缀于草木枝叶之末……日光入之，五色俱足，闪铄不定。

是乃日之光品著色于水，而非雨露有此五色也。

”这段文字记叙的是光的何种现象
A．反射B．色散C．干涉
D．衍射
8．通过下列条件可以得出阿伏伽德罗常量的是
A．已知水的密度和水的摩尔质量
B．已知水的摩尔质量和水分子质量
C．已知水分子体积和水分子质量
D．已知水分子体积和水的摩尔质量
9．如图所示，固定的水平长直导线中通有电流I，矩形线框与导线在同一竖直平面内，且一边与导线平行。

线框从导线下方的某位置由静止释放，在下落
过程中
A．穿过线框的磁通量保持不变
B．线框中感应电流方向保持不变
C．线框所受安培力的合力为零
D．线框的机械能不断增大
10．如图所示，一列简谐横波沿轴负方向传播，图甲是t＝1s时的波形图，图乙是波中某质点位移随时间变化的振动图线。

则图乙可能是图甲中哪个质点的振动图线
甲乙
A．＝0处的质点B．＝1 m处的质点C．＝2 m处的质点D．＝3 m处的质点11．在如图所示的电路中，A1、A2为两个完全相同的灯泡，L为自感线圈，E为电，S为开关。

关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法中正确的是
A．合上开关，A1先亮，A2后亮；断开开关，A1、A2同时熄灭
B ．合上开关，A 2先亮，A 1后亮；断开开关，A 1先熄灭，A 2后熄灭
C ．合上开关，A 2先亮，A 1后亮；断开开关，A 1、A 2同时熄灭
D ．合上开关，A 1、A 2同时亮；断开开关，A 2先熄灭，A 1后熄灭
12．如图所示，一根铝管竖直放置，把一块直径比铝管内径略小的圆柱形强磁铁从铝管
上端由静止释放，可以观察到，相比磁铁自由下落，磁铁在铝管中的下落会延缓许多。

关于磁铁在铝管中下落的过程，下列说法中正确的是 A ．磁铁下落会延缓，主要是因为磁铁与铝管内壁有摩擦 B ．磁铁做匀加速运动，其加速度小于重力加速度g C ．磁铁做加速运动，其加速度逐渐增大
D ．磁铁和铝管会产生热量，其数值等于磁铁机械能的减少量
13．无线电波的干涉可用于飞机降落导航。

如图所示，两个可发射无线电波的天线a 、b
固定于飞机跑道两侧，它们类似于杨氏干涉实验中的双缝。

天线a 发出波长为λ1和
λ2的无线电波，同时天线b 也发出波长为λ1和λ2的无线电波。

无线电波在空间发生
干涉，强弱分布稳定。

飞机降落的过程中，当接收到λ1和λ2的信号都保持最强时，表明飞机已对准跑道。

下列说法中正确的是 A ．导航利用了λ1与λ2两种无线电波之间的干涉 B ．天线a 、b 必须相对于飞机跑道对称 C ．λ1与λ2两列无线电波必须一样强 D ．两种无线电波的波长之比应为整数比
二、本题共3小题，共22分。

把答案填在答题卡相应的位置。

14．（4分）
利用“油膜法估测分子直径”实验体现了构建分子模型的物理思想，也体现了通过对宏观量的测量实现对微观量的间接测量方法。

（1）某同学的操作步骤如下：
A ．取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液；
B ．在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积；
C ．在浅盘内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定；
D ．在浅盘上覆盖带方格的透明玻璃板，描出油膜形状，算出油膜的面积。

该同学上述实验步骤中有问题的是________（填字母代号）。

天线a
天线b
（2）若该同学计算出滴在水面上油酸酒精溶液中油酸的体积为V ，测得单分子油膜
的面积为S ，则油酸分子的直径D =________。

15．（6分）
某同学利用双缝干涉实验仪测量光的波长，按要求将仪器安装在光具座上（如图甲所示），接通电使光正常工作。

（1）某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第一次映入眼帘的干涉条纹如图乙
（a ）所示，图中数字是该同学给各亮纹的编号，在测量头上的读数为1；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图乙（b ）所示，此时测量头上的读数为2。

已知双缝间距为d ，像屏与双缝间的距离为L 。

利用以上数据，可计算出相邻亮纹间的距离Δx ____________，该单色光的波长λ=_____________。

（用d 、L 、
1
、2表示）
图乙
（2）该同学利用此装置进一步研究光的干涉现象，提出下列几种说法，你认为正确
的是_____________。

A ．增加像屏与双缝的距离，干涉条纹间距变窄
B ．将滤光片由蓝色换成红色，干涉条纹间距变宽
C ．将单缝向双缝移动一小段距离，干涉条纹间距变宽
D ．去掉滤光片，干涉现象消失 16．（12分）
某同学利用单摆测定当地的重力加速度，实验装置如图甲所示。

（1）组装单摆时，应在下列器材中选用______（选填选项前的字母）。

A ．长度为1 m 左右的细线
凸透镜
滤光片 单缝
双缝
遮光筒
像屏
图甲
图甲
B．长度为30 cm左右的细线
C．直径为1.8 cm的塑料球
D．直径为1.8 cm的铁球
（2）他用米尺测出摆线长度l，用游标卡尺测出摆球直径d，则摆长L=________。

（3）在测量单摆的周期时，他用秒表记下了单摆做50次全振动的时间，如图乙所示，秒表的读数为________s。

图乙图丙
（4）该同学经测量得到5组摆长L和对应的周期T，画出L-T2图线，然后在图线上选取A、B两个点，坐标如图丙所示。

则当地重力加速度的表达式g =________
（用L A、L B、T A和T B表示）。

（5）处理完数据后，该同学发现在计算摆长时误将摆球直径当成半径代入计算，即L=l+d，这样________（选填“影响”或“不影响”）重力加速度的计算。

（6）该同学做完实验后，为使重力加速度的测量结果更加准确，他认为：
A．在摆球运动的过程中，必须保证悬点固定
B．摆线偏离平衡位置的角度不能太大
C．用精度更高的游标卡尺测量摆球的直径
D．测量周期时应该从摆球运动到最高点时开始计时
其中合理的有_________。

三、本题共4小题，共39分。

解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。

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。

把答案填在答题卡相应的位置。

17．（8分）
某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平
行。

正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图所示。

已知
i=60°，r=30°。

求：
（1）此玻璃的折射率n；
（2）光在玻璃中的传播速度v。

18．（8分）
如图所示，一理想变压器的原、副线圈匝数分别为2200匝和110匝，将原线圈接在输出电压u=2202sin100πt（V）的交流电两端。

副线圈上只接有一个电阻R，电路所接电表均为理想电表。

已知电流表的示数为0.20A。

求：
（1）电压表的示数U2；
（2）电阻R的电功率P。

19．（9分）
如图所示，M、N是真空中两个电荷量均为+Q的固定点电荷，它们间的距离为2L，O是MN连线的中点。

一电荷量为+q的带电粒子放置在M、N连线上的P点，P、O间的距离为d。

已知静电力常量为。

不计粒子重力。

（1）分别求出电荷M、N对带电粒子+q库仑力的大小和方向；
（2）现将带电粒子从P点由静止释放，若d<<L，带电粒子所做的运动能否视为简谐运动？试分析说明。

20．（14分）
导体切割磁感线的运动可以从不同角度认识。

如图所示，固
定于水平面的U形导线框处于竖直向下的匀强磁场中，金属直导
线MN在与其垂直的水平恒力F作用下，在导线框上以速度v做
匀速运动，速度v与恒力F方向相同；导线MN始终与导线框形
成闭合电路。

已知磁场的磁感应强度为B，导线的长度恰好等于平行轨道的间距L。

（1）通过法拉第电磁感应定律推导证明：导线MN切割磁感线产生的电动势E=BLv。

（2）从微观角度看，导线MN中的自由电荷所受洛伦兹力在上述能量转化中起着重要作用。

为了方便，可认为导线MN中的自由电荷为正电荷。

a．电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电内从负极移送到正极所做的功。

如果移送电荷q时非静电力所做的功为W，那么电动势W。

请据此推导证明：
E
q
导线MN切割磁感线产生的电动势E=BLv。

b．导体切割磁感线时，产生的电能是通过外力克服安培力做功转化而的。

但我们知道，洛伦兹力对运动电荷不做功。

那么，导线MN中的自由电荷所受洛伦兹力是如何在能量转化过程中起到作用的呢？请通过计算分析说明。

北京市朝阳区2016～2017学年度第二学期期末统一考试
高二年级物理试卷参考答案2017．7
一、本题共13小题，每小题3分，共39分。

二、本题共3小题，共22分。

14．（1）BC (2)
分
（2）V
(2)
S
分
15．（1）21
6
x x - ………………………………………………………………………………2分
21()
6d x x L
-……………………………………………………………………………2分
（2）B ………………………………………………………………………………………2分
16．（1）AD ……………………………………………………………………………………2分 （2）2
d
l + …………………………………………………………………………………2分
（3）95.2……………………………………………………………………………………2分
（4）222
4π()B A B A L L T T -- (2)
分
（5）不影响…………………………………………………………………………………2分
（6）AB ……………………………………………………………………………………2分
三、本题共4小题，共39分。

17．（8分）
解：（1
）玻璃的折射率sin 1.7sin i
n r
==≈ …………………………………………………4分
（2
）光在玻璃中的传播速度8810m/s 1.710m/s c
n
=≈⨯v …………………………4分
18．（8分）
解：（1）由题意可知，原线圈两端电压的有效值1220V U =。

因为
11
22U n U n = 所以
2
211
11V n U U n =
= …………………………………………………………4分
（2）电阻R 的功率
211144W P P U I === (4)
分 19．（9分）
解：（1）电荷M 对带电粒子的库仑力12
()Qq
F k L d =-，方向：由M 指向O
电荷N 对带电粒子的库仑力22
()
Qq
F k L d =+，方向：由N 指向O ………………4分 （2）可以视为简谐运动。

带电粒子由静止释放后，将以O 为平衡位置振动。

以O 为原点建立如图所示的坐标轴。

当带电粒子相对坐标原点的位移为时，带电粒子所受的电场力
122222
4''()()()()Qq Qq Lx
F F F k
k kQq L x L x L x L x ⎡⎤=+=+-=-⎢⎥+-+-⎣⎦
由题意可知，x L ，则22()L x L +≈，22()L x L -≈，所以3
4kQq
F x L ≈-
⋅ 取3
4kQq
K L
=
，则F Kx =-。

所以，当d L 时，带电粒子的运动可视为简谐运动。

…………………………5分
20．（14分）
解：（1）在∆t 时间内，导线MN 的位移
x t =⋅∆v
线框的面积变化量是
S x L t ∆==⋅∆L v
则穿过闭合电路的磁通量的变化量是
B S BL t Φ∆=⋅∆=⋅∆v
根据法拉第电磁感应定律
E BL t
Φ∆==∆v ……………………………………………………………4分
（2）a ．导线MN 切割磁感线时相当于电，由右手定则可以判断M 为正极，N 为负
极，所以自由电荷沿导体棒由N 向M 定向移动，自由电荷实际的速度方向
和所受洛伦兹力的方向如图1所示。

将f 沿导线方向和垂直导线方向分解为f 1和f 2，其中f 1为非静电力，如图2所示。

设自由电荷的电荷量为q ，则
1f q B =v ，自由电荷在从N 移动到M ，f 1做的功1W f L q BL ==v ，所以导
线MN 切割磁感线产生的电动势
W E BL q
==v 。

…………………………………………………………5分 b ．设自由电荷沿导线MN 定向移动的速率为u 。

在Δt 时间内，自由电荷沿导线MN 定
向移动的距离1x u t =⋅∆，垂直导线方向移动的距离2x t =⋅∆v 。

所以在这段时间内：1f 做正功，111ΔW f x q Bu t ==⋅v ；2f 做负功，222ΔW f x q B t ==-⋅u v 。

因此12W W =-，即导线MN 中一个自由电荷所受的洛伦兹力做功为零。

1f 做正功，宏观上表现为“电动势”，使电路获得电能；2f 做负功，宏观上表现为安培力做负功，阻碍导线MN 运动，消耗机械能。

大量自由电荷所受洛伦兹力做功的宏观表现是将机械能转化为等量的电能，在此过程中洛伦兹力通过两个分力做功起到“传递”能量的作用。

……………………………………5分
图1 图2。