福建省南平市2024-2025学年高二下学期期末质量检测物理试卷（解析版）

这是一份福建省南平市2024-2025学年高二下学期期末质量检测物理试卷（解析版），共15页。试卷主要包含了答卷前，考生务必将自己的姓名，10等内容，欢迎下载使用。
1、答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2、回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
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. 下列四幅图中，有两幅为红、蓝两种色光经过同一套双缝干涉演示仪得到的图样，有两幅为红、蓝两种色光经过同一套单缝衍射仪所得到的图样，其中由红光形成的单缝衍射图样是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】AB．从图像中可以看出，这两幅图的条纹间距是相等的，应该是双缝干涉图样，不是单缝衍射图样，故AB错误；
CD．从图像中可以看出，这两幅图的条纹间距特点是：中间亮条纹最宽、最亮，往两边条纹宽度逐渐减小，是单缝衍射图样，且由于红光波长比蓝光长，在单缝衍射中红光的条纹间距更大，所以C应该是红光单缝衍射的图样，D应该是蓝光单缝衍射的图样。故C正确，D错误。
故选C。
2. 如图是小明在美术课上画小鱼，他画出了小鱼在水中吐气泡的神韵。若气泡内气体可视为理想气体，忽略温度变化。则气泡在水中上升时（ ）
A. 泡内单位体积分子数增加
B. 泡内气体压强减小
C. 泡内气体内能减小
D. 水对气泡做正功
【答案】B
【解析】AB．气泡内气体压强
所以气泡上升过程，压强减小。由于温度不变，根据玻意耳定律可知，压强减小，体积增大，因此单位体积内分子数减小。故A错误，B正确；
C．气泡内气体视为理想气体，上升过程温度不变，所以内能不变。故C错；
D．上升过程气泡体积增大，气体对水做正功，所以水对气泡做负功。故D错。
故选B。
3. 如图，磁体从竖直放置的铝管口静止释放，下落过程中磁体不与管壁接触且无翻转，不计空气阻力。则（ ）
A. 磁体在穿过铝管过程中，始终匀加速下降
B. 磁体在穿过铝管过程中，所受安培力的方向先向上后向下
C. 磁体在穿过铝管过程中，磁体减少的重力势能全部转化为动能
D. 若更换为等质量磁性更强的磁体，穿过铝管的时间将变长
【答案】D
【解析】AB．磁体在铝管中运动的过程中，虽不计空气阻力，但在这个过程中铝管中会产生涡流，磁体会受到安培力的作用，且全程安培力的方向一直向上，根据法拉第电磁感应定律，磁体运动的速度越快，则产生的感应电动势越大，所以受到的安培力也越大，重力不变，磁体的加速度是逐渐减小的，磁体不是做匀加速运动，故AB错误；
C．根据能量守恒定律，磁体在穿过铝管过程中，磁体减少的重力势能转化为动能和内能，故C错误；
D．若更换为等质量磁性更强的磁体，安培力会更大，阻碍现象会更明显，时间会变长，故D正确。
故选D。
4. 武夷新区旅游观光电车，为游客提供全新出行体验。山区雾气重，某次起雾时，设单位体积的空气内均匀分布n颗小水珠，每颗小水珠的平均质量为m，水珠速度可忽略。横截面积为S的电车在某段水平长直轨道上运行，小水珠与电车碰撞后完全黏附在电车上。为保持电车以速度v匀速运行，电车因起雾多消耗的功率为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】电车匀速行驶时，Δt时间内与电车碰撞的水珠质量为
根据动量定理得
电车因起雾多消耗的功率为
解得
故选C。
二、双项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。每小题有2项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，不选或选错的得0分。
5. 关于下列四幅图，说法正确的是（ ）
A. 图甲中用棉线实现自动浇水，利用了毛细现象
B. 图乙为光导纤维示意图，内芯的折射率比外套的折射率小
C. 图丙为氧气分子的速率分布图像，状态①的温度比状态②的温度低
D. 图丁为观察者不动、波源向右运动的示意图，波源左侧观察者接收到的频率比波源频率小
【答案】AD
【解析】A．图甲中用棉线实现自动浇水，利用了毛细现象，故A正确；
B．图乙为光导纤维示意图，应用了光的全反射原理，内芯的折射率比外套的折射率大，故B错误；
C．图丙为氧气分子的速率分布图像，温度升高时，大速率分子数占总分子数的百分比增大，小速率分子数占总分子数的百分比减少，所以状态①的温度比状态②的温度高，故C错误；
D．图丁为观察者不动、波源向右运动的示意图，可知波源在远离观测者，根据多普勒效应可知，波源左侧观察者接收到的频率比波源频率小，故D正确。
故选AD。
6. 如图甲，水袖舞是中国京剧的特技之一，它融合了戏曲和舞蹈的元素，别具美感。某次演出中水袖的运动可简化为沿x轴方向传播的简谐横波，时的波动图像如图乙所示，质点的振动图像如图丙所示。则（ ）
A. 该简谐横波沿轴负方向传播
B. 该简谐横波传播速度大小为
C. 再经过，到达平衡位置
D. 再经过的位移大小为
【答案】BD
【解析】A．由丙图可判断0时刻Q点向y轴正向运动，根据乙图由同侧法得该简谐横波沿轴正方向传播，故A错误；
B．由图像可得，
所以，故B正确；
C．0时刻P点由平衡位置向y轴负向振动，P点的振动方程为
将代入上式得，故C错误；
D．Q点的振动方程为
将代入上式得，故D正确。
故选BD。
7. 如图甲，匀强磁场垂直于正方形线圈abcd，已知线圈匝数，边长，总电阻，磁感应强度随时间的变化情况如图乙所示。规定磁场垂直纸面向外为正方向，感应电流逆时针方向为正方向。则下列有关线圈的感应电动势、感应电流、焦耳热以及ab边所受安培力（取向左为正方向）随时间变化的图像正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】BC
【解析】A．0~1s内产生的感应电动势
方向为顺时针；同理1~5s内产生的感应电动势，方向为逆时针，故A错误；
B．0~1s内的感应电流大小为
方向为顺时针，同理1~5s内的感应电流大小为，方向为逆时针，故B正确；
C．线圈产生的焦耳热
0~1s内产生热量为4t（J），1~5s内产生的热量为4＋(t－1)（J），故C正确。
D．ab边受到的安培力大小为
可知，0~1s内，方向向右；1~3s内，方向向左；3~5s内，方向向右，故D错误；
故选BC。
8. 如图，水池底部有一个点光源，在水面上可看到该光源形成的光斑。现让光源在水池底部、两点间沿水平方向做简谐运动。光源从点运动至点的过程中，光斑的最右侧从点运动至点。已知水深为，简谐运动的振幅为，光斑的最右侧从点运动到点的最短时间为，水的折射率为。则（ ）
A. 光源振动的周期为
B. 当光斑运动到最右侧时，其加速度最小
C. 光源运动过程中的任意时刻，光斑面积都为
D. 光源运动过程中，光斑扫过的面积为
【答案】AC
【解析】A．光源振动的周期与光斑振动周期相等，光斑的最右侧从点运动到点的最短时间为，可知振动周期为4s，则光源的周期为，A正确；
B．当光斑运动到最右侧时，距离平衡位置最远，则其加速度最大，B错误；
C．临界角
光斑半径为
则
可知光源运动过程中的任意时刻，光斑面积都为，选项C正确；
D．光源运动过程中，光斑的面积图案是中间为矩形，两端为半圆形，因此面积为，D错误。
故选AC。
三、非选择题：共60分，其中9、10、11题为填空题，12、13题为实验题，14、15、16题为计算题。考生根据要求作答。
9. 匝矩形线圈在匀强磁场中绕其垂直于磁场的一边匀速转动，产生的瞬时电动势与时间的关系图像如图所示（和为已知量）。则线圈转动一个周期电流方向改变_________次，磁通量变化率的最大值__________，穿过线圈的磁通量最大值__________。
【答案】
【解析】[1]由图像可知线圈每过一次中性面，电流方向改变一次，所以线圈转动一个周期电流方向改变两次。
[2]由法拉第电磁感应定律
得
[3]由
得
10. 如图在支架上拴一条水平细绳，绳上间隔悬挂一些单摆，摆球的质量远大于其他摆球的质量，各摆摆长关系为，其中摆的摆长，重力加速度为，则摆的固有周期为___________，将摆A拉离平衡位置，由静止释放，一段时间后摆___________振幅最大（选填“B”“C”“D”“E”或“F”），摆C的摆动周期___________摆A的摆动周期（选填“大于”“小于”或“等于”）。
【答案】 D 等于
【解析】[1]摆A固有周期为
[2][3]将摆A拉离平衡位置，由静止释放，因单摆AD摆长相同，可知固有周期相同，一段时间后AD摆会发生共振，则D摆的振幅最大，其它5个单摆在A摆带动下做受迫振动，可知振动周期相同，则摆C的摆动周期等于摆A的摆动周期。
11. 如图是一束复色光从空气射入小水滴时的光路图。已知入射角，a光进入水滴后的折射角，则光在水中的折射率___________（已知，）。a光、b光在真空中的传播速度分别为、，则___________；在水中的传播速度分别为、，则___________，（以上两空选填“大于”“小于”或“等于”）。
【答案】 等于 大于
【解析】[1]由折射定律得
[2] a光、b光在真空中的传播速度都等于c，即
[3] 由图可知：，
由
可得
又
所以
12. 如图甲为一功率放大器中的环形变压器，该变压器效率极高，可视为理想变压器。某同学测量该环形变压器原、副线圈的匝数。
（1）该环形变压器的磁芯可能是___________
A. 整块硅钢
B. 整块不锈钢
C. 彼此绝缘的硅钢片卷制而成
（2）如图乙所示，先在闭合磁芯上紧密缠绕匝漆包细铜线，并将理想交流电压表接在细铜线两端：然后在原线圈上输入有效值的低压交流电，再将理想交流电压表连接在副线圈上，若的示数为，的示数为。则副线圈的匝数___________匝。
（3）关于该实验操作，下列说法正确的是___________
A. 在改变输入电压时，要先断开电源开关，再进行操作
B. 通电时不能用手接触裸露的导线和接线柱
C. 为了提高实验精度，电压表量程越大越好
【答案】（1）C （2）300 （3）AB
【解析】（1）环形变压器，效率极高，可视为理想变压器，即涡流很小，能量损耗小，故磁芯可能是彼此绝缘的硅钢片卷制而成，故选C。
（2）若的示数为，的示数为，根据电压关系
，解得匝
（3）AB．为了实验安全，在改变输入电压时，要先断开电源开关，再进行操作；通电时不能用手接触裸露的线和接线柱，故AB正确；
C．为了提高实验精度，电压表量程应该合适，不是越大越好，故C错误。
故选AB。
13. 某项目式学习小组利用如图甲所示实验装置验证动量守恒定律，装置由导轨、滑块、小球、光电门等组成。开始时，小球静止在导轨末端的支球柱上，水平地面铺有白纸和复写纸。实验步骤如下：
（1）用天平测出滑块（含挡光片）质量和小球的质量；
（2）用刻度尺测出支球柱上端到水平地面的高度，用游标卡尺测出挡光片的宽度如图乙所示，则挡光片的宽度________cm；
（3）初始时刻，弹簧处于压缩状态，调节装置水平，启动气垫导轨，松开弹簧，使滑块向右运动通过光电门，滑块通过光电门前已脱离弹簧，测出挡光时间要使滑块与小球发生碰撞后反弹，则必须满足________（选填“大于”“小于”或“等于”），滑块反弹后再次经过光电门，测出挡光时间。
（4）保证每次弹簧的压缩量相同，多次重复实验，小球落地透过复写纸在白纸上留下许多个印迹。如果用画圆法确定小球的落点，图丙中画的三个圆最合理的是圆________（选填“a”“b”或“c”）。
（5）测出小球抛出点到落点的水平距离。在误差允许范围内，若满足表达式________，则滑块与小球碰撞过程中动量守恒。（用上述实验步骤中直接测量的物理量符号表示，已知重力加速度为）
【答案】（2）0.450 （3）小于 （4）c （5）
【解析】（2）[1]图中游标卡尺测出挡光片的宽度为
（3）[2]滑块与小球发生碰撞后反弹，则必须满足小于；
（4）[3]用画圆法确定小球的落点，为减小误差，应用较小的圆尽可能把小球的所有落地圈住，所以图丙中画的三个圆最合理的是圆c；
（5）[4]由题意，取小球飞出的方向为正方向，若滑块与小球碰撞过程中满足动量守恒，根据动量守恒定律则有，结合
整理可得若满足，则滑块与小球碰撞过程中动量守恒。
14. 福建南平茶文化久负盛名，喷水茶宠是茶桌上常见的小型摆件。如图甲所示为鲸鱼茶宠，内部设计为中空结构，头部开有小孔，其简化原理图如图乙所示。使用时茶宠需先浸泡于凉水中，使水通过小孔缓慢渗入内部空腔。浇淋热水时，茶宠空腔内气体受热膨胀，将储存的水从喷口挤出，形成“喷水”效果。已知某次茶宠浸入凉水中稳定时空腔内气体压强为、温度为。持续浇淋热水，空腔内气体温度为。体积变为原来的1.5倍。气体视为理想气体。
（1）求持续浇淋热水时，空腔内气体压强；
（2）若茶宠浸入凉水中稳定时，空腔内气体的密度为。气体摩尔质量为M。阿伏加德罗常数为NA。求空腔内气体分子间的平均距离。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）设浸入凉水稳定时，空腔内气体体积为，则浇淋热水时体积为，根据理想气态方程
解得喷水后空腔内气体压强
（2）茶宠浸入凉水中时空腔气体摩尔体积
空腔气体中一个气体分子所占空间的体积
把空腔气体中每个分子和它所占的空间看成一个小立方体，分子间距等于立方体的边长，联立解得
15. 如图，小车静止在光滑水平面上，其上表面由光滑水平轨道和粗糙的四分之一圆弧轨道构成，两者平滑连接。物块静止于小车最左端，小球用不可伸长的轻质细线悬挂于O点正下方，并轻靠在物块左侧。现将细线拉直到水平位置时静止释放小球，小球运动到最低点时与物块发生碰撞。已知细线长，小球质量，物块与小车质量均为。碰撞后物块的速度，圆弧轨道半径。小球、物块均可视为质点，不计空气阻力，重力加速度取。
（1）求小球与物块碰撞前的瞬间小球速度的大小v0；
（2）求小球与物块碰撞后的瞬间小球速度的大小，并通过计算判断小球与物块的碰撞属于何种碰撞；
（3）若物块恰好能运动到圆弧轨道的最高点，求物块运动到最高点的过程中克服摩擦力所做的功。
【答案】（1） （2），弹性碰撞 （3）
【解析】（1）小球由静止运动到最低点过程，根据动能定理可得
解得小球与物块碰撞前的瞬间小球速度的大小
（2）小球与物块碰撞过程中动量守恒，设向右为正方向，则有
解得小球与物块碰撞后的瞬间小球速度为
即速度大小为；根据能量守恒可得
解得
故小球与物块的碰撞属于弹性碰撞。
（3）设物块运动到小车最高点的速度为，物块恰好在小车上运动到圆弧轨道的最高点，根据水平方向动量守恒得
解得
根据能量守恒可得
解得
16. 如图，水平面内有两根光滑平行金属导轨，左端接一定值电阻，右侧部分处于垂直于导轨平面的匀强磁场中，磁场分布如图所示，其中I区和III区的磁场垂直纸面向里，II区磁场垂直纸面向外。一导体棒在外力作用下在I区和II区向右做匀速直线运动，进入Ⅲ区时撤去外力。已知导轨间距为区、II区长度分别为，III区足够长，I区磁感应强度大小为，II区和III区的磁感应强度大小均为。定值电阻大小为，导体棒质量为，在I区和II区的速度为。导轨和导体棒的电阻均不计并接触良好。求：
（1）导体棒穿越I区和II区整个过程电流有效值I；
（2）导体棒在磁场运动过程中电阻产生的总焦耳热；
（3）导体棒在磁场运动过程中流过电阻的电荷量。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）根据题意，可知导体棒在I区和II区运动时间为
导体棒在I区切割磁感线产生的电流
导体棒在II区切割磁感线产生的电流
根据有效值的定义可知
联立解得
（2）根据导体棒在I区和II区根据
联立解得
导体棒穿越III区只受安培力，根据能量守恒定律
导体棒整个运动过程中电阻产生的焦耳热
故导体棒整个运动过程中电阻产生的焦耳热
（3）因为，，
解得导体棒穿越I区的电量
导体棒穿越II区的电量
则
导体棒穿越III区只受安培力，取时间微元，规定向右为正方向，根据动量定理有
求和得
即导体棒穿越III区的电量
故导体棒整个运动过程中流过电阻的电量