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

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

一、解答题

1．（2022春·福建厦门·高二期末）如图所示为一电风扇自动控制装置，用轻质活塞和导热性能良好的气缸密封一定质量的理想气体，活塞的横截面积、上表面有一轻质金属触片。当环境温度时，活塞距气缸底部，当环境温度升高到时，活塞上升到恰使金属触片与导线触点接通的位置，电风扇开始工作。已知大气压强，，不计活塞与气缸间的摩擦，在环境温度由27℃升高到32℃的过程中，求：

（1）活塞上升的高度；

（2）气体对外做的功；

（3）若该过程中气体从外界吸收的热量为3.0J，求气体内能的增加量。

2．（2022春·福建厦门·高二统考期末）如图所示，坐标系在竖直平面内，整个空间存在竖直向上的匀强电场，y轴两侧均有方向垂直纸面向里的匀强磁场，左侧的磁感应强度大小是右侧的两倍。时刻，一个带正电微粒从O点以的初速度射入y轴右侧空间，初速度方向与x轴正方向成60°，微粒恰能做匀速圆周运动，第一次经过y轴的点记为P，OP长。已知微粒电荷量，质量，重力加速度g取，求：

（1）匀强电场的电场强度大小；

（2）y轴右侧磁场的磁感应强度大小；

（3）粒子第二次经过P点的时刻（结果可含）。

3．（2022春·福建厦门·高二期末）如图甲所示，在水平面上有一木板，木板上竖直固定着一个边长为L的正方形单匝金属线框，总电阻为R，木板和线框的总质量为M，右侧有一长为5L、高为L的矩形区域，其下边界与线框中心等高，矩形区域内有垂直线框向里的磁场，磁感应强度大小沿x轴的分布如图乙所示。现给线框施加一水平拉力，使线框以速度v匀速通过矩形磁场。已知木板与地面间的动摩擦因数大小为，重力加速度大小为g。求：

（1）线框右边刚进入磁场时，线框中的电流大小；

（2）线框右边运动到时线框所受的安培力大小；

（3）线框右边从运动到的过程中，水平拉力对线框所做的功。

4．（2021春·福建厦门·高二期末）如图所示，一根竖直放置的足够长且粗细均匀的玻璃管开口向上，水银柱封闭一段理想气体。已知玻璃管中气柱和水银柱的高度均为h，热力学温度为，大气压强为，水银柱的密度为，重力加速度为g，求：

（1）玻璃管中封闭气体的压强p；

（2）若将气体的热力学温度升高到，求稳定后气柱的高度H。

5．（2021春·福建厦门·高二期末）均匀介质中，波源位于O点的简谐横波在xOy水平面内传播，波面为圆。t = 1s时刻，所有波峰、波谷的波面分布如图1所示，其中实线表示波峰，虚线表示相邻的波谷，坐标（2，20）处的质点P处于波峰。质点P的振动图象如图2所示，z轴正方向竖直向上。求：

（1）该波的传播速度大小；

（2）坐标（0，40）处的质点第一次处于波谷的时刻；

（3）坐标（10，0）处的质点的振动方程。

6．（2021春·福建厦门·高二期末）如图所示，在水平直轨道上静止放置平板车A和长木板B，两者上表面齐平，可视为质点的物块C以初速度从A的左端开始向右运动，当C和A的速度相等时，A和B恰好发生了第一次碰撞。已知A、B、C的质量分别为、、，不计A与轨道间的摩擦，B与轨道间的动摩擦因数为，C与A、B上表面间的动摩擦因数均为，全程C没有掉落到轨道上，每次碰撞时间极短，均为弹性撞，重力加速度为g，忽略空气阻力。求：

（1）A和C第一次速度相等时的速度大小；

（2）第一次碰撞前A运动的距离x和第一次碰撞后A的速度大小；

（3）若A的长度，B最终停止的位置距其出发点多远。

7．（2020春·福建厦门·高二期末）运20“鲲鹏”运输机是我国自主研制的新型大型战略运输机，在支援武汉抗击新冠疫情时发挥了重要作用。一架总质量为m的“鲲鹏”运输机在平直跑道上加速，速度从v增大到3v所用时间为t，运输机受到的平均阻力为f。求该运输机在这段时间内

（1）所受合外力冲量I的大小；

（2）所受平均水平推力F的大小。

8．（2020春·福建厦门·高二期末）一列简谐横波沿x轴正方向传播，O点为波源，振动周期T=0.2s。P点的横坐标xP20m，t=0时刻的波形如图所示，求：

（1）该简谐横波的波速；

（2）从t=0时刻起，P点第二次振动到波谷所需的时间。

9．（2020春·福建厦门·高二期末）如图所示，绝热气缸内密闭有一定质量的理想气体，横截面积为S，质量可忽略不计的绝热活塞与气缸壁无摩擦且不漏气，初始时缸内气体温度为T，活塞与气缸底部距离为d，现将一物体轻放在绝热活塞上，稳定后活塞与气缸底部距离为d，已知外界大气压为p0，物体的重力为kp0S，求：

(1)稳定后缸内气体的压强p1；

(2)稳定后缸内气体的温度T1；

(3)现通过电热丝加热使活塞缓慢上升至初始位置，缸内气体吸收的热量为Q，求该过程缸内气体的内能改变量ΔU。

10．（2020春·福建厦门·高二期末）如图甲所示，一质量为4kg，长度为L=2m的木板C静止在光滑水平面上，其左端静止放置一质量为mB=1kg的小木块B，一质量为mA=20g的子弹A以v0=600m/s的速度水平射穿小木块后，速度为vA=350m/s，子弹与小木块作用时间极短。最终小木块恰好没有从木板右端滑落，重力加速度g=10m/s2。求：

(1)子弹射穿小木块瞬间，小木块的速度大小vB；

(2)小木块与木板上表面的动摩擦因数μ；

(3)如图乙所示，将木板分成P、Q两段，二者接触但不相连。已知P、Q两板的质量分别为m1=3kg和m2=1kg，长度分别为L1=1.5m和L2=0..5m，其他条件均不变，试分析小木块是否会从Q板右端滑出，若未滑出，求最终离Q板右端的距离d。

参考答案：

1．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）气体做等压变化，初态

末态

根据

解得

（2）气体对外做的功为

（3）根据热力学第一定律

可得

2．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）微粒射入y轴右侧空间，恰能做匀速圆周运动，说明微粒受到的电场力与重力平衡，则有

解得匀强电场的电场强度大小为

（2）由微粒做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律

由几何关系知，微粒做圆周运动的轨道半径为

联立解得y轴右侧磁场的磁感应强度大小为

（3）由题知微粒在y轴左侧的轨迹半径为

则

粒子从射入到第二次经过P点的运动轨迹如图，由

知粒子在y轴两侧运动的周期分别为

，

粒子从射入到第二次经过P点经历的时间为

粒子第二次经过P点的时刻为。

3．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）线框右边刚进入磁场时

解得

（2）线框右边运动到 时，线框上边、右边所受的安培力分别为

线框所受的安培力为这两个力的合力

解得

（3）线框右边从运动到的过程，左右边的磁感应强度大小差值恒定

得

即此过程中线框电流大小恒定，左右两边所受安培力之差也是定值，其大小为

2L到5L的过程中，上边框所受安培力的最大值和最小值分别为

则上边框安培力的平均值为

 方向竖直向上，2L到5L的过程中拉力的平均值为

解得

4．(1) ；(2)

【详解】(1)设玻璃管的横截面积为S，有平衡关系可得

则

(2)温度升高，稳定后，水银柱平衡，则封闭气体压强与温度变化前相同，则由

可得

5．（1）5m/s；（2）6s；（3）z = 2sin(t + )（cm）

【详解】（1）由题知图1中实线表示波峰，虚线表示相邻的波谷，则有

= 10m

图2为质点P的振动图象则

T = 4s

根据波速计算公式有

v = = 5m/s

（2）由图1可知当波谷传到坐标（0，40）处的质点时，走过的位移为

x = 30m

则需要的时间为

t = = 6s

（3）由图2知

T = 4s，A = 2cm

则可写出坐标（10，0）处的质点的振动表达式为

z = 2sin(t + φ)（cm）

由于坐标（10，0）处的质点t = 1s时z = - 2，代入上式有

z = 2sin(t + )（cm）

6．（1）；（2），；（3）

【详解】（1）不计A与轨道间的摩擦，则从C滑上A，AB动量守恒，根据动量守恒定律，A和C第一次速度相等时

解得

（2）设第一次碰撞前A运动的距离x，由牛顿第二定律可得

A做匀加速直线运动，再由

可得

设第一次AB碰撞后的速度分别为、，根据动量守恒定律和机械能守恒定律

联立得

，

则第一次碰后，A速度大小为，方向反向。

（3）AB碰撞前，AC相对位移为

解得

第一次碰撞后A的速度，C速度为，假设AB能再一次共速，且共速前A不与B发生碰撞，且C还未滑离A，则

解得

AC间相对位移为

解得

则

则C滑到A右端时，两者恰好再次共速。由

可得此时A从第一次碰撞后向右滑行的距离

AB第一次碰后，对B由牛顿第二定律

B停止运动的时间及位移分别为

，

则AC共速后会再一次与B相碰，假设碰后AB速度分别为、，由机械能守恒定律及动量守恒定律可得

解得

，

之后C滑到B上，与B一起向右运动。对B、C由牛顿第二定律可得

则

，

全程C没有掉落到轨道上

，

则第二次碰撞后B将以减速，直到B停止。由

可得，第二次碰撞后B运动的位移为

则B最终停止的位置距其出发点距离为

7．(1)2mv； (2)

【详解】(1)根据动量定理可得“鲲鹏”运输机所受合外力的冲量为

(2)根据动量定理

可得

8．(1) 20m/s； (2)1.05s

【详解】(1)根据图像可得，波长为

周期为

T=0.2s

可得波速为

(2)由于在t=0时，简谐波传递至4m处，所以到P点开始振动的时间为

当t=0时，波谷位于x=3m处，则P点第一次振动到波谷的时间为

所以P点，第一次振动到波谷的时间为

9．(1)；(2)；(3)

【详解】(1)对活塞受力分析有

解得

(2)由理想气体方程可得

解得

(3)此过程为等压变化，气体对外做功为

由热力学第一定律可得

10．(1)5m/s；(2)0.5；(3)不会滑出，0.1875m

【详解】(1)对子弹和小木块组成的系统射穿过程动量守恒，以的方向为正方向，则

代入数据解得

(2)对小木块和木板组成的系统恰好不滑落即恰好共速，则有

联立解得

(3)当小木块滑上Q之后，Q的质量小于C的质量，故不会滑出，对小木块和P、Q木板组成的系统，直到P右端滑出的过程中，有

解得

，

小木块滑上Q到共速过程中有

联立解得