【物理】福建省漳州市甲级联盟2024-2025学年高二下学期4月期中试题（解析版）

这是一份【物理】福建省漳州市甲级联盟2024-2025学年高二下学期4月期中试题（解析版），共17页。试卷主要包含了单项选择题，双项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
满分100分，考试时间75分钟
一、单项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16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. 下列有关电与磁的说法正确的是（ ）
A. 在电磁波谱中，红外线的频率比紫外线大
B. 带电粒子在电场中一定受电场力作用，在磁场中不一定受磁场力作用
C. 楞次定律表明了感应电流的磁场方向总是与引起感应电流的原磁场方向相反
D. 根据麦克斯韦的电磁场理论，在变化的电场周围一定产生变化的磁场，在变化的磁场周围一定产生变化的电场
【答案】B
【解析】A．在真空中无线电波、红外线、可见光、紫外线的波长依次变短，频率依次变大，即红外线的频率比紫外线小，故A错误；
B．带电粒子在电场中一定受电场力作用，在磁场中不一定受磁场力作用，例如速度与磁感线平行时洛伦兹力为零，故B正确；
C．楞次定律表明了感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化，当磁通量增大时，感应电流的磁场与它相反，当磁通量减小时，感应电流的磁场与它相同；故C错误；
D．根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，均匀变化的磁场周围产生稳定的电场；故D错误。
故选B。
2. 如图，两根平行放置的长直导线和中通有大小相等、方向相同的电流，受到的安培力大小为。当加入与两导线所在平面垂直向里的匀强磁场后，受到的安培力的合力大小为，则此时受到的安培力的合力大小为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】设磁场对导线a的作用力为，对导线a、b受力分析如下
根据力的合成可得
故导线b受到的合力大小为
当较小时，则有
综上所述，可知
故选D。
3. 如图，小球A、物块B的质量分别为、，物体B置于光滑水平面上，B物体上部半圆型槽的半径为，将小球A从半圆型槽的右侧最顶端由静止释放，小球A可视为质点，一切摩擦均不计。则（ ）
A. A不能到达B的左侧最高点
B. A、B组成的系统动量守恒
C. A向左运动的最大位移大小为
D. 当A运动到半圆型槽的最低点时，B的速度大小为
【答案】C
【解析】A．设A到达左侧最高点的速度为v，以小球和槽组成的系统为研究对象，根据系统水平动量守恒知，系统的初动量为零，则末总动量为零，即
根据系统的机械能守恒知，A能到达B圆槽左侧的最高点，故A错误；
B．A和B组成的系统在水平方向上动量守恒，在竖直方向上不守恒，所以A、B组成的系统动量不守恒，故B错误；
C．因为A和B组成的系统在水平方向上动量守恒，当A运动到左侧最高点时，A向左运动的位移最大，设A向左的最大位移为x，取水平向左为正方向，根据水平动量守恒得
，则
解得
故C正确；
D．设A到达最低点时的速度大小为vA，槽的速度大小为vB。取水平向左为正方向，根据动量守恒定律得
解得
根据系统的机械能守恒得
解得
故D错误。
故选C。
4. 如图甲，面积为、匝数为500、电阻为的圆形线圈，将其左半部分置于垂直线圈平面的磁场，a、b为圆线圈直径上的两个点，规定磁场垂直纸面向里为正，磁感应强度随时间变化的规律如图乙，定值电阻的阻值为，导线电阻不计，下列说法正确的是（ ）
A. 0-5s内，a点的电势比b点低
B. 0-5s内，线圈受到的安培力方向不变
C. 0-2.5s内，电阻两端的电压为
D. 2.5s-5s内，线圈有扩张的趋势
【答案】C
【解析】A．磁场先向里减小，再向外增大，由楞次定律可判断出在5s内的感应电流方向始终相同，且为线圈顺时针方向，则a点电势均比b点电势高，故A错误；
B．0-5s内，线圈产生的感应电动势为
因图像的斜率不变，故感应电动势不变，根据
可知感应电流的大小不变；根据楞次定律，可知感应电流的方向不变，根据
因磁场的方向改变，根据左手定则，可知线圈受到的安培力方向改变，故B错误；
C．0-2.5s内，线圈产生的感应电动势为
电路中的电流为
电阻R两端的电压为
故C正确；
D．2.5s-5s内，磁感应强度增大，穿过线圈的磁通量增大，根据增缩减扩可知线圈有收缩的趋势，故D错误。
二、双项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。每小题有两项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
5. 图（a）为风力发电的简易模型，在风力的作用下，风叶带动与其固定在一起的永磁体转动，转速与风速成正比。某一风速时，线圈中产生的正弦式交变电压如图（b），则（ ）
A. 磁铁的转速为
B. 线圈中电压的有效值为
C. 电压的表达式为
D. 风速加倍时，电压的表达式为
【答案】AC
【解析】A．磁铁的转速等于交流电变化的频率，通过乙图可知，故A正确；
B．线圈中电压的有效值为，故B错误；
C．电压的表达式为，故C正确；
D．风速加倍时，角速度加倍，根据
可知产生的感应电动势加倍，电压的表达式为，故D错误。
故选 AC。
6. 某鱼漂的示意图如图甲，、、为鱼漂上的三个点。当鱼漂静止时，水面恰好过点。用手将鱼漂向下压，使点到达水面，松手后，不考虑阻力的影响，鱼漂会上下做简谐运动，上升到最高处时，点到达水面。以点为坐标原点，竖直向上为正方向，并取经过点向下运动时为计时零点，描绘出鱼漂所受浮力与时间的变化图像、速度与时间的变化图像，下列图像正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】BD
【解析】AB．由题可知，鱼漂在O点时，浮力等于鱼漂的重力，且浮力逐渐增大，A错误，B正确；
CD．由于点向下运动时为计时零点，故在O点时速度方向为负，且速度逐渐减小，C错误，D正确。
故选BD。
7. 如图为某一质谱仪，氢离子、、从容器下方的狭缝飘入（初速度为零）电场区，经电场加速后通过狭缝、垂直于磁场边界射入匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，离子经磁场偏转后发生分离，最终到达照相底片上。不考虑离子间的相互作用，则（ ）
A. 静电力对这三种氢离子做的功相等
B. 离子进入磁场时的速度最大
C. 最终到达底片最远点的离子是
D. 若让离子和氢离子一样经过该质谱仪，则最终会到达点
【答案】AD
【解析】A．由，三种离子的电荷量相同，相同，故静电力对这三种氢离子做的功相等，A正确；
B．由动能定理，离子质量越大，进入磁场时速度越小，故离子进入磁场时的速度最小，B错误；
C．由，相同，相同，故速度越大，越小，由上面分析，离子进入磁场的速度最大，则最小，到达底片上的点，C错误；
D．根据上面分析，到达点的是
由上面公式，整理可得，其中与相同
的比荷与的比荷相同，故最终也会到达点，D正确。
故选AD。
8. 某科学小组设计实验探究碰撞的规律。模型如图示，在一足够长的倾角的固定斜面上，同时放上一块左端带有挡板的长木板B和光滑小球A，此时长木板B恰好能静止在斜面上，初始小球A与长木板B左端挡板距离为，长木板B与斜面间的动摩擦因数为，随后光滑小球A与长木板B发生了多次弹性碰撞且碰撞时间极短，不计空气阻力，光滑小球A可视为质点。已知光滑小球A的质量为，长木板B的质量为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度，，。则（ ）
A. 长木板B与斜面间的动摩擦因数
B. 小球A和长木板B第一次碰撞碰后瞬间B的速度大小为
C. 小球A和长木板B第一次碰撞过程中合外力对A冲量大小为
D. 小球A和长木板B第一次与第二次碰撞的时间间隔为
【答案】AC
【解析】A．以长木板为研究对象，根据平衡条件则有
代入数据解得
A正确；
B．设小球A与B碰撞前得速度为，由运动学规律可得
代入数据解得
设碰撞后A、B得速度大小分别为、，选取A碰撞前速度的方向为正方向，根据动量守恒可得
根据能量守恒定律可得
联立解得，
B错误；
C．根据动量定理可得
即合外力对A的冲量大小为，方向与A碰前速度方向相反，C正确；
D．第一次碰撞后，小球A做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律则有
解得小球A的加速度大小为
B则沿斜面做匀速直线运动，设经过时间二者第二次相碰，则有
代入数据解得
D错误。
故选AC。
三、非选择题：共60分，其中9~11题为填空题，12、13题为实验题，14~16题为计算题。考生根据要求作答。
9. 如图条形磁铁自上而下穿过固定线圈，条形磁铁进入线圈时，线圈产生的电流从______（选填“正极”或“负极”）进入电流表；条形磁铁离开线圈时，线圈产生的感应电流的磁场方向______（选填“向上”或“向下”），此时，磁铁对线圈的作用力______（选填“向上”或“向下”）。
【答案】正极 向上 向下
【解析】[1]当条形磁铁进入线圈时，穿过线圈的磁感线向上，磁通量大小增加，根据楞次定律，可知，线圈产生的电流从正极进入电流表；
[2]当条形磁铁离开线圈时，穿过线圈的磁感线向上，磁通量大小减小，根据楞次定律，可知，圈产生的感应电流的磁场方向向上；
[3]根据楞次定律可知，当条形磁铁离开线圈时，线圈内产生的感应电流的对条形磁铁的运动有阻碍作用，可知磁铁对线圈的作用力向下。
10. 如图甲，一物块在水平向右的推力作用下从点由静止开始向右做直线运动，推力的大小随时间变化的规律如图乙，物块的质量，与台面间的动摩擦因数，。则在0-3s内，推力的冲量大小是______，0-1s内，推力所做的功为______，物块在时的速度是______。
【答案】8 0 3
【解析】[1]根据图像中，图线与坐标轴围成的面积为冲量的大小，故有力F的冲量大小为
[2]由题可知，地面对物体的最大静摩擦力
而时间内，推力大小为
物体处于静止状态，故推力所做的功为0；
[3]在内动量定理可得
代入数据解得
11. 某科技小组设计了一款温控报警装置如图示。将理想自耦变压器T的原线圈与交流电源相连，副线圈与滑动变阻器、灯泡L和热敏电阻相连（热敏电阻阻值随温度升高而减小）。设输入电压不变，当温度升高时，电压表示数______（选填“变大”、“变小”或“不变”），灯泡L亮度______（选填“变亮”、“变暗”或“不变”），若要使灯泡亮度跟升温前一样，仅改变自耦变压器的划片，则应该______移动（选填“向上”或“向下”）。
【答案】变小 变暗 向上
【解析】[1]温度升高时，热敏电阻的阻值减小，副线圈中的电流增大，根据变压器的原理
可知原线圈中的电流增大，结合欧姆定律可知，定值电阻两端的电压
随之增大，故电压表的示数变小；
[2]根据理想变压器的原理
可知原线圈两端的电压减小时，副线圈两端的电压随之减小，结合欧姆定律可知
结合上述分析可知，变大，故灯两端的电压减小，根据
可知灯的功率变小，灯变暗；
[3]要使灯恢复原来的亮度，可以增大副线圈的匝数，故自耦变压器的划片应向上移动。
12. 某组同学用如图甲的装置做“用单摆测量重力加速度”的实验。
（1）关于实验操作，下列说法正确的是______。
A.摆球的选择有钢质实心小球和玻璃实心小球两种，选用玻璃实心小球
B.图乙中摆线上端的三种悬挂方式，选C方式更好
C.当单摆的摆球经过最高点开始计时，便于看清摆球的位置
D.以小球经过最低位置开始计时并计数为“0”，以后每经过最低位置计数一次，测得小球第100次通过最低点的时间，则单摆周期为
（2）用秒表记录的时间如图（a），则秒表的示数为______s。
（3）通过改变摆线的长度，获得了多组摆长和对应的单摆周期的数据，做出图像如图b，可测得当地的重力加速度______（结果保留三位有效数字）。
【答案】（1）B （2）96.8 （3）9.86
【解析】（1）A．应选择钢质实心小球，有利于减少空气阻力，A错误；
B．三种悬挂方式，C方式悬点确定，摆长不变，B正确；
C．当单摆经过平衡位置开始计时，C错误；
D．拉开摆球，释放摆球，当摆球振动稳定后，秒表在摆球经过最低点开始计时，并计数为0，以后摆球每次经过最低点都计数一次，记下摆球计数为100次所用的时间为，则单摆周期
D错误。
故选B。
（2）秒表的读数为
（3）设小球的半径为，则单摆的周期
整理可得
结合图像可得
解得
13. 实验小组用如图1装置来验证两个小球在斜槽末端碰撞时的动量守恒。A、B为两个直径相同的小球，质量分别为、，且。初始先不放B球，让A球从点由静止释放，落中点；然后放上B球再次释放A球，B球分别落中点、点。
（1）关于该实验的要求，说法正确的是______。
A.斜槽末端必须是水平的
B.斜槽轨道必须是光滑的
C.需要测出小球的直径
D.放上小球B后，A球必须仍从点静止释放
（2）如图1，点为斜槽末端在接球板上的投影点，实验中，测出、、的长度分别为、、，若两球碰撞时动量守恒，则应满足的表达式为______（用题中给定的物理量表示）。
（3）如图2，再一次仅改变接球板的放置，让接球板的一端紧靠在斜槽末端，重复第一次实验操作，在接球板上得到三个落点、、，其中点为斜槽末端与接球板的接触点，测出、、长度分别为、、，若两球碰撞时动量守恒，则应满足的表达式为______（用题中给定的物理量表示）。
【答案】（1）AD （2） （3）
【解析】（1）A．题图1中实验是利用平抛运动水平位移来表示小球在斜槽末端的速度，斜槽末端必须要调成水平，以保证小球离开斜槽后做平抛运动，故A正确；
BD．斜槽倾斜部分没必要必须光滑，只要小球A每次均从E点静止释放，即可保证到达斜槽末端时的速度相同，故B错误，D正确；
C．为保证发生正碰，只需保证两球大小相等即可，不需要测量出小球的直径，故C错误。
故选AD。
（2）小球从斜槽末端飞出后做平抛运动，根据平抛运动规律可得
以为两个小球每次下落高度相同，所以平抛的时间也相等，设为，若两球碰撞时动量守恒，则满足的表达式为
等式两边同乘，后可得
根据平抛运动，水平方向做匀速直线运动，可知
所以，可整理为
（3）设题图2中斜面的倾角为θ，小球在空中运动的时间为t，小球在斜面上落点到O点的距离为l，小球从斜槽末端飞出后做平抛运动，则在竖直方向上有
在水平方向上有
联立解得
由于，故碰撞前瞬间小球A的速度为
碰撞后瞬间小球A、B速度分别为，
若两球碰撞时动量守恒，则满足的表达式为
整理可得
14. 喷墨打印机的原理图如图。在两极板间距为，板间的右侧区域内，存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁场大小可以调整。在上极板最左端固定一喷嘴，水平喷出质量均为、电量为、初速度为的带电墨滴。调整电源电压，使墨滴在两板间无磁场区域内恰能沿水平向右做匀速直线运动。重力加速度为。求：
（1）极板间的电压；
（2）若要使带电墨滴不落在极板上，则磁场的磁感强度应满足什么条件？
【答案】（1） （2），
【解析】（1）墨滴在两板间无磁场区域内恰能水平向右做匀速直线运动，根据平衡条件有
又因为
联立解得
（2）墨滴进入电场，磁场共存区域后，重力与电场力平衡，洛伦兹力提供匀速圆周运动的向心力
可得
从上极板边缘射进的墨滴刚好从左侧飞出，如图
则有
解得
墨滴刚好从右侧飞出，由几何关系
解得
所以为了使墨滴不落在极板上，则磁场强度应满足或者。
15. 如图，在足够大的光滑水平桌面上，劲度系数为的轻弹簧一端固定在桌子左端，另一端与小球A拴接。开始时，小球A用细线跨过光滑的定滑轮连接小球B，桌面上方的细线与桌面平行，系统处于静止状态，此时小球A的位置记为O，A、B两小球质量均为。现用外力缓慢推小球A至弹簧原长后释放，小球A、B一起做简谐运动。重力加速度为，空气阻力不计，弹簧始终在弹性限度内。求：
（1）释放后小球A向右运动的最大距离；
（2）A、B简谐运动过程中，细线的最大张力；
（3）若小球A向右运动至最远点时细线断裂，之后小球A做简谐运动的最大速度。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）一开始，A静止于点，根据受力平衡有
解得
由简谐运动的对称性可知，小球向右运动的距离
（2）依题意知，A、B组成的简谐运动中，运动到最右端时细线张力最大
在小球A向右运动至最远点时，对A有
对B有
联立解得
（3）细线断裂前根据机械能守恒可得
细线断裂之后，小球A到达弹簧原长处时速度最大
解得
16. 福建舰配备了先进的电磁弹射系统。某学习小组在研究电磁弹射时设计了如图甲的装置。两根固定于水平面内足够长的光滑平行金属导轨，间距，导轨区域内存在的竖直向下的匀强磁场。用质量的均匀金属丝制成一个直径也为的圆环作为电磁弹射车，圆环水平放在两条直导轨上和两导轨保持良好接触。实验时，将质量的绝缘模型飞机（如图乙）锁定在金属圆环上。计时开始，开关掷向1，与一恒流源接通，使干路电流恒为。金属环从静止开始推动模型飞机一起做匀加速运动，经过后，模型飞机达到起飞速度并立即与金属环解锁，飞离金属环。忽略导轨的电阻，所有摩擦以及圆环可能的形变不计。求：
（1）模型飞机的起飞速度；
（2）若飞机起飞瞬间将开关立即掷向2，与的电容器接通，求：
①金属环稳定时的速度；
②金属环稳定后向左施加恒力，环继续减速滑行的最大距离。
【答案】（1） （2）① ②
【解析】（1）对金属环和飞机模型整体受力分析，受到安培力为
由牛顿第二定律有
由匀变速直线运动规律有
代入数据得
（2）①当圆环稳定运动时，设速度为，此时电容器电压
所带电量为
对圆环，由动量定理有
电容器的电量的变化即为通过环的电量为
由以上公式得
代入数据得
减速过程中，由牛顿第二定律可知
因为
联立解得
代入数据得
所以金属环是做匀减速直线运动，又因为
解得