2022-2023学年北京市丰台区高二（下）期中考试物理试卷
一、单选题（本大题共14小题，共56.0分）
1. 如图所示为某弹簧振子的振动图像，下列说法正确的是( )
A. 振动周期为，振幅为 B. 第末，振子的加速度为正向最大值
C. 第末，振子的速度为零，机械能最小 D. 从第末到第末，振子在做加速运动
2. 如图所示，将弹簧振子从平衡位置拉下一段距离，释放后振子在、间振动。，振子由运动到的时间为，下列说法正确的是( )
A. 振子的振幅为，周期为 B. 振子完成一次全振动通过的路程是
C. 振子在处受到的弹力为 D. 振子在处受到的回复力大小是
3. 如图所示，甲乙丙丁过程是交流发电机发电的示意图，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在匀速转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接从纸面向里看线圈转动方向为逆时针。下列说法正确的是
A. 在图甲位置时，线圈中的磁通量为零
B. 在图乙位置时，感应电流方向发生变化
C. 在图丙位置时，线圈中的感应电动势最大
D. 在图丁位置时，边电流方向为
4. 某同学用如图所示的可拆变压器做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验。该同学原线圈接“”、“”接线柱，副线圈接“”、“”接线柱，原线圈两端连接在学生电源档，用电压表测得副线圈两端的电压为，这与其他小组的实验结果明显不一致。下列说法可能正确的是
A. 铁芯没有闭合，漏磁过多
B. 原线圈应接在学生电源直流电压输出端
C. 只增加原线圈的匝数就可以增大原线圈的输出电压
D. 只增加原线圈的匝数就可以增大副线圈的输入电压
5. 为了提高松树上松果的采摘率和工作效率，工程技术人员发明了如图所示的振动器，用来振动树干使松果落下。下列说法正确的是( )
A. 随着振动器的振动频率增加，树干振动的幅度逐渐增大
B. 随着振动器的振动频率增加，树干振动的幅度逐渐减小
C. 树木落果效果最好时，振动器的频率接近树木的固有频率
D. 振动器的频率越大，树木落果效果越好
6. 在如图所示电路中，线圈的自感系数很大，其电阻可忽略，、是完全相同的灯泡，当开关闭合时( )
A. 比先亮，随后熄灭 B. 比先亮，随后逐渐变亮
C. A、一起亮，随后熄灭 D. A、一起亮，随后熄灭
7. 如图所示为一交变电流随时间变化的图像，此交流电电流的有效值为
A. B. C. D.
8. 在如图所示的理想变压器供电线路中，原线圈接在有效值恒定的交流电源上，副线圈接有两个灯泡，电流表、电压表均为理想电表。开关原来是闭合的，现将开关断开，下列说法正确的是( )
A. 的示数减小，的示数减小 B. 的示数不变，的示数减小
C. 的示数减小，的示数减小 D. 的示数增大，的示数减小
9. 图甲由一根较长的细线和较小的沙漏组成。当沙漏摆动时，漏斗中的细沙均匀流出，匀速拉动沙漏正下方的木板，漏出的细沙在板上会形成一条图甲所示的“沙线”。此装置可视为摆长为的单摆，沙漏的运动可看作简谐运动。若已知手拉木板做匀速运动的速度大小是，图乙所示的一段木板的长度是，当地的重力加速度为。下列说法正确的是
A. “沙线”上每处堆积的细沙厚度相同
B. 此沙摆的摆动周期
C. 若手拉木板匀速运动的速度增大为，此沙摆的摆动周期
D. 仅增大沙摆的摆长，则木板上仍将得到与图乙完全相同的图样
10. 如图甲所示，在光滑水平面上的两小球发生正碰。小球的质量分别为和。图乙为它们碰撞前后的图像。已知，如图向右为正方向。由此可以判断( )
A. 碰前和都向右运动 B. 碰后两物体动量大小相等
C. D. 碰撞过程中系统损失了的机械能
11. 利用某半导体的电阻随温度升高而减小的特征可以制作电子温度计。图甲表示该半导体的电阻随温度变化的情况。把该半导体与电动势为、内阻为的电源、理想电压表和保护电阻连成如图乙所示的电路。用该半导体作测温探头，把电压表的电压刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简易的电子温度计。下列说法正确的是
A. 温度降低，流过电阻的电流增大
B. 该电子温度计表盘上温度刻度是均匀的
C. 和相比，应标在电压较大的刻度上
D. 若电池用久后内阻变大，用该温度计测量的温度要比真实值偏高
12. 如图所示，两根长的空心铝管甲、乙竖直放置，其中乙管有一条竖直的裂缝。某同学把一块圆柱形的强磁体先后从甲、乙两管的上端由静止放入管口，磁体在甲、乙两管中运动的时间分别为和。磁体的直径略小于铝管的内径，不计磁体与管壁的摩擦。关于磁体在甲、乙两管中的运动，下列说法正确的是( )
A. 磁体在乙管内下落的过程中，乙管中没有产生感应电动势
B. 磁体在甲管内下落的过程中，所受合外力的冲量可能为
C. 磁体在乙管内下落的过程中，其重力势能的减少量等于动能的增加量
D. 磁体在甲管内下落的过程中，其克服磁场力的功小于重力势能的减少量
13. 如今手机已经成为必不可少的通讯工具，躺着看手机，有时会出现手机滑落砸到眼睛的情况。若一部质量的手机，从离人眼约的高度无初速掉落，砸到眼睛后手机未反弹，眼睛受到手机的冲击时间约为，取，下列分析正确的是( )
A. 手机对眼睛的冲量方向竖直向上
B. 手机对眼睛的作用力大小约为
C. 全过程手机重力的冲量大小约为
D. 全过程手机动量的变化量大小约为
14. 如图所示，物理图像不仅反映了两个相关量之间的数值关系，图线上任一点切线的斜率有时也有相应的物理含义。例如对于直线运动，若轴表示物体的速度，轴表示时间，则图线切线的斜率表示物体的加速度。下面说法中不正确的是( )
A. 对于单匝闭合导线圈，若轴表示磁通量，轴表示时间，则图线切线的斜率表示线圈中感应电动势的大小
B. 对于某简谐运动的物体，若轴表示物体的位移，轴表示时间，则图线切线的斜率表示物体运动的速度
C. 对于做直线运动的物体，若轴表示物体的动量，轴表示时间，则图线切线的斜率表示物体受到的合外力
D. 对于某交流电，若轴表示电流，轴表示时间，则图线切线的斜率表示通过闭合电路的电荷量
二、实验题（本大题共2小题，共18.0分）
15. 伽利略曾经提出和解决了这样一个问题：一根细绳悬挂在城堡中，为了测出细绳的长度，在细绳的下端系一个金属球金属球的直径远小于绳长，使之在竖直平面内做小角度的摆动。已知当地的重力加速度为。
在上述设想中，要达到测出细绳长度的目的，需要测量的物理量是_____填选项前的字母
A. 金属球的质量
B. 细绳摆动的最大角度
C. 金属球全振动的周期
利用中选定的测量量表示细绳长度__________
请说出实验操作中需要注意哪些事项，至少写出两种。
16. 用小球和的碰撞验证动量守恒定律，实验装置如图所示，斜槽与水平槽圆滑连接。安装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重锤线所指的位置，在做“验证动量守恒定律”的实验时。
下列说法正确的是______
A. 重锤线的作用是标定斜槽末端在白纸上的投影点
B. 斜槽要固定好，末端切线需要调节水平
C. 为了确定入射球的落点，让其从斜槽的同一高度由静止释放，重复多次
D. 实验过程中，白纸可以移动，复写纸不能移动
实验中两个小球的半径____________填“相同”或“不同”
实验中要完成的必要步骤是______填选项前的字母
A. 用天平测量两个小球的质量、
B. 测量抛出点距地面的高度
C. 用秒表测出小球做平抛运动的时间
D. 实验中两小球的质量满足，分别确定碰撞前后落地点的位置和碰后的落地点、、，并用刻度尺测出水平射程、、
若所测物理量满足表达式_______________，可判定两个小球相碰前后动量守恒
入射小球质量为，被碰小球质量为，实验时两小球的质量应满足大于，请说明这样做的理由。
三、计算题（本大题共5小题，共50.0分）
17. 如图所示，匀强磁场的磁感应强度，边长为的正方形线圈共匝，线圈总电阻，线圈绕垂直于磁感线的对称轴匀速转动，角速度，外电路电阻，求：
转动过程中感应电动势的最大值；
由图示位置线圈平面与磁感线平行开始计时，写出电动势的瞬时值表达式； 电阻所消耗的电功率
18. 如图所示，竖直平面内的四分之一圆弧轨道下端与水平桌面相切，小滑块和分别静止在圆弧轨道的最高点和最低点。现将无初速释放，下滑到最低点与小滑块正碰，之后沿桌面滑动。已知圆弧轨道和水平桌面均光滑，圆弧轨道半径；、的质量分别为、，取。求：
与碰撞前瞬间，小滑块的速度大小；
若与碰撞后结合为一个整体，求：
碰撞后瞬间的速度大小；
碰撞过程中，与组成的系统所损失的机械能；
若与发生弹性碰撞，求碰撞后的速度
19. 如图所示，垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度随时间均匀变化。正方形硬质金属框放置在磁场中，金属框平面与磁场方向垂直，电阻，边长。求：
在内，金属框中的感应电动势；
时，金属框边受到的安培力的大小和方向；
在内，金属框产生的焦耳热。
20. 如图所示，两根足够长平行金属导轨、固定在倾角的绝缘斜面上，顶部接有一阻值的定值电阻，下端开口，轨道间距。整个装置处于磁感应强度的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向上，质量的金属棒置于导轨上，金属棒在导轨之间的电阻，导轨电阻不计。金属棒由静止释放后沿导轨运动时始终垂直于导轨，且与导轨接触良好。不计空气阻力影响。已知金属棒与导轨间动摩擦因数，，，取。
分析说明金属棒运动过程中加速度及速度的变化情况，并在下图中定性画出金属棒运动的速度随时间变化的图线；
求金属棒沿导轨向下运动的最大速度；
若从金属棒开始运动至达到最大速度过程中，整个回路产生的总焦耳热为，求金属棒沿导轨下滑的位移。
21. 某游乐园入口旁有一鲸鱼喷泉，在水泵作用下会从鲸鱼模型背部喷出竖直向上的水柱，将站在冲浪板上的玩偶模型托起，悬停在空中，伴随着音乐旋律，玩偶模型能够上下运动。
如图所示，景观做如下简化，假设水柱从横截面积为的喷口持续以速度竖直向上喷出；设同一高度水柱横截面上各处水的速率都相等，冲浪板底部为平板且其面积大于水柱的横截面积，保证所有水都能喷到冲浪板的底部。水柱冲击冲浪板前其水平方向的速度可忽略不计，冲击冲浪板后，水在竖直方向的速度立即变为零，在水平方向朝四周均匀散开。已知水的密度为，重力加速度大小为，玩偶在空中悬停时，其底面相对于喷口的高度为，由于水柱顶部的水与冲浪板相互作用的时间很短，因此在分析水与冲浪板相互作用时可忽略这部分水所受的重力作用，空气阻力及水的粘滞阻力均可忽略不计。
求喷泉单位时间内喷出水的质量；
仔细观察会发现喷出的水柱在空中上升阶段并不是粗细均匀的，而是在竖直方向上一端粗一端细，请你分析上升阶段的水柱是上端较粗还是下端较粗，并说明水柱呈现该形态的原因；
某同学求解玩偶模型在空中悬停时冲浪板对水的作用力大小，解法如下：时间内喷射到玩具底面的水沿竖直方向动量变化量的大小为，又，
设玩偶模型对水的作用力大小为，根据动量定理有，得其中为第一问结果。请指出该同学解法的不妥之处并加以改正。
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.由图可知，振动周期为，振幅为，故A错误；
B.第末，振子的位移为负向最大，由可知其加速度为正向最大值，故B正确；
C.第末，振子的速度速度最大，故C错误；
D.从第末到第末，振子在做减速运动，故D错误。
故选：
2.【答案】
【解析】A.振子在、间振动，，故振幅，故A错误；
B.振子完成一次全振动通过的路程是个振幅，即为，故B错误；
C.点为平衡位置，此时回复力为零，但弹力，故C错误；
D.振子在处受到的回复力，故D正确
故选：
3.【答案】
【解析】A.在图甲位置时，线圈中的磁通量最大，故A错误；
B.在图乙位置时，此时感应电流最大，但方向不变，电流方向在中性面，即在图甲、图丙位置时发生变化，故B错误；
C.在图丙位置时，线圈中的磁通量最大，但磁通量变化率为零，即线圈中的感应电动势为零，故C错误；
D.在图丁位置时，由右手定则或楞次定律可得，边电流方向为，故D正确。
故选：
4.【答案】
【解析】原线圈接“”、“”接线柱，副线圈接“”、“”接线柱，原线圈两端连接在学生电源档，由电压关系可知，副线圈两端的电压应略小于
、若铁芯没有闭合，漏磁过多，副线圈接收到的磁通量变少，副线圈的电压会变小，故A正确。
、原线圈应接在学生电源直流电压输出端，副线圈没有电压，故错误。
、原线圈的输出电压只与电源和电路中的电阻有关，与原线圈的匝数无关，故错误。
D、根据，只是原线圈匝数增加，副线圈的输出电压减小，故D错误。
故选：。
5.【答案】
【解析】解：、当振动器的振动频率等于树木的固有频率时产生共振，此时树干的振幅最大，则随着振动器频率的增加，树干振动的幅度应是先增大后减小，故AB错误；
、根据共振产生的条件，当振动器的频率等于树木的固有频率时产生共振，此时落果效果最好，而不是振动器的频率越大越好，故C正确，D错误。
故选：。
根据共振产生的条件，可知当振动器的振动频率等于或接近树木的固有频率时产生共振，使松树上松果得振动幅度增大。
本题以提高松树上松果的采摘率和工作效率为情境载体，考查了产生共振的条件及其应用，考查了学生应用所学物理知识解决实际问题的能力，体现了科学探究的物理核心素养。
6.【答案】
【解析】当开关闭合时，立刻就亮了，但由于线圈的阻碍作用会慢慢变亮，故B正确
7.【答案】
【解析】根据交流电流的有效值的定义有，解得，选项A正确
8.【答案】
【解析】依题意，理想变压器原副线圈匝数不变，原线圈电压恒定，有，易知，的示数不变，的示数不变，故AB错误；
开关断开，副线圈所在电路电阻变大，则有，易知，的示数减小，根据原副线圈电流与匝数关系可得，易知，的示数减小，故D错误，C正确。
故选：。
9.【答案】
【解析】A.在沙漏摆动的速度小时堆积的细砂多，沙漏摆动速度大时堆积的细砂少，故A错误；
B.由图乙可知，沙摆振动一个周期，木板运动了，则沙摆的周期为，B正确；
C.由单摆周期公式可知，沙摆的周期不变，与手拉木板的速度无关，故C错误；
D.仅增大沙摆的摆长，则沙摆的周期变大，则木板上仍将得到与图乙不相同的图样，故D错误；
故选：
10.【答案】
【解析】A.由题图乙可以看出，碰前位移随时间均匀增加，位移不变，可知静止，向右运动，故A错误；
由题图乙可以计算出碰前的速度，碰后的速度，碰前的速度，碰后的速度，
由动量守恒定律，计算得，
碰后物体动量为，碰后物体动量为，即碰后两物体动量大小不相等
故B错误C正确；
碰撞过程中系统损失的机械能，D错误。
故选：
11.【答案】
【解析】A、温度降低，由图甲可知半导体的电阻增大，由欧姆定律可知，流过电阻的电流减小，故A错误；
B、根据闭合电路欧姆定律可得电压表的示数：，可知与是非线性关系，而与是线性关系，则与是非线性关系，所以电子温度计表盘上温度刻度不均匀，故B错误；
C、温度为时电阻的阻值大于温度时的阻值，由串联电路分压规律可知，的电压：，越大，越大，所以应标在电压较大的刻度上，应标在电压较小的刻度上，故C错误；
D、若电池用久后内阻变大，由可知的电压变小，则用该温度计测量的温度要比真实值偏高，故D正确。
故选：。
12.【答案】
【解析】A.乙管中有磁通量的变化量，故有感应电动势，故A错误；
B.甲管内磁体由静止释放，故磁体的初动量为零，磁体在下落过程中由楞次定律可知，存在阻碍它运动的力，但不会使磁体减速为零，故末动量不为零，由动量定理可知，合外力的冲量不为零，故B错误；
C.乙下落过程中，会产生变化的磁场，由麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场会产生感生电场，由能量守恒可知，乙减少的重力势能一部分转化为电场能，另一部分转化为了动能，故C错误。
D.由能量守恒可知，磁体在甲管内下落的过程中减少的重力势能一部分转化为克服磁场力的功，另一部分转化为了动能，故D正确；
故选：
13.【答案】
【解析】
【分析】
根据自由落体求出落到人眼睛时的速度和所用的时间，再对砸眼睛过程分析由动量定理求作用力；全过程根据动量定理求出重力的冲量。
本题考查了自由落体运动的规律以及动量定理的应用，要注意动量定理的矢量性，在列式时不能忽略重力。
【解答】
A.由冲量定义式可知，手机对眼睛的冲量方向竖直向下，A错误；
B.手机做自由落体运动，设到达眼睛时的速度为，有，手机与眼睛作用过程，以手机为研究对象，取竖直向上为正方向，根据动量定理可得，联立可得，由牛顿第三定律，手机对眼睛的作用力大小约为，B正确；
C.从离人眼约的高度无初速掉落，
全过程由动量定理，所以全过程手机重力的冲量大小约为，C错误；
D.由题意可知无初速掉落，砸到眼睛后手机未反弹，全过程初动量为，末动量为，手机动量的变化量大小为，D错误。
故选：。

14.【答案】
【解析】A、根据法拉第电磁感应定律可知，对单匝闭合导线圈感应电动势：，等于磁通量的变化率，
若轴表示磁通量，轴表示时间，则图像切线的斜率表示线圈中感应电动势的大小，故A正确；
B、对于某简谐运动的物体，若轴表示物体的位移，轴表示时间，则图线切线的斜率，故B错误；
C、动量，则：，若轴表示物体的动量，轴表示时间，则图像切线的斜率表示物体受到的合外力，故C正确；
D、，故D错误。
本题选错误的，故选：。
从图像上判断出该图像反应的物理量之间的关系，然后根据各选项中描述的物理量之间的关系分析答题。
15.【答案】 ；
；
测量次次全振动的时间，；
金属球经过最低点时开始计时；
尽量使金属小球的运动在一个竖直面内；

【解析】由单摆的周期公式可知，故第问答案为
测量次次全振动的时间，；
金属球经过最低点时开始计时；
尽量使金属小球的运动在一个竖直面内；
16.【答案】；
相同；
；
；
若入射小球的质量小于被碰球的质量，入射小球可能反弹，从而在斜槽与水平槽上因摩擦损失动能，从而导致实验误差过大。

【解析】 重锤线的作用是标定斜槽末端在白纸上的投影点。故 正确；
斜槽轨道末端必须水平，保证小球碰撞前速度水平。故 正确；
入射球每次从斜槽上相同的位置自由滚下，使得入射球与另一小球碰撞前的速度不变。故 正确；
实验过程中，白纸不可以移动。故 错误。
故选： 。
为了保证发生对心碰撞，实验中两个小球的半径要相同。
本实验除需测量两小球的质量外，还需要测量测出水平射程、、 的长度。
因为平抛运动的时间相等，则水平射程可以代表速度， 所以不必测量抛出点距地面的高度 和用秒表测出小球做平抛运动的时间。故选 。
是 球不与 球碰撞平抛运动的水平位移，该位移可以代表 球碰撞前的速度， 是 球碰撞后平抛运动的水平位移，该位移可以代表碰撞后 球的速度， 是碰撞后 球的水平位移，该位移可以代表碰撞后 球的速度，故当所测物理量满足表达式 ，说明两球碰撞遵守动量守恒定律。
若入射小球的质量小于被碰球的质量，入射小球可能反弹，从而在斜槽与水平槽上因摩擦损失动能，从而导致实验误差过大。
17.【答案】最大值，代入数据可得：
当线圈平面与磁感线平行时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式为
代入数据可得：
由欧姆定律可得 ，
又有 ，
电功率
联立上式可得电功率

【解析】根据求感应电动势的最大值；当从线圈处于中性面开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式为；当线圈平面与磁感线平行时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式为；计算电功率时应用有效值。
18.【答案】小滑块下滑到最低点过程中，由动能定理可得：
解得：
小滑块、为一个系统，由动量守恒： 2
解得：
撞过程中，与组成的系统所损失的机械能：
若发生弹性碰撞，则有

解得

【解析】本题考查了动量守恒定律、能量守恒定律的综合应用，对于动量守恒定律，其守恒条件是：系统不受外力作用或某一方向不受外力作用或合外力为零；解答时要首先确定一个正方向，利用碰撞前系统的动量和碰撞后系统的动量相等列方程求解。
19.【答案】解：感应电动势
解得
由闭合电路欧姆定律，有
安培力
解得 ，由左手定则可知金属框边受到的安培力方向垂直于向左
金属框中电流的焦耳热
解得

【解析】此题考查了法拉第电磁感应定律和安培力计算，并结合电路和能量转化与守恒考查了焦耳定律，比较基础，但知识点衔接较多，是一道中等偏易题。
20.【答案】加速度逐渐较小到零；速度逐渐增大到最大值后不变
金属棒运动的速度随时间变化的图线如下
感应电流
安培力
金属棒受力平衡时速度最大
解得
设金属棒从开始运动至达到最大速度过程中，沿导轨下滑的距离为，根据能量守恒定律有
解得，金属棒沿导轨下滑的距离为

【解析】本题的关键是明确金属棒的受力情况和能量转化情况，知道速度最大的条件是加速度为零。
21.【答案】设 时间内，从喷口喷出的水的体积为 ，质量为 ，则 ，
由以上两式得，单位时间内从喷口喷出的水的质量为
水柱上端较粗，下端较细。
流量为水柱截面积，为水柱中水的流速，因为任意横截面流量相等，下端水柱速度较上端水柱的速度大，可知，水柱上端较粗，下端较细
错误之处是水冲击冲浪板时，水速不等于
设水从喷口喷出后到达玩具底面时的速度大小为 。对于 时间内喷出的水，由能量守恒定律得 ，
在 高度处， 时间内喷射到玩具底面的水沿竖直方向的动量变化量的大小为 ，又 ，
设玩偶模型对水的作用力大小为，根据动量定理有
联立以上各式得

【解析】本题主要考查反冲，解决本题的关键在于动量定理和平衡条件合理应用。
根据流量与速度间的关系可明确水柱的形状，抓住喷出的水的流量为定值，结合速度的变化得出横截面积的变化；
问对喷出的水根据能量守恒以及动量定理和平衡条件进行分析，联立解得玩偶模型在空中悬停时，冲浪板对水的作用力大小。
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