【物理】山西省运城市2024-2025学年高二下学期4月期中试题（解析版）

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1．本试卷满分100分，考试时间75分钟。
2．答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3．考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
4．本卷命题范围：选择性必修第一册第二章至第四章，选择性必修第二册第二章至第四章。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．
1. 关于电磁波，下列说法正确的是（ ）
A. 电磁波是一种纵波
B. 麦克斯韦预言并证实了电磁波的存在
C. 机场安检利用了射线穿透本领强的特性
D. 发射电磁波进行信号传递时，只能采用调频一种方式进行调制
【答案】C
【解析】A．电磁波是一种横波，A错误；
B．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，B错误；
C．机场安检利用了射线穿透本领强的特性，C正确；
D．发射电磁波进行信号传递时，调制方式有调频和调幅等多种方式，D错误。
故选C。
2. 如图所示，四个相同的小球分别用轻绳固定在同一个水平直杆上，其中．现球在频率为的驱动力作用下做简谐运动，下列说法正确的是（ ）
A. 球的振幅最大
B. 球的振幅最小
C. 球的固有频率最大
D. 4个小球运动的频率均为
【答案】D
【解析】AB．球在驱动力的作用下做简谐运动后，、、三个小球均做受迫振动，因，故球发生共振现象，球振幅最大，A、B错误；
C．根据，可知球的固有频率最小，C错误；
D．4个小球均做受迫振动，故运动的频率均为，D正确。
3. 如图所示，直角三角形为一棱镜的截面，其中，一束单色光沿平面自边上的点射入棱镜，恰好在边发生全反射且反射光线垂直于边，则该棱镜对该单色光的折射率为（ ）
A. 2B. C. D.
【答案】B
【解析】光路如图所示
根据几何关系，可知光在边发生全反射的临界角，则该棱镜对该单色光的折射率
故选B。
4. 如图所示的振荡电路中，某时刻线圈中的磁场方向向下且正在减弱．、为电容器的上、下极板，自感线圈的自感系数为，电容器的电容为。关于该时刻，下列说法正确的是（ ）
A. 电流变大
B. 电容器正在充电
C. 板带正电，板带负电
D. 若将电容器的极板稍微上移少许，则振荡电路的周期变大
【答案】B
【解析】ABC．该时刻，线圈中的磁场方向向下且正在减弱，电流变小，说明磁场能正在向电场能转化，电容器正在充电，由安培定则可知，电流流向由到，可知极板带负电，极板带正电，AC错误，B正确；
D．若将电容器的极板稍微上移少许，根据
可知电容减小，由振动电路周期公式
可知振动电路的周期变小，D错误。
5. 如图甲所示，矩形线圈在匀强磁场中匀速转动可以产生交变电流，其电动势随时间变化的图像如图乙所示．已知线圈电阻，电阻，电流表为理想电表，则下列说法错误的是（ ）
A. 图示位置产生的感应电动势最大B. 电阻两端的电压为
C. 电流表的示数为D. 矩形线圈的转速为
【答案】A
【解析】A．图示位置，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量变化率为0，则产生的感应电动势为0，A错误，符合题意；
BC．由图乙可知，电动势有效值
电流表的示数为电流有效值，根据欧姆定律可得，电流表的示数
则电阻两端电压
BC正确，不符题意；
D．由图乙可知，周期
则矩形线圈的转速
D正确，不符题意。
故选A
6. 同种介质中有两列相向传播的简谐波，时刻的波形如图所示，两列波分别传到和处．已知两列简谐波的周期均为，下列说法正确的是（ ）
A. 两列波的起振方向均向下
B. 两列波在介质中的传播速率均为
C. 振动加强点的位移始终大于振动减弱点的位移
D. 处的质点为振动加强点，且振幅为
【答案】D
【解析】A．根据“同侧法”，可知两列波的起振方向均向上，A错误；
B．由图可知，两列波的波长均为
则两列波在介质中传播速率均为
B错误；
C．质点的位移一直在变，振动加强点的位移可能小于振动减弱点的位移，C错误；
D．由于两波源的起振方向相同，波程差
故处的质点为振动加强点，且振幅
D正确。
故选D。
7. 如图所示，一木箱固定在水平地面上，木箱顶端固定一轻质弹簧，弹簧下端悬挂一重物．将重物竖直下拉一段距离后放手，重物到达最高点时弹簧恰好处于原长．已知重物运动过程中未触及木箱底部，弹簧的最大弹性势能为（，为弹簧的劲度系数，为弹簧的形变量），弹簧始终处在弹性限度内，重力加速度为，不计空气阻力，则重物的最大动能为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】分析可知，重物做简谐运动，设弹簧的劲度系数为，重物的质量为，在平衡位置时有
重物到达最高点时弹簧恰好处于原长，则振幅
根据对称性可知，重物处于最低点时，弹簧的弹性势能最大，有
当重物处于平衡位置时，动能最大，从最低点到平衡位置，根据能量守恒定律有
联立解得
8. 如图所示，半径为r的导电圆环（电阻不计）绕垂直于圆环平面、通过圆心O的金属轴以角速度ω逆时针匀速转动，圆环上接有阻值为R的金属辐条OA，在圆环圆心角∠MON=120°的范围内（两条虚线之间）分布着垂直圆环平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，圆环的边缘通过电刷P和导线与一阻值为R的定值电阻相连，定值电阻的另一端通过导线接在圆环的中心轴上。在圆环匀速转动过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 辐条转至图示位置时，电流方向由O流向A
B. 辐条切割磁感线时，辐条两端的电压为
C. 导电圆环转动一周，辐条的发热量为
D. 导电圆环转动一周，流过定值电阻的电荷量为
【答案】C
【解析】A．由右手定则可知，辐条转至图示位置时，电流方向由A流向O，故A错误；
B．辐条切割磁感线产生的电动势
则辐条两端的电压
故B错误；
C．辐条切割磁感线时，电路中的电流
导电圆环转动一周的过程中，辐条切割磁感线的时间
故辐条的发热量
故C正确；
D．导电圆环转动一周，流过定值电阻R的电荷量
故D错误。
故选C。
二、多项选择题：本题共2小题，每小题6分，共12分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分．
9. 关于光现象，下列说法正确的是（ ）
A. 光导纤维传输信号利用了光的干涉
B. 只有波长较长的光才能发生衍射现象
C. 医学上用激光做“光刀”来切除肿瘤是应用了激光能量大的特点
D. 3D电影利用了光的偏振原理，观众戴的眼镜是一对透振方向互相垂直的偏振片
【答案】CD
【解析】A．光导纤维传输信号利用了光的全反射，故A错误；
B．衍射现象是波的特性之一，任何波长的光波都会发生衍射现象，故B错误；
C．用激光来切除肿瘤是应用激光的频率高、能量大的特点，故C正确；
D．观看立体电影时，观众戴的眼镜是一对透振方向互相垂直的偏振片，故D正确。
故选CD。
10. 如图所示，理想变压器原线圈接在电压的交流电源上，原线圈中的电流表为理想电表，副线圈接“6V，3W”的灯泡．闭合开关S，灯泡恰好正常发光，下列说法正确的是（ ）
A. 原、副线圈匝数之比为2:1
B. 电流表的示数为1A
C. 原线圈的输入功率为3W
D. 副线圈中的电流每秒钟方向改变50次
【答案】AC
【解析】A．由表达式可知，原线圈的电压最大值
则原线圈电压的有效值
根据理想变压器电压与匝数关系可得
故A正确；
B．灯泡正常发光，故副线圈中的电流有效值为
由理想变压器电流与匝数关系有
解得
则电流表的示数为0.25A，故B错误；
C．理想变压器没有能量损失，原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，即
故C正确；
D．原线圈中交变电压的周期
交变电流在一个周期内方向改变2次，理想变压器不改变交流电的周期，故副线圈中的电流每秒钟方向改变100次，故D错误。
故选AC。
三、非选择题：本题共5小题，共56分．
11. 某实验小组用如图甲所示装置做“用单摆测量重力加速度”的实验．
（1）关于图乙中摆线上端的三种悬挂方式，最佳选择是________．（填“A”“B”或“C”）
（2）用游标卡尺测量摆球的直径如图丙所示，则直径________．
（3）某同学测量了多组实验数据，作出了周期的平方与摆长的关系图像如图丁所示，若图像的斜率为，则当地的重力加速度________．（用题中所给字母符号表示）
【答案】（1）C （2）1040 （3）
【解析】（1）三种悬挂方式，C方式悬点确定，摆长不变，故最佳选择是C；
（2）根据游标卡尺的读数规则，可知小球直径．
（3）由单摆周期公式
化简可得
可知斜率
解得
12. 在“用双缝干涉测量红光的波长”实验中，实验装置如图甲所示．
（1）、、三个光学元件依次为________．
A. 单缝、滤光片、双缝
B. 单缝、双缝、滤光片
C. 滤光片、双缝、单缝
D. 滤光片、单缝、双缝
（2）关于此实验，下列说法正确的是________．
A. 调节时应尽量使单缝与双缝在一条直线上且相互垂直
B. 若仅挡住双缝中的一条缝，屏上的条纹就会全部消失
C. 仅将红色滤光片换成蓝色滤光片，则相邻两条亮条纹中心的距离将减小
D. 将单缝向双缝移动一小段距离后，其他条件不变，干涉条纹间距变大
（3）实验过程中，分划板的中心刻线对准第1条亮条纹的中心时，手轮上的示数如图乙所示，读数________；对准第6条亮条纹的中心时，手轮上的读数为．若双缝到光屏的距离为，双缝的间距为，则所测红光的波长________．（用题中所给字母符号表示）
（4）若某同学通过目镜，看到如图丙所示的情形，由于条纹清晰，他没有再进一步进行调节，而是直接进行测量，并根据公式算出波长，则测量得到的波长和准确值相比________．（填“偏大”“偏小”或“不变”）
【答案】（1）D （2）C （3）0.640（0.638~0.642都对） （4）偏大
【解析】（1）ABCD．根据实验装置可知，、、三个光学元件依次为滤光片、单缝、双缝，D正确；故选D。
（2）A．调节时应尽量使单缝与双缝在一条直线上且相互平行，A错误；
B．若仅挡住双缝中的一条缝，屏上将出现衍射条纹，即条纹不会全部消失，B错误；
C．仅将红色滤光片换成蓝色滤光片，因蓝光波长小于红光波长，根据，可知相邻两条亮条纹中心的距离将减小，C正确；
D．将单缝向双缝移动一小段距离后，其他条件不变，干涉条纹间距不变，D错误．
故选C。
（3）根据螺旋测微器的读数规则，可知第1条亮条纹的中心位置刻度；根据题意，可知相邻两条亮条纹的间距，解得．
（4）如图丙所示的情形，会导致测得的条纹间距偏大，根据，可知测量得到的波长和准确值相比偏大．
13. 一列简谐横波在同一均匀介质中沿x轴方向传播，t=0时刻的波形如图甲所示，平衡位置在xM=1cm的质点M的振动图像如图乙所示，质点N的平衡位置在xN=3cm处，求：
（1）该波的传播速率；
（2）t′=0.9s时，质点N的y坐标。
【答案】（1）0.1m/s （2）2cm
【解析】（1）由图甲可知，该波的波长
由图乙可知，该波的周期
则该波的传播速率
（2）由图乙可知，t=0时刻质点M向下振动，根据同侧法，可知该波沿x轴负方向传播，可知t=0时刻，质点N向上振动，由图乙可知，振幅，
可知质点N的振动方程
故t′=0.9s时，质点N的y坐标
14. 如图所示，将半径为的透明介质球固定在水平面上，一束单色光水平入射到介质球上，单色光进入介质球后恰好能照射到和圆心等高的点．已知该单色光在该介质球中的折射率，光在真空中的传播速率为，不考虑反射，求：
（1）球心到入射光束的竖直距离；
（2）单色光在介质球中的传播时间．
【答案】（1） （2）
【解析】（1）设入射角为，折射角为，光路如图所示
由几何关系，有
根据折射率公式有
联立解得
由数学知识有
解得球心到入射光束的竖直距离
（2）单色光在介质球中的传播速率
单色光在介质球中的传播路程
则单色光在介质球中的传播时间。
15. 如图所示，间距、半径的两条竖直圆弧导轨与两足够长的平行金属直导轨、相切于、点，轨道固定在绝缘水平面上，右侧存在方向竖直向上、磁感应强度大小的匀强磁场。质量、长，电阻的金属棒跨放在圆弧导轨的最高点，质量、电阻、边长的匀质正方形金属线框水平放置在两直导轨上。忽略导轨的电阻及所有摩擦，金属棒、金属线框均与导轨始终接触良好，重力加速度取。现将金属棒由静止释放，求：
（1）金属棒刚到达时的速度大小；
（2）金属棒刚到达时，金属棒两端的电势差；
（3）若金属棒与金属线框恰好不接触，则金属线框的焦耳热及金属线框初始时左边到的距离。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）对金属棒，由动能定理有
解得
（2）金属棒刚到达时产生的感应电动势
分析可知，正方形金属线框的左边导线与右边导线并联，则金属线框接入电路的总电阻
金属棒两端的电压
根据楞次定律可知，感应电流的方向由，则点电势低于点电势，故金属棒两端的电势差
（3）分析可知，当金属棒与金属线框恰好不接触时共速，金属棒与金属线框水平方向动量守恒，根据动量守恒定律有
解得
根据能量守恒定律有
解得
则金属线框的焦耳热
对金属棒，根据动量定理
通过金属棒的电荷量
联立解得