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广州市三校（四中、三中、培正）2023-2024学年高二下学期期中考试
物理
一、单选题（本题共7小题，每小题4分，共28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．下列说法正确的是（　　）
A．只有障碍物的尺寸或缝的宽度与波长相近或者比波长更小时，才能产生衍射现象
B．交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率变化，从而确定车辆行进的速度是利用了波的反射
C．波发生折射时，波的频率、波长、波速均发生变化
D．围绕正在发声的音叉走一圈，就会听到声音忽强忽弱，是声波的干射现象
2．如图为某风力发电机简易模型图。在风力作用下，风叶通过转轴带动条型磁铁转动，在线圈L中产生感应电动势的瞬时表达式为（V）,将线圈L与一电阻R相连，则（　　）
A．磁铁转到图示位置时，线圈L中的磁通量最小
B．线圈L中感应电动势的有效值为44V
C．风叶每转动一圈，电阻R中电流方向改变两次
D．若风叶的转速不变，增大R的阻值，则电阻R上消耗的功率一定增大
3．水上乐园的冲浪池示意图如图，波浪从深水区向浅水区传播时，波长将变短。图中游客在波浪池中随波浪运动，下列说法正确的是（　　）
A．游客将随波浪冲到浅水区 B．此时游客正在向上运动
C．冲浪池表面的波浪属于纵波 D．波浪传到浅水区频率增大
4．如图甲所示，在一条张紧的绳子上挂几个摆，a、c摆的摆长相同且小于摆的摆长。当摆振动的时候，通过张紧的绳子给其他各摆施加驱动力，使其余各摆也振动起来。图乙是摆稳定以后的振动图像，图丙是c摆的共振曲线，不计空气阻力，则（　　）
A．b、c摆振动达到稳定时，b摆振幅较大
B．若减小a摆的振动周期，则c摆共振曲线的峰将向右移动
C．a、c摆的固有周期相等
D．由图乙可知，此时摆的周期大于
5．如图甲所示，摆钟是较有年代的一种计时钟表，其基本原理是利用了单摆的周期性。小亦同学为理解其原理，自制模拟实验，如图乙所示，细线下悬挂一个除去了柱塞的注射器，注射器内装上墨汁。当注射器在竖直面内摆动时，其运动可视为简谐运动，沿着垂直于摆动方向匀速拖动一张硬纸板，注射器流出的墨水在硬纸板上形成了如图丙所示的曲线。下列说法中正确的是（　　）
A．拖动硬纸板的速度越大，注射器振动的周期越长
B．注射器经过平衡位置时合外力不为零
C．减小注射器摆开的角度，相同时间内完成全振动的次数会增加
D．注射器做简谐运动的回复力是由重力和摆线拉力的合力提供
6．如图是某鱼漂的示意图，O、M、N为鱼漂上的三个点。当鱼漂静止时，水面恰好过点O。用手将鱼漂向下压，使点M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。鱼漂的运动可看成简谐运动，下列说法正确的是（　　）
A．鱼漂的机械能守恒
B．点M到达水面时，鱼漂的加速度最大且方向向下
C．松手后，当鱼漂由下往上运动时，速度先变大后变小
D．一个周期内，鱼漂的点O只有一次到达水面
7．如图所示的理想变压器，原、副线圈上接有完全相同的五个灯泡，A、B两点间输入有效值恒为UAB的正弦交流电压。当开关S断开时，L1、L2、L3和L4四个灯泡的亮度相同。原、副线圈匝数分别为n1、n2，灯泡的阻值恒定，副线圈两端电压用UCD表示，开关S闭合后五个灯泡均不损坏，下列说法正确的是（ ）
A．n1：n2=1:3
B．开关S断开时，UAB：UCD=3:1
C．开关S闭合时，IL1：IL2=3:4
D．开关S闭合时，灯泡L1的亮度比S断开时亮
二、多项选择题（共3小题，每小题6分、共18分，在每小题给出的四个选项中，有多选项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全得3分，有选错得0分）
8．如图甲所示，“战绳”是一种新型锻炼身体的方法。把绳子的一端固定在一点，用手握住绳子的另一端，上下抖动使绳子振动起来，可以达到锻炼身体的效果。如图乙为t=0时刻的波形图，此时绳波在向右传递。已知锻炼时手上下抖动的频率为5Hz，下列说法正确的是（　　）
A．该列绳波的波速为100m/s
B．t=0.1s时，x=3m处的质点到达平衡位置且向下振动
C．t=0.25s时，处的质点到达波峰位置
D．t=0.25s时，处的质点速度最大
9．安全带是汽车行驶过程中生命安全的保障带。如图，在汽车正面碰撞测试中，汽车以72km/h的速度发生碰撞。车内假人的质量为50kg，使用安全带时，假人用时0.8s停下；不使用安全带时，假人与前方碰撞，用时0.2s停下。以下说法正确的是（ ）

A．碰撞过程中，汽车和假人的总动量守恒
B．安全带减小了碰撞过程中假人的动量变化量
C．安全带减小了碰控过程中假人的动量变化率
D．使用安全带时，假人受到的平均作用力约为1250N
10．风能是一种清洁无公害可再生能源，风力发电非常环保，且风能蕴量巨大，截至2023年底，中国风电装机容量接近4亿千瓦，位居世界第一。如图为某风力发电场向一学校供电线路图，发电场的输出功率为10kW，输出电压为250V，用户端电压为220V，输电线总电阻，升压变压器原、副线圈匝数比，变压器均为理想变压器，下列说法正确的是（　　）
A．降压变压器的匝数比 B．输电线上的电流为40A
C．该输电系统的输电效率为 D．深夜学校的用电器减少，输电线上损失的功率将变小
三、非选择题（本题共5小题，共54分，考生根据要求作答）
11．（6分）某同学自己在家里做单摆测定重力加速度的实验，由于没有摆球，他用一块不规则的石块代替，用细线将石块系好，结点为A，细线上端固定于O点，如图甲所示，然后用刻度尺测量细线的长度L作为摆长，将石块拉开一个小角度（约）并由静止释放，石块摆到最低点时开始计时，用秒表测量完成50次全振动的总时间t，由求出周期，改变OA间细线的长度，再做几次实验，记下相应的L和T如下表：
实验次数 1 2 3 4 5
摆线长L（cm）
50次全振动时间t（s）
周期T（s）
(1)第4次实验时的秒表示数如图乙所示，它的示数为 s；
(2)该同学根据实验数据作出的图像如图丙所示，图丙中图像没有通过原点的原因是 ；
(3)取，由图丙求出重力加速度 （结果保留三位有效数字）；
(4)把细线的长度作为摆长，并由图丙求出的g值 （选填“大于”“小于”或“等于”）当地的真实值。
12．（10分）如图（a），光电门1、2固定在气垫导轨上，滑块A静置于光电门1左侧，滑块B静置于光电门1、2之间，现用该装置验证A、B碰撞前后系统动量守恒。完成下列相关实验内容。
(1)实验原理
若气垫导轨水平，A、B质量分别为、；A向右运动，遮光片通过光电门1的遮光时间为，A、B碰后粘在一起运动，遮光片通过光电门2的遮光时间为。当 （用、表示）时，系统动量守恒得到验证。
(2)实验操作
①调节气垫导轨水平：接通气源，仅将A放置于光电门1的左侧，轻推A，若遮光片通过光电门1的遮光时间大于通过光电门2的遮光时间，则需要适当 （选填“升高”“降低”）导轨左端，反复调节使气垫导轨水平；
②再将A、B如图（a）放置，轻推A，使A、B碰撞并粘在一起，记录、的值；
③重复步骤②，多次实验，记录多组、数据；
(3)实验数据处理
把记录的数据在图（b）中描点连线，作出图线，其斜率 （保留两位有效数字）；
已知，，若相对误差是实验误差允许范围，则该实验是否验证了A、B碰撞前后系统动量守恒？ （选填“是”“否”）；理由是 。
13．（10分）在电视剧《西游记》中，孙悟空为朱紫国国王悬丝诊脉，中医悬丝诊脉悬的是“丝”，“诊”的是脉搏通过悬丝传过来的振动，即通过机械波判断出病灶的位置与轻重缓急。如示意图所示，假设在0点脉搏跳动产生了一列沿x轴正方向传播简谐横波。在时，波传播到轴上的质点B，在它的左边质点A位于正的最大位移处，在时，质点A第一次出现在负的最大位移处，求：
（1）该波的周期；
（2）该波的波速大小；
（3）从时开始到质点E刚刚振动时，经历的时间及在该段时间内质点A通过的路程，并画出此时的波形图。

14．（12分）如图所示，交流发电机两固定磁极间存在磁感应强度的匀强磁场，转子为匝数n＝5000、边长、电阻的正方形线圈，在磁场中绕垂直磁场方向的轴OO＇以角速度匀速转动。发电机连接理想变压器的原线圈，副线圈连接了若干只“20V 10W”的灯泡。
（1）从转子平面转至中性面开始计时，写出发电机产生的电动势e的瞬时值表达式。
（2）接入的灯泡均正常发光时，转子消耗的功率，求：
①原、副线圈的匝数比；
②副线圈接入电路的灯泡个数N。

15．（16分）如图为某个有奖挑战项目的示意图，挑战者压缩弹簧将质量的弹丸从筒口A斜向上弹出后，弹丸水平击中平台边缘B处质量为的滑块，滑块下面是质量为的“L形”薄板，只要薄板能撞上P处的玩具小熊就算挑战成功。已知弹丸抛射角，滑块离地高度为，B与P处的小熊相距，薄板长度，最初滑块在薄板的最左端；滑块与薄板间的动摩擦因数为，薄板与平台间的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力；薄板厚度不计，弹丸和滑块都视为质点，重力加速度。
（1）求弹丸在筒口A的速率vA以及A、B间的水平距离x；
（2）若弹丸与滑块发生弹性碰撞，且滑块和薄板右侧挡板碰撞后立即粘在一起，试通过计算判定挑战是否成功。
参考答案：
1．D
【解析】A．衍射是波特有的现象，所以一切波都会发生反射和衍射现象，在障碍物的尺寸可以跟光的波长相比或者比光的波长还小时，才能发生明显衍射现象，故A错误；
B．测速雷达向行进中的车辆发射频率已知的超声波，根据反射波的频率变化判断车速，这是利用了波的多普勒效应，故B错误；
C．波发生反射是在同一种介质中，波的频率、波长和波速均不变，故C错误；
D．围绕正在发声的音叉走一圈，就会听到声音忽强忽弱，是声波的干涉现象，故D正确。
故选D。
2．C
【解析】A．磁铁转到图示位置时，线圈L中的磁通量最大，A错误；
B．线圈L中感应电动势的有效值为
B错误；
C．风叶每转动一圈，电阻R中电流方向改变两次，C正确；
D．电阻R上消耗的功率
若风叶的转速不变，增大R的阻值，则电阻R上消耗的功率一定减小，D错误。
故选C。
3．B
【解析】A．根据机械振动的特点，可知游客在所处位置上下运动，不会随波浪冲到浅水区，故A错误；
B．根据上下坡法可知，此时游客正在向上运动，故B正确；
C．冲浪池表面的波浪属于横波，故C错误；
D．波浪机的频率不变，波浪从深水区传到浅水区频率不变，波长变短，根据
可知波浪传到浅水区波速减小，故D错误。
故选B。
4．C
【解析】AB．由单摆周期公式
因为
知固有周期关系为
因为
所以c摆共振，达到稳定时，c摆振幅较大，b摆的振幅最小，故A错误；
B．图丙是c摆的共振曲线，峰对应的周期是c摆的固有周期，当单摆的长度和所处地不变时，固有周期不变，峰对应的频率值也不会变，故B错误；
CD．由单摆周期公式
因为
知固有周期关系为
受迫振动当稳定时振动周期与驱动力周期相同，因此稳定时abc三个摆的周期均为
C正确，D错误。
故选C。
5．B
【解析】A．注射器振动的周期是由单摆决定的，与拖动硬纸板的速度大小无关，选项A错误；
B．注射器经过平衡位置时合外力提供向心力，不为零，选项B正确；
C．由单摆周期公式
单摆的周期只跟摆长和重力加速度g有关，减小摆开的角度不会影响周期的大小，相同时间内完成全振动的次数不变，选项C错误；
D．注射器做简谐运动的回复力是由重力沿其运动轨迹切线方向的分力提供，不是由重力和摆线拉力的合力提供，选项D错误。
故选B。
6．C
【解析】A．鱼漂在水中受到了浮力的作用，浮力有对鱼漂做功，所以鱼漂的机械能不守恒，故A错误；
B．点M到达水面时，鱼漂达到了向下的最大位移，所受合力方向向上，所以具有向上的加速度 ，故B错误；
C．设向上为正，松手后，当鱼漂从负的最大位移运动到正的最大位移，速度先增大后减小，故C正确；
D．一个周期内，鱼漂的点O先向上经过一次水面，又向下经过一次水面，故D错误。
故选C。
7．D
【解析】A．当开关S断开，A、B两点间输入有效值为UAB的交流电压时，接通的4盏灯亮度相同，设灯的电流为I，则原线圈的电流为I，副线圈的电流为3I，所以匝数比为
故A错误；
B．当开关S断开时，设副线圈的电压为U，则原线圈的电压为
原线圈灯泡的电压为U，则
UAB：UCD=4：1
故B错误；
C．当开关S闭合时，设副线圈的电压为U4，则原线圈的电压为
则
U3=3U4
此时设副线圈每个灯的电流为，则副线圈的电流为，则原线圈的电流为
则原线圈的电流为，则
故C错误；
D．开关S闭合后，副线圈的功率变大，则原线圈的功率也变大，即原线圈中的电流变大，所以灯泡L1将变亮，故D正确；
故选D。
8．BC
【解析】A．由题可知频率为5Hz，则周期为
由图乙可知
则该列绳波的波速
故A错误；
B．t=0时刻，根据图乙，处的质点在平衡位置，且向上振动；
t=0.1s时
处的质点向上到达波峰后，回到平衡位置，且向下振动，B正确；
CD．t=0.25s时
处的质点到达波峰位置，处的质点到达波谷位置，速度为零，C正确，D错误。
故选BC。
9．CD
【解析】A．发生碰撞过程，汽车和假人总动量在减小，因此总动量不守恒，A错误；
BC．无论是否使用安全带，假人动量变化量相同，有安全带的情况下，作用时间变长，根据动量定律，动量的变化率变小，B错误，C正确；
D．根据动量定理可得
D正确；
故选CD。
10．ACD
【解析】
AB．根据题意，由可得，升压变压器原线圈的电流为
输电线上的电流为
升压变压器副线圈的电压为
降压变压器原线圈的电压为
降压变压器的匝数比
故A正确，B错误；
C．该输电系统的输电效率为
故C正确；
D．深夜用户的用电器减少，则降压变压器的输入功率减小，输入电流减小，输电线上损失的功率减小，故D正确。
故选ACD。
11．(1)95.9 (2)以细线长作为摆长 (3)9.77 (4)等于
【解析】（1）根据秒表的读数规律，该读数为
（2）摆长为悬点到石块重心之间的间距，图丙中图像没有通过原点的原因是以细线长作为摆长，没有考虑结点A到石块重心的间距。
（3）令结点A到石块重心的间距为d，则有
解得
结合图丙有
解得
（4）结合上述，可知，根据图像的斜率求解重力加速度与结点A到石块重心的间距无关，即把细线的长度作为摆长，并由图丙求出的g值等于当地的真实值。
12．(1) (2)降低 (3) 0.49 是 见解析
【解析】（1）设遮光片的宽度为，则A通过光电门1的速度为
A、B碰后粘在一起通过光电门2的速度为
根据动量守恒可得
联立可得当满足
系统动量守恒得到验证。
（2）轻推A，若遮光片通过光电门1的遮光时间大于通过光电门2的遮光时间，说明A做加速运动，则需要适当降低导轨左端，反复调节使气垫导轨水平。
（3）根据图线可知其斜率为
已知，，则有
可知相对误差为
则该实验验证了A、B碰撞前后系统动量守恒，理由是图线斜率的值与的值相对误差小于。
13．（1）；（2）；（3），0.30m；
【解析】（1）质点A从正的最大位移第一次到负的最大位移所需要时间为半个周期，即
可得该波的周期为
（2）由图可以知道波长为
则该波的波速为
（3）波从B传到E点所需要的时间为
在该段时间内质点A通过的路程为
此时的波形图如下：
14．（1）；（2）①；②16
【解析】（1）电动势的最大值为
则发电机产生的电动势e的瞬时值表达式为
（2）①发电机产生的电动势的有效值为
且
则变压器原线圈电压为
原、副线圈的匝数比为
②变压器的输出功率
P2=P1=I1U1=160W
P2=NP
且
P=10W
解得
N=16
15．（1）；；（2）挑战不成功
【解析】
（1）设弹丸击中m1的速率为，弹丸从A到B的运动过程，得
解得
（2）设碰后两者速率分别为、。以水平向右为正方向，得
解得
=1.5N
=1.5N
解得
故薄板静止不动
设滑块滑至薄板右侧与薄板右端相碰时，滑块速率为，得
解得
则此时薄板没有碰到玩具，挑战不成功。

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