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

这是一份福建省南平市三年（2020-2022）高二物理下学期期末试题题型分类汇编4-解答题，共14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·福建南平·高二期末）如图所示，导热良好的气缸竖直放置，活塞下方密闭一定质量的理想气体。活塞可沿气缸无摩擦的滑动，其质量为m，横截面积为S，开始时相对气缸底部的高度为h。将一个质量也为m的物块放在活塞上，气体重新平衡后，活塞下降了。外界大气压强始终保持不变，重力加速度为g。求：
(1)外界大气压强p0（此过程环境温度保持不变）；
(2)若缓慢提升环境温度，使活塞回到起始位置，气缸内气体吸收的热量为Q，则气缸内气体内能增加了多少。
2．（2020春·福建南平·高二期末）如图所示，平板车A放在光滑的水平地面上，其上表面与斜面底端的一段小圆弧平滑连接。一小物块从斜面上某一位置由静止释放，物块滑上A车后恰好不从其右端滑出。已知斜面的倾角θ=37°，物块与斜面、物块与平板车之间的动摩擦因数都是μ=0.5，物块与平板车的质量相等，平板车长L=1m，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cs37°=0.8，求：
(1)物块在斜上运动加速度a的大小；
(2)物块滑上小车时速度v的大小；
(3)物块从静止释放到斜面底端的距离s。
3．（2020春·福建南平·高二期末）如图所示，足够长的平行光滑金属导轨竖直放置，轨道间距为L，其上端接一阻值为R的小灯泡L（阻值R保持不变）。在水平虚线L1、L2间有垂直导轨平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，磁场区域的宽度为d，导体棒a的质量为m、电阻为r，与导轨始终保持垂直并接触良好，设重力加速度为g。
(1)若导体棒a从图中M处由静止开始沿导轨下滑，进入磁场时恰能匀速运动，求M点距离L1的高度h；
(2)将导体棒a固定在L2处，若磁感应强度均匀增大，小灯泡始终正常发光，其额定电压为U，写出磁感应强度随时间变化的函数表达式（令t=0时，B=B0）；
(3)若导体棒a以大小为v0的初速度从L2处竖直向上运动，恰能到达L1处，求∶此过程中小灯泡产生的热量及导体棒a运动的时间。
4．（2021春·福建南平·高二期末）一根内壁光滑、导热性能良好的试管水平放置，如图甲，试管中部一段5cm长的水银将左侧气体封闭，气柱长l0=16cm。现将试管缓慢旋转至管口朝上，如图乙。已知大气压强P0=75cmHg，环境温度27℃，管内气体可视为理想气体。
（1）求试管竖直后（图乙）封闭气柱的长度l1；
（2）将试管下端插入一恒温水箱，如图丙，并静置一段时间后，封闭气柱又恢复到16cm长，求恒温水箱的温度t。
5．（2021春·福建南平·高二期末）如图所示，一轻弹簧的两端与质量分别为3m和4m的两物块B、C相连接，并静止在光滑的水平面上。现使质量为m的物块A瞬时获得水平向右的速度v0，则：
（1）若物块A、B碰撞后粘在一起，求碰撞后的瞬间，物块B获得的速度大小；
（2）若物块A、B碰撞是弹性的，求弹簧压缩量最大时C物体的速度大小。
6．（2021春·福建南平·高二期末）如图甲所示，足够长的光滑平行导轨MN、PQ竖直放置，间距L＝1m，磁感应强度为B=4T的匀强磁场垂直穿过导轨平面，导轨的M与P两端连接阻值R=4Ω的电阻，金属导体棒ab水平紧贴在导轨上。现在外力F的作用下，使金属棒ab由某一初速度沿导轨向上运动，运动过程中流过电阻R的电流i随时间t变化的图像如图乙所示，0~1s外力F恒等于18N，不计导轨和金属导体棒的电阻，取g=10m/s2，求：
（1）金属导体棒ab的质量m；
（2）金属棒ab在1~2s通过电阻R的电量q；
（3）金属棒ab在0~2s机械能的变化量△E。
7．（2022春·福建南平·高二期末）如图所示，一定质量的理想气体被活塞封闭在固定的圆柱型气缸内，不计活塞与缸壁间的摩擦。气体由状态a（p0、4V0、T0）经如图所示a→b→c两个缓慢变化过程。求：
（1）气体在状态b的温度；
（2）从状态a经b再到c的过程中，气体总的是吸热还是放热，吸收或放出的热量为多少。
8．（2022春·福建南平·高二期末）如图所示，截面为直角三角形的玻璃棱镜置于真空中，已知∠A=60°，∠C=90°；一束极细的光从AC边的F处垂直AC面射入，玻璃的折射率n=，光在真空的速度。求：
（1）光在棱镜中传播的速度；
（2）光从玻璃射向真空时，发生全反射时的临界角；
（3）借助作图工具画出光在玻璃中传播的光路示意图，并标出光从棱镜射入真空时的折射角（不考虑光线在BC面反射和在AB面上第二次反射情况）。
9．（2022春·福建南平·高二期末）如图所示，两根相距L的倾斜平行金属导轨PQ、P′Q′，导轨光滑且均与水平面成 θ = 30°，两导轨间存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为 B 。长度为L的金属杆M、N放在倾斜导轨上并与之垂直，接触良好，M、N的质量均为m，电阻均为R。初始时，N杆到QQ′的距离为d，现将N杆静止释放，同时给M杆施加一个平行导轨向上F = mg的恒定外力，使M、N杆由静止开始运动，已知N杆在到达QQ′ 前已匀速运动，导轨足够长且电阻不计，重力加速度为g。求：
（1）M、N杆开始运动的瞬间，M、N杆的加速度大小a1、a2；
（2）N杆从起始位置运动到QQ′ 的过程中，通过N杆的电量q；
（3）N杆从起始位置运动到QQ′ 的过程中，N杆克服安培力所做的功W。
参考答案：
1．(1)；(2)
【详解】(1)初状态
末状态
由玻意耳定律
解得
(2)缓慢加热等压膨胀，则
由热力学第一定律得
解得
2．(1)；(2)；(3)
【详解】(1)物块在斜面上由牛顿第二定律得
解得
(2)物块滑上平板车后由动量守恒定律和能量守恒定律得
，
联立解得
(3)物块在斜面上由运动学公式得
解得
3．(1)；(2)；(3)
【详解】(1)导体棒在磁场中做匀速直线运动，有
，
联立以上式子解得
(2)由题意可知
由法拉第电磁感应定律得
又有
由以上各式解得
(3)导体棒向上运动过程中，由能量守恒定律得
对小灯泡
联立解得
对导体棒由动量定理得
联立解得
4．（1）15cm；（2）47℃
【详解】（1）设试管横截面积为S，则有
cmHg
解得
l1=15cm
（2）乙图中气柱：T1=300K，丙图中气柱：T2=（273+t）
解得
t=47℃
5．（1）；（2）
【详解】（1）对A、B系统，由动量守恒定律得
得
（2）对A、B系统，碰撞是弹性的，由动量守恒定律和机械能守恒得：
得
对B、C系统，由动量守恒定律得
可得
6．（1）1kg；（2）3C；（3）56J
【详解】（1）由图像0~1s电流是一个定值，可知导体棒0~1s做匀速直线运动
由
得
m=1kg
（2）1~2s电流
i=2t
得
另法：由图像的物理意义可知，图线与横轴所围成的面积表示电量，故金属棒ab在1~2s通过电阻R的电量
q=3C
（3）因
由图像可知0~1s电流i=2A
得
由以上式结合1~2s图像i=kt可知1~2s做匀加速直线运动
即2s时的速度
（t≥1s）
又0~1s金属棒上升的高度
1~2s金属棒上升的高度
金属棒ab在0~2s机械能的变化量
得
△E=56J
7．（1）；（2）放热，
【详解】（1）由图可得a→b为等压过程，由盖—吕萨克定律得
解得
（2）从a→b→c过程放热；由图可得a→b过程
由图可得b→c为等容过程，则有
由查理定律得
解得
，
由热力学第一定律得
解得
即从a→b→c过程放出的热量为
8．（1）（2）45°；（3）
【详解】（1）由可得
（2）设临界角为C由题意可得
则光从玻璃射向真空时，发生全反射时的临界角。
（3）垂直AC入射，传播路径不发生改变，在AB面发生反射，由反射规律可知，反射角为60°，由几何关系可知，光线由BC边射出时入射角为30°，由于玻璃折射率为，计算可得折射角为45°，作图如下
9．（1），；（2）；（3）
【详解】对M、N杆受力分析如图所示
初始时F安=0，对M杆，根据牛顿第二定律有
解得
对N杆，根据牛顿第二定律有
解得
（2）电量
根据闭合电路欧姆定律有
根据法拉第电磁感应定律有
而磁通量的变化量为
N杆到达 QQ′边界前，由受力分析图可知系统沿倾斜导轨方向上所受的合外力等于零，所以M、N杆系统沿倾斜导轨方向上动量守恒。设N杆到达QQ′边界前速度大小为v，M杆速度大小为v1，由动量守恒
解得
即N杆到达 QQ′边界前的任意时刻，M、N杆的速率相同，则当N杆向下移动的位移为d时，M杆向上移动的位移也为d，故
由以上式子可得
（3）对N杆由动能定理
由于N杆与到达OO′边界前已匀速，有
N杆所受安培力大小
根据闭合电路欧姆定律有
且
解得