2023-2024学年福建省泉州第一中学高二（下）期末考试物理试卷（含答案）

这是一份2023-2024学年福建省泉州第一中学高二（下）期末考试物理试卷（含答案），共12页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1.下列四种情况中，不属于光的干涉现象是( )
A. 单色光通过双缝 B. 用特制眼镜看立体电影
C. 检测平面的平滑度 D. 肥皂泡表面有彩色条纹
2.如图所示是利用位移传感器测速度的装置，发射器A固定在被测的运动物体上，接收器B固定在桌面上。测量时A向B同时发射一个红外线脉冲和一个超声波脉冲。从B接收到红外线脉冲开始计时，到接收到超声波脉冲时停止计时，根据两者时间差确定A与B间距离。则下列说法正确的是( )
A. B接收的超声波与A发出的超声波频率相等
B. 时间差不断增大时说明A一定在加速远离B
C. 红外线与超声波均能在真空中传播
D. 红外线能发生偏振现象，而超声波不能发生偏振现象
3.气垫鞋通过气垫的缓冲减小地面对脚的冲击力，某同学的重力为G，穿着平底布鞋时双脚竖直着地过程中与地面的作用时间为t0，受到地面的平均冲击力大小为4G。若脚着地前的速度保持不变，该同学穿上某型号的气垫鞋时，双脚竖直着地过程中与地面的作用时间变为2t0，则该同学受到地面的平均冲击力大小变为( )
A. 3.5GB. 3.0GC. 2.5GD. 2.0G
4.两个相互平行的竖直边界内存在正交的匀强磁场和电场，磁场沿水平方向，磁感应强度大小为B，电场沿竖直方向，电场强度大小为E，一带电微粒从左边界上某点垂直边界射入恰好沿直线运动。若保持其它条件不变，仅改变电场方向，变为与原来相反，该带电微粒仍以相同的速度入射，做匀速圆周运动，恰好不从右边界射出。已知两边界的宽度为d，该微粒的比荷为( )
A. 2BdEB. BdEC. 2EdB2D. EdB2
二、多选题：本大题共4小题，共24分。
5.滑板运动非常有趣。如图所示，某同学踩着滑板在弧形轨道的内壁来回滑行，若人和滑板的运动可视为简谐运动，设该同学站在滑板上与蹲在滑板上滑行时，滑板到达了相同的最高点，则( )
A. 站在滑板上运动时周期比较大B. 站在滑板上运动时周期比较小
C. 站着运动到最低点时的速度比较小D. 站着运动到最低点时的速度比较大
6.如图，某科技小组要探究长直导线周围磁场分布情况，将长直导线沿南北方向水平放置，在导线正下方的P处放置一枚可自由转动的小磁针。当导线中通以恒定电流后，小磁针N极向纸外偏转，测得小磁针静止时N极偏离南北方向的角度为60°。已知实验所在处地磁场水平分量大小恒为B0，则下列判断正确的是( )
A. 导线中的电流方向由北向南
B. 电流在Р处产生的磁场方向就是小磁针静止时N极所指的方向
C. 电流在导线正下方P处产生的磁场的磁感应强度大小为 33B0
D. 导线正下方P处磁场的磁感应强度大小为2B0
7.如图所示，一矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直磁场方向的轴OO′以转速10r/s匀速转动，线圈的匝数为N，面积为S，电阻不计。线圈通过电刷与一理想变压器的原线圈相连，变压器的副线圈接有两只电阻均为2Ω的相同灯泡L1和L2，变压器原、副线圈的匝数比为10：1，若开关S断开时L1正常发光，此时电流表示数为0.1A，电表为理想电表，则( )
A. 若从线圈平面平行于磁场方向开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值为2 2cs20πt(V)
B. 若增大原、副线圈匝数比，变压器输入功率减小
C. 若开关S闭合，灯泡L1将变暗
D. 若开关S闭合，电流表示数将变大
8.如图甲所示为电磁感应加速器核心部分俯视图，圆心为O、半径为R的圆形光滑真空绝缘细管固定放置于圆形边界的匀强磁场中，圆心О与磁场圆心重合。磁场方向竖直向下，当磁场的磁感应强度B随时间变化时，会在空间中产生涡旋电场，其电场线是在水平面内一系列以О为圆心的同心圆，同一条电场线上各点场强大小相等。某时刻在细管内Р点静止释放一带电量为−q、质量为m的小球，小球沿逆时针方向运动，其动能随转过圆心角θ的变化图像如图乙所示，下列说法正确的是( )
A. 磁感应强度大小均匀增大B. 细管所在位置的电场强度大小为E0πqR
C. 磁感应强度变化率大小为E0πqR2D. 小球运动第一周所用时间为2πR 2mE0
三、填空题：本大题共3小题，共12分。
9.我国唐代对彩虹形成的原因已有记载，《礼记⋅月令⋅季春之月》中提到“日照雨滴则虹生”。一束太阳光射入球形雨滴形成彩虹的光路如图所示，则光线a的频率______(选填“大于”、“等于”或“小于”)光线b的频率，已知太阳光射入雨滴时入射角(θ=53°，光线b偏折角β=16°，光线b在雨滴中的折射率等于______(结果保留两位有效数字，sin53°≈0.8，sin16°≈0.3，sin37°≈0.6)。
10.如图所示，两相同灯泡A1、A2，A1与一理想二极管D连接，线圈L的直流电阻与灯泡阻值相等。闭合开关S后，A1会______(填“立即亮”或“逐渐变亮”)；断开开关S的瞬间，A1会______(填“闪亮一下再熄灭”或“立即熄灭”)。
11.某同学自制一电流表，其原理如图所示。质量为m的均匀细金属杆MN与一竖直悬挂的绝缘轻弹簧相连，弹簧的劲度系数为k，在矩形区域abcd内有匀强磁场，ab=L1，bc=L2，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外。MN的右端连接一绝缘轻指针，可指示出标尺上的刻度。MN的长度大于ab，当MN中没有电流通过且处于静止时，MN与矩形区域的ab边重合，且指针指在标尺的零刻度；当MN中有电流时，指针示数可表示电流强度。MN始终在纸面内且保持水平，重力加速度为g。则标尺上的电流刻度是______(填“均匀”或“不均匀”)的；为使电流表正常工作，流过金属杆的电流方向为______(填“N→M”或“M→N”)；该电流表所测电流的最大值为______。
四、实验题：本大题共2小题，共12分。
12.1834年，物理学家楞次在分析了许多实验事实后，总结得到电磁学中一重要的定律——楞次定律，某兴趣小组为了探究该定律做了以下物理实验：
(1)“探究影响感应电流方向的因素”的实验装置中滑动变阻器采用限流接法，请用笔画线代替导线将图甲中的实物电路补充完整。___
(2)图甲实验电路连接后，开关闭合瞬间，发现电流计指针向左偏转；开关处于闭合状态时，电流计指针_________(选填“偏转”或“不偏转”)；滑动变阻器滑片P向右快速移动时，电流计指针_____偏转(选填“向左”“向右”或“不”)。
(3)为了进一步研究，该小组又做了如图乙实验，磁体从靠近线圈上方由静止下落。在磁体穿过整个线圈的过程中，传感器显示电流i随时间t的图像如图丙所示，由图可得到的结论是 。
A.感应电流方向与线圈中的磁通量增减有关
B.感应电流方向与磁铁下落速度的大小有关
C.感应电流大小与线圈中磁通量的变化快慢有关
13.某同学为了验证对心碰撞过程中的动量守恒定律，设计了如下实验：用纸板搭建如图所示的滑道，使硬币可以平滑地从斜面滑到水平面上，其中AB为水平段，在水平段取一点O。选择相同材质的一元硬币和一角硬币进行实验。
测量硬币的质量，得到一元硬币和一角硬币的质量分别为m1和m2m1>m2。将硬币a放置在斜面上某一位置，标记此位置为C。由静止释放a，当a停在水平面上某处时，测量a右侧到O点的距离OP，如图甲所示；将硬币b放置在O处，左侧与O点重合，再将a从C点由静止释放，当两枚硬币发生碰撞后，a、b分别停在水平面上时，测量a右侧到O点的距离OM、b左侧到O点的距离ON，如图乙所示。保持释放位置不变，重复实验若干次，得到OP、OM、ON的平均值分别为s0、s1、s2。
(1)在本实验中，b选用的是_____(选填“一元”或“一角”)硬币。
(2)若a、b碰撞前后动量守恒，则应满足的表达式为_____(用s0、s1、s2、m1和m2表示)；若碰撞前后动量守恒且机械能相等，则应满足的表达式为_____(用s0、s1和s2表示)。
五、计算题：本大题共3小题，共36分。
14.如图所示，图为亚运会艺术体操比赛中中国队选手赵樾进行带操比赛的画面，某段过程中彩带的运动可简化为沿x轴正方向传播的简谐横波，图甲为这列简谐横波在某时的波形图，M点刚开始振动，图乙为某质点以该时刻作为计时起点的振动图像，求：
(1)该波的波速大小；图乙是P、M中哪一质点的振动图像；
(2)平衡位置位于x=3m处的N点(未画出)经多长时间第一次到达波峰；
(3)经1s的时间质点Q走过的路程。
15.如图所示，平面直角坐标系xOy面内，y轴右侧第一象限内存在竖直向上的匀强电场，第四象限内存在垂直于纸面向内匀强磁场。一带电粒子以速度v0从y轴上的M点(0, 32L)垂直于y轴射入电场，从N点(未画出)进入第四象限，恰好不穿过y轴而再回到电场。已知粒子的质量为m，电荷量为q，匀强电场场强大小为E= 3mv029qL，不计粒子重力，求：
(1)N点的坐标；
(2)匀强磁场的磁感应强度大小；
(3)粒子从M点开始到第三次到达x轴经历的时间。
16.如图所示，间距为L=1.0m的两平行光滑金属导轨由倾斜部分和水平部分(足够长)平滑连接而成，倾斜部分导轨与水平面夹角为θ=30°，导轨上端接有一个电阻R=2Ω。空间存在垂直斜面向上和竖直向上的两部分匀强磁场，两磁场互不干扰，大小均为B=2T。导体棒a的质量为ma=2kg，b的质量为mb=3kg，内阻分别为ra=1Ω与rb=2Ω，两根导体棒垂直导轨放置。现闭合电键K，将b锁定，将a棒从某高度由静止释放，经过一段时间，a棒在斜面上达到最大速度v0。已知导体棒与导轨接触良好，其余电阻不计，重力加速度为g=10m/s2。求：
(1)a棒在斜面上达到的最大速度v0的大小；
(2)a棒在斜面上从静止开始下滑x已达到最大速度，该过程中电阻R产生的焦耳热为1.25J，求下滑距离x；
(3)α棒在离开斜面的瞬间断开电键K，同时解除b棒的锁定，从a棒离开斜面瞬间经过时间t两者相距最近，该过程a、b未发生碰撞，求该过程中通过b的电量；
(4)求上一小题中t时间内b棒发生的位移大小(结果可保留t)。
参考答案
1.B
2.D
3.C
4.C
5.BC
6.AD
7.BD
8.CD
9.大于 1.3
10.立亮即 立即熄灭
11.均匀；M→N；kL2BL1
12.(1)
(2) 不偏转 向右
(3)AC

13.(1)一角
(2) m1 s0=m1 s1+m2 s2； s0= s2− s1

14.(1)根据图甲可知波长 λ=1m ，根据图乙可知周期为T=0.4s，则波速v=λT=2.5m/s
由图乙可知，该质点在零时刻从平衡位置开始向负向最大位移处运动，根据图甲可判断该质点为P。
(2) t=0 时刻0.75m处质点处于波峰位置，此状态传播到N点的时间为Δt=Δxv=3−
(3)经1s的时间即 212T ，则经1s的时间质点Q走过的路程s=52×4A=100cm

15.解：(1)粒子在电场中做类平抛运动
qE=ma
3L2=12at12
xN=v0t1
解得
xN=3L，t1=3Lv0
(2)粒子进入磁场时，速度方向与+x方向的夹角满足
tanθ=at1v0
解得
θ=30°
速度大小
v=v0csθ=2 33v0
在磁场中轨迹如图

根据几何关系
R+Rcs60°=xN
根据洛伦兹力提供向心力
qvB=mv2R
联立解得
B= 3mv03qL
(3)粒子在磁场中转过的圆心角
θ=360°−60°=300°
用时
t2=θ360∘×2πmqB
解得
t2=5 3πL3v0
由磁场射入电场到再进入磁场过程
t3=2×vya=2×at1a=2t1
则粒子从M点开始到第三次到达x轴经历的时间
t=t1+t2+t3
解得
t=5 3πL3v0+9Lv0
答：(1))N点的坐标(3L,0)；
(2)匀强磁场的磁感应强度大小 3mv03qL；
(3)粒子从M点开始到第三次到达x轴经历的时间5 3πL3v0+9Lv0。
16.解：(1)当a棒在斜面上匀速运动时，速度达到最大，则有
BIL=magsinθ
又
E=BLv0
I=ERrbR+rb+ra
联立解得a棒在斜面上达到的最大速度为
v0=5m/s
(2)a棒在斜面上从静止下滑到刚刚达到最大速度v0的过程中，电阻R产生的焦耳热为1.25J，设此过程a棒下滑的距离为x，取向右为正方向，根据能量守恒可得
magxsinθ=12mav02+Q
又根据闭合电路欧姆定律可得
QR=14Q=1.25J
联立解得
x=3m
(3)a棒在离开斜面的瞬间闭合电键K2，断开电键K1，a棒与b棒受到的安培力大小相等，方向相反，则两棒组成的系统满足动量守恒，当两棒共速时，达到稳定状态，取向右为正方向，则有
mav0=(ma+mb)v
解得
v=2m/s
从a棒离开斜面瞬间到刚刚达到实现稳定状态的过程中，根据能量守恒可知电路中产生的焦耳热为
Q′=12mav02−12(ma+mb)v2
以b棒为对象，取向右为正方向，根据动量定理可得
BI−Lt=mbv
又
q=I−t
联立解得流过b棒的电荷量为
q=3C
(4)此过程中b棒产生的焦耳热为
Qb=rbra+rbQ′
且
Qb=BI−Lx′
解得
x′=53t
答：(1)a棒在斜面上达到的最大速度v0的大小5m/s；
(2)下滑距离3m；
(3)该过程中通过b的电量3C；
(4)上一小题中t时间内b棒发生的位移大小53t。