广东省广州市三元联考2022-2023高二下学期期中考试物理试题（含解析）

广州市三元联考2022-2023学年高二下学期期中考试
物理
本试卷共6页，15小题，满分100分。考试用时75分钟。
注意事项：1．答卷前，考生务必用黑色字迹的钢笔或签字笔将自己的姓名、考生号、试室号和座位号填写在答题卡上。用2B铅笔将试卷类型（A）填涂在答题卡相应位置上，并在答题卡相应位置上填涂考生号。
2．作答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡对应题目选项的答案信息点涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案。答案不能答在试卷上。
3．非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答，答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应位置上；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新答案；不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答无效。
4．考生必须保持答题卡的整洁。考试结束后，将试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题：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．如图所示，弹簧上端有一个小环，套在曲轴上．转动摇把，曲轴可以带动弹簧振子上下振动，测得振动频率为2 Hz，然后匀速转动摇把，每分钟转240转。当振子振动稳定后，它的振动周期为(　　)
A．0.25 s B．0.5 s C．2 s D．4 s
2．如图所示，置于地球表面上的一单摆在小振幅条件下摆动的周期为，下列说法中正确的是（　　）
A．单摆摆动过程，绳子的拉力始终大于摆球的重力
B．单摆摆动过程，绳子的拉力始终小于摆球的重力
C．小球所受重力和绳的拉力的合力提供单摆做简谐运动的回复力
D．将该单摆置于月球表面，其摆动周期为
3．如图所示，两匀强磁场的磁感应强度和大小相等、方向相反。金属圆环的直径与两磁场的边界重合。下列变化会在环中产生逆时针方向感应电流的是（　　）
A．同时减小，增大
B．同时增大，减小
C．同时以相同的变化率增大和
D．同时以相同的变化率减小和
4．如图所示，甲为一台小型发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示．发电机线圈内阻为1 Ω，外接灯泡的电阻为9 Ω，则（ ）
A．电压表的示数为6V
B．灯泡消耗的电功率是6.48 W
C．线圈转动的角速度为100πrad/s
D．在t=1×10-2s时刻，穿过线圈的磁通量为零
5．某电学研究小组根据电工技术中钳形电流测量仪工作原理，自制了一个的钳形电流表如图所示，铁芯左侧绕有匝数为的线圈并与电流表组成闭合电路。某次进行测量时，钳口打开，把被测的通电导线放在钳口中间，通过电流表A可以间接测出导线中的电流。不考虑铁芯的漏磁及各种能量损耗，则（　　）
A．若电流表中通过的电流为，则导线中的被测电流为
B．该测量仪工作原理是利用自感现象
C．若导线中通过的是直流电，电流表中通过的电流是
D．若铁芯左侧多绕几圈导线，则电流表的示数变大
6．一列简谐横波沿x轴传播，图甲是t=2s时刻该简谐横波的波形图；图乙是平衡位置在x=3m处的质点P的振动图像，下列说法正确的是（　　）
A．简谐横波沿x轴正方向传播 B．简谐横波的频率为2Hz
C．简谐横波的波速为1m/s D．t=1.5s时质点P在波峰
7．如图所示，、是两个相干波源，它们振动同步且振幅相同。实线和虚线分别表示某一时刻两列波的波峰和波谷。关于a、b、c、d四点的振动情况下列说法中正确的是（ ）
A．d点不是振动加强的点
B．b、c、d点振动的位移总为两列波的振幅和
C．a点的位移可能不等于零
D．经四分之一周期后，a、b、c三点均到达平衡位置，但d点不在平衡位置
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8．如图甲所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为1∶5，原线圈两端的电压如图乙所示。氖泡在两端电压达到100V时开始发光。下列说法中正确的是（　　）
A．图乙中电压的有效值为最大值一半
B．开关断开后，电压表的示数变大
C．开关断开后，变压器的输出功率不变
D．开关接通后，氖泡的发光频率为50Hz
9．关于下列四幅图的说法中，正确的是（　　）
A．甲图中，手摩擦盆耳嗡嗡作响，水花飞溅，这属于共振现象
B．图乙中，当单摆a振动时，d球摆副最大
C．图丙中，周期越大的水波绕到挡板后面继续传播的现象越明显
D．图丁中，干涉区域内两列波引起的振动相位相同点的振幅为零
10．如图甲所示，水平绝缘传送带正在输送一闭合正方形金属线框，在输送中让线框随传送带通过一固定的匀强磁场区域，磁场方向竖直向下，磁场边界MN、PQ与传送带运动方向垂直，其间距为。已知传送带以恒定速度运动，线框质量为，边长为，线框与传送带间的动摩擦因数为，且在传送带上始终保持线框左、右两边平行于磁场边界，线框右边进入磁场到线框右边离开磁场过程中，其速度随时间变化的图像如图乙所示，重力加速度大小为，则（　　）
A．线框进出磁场过程中感应电流方向相同
B．线框穿过磁场过程中受到的摩擦力方向不变
C．整个线框刚好离开磁场时的速度为
D．整个线框穿过磁场过程中安培力对线框做的功为
三、非选择题：共54分，考生根据要求作答。
11．（8分）甲、乙两个学习小组分别利用单摆测量重力加速度。
（1）甲组同学采用图甲所示的实验装置。
A．该组同学先测出悬点到小球球心的距离L，然后用秒表测出单摆完成n次全振动所用的时间t.请写出重力加速度的表达式g=_____（用所测物理量表示）。
B．在测量摆长后，测量周期时，摆球振动过程中悬点O处摆线的固定出现松动，摆长略微变长，这将会导致所测重力加速度的数值_____（填“偏大”“偏小”或“不变”）。
（2）乙组同学在图甲所示装置的基础上再增加一个速度传感器，如图乙所示．将摆球拉开一小角度使其做简谐运动，速度传感器记录了摆球振动过程中速度随时间变化的关系，得到如图丙所示的v－t图线。
A．由图丙可知，该单摆的周期T=_____s；
B．更换摆线长度后，多次测量，根据实验数据，利用计算机作出T2－L（周期平方—摆长）图线，并根据图线拟合得到方程T2=4.04L＋0.035.由此可以得出当地的重力加速度g=______m/s2.（取π2=9.86，结果保留三位有效数字）
12．（6分）如图所示是“研究电磁感应现象”的实验装置：
（1）如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后，将A线圈迅速插入B线圈中，电流计指针将___________偏转；（填“向左”、“向右”或 “不”）
（2）连好电路后，并将A线圈插入B线圈中后，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，可采取的操作是___________；
A．插入铁芯 B．拔出A线圈 C．变阻器的滑片向左滑动 D．断开电键S瞬间
（3）G为指针零刻度在中央的灵敏电流表，连接在直流电路中时的偏转情况如图（1）中所示，即电流从电流表G的左接线柱进时，指针也从中央向左偏。今把它与一线圈串联进行电磁感应实验，则图（2）中的条形磁铁的运动方向是向___________（填“上”、“下”）。
13．（12分）为了防止停电耽误生产，工厂购买了一台应急发电机及升压变压器及降压变压器各一台。如图，发电机内阻为1，升压变压器匝数比为1：10，降压变压器匝数比9：1，输电线总电阻R＝5。工厂共36个车间，每个车间有“220V，22W”灯10盏，若保证全部电灯正常发光，则：
（1）请解释在工厂用电高峰期，为什么灯泡会变暗？
（2）发电机输出功率多大？
（3）发电机电动势多大？
14．（12分）一列简谐横波沿x轴正向传播，波源位于x=0位置，t=0时刻波源开始沿y轴振动，0.15s时的波形如图所示。
（1）求该波的波长、周期；
（2）求此后再经过多长时间，x=60cm处的质点第一次出现在波谷位置。
15．（16分）磁悬浮列车的运动原理如图所示，在水平面上有两根水平长直平行导轨，导轨间有与导轨面垂直且方向相反的匀强磁场B1和B2，B1和B2相互间隔，导轨上有金属框abcd。当磁场B1和B2同时以恒定速度沿导轨向右匀速运动时，金属框也会由静止开始沿导轨向右运动。已知两导轨间距L1=0. 4 m，两种磁场的宽度均为L2，L2=ab，B1＝B2=1.0T。金属框的质量m=0.1kg，电阻R=2.0Ω。金属框受到的阻力与其速度成正比，即f=kv，k=0.08 kg/s，只考虑动生电动势。求：
（1）开始时金属框处于图示位置，判断此时金属框中感应电流的方向;
（2）若磁场的运动速度始终为v0=10m/s，在线框加速的过程中，某时刻线框速度v1=7m/s，求此时线框的加速度a1的大小;
（3）若磁场的运动速度始终为v0=10m/s，求金属框的最大速度v2为多大？此时装置消耗的总功率为多大？
参考答案：
1．A
【解析】做受迫振动的物体，受迫振动的周期率等于驱动力周期，与自己固有周期无关，根据题意可得驱动力周期为
故选A。
2．D
【解析】AB．在最高点时，绳的拉力等于重力的一个分力，此时绳子的拉力小于重力；在最低点的时候绳的拉力和重力共同提供向心力
可得
故AB错误；
C．小球所受重力和绳的拉力的合力的切向分力提供单摆做简谐运动的回复力，径向分力提供向心力，故C错误；
D．月球表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度，根据单摆周期公式可知将该单摆置于月球表面，其摆动周期为，故D正确。
故选D。
3．B
【解析】AB．由于两匀强磁场的磁感应强度B1和B2大小相等、方向相反，金属圆环的直径与两磁场的边界重合，变化前金属圆环的磁通量为0，要使环中产生感应电流，金属圆环的磁通量一定增大，并且环中产生逆时针方向感应电流，感应电流产生的感应磁场方向垂直纸面向外，根据楞次定律可知，金属圆环的磁通量变化只能向里增大，可能的变化如下
①B1和B2同时增大，B1增大比B2增大快；
②B1和B2同时减小，B1减小比B2减小慢；
③同时增大B1，减小B2；
选项B正确，A错误；
CD．同时以相同的变化率增大B1和B2或同时以相同的变化率减小B1和B2，金属圆环的磁通量始终为0，不会产生感应电流，选项CD错误。
故选B。
4．C
【解析】由图象可知，电动机电压的最大值为6V，那么有效电压就是6V，电压表测量的是灯泡的电压，所以电压为×9V=5.4V，所以A错误．由P=U2/R知，P==3.24W，所以B错误．由ω==100πrad/s，所以C正确．在t=1×10-2s时刻，有图象可知此时的电动势为零，那么此时的磁通量应该是最大的，所以D错误．故选C．
5．B
【解析】A．原线圈匝数为1，铁芯左侧绕有副线圈匝数为，由
可得，导线中的被测电流为，A正确；
B．该测量仪工作原理是利用互感现象，B错误；
C．若导线中通过的是直流电，则变压器不工作，电流表无电流通过，C错误；
D．根据公式
铁芯左侧多绕几圈导线，即增大，而和不变，故应减小，故电流表示数减小，D错误。
故选B。
6．A
【解析】A．由乙图可知，时刻质点P在平衡位置且沿y轴正方向振动，根据波形平移法可知简谐横波沿x轴正方向传播，故A正确；
B．由乙图可知，简谐横波的周期为2s，则频率为
故B错误；
C．由甲图可知波长为，则简谐横波的波速为
故C错误；
D．由乙图可知，时质点P在波谷，故D错误。
故选A。
7．D
【解析】A．d点和b、c点一样是振动加强点，A项错误；
BC．b、c、d的位移并不是始终处于最大值，a的位移始终等于零，B、C项错误；
D．由题图可知，a点为振动减弱的点，b、c、d点均为振动加强的点，经四分之一周期后，a、b、c三点均到达平衡位置，但d点不在平衡位置，D项正确。
故选D。
8．AD
【解析】A．根据电流的热效应
解得
图乙中电压的有效值为最大值一半，故A正确；
B．，电压表的示数不变，故B错误；
C．开关断开后，不变,副线圈上增大，电流减小，变压器的输出功率
减小，故C错误；
D．理想变压器的原、副线圈匝数比等于电压比，可知副线圈上最大电压为，氖泡在两端电压达到100V时开始发光，由图可知，氖泡一个周期内发光一次，故其发光频率与交流电的频率一样
故D正确。
故选AD。
9．BC
【解析】A．甲图中，手摩擦盆耳嗡嗡作响，水花飞溅（此处并未提到水花溅得最高，说明不一定是共振频率），这属于受迫振动，故A错误；
B．图乙中，根据图甲可知，a与d的摆长相等，两者的固有频率相等，当a摆开始振动后，d发生共振，则c、b、d三个摆中d球的振幅最大，故B正确；
C．图丙中，相同介质中传播速度相等，周期越大，则波长越大，衍射现象越明显，水波绕到挡板后面继续传播的现象越明显，故C正确；
D．图丁中，干涉区域内两列波引起的振动相位相同点振幅叠加，在零到最大振幅间周期性变化，故D错误。
故选BC。
10．BD
【解析】A．由楞次定律可知线框进入磁场过程中感应电流方向为逆时针（俯视），出磁场过程中感应电流方向为顺时针（俯视），故A错误；
B．滑动摩擦力方向与相对运动方向相反，由v-t图可知线框右边进入磁场到右边恰离开磁场过程中速度小于传送带速度，所受滑动摩擦力方向水平向右，线框出磁场过程与进入磁场过程中初速度相同、受力情况相同，所以运动情况相同，即出磁场过程中速度由一直减小至，所以出磁场过程中所受滑动摩擦力方向水平向右，故线框穿过磁场过程中受到的摩擦力方向不变。故B正确；
C．由B项分析知线框刚好离开磁场时的速度为，线框恰完全进入磁场至右边恰出磁场过程中线框做匀加速直线运动，有
解得
故C错误；
D．线框穿过磁场的整个过程中初末速度为、，整个过程中摩檫力不变，所以由动能定理可得
解得
故D正确。
故选BD。
11． 偏小 2.0 9.76
【解析】(1)根据单摆周期公式，因为单摆完成n次全振动所用的时间为t，所以可得
联立可得
测量周期时，摆球振动过程中悬点O处摆线的固定出现松动，摆长略微变长，则摆长的测量值偏小，由可知测得的重力加速度偏小；
（2）由图丙所示的v－t图线，可知该单摆的周期T=2.0s；
根据得
根据表达式可知图线的斜率
解得
12． 向右 BD 下
【解析】(1)依题意，磁通量增加时，灵敏电流计指针向右偏转，合上开关后，将A线圈迅速插入B线圈中时，B线圈中的磁通量增加，所以电流计指针将向右偏转；
(2)若要使灵敏电流计的指针向左偏转，根据楞次定律知，磁通量应该减小。
A．插入铁芯时，B线圈中的磁通量增加。A错误；
B．拔出A线圈，B线圈中的磁通量减小。B正确；
C．变阻器的滑片向左滑动，电流变大，B线圈中的磁通量增加。C错误；
D．断开电键S瞬间，电流变小，B线圈中的磁通量减小。D正确。
故选BD。
(3)图（2）中指针向左偏，可知感应电流的方向是顺时针，感应电流的磁场方向向下，条形磁铁的磁场方向向上，由楞次定律可知，磁通量增加，条形磁铁向下运动。
13．（1）见解析；（2）8000W；（3）240V
【解析】用电高峰期意味着I4会相较于用电低峰期有所增大（更多的电器同时使用使得干路电流I4变大），由此I2（I2=I3）会增大，I1也会随之增大；由于发电机有内阻，I1的增大会必定会造成U1变小，根据理想变压器的工作原理，最终影响U4变小，灯泡在较之前低的电压下工作，就会变暗。
根据题意，所有灯都正常工作的总功率为
用电器都正常工作时的总电流为
两个变压器之间输电线上的电流为
故输电线上损耗的电功率
升压变压器的输出功率为
而发电机输出功率即为升压变压器的输入功率
降压变压器上的输入电压
输电线上的电压损失为
因此升压变压器的输出电压为
升压变压器的输入电压为
升压变压器的输入电流为
发电机的电动势
14．（1），；（2）
【解析】（1）由图像可知
可得
可得
（2）波速为
通过题意可知道第一个波谷传到60cm处还需要的时间为
15．（1）abcda的方向（2）4m/s2（3）8m/s；6.4W
【解析】(1)磁场以恒定速度沿导轨向右匀速运动，则由楞次定律可知金属框中感应电流的方向是：abcda的方向；
(2)根据楞次定律可知金属框与磁场同向运动，感应电动势：
感应电流：
左右两边受到的安培力都为：
根据牛顿第二定律有：
解得此时金属框的加速度：
代入数据解得：；
(3)当金属框有最大速度时做匀速运动，所受合外力为零：
左右两边受到的安培力都为：
代入数据解得最大速度：；
装置消耗的功率分克服阻力做功的功率和电功率两部分，克服阻力做功的功率：
代入数据解得：；
电功率：
代入数据解得：；
此时装置消耗的功率：
答：（1）此时金属框中感应电流的方向为abcda；
（2）此时线框的加速度；
（3）金属框的最大速度；此时装置消耗的总功率为6.4W。

广东省广州市三元联考2022-2023高二下学期期中考试物理试题（含解析）