2016昌平高二(下)期末物理

2016昌平高二（下）期末物理
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，只有一个选项符合题意，选对得3分，选错或不答的得0分．
1．（3分）关于分子动理论，下列说法中正确的是（）
A．布朗运动就是液体分子的无规则运动
B．扩散现象是由物质分子的无规则运动产生的
C．当r=r0时，分子间的引力和斥力均为零
D．当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力均增大
2．（3分）关于物体的内能，下列说法中正确的是（）
A．物体的温度升高，物体内所有分子热运动的速率都增大，物体的平均动能增大
B．当分子间距离增大时，分子势能一定增大
C．物体放出热量，其内能可能不变
D．物体吸收热量，其内能一定增加
3．（3分）如果把光导纤维聚成束，使纤维在两端排列的相对位置一样，图象就可以
从一端传到另一端，如图所示．在医学上，光导纤维可以制成内窥镜，用来检查人体
胃、肠、气管等器官的内部．内窥镜有两组光导纤维，一组用来把光输送到人体内部，
另一组用来进行观察．光在光导纤维中的传输利用了（）
A．光的折射 B．光的衍射 C．光的干涉 D．光的全反射
4．（3分）一束单色光从空气射向某种介质的表面，光路如图所示．则该介质的折射率为（）
A．2.00 B．1.73 C．0.58 D．0.50
5．（3分）一质点做简谐运动的图象如图所示，下列说法正确的（）
A．质点运动频率是4Hz
B．在10秒内质点经过的路程是20cm
C．第4末质点的速度是零
D．在t=1s和t=3s两时刻，质点位移大小相等、方向相同
6．（3分）不同频率的简谐横波在同一种介质中传播时，下述结论中正确的是（）
A．波速相同，波长不同B．波速不同，波长不同
C．波速相同，波长相同D．波速不同，波长相同
7．（3分）如图所示，有一个电热器R，接在电压为u=311sin100πt（V）的交流电源
上．电热器工作时的电阻为100Ω，电路中的交流电表均为理想电表．由此可知（）
A．电压表的示数为311V B．电流表的示数为2.2A
C．电热器的发热功率为967W D．交流电的频率为100Hz
8．（3分）如图所示，发电机的输出电压U1和输电线的电阻r均不变，变压器均为理想变压器．随夏季来临，空调、冷风机等大功率电器使用增多，下列说法中正确的（）
A．变压器的输出电压U2增大，且U2＞U1
B．变压器的输出电压U4增大，且U4＜U3
C．输电线损耗的功率增大
D．输电线损耗的功率不变
9．（3分）以往，已知材料的折射率都为正值（n＞0）．现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值（n＜0），成为负折射率材料．位于空气中的这类材料，入射角i与折射角r依然满足=n，但是折射线与入射线位于法线的同一侧（此时折射角取负值）．若该材料对电磁波的折射率n=﹣1，则从空气中一点光源发射的光线射向这种材料的光路图是（）
A．B．C．D．
10．（3分）铁路上使用一种电磁装置向控制中心传输信号以确定火车的位置，能产生匀强磁场的磁铁被安装在火车
首节车厢下面，如图所示（俯视图）．当它经过安放在两铁轨间的线圈时，便会产生一
个电信号，通过和线圈相连的电压传感器被控制中心接收，从而确定火车的位置．现
一列火车以加速度a驶来，则电压信号关于时间的图象为（）
A．B．C．D．
二．不定项选择题．本题共4小题，每小题4分，共16分．在每小题给出的四个选项中，可能有一个或多个选项符合题意，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分．
11．（4分）关于对机械波和电磁波的认识，以下说法正确的是（）
A．机械波和电磁波的传播都需要介质
B．机械波和电磁波在同一种介质中传播的速度是相同的
C．机械波和电磁波都能发生反射、折射、干涉和衍射现象，都具有波的特性
D．机械波可能是横波也可能是纵波，而电磁波都是横波
12．（4分）下面哪些应用是利用了多普勒效应（）
A．利用接收到遥远天体发出光波的频率来判断天体相对于地球的运动速度
B．有经验的战士从炮弹飞行的尖叫声判断飞行炮弹是接近还是远去
C．铁路工人用耳贴在铁轨上可判断火车的运行情况
D．过去的剑客睡觉时用剑鞘做枕头
13．（4分）如图，A和B两单色光，以适当的角度向半圆形玻璃砖射入，出射光线都从圆心O沿OC方向射出，且这两种光照射同种金属，都能发生光电效应，则下列说法正确的是（）
A．A光照射该金属释放的光电子的最大初动能一定比B光的大
B．A光单位时间内照射该金属释放的光电子数一定比B光的多
C．分别通过同一双缝干涉装置，A光比B光的相邻亮条纹间距小
D．两光在同一介质中传播，A光的传播速度比B光的传播速度大
14．（4分）如图所示，质量为m、边长为l的正方形线框abcd，在竖直平面内从有水平边界的匀强磁场上方h高处由静止自由下落．线框电阻为R，磁场宽度为H（l＜H），磁感应强度为B，线框竖直下落过程中，ab边始终与磁场边界平行．已知ab边进入磁场时和ab边穿出磁场时的速度相等，此过程中（）
A．ab边进入磁场时，线圈中感应电流的方向为a→b→c→d→a
B．ab边离开磁场时，线圈中感应电流的方向为a→b→c→d→a
C．线框的最大速度为
D．线框中产生的电热为mgH
三．填空题．本题共3小题，每小题4分，共12分．
15．（4分）压缩一定质量的气体，对气体做了800J的功，气体内能增加了350J．则此过程中气体（填“吸收”或“放出”）了J的热量．
16．（4分）如图所示，交流电流表A1、A2、A3分别与电容器C、线圈L和电阻R串联后接在同一个交流电源上，供电电压瞬时值为u=U m sinωt，三个电流表各有不同的读数．现保持U m不变，使ω减小，则三个电流表的读数将变小，将变大．（选填“A1”、“A2”或“A3”）
17．（4分）如图甲所示，100匝的线圈（图中只画了2匝）两端A、B与一个电压表相连．线圈内有指向纸内方向的磁场，线圈中的磁通量在按图乙所示规律变化．端电势较高，（选填“A”或“B”）；电压表的示数为V．
四．实验题．本题共3小题，共12分．
18．（4分）在“用单摆测定重力加速度”的实验中，某同学用10分度的游标卡尺测得摆球的直径如图所示，可知摆球的直径为cm．他测得摆球完成N次全振动所用的时间为t，测得的摆线长为l0，小球直径用d表示．根据以上数据，可得当地的重力加速度g为．
19．（4分）如图所示，在“用插针法测定玻璃的折射率”的实验中，一位同学已完成了部分实验操作，他在白纸上O点画出界面aa′的法线MN，并画出一条带箭头的线段AO作为入射光线．在入射光线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，在P3位置插的大头针正好挡住P1、P2的像，在P4位置插的大头针正好挡住大头针P3和大头针P1、P2的像．根据n=可计算出玻璃的折射率，请你在图中完成整个光路图，并标出入射角i和折射角r．
20．（4分）某同学用如图所示的实验装置做“用双缝干涉测光的波长”的实验，他用带有游标尺的测量头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一亮条纹）的中心，此时游标尺上的示数x1=1.15mm；转动测量头的手轮，使分划板的中心刻线对齐第六亮条纹的中心，此时游标尺上的示数x2=8.95mm．双缝间的距离d=0.20mm，双缝到屏的距离L=60cm．实验中计算波长的表达式λ= （用直接测量量的符号表示）．根据以上数据，可计算得出光的波长λ= m．
五．论述计算题．本题共3小题，共30分，解答时写出必要的文字说明、公式或表达式．有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位．
21．（8分）如图所示，图甲是一列简谐横波在t=0时刻的波形图，P点是此时处在平衡位置的一个质点．图乙是质点P的振动图象．
（1）判断这列波的传播方向；
（2）经过时间t1=6s，质点P通过的路程s；
（3）经过t2=30s，波向前传播的距离x．
22．（10分）（1）如图（甲）所示，质量为m的物体静止在桌面上，上端连接一根劲度系数为k的轻质弹簧．现在轻弹簧上端施加一竖直向上的力，使其以速度v匀速上升．
a．经过多长时间物体脱离地面？
b．物体在脱离地面之前，力F做的功多大？
（2）如图（乙）所示，质量为m的物体悬挂在一根劲度系数为k的轻质弹簧下端，静止后物体所在位置为O点．现将物体从O点向下拉离一小段距离x，然后释放，证明物体做简谐运动．（不计空气阻力）
23．（12分）如图所示，空间有磁感应强度为B、方向竖直向上的匀强磁场，两平行光滑金属导轨水平放置，其电阻不计、间距为L，左端接有电阻为R的定值电阻．一质量为m、电阻也为R的导体棒与两导轨接触良好，在水平力F作用下在O位置两侧M、N间做往复运动．t=0时刻起导体棒从M位置开始向右运动，其速度变化规律为v=v m sin ωt，在O位置速度最大．
（1）写出定值电阻中的电流i随时间t变化的表达式；
（2）导体棒从M位置开始运动到第n次到达O位置的过程中，求定值电阻中产生的焦耳热Q及水平力F做的功W；（3）单匝线框在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动产生电流的情形与题中导体棒运动产生电流的情形类似．试求导体棒从M位置第一次运动到O位置的过程中，通过定值电阻的电荷量q．
参考答案与试题解析
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，只有一个选项符合题意，选对得3分，选错或不答的得0分．
1．【解答】A、布朗运动是悬浮于液体中的固体小颗粒的运动；故A错误；
B、扩散现象是由物质分子的无规则运动产生的；故B正确；
C、当r=r0时，分子间的引力和斥力大小相等，方向相反，但两力均不为零；故C错误；
D、当分子间距增大时，分子间的引力和斥力均减小；故D错误；
故选：B．
2．【解答】A、温度是分子平均动能的标志，随着物体温度的升高，物体内分子的平均速率、平均动能增大，但不是每一个分子的热运动速率都增大，故A错误；
B、当分子间距离增大时，如分子力表现为斥力，分子力做正功，分子势能减小，如分子力表现为引力，分子力做负功，分子势能增大，故B错误；
CD、物体的内能变化是与物体吸热或放热有关，还与做功有关，因此只有吸热或放热，没有说明做功情况，无法判断内能变化，故C正确，D错误．
故选：C．
3．【解答】光在光导纤维中传播时，其入射角大于或等于临界角，光线只能在光导纤维中传播，折射不出去，是利用了全反射，光导纤维是利用光的全反射原理来传输信号，传输能量衰减小，故得到广泛应用，故D正确．
故选：D．
4．【解答】由题单色光从空气射向该介质时，入射角i=60°，折射角r=30°，则该介质的折射率为 n===1.73 故选：B．
5．【解答】A、由图读出质点振动的周期T=4s，则频率f===0.25Hz．故A错误．
B、质点做简谐运动，在一个周期内通过的路程是4A，t=10s=2.5T，所以在10s内质点经过的路程是：
S=2.5×4A=10×2cm=20cm．故B正确．
C、在第4s末，质点的位移为0，经过平衡位置，速度最大．故C错误．
D、由图知在t=1 s和t=3 s两时刻，质点位移大小相等、方向相反，故D错误．
故选：B
6．【解答】机械波的速度由介质决定，则简谐机械波在同一种介质中传播时，波速相同，由波速公式v=λf知：频率不同时，波长则不同，故A正确．BCD错误；
故选：A
7．【解答】AB、由u=311sin100πt（V）知，电压的最大值 Um=311V，则电压的有效值为 U==220V，因此电压表的示数为220V．
电流表的示数为 I===2.2A，故A错误，B正确．
C、电热器的发热功率为 P===484W，故C错误．
D、由u=311sin100πt（V）知，ω=100π rad/s，由ω=2πf得：f==50Hz，故D错误．
故选：B
8．【解答】A、由于发电厂的输出电压不变，升压变压器的匝数不变，所以升压变压器的输出电压不变，升压变压器，故A错误；
B、随夏季来临，空调、冷风机等大功率电器使用增多，随着用户耗电量的增大，发电厂的输出功率增大，则升压变压器的输出功率增大，又升压变压器的输出电压U2不变，根据P=UI可输电线上的电流I线增大，根据U损=I线R，输电线上的电压损失增大，根据降压变压器的输入电压U3=U2﹣U损可得，降压变压器的输入电压U3减小，降压变压器的匝数不变，所以降压变压器的输出电压减小，降压变压器，故B错误；
CD、输电线损耗的功率，输电线上电流增大，输电线损耗的功率增大，故C正确，D错误；
故选：C
9．【解答】A、根据=n，知入射角不等于0°，则折射角也不等于0°，所以光线进入材料时不可能垂直于界面，故A错误．
B、此图中光线发生反射，没有发生折射，故B错误．
C、根据题意知，折射线与入射线位于法线的同一侧，该图符合折射的规律，故C正确．
D、光线从材料右侧面射出时，违反了折射规律：折射线与入射线位于法线的同一侧，故D错误．
故选：C
10．【解答】火车做匀加速运动，速度为v=v0+at，以火车为参照系，线圈是运动的，线圈左（或右）边切割磁感线
产生的感应电动势为 E=BLv，线圈两端的电压 u=E=BLv=
BLv0+BLat，由此可知，u随时间均匀增大．线圈完全磁场中时，磁通量不变，没有感应电流产生．由于火车做加速运动，通过线圈左边的时间长，通过线圈右边的时间短，由图象可知，D正确；
故选：D．
二．不定项选择题．本题共4小题，每小题4分，共16分．在每小题给出的四个选项中，可能有一个或多个选项符合题意，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分．
11．【解答】A、机械波传播时需要介质，而电磁波的传播不需要介质，故A错误；
B、机械波和电磁波在同一种介质中传播的速度是不相同的，故B错误；
C、机械波和电磁波都能发生反射、折射、干涉和衍射现象，都具有波的特性；故C正确；
D、机械波可能是横波也可能是纵波，而电磁波都是横波；故D正确．
故选：CD．
12．【解答】多普勒效应是指波源或观察者发生移动，而使两者间的距离发生变化，使观察者收到的频率发生了变化；
A、利用地球上接收到遥远天体发出的原子光谱线的移动来判断遥远天体相对地球运动的速度，利用了多普勒效应，故A正确；
B、有经验的战士从炮弹飞行的尖叫声判断飞行炮弹是接近还是远去，频率变高表示靠近，频率降低表示远离，利用了多普勒效应，故B正确；
C、铁路工人用耳贴在铁轨上可判断火车的运行情况，是因为声音在固体中传播的快的特点，与多普勒效应无关，故C错误；
D，因声音可以在固体中传播，并且声音在固体中传声的能力比空气中强，因过去的剑客睡觉时用剑鞘做枕头可以更清楚的听见声音，故D错误．
故选：AB
13．【解答】A、由图看出A光的偏折角大于B光的偏折角，根据折射定律可知A光的折射率大于B光的折射率，A 光的频率也大于B光的频率，由光电效应方程E k=hγ﹣W0，可知A光照射该金属释放的光电子的最大初动能一定比B光的大，故A正确．
B、金属单位时间内释放的光电子数目由光的强度决定，与光的频率无关，所以A光单位时间内照射该金属释放的光电子数不一定比B光的多．故B错误．
C、A光的频率大，则波长小，根据双缝干涉条纹间距公式△x=知，A光比B光的相邻亮条纹间距小．故C正确．
D、A光的折射率大，B光的折射率小，根据v=得，两光在同一介质中传播，A光的传播速度比B光的传播速度小．故D错误．
故选：AC
14．【解答】A、ab边进入磁场时，磁通量增大，根据楞次定律可知，电流为逆时针，即为a→b→c→d→a，故A正确；
B、ab边进入磁场时，磁通量减小，根据楞次定律可知，电流为顺时针，即为a→d→c→b→a，故B错误；
C、由于进入和离开时的速度相等，而线框边长小于磁场区域，而线框完全进入磁场后加速，故线框一定在磁场中先做减速运动，故速度一定大于匀速运动时的速度，故最大速度大于，故C错误；
D、根据功能关系可知，减小的重力势能全部转化电热，故在ab边进入磁场到ab边穿出磁场过程中，产生的电热为Q=mgH；故D正确．
故选：AD．
三．填空题．本题共3小题，每小题4分，共12分．
15．【解答】由题有：W=800J，△U=350J
根据热力学第一定律得：△U=W+Q
得 Q=△U﹣W=350﹣800=﹣450J＜0，所以气体放出450J的热量．
故答案为：放出，450．
16．【解答】由公式f=知，后来交流电的频率变小，线圈的感抗变小，电容器的容抗变大，对电阻没影响，所以A1示数将减小，A2数将增大，A3示数不变，
故答案为：A1，A2．
17．【解答】磁通量向里增大，由楞次定律可知，A点电势高，B点电势低；
根据图示图象，由法拉第电磁感应定律得感应电动势为：
E=n=100×=50V，
故答案为：A； 50．
四．实验题．本题共3小题，共12分．
18．【解答】由图示游标卡尺可知，主尺的示数是20mm，游标尺的示数是4×0.1mm=0.4mm，则游标卡尺的示数，即
小球直径 d=20mm+0.4mm=20.4mm=2.04cm；
单摆摆长L=l0+
单摆的周期 T=
由单摆周期公式T=2π
可知，g==．
故答案为：2.04；
19．【解答】连接P3、P4作为出射光线，P3P4与玻璃砖下边界的交点为O′，连接O、O′做为折射光线，入射光线与法线的夹角为入射角i，折射光线与法线的夹角为折射角r，光路图如图．
答：如上图所示．
20．【解答】根据双缝干涉条纹的间距公式△x=λ得：
λ==
代入数据得：
λ==5.2×10﹣7m．
故答案为：，5.2×10﹣7．
五．论述计算题．本题共3小题，共30分，解答时写出必要的文字说明、公式或表达式．有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位．
21．【解答】解：（1）由图乙知，t=0时刻质点P正向上振动，所以根据波形平移法知，该波沿x轴正方向传播．（2）从图乙可知振动周期为 T=4s，一个周期内质点通过的路程为4A，则经过时间t1=6s=1.5T，质点P通过的路程为：s=1.5×4A=6×2cm=12cm
（3）波速为：v===2m/s
经过t2=30s，波向前传播的距离 x=vt2=2×30m=40m
答：（1）这列波的传播方向沿x轴正方向；
（2）经过时间t1=6s，质点P通过的路程s是12cm；
（3）经过t2=30s，波向前传播的距离x是60m．
22．【解答】解：（1）a、设物块刚脱离地面时弹簧上端上升的距离为x，物块刚脱离地面时弹簧的拉力等于物块的重力，则有：
mg=kx
解得：x=．
因弹簧上端做匀速运动，则运动时间为：t==
b、物体在脱离地面之前，力F做的功为：W=x==
（2）取竖直向下为正方向．物体静止在O点时弹簧伸长的长度为：x0=
将物体从O点向下拉离的距离为x时，弹簧的弹力大小 k（x0+x）
物体振动的回复力大小为 F=k（x0+x）﹣mg=kx，回复力方向竖直向下，与位移方向相反，设位移为s时，则有：F=﹣ks，符合简谐运动的特征，所以物体做简谐运动．
答：（1）a．经过时间物体脱离地面．
b．物体在脱离地面之前，力F做的功为．
（2）证明见上．
23．【解答】解：（1）导体棒运动时的速度为 v=v m sinωt，产生的感应电动势为：
e=BLv=BLv m sinωt
由欧姆定律得：导体棒中的电流为：i=
则电流i随时间t变化的表达式为：i=sinωt
（2）导体棒中产生的感应电动势的最大值为：E m=BLv m
有效值为：E=E m．
通过R的电流的有效值为：I=，
电阻R产生的热量为：Q=I2Rt
解得：Q=
由功能关系可知：W=2Q+mv2
解得：W=+mv m2
（3）由题意可知：E m=BSω
而△Φ=BS=
平均感应电动势为：E=
平均感应电流为：I=
通过定值电阻的电荷量为：q=It
联立解得：q=
答：（1）定值电阻中的电流i随时间t变化的表达式是i=sinωt；
（2）定值电阻中产生的焦耳热Q是，水平力F做的功W是+mv m2．（3）通过定值电阻的电荷量是。