福建省宁德市三年（2020-2022）高二物理下学期期末试题题型分类汇编4-解答题

这是一份福建省宁德市三年（2020-2022）高二物理下学期期末试题题型分类汇编4-解答题，共13页。试卷主要包含了解答题等内容，欢迎下载使用。

一、解答题
1．（2020春·福建宁德·高二期末）如图所示，匀强磁场中有一矩形闭合线圈abcd，线圈平面与磁场垂直。已知线圈的匝数N=100匝，ab边长L1=1.0m，bc边长L2=0.5m，线圈总电阻R=2Ω。磁感应强度B在0～1s内从零均匀增大到0.2T。求
(1)0～1s内线圈产生感应电动势的大小；
(2)0～1s内线圈产生感应电流的大小和方向。
2．（2020春·福建宁德·高二期末）高山地区常受强对流云团影响出现冰雹天气。一块质量m=36g的冰雹（可认为质量始终保持不变）自高空下落，最后落入淤泥中。若冰雹竖直下落过程中受到的空气阻力与速率的关系满足f=kv2，其中比例系数k=0.0004kg/m且落地前已是匀速运动，重力加速度g取10m/s2，求:
(1)冰雹匀速下落的速率v；
(2)若冰雹与淤泥的作用时间为0.36s，求冰雹受到淤泥平均阻力的大小。
3．（2020春·福建宁德·高二期末）图甲是一理想变压器的电路连接图，图乙是原线圈两端所加的电压随时间变化的关系图象，已知电压表的示数为10V，两个定值电阻R的阻值均为5Ω。求：
(1)变压器原、副线圈的匝数比；
(2)开关S闭合前，电流表的示数；
(3)开关S闭合后，变压器的输入功率。
4．（2020春·福建宁德·高二期末）如图所示，两根足够长的平行金属光滑导轨固定在倾角的斜面上，导轨电阻不计，间距为L。导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ，两区域的边界与斜面的交线为MN，Ⅰ区域存在垂直斜面向下的匀强磁场，Ⅱ区域存在垂直斜面向上的匀强磁场，两磁场的磁感应强度大小均为B。将质量为m、电阻为R的导体棒ab放在Ⅰ区域导轨上，且被两立柱挡住，将质量为2m、电阻为R的导体棒cd放在Ⅱ区域导轨上。开始时cd由静止下滑，经过t时间，ab对立柱的压力恰好为零。已知两导体棒始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，重力加速度为g。求
(1)t时刻通过ab棒的电流大小I；
(2)t时刻cd棒的速度大小vt；
(3)在t时间内回路产生的焦耳热Q。
5．（2021春·福建宁德·高二期末）如图所示，双缝干涉测波长的实验中，双缝、的间距，双缝到光屏的距离，光屏上的P点到、的距离之差，现用某单色光在空气中做双缝干涉实验，测得两条相邻亮条纹的中心间距，光在空气中的传播速度。
（1）求单色光的波长和频率；
（2）判断P处是亮条纹还是暗条纹（写出判断依据）。
6．（2021春·福建宁德·高二期末）如图所示，为某小型发电站的远距离输电示意图，已知发电机线圈匝数N=100匝、面积S=0.36 m2、电阻r =1 Ω。该线圈在磁感应强度的匀强磁场中，绕垂直磁场的OO′轴匀速转动。已知输电线的总电阻R = 4 Ω，升压变压器原、副线圈的匝数比，降压变压器原、副线圈的匝数比。若用户区标有“220 V、20 W”的1100只灯泡恰能同时正常发光（假设此时没有其他用电器工作，变压器均为理想变压器）。求：
（1）输电线的电流；
（2）发电机的输出功率；
（3）发电机线圈转动的角速度。
7．（2021春·福建宁德·高二期末）如图所示，一质量M =4 kg的长木板静止放置在光滑的水平面上，长木板的上表面AC段粗糙、BC段光滑，AC的长度L=0.8 m；长木板的左端A静置了一个质量m=1 kg的小物块（可视为质点），右端B连着一段轻质弹簧，弹簧处于原长时，弹簧的左端恰好位于C点。若给小物块一个初速度v0 =2 m/s，小物块最终停在长木板的C点；若给长木板一个水平向左的恒力F=26 N（图中未画出），作用0.5 s后撤去此力，重力加速度g取10 m/s2，求：
（1）小物块与长木板粗糙面间的动摩擦因数；
（2）弹簧弹性势能的最大值；
（3）小物块最终停在距长木板A点多远处。
8．（2022春·福建宁德·高二期末）如图所示，某电压有效值恒定的正弦交流电通过理想变压器对负载供电，已知变压器的原、副线圈匝数之比为，当负载电阻时，R消耗功率；其他电阻不计，求：
（1）变压器的输出电压。
（2）变压器的输入电流。
9．（2022春·福建宁德·高二期末）如图所示的直角坐标系中，在x轴上方存在着垂直纸面向里、磁感应强度的匀强磁场，在x轴下方存在平行于y轴向上的匀强电场。一质量，电量的带正电的粒子。该粒子从y轴上距坐标原点处的P点以某一初速度沿y轴正方向射出，已知该粒子在磁场中的轨道半径为，粒子到达Q点时速度方向垂直y轴。不计粒子重力，求：
（1）粒子从P点射出时的速度大小。
（2）匀强电场的电场强度E为多少？
（3）请画出粒子从P点出发至第一次回到P点的轨迹图。
10．（2022春·福建宁德·高二期末）如图所示，竖直放置的U型导轨宽为L，上端接有电阻R，U型导轨其余部分的电阻忽略不计。磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于纸面向外。金属棒的质量为m，电阻为r，与导轨接触良好，不计摩擦。从静止释放后，保持水平下滑。重力加速度为g，求：
（1）金属棒在下滑过程中，棒中的电流方向和棒所受的安培力方向。
（2）金属棒下滑的最大速度。
（3）若金属棒从静止释放至刚达到最大速度的过程中回路中产生的热量为Q，则金属棒下降的高度h和下降所需的时间t各为多少？
参考答案：
1．(1)E=10V；(2)I=5A，方向为adcba(逆时针方向)
【详解】(1)由电磁感应定律
E=

S=L1L2
代入数值解得
E=10V
(2)产生的感应电流大小
I=
解得
I=5A
由楞次定律电流方向为adcba(逆时针方向).
2．(1)30m/s；(2)3.36N
【详解】(1)物体匀速下落有
mg=f
f=kv2
代入数据解得
v=30m/s
(2)冰雹与淤泥作用过程，设向上为正方向
代入数据得
3．(1)=；(2)I1=0.1A；(3)P1=40W
【详解】(1)原线圈输入电压有效值
U1==200V
原副线圈的匝数比
=
解得
=
(2)开关闭合前，负线圈电流
I2==2A
由变压器原副线圈电流关系
解得电流表示数
I1=0.1A
(3)开关S闭合后，负载电阻
R并==2.5Ω
负载消耗功率
P2==40W
由理想变压器输入功率等于输出功率得变压器输入功率
P1=P2=40W
4．(1)I=；(2)vt=；(3)Q=-
【详解】(1)t时刻ab棒与立柱压力为零
解得
(2)cd棒切割磁感线，在t时刻
E=BLvt
联立解得
(3)设t时间内cd棒下滑的位移为x，由功能关系
设沿斜面向下为正方向，对cd棒由动量定理
其中
联立解得
5．（1），；（2）暗条纹，判断依据见解析
【详解】（1）据干涉实验相邻亮条纹间距公式可知
根据波长频率公式可知
代入数据得
，
（2）P到、的距离之差
单色光的波长
由此可知
所以P点为暗条纹。
6．（1）10A；（2）；（3）
【详解】（1）依题意得：用户端总电流为
根据理想变压器的电流与匝数关系可得
代入数据得
（2）根据能量守恒可知
根据功率公式可知输电线损失的功率
根据能量守恒可知
代入数据得
（3）由交变电流的有效值公式可知
由闭合电路欧姆定律可知
根据理想变压器的电流与匝数关系可得
根据功率公式可知
代入数据得
7．（1）；（2）1J；（3）0.3m
【详解】（1）根据动量守恒可得
根据能量守恒可得
代入数据得
（2）施加外力到撤去外力的过程，对长木板用动量定理得
施加外力到撤去外力的过程，对小物块用动量定理得
撤去外力后，系统动量守恒，弹簧弹性势能最大时两物体共速，则
受外力时长木板做匀加速直线运动，其位移为
从静止开始到共速过程对系统运用动能定理可得
若撤去外力到共速运用能量守恒得
代入数据得
（3）根据能量守恒可得
小物块最终停在距A点x处，则
代入数据解得
‍
8．（1）4V；（2）1A
【详解】（1）接上负载电阻R＝2Ω时，R消耗功率
解得变压器的输出电压
（2）副线圈的电流为
此时根据原、副线圈匝数比可得原线圈输入电流
9．（1）50m/s；（2）；（3）见解析
【详解】（1）根据题意粒子在场中，洛伦兹力提供向心力
解得
（2）（3）粒子轨迹如图
由几何关系可知，粒子进入电场时与x轴正方向成53°，在电场中沿x轴方向做匀速直线运动
在 y 轴方向做匀减速运动，根据牛顿第二定律
解得
10．（1）电流水平向左；安培力方向竖直向上；（2）；（3）；
【详解】（1）由右手定则可知棒中电流水平向左；由左手定则可知棒所受安培力方向竖直向上；
（2）当金属棒受力平衡时其速度达到最大，有
联立上式可得
（3）从静止释放达到最大速度的过程中，由动能定理得
解得
从静止释放达到最大速度的过程中由动量定理可得
其中
联立上式可得