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北京市东城区(南片)2014-2015学年下学期高二期末考试物理试卷 - 副本



北京市东城区(南片)2014-2015 学年下学期高二年级期末考试物理试卷
本试卷满分 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则运动 B. 观察时间越长,布朗运动就越显著 C. 布朗

运动是液体或气体分子无规则运动的反映 D. 布朗运动是组成固体颗粒的分子无规则运动的反映 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

3 3

B. 此介质折射率为 3

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. 振子的速度逐渐减小 B. 振子的位移逐渐增大 C. 振子的加速度逐渐减小 D. 振子所受的回复力逐渐增大 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。从某一时刻开始,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: ( )[来源:] 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 时吸收紫光的频率为 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. 吸收光子的能量为 hv1 ? hv2 C. 吸收光子的能量为 hv2 ? hv1 B. 辐射光子的能量为 hv1 ? hv2 D. 辐射光子的能量为 hv2 ? hv1

7. 如图所示,理想变压器原线圈接有交流电源,副线圈回路中接有定值电阻 R0 和两个 小灯泡 L1、L2,电表均为理想电表。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 逐渐减小到零的过程中,假如屏上的彩色光带先后全部消失,则: ( ) A. 红光最先消失,紫光最后消失 B. 紫光最先消失,红光最后消失 C. 紫光最先消失,黄光最后消失 D. 红光最先消失,黄光最后消失

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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. 对于一定质量的理想气体: ( ) A. 吸热时其内能可以不变 B. 吸热时其内能一定不变 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一定不变 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 开始 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 开始振动时沿 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

△ x甲 ?△ x乙 ,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. 真空中甲光的波长一定大于乙光的波长 C. 甲光的光子能量一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 线位置开始向右运动,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 2 Ba R B. 此时线框的加速度为
2

B 2 a 2v 2mR

3 C. 此过程中回路产生的电能为 mv 2 8
2 2 2 D. 此时线框中的电功率为 B a v R 三、实验题(共 14 分)

15. (4 分)某同学在“用油膜法估测分子的大小”实验中,测得的分子直径明显偏大,其原因可能是: ( 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,舍去了所有不足一格的方格 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
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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。 某学生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,他应采取的措施是 ;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)几名学生进行野外考察,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 摆动,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,测量摆长时从悬点一直量到石块下端,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 倍的显微镜观察布朗运动,估计放大后的小颗粒(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, 要考虑尽量减少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%,又不改变输电线,那么发电站应使用多高的电压向外输电?

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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, 某研究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(由车内速度传感器控制) ,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央,其间隔也为 L2,每个线圈的电阻为 R1=0.1Ω,导线粗细忽略不计。在某次实验中,模型车速度为 v0=20m/s 时,启动电磁铁系统开始制动,车立即以加 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 及开始减速的初速度 v0 均不变,试通过必要的公式分析这种设 计在提高制动能力上的合理性。

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【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 答案 1 C 2 B 3 C 4 B 5 A 6 D 7 B 8 C 9 B 10 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 答案 11 AC 12 AD 13 BD[] 14 CD

三、实验题: (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 刚好能挡住 P1、P2 的像 17. (每空 2 分,共 4 分)

sin ? sin ?

4? 2 n 2 L / t 2

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=( n ? 因为这列波的波长大于 2m 而小于 20m

3 16 )λ,则 λ= m ,其中 n=0,l,2… 4 4n ? 3

16 16 m , ?2 ? m 3 7 40 40 因为 v ? ? / T ,所以 v1 ? m / s 或 v2 ? m/s 。 3 7
所以 n 有 0、1 两个可能的取值,即: ?1 ? 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 V ' ? a ?
3

10?16 3 m 216

质量为 m=pV’=1.0×10

-15

kg

含分子数为 n ?

m 1.0 ? 10-15 NA ? ? 6.02 ? 1023 个=5×1010 个 -2 M mol 1.2 ? 10

(2)将碳分子看成球体模型,则有

v' 4 d 3 ?d 3 ? ?( ) ? n 3 2 6

10?16 6V ' 216 m ? 2.6 ? 10?10 m ? 得d ? 3 10 n? 5 ? 10 ? 3.14 6?

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? ?

E' =60% E

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输电线上的电流 I ?

P ? 100 A U △E ? 200kW t

输电线损耗功率 Pr ? I 2 r ,其中 Pr ? 得 r=20Ω。 (2)输电线上损耗功率 Pr ? ( 现在要求 Pr ' ? 10kW

1 P 2 ) r∝ 2 U U

解得输电电压应调节为 U'=22.4kV。(或 U'= 5 ? 10 V)
4

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 v1 ,则

E1 ? B1L1v1
I1 ? E1 R1





Fl=B1I1Ll ③ Fl=m1a1 ④ 由①②③④式并代人数据得

v1 =5m/s
(2) x1 ?
2 v0 ? v12 2a1





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
2 B12 L1 v F? R1



对速度 v1 后模型车的减速过程用动量定理得

F ? t ? m1v1 v ? t ? x2

⑧ ⑨ ⑩[]

x ? x1 ? x2

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 E2 ? 2 B2 L1v 每个线圈中的感应电流为 I 2 ?

E2 R2

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能力上是合理的。

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