四川省眉山市眉山县级学校联考2024-2025学年高二下学期4月期中物理试卷（解析版）

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一、单选题
1. 某鱼漂的示意图如图所示，O、M、N为鱼漂上的三个点。当鱼漂静止时，水面恰好过点。用手将鱼漂向下压，使点到达水面，松手后，鱼漂会上下运动，上升到最高处时，点N到达水面。若从点到达水面至点N到达水面所经历的时间为，不计阻力的影响，以下正确的是（ ）
A. 鱼漂做简谐运动的周期为
B. 点N到达水面时，鱼漂具有向下的加速度
C. 点过水面时，鱼漂的加速度最大
D. 鱼漂由下往上运动时，速度越来越大
【答案】B
【解析】A．鱼漂在水中受到了浮力的作用，由阿基米德浮力定律可知，浮力的大小与鱼漂进入水面的深度成正比，鱼漂所受的重力为恒力，以静止时O点所处位置为坐标原点，则合力的大小与鱼漂的位移大小成正比，方向总是与位移方向相反，所以鱼漂做简谐运动，点M到达水面时鱼漂在最低点，点N到达水面时鱼漂在最高点，鱼漂从最低点到最高点历时0.5s，简谐运动的周期为s=1s
故A错误；
B．点N到达水面时，鱼漂达到了向上的最大位移，所受合力方向向下，所以具有向下的加速度，故B正确；
C．点O过水面时，鱼漂到达了平衡位置，所受合力为零，加速度最小，故C错误；
D．简谐运动的特点可知，鱼漂由下往上运动时，速度先增大后减小，故D错误。
故选B。
2. 水袖是对我国古代服饰衣袖的夸张展现，是戏装的重要组成部分。戏曲演员通过技法和身体的表现力，体现出“行云流水”般的美感。如果某段时间里水袖波形可视为简谐波。如图甲所示为演员水袖表演过程中时刻的波形图。是平衡位置处的质点，图乙为质点的振动图像，则（ ）
A. 该简谐波的传播速度为0.25m/s
B. 该简谐波沿轴负方向传播
C. 处的质点在时位于平衡位置
D. 质点在5s内通过的路程为100cm
【答案】B
【解析】A．由图像可知，
故波速为，A错误；
B．由乙图可知，时刻M质点位于平衡位置沿y轴正方向振动，在甲图中由“同侧法”可知，该简谐波沿轴负方向传播，B正确；
C．由，可知时处的质点振动3.5个周期，因此处的质点在时位于波峰，C错误；
D．质点在5s内通过的路程为，D错误。
故选B。
3. 某同学利用如图所示装置测量某种单色光的波长。若双缝的间距为，屏与双缝间的距离为，测得第1条暗条纹中心到第条暗条纹中心之间的距离为，下列说法正确的是（ ）
A. 中央亮纹最亮最宽
B. 测得单色光的波长
C. 将单缝向双缝靠近，干涉条纹宽度不变
D. 分别用单色光红光、绿光进行实验时，红光形成的相邻明条纹间距比绿光小
【答案】C
【解析】A．中央亮纹最亮，但是中央亮纹宽度与其他亮纹宽度相同，故A错误；
B．从第1条暗条纹中心到第n条暗条纹共有个条纹，根据干涉条纹的宽度与波长的关系可知
解得
故B错误；
C．结合以上分析可知，可知条纹的宽度与单缝、双缝间的距离无关，故C正确；
D．红光波长大于绿光波长，结合B选项分析可知，红光形成的相邻明条纹间距比绿光大，故D错误。
故选C。
4. 下列说法中，正确的是（ ）
A. 图甲是波的衍射现象，甲的左图衍射更明显
B. 图乙中A摆开始振动后，B、C、D、E四个摆中D摆的振幅最大
C. 图丙为两列水波产生的干涉图样，这两列水波的频率可以不同
D. 图丁：紫外线的波长比可见光的波长长，医学中常用于杀菌消毒
【答案】A
【解析】A．图甲是波的衍射现象，甲的左图孔的尺寸更小，衍射现象更明显，故A正确；
B．图乙中A摆开始振动后，由于E摆的摆长等于A摆的摆长，则E摆做受迫振动的频率等于固有频率，E摆发生共振，所以B、C、D、E四个摆中E摆的振幅最大，故B错误；
C．图丙为两列水波产生的干涉图样，这两列水波的频率必须相同，故C错误；
D．图丁：紫外线波长比可见光的波长短，医学中常用于杀菌消毒，故D错误。
故选A。
5. 如图所示，合肥六中物理探究学习小组的同学们，用一束可见光以相同的入射角θ射入半圆形玻璃砖的圆心O，经折射后分为两束单色光A和B，下列说法正确的是（ ）

A. 在真空中，B光波长比A光波长小
B. A、B两束光相比较，在真空中的传播速度A光比B光大
C. 用同一双缝干涉实验装置做实验，A光的干涉条纹间距小于B光的条纹间距
D. 若保持入射点O位置不变，将入射光线顺时针旋转增大入射角，A光先从玻璃中消失
【答案】C
【解析】A．因为A光的偏折程度大于B光，所以根据折射定律可知玻璃对A光的折射率大于对B光的折射率，根据折射率大，频率大，波长短，则A光在真空中的波长小于B光在真空中的波长，故A错误；
B．A、B两束光在真空中的传播速度相等，故B错误；
C．因A光的折射率大于B光的折射率，所以A光的波长小于B光的波长，用同一套双缝干涉装置进行实验，由
可知，A光的干涉条纹间距比B光小，故C正确；
D．根据
可知若保持入射点O位置不变，将入射光线顺时针旋转增大入射角，但是折射角一定小于入射角，所以两束单色光A和B都不会从玻璃中消失，故D错误。
故选C。
6. A、 B是两个完全相同的电热器，A通以图甲所示的方波交变电流，B通以图乙所示的正弦交变电流，则两电热器的电功率之比等于（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】设A、 B的电阻为，根据有效值的定义，对A通以图甲所示的方波交变电流，则有
则
对B图乙所示的正弦交变电流，则有
则
故两电热器的电功率之比
故选C
7. 如图甲所示，200匝总阻值为的圆形线圈两端M、N与一个阻值为的电压表相连，其余电阻不计，线圈内有垂直纸面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，下列说法正确的是（ ）
A. 线圈中产生的感应电流沿顺时针方向
B. 若线圈匝数变为100匝，电压表的示数变为原来的一半
C. 电压表的示数为50V
D. 线圈中产生的感应电动势为100V
【答案】D
【解析】A．穿过线圈的磁通量向里增加，根据楞次定律可知，线圈中产生的感应电流沿逆时针方向，故A错误；
CD．线圈中产生的感应电动势为
电压表的示数为
故C错误，D正确；
B．若线圈匝数变为100匝，即变为原来的一半，由于线圈的总长度不变，则线圈的周长变为原来的两倍，线圈的半径变为原来的两倍，线圈的面积变为原来的4倍；根据
可知电动势变为原来两倍，电压表的示数变为原来的两倍，故B错误。
故选D。
二、多选题
8. 两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于和处，两列波的波速均为0.2m/s，波源的振幅均为4cm，图示为时刻两列波的图像，此刻平衡位置在和的两质点刚开始振动。下列说法正确的是（ ）
A. 两列波波源的起振方向相同
B. 当两列波相遇时，右边的波源振动了3s
C. 两波源间有7个振动加强点
D. t=3s时，x=0.5m处的质点运动的总路程为16cm
【答案】CD
【解析】A．波源位于处的波源起振方向为轴负方向，波源位于处的波源起振方向为轴正方向，起振方向相反。故A错误；
B．两列波的波速相同，时刻，两波相距
所以从时刻到相遇所用时间为
已知右边波的波长为
周期为
右侧波源开始振动到时刻的时间为
所以，当两列波相遇时，右边的波源振动的时间为
故B错误；
C．设两波源之间加强点的坐标为，则加强点到两波源的波程差为
的取值范围为
则振动加强的点（，，…）
的取值有、、、共个值，故两波源间有7个振动加强点。故C正确；
D．右侧的波传到处的时间为
左侧的波传到处的时间为
所以2.5s之内，在处质点的路程为
之后两列波在处相遇，叠加为振动增强点，两列波的振幅相同，在处质点的路程为
因此t=3s时，x=0.5m处的质点运动的总路程为
故D正确。
故选CD。
9. 如图所示，一理想变压器接在一个输出电压有效值不变的正弦式交流电源上，R1为定值电阻，R2为光敏电阻（光照越强阻值越小），L为阻值不变的灯泡，所有电表均为理想交流电表，下列说法正确的是（ ）
A. 保持单刀双掷开关K与a连接，增加R2的光照强度，电压表示数变小
B. 保持单刀双掷开关K与a连接，增加R2的光照强度，电流表A1示数变小
C. 保持R2的光照强度不变，将单刀双掷开关K由a扳向b，灯泡L变亮
D. 保持R2的光照强度不变，将单刀双掷开关K由a扳向b，电流表A1示数变小
【答案】AC
【解析】B．保持单刀双掷开关K与a连接，由变压器原副线圈匝数比不变，原线圈两端电压不变可知，副线圈两端电压不变，增加光照强度，R2阻值减小，灯泡L与R2并联的总电阻减小，副线圈中的电流增大，则原线圈中电流增大，故B错误；
A．在副线圈所在回路中，由于电流增大，则R1的分压增大，电压表示数变小，故A正确；
CD．保持R2的光照强度不变，将单刀双掷开关K由a扳向b，变压器原线圈匝数减小，则副线圈两端电压增大，负载总电阻不变，副线圈所在回路电流增大，则灯泡L与A2电流增大，A1电流增大，故C正确，D错误。
10. 如图甲所示，单匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴OO′匀速转动，从某时刻开始计时，产生的感应电动势随时间的变化图像如图乙所示，若外接电阻，线圈电阻，则下列说法中正确的是（ ）
A. 0.03s末穿过线圈的磁通量最大
B. 该交流电电流方向每秒改变50次
C. 电阻在1分钟内产生的热量为
D. 从时刻转过60°的过程中，通过线圈某截面的电荷量为
【答案】BD
【解析】A．由图乙知，0.03s末线圈产生的感应电动势最大，则0.03s末线圈平面与磁场平行，线圈的磁通量为0，故A错误；
B．交流电周期为0.04s，电流每个周期方向改变两次，所以该交流电电流方向每秒改变50次，故B正确；
C．由图乙知，线圈产生感应电动势的最大值
则线圈的最大电流
电阻在1分钟内产生的热量为
故C错误；
D．从时刻转过60°的过程中，通过线圈某截面的电荷量为
结合C选项中的感应电动势的最大值表达式可知
故D正确。
故选BD。
三、实验题
11. 小凯同学家有一个摆件上挂着一个球形透明物，为了弄清这个球形物体的材质是什么，小凯设计了一个实验来测定该球体的折射率。
（1）小凯同学先用游标卡尺测量球体的直径，测量结果如图甲所示，球体直径_____cm；
（2）图乙是小凯同学设计的实验原理图，他将该球体固定在水平桌面上，找来一支激光笔，射出一束沿水平方向的红色激光照在球体上，调整水平激光的高度，当看到光线在进出球体时没有发生偏折时，说明激光通过了球体的球心（如图中），在球体上光线出射的位置做一个记号（图中点）。将激光笔竖直向上移动，保持入射光线水平，当光线经球体发生折射后恰好能从点射出时，将激光笔固定，测量得到该过程中光线向上移动的距离为。根据所测数据可求得球体的折射率为_____（，计算结果保留两位有效数字）；
（3）若实际操作中，小凯最终调到的水平光线从球体内出射时的位置相对点向上偏了一点，他仍按照（2）中原理计算折射率，实验结果将_____（填“偏大”、“偏小”或“没有影响"）；
（4）如果将光线继续上移，_____（填“能”或“不能”）看到光在球体内发生全反射。
【答案】（1）5.00 （2）1.8 （3）偏大 （4）不能
【解析】（1）球体直径
（2）如图所示
设光线由A点射入，入射角为，折射角为，则
，
，
则
（3）若实际操作中，小凯最终调到的水平光线从球体内出射时的位置相对点向上偏了一点，则会造成d偏小，即AP偏大，n的测量值偏大。
（4）如果将光线继续上移，由于光线射出球体时的入射角始终等于射入球体时的折射角，而光线射入球体时的入射角小于，所以光线射出球体时的折射角必小于，不能发生全反射。
12. 1785年，库仑发表了《关于电学和磁学的第一篇科学论文报告》，记述了他受万有引力的启发，通过类比思想测定电荷之间的引力是否遵从距离平方反比定律，库仑当时的思考和实验过程如下：
（1）根据单摆做简谐运动的周期公式及地球表面物体所受重力与万有引力的关系，可以得到单摆的周期和地球半径的关系________（用、、、、）表示。
（2）库仑把电荷之间引力与万有引力进行类比，设计了电摆实验仪，其结构如图所示。G为绝缘金属球，S为一端有镀金的小圆纸片的小针，悬挂在丝线下端。让G与S带上异号电荷。由于S受G的电引力作用，小针将摆动，测量出G的球心与S在距离取不同值时，小针摆动的周期，就可以判断周期是否与距离成正比。某次实验的测量数据如下：
（3）类比万有引力的思想，三次振动的周期之比应为________，而实际测量时，第二次和第三次周期比理论值偏大，改变和摆长多次实验均出现类似情况，产生误差的主要原因可能是________。
A．实验过程中带电球漏电
B．电摆摆长不合适
C．时间读数的偶然误差
库仑对实验结果进行修正后，与理论值基本符合。于是，库仑得出由电荷之间的引力也遵从距离平方反比定律的结论。
【答案】（1） （3） A
【解析】（1）[1]根据和联立可得
（3）[2] 类比万有引力的思想，结合可知三次振动的周期之比应为
[3]而实际测量时，第二次和第三次周期比理论值偏大，改变和摆长多次实验均出现类似情况，产生误差的主要原因可能是带点小球漏电，导致加速度变小，周期偏大。
故选A。
四、解答题
13. 如图所示，和是两条足够长、相距为的平行金属导轨，左侧圆弧轨道表面光滑，右侧水平轨道表面粗糙，并且右侧空间存在一竖直向上、磁感应强度大小为的匀强磁场。在左侧圆弧轨道上高为处垂直导轨放置一导体棒，在右侧水平轨道上某位置垂直导轨放置另一导体棒。已知棒和棒的质量分别为和，接入回路部分的电阻均为，棒与水平轨道间的动摩擦因数为，圆弧轨道与水平轨道平滑连接且电阻不计。现将棒由静止释放，让其沿轨道下滑并进入磁场区域，最终在棒左侧距为处停下，此过程中棒因摩擦一直处于静止状态。重力加速度为，求：
（1）棒刚进入磁场时所受安培力的大小；
（2）棒在磁场中的运动时间；
（3）若水平轨道光滑，求棒从开始运动到最终达到稳定状态的过程中所产生的热量以及为使两棒不相碰，棒初始位置与的最小距离。
【答案】（1） （2） （3），
【解析】（1）棒下滑过程，根据机械能守恒可得
解得
棒刚进入磁场时，产生的电动势为
回路电流为
棒所受安培力大小为
联立解得
（2）从棒进入磁场到停止运动过程运，由动量定理得
其中
解得
（3）若水平轨道光滑，棒、棒组成的系统满足动量守恒，最终达到共速，设其为，则有
根据能量守恒定律可得
又
联立解得
双棒均运动时安培力表达式为
对棒运用动量定理可得
其中
联立可得
14. 如图所示，一小型交流发电机中，线圈ABCD（电阻不能忽略）以角速度ω=50πrad/s绕垂直于磁场的轴OO'匀速转动，发电机感应电动势的最大值。线圈通过滑环与理想变压器原线圈相连，变压器副线圈与电阻相接，电表均为理想交流电表，电压表示数为U =160V，电流表示数为I =6A，从线框转至中性面位置开始计时。
（1）求线框中感应电动势的频率；
（2）求线框中感应电动势的瞬时值表达式；
（3）若原、副线圈匝数比为4：1，求电阻R的阻值及消耗的电功率P。
【答案】（1） （2） （3）；
【解析】（1）线框中感应电动势的频率为
（2）从线框转至中性面位置开始计时，故瞬时值表达式为
（3）根据理想变压器输入功率等于输出功率，可知电阻R上消耗的电功率为
根据理想变压器电压比等于匝数比，可得
可得副线圈两端电压为U2=40V
根据
可得电阻R的阻值为
15. 如图所示，直角玻璃三棱镜置于空气中，一单色细光束从的中点垂直于面入射。棱镜的折射率，，求：
（1）光第一次从棱镜内射出时的折射角；
（2）出射点到点的距离。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）光路图如图所示
设该玻璃的临界角为，有
解得
由几何关系知，则光在面发生全反射，又
由折射定律有
解得
（2）设光线分别经过面、面的、点，由几何关系有
，
解得实验次数
15次振动所需时间/s
1
18
20
2
36
43
3
54
69