2023-2024学年湖南省岳阳市汨罗市汨罗市第一中学高二（下）期中物理试卷
一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1.在物理学的发展过程中，许多科学家做出了杰出的贡献。关于物理学发展史，下列说法正确的是( )
A. 奥斯特发现了电流间的相互作用规律
B. 安培发现了磁场对运动电荷的作用规律
C. 麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了麦克斯韦的这个预言
D. 法拉第观察到，在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中，会出现感应电流
2.对热力学第二定律的理解，下列说法正确的是( )
A. 热量不能由低温物体传给到高温物体
B. 外界对物体做功，物体的内能必定增加
C. 永动机不可能制成，是因为违反了热力学第二定律
D. 不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化
3.声波是一种机械波，具有波的特性。关于声波，下列说法中正确的是( )
A. 不同频率的声波在空气中相遇时不会叠加
B. 高频声波和低频声波相遇时能发生干涉现象
C. 相同条件下，低频声波比高频声波更容易发生衍射现象
D. 不同频率的声波在空气中相遇时频率均会发生改变
4.下列叙述中符合物理学史的有( )
A. 汤姆孙通过研究阴极射线实验，发现了电子
B. 卢瑟福通过对粒子散射实验现象的分析，证实了原子是可以再分的
C. 查德威克通过对粒子散射实验现象的分析，提出了原子的核式结构模型
D. 玻尔根据氢原子光谱分析，总结出了氢原子光谱可见光区波长公式
5.如图甲所示，绝缘的水平桌面上放置一金属圆环，在圆环的正上方放置一个螺线管，螺线管的轴线垂直穿过圆环的圆心。在螺线管中通入如图乙所示的电流，且电流从螺线管端流入为正。以下说法正确的是( )
A. 内圆环对桌面的压力大于圆环的重力
B. 内圆环面积有收缩的趋势
C. 时圆环中的感应电流为
D. 从上往下看，内圆环中的感应电流先沿逆时针方向，后沿顺时针方向
6.如图所示的装置，在曲轴上悬挂一个弹簧振子，若不转动把手，让其自由振动，周期为。现使把手以周期匀速转动，当其运行到稳定后，则( )
A. 弹簧振子的振动周期为
B. 弹簧振子的振动周期为
C. 要使弹簧振子的振幅增大，可让把手的转速减小
D. 要使弹簧振子的振幅增大，可让把手的转速增大
7.如图所示，理想变压器原线圈的、两端接正弦交变电源，副线圈电路中为定值电阻，为滑动变阻器，电流表、电压表均为理想电表。已知滑动变阻器的总阻值小于，下列说法正确的是( )
A. 若滑片向上滑动，则消耗的功率变大
B. 若滑片向上滑动，电压表的示数变大，电流表的示数变小
C. 若滑片向下滑动，则消耗的功率变小
D. 若滑片向下滑动，则电压表的示数变化和电流表的示数变化的比值变小
8.如图所示，半圆柱形玻璃砖的圆心为。一束复色光束以入射角由玻璃砖内射向点，折射后分为两束单色光束、。其中单色光束的折射角恰为，则下列说法正确的是( )
A. 玻璃砖对单色光的折射率应略小于
B. 若光束从水中射向空气，则光束的临界角比光束的临界角小
C. 光束比光束更容易发生明显衍射现象
D. 在光的双缝干涉实验中，仅将入射光束由改为，则条纹间距变小
二、多选题：本大题共4小题，共20分。
9.平衡位置位于坐标原点的波源沿轴方向做周期为的简谐运动，产生的简谐波沿轴传播。时刻波的图像如图中实线所示，此时恰好运动到正向最大位移处。下列说法正确的是
A. 由波源振动产生的简谐波与声波一样，都是横波
B. 时刻质点正沿轴负向运动
C. 在时刻，质点偏离平衡位置的位移为，且沿轴正向运动
D. 从时刻开始，经过质点位于波峰
10.两束不同频率的单色光、从空气平行射入水中，发生了如图所示的折射现象。下列结论中正确的是( )
A. 在水中的传播速度，光束比光束大
B. 在水中的传播速度，光束比光束小
C. 水对光束的折射率比水对光束的折射率小
D. 水对光束的折射率比水对光束的折射率大
11.如图所示，一根不计质量的弹簧竖直悬吊一个质量为的铁块，在其下方吸附着一块质量为的磁铁。已知弹簧的劲度系数为，磁铁与铁块间的吸引力大小等于，不计磁铁与其它物体间的作用并忽略阻力。已知磁铁与铁块在弹簧的作用下，恰好能够一起沿竖直方向作简谐运动，那么
A. 磁铁与铁块处于平衡位置时弹簧的伸长量为
B. 弹簧弹性势能最大时，铁块加速度大小为
C. 磁铁与铁块运动到最高点时，弹簧弹力的大小等于
D. 磁铁与铁块作简谐运动的振幅为
12.如图，导热的气缸固定在水平地面上，用活塞把一定质量的理想气体封闭在气缸中，气缸内壁光滑。现用水平外力作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动一段距离，在此过程中，环境温度保持不变，下列说法正确的是( )
A. 水平外力做的功等于气体内能的增加
B. 因为活塞受力平衡所以水平外力为恒力
C. 气体是从单一热源吸热，并且全部用来对外做功
D. 活塞克服大气压力做功数值上等于水平外力做功与气体从外界吸收的热量之和
三、实验题：本大题共3小题，共18分。
13.在“探究感应电流的方向与哪些因素有关”的实验中。
如图甲所示，当磁铁从线圈上方向下插入线圈时，发现电流表指针偏转。若要探究线圈中产生感应电流的方向，必须先弄清______和______。
为弄清灵敏电流计指针摆动方向与电流方向的关系，可以使用一个已知正负极性的直流电源进行探究。某同学想到了多用电表内部某一挡含有直流电源，他应选用多用电表的______挡选填“欧姆”、“直流电流”、“直流电压”、“交流电流”或“交流电压”对灵敏电流计进行测试。由实验可知，当电流从正接线柱流入电流计时，指针向右摆动。
若线圈绕向如图乙所示，实验中该同学将条形磁铁极朝下从线圈上方向下插入线圈，则在以上过程中，电流计的指针向______选填“左”或“右”摆动。
14.某同学利用如图所示的装置做“验证碰撞中的动量守恒”实验具体操作如下：
A.把带有斜槽的长木板调整水平后固定，用天平称出甲、乙两玩具小车的质量，记为、
B.将小车甲从斜槽上的某点由静止释放，最终甲车停在长木板上的点，在长木板靠近斜槽的位置选一点，用直尺测量出
C.把小车乙静止放在点，将小车甲再次从点由静止释放，两车在点相碰后，最终停在长木板上的、位置，分别测量出
D.改变点的位置，重复步骤、，多次实验．
回答下列问题：
本实验的实验条件：要求两小车与长木板间的动摩擦因数________．
满足上述实验条件后，要验证碰撞中的动量守恒，只要验证__________成立即可用测量的物理量写出关系式
某同学根据获得的实验数据总得到关系式，你认为两车的碰撞属于_______碰撞．
15.某同学利用如图所示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题：
若双缝的间距为，屏与双缝间的距离为，测得第条暗条纹到第条暗条纹之间的距离为，则单色光的波长__________；
某次测量时，选用的双缝的间距为，测得屏与双缝间的距离为，第条暗条纹到第条暗条纹之间的距离为，则所测单色光的波长为__________结果保留位有效数字。
四、计算题：本大题共2小题，共30分。
16.如图所示，用一小型交流发电机向远处用户供电，已知发电机线圈匝数匝，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用，输电导线的总电阻为，变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为，若用户区标有“”的电动机恰能正常工作。发电机线圈电阻不可忽略。求：
交流发电机产生电动势的最大值；
输电线路上损耗的电功率；
若升压变压器原、副线圈匝数比为，升压变压器原线圈两端的电压。
17.如图所示，为直角三棱镜的截面，，，长为。一束单色光从面上的点斜射入棱镜，入射光线与边平行，折射光线射到面上的点，面的反射光线照射到面上的点，且与平行，，光在真空中的传播速度为。求：
棱镜对该单色光的折射率。
光在棱镜中沿传播所用的时间。
答案和解析
1.【答案】
【解析】解：、安培发现了电流间的相互作用规律，故A错误；
B、洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用规律，故B错误；
C、麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波，故C正确；
D、法拉第在实验中观察到，在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中，不会出现感应电流，故D错误。
故选：。
根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可。
本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一。
2.【答案】
【解析】A.根据热力学第二定律，热量不能自发地由低温物体传给高温物体，但在一定条件下，热量可以由低温物体传给高温物体，例如电冰箱的工作过程，A错误；
B.根据热力学第一定律，物体内能的变化取决于吸收或放出的热量和做功的正负两个因素，B错误；
C.永动机违反能量守恒定律，C错误；
D.不可能从单一热库吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化热力学第二定律的表述形式之一，D正确。
故选D。
3.【答案】
【解析】【分析】
两列波发生干涉的条件是频率相同，相位差恒定；波长越长越容易发生衍射现象；在不同介质中波的频率不变。
本题考查波的基本特点，学生需掌握波传播的基本特点，两列波发生干涉的条件，发生明显衍射的条件，以及波长与频率间的关系。
【解答】
A、不同频率的波在空气中相遇会叠加，但不会发生稳定的干涉现象，故错误。
B、发生干涉的条件之一是频率相同，高频声波和低频声波频率不同，相遇时不能发生干涉现象，故错误。
、频率越低，波长越长，越容易发生衍射现象，所以低频波比高频波更容易发生衍射现象，故正确。
、不同频率的波在空气中相遇，频率不变，故错误。
故选：。
4.【答案】
【解析】【分析】
汤姆孙发现了电子；卢瑟福通过对粒子散射实验现象的分析，得出原子的核式结构模型，不是证实原子可以再分；汤姆逊通过研究阴极射线发现了电子；巴耳末根据氢原子光谱分析，总结出了氢原子光谱可见光区波长公式。
本题是物理学史问题，对于人类认识原子结构、原子核结构的历史过程要了解，记牢重大发现和科学家的成就。
【解答】
A、根据物理学史可知，汤姆孙通过研究阴极射线实验，发现了电子，故A正确。
B、卢瑟福通过对粒子散射实验现象的分析，得出原子的核式结构模型，电子的发现说明原子是可分的，故B错误。
C、卢瑟福通过对粒子散射实验现象的分析，得出原子的核式结构模型，故C错误。
D、玻尔在卢瑟福的原子核式结构学说的基础上，引入了量子理论，提出的原子模型，巴耳末根据氢原子光谱分析，总结出了氢原子光谱可见光区波长公式，故D错误。
故选：。
5.【答案】
【解析】A.由图乙知，内螺线管中正向电流增大，产生竖直向上的磁场增大，螺旋管下端为极，根据楞次定律，在金属圆环中感应电流将产生竖直向下的磁场，把圆环等效看成小磁针，则小圆环上端为极，根据同名磁极相互排斥，可知螺线管对圆环的磁场力向下，则圆环对桌面的压力大于圆环的重力，故A正确；
B.由图乙知，内螺线管中的正向电流减小，则使得穿过圆环的磁通量也减小，根据楞次定律“增缩减扩”可知，圆环面积有扩张的趋势，故B错误；
C.在时，虽然螺线管中的电流为零，穿过圆环的磁通量为零，但穿过圆环中的磁通量的变化率不为零，根据法拉第电磁感应定律可知，在闭合圆环中产生的感应电流不为零，故C错误；
D.螺线管中电流增大，产生竖直向上的磁场增大，金属环中磁通量增大，根据楞次定律“增反减同”可知，从上往下看，内圆环中的感应电流沿顺时针方向；线圈中电流减小，产生竖直向上的磁场减弱，金属环中磁通量减小，根据楞次定律可知，从上往下看，内圆环中的感应电流沿逆时针方向，故D错误。
故选A。
6.【答案】
【解析】【分析】
若不转动摇把，弹簧振子做自由振动，周期等于固有周期．摇把匀速转动时，通过曲轴对弹簧振子施加驱动力，使弹簧振子做受迫振动，其振动周期等于驱动力的周期．当驱动力的周期等于弹簧振作的固有周期时，弹簧振子发生共振，振幅最大．
本题关键根据受迫振动的周期等于驱动力的周期和产生共振的条件：驱动力的周期等于固有周期．
【解答】
、现使把手以周期匀速转动，弹簧振子做受迫振动，所以弹簧振子振动周期为故AB错误；
、振子发生共振，振幅最大，由于，当把转速增大时，驱动力的频率与固有频率相差越小，所以共振越明显，振幅越大。当把转速减小时，驱动力的频率与固有频率相差越大，所以共振越不明显，振幅越小，故D正确，C错误。
故选：。
7.【答案】
【解析】解：根据理想变压器电压与匝数比的关系，副线圈两端电压，可见理想变压器副线圈两端电压决定于匝数比和原线圈的输入电压，与负载电阻大小无关；副线圈两端电压不变，电压表的示数不变，若滑片向上滑动，电阻增大，根据欧姆定律得副线圈中的电流减小；则消耗的功率变小，根据理想变压器电流与匝数比的关系，原线圈中的电流，可见原线圈中的电流减小，电流表的示数减小，故AB错误；
C.把变压器的副线圈看作电源，电阻看作电源的内阻，电阻看作外电阻，电源的电源的输出功率与外电阻的关系如图所示：
若滑片向下滑动，电阻减小，由于滑动变阻器的总阻值小于，根据图像可知，电阻减小，电阻消耗的功率变小，故C正确；
D.由上述分析可知电压表示数不变，其示数变化为零，电压表的示数变化和电流表的示数变化的比值为零，故D错误。
故选：。
电压表的示数为副线圈两端电压，根据理想变压器电压与匝数比的关系分析作答；电流表的示数为原线圈中的电流，若滑片向上滑动，电阻增大，根据欧姆定律求副线圈中的电流，再根据理想变压器电流与匝数比的关系求原线圈中的电流，然后作答；把变压器的副线圈看作电源，电阻看作电源的内阻，再根据电源的输出功率与外电阻的关系作答；副线圈两端电压不变，电压表示数不变，其示数变化为零。
本题考查了变压器的动态分析，关键在于抓住理想变压器电压与匝数比、电流与匝数比的关系；理想变压器的输出电压决定于匝数比和输入电压。
8.【答案】
【解析】【分析】
解决本题的关键是通过光路图比较出折射率，要知道光速与折射率的关系，掌握全反射的条件。要注意在真空中所有光的传播速度是相同的。
【解答】
A.根据折射率的定义可知光的折射率：，由图知，两束光的入射角相等，的折射角小于的折射角，通过折射定律可知，玻璃砖对光的折射率大于对光的折射率，所以光的折射率大于。故A错误；
B.由于的折射角大于的折射角，则使入射角逐渐变大时，光的折射角先达到，发生全反射现象，的临界角小，故B错误；
C.的频率小，则波长大；根据明显衍射的条件可知，光束比光束更容易发生衍射现象，故C错误；
D.根据干涉条纹的宽度公式：可知，在光的双缝干涉实验中，仅将入射光束由改为，条纹间隔变小。故D正确。
故选D。
9.【答案】
【解析】【分析】
本题考察机械波的图象以及波速、波长和频率的关系。
【解答】
详解：
A.声波是纵波，故 A错误
B.根据“同侧法”，时刻质点正在向下振动，故B正确
C.根据“同侧法”，时刻，该波经历了半个余波长，质点正在向下振动，故C正确
D.波速从时刻开始，质点经过时间达到波峰位置，故 D正确。
故选BCD。
10.【答案】
【解析】【分析】
两光束从空气射入水中，入射角相等，折射角关系为，根据折射定律分析折射率的大小，分析出频率关系，根据判断光束在水中速度的大小。折射率越大，光的频率越大。
对于折射率与光在介质中的速度、频率、波长等量之间的关系可结合光的色散、干涉等实验结果进行记忆，是考试的热点。
【解答】
、由图看出，两束光的入射角相等，折射角，则由折射定律知，水对光的折射率较大，对光束的折射率小。故C正确，D错误；
、光的折射率较大，由分析可知，光在水中传播速度较大。故A正确，B错误。
故选：。
11.【答案】
【解析】【分析】
物体处于平衡位置时合力为零，由胡克定律列式求解即可；磁铁和铁块在最低点的加速度相同，分析磁铁在最低点的受力，再根据牛顿第二定律求解其加速度；弹簧弹性势能最大时，和位于最低点，此时已知加速度，根据牛顿第二定律即可求出弹力；在最低点时弹簧的形变量为振幅加上处于平衡位置时弹簧的伸长量，明确此点后可根据牛顿第二定律列式求解。
解决该题需要明确知道物体做简谐运动的相关性质，明确在竖直方向的弹簧振子和水平方向的弹簧振子之间的区别，再结合胡克定律及牛顿第二定律求解。
【解答】
A.当和处于平衡位置时，弹簧的弹力大小等于和的重力，由胡克定律得
，弹簧的伸长量为，故A正确；
B.弹簧运动到最低点时，弹性势能最大，形变量最大，对整体由牛顿第二定律可得
，
磁铁和铁块间达到最大吸引力，对磁铁由牛顿第二定律可得，
联立解得铁块加速度的最大值为，故B错误；
弹簧弹性势能最大时，弹力的大小为，
该弹簧振子的振幅为，
磁铁和铁块运动到最高点时，整体受到的合力作为回复力，可得，
解得此时的弹力大小为，故C正确，D错误。
故选AC。
12.【答案】
【解析】【分析】
本题主要考查了热力学定律的应用，难度适中。
因为活塞“缓慢”地向右移动，所以封闭气体发生等温变化，温度不变，理想气体内能就不变，水平外力做功内能并不变化；运用玻意耳定律以及活塞的受力平衡，可分析水平外力的变化情况；根据热力学第二定律即可判断出，气体是从单一热源吸热，并且全部用来对外做功，但是引起了外界变化，力在做功，故该过程可以实现；根据热力学第一定律，即可比较出活塞克服大气压力做功数值上与水平外力做功加上气体从外界吸收的热量的大小关系。
【解答】
A、气体缓慢膨胀温度不变，理想气体内能不变，故A错误；
B、气体等温膨胀根据玻意尔定律，，所以气压不断减小，活塞受力平衡，所以要逐渐增大，故B错误；
C、气体是从单一热源吸热，全部用来对外做功，但是引起了其它变化外力做功，所以此过程是可以的，不违反热力学第二定律，故C正确；
D、根据热力学第一定律，温度不变理想气体内能不变，可知活塞克服大气压力做功数值上等于水平外力做功与气体从外界吸收的热量之和，故D正确。
故选CD。
13.【答案】电流表指针偏转方向 电流方向间的关系及线圈的绕向 欧姆 右
【解析】解：如图甲所示，当磁铁的极向下运动时，发现电流表指针偏转，若要探究线圈中产生感应电流的方向，必须知道电流表指针偏转方向和电流方向间的关系。
多用电表内部某一挡含有直流电源，依据欧姆表内部有电源，因此电表的欧姆挡对灵敏电流计进行测试；
当电流从正接线柱流入电流计时，指针向右摆动，在实验中该同学将条形磁铁极朝下，从线圈上方向下插入线圈过程中，依据楞次定律，结合右手螺旋定则，可知，感应电流从螺线管下端流出，因此感应电流从正接线柱流入电表，则电流计的指针向右偏转。
故答案为：电流表指针偏转方向、电流方向间的关系及线圈的绕向；欧姆；右
要探究感应电流方向，应该知道电流表指针偏转方向与电流方向间的关系；
电压表和电流表内部不含电源，只有欧姆表内部有电源；
当电流从正接线柱流入电流计时，指针向右摆动，根据电流表指针偏转方向判断电流方向，然后应用安培定则与楞次定律分析答题。
探究电磁感应现象实验，在实验前应明确电流表指针偏转方向与电流方向间的关系；本题无法直接利用楞次定律进行判断电流方向，但是可以根据题意得出产生使电流表指针偏转的条件。
14.【答案】等于或“”；；非弹性。
【解析】【分析】
解决本题关键是要明确实验目，是要验证，而实验中并没有直接测速度，而是通过运动学公式来表示速度，无关量可以约去，实现以水平位移代替速度，这种方法在物理实验中经常遇到，学习过程中应该多积累这方面的知识。
【解答】
因为实验只测量了小车在长木板上移动的距离，所以只有两小车在长木板上的加速度一样，两车的初速度之比才等于位移的平方根之比，故二车与长木板的摩擦因数相同，即；
分析步骤，根据运动学公式有，解得，分析步骤，根据运动学公式有，，解得，，
要想验证动量守恒，应该有，
解得；
根据可得，，，实验得到关系式，即，即碰撞过程有能量损失，故属于非弹性碰撞。
15.【答案】
【解析】第条暗条纹到第条暗条纹之间的距离为，则两个相邻明纹或暗纹间的距离
则单色光的波长
将双缝的间距为，测得屏与双缝间的距离为，以及代入以上公式可得
16.【答案】解：根据正弦式交变电流产生规律可知，最大值为：
得：。
设降压变压器原、副线圈的电流分别为、，电动机恰能正常工作，有：
根据理想变压器的电流比可知：
得
所以输电线路上损耗的电功率为：
根据理想变压器的的变压比可知：
得：
升压变压器副线圈两端电压为：
又
可得：
17.【答案】解：设光线在面上的入射角为，因入射光线平行于边，得
设折射光线在面上的入射角为，由于平行，得
根据几何关系，光线在面上的折射角
则棱镜对该单色光的折射率。
设长为，由于为等腰三角形，则
由于，则
根据几何关系有
即 解得
则
该单色光在棱镜中的传播速度
则光在棱镜中沿传播所用的时间。
