福建省泉州市四校2024-2025学年高二下学期4月期中物理试题（解析版）

这是一份福建省泉州市四校2024-2025学年高二下学期4月期中物理试题（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。
第Ⅰ卷（选择题，共40分）
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. 行驶中的汽车如果发生剧烈碰撞，车内的安全气囊会被弹出并瞬间充满气体。若碰撞后汽车的速度在很短时间内减小为零，关于安全气囊在此过程中的作用，下列说法正确的是（ ）
A. 减少了碰撞前后司机的冲量
B. 增加了司机单位面积的受力大小
C. 减少了碰撞前后司机动量的变化量
D. 延长了司机的受力时间并增大了司机的受力面积
【答案】D
【解析】AC．有无安全气囊司机初动量和末动量均相同，动量的改变量也相同，不能减少碰撞前后司机受到的冲量，AC错误；
B．安全气囊充气后，受力面积增大，故减小了司机单位面积的受力大小，B错误；
D．安全气囊充气后面积增大，司机的受力面积也增大，在司机挤压气囊作用过程中由于气囊的缓冲延长了作用时间，D正确；
故选D。
2. 如图所示，水平桌面上放置一闭合铝环，铝环正上方有一条形磁体由静止开始下落。下列说法正确的是（ ）
A. 磁体做匀加速直线运动
B. 感应电流在铝环轴线上产生的磁场方向向下
C. 线圈对桌面压力增大
D. 下落过程中条形磁体机械能增加
【答案】C
【解析】A．磁体下落，穿过铝环的磁场方向向下，穿过环的磁通量增大，根据楞次定律可知，环中产生的感应电流的方向从上往下看为逆时针方向，由于磁通量增大，环中感应电流激发的磁场对磁体的磁场力阻碍磁体的相对运动，即磁体受到向上的磁场力，磁体做变加速直线运动，故A错误；
B．结合上述，感应电流的方向从上往下看为逆时针方向，根据安培定则可知，感应电流在铝环轴线上产生的磁场方向向上，故B错误；
C．由于穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律，感应电流的效果阻碍磁通量的增大，则环在磁体磁场对其感应电流的安培力作用下有向下运动的趋势，即线圈对桌面的压力增大，故C正确；
D．结合上述可知，磁体受到向上的磁场力，该力对磁体做负功，则下落过程中条形磁体机械能减小，故D错误。
故选C
3. 有一种污水流量计原理可以简化为如图所示模型：废液内含有大量正、负离子，从直径为d的圆柱形容器右侧流入，左侧流出。流量值等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，下列说法正确的是（ ）
A. M点电势高于N点的电势
B. 负离子所受洛伦兹力方向竖直向下
C. MN两点间的电势差与废液的流量值成正比
D. MN两点间的电势差与废液流速成反比
【答案】C
【解析】AB．根据左手定则，正电荷受到竖直向下的洛伦兹力，负电荷受到竖直向上的洛伦兹力，则正电荷集聚在N一侧，负电荷集聚在M一侧，则M点的电势低于N点的电势，故AB错误；
D．根据平衡时电场力与洛伦兹力大小相等
qvB=q
可得流速
v=
MN两点电势差与废液流速成正比，故D错误；
C．流量值
Q=Sv=
则电势差U与流量值Q成正比，故C正确。
故选C。
4. 如图甲为某一理想的LC振荡电路，从某一时刻电容器开始放电时取，此时上极板带正电，下极板带负电，图乙为回路中电流i随时间t的变化关系，则下列判断正确的是（ ）
A. 在时刻，电容器两极板之间的电势差最大
B. 在时刻，电容器上极板带负电
C. 在时间内，电容器C正在放电，电路中电流方向为逆时针
D. 在时间内，电容器C正在放电，磁场能正转化为电场能
【答案】B
【解析】A．在时刻，由图乙可知，电流最大，磁场能最大，电场能最小，所以电容器所带电荷量最小，电容器两极板之间的电势差最小，故A错误；
B．时刻电容器开始放电，且上极板带正电，下极板带负电，由图乙可知，经过半个周期，在时刻，电容器开始放电，且上极板带负电，下极板带正电，故B正确；
C．由图乙可知，在时间内，电流逐渐减小，磁场能正转化为电场能，电容器C正在充电，电路中电流方向为顺时针，故C错误；
D．由图乙可知，在时间内，电流逐渐增大，电场能正转化为磁场能，电容器C正在放电，故D错误。
故选B。
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. 如图所示，一匀强磁场区域宽，磁场方向垂直纸面向里，一边长为的正方形导线框以垂直于磁场边界的恒定速度通过该磁场区域。在线框通过该磁场区域的过程中，线框速度方向始终与磁场边界垂直，线框刚进入磁场时开始计时，规定线框中电流逆时针方向为正方向，线框所受的安培力向左为正方向，下列图线能正确反映该过程中电流强度和安培力随时间变化的规律的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】在内，线框进入磁场区域，穿过线框的磁通量垂直纸面向里且不断增大，根据楞次定律，线框中产生逆时针方向的感应电流以阻碍磁通量的增大，此时感应电流大小为
根据左手定则，线框所受的安培力向左，大小为
代入得
在内，整个线框在匀强磁场中运动，穿过线框的磁通量不变，线框中不产生感应电流，不受安培力的作用。在内，线框离开磁场区域，穿过线框的磁通量垂直纸面向里且不断减小，根据楞次定律，线框中产生顺时针方向的感应电流以阻碍磁通量的减小，此时感应电流大小为
根据左手定则，线框所受的安培力向左，大小为
代入得
综上所述，A正确；
故选A。
6. 一个理想变压器，原线圈1200匝，副线圈400匝，现在副线圈上接一个变阻器R，如图所示。各电表均为理想表，则下列说法中正确的是（ ）

A. 安培表A1与A2的示数之比为3：1
B. 伏特表V1与 V2的示数之比为3：1
C. 当变阻器滑动头向下移动时，原线圈的输入功率将增加
D. 原、副线圈的功率之比为3：1
【答案】BC
【解析】A．根据变压器的匝数与电流的关系，有
故A错误；
B．根据变压器的匝数与电压的关系，有
故B正确；
C．当变阻器滑动头向下移动时，负载电阻减小，副线圈电流增加，原线圈电流也随之增加，根据公式，有
可知原线圈的输入功率将增加。故C正确；
D．理想变压器，能量没有损失，原、副线圈的功率之比为1：1.故D错误。
故选BC。
7. 将一物体以初速度竖直向上抛出，其速度随时间的变化如图所示，物体在时刻落回抛出点时的速率为。若物体所受空气阻力的大小与速率成正比。重力加速度大小为，则下列说法正确的是（ ）
A. 时间内空气阻力的冲量为零
B. 时间内空气阻力的冲量不为零
C.
D.
【答案】AC
【解析】AB．小球运动的v-t图像如图所示
由于上升过程和下降过程位移大小相等，因此图中两阴影部分面积相等；因为f=kv
则f-t图像与v-t图像相似，两阴影部分的面积也相等，f-t图像t轴上方图像与坐标轴围成的面积表示上升过程的阻力的冲量大小，t轴下方图像与坐标轴围成的面积表示下降过程的阻力的冲量大小。可知上升和下降过程的阻力的冲量大小相等，冲量之和为0，故A正确、B错误；
CD．阻力的总冲量为零，对全过程，根据动量定理-mgt2=-mv1-mv0
解得
故C正确、D错误。
故选AC。
8. 如图所示，半径为R、质量为m的圆槽AB静止在水平地面上，底端B点的切线水平。一质量为3m的小球甲静止在圆槽右侧的水平地面上，其左侧连有一轻质弹簧，弹簧左端到圆椎底端B点的距离为R。现将质量为m的小球乙（可视为质点）从圆槽顶端的A点由静止释放。已知重力加速度为g，不计一切摩擦，则下列说法正确的是（ ）
A. 在球乙下滑过程中，圆槽与球乙组成的系统动量守恒
B. 球乙刚与弹簧接触时，与圆槽底端B点相距3R
C. 弹簧弹性势能的最大值为
D. 球甲最终的速度大小为
【答案】BD
【解析】A．在球乙下滑过程中，小球乙在竖直方向有加速度，圆槽在竖直方向没有加速度，所以圆槽与球乙组成的系统竖直方向的合外力不为0，系统在竖直方向上动量不守恒，故A错误；
B．小球乙从圆槽的A点到B点的过程中，设小球乙滑到B点的速度为，取水平向右为正方向，小球乙与圆槽在水平方向动量守恒，则有
根据系统机械能守恒可得
联立解得
设小球乙到B点的过程时水平向右移动的距离为，圆槽向左运动的距离为，两物体水平方向的相对位移为R，则有，
可得，
此时圆槽的B点与弹簧之间新的距离
小球乙从B点向右以匀速运动，圆槽向左以匀速运动，小球乙到达弹簧时与圆槽底端B的距离
故B正确；
C．小球乙与小球甲共速时，弹簧弹性势能有最大值；从小球乙与弹簧接触到两球共速，根据动量守恒得
根据机械能守恒得
联立解得弹簧弹性势能的最大值为
故C错误；
D．从小球乙与弹簧接触到两球分开，根据动量守恒得
根据机械能守恒得
解得、
可知球甲最终的速度大小为，故D正确。
故选BD。
第Ⅱ卷（非选择题，共60分）
三、非选择题（共60分。考生根据要求作答。）
9. 一弹簧上端固定，下端与物块A相连，物块A以O点为平衡位置，在竖直方向上M、N两点之间做简谐运动，如图甲所示。规定沿竖直向下的方向为正方向，物块A偏离平衡位置的位移x与时间t的关系图像如图乙所示，则该简谐振动的周期________s；振动方程表达式为________________cm。
【答案】2
【解析】[1]由图乙可知该简谐振动的周期为
[2]由图乙可知振动方程表达式为
10. 火车在铁轨上运行时，车轮每接触到两根钢轨的接头处就受到一次撞击，而使车厢在减震弹簧上上下振动，若铁轨上每根钢轨的长为12.6m，车厢与减震弹簧组成的系统的固有周期为0.63s，则当车轮与铁轨撞击的周期________（选填“大于”“小于”或“等于”）0.63s时，车厢的振动最强烈，此时火车速度大小为________m/s。
【答案】等于 20
【解析】[1][2]火车匀速行驶时，每当通过铁轨的接头处就受到一次撞击，这是一种周期性的撞击，在周期性撞击力作用下火车做受迫振动，当这种撞击的周期T和弹簧与车厢这一系统的固有周期相等时，发生共振现象，车厢的振动最强烈，则有
又
解得此时火车速度大小为
11. 如图所示，边长为L、绕线N匝、总电阻为r的正方形线圈abcd处于磁感应强度为B、水平向右的匀强磁场中，线圈以角速度绕轴匀速转动，外接电阻值为R，则图示位置线圈处于________________的位置（选填“中性面”或“与中性面垂直”），在线圈由图示位置转过角的过程中，通过电阻R的电荷量________________。
【答案】与中性面垂直
【解析】[1]图示位置，过程线圈的磁通量为0，磁通量变化率最大，产生的感应电动势最大，线圈处于与中性面垂直的位置；
[2]在线圈由图示位置转过角的过程中，通过电阻R的电荷量为
12. 如图所示，用两个小球在斜槽轨道的水平末端碰撞来验证动量守恒定律。斜槽轨道的水平末端在水平木板上的垂直投影点为O，木板上叠放着白纸和复写纸。实验时先将小球a从斜槽轨道上Q处由静止释放，小球a从轨道右端水平飞出后落在木板上；重复多次，测出落点的平均位置P与O点的距离。将另一小球b置于轨道右侧端点，再将小球a从Q处由静止释放，两球碰撞后均落在木板上，重复多次分别测出a、b两球落点的平均位置M、N与O点的距离、。
完成下列填空：
（1）记a、b两球的质量分别为、；直径分别为、。该实验须满足条件________，且________（选填“>”、“ = （2）
【解析】（1）[1]为了保证碰撞后，入射小球a不反弹，该实验须满足条件
[2]为了保持两球发生对心正碰，需要满足
（2）设碰撞前瞬间a球的速度大小为，碰撞后瞬间a球的速度大小为，b球的速度大小为，根据动量守恒可得
两球离开斜槽后做平抛运动，由于两球在空中下落高度相等，则两球在空中的运动时间相等；则有，，
联立可得在实验误差范围内满足关系式
则验证了两小球在碰撞中遵循动量守恒定律。
13. 某同学“用单摆测定重力加速度”的实验设计如下。
（1）该同学用游标卡尺测得单摆小球的直径，用秒表记录的时间如图（a）所示，则秒表的示数为________s。
（2）如果该同学在实验时，用的摆球质量分布不均匀，无法确定其重心位置。他第一次量得摆线长为，测得周期为；第二次增加摆长，量得摆线长为，测得周期为。根据上述数据，可求得________（用题中所给物理量的符号表示）；该同学又想出另一个办法测重力加速度，他测出多组摆线长L与周期T的数据，根据实验数据，作出了的关系图像如图（b）所示，根据图（b）中数据。可算出当地重力加速度为________（取，结果保留3位有效数字）。
（3）如果该同学测得的重力加速度的值偏大，可能的原因是________。
A. 单摆不在同一竖直面摆动，成为圆锥摆
B. 开始计时时，秒表按下稍晚
C. 实验中将51次全振动误记为50次
D. 摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了
【答案】（1）96.8s （2） （3）AB
【解析】（1）用秒表记录的时间为
（2）[1]由，则有，
解得
[2]由，有
由图像可知斜率
解得
（3）A．单摆不在同一竖直面摆动成为圆锥摆，其周期为，则周期测量值偏小，重力加速度的测量值偏大，故A正确；
B．开始计时时，秒表按下稍晚，则周期测量值偏小，重力加速度的测量值偏大，故B正确；
C．实验中将51次全振动误记为50次，则周期测量值偏大，则重力加速度的测量值偏小，故C错误；
D．摆线上端未牢固地系于点，振动中出现松动，使摆线长度增加了，计算时还用原来的值计算，则重力加速度测量值偏小，故D错误。
故选AB。
14. 如图所示，某空间中有一宽度为d的平行边界匀强磁场区域，磁感应强度大小为B，现有一质量为m、带电荷量为的粒子（不计重力），以某一速度垂直磁场左边界射入该区域，则粒子从右边界离开磁场时速度方向偏转角，求：
（1）粒子入射速度v的大小；
（2）粒子在磁场中运动的时间t。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）粒子运动的轨迹如图所示
由洛伦兹力提供向心力得
由几何关系可得
联立解得粒子入射速度大小为
（2）粒子做圆周运动周期为
粒子在磁场中的运动时间为
15. 如图所示，质量为的长木板B静止在光滑的水平地面上，质量为的物块C（可视为质点）放在长木板的最右端。一个质量为的子弹A以速度向着长木板运动。子弹射入长木板并留在其中（子弹射入长木板的时间极短），整个过程物块C始终在长木板上。已知物块C与长木板间的动摩擦因数，物块C与长木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取，求：
（1）子弹射入长木板后瞬间长木板B的速度；
（2）长木板B最小长度L；
（3）整个过程子弹A受到的合力冲量I的大小。
【答案】（1）9m/s，方向水平向右 （2）6.75m （3）
【解析】（1）对A与B进行分析，根据动量守恒定律有
解得
方向水平向右
（2）对A、B、C构成的系统，根据动量守恒定律有
根据能量转化与守恒有
解得，
（3）整个过程中，对子弹A进行分析，根据动量定理有
解得
即整个过程子弹A受到的合力冲量I的大小为。
16. 如图所示，与水平方向成夹角的两平行金属导轨AB、，下端连接足够长的水平金属轨道BC、，并在轨道上静止放置导体棒b。已知轨道间距均为，AB、长度，a、b棒质量均为1kg，a棒电阻为，b棒电阻，两轨道平面内均有垂直于其平面的磁场，磁感应强度均为，不计一切摩擦，导轨电阻不计，。现将导体棒a自顶端静止释放，先将导体棒b锁定，导体棒a运动至前已匀速。求：
（1）导体棒a匀速下滑时的速度；
（2）导体棒a沿倾斜导轨从下滑至的过程中通过导体棒a的电荷量及在斜导轨上的下滑时间；
（3）若导体棒a滑到进入水平轨道时无机械能损失，同时解除对导体棒b的锁定，要使a、b棒在水平轨道上不发生碰撞，则导体棒b初始位置至少应离多远。
【答案】（1）；（2），；（3）
【解析】（1）导体棒a匀速下滑时，根据法拉第电磁感应定律有
由闭合电路欧姆定律，则有
导体棒匀速下滑，则有
联立解得
（2）根据
联立得
由动量定理可得
又
联立解得
（3）a、b棒共速时，根据动量定理，对棒，可得
对棒，可得
且
联立解得
又
解得
则导体棒初始位置至少应离远。