北大附中2021-2022學(xué)年第3學(xué)段終結(jié)性評價(jià)試卷物理選擇性必修21. 光學(xué)現(xiàn)象在生活中隨處可見，嘗試分析下述請景：（1）光是電磁波，同樣具有波的特性。比較紅光和紫光，嘗試判斷對錯（“√”或“×”）a.紅光與紫光在真空中傳播速度相同______。b.同種介質(zhì)對兩種光的折射率不同________。（2）如圖甲所示，空氣中的一束光從半圓形玻璃磚的圓心O點(diǎn)入射，再經(jīng)由玻璃磚射入空氣中，大致畫出折射和出射光線_______。（3）如圖乙所示，兩束相同的光以不同角度從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，若其中僅有一束光能發(fā)生全反射，應(yīng)為__________（“①”或“②”）。
 【1題答案】【答案】    ①. √    ②. √    ③.     ④. ②【解析】【詳解】（1）[1]光在真空中傳播的速度相同都等于光速c，故紅光和紫光在真空傳播速度相同，說法正確。[2]同一介質(zhì)中頻率大的光折射率大，故同種介質(zhì)對兩種光的折射率不同，說法正確。（2）[3]根據(jù)題意，得光路圖如圖所示：
 （3）[4]由全反射公式可得，入射角大的更容易發(fā)生全反射，故應(yīng)為光線②。2. 已知t=0時(shí)刻某簡諧橫波的波形如圖甲所示，圖乙為介質(zhì)中某質(zhì)點(diǎn)簡諧振動的位移-時(shí)間圖像，試回答：
 （1）觀察圖乙，該質(zhì)點(diǎn)振動的振幅A為__________、頻率f為___________。（2）直接寫出t=0時(shí)刻，圖甲所標(biāo)出的四個質(zhì)點(diǎn)中哪些速度最大_______？哪些加速度最大______？（3）此后哪些時(shí)刻，簡諧橫波的波形又會恢復(fù)到圖甲所示______？（4）該簡諧橫波波速是多少_______？（5）若該簡諧橫波向右傳播，則此時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)B的速度方向是怎樣的_______？試簡述原因_______。（6）若圖乙描述的是質(zhì)點(diǎn)D的振動情況，該橫波向哪側(cè)傳播_______？試簡述原因_________。【2題答案】【答案】    ①. 0.2    ②. 0.5    ③. B、D    ④. A、C    ⑤. （s）     ⑥. 0.5m/s    ⑦. 沿y軸正方向    ⑧. 波上左邊的質(zhì)點(diǎn)帶動右邊相鄰的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動，圖中左邊相鄰的質(zhì)點(diǎn)位置比B高    ⑨. 沿y軸負(fù)方向    ⑩. t=0時(shí)刻振動方向向上，右邊相鄰的質(zhì)點(diǎn)位置比D高【解析】【詳解】（1）[1][2] 圖乙，該質(zhì)點(diǎn)振動的振幅A為0.2m、周期T=2s，則頻率f為（2）[3][4] 經(jīng)過平衡位置的質(zhì)點(diǎn)速度最大，處于波峰或波谷的質(zhì)點(diǎn)加速度最大。所以t=0時(shí)刻，圖甲所標(biāo)出的四個質(zhì)點(diǎn)中B、D速度最大，A、C加速度最大；（3）[5]經(jīng)過時(shí)間為周期的整數(shù)倍，簡諧橫波的波形又會恢復(fù)到圖甲所示，即   （4）[6]由甲圖知波長1.0m，乙圖知周期為0.2s，則波速 （5）[7][8]若該簡諧橫波向右傳播，波上各質(zhì)點(diǎn)都是由左邊的相鄰質(zhì)點(diǎn)帶動起來，B左邊相鄰質(zhì)點(diǎn)位置比B高，所以此時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)B的速度方向沿y軸正方向；（6）[9][10] 若圖乙描述的是質(zhì)點(diǎn)D的振動情況，從0時(shí)刻開始，D向正最大位移處運(yùn)動，振動方向向上，在甲圖中，D右側(cè)相鄰質(zhì)點(diǎn)位置比D高，說明D是其右側(cè)質(zhì)點(diǎn)帶動的，所以波沿x軸負(fù)方向傳播。3. 單擺是我們研究簡諧振動中常用的模型，已知某單擺的小球質(zhì)量為m，擺長為l，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?/span>g，嘗試回答下述問題：（1）在θ角很小時(shí)，（其中x為小球位移），由此寫出單擺回復(fù)力與位移的關(guān)系式，并說明為何單擺可視為簡諧振動。（2）簡諧運(yùn)動的周期公式為（其中k是力與位移的比例系數(shù)），結(jié)合上一問推導(dǎo)出單擺的周期公式。（3）依據(jù)單擺的周期公式，我們可通過實(shí)驗(yàn)來測定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，分析以下?shí)際情況，測出的重力加速度是“偏大”、“偏小”還是“準(zhǔn)確”，簡述判斷理由。a.測量擺長時(shí)，僅考慮擺線長度，未計(jì)入小球半徑。b.計(jì)時(shí)后提前停下秒表，導(dǎo)致測量的周期略小。（4）一位同學(xué)測量多組數(shù)據(jù)后畫出周期平方擺長（T2一L）的圖像見乙圖，若該直線的斜率為，寫出該同學(xué)所測重力加速度的表達(dá)式（包含）。
 【3題答案】【答案】（1），見詳解；（2）；（3）a.偏小，b.偏大；（4）【解析】【詳解】（1）在θ角很小時(shí)由幾何關(guān)系可知，單擺的回復(fù)力為負(fù)號說明回復(fù)力方向與位移方向相反，當(dāng)一個單擺的小球質(zhì)量為m，擺長為l，當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹?/span>g，令，則單擺的回復(fù)力為由此可見，單擺在擺角很小的情況下的運(yùn)動為簡諧運(yùn)動。（2）由（1）分析可知，力與位移的比例系數(shù)為又有，單擺在擺角很小的情況下的運(yùn)動為簡諧運(yùn)動，則單擺的周期公式為（3）根據(jù)可得，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?/span>a.測量擺長時(shí)，僅考慮擺線長度，未計(jì)入小球半徑，則測量的擺長偏小，可知，重力加速度偏小。b.計(jì)時(shí)后提前停下秒表，導(dǎo)致測量的周期略小，可知，重力加速度偏大（4）根據(jù)可得則圖像中，圖線的斜率為可得4. 楞次定律可以用來判斷感應(yīng)電流的方向，結(jié)合所學(xué)知識，嘗試分析下述情景：（1）在探究楞次定律的實(shí)驗(yàn)中，如圖甲所示，我們發(fā)現(xiàn)條形磁鐵靠近螺線管的過程中，會產(chǎn)生感應(yīng)電流。在這一過程中，螺旋管中的磁通量__________（“變大”或“變小”）；螺線管中感應(yīng)電流激發(fā)的磁場方向_________（“向上”或“向下”）；在圖中畫出螺線管中感應(yīng)電流的方向______。（2）如圖乙所示，一個可以伸縮的導(dǎo)線圓環(huán)位于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增大時(shí)，導(dǎo)線環(huán)中感應(yīng)電流的方向?yàn)?/span>_________（“順時(shí)針”或“逆時(shí)針”）；此時(shí)圓環(huán)最上端的導(dǎo)線微元受到安培力的方向_________（“向上”或“向下”）；圓環(huán)會_________（“擴(kuò)張”或“收縮”）。【4題答案】【答案】    ①. 變大    ②. 向上    ③.     ④. 逆時(shí)針    ⑤. 向下    ⑥. 收縮【解析】【詳解】（1）[1]由圖甲，當(dāng)條形磁鐵靠近螺線管的過程中，穿過螺旋管的磁通量變大。[2]根據(jù)楞次定律，由“來拒去留”可以判斷出螺線管上方為N極，螺線管中感應(yīng)電流激發(fā)的磁場方向向上。[3]根據(jù)右手螺旋定則可知，螺線管中感應(yīng)電流的方向如圖所示（2）[4]由圖乙，根據(jù)楞次定律，可知，導(dǎo)線環(huán)中感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針。[5][6]由左手定則可知，圓環(huán)最上端的導(dǎo)線微元受到安培力的方向向下，圓環(huán)會收縮。5. 如圖所示，一邊長為L的方形線框，向右勻速穿過寬度為d的勻強(qiáng)磁場（d>L），在下述三個階段中，線框中磁通量怎樣變化？若存在感應(yīng)電流，方向是順時(shí)針還是逆時(shí)針？（1）線框右側(cè)進(jìn)入磁場，但整體并未完全進(jìn)入磁場；（2）線框完全位于磁場內(nèi)部；（3）線框右側(cè)離開磁場，但整體并未完全離開磁場。
 【5題答案】【答案】（1）增加，逆時(shí)針；（2）不變，不存在；（3）減少，順時(shí)針【解析】【詳解】（1）線框右側(cè)進(jìn)入磁場，但整體并未完全進(jìn)入磁場時(shí)，線框中磁通量增加，根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流方向是逆時(shí)針。（2）線框完全位于磁場內(nèi)部時(shí)，線框中磁通量增加保持不變，線框中不存在感應(yīng)電流。（3）線框右側(cè)離開磁場，但整體并未完全離開磁場，線框中磁通量減少，根據(jù)楞次定律可知感應(yīng)電流方向是順時(shí)針。6. 電磁感應(yīng)現(xiàn)象被人們廣泛利用，試回答下述問題：
 （1）如圖所示，若磁場中僅存在水平向右運(yùn)動的導(dǎo)體棒，則上下兩端哪端電勢高_(dá)________？ （2）接上一問，已知電源內(nèi)非靜電力搬運(yùn)電荷形成電動勢，則金屬棒中的電荷是受到哪一種非靜電力的作用__________？（3）自感現(xiàn)象中，線圈的自感系數(shù)與自身特性相關(guān)。為了增大線圈的自感系數(shù)，可以將鐵芯___________（“增添”或“移除”）。（4）變壓器中往往采用多層彼此絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯來代替整個硅鋼制成的鐵芯，這樣做有何好處__？【6題答案】【答案】    ①. 上端    ②. 洛倫茲力    ③. 增添    ④. 減小渦流，減少能量損耗【解析】【詳解】（1）[1]由右手定則可知，棒上感應(yīng)電動勢方向向上，則上端電勢高；（2）[2]磁場對運(yùn)動電荷的作用力，即洛倫茲力；（3）[3]為了增大線圈的自感系數(shù)，可以將鐵芯增添；（4）[4]減小硅鋼片內(nèi)的渦流，減少能量損耗。7. 如圖所示，固定于水平面上的光滑金屬架CDEF處在豎直向下的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，金屬棒MN沿框架以速度v向右做勻速運(yùn)動，此時(shí)MN到達(dá)的位置使MDEN構(gòu)成一個邊長為l的正方形。（1）計(jì)算t=0時(shí)閉合回路MDEN磁通量的大??；（2）經(jīng)過時(shí)間段后，閉合回路磁通量的大小是多少？這一過程中平均感應(yīng)電動勢大小是多少？平均感應(yīng)電動勢的值是否隨的取值變化而變化？（3）若閉合回路的總電阻恒為R，則回路中電流大小是多少？方向是順時(shí)針還是逆時(shí)針？（4）接上一問，若金屬棒受到外力和安培力的大小相等，則外力的功率與回路的熱功率是否相等？計(jì)算出回路熱功率的表達(dá)式。【7題答案】【答案】（1）；（2），，不變；（3），逆時(shí)針；（4）相等，【解析】【詳解】（1）t=0時(shí)閉合回路MDEN磁通量（2）經(jīng)過時(shí)間段后這一過程中平均感應(yīng)電動勢大小由表達(dá)式可以看出電動勢與無關(guān)，即電動勢不隨的取值變化而變化。（3）回路中電流大小根據(jù)楞次定則可以判斷電流方向逆時(shí)針。（4）設(shè)外力為F，安培力為F安，則外力的功率為回路的熱功率所以，外力的功率與回路的熱功率相等，表達(dá)式為8. 變壓器為生活中常見的供電設(shè)施，發(fā)電廠發(fā)電后通過變壓器高壓輸電后，再到用戶端降壓使用。實(shí)際應(yīng)用之中，也可以出現(xiàn)變壓器的個的原線圈對應(yīng)多個副線圖的情形。一正弦式交變電壓如圖甲所示，將其接入圖乙中理想變壓器左側(cè)原線圈，己知原副線圈匝數(shù)比n0:n1:n2=11:2:1，嘗試回答下述問題：（1）觀察圖甲，正弦式交流電的電壓有效值是多少？頻率是多少？（2）兩個副線圈的電阻分別為R1=R2=40Ω，則電流有效值之比I1：I2是多少？（3）接上一問，已知理想變壓器的輸入功率等于輸出功率。a.原線圈中交變電流的有效值I0是多少？b.若僅能改變R1阻值，怎樣可使原線圈中電流I0增大？
 【8題答案】【答案】（1）220V，50Hz；（2）2:1；（3）a.0.23A, b. R1阻值減小【解析】【詳解】（1）正弦式交流電的電壓有效值為頻率為（2）兩個副線圈的有效電壓分別為通過兩個電阻的有效電流分別為電流有效值之比I1：I2是I1：I2=2:1（3）a.根據(jù)代入數(shù)據(jù)解得b.若僅能改變R1阻值，原線圈的電壓及副線圈的電壓不會改變，所以R1阻值減小時(shí)，原線圈中電流I0增大。
   

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