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人教版高二物理下期末检测卷5（学生版）（选择性必修一二）
一、选择题(共10题；共30分)
1．（3分）如图所示，做简谐振动的小球，平衡位置为O点，关于小球，下列说法正确的是（　　）
A．从O点向左边运动，速度逐渐增大
B．从O点向右边运动，加速度越来越大
C．从O点向右边运动，位移越来越小
D．从左边向O点运动，位移越来越大
2．（3分）在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，“胜哥”通过目镜观察单色光的干涉图样时，发现亮条纹与分划板竖线未对齐，如右图所示。若要使两者对齐，小华应（　　）
A．仅旋转单缝 B．仅拨动拨杆
C．仅旋转测量头 D．仅转动透镜
3．（3分）如图所示，轻绳上端固定在O点，下端连接小球。“胜哥”将球拉起，绳刚好被水平拉直，由静止释放小球.当小球运动至最低点时，下列物理量的大小与绳长有关的是（　　）
A．小球的加速度 B．小球的动量
C．小球重力的功率 D．绳子的拉力
4．（3分）用如图所示的实验装置验证动量守恒定律，“胜哥”在实验中记录了某次碰撞前后小球落点的位置P和M、N，发现M、N点不在OP连线上，下列图中落点位置可能正确的是 （　　）
A． B．
C． D．
5．（3分）图甲是质谱仪原理图，带电粒子从容器A下方小孔飘入加速电场时速度几乎为零，图乙是回旋加速器原理图。下列说法正确的是（　　）
A．甲中所有粒子进入小孔时速度大小相等
B．甲中比荷越大的粒子在磁场中运动半径越小
C．乙中粒子在两个半圆金属盒中加速
D．乙中粒子射出的最大速度由电压U的大小决定
6．（3分）如图所示，弹簧上端固定、下端悬挂一个磁铁，在磁铁正下方放置一个固定在桌面上的闭合铜质线圈。将磁铁托起到某一高度后放开、磁铁开始上下振动。不计空气阻力。下列说法正确的是（　　）
A．磁铁振动过程中、线圈始终有收缩的趋势
B．磁铁振动过程中、弹簧和磁铁组成系统的机械能保持不变
C．磁铁远离线圈时，线圈对桌面的压力小于线圈的重力
D．磁铁靠近线圈时，线圈与磁铁相互吸引
7．（3分）以下四幅图片：图甲中闭合线圈平面垂直于磁场，线圈在磁场中旋转；图乙中是真空冶炼炉；图丙中是在匀强磁场内运动的闭合线框；图丁是研究自感现象的实验电路图。下列说法正确的是（　　）
A．图甲中，线圈在磁场中旋转会产生感应电流
B．图乙中，真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置
C．图丙中，闭合线框中b点的电势高于c点的电势
D．图丁中，电路开关断开瞬间，灯泡A会立即熄灭
8．（3分）图甲为智能停车位，车位地面预埋有自感线圈L和电容器C构成LC振荡电路。当车辆靠近自感线圈L时，相当于在线圈中插入铁芯，使自感系数变大，引起LC电路中的振荡电流频率变化。智能停车位计时器根据振荡电流频率变化，进行计时。某次振荡电路中的电流随时间变化如图乙所示，下列说法正确的是（　　）
A．时刻电容器C所带电量为零
B．过程，线圈L中磁场能在增大
C．过程，线圈L的自感电动势在增大
D．由图乙可判断汽车正驶离智能停车位
9．（3分）执法交警所使用的酒精测试仪主要元件是一种氧化物半导体传感器。这种具有N型导电性的氧化物的电阻会随其周围气体浓度的变化而变化。这种传感器的电阻与酒精气体的浓度c成反比，在如图所示的简化原理图中，电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是（　　）
A．U越大，表示c越小，但c与U不成反比
B．U越大，表示c越小，与U成反比
C．U越大，表示c越大，但c与U不成正比
D．U越大，表示c越大，c与U成正比
10．（3分）如图所示，一块长L=1.0m的光滑平板MN固定在轻弹簧上端，弹簧下端与地面固定连接（平板只能竖直运动），且平板与弹簧组成的振动系统的周期T=2.0s，振动系统做简谐运动的位移、速度公式分别满足 、（其中A为振幅，为圆频率，为初相）。一弹性小球A在光滑水平台面上，平台右侧边缘恰好在平板最左侧M点正上方，到M点的距离为h=9.8m，小球与平板质量相同。初始时，平板静止，现给小球一初速度使其从水平台面抛出，小球与平板的碰撞不计能量损失，，已知的解为0.771，下列说法中正确的是（　　）
A．若初速度，小球与平板不发生碰撞
B．若初速度0.6m/s，小球与平板仅发生一次碰撞
C．若初速度，小球与平板仅发生两次碰撞
D．若初速度，小球与平板仅发生三次碰撞
二、多项选择题(共3题；共12分)
11．（4分）“中国天眼”位于贵州的大山深处，是500m口径球面射电望远镜（FAST）。它通过接收来自宇宙深处的电磁波，探索宇宙。下列关于电磁波的说法正确的是（　　）
A．电磁波在任何介质中传播速度均为
B．红外线的波长比紫外线大
C．麦克斯韦认为均匀变化的电场能激发出变化的磁场，空间将产生电磁波
D．赫兹通过实验捕捉到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁理论
12．（4分）摆球质量为m的单摆做简谐运动，其动能Ek随时间t的变化关系如图所示，则该单摆（　　）
A．摆长为
B．摆球从最高点到最低点的过程中，重力的冲量大小为2mgt0
C．摆球从最高点到最低点的过程中，回复力做的功为E0
D．单摆的周期为4t0
13．（4分）如图为某水电站的电能输送示意图，A、B均为理想变压器，其中A为升压变压器，B为降压变压器的原、副线圈匝数比为，A、B之间的输电线路的总电阻为。已知用户端获得的电压为220V，获得的电功率是。下列说法正确的是（　　）
A．升压变压器输出端的电压为2400V
B．输电线中电流为100A
C．输电线上功率损失为
D．输电效率为
三、非选择题(共7题；共58分)
14．（6分）“胜哥”参加科技展时了解到，现今5G技术用于传输的电磁波信号频率更高，传播数据的带宽更大，则相对而言，5G技术所用电磁波波长更　 　（填长或短）绕过障碍物的能力更　 　（填强、弱）。“胜哥”还了解到，为接收信号，手机都应该有天线，天线的长度应与信号电磁波的波长成正比，最好为波长的 ~ 到之间，以前的手机天线伸得很长，现在因为　
　，可以为了美观、方便，将手机天线做在了手机内部了。
15．（10分）图（a）是“胜哥”基于手机磁力传感器，利用Phyphox应用软件完成单摆测量重力加速度的示意图，手机中的磁力传感器能够实时测量并记录外部磁场的磁感应强度大小。在磁性小球摆动过程中，当磁性小球摆动到最右端时，记录的磁感应强度最大。实验时，通过磁力传感器记录磁感应强度发生的周期性变化，间接测得小球运动的周期。部分实验操作如下：
（1）（2分）用游标卡尺测量小球直径，结果如图（b）所示，测小球的直径为　 　mm。
（2）（4分）保证细线与竖直方向的夹角小于并释放小球，打开Phyphox应用软件采集数据，图（c）为实验过程中磁感应强度随时间周期性变化的图像。则小球运动的周期为　 　（用表示），图（c）中磁感应强度的最大值逐渐减小的原因是　
　。
（3）（2分）某次实验当中，由于操作不当，导致小球不在同一竖直面内运动，而是在一个水平面内做圆周运动，测量周期后，仍用单摆的周期公式求出重力加速度，则重力加速度的测量值　 　实际值（填“小于”、“大于”或“等于”）。
（4）（2分）为避免此类不当操作的再次出现，决定采用杆线摆测量重力加速度。如图（d）所示，杆线摆可以绕着悬挂轴来回摆动，直径为D的摆球其运动轨迹被约束在一个倾斜平面内，这相当于单摆在斜面上来回摆动。如图（c）所示，在铁架台上装一根铅垂线，在铁架台的立柱跟铅垂线平行的情况下把杆线摆装在立柱上，调节细线的长度，使摆杆与立柱垂直，保持摆杆长度L不变。如图（f）所示，把铁架台底座一侧垫高，立柱倾斜，测出静止时摆杆与铅垂线的夹角为，并测量该倾角下单摆的周期T。改变铁架台的倾斜程度，测出多组夹角和单摆周期T，若作出的图像是一条过原点的直线，其斜率为k，则可以求得重力加速度为　 　（结果用k、L、D表示）。
16．（8分）在一均匀介质中，两个相距同步振动的波源，其振动频率均为。产生的简谐波在介质中传播速度。在波源正上方处有一点N。
（1）（4分）求简谐波的波长λ。
（2）（4分）通过计算说明，N点是振动加强点、还是振动减弱点。
17．（7分）如图所示，是由均匀介质制成的半圆柱体玻璃的横截面，为直径且保持水平，一束由光和光组成的复色光沿方向从真空射入玻璃，并分别从点、点射出。已知、与竖直方向的夹角分别为和，，光在真空中的传播速度为。求：
（1）（3分）玻璃对光的折射率（结果可保留根号）；
（2）（4分）通过计算证明：玻璃砖中光由到的时间和光由到的时间相等。
18．（7分）如图所示，两足够长的平行导轨、倾斜放置，导轨平面与水平面的夹角为，导轨间距为d，导轨上端一支路连接电动势为E、内阻为r的电池，另一支路连接阻值为R的定值电阻，两支路端点为a和b，电键K与连接且另一端可以连接a或b，导轨处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。将质量为m、电阻不计、长也为d的导体棒垂直放在导轨上，电键K接到a时，导体棒处于静止状态。已知导体棒运动过程中始终与导轨垂直并且接触良好，导轨电阻不计，不计一切摩擦，重力加速度大小为g，求：
（1）（3分）磁场的磁感应强度大小：
（2）（4分）当电键K接到b时，由静止释放导体棒，求导体棒的最大速度。
19．（10分）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）（3分）求线框中感应电动势的频率；
（2）（3分）求线框中感应电动势的瞬时值表达式；
（3）（4分）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。
20．（10分）如图甲所示，半径R＝0.9m的光滑半圆弧轨道COD固定在竖直平面内，端点D为轨道的最低点，过D点的轨道切线水平。在圆弧轨道圆心O的正上方F点右侧有一固定的水平轨道，水平轨道与倾角θ＝37°的固定粗糙斜面轨道平滑相接（物体通过时没有能量损失），斜面上E点距斜面底端的距离s0＝3.2m。现有质量分别为mA＝1kg，mB＝0.5kg的物块A、B静置于水平轨道上，且物块B的右侧水平轨道光滑，左侧水平轨道粗糙。物块A、B中间夹有少量炸药，炸药突然爆炸，爆炸后物块A在水平轨道上运动的速度v与时间t的关系图像如图乙所示，物块A从F点离开轨道，刚好能从C点切入圆弧轨道做圆周运动。已知物块A与左侧水平轨道和物块B与斜面轨道间的动摩擦因数相同，A、B均可视为质点，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2，1.34。求：
（1）（3分）物块A经过D点时受到圆弧轨道的支持力FN的大小；
（2）（3分）物块A与左侧水平轨道间的动摩擦因数μ；
（3）（4分）若从物块B运动到斜面轨道底端时开始计时，经多长时间通过E点。（计算结果保留三位有效数字）
答案
1．B
2．C
3．B
4．B
5．B
6．C
7．B
8．C
9．C
10．B
11．B,D
12．C,D
13．A,C
14．短；弱；电磁波波长变短，则天线长度变短
15．（1）22.50
（2）；小球受空气阻力的原因，振幅越来越小，小球摆动到最右端时离手机越来越远，则磁力传感器记录磁感应强度变小。
（3）大于
（4）
16．（1）解：由波速、波长、频率关系有
解得
（2）解：由几何关系可知，波源S2距离N点的距离为m=200m
N点到S1和S2的路程差为
因，所以N点为减弱点
17．（1）解：对光线，由
解得
（2）解：对光线，设光线与竖直方向的夹角为，则
如图所示，
由
得
同理可得
则，即玻璃砖中光由到的时间和光由到的时间相等。
18．（1）电键K接到a时，导体棒 处于静止状态。导体棒中电流
安培力
导体棒平衡
解得
（2）当电键K接到b时，导体棒 由静止开始加速，当导体棒 匀速运动时速度最大
匀速运动时，切割磁感线产生感应电动势
回路产生感应电流
导体棒匀速运动
解得最大速度
19．（1）解：（1）线框中感应电动势的频率为
（2）解：（2）从线框转至中性面位置开始计时，故瞬时值表达式为
（3）解：（3）根据理想变压器输入功率等于输出功率功率相等 P1=P2，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，整理得可得副线圈两端电压为U2=40V根据可得电阻R的阻值为
20．（1）解：小物块A离开水平轨道后刚好能从C点切人圆弧轨道做圆周运动有
物块A从C到D过程机械能守恒有
物块A在 D点处由牛顿第二定律
联立解得
（2）解：由 v-t 图像可知：爆炸后瞬间物块 A 的速度大小为，物块A在水平轨道上运动的时间为
爆炸后物块A在水平轨道上运动过程由运动学公式及牛顿第二定律有
解得
（3）解：物块A、B爆炸过程，由动量守恒有
解得
物块B在斜面轨道向上运动过程有
解得
物块B沿斜面上升的最大距离
故物块B通过E点有两种情况：
情况1：物块B沿斜面上升阶段通过E点时，有
解得
情况2：物块B沿斜面下降阶段通过E点时，上升阶段的时间
下降阶段
因为
联立解得
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人教版高二物理下期末检测卷5答题卡
(
条
码
粘
贴
处
（正面朝上
贴在此
虚线框内）
)
试卷类型：B
姓名：______________班级：______________
准考证号
(
缺考标记
考生禁止填涂缺考标记
！只能由监考老师负责用黑色字迹的签字笔填涂。
) (
注意事项
1
、
答题前，考生先将自己的姓名、准考证号码填写清楚。
2
、
请将准考证条码粘贴在右侧的[条码粘贴处]的方框内
3
、
选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须用0.5毫米黑色字迹的签字笔填写，字体工整
4
、
请按题号顺序在各题的答题区内作答，超出范围的答案无效，在草纸、试卷上作答无效。
5
、保持卡面清洁，不要折叠、不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、刮纸刀。
6
、填涂样例
正确
[
■
]
错误
[
--
][
√
] [
×
]
)
选择题（请用2B铅笔填涂）
1. [A][B][C][D] 2. [A][B][C][D] 3. [A][B][C][D] 4. [A][B][C][D] 5. [A][B][C][D] 6. [A][B][C][D] 7. [A][B][C][D] 8. [A][B][C][D] 9. [A][B][C][D] 10. [A][B][C][D] 11. [A][B][C][D] 12. [A][B][C][D] 13. [A][B][C][D]
非选择题（请在各试题的答题区内作答）
14．_______________；_______________；
15．（1）_______________
（2）______________________________；
________________________________________________________________________________________________________________________
（3）_______________
（4）_______________
16．（1）
（2）
17．（1）
（2）
18．（1）
（2）
19．（1）
（2）
（3）
20．（1）
（2）
（3）
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人教版高二物理下期末检测卷5（学生版）（选择性必修一二）
一、选择题(共10题；共30分)
1．（3分）如图所示，做简谐振动的小球，平衡位置为O点，关于小球，下列说法正确的是（　　）
A．从O点向左边运动，速度逐渐增大
B．从O点向右边运动，加速度越来越大
C．从O点向右边运动，位移越来越小
D．从左边向O点运动，位移越来越大
【答案】B
【知识点】简谐运动；简谐运动的回复力和能量
【解析】【解答】A．从O点向左边运动，小球远离平衡位置，速度逐渐减小，故A错误；
BC．从O点向右边运动，小球远离平衡位置，速度逐渐减小、加速度和位移增大，故B正确，C错误；
D．左边向O点运动，逐渐衡位置，位移越来越小，故D错误。
故选B。
【分析】1、 在简谐运动中，位移是从平衡位置指向小球当前位置的有方向的距离。远离平衡位置时，位移增大；衡位置时，位移减小。
2、在简谐运动中，小球在平衡位置时速度最大，在两端（最大位移处）速度为零。远离平衡位置时，速度减小（动能转化为势能）。
3、衡位置时，速度增大（势能转化为动能）。远离平衡位置时，位移增大，加速度增大。衡位置时，位移减小，加速度减小。
2．（3分）在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，“胜哥”通过目镜观察单色光的干涉图样时，发现亮条纹与分划板竖线未对齐，如右图所示。若要使两者对齐，小华应（　　）
A．仅旋转单缝 B．仅拨动拨杆
C．仅旋转测量头 D．仅转动透镜
【答案】C
【知识点】用双缝干涉测光波的波长
【解析】【解答】本题考查对实验仪器的理解，熟悉仪器的操作。发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，若要使两者对齐，应旋转测量头。旋转单缝、拨动拨杆、转动透镜均无法使亮条纹与分划板竖线对齐。
故选C。
【分析】当分划板中心刻度线与干涉条纹不平行时，应调节测量头。
3．（3分）如图所示，轻绳上端固定在O点，下端连接小球。“胜哥”将球拉起，绳刚好被水平拉直，由静止释放小球.当小球运动至最低点时，下列物理量的大小与绳长有关的是（　　）
A．小球的加速度 B．小球的动量
C．小球重力的功率 D．绳子的拉力
【答案】B
【知识点】生活中的圆周运动；功率及其计算；动量
【解析】【解答】本题考查对动能定理、圆周运动规律的理解，熟悉公式的运用，会根据题意准确分析求解。由静止释放小球.当小球运动至最低点时，根据动能定理有
A．根据加速度的公式有
则加速度与绳长无关，故A错误；
B．小球的动量为
则动量与绳长有关，故B正确；
C．小球在最低点时，重力与速度垂直，重力的功率为0，则重力的功率与绳长无关，故C错误；
D．在最低点，根据牛顿第二定律有
解得
绳子的拉力与绳长无关，故D错误；
故选B。
【分析】根据动能定理和牛顿第二定律列出关系式分析，根据圆周运动向心加速度关系式分析，根据重力与速度的方向进而分析。根据动量表达式分析。
4．（3分）用如图所示的实验装置验证动量守恒定律，“胜哥”在实验中记录了某次碰撞前后小球落点的位置P和M、N，发现M、N点不在OP连线上，下列图中落点位置可能正确的是 （　　）
A． B．
C． D．
【答案】B
【知识点】验证动量守恒定律
【解析】【解答】碰撞过程中系统动量守恒，设碰撞的小球质量为m1，被碰撞小球质量为m2，M是碰撞后入射小球的位置，P点是碰撞前入射小球单独下落的位置，N是被碰小球的下落位置，M、N点不在OP连线上，说明两小球碰撞时不沿OP方向，碰撞前后两小球在垂直于OP方向上动量守恒，两小球落地点在OP的两侧，根据动量守恒定律有
由于
所以
碰撞后两小球做平抛运动，下落的高度相等，所以下落的时间相等，在垂直于OP方向的位移
则
故选B。
【分析】根据M和N与OP不共线分析可能的原因，在结合偏转的具体情况进行分析解答。
5．（3分）图甲是质谱仪原理图，带电粒子从容器A下方小孔飘入加速电场时速度几乎为零，图乙是回旋加速器原理图。下列说法正确的是（　　）
A．甲中所有粒子进入小孔时速度大小相等
B．甲中比荷越大的粒子在磁场中运动半径越小
C．乙中粒子在两个半圆金属盒中加速
D．乙中粒子射出的最大速度由电压U的大小决定
【答案】B
【知识点】质谱仪和回旋加速器
【解析】【解答】A．图甲，进入小孔的所有粒子满足，则粒子的荷质比不同，速度大小不相等，故A错误；
B．图甲，根据洛伦兹力提供向心力，有，解得可知，粒子荷质比越大在磁场中运动的半径越小，故B正确；
C．图乙，粒子在两个半圆金属盒的缝隙中的电场中加速，故C错误；
D．图乙，回旋加速器中粒子射出时，根据洛伦兹力提供向心力，有
可得最大速度，可知与加速电压大小无关，故D错误。
故选B。
【分析】1. 加速过程的分析
质谱仪：粒子经电场加速，动能定理：
结论：进入磁场的速度 ，与比荷有关。因此，并非所有粒子速度都相等。
2. 磁场中偏转半径的决定式
质谱仪：洛伦兹力提供向心力，
半径公式：结合速度表达式，得
结论：对于同一装置（ 固定），比荷 越大，半径 越小
3. 回旋加速器的加速场所与最大速度
加速场所：粒子在D形盒的缝隙处被电场加速，在D形盒内部靠磁场回旋。
最大速度：当粒子半径等于D形盒最大半径 时，速度最大。
推导： 。
结论：最大速度由 和 决定，与加速电压U 无关。电压只影响加速次数和达到最大能量所需的时间。
6．（3分）如图所示，弹簧上端固定、下端悬挂一个磁铁，在磁铁正下方放置一个固定在桌面上的闭合铜质线圈。将磁铁托起到某一高度后放开、磁铁开始上下振动。不计空气阻力。下列说法正确的是（　　）
A．磁铁振动过程中、线圈始终有收缩的趋势
B．磁铁振动过程中、弹簧和磁铁组成系统的机械能保持不变
C．磁铁远离线圈时，线圈对桌面的压力小于线圈的重力
D．磁铁靠近线圈时，线圈与磁铁相互吸引
【答案】C
【知识点】楞次定律
【解析】【解答】A.磁铁靠近线圈时，由“增缩减扩”的规律可知，线圈有收缩的趋势，磁铁远离线圈时，线圈有扩张趋势，故A错误；B.磁铁振动过程中，由于线圈中产生了感应电流，即有电能产生，由能量守恒定律可知，弹簧和磁铁组成系统的机械能会一直减小，故B错误；
C.磁铁远离线圈时，由“来拒去留”的规律可知，磁铁对线圈有向上的吸引力，导致线圈对桌面的压力小于重力，故C正确；
D.磁铁靠近线圈时，根据“来拒去留”可知，线圈与磁铁相互排斥，故D错误。
故选：C。
【分析】根据楞次定律，“来拒去留，增缩减扩”和机械能守恒定律进行分析解答。
7．（3分）以下四幅图片：图甲中闭合线圈平面垂直于磁场，线圈在磁场中旋转；图乙中是真空冶炼炉；图丙中是在匀强磁场内运动的闭合线框；图丁是研究自感现象的实验电路图。下列说法正确的是（　　）
A．图甲中，线圈在磁场中旋转会产生感应电流
B．图乙中，真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置
C．图丙中，闭合线框中b点的电势高于c点的电势
D．图丁中，电路开关断开瞬间，灯泡A会立即熄灭
【答案】B
【知识点】电磁感应的发现及产生感应电流的条件；自感与互感；涡流、电磁阻尼、电磁驱动
【解析】【解答】A．图甲中，线圈平面始终垂直磁场，旋转时磁通量不变，不满足电磁感应的 “磁通量变化” 条件，因此无感应电流，故A错误；
B．图乙中，真空冶炼炉的线圈通入高频交流电，金属内部会产生涡流（感应电流），涡流的热效应使金属熔化，这是涡流的典型应用，故B正确；
C．图丙中，根据右手定则可以判断，c点的电势高于b点的电势，故C错误；
D．图丁中，电路开关断开瞬间，由于线圈产生自感电动势阻碍电流的减小，线圈相当于电源，与灯泡组成新的回路，则灯泡A会缓慢熄灭或闪亮一下再缓慢熄灭，故D错误。
故答案为：B。
【分析】结合电磁感应条件、涡流的应用、右手定则、自感现象，逐一分析四幅图对应的物理规律。
8．（3分）图甲为智能停车位，车位地面预埋有自感线圈L和电容器C构成LC振荡电路。当车辆靠近自感线圈L时，相当于在线圈中插入铁芯，使自感系数变大，引起LC电路中的振荡电流频率变化。智能停车位计时器根据振荡电流频率变化，进行计时。某次振荡电路中的电流随时间变化如图乙所示，下列说法正确的是（　　）
A．时刻电容器C所带电量为零
B．过程，线圈L中磁场能在增大
C．过程，线圈L的自感电动势在增大
D．由图乙可判断汽车正驶离智能停车位
【答案】C
【知识点】电磁振荡
【解析】【解答】A．时刻电流为零，此时电容器C所带电量最大，故A错误；
B．过程，电流逐渐减小，电容器充电，磁场能向电场能转化，线圈Ｌ中磁场能在减小，故B错误；
C．过程，电流变化的速率越来越大，线圈L的自感电动势在增大，故C正确；
D．由图乙可知，震荡电路的周期变大，根据
可知线圈自感系数变大，则汽车正驶入智能停车位，故D错误。
故选C。
【分析】根据LC振荡电路，电流逐渐减小，电容器充电，磁场能向电场能转化，线圈Ｌ中磁场能在减小，电流变化的速率越来越大，线圈L的自感电动势在增大，电流为零，此时电容器C所带电量最大，震荡电路的周期变大，根据可知线圈自感系数变大，则汽车正驶入智能停车位。
9．（3分）执法交警所使用的酒精测试仪主要元件是一种氧化物半导体传感器。这种具有N型导电性的氧化物的电阻会随其周围气体浓度的变化而变化。这种传感器的电阻与酒精气体的浓度c成反比，在如图所示的简化原理图中，电压表示数U与酒精气体浓度c之间的对应关系正确的是（　　）
A．U越大，表示c越小，但c与U不成反比
B．U越大，表示c越小，与U成反比
C．U越大，表示c越大，但c与U不成正比
D．U越大，表示c越大，c与U成正比
【答案】C
【知识点】生活中常见的传感器
【解析】【解答】本题考查运用数学知识分析物理问题的能力，欧姆定律是解题的基本规律．由闭合电路欧姆定律可知，电路电流
电压表示数
传感器的电阻与酒精气体的浓度c成反比，酒精浓度c越大，越小，电压表示数U越大，所以U越大，越小，c越大，但是c与U不是正比关系，故ABD错误，C正确。
故选C。
【分析】设传感器的电阻为R1，由题，传感器的电阻与酒精气体的浓度c成反比，根据欧姆定律得到U与R1的关系，即可分析U变化时，c与U的关系．
10．（3分）如图所示，一块长L=1.0m的光滑平板MN固定在轻弹簧上端，弹簧下端与地面固定连接（平板只能竖直运动），且平板与弹簧组成的振动系统的周期T=2.0s，振动系统做简谐运动的位移、速度公式分别满足 、（其中A为振幅，为圆频率，为初相）。一弹性小球A在光滑水平台面上，平台右侧边缘恰好在平板最左侧M点正上方，到M点的距离为h=9.8m，小球与平板质量相同。初始时，平板静止，现给小球一初速度使其从水平台面抛出，小球与平板的碰撞不计能量损失，，已知的解为0.771，下列说法中正确的是（　　）
A．若初速度，小球与平板不发生碰撞
B．若初速度0.6m/s，小球与平板仅发生一次碰撞
C．若初速度，小球与平板仅发生两次碰撞
D．若初速度，小球与平板仅发生三次碰撞
【答案】B
【知识点】简谐运动的表达式与图象；碰撞模型
【解析】【解答】本题考查了运动学公式的应用以及对碰撞现象的理解。通过建立方程并求解，可以得到小球与平板碰撞前的条件。通过判断碰撞次数，可以得出正确的选项。
如果小球的水平速度较大，将直接飞过平板，减小速度得到小球与平板碰撞的临界最大速度即为，第一次碰撞正好发生在边缘N处时的值。设小球从台面水平抛出到与平板发生第一次碰撞经历时间为t1，有
若碰撞恰好发生在N处，则有
解得的值便是满足第一次碰撞的速度最大值，即
代入有关数据得
如果，小球与平板的碰撞不在N点，设小球第一次刚要与平板碰撞时在竖直方向的速度为v1，则有
以、分别表示碰撞结束时刻小球和平板沿竖直方向上的速度，由于碰撞时间极短，在碰撞过程中，小球和平板在竖直方向的动量守恒，设小球与平板的质量均为m，则有
因为碰撞时弹性的，且平板是光滑的，由能量守恒可得
得到
碰撞后，平板从其位置以 为速度开始做简谐运动，取固定坐标，其原点O与平板处于平衡位置时板的上表面中点重合，x轴的方向竖直向下，若以小球与平板发生碰撞的时刻t=0，则平板在t时刻的离开平衡位置的位移
其中
简谐运动的速度方程满足
因t=0时刻，x=0 ，v=可得
整理可得
碰撞后小球开始做平抛运动，如果第一次碰撞后，小球再经过时间与木板发生第二次碰撞且发生在N处，则仅发生两次碰撞，则在发生第二次碰撞时，小球得x坐标为
平板的坐标为
在碰撞时有
代入数据可得
4.90=4.41cos
可得
则有
L=
解得
则小球与平板仅发生一次碰撞得条件为
故选B。
【分析】根据小球与平板碰撞前的条件，即小球的水平速度v和时间t，以及弹簧的振动情况判断选项。
二、多项选择题(共3题；共12分)
11．（4分）“中国天眼”位于贵州的大山深处，是500m口径球面射电望远镜（FAST）。它通过接收来自宇宙深处的电磁波，探索宇宙。下列关于电磁波的说法正确的是（　　）
A．电磁波在任何介质中传播速度均为
B．红外线的波长比紫外线大
C．麦克斯韦认为均匀变化的电场能激发出变化的磁场，空间将产生电磁波
D．赫兹通过实验捕捉到电磁波，证实了麦克斯韦的电磁理论
【答案】B,D
【知识点】电磁场与电磁波的产生
【解析】【解答】A、电磁波在不同介质中传播速度不同，其在真空中的传播速度是，A错误；
B、红外线波长比紫外线的大，B正确；
C、麦克斯韦认为周期性变化的电场激发出周期性变化的磁场，空间将产生电磁波，均匀变化的电场激发出恒定的磁场，不会产生电磁波，C错误；
D、赫兹通过实验捕捉到电磁波，证实力麦克斯韦的电磁理论，D正确。
故答案为：BD。
【分析】本题对电磁理论的理解和应用的考查，均匀变化的电场产生稳定的磁场，非均匀变化的电场才能产生变化的磁场，周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场；与机械波相同的是遵循波长、波速、频率的关系公式，区别在于电磁波传播不需要介质，机械波传播需要介质，电磁波只能是横波，而机械波可以是横波，也可以是纵波。
12．（4分）摆球质量为m的单摆做简谐运动，其动能Ek随时间t的变化关系如图所示，则该单摆（　　）
A．摆长为
B．摆球从最高点到最低点的过程中，重力的冲量大小为2mgt0
C．摆球从最高点到最低点的过程中，回复力做的功为E0
D．单摆的周期为4t0
【答案】C,D
【知识点】单摆及其回复力与周期；冲量
【解析】【解答】AD．单摆做简谐运动，动能变化的周期是单摆周期的一半。由图可知，动能变化周期为，则单摆周期T为，根据，解得摆长，故A错误，D正确；
B．摆球从最高点到最低点的过程中，重力的冲量大小为，故B错误；
C．回复力是重力沿圆弧切线方向的分力，在摆球从最高点到最低点的过程中，回复力做功等于动能的变化量，即，故C正确。
故答案为：CD。
【分析】由动能变化的时间规律确定单摆周期，结合周期公式求摆长；利用冲量定义计算重力冲量；通过动能定理分析回复力的做功。
13．（4分）如图为某水电站的电能输送示意图，A、B均为理想变压器，其中A为升压变压器，B为降压变压器的原、副线圈匝数比为，A、B之间的输电线路的总电阻为。已知用户端获得的电压为220V，获得的电功率是。下列说法正确的是（　　）
A．升压变压器输出端的电压为2400V
B．输电线中电流为100A
C．输电线上功率损失为
D．输电效率为
【答案】A,C
【知识点】电能的输送
【解析】【解答】解：理想变压器的电流与匝数成反比，电压与匝数成正比；
用户端电流，则输电线中电流，故B选项错误。
降压变压器原线圈电压，输电线的电压损失，则升压变压器输出端电压，故A选项正确。
输电线上的功率损失，故C选项正确。
输电效率，故D选项错误。
故答案为：AC
【分析】本题考查远距离输电的原理，核心是理想变压器的变压、变流规律以及输电线上的电压和功率损失计算。先根据用户端的功率和电压求出用户端电流，再结合降压变压器的匝数比求出输电线的电流；由匝数比求出降压变压器原线圈电压，结合输电线上的电压损失求出升压变压器的输出电压；根据电流的平方与电阻的乘积求出功率损失；最后利用用户功率与输电总功率的比值计算输电效率。
三、非选择题(共7题；共58分)
14．（6分）“胜哥”参加科技展时了解到，现今5G技术用于传输的电磁波信号频率更高，传播数据的带宽更大，则相对而言，5G技术所用电磁波波长更　 　（填长或短）绕过障碍物的能力更　 　（填强、弱）。“胜哥”还了解到，为接收信号，手机都应该有天线，天线的长度应与信号电磁波的波长成正比，最好为波长的 ~ 到之间，以前的手机天线伸得很长，现在因为　
　，可以为了美观、方便，将手机天线做在了手机内部了。
【答案】短；弱；电磁波波长变短，则天线长度变短
【知识点】电磁波的发射、传播与接收
【解析】【解答】根据公式
可知，频率高则波长短。则5G技术所用电磁波波长更短。频率越高，波长越短，衍射现象越不明显，绕过障碍物的能力更弱。由于天线的长度与信号电磁波的波长成正比且现在电磁波波长变短了，则天线长度变短，可以为了美观、方便，将手机天线做在了手机内部了。
【分析】利用频率的表达式可以判别频率高则波长短，所以绕过障碍物的能量更弱；现在电磁波的波长变短所以导致手机天线也变短了。
15．（10分）图（a）是“胜哥”基于手机磁力传感器，利用Phyphox应用软件完成单摆测量重力加速度的示意图，手机中的磁力传感器能够实时测量并记录外部磁场的磁感应强度大小。在磁性小球摆动过程中，当磁性小球摆动到最右端时，记录的磁感应强度最大。实验时，通过磁力传感器记录磁感应强度发生的周期性变化，间接测得小球运动的周期。部分实验操作如下：
（1）（2分）用游标卡尺测量小球直径，结果如图（b）所示，测小球的直径为　 　mm。
（2）（4分）保证细线与竖直方向的夹角小于并释放小球，打开Phyphox应用软件采集数据，图（c）为实验过程中磁感应强度随时间周期性变化的图像。则小球运动的周期为　 　（用表示），图（c）中磁感应强度的最大值逐渐减小的原因是　 　。
（3）（2分）某次实验当中，由于操作不当，导致小球不在同一竖直面内运动，而是在一个水平面内做圆周运动，测量周期后，仍用单摆的周期公式求出重力加速度，则重力加速度的测量值　 　实际值（填“小于”、“大于”或“等于”）。
（4）（2分）为避免此类不当操作的再次出现，决定采用杆线摆测量重力加速度。如图（d）所示，杆线摆可以绕着悬挂轴来回摆动，直径为D的摆球其运动轨迹被约束在一个倾斜平面内，这相当于单摆在斜面上来回摆动。如图（c）所示，在铁架台上装一根铅垂线，在铁架台的立柱跟铅垂线平行的情况下把杆线摆装在立柱上，调节细线的长度，使摆杆与立柱垂直，保持摆杆长度L不变。如图（f）所示，把铁架台底座一侧垫高，立柱倾斜，测出静止时摆杆与铅垂线的夹角为，并测量该倾角下单摆的周期T。改变铁架台的倾斜程度，测出多组夹角和单摆周期T，若作出的图像是一条过原点的直线，其斜率为k，则可以求得重力加速度为　 　（结果用k、L、D表示）。
【答案】（1）22.50
（2）；小球受空气阻力的原因，振幅越来越小，小球摆动到最右端时离手机越来越远，则磁力传感器记录磁感应强度变小。
（3）大于
（4）
【知识点】用单摆测定重力加速度
【解析】【解答】解：（1）球的直径为
故答案为： 22.50 ；
（2）由图c可知小球运动的周期
小球受空气阻力的原因，振幅越来越小，小球摆动到最右端时离手机越来越远，则磁力传感器记录磁感应强度变小。
故答案为： ； 小球受空气阻力的原因，振幅越来越小，小球摆动到最右端时离手机越来越远，则磁力传感器记录磁感应强度变小。
（3）由单摆周期公式得
小球在水平面内做圆周运动，设绳与竖直方向的夹角为，由合力提供向心力得
解得
若把T当作单摆周期算，重力加速度的测量值偏大。
故答案为： 大于 ；
（4）将重力分解为沿杆和垂直杆，可知，等效重力
等效重力加速度的大小
根据单摆周期公式有
则
解得
故答案为： ；
【分析】(1) 先读游标卡尺主尺刻度，再读游标尺对齐刻度，两者相加得到小球直径。
(2) 先由磁感应强度周期性变化的图像数出周期个数，计算单摆周期；再分析磁感应强度最大值减小的原因：空气阻力导致振幅减小，磁性小球远离传感器，使测得的磁感应强度最大值减小。
(3) 先分析圆锥摆的周期公式，再对比单摆周期公式，得出重力加速度测量值大于实际值。
(4) 先推导杆线摆的等效单摆周期公式，再结合图像斜率 k，联立求解重力加速度。
（1）球的直径为
（2）[1]由图c可知小球运动的周期
[2]小球受空气阻力的原因，振幅越来越小，小球摆动到最右端时离手机越来越远，则磁力传感器记录磁感应强度变小。
（3）由单摆周期公式得
小球在水平面内做圆周运动，设绳与竖直方向的夹角为，由合力提供向心力得
解得
若把T当作单摆周期算，重力加速度的测量值偏大。
（4）将重力分解为沿杆和垂直杆，可知，等效重力
等效重力加速度的大小
根据单摆周期公式有
则
解得
16．（8分）在一均匀介质中，两个相距同步振动的波源，其振动频率均为。产生的简谐波在介质中传播速度。在波源正上方处有一点N。
（1）（4分）求简谐波的波长λ。
（2）（4分）通过计算说明，N点是振动加强点、还是振动减弱点。
【答案】（1）解：由波速、波长、频率关系有
解得
（2）解：由几何关系可知，波源S2距离N点的距离为m=200m
N点到S1和S2的路程差为
因，所以N点为减弱点
【知识点】波长、波速与频率的关系；波的干涉现象
【解析】【分析】（1）由波速、波长、周期的关系，即可计算波长；
（2）由N点与两个波源的距离差，即可知其是振动加强点还是减弱点。
（1）由波速、波长、频率关系有
解得
（2）由几何关系可知，波源S2距离N点的距离为m=200m
N点到S1和S2的路程差为
因，所以N点为减弱点
17．（7分）如图所示，是由均匀介质制成的半圆柱体玻璃的横截面，为直径且保持水平，一束由光和光组成的复色光沿方向从真空射入玻璃，并分别从点、点射出。已知、与竖直方向的夹角分别为和，，光在真空中的传播速度为。求：
（1）（3分）玻璃对光的折射率（结果可保留根号）；
（2）（4分）通过计算证明：玻璃砖中光由到的时间和光由到的时间相等。
【答案】（1）解：对光线，由
解得
（2）解：对光线，设光线与竖直方向的夹角为，则
如图所示，
由
得
同理可得
则，即玻璃砖中光由到的时间和光由到的时间相等。
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【分析】（1）折射率计算：直接利用折射定律，结合入射角和折射角的几何关系求解。
（2）时间相等证明：分别推导 a、b 光在玻璃中的传播速度与路径长度，结合折射定律化简时间表达式，证明两者相等。
（1）对光线，由
得
（2）对光线，设光线与竖直方向的夹角为，则
如图所示，
由
得
同理可得
则，即玻璃砖中光由到的时间和光由到的时间相等。
18．（7分）如图所示，两足够长的平行导轨、倾斜放置，导轨平面与水平面的夹角为，导轨间距为d，导轨上端一支路连接电动势为E、内阻为r的电池，另一支路连接阻值为R的定值电阻，两支路端点为a和b，电键K与连接且另一端可以连接a或b，导轨处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。将质量为m、电阻不计、长也为d的导体棒垂直放在导轨上，电键K接到a时，导体棒处于静止状态。已知导体棒运动过程中始终与导轨垂直并且接触良好，导轨电阻不计，不计一切摩擦，重力加速度大小为g，求：
（1）（3分）磁场的磁感应强度大小：
（2）（4分）当电键K接到b时，由静止释放导体棒，求导体棒的最大速度。
【答案】（1）电键K接到a时，导体棒 处于静止状态。导体棒中电流
安培力
导体棒平衡
解得
（2）当电键K接到b时，导体棒 由静止开始加速，当导体棒 匀速运动时速度最大
匀速运动时，切割磁感线产生感应电动势
回路产生感应电流
导体棒匀速运动
解得最大速度
【知识点】电磁感应中的动力学问题；电磁感应现象中的感生电场
【解析】【分析】（1）根据欧姆定律和安培力的表达式以及共点力平衡得出磁感应强度的表达式；
（2）利用法拉第电磁感应定律和欧姆定律得出回路中产生的感应电流，通过安培力的表达式和共点力平衡得出导体棒的最大速度。
19．（10分）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）（3分）求线框中感应电动势的频率；
（2）（3分）求线框中感应电动势的瞬时值表达式；
（3）（4分）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）解：（1）线框中感应电动势的频率为
（2）解：（2）从线框转至中性面位置开始计时，故瞬时值表达式为
（3）解：（3）根据理想变压器输入功率等于输出功率功率相等 P1=P2，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，整理得可得副线圈两端电压为U2=40V根据可得电阻R的阻值为
【知识点】变压器原理；交变电流的图像与函数表达式；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【分析】（1）解题方法：频率与角速度关系为，直接代入计算；突破点在于公式应用和单位统一；隐含条件是角速度以 rad/s 为单位；易错点：忘记除以 2π2π 或计算错误。
（2）解题方法：电动势最大值需根据后续计算推断），中性面开始计时故为余弦函数；突破点在于瞬时值表达式形式 e=Emcos (ωt)；隐含条件是题目中未直接给出 Em ，需通过变压器关系反推；易错点：误用正弦函数或漏写最大值。
（3）解题方法：理想变压器原副线圈电压比等于匝数比 ，功率相等 P1=P2；隐含条件是电表测量有效值，且变压器理想无损耗；易错点：错误计算副线圈电压或功率。
（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
20．（10分）如图甲所示，半径R＝0.9m的光滑半圆弧轨道COD固定在竖直平面内，端点D为轨道的最低点，过D点的轨道切线水平。在圆弧轨道圆心O的正上方F点右侧有一固定的水平轨道，水平轨道与倾角θ＝37°的固定粗糙斜面轨道平滑相接（物体通过时没有能量损失），斜面上E点距斜面底端的距离s0＝3.2m。现有质量分别为mA＝1kg，mB＝0.5kg的物块A、B静置于水平轨道上，且物块B的右侧水平轨道光滑，左侧水平轨道粗糙。物块A、B中间夹有少量炸药，炸药突然爆炸，爆炸后物块A在水平轨道上运动的速度v与时间t的关系图像如图乙所示，物块A从F点离开轨道，刚好能从C点切入圆弧轨道做圆周运动。已知物块A与左侧水平轨道和物块B与斜面轨道间的动摩擦因数相同，A、B均可视为质点，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2，1.34。求：
（1）（3分）物块A经过D点时受到圆弧轨道的支持力FN的大小；
（2）（3分）物块A与左侧水平轨道间的动摩擦因数μ；
（3）（4分）若从物块B运动到斜面轨道底端时开始计时，经多长时间通过E点。（计算结果保留三位有效数字）
【答案】（1）解：小物块A离开水平轨道后刚好能从C点切人圆弧轨道做圆周运动有
物块A从C到D过程机械能守恒有
物块A在 D点处由牛顿第二定律
联立解得
（2）解：由 v-t 图像可知：爆炸后瞬间物块 A 的速度大小为，物块A在水平轨道上运动的时间为
爆炸后物块A在水平轨道上运动过程由运动学公式及牛顿第二定律有
解得
（3）解：物块A、B爆炸过程，由动量守恒有
解得
物块B在斜面轨道向上运动过程有
解得
物块B沿斜面上升的最大距离
故物块B通过E点有两种情况：
情况1：物块B沿斜面上升阶段通过E点时，有
解得
情况2：物块B沿斜面下降阶段通过E点时，上升阶段的时间
下降阶段
因为
联立解得
【知识点】爆炸；牛顿第二定律；机械能守恒定律
【解析】【分析】 （1） 物体在光滑半圆弧轨道运动 ，根据机械能守恒和圆周运动公式求物块A经过D点时受到圆弧轨道的支持力FN的大小；
（2）求出爆炸后瞬间物块 A 的速度大小以及运动时间，由运动学公式求物块A与左侧水平轨道间的动摩擦因数μ；
（3）物块A、B爆炸过程动量守恒定律，求解加速度大小，根据运动学公式求从物块B运动到斜面轨道底端时开始计时，经多长时间通过E点。
（1）小物块A离开水平轨道后刚好能从C点切人圆弧轨道做圆周运动有
物块A从C到D过程机械能守恒有
物块A在 D点处由牛顿第二定律
联立解得
（2）由 v-t 图像可知：爆炸后瞬间物块 A 的速度大小为，物块A在水平轨道上运动的时间为
爆炸后物块A在水平轨道上运动过程由运动学公式及牛顿第二定律有
解得
（3）物块A、B爆炸过程，由动量守恒有
解得
物块B在斜面轨道向上运动过程有
解得
物块B沿斜面上升的最大距离
故物块B通过E点有两种情况：
情况1：物块B沿斜面上升阶段通过E点时，有
解得
情况2：物块B沿斜面下降阶段通过E点时，上升阶段的时间
下降阶段
因为
联立解得
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