北京市东城区(南片)2020-2021学年高二下学期期末考试物理试卷word版含答案.docx

北京市东城区（南片）2022-2021学年下学期高二班级期末考试
物理试卷

本试卷共6页，共四道大题，21道小题，满分100分。考试时间100分钟。
一、单项选择题（下列各小题中只有一个选项符合题意。每小题3分，共30分）
1. 关于布朗运动的下列说法中正确的是：
A. 布朗运动就是分子的无规章运动
B. 观看时间越长，布朗运动就越显著
C. 布朗运动是液体或气体分子无规章运动的反映
D. 布朗运动是组成固体颗粒的分子无规章运动的反映
2. 一束光从某种介质射入空气中时，入射角θ1=30°，折射角θ2=60°，折射光路如图所示，则下列说法正确的是：

A. 此介质折射率为
B. 此介质折射率为
C. 相对于空气此介质是光疏介质
D. 光在介质中速度比在空气中大
3. 弹簧振子在光滑水平面上做简谐运动，在振子向平衡位置运动的过程中：
A. 振子的速度渐渐减小
B. 振子的位移渐渐增大
C. 振子的加速度渐渐减小
D. 振子所受的回复力渐渐增大
4. 如图所示，金属棒ab置于水平放置的金属导体框架cdef上，棒ab与框架接触良好。从某一时刻开头，给这个空间施加一个斜向上的匀强磁场，并且磁场均匀增加，ab棒仍静止，在磁场均匀增加的过程中，关于ab棒受到的摩擦力，下列说法正确的是：

A. 摩擦力变小，方向向左
B. 摩擦力变大，方向向右
C. 摩擦力变大，方向向左
D. 摩擦力大小不变，方向向右
5. 如图所示为一列在均匀介质中沿x轴正方向传播的简谐横波在某时刻的波形图，波速为4m/s。图中“A、B、C、D、E、F、G、H”各质点中：

A. 沿y轴正方向速度最大的质点是D
B. 沿y轴正方向加速度最大的质点是B
C. 经过△t=0.5s质点D将向右移动2m
D. 经过△t=2.5s，质点D的位移是0.2m
6. 氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为v1，从能级n跃迁到能级k时吸取紫光的频率为v2，已知普朗克常量为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则：
A. 吸取光子的能量为
B. 辐射光子的能量为
C. 吸取光子的能量为
D. 辐射光子的能量为
7. 如图所示，抱负变压器原线圈接有沟通电源，副线圈回路中接有定值电阻R0和两个小灯泡L1、L2，电表均为抱负电表。最初电键S是断开的，现闭合电键S，则：

A. 灯泡L1变亮
B. 电流表A1示数变大
C. 副线圈两端电压变大
D. 电阻R0中的电流变小
8. 假如全世界60亿同时数1g水的分子个数，每人每小时可以数5 000个，不间断地数，则完成任务所需时间最接近（阿伏加德罗常数NA取6×1023mol－1）
A. 10年 B. 1千年
C. 10万年 D. 1千万年
9. 一束白光从顶角为θ的一边以较大的入射角θ1射入并通过三棱镜后，在屏P上可得到彩色光带，如图所示，在入射角θ1渐渐减小到零的过程中，假如屏上的彩色光带先后全部消逝，则：

A. 红光最先消逝，紫光最终消逝
B. 紫光最先消逝，红光最终消逝
C. 紫光最先消逝，黄光最终消逝
D. 红光最先消逝，黄光最终消逝
10. 如图（a），线圈ab、cd绕在同一软铁芯上。在ab线圈中通以变化的电流，用示波器测得线圈cd间电压如图（b）所示。已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中，可能正确的是：

二、多项选择题（下列各小题中符合题意的选项均多于一个。本大题共16分，每小题4分。每小题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有错选的不得分）
11. 对于确定质量的抱负气体：
A. 吸热时其内能可以不变
B. 吸热时其内能确定不变
C. 不吸热也不放热时其内能可以减小
D. 不吸热也不放热时其内能确定不变
12. 质点O振动形成的简谐横波沿x轴正方向传播，t时刻的波形图如图甲所示，若波传到x=3m处的质点P开头计时，则质点P的振动图象如图乙所示，下列说法中正确的是：

A. 该波的频率为25Hz
B. 该波的传播速度为2m/s
C. 质点O开头振动时沿y轴正方向
D. 从t时刻起，经过0.015s，质点P将回到平衡位置
13. 甲、乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样，设相邻两个亮条纹的中心距离为△x，若，则下列说法正确的是
A. 甲光能发生偏振现象，乙光则不能发生
B. 真空中甲光的波长确定大于乙光的波长
C. 甲光的光子能量确定大于乙光的光子能量
D. 在同一均匀介质中甲光的传播速度大于乙光
14. 在光滑的水平面上方，有两个磁感应强度大小均为B，方向相反的水平匀强磁场，如图所示，PQ为两个磁场的边界，磁场范围足够大。一个边长为a、质量为m、电阻为R的正方形金属线框，以速度v垂直磁场方向从如图实线位置开头向右运动，当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中时，线框的速度为v/2，则下列说法正确的是

A. 此过程中通过线框截面的电荷量为
B. 此时线框的加速度为
C. 此过程中回路产生的电能为
D. 此时线框中的电功率为

三、试验题（共14分）
15. （4分）某同学在“用油膜法估测分子的大小”试验中，测得的分子直径明显偏大，其缘由可能是：
A. 油酸未完全散开
B. 油酸中含有大量的酒精
C. 计算油膜面积时，舍去了全部不足一格的方格
D. 求每滴油酸酒精溶液的体积时，1mL的溶液的滴数误多记了10滴
16. （6分）如图所示，画有直角坐标系xOy的白纸位于水平桌面上。M是放在白纸上的半圆形玻璃砖，其底面的圆心在坐标原点，直边与x轴重合，OA是画在纸上的直线，P1、P2为竖直地插在直线OA上的两枚大头针，P3是竖直地插在纸上的第三枚大头针，α是直线OA与y轴正方向的夹角，β是直线OP3与y轴负方向的夹角。只要直线OA画得合适，且P3的位置取得正确，测出角α和β，便可求得玻璃的折射率。某同学在用上述方法测量玻璃的折射率时，在他画出的直线OA上竖直地插上了P1、P2两枚大头针，但在γ<0的区域内，不管眼睛放在何处，都无法透过玻璃砖看到P1、P2的像，他应实行的措施是 ；若他已透过玻璃砖看到P1、P2的像，确定P3，位置的方法是 ；若他已正确地测得了α、β的值，则玻璃的折射率n= 。

17. （4分）几名同学进行野外考察，登上某山峰后，他们想粗略测出山顶处的重力加速度。于是他们用细线拴好石块P，细线另一端系在树枝上做成一个简易单摆，如图所示。再用随身携带的钢卷尺、电子手表进行了如下测量。同学们首先测出摆长L，然后将石块拉开一个小角度，由静止释放，使石块在竖直平面内摇摆，用电子手表测出单摆完成n次全振动所用的时间t。

（1）利用测量数据计算山顶处重力加速度的表达式g= ；
（2）若振动周期测量正确，但由于难以确定石块重心，测量摆长时从悬点始终量到石块下端，所以用这次测量数据计算出来的山顶处重力加速度值比真实值 （选填“偏大”、“偏小”或“相等”）。

四、计算题（共40分）
18. （8分）一列简谐横波由质点A向质点B传播。已知A、B两点相距4m，这列波的波长大于2m而小于20m。如图表示在波的传播过程中A、B两质点的振动图象，求：波的传播速度大小。

19. （9分）用放大600倍的显微镜观看布朗运动，估量放大后的小颗粒（碳）体积为0.1×10－9m3，碳的密度为2.25×103kg/m3，摩尔质量是1.2×10－2kg/mol，阿伏加德罗常数为6.02×1023mol－1，则：
（1）该小碳粒含分子数约为多少个?（取一位有效数字）
（2）假设小碳粒中的分子是紧挨在一起的，试估算碳分子的直径。
20. （9分）在远距离输电时，要考虑尽量削减输电线上的功率损失。有一个小型发电站，输送的电功率为P=500kW，当使用U=5kV的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差4800kW·h，求：
（1）输电效率η和输电线的总电阻r；
（2）若想使输电效率提高到98％，又不转变输电线，那么发电站应使用多高的电压向外输电?
21. （14分）电磁阻尼制动是一种利用电磁感应原理工作的新型制动方式，它的基本原理如图甲所示。水平面上固定一块铝板，当一竖直方向的条形磁铁在铝板上方几毫米高度上水平经过时，铝板内感应出的电流会对磁铁的运动产生阻碍作用。
电磁阻尼制动是磁悬浮列车在高速运行时进行制动的一种方式，某争辩所制成如图乙所示的车和轨道模型来定量模拟磁悬浮列车的制动过程。车厢下端安装有电磁铁系统，能在长为L1=0.6m，宽L2=0.2m的矩形区域内产生竖直方向的匀强磁场，磁感应强度可随车速的减小而自动增大（由车内速度传感器把握），但最大不超过B1=2T，将铝板简化为长大于L1，宽也为L2的单匝矩形线圈，间隔铺设在轨道正中心，其间隔也为L2，每个线圈的电阻为R1=0.1Ω，导线粗细忽视不计。在某次试验中，模型车速度为v0=20m/s时，启动电磁铁系统开头制动，车马上以加速度a1=2m/s2做匀减速直线运动，当磁感应强度增加到B1时就保持不变，直到模型车停止运动。已知模型车的总质量为m1=36kg，空气阻力不计。不考虑磁感应强度的变化引起的电磁感应现象以及线圈激发的磁场对电磁铁产生磁场的影响。
（1）电磁铁的磁感应强度达到最大时，模型车的速度v1为多大?
（2）模型车的制动距离为多大?
（3）某同学受到上述装置的启发，设计了进一步提高制动效果的方案如下，将电磁铁换成多个并在一起的永磁铁组，两个相邻的磁铁磁极的极性相反，且将线圈改为连续铺放，相邻线圈接触紧密但彼此绝缘，如图丙所示，若永磁铁激发的磁感应强度恒定为B2，模型车质量m1及开头减速的初速度v0均不变，试通过必要的公式分析这种设计在提高制动力气上的合理性。

【试题答案】
一、单项选择题（每题3分，共30分。错选、多选不得分）
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
C
B
C
B
A
D
B
C
B
C

二、多项选择题（每题4分，共16分。选对但不全者得2分，错选，不选者不得分）
题号
11
12
13
14
答案
AC
AD
BD
CD

三、试验题：（共14分）
15. （4分）AC
16. （每空2分，共6分）另画一条更靠近y轴正方向的直线OA，把大头针P1、P2竖直地插在所画的直线上，直到在y<0区域透过玻璃砖能看到P1、P2的像竖直插上大头针P3，使P3刚好能拦住P1、P2的像
17. （每空2分，共4分） 偏大

四、计算题：（共40分）
18. （8分）
解：
由振动图象读出T=0.4s，分析图象可知：t=0时，质点A位于y轴正方向最大位移处，而质点B则经过平衡位置向y轴负方向运动。所以A、B间距4=（）λ，则λ=，其中n=0，l，2…
由于这列波的波长大于2m而小于20m
所以n有0、1两个可能的取值，即：，
由于，所以或。
19. (9分)
解：
(1)设小颗粒边长为a，放大600倍后，则其体积为V=(600a)3=0.1×10－9m3。
实际体积为
质量为m=pV’=1.0×10－15kg
含分子数为个=5×个
(2)将碳分子看成球体模型，则有

得
20．(9分)
解：
(1)输送功率P=500kW，一昼夜输送电能E=Pt=12000kW·h
输电线上损失的电能△E=4 800kW·h
终点得到的电能E’=E－△E=7 200kW·h，
所以输电效率=60％
输电线上的电流A
输电线损耗功率，其中
得r=20Ω。
(2)输电线上损耗功率∝
现在要求
解得输电电压应调整为U'=22.4kV。(或U'=V)
21．(共14分)
解：
(1)假设电磁铁的磁感应强度达到最大时，模型车的速度为，则
①
②
Fl=B1I1Ll ③
Fl=m1a1 ④
由①②③④式并代人数据得
=5m/s ⑤
(2) ⑥
由第(1)问的方法同理得到磁感应强度达到最大以后任意速度v时，安培力的大小为
⑦
对速度后模型车的减速过程用动量定理得
⑧
⑨
⑩
由⑥⑦⑧⑨⑩并代人数据得
x=106.25m
(3)完全进入永磁铁的每个线圈，当模型车的速度为v时，每个线圈中产生的感应电动势为
每个线圈中的感应电流为
每个磁铁受到的阻力为F2=2B2I2L2
n个磁铁受到的阻力为F合=2nB2I2L1
由上述公式可知该同学的设计对于提高制动力气上是合理的。