福建省福州市六校2022-2023学年高二下学期期末物理试卷（解析版）

这是一份福建省福州市六校2022-2023学年高二下学期期末物理试卷（解析版），共18页。试卷主要包含了单项选择题，双项选择题，填空与实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题（每题4分，4小题，共16分）
1. 光在日常生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（ ）
A. 观看立体电影时所戴的眼镜利用了光线衍射的原理
B. 摄像机镜头采用镀膜技术增加了透射光，这是利用了光的衍射
C. 显微镜、近视眼镜、远视眼镜等是利用光的折射制成的
D. 拍摄玻璃橱窗中的物品时，在镜头前加偏振片是利用了光的干涉
【答案】C
【解析】A.观看立体电影时所戴的眼镜是利用了光的偏振的原理，故A错误；
B.摄像机镜头采用镀膜技术增加了透射光，这是利用了光的干涉，故B错误；
C.显微镜、近视眼镜、远视眼镜等是利用光的折射制成的，故C正确；
D.拍摄玻璃橱窗中的物品时，在镜头前加偏振片是利用了光的偏振，故D错误。
故选C。
2. 如图所示为某弹簧振子在0~5s内的振动图像，由图可知，下列说法中正确的是（ ）
A. 振动周期为5s，振幅为8cm
B. 第2s末振子的速度为零，加速度为正向的最大值
C. 从第1s末到第2s末振子的位移增加，振子在做加速度减小的减速运动
D. 第3s末振子的势能最大
【答案】B
【解析】A．由振动像可知，振动周期为4s，振幅为8cm ，A错误；
B．第2s末振子在负方向最大位移处，速度是零，由振子的加速度公式，可知加速度为正向的最大值，B正确；
C．从第1 s末到第2 s末振子的位移增加，由振子的加速度公式，可知振子在做加速度增大的减速运动，C错误；
D．第3 s末振子在平衡位置，速度最大，动能最大，位移是零，势能是0，D错误。
故选B。
3. 图甲是电动公交车无线充电装置，供电线圈设置在充电站内，受电线圈和电池系统置于车内。供电线路与220V交流电源相连，将受电线圈靠近供电线圈，无需导线连接，蓄电池便可以充电（如图乙所示），下列说法正确的是（ ）

A. 供电线圈和受电线圈无导线连接，所以传输能量时没有损失
B. 用塑料薄膜将供电线圈包裹起来之后，仍能为蓄电池充电
C. 无线充电的原理是利用供电线圈发射电磁波传输能量
D. 充电时，供电线圈的磁场对受电线圈中的电子施加磁场力的作用，驱使电子运动
【答案】B
【解析】AC．供电线圈和受电线圈是利用互感传输能量，不是发射电磁波，由于线圈存在电阻，传输过程有漏磁等，故传输能量时有损失，AC错误；
B．磁场能穿过塑料，故用塑料薄膜将供电线圈包裹起来之后，仍能为蓄电池充电，B正确；
D．充电时，供电线圈产生的变化磁场穿过受电线圈，引起受电线圈磁通量变化，产生感应电流，D错误。
故选B。
4. 如下图，为“日”字形导线框，其中和均为边长为正方形，导线、的电阻相等，其余部分电阻不计。导线框右侧存在着宽度略小于的匀强磁场，磁感应强度为，导线框以速度匀速穿过磁场区域，运动过程中线框始终和磁场垂直且无转动。线框穿越磁场的过程中，两点电势差随位移变化的图像正确的是（ ）

A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】由于匀强磁场的宽度略小于，导线在磁场内时在磁场外时，导线充当电源，表示路端电压
导线在磁场内时在磁场外时，导线充当电源，是外电路并联电压，路端电压
导线在磁场内时在磁场外时，导线充当电源，是外电路并联电压，路端电压
二、双项选择题（每小题6分，4小题，共24分）
5. 一列简谐横波沿x轴传播，图（a）是时刻的波形图；P是介质中位于处的质点，其振动图像如图（b）所示。下列说法正确的是（ ）
A. 波速为B. 波向左传播
C. 波的振幅是D. 处的质点在时位于平衡位置
【答案】AB
【解析】A．由图a可知波长为，由图b可知波的周期为，则波速为
故A正确；
B．由图b可知t=0时，P质点向下运动，根据“上下坡”法可知波向左传播，故B正确；
C．由图a可知波的振幅为5cm，故C错误；
D．根据图a可知t=0时x=3m处的质点位于波谷处，由于
所以，可知在时质点位于波峰处，故D错误。
故选AB。
6. 一位潜水爱好者在水下活动时，利用激光器向岸上救援人员发射激光信号，设激光光束与水面的夹角为α，如图所示。他发现只有当α大于41°时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，下列说法正确的是（ ）

A. 水的折射率为
B. 水的折射率为
C. 当他以α = 60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于60°
D. 当他以α =60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角大于60°
【答案】BC
【解析】AB．他发现只有当α大于41°时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，则说明α = 41°时激光恰好发生全反射，则
则
A错误、B正确；
CD．当他以α = 60°向水面发射激光时，入射角i1 = 30°，则根据折射定律有
nsini1 = sini2
折射角i2大于30°，则岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于60°，C正确、D错误。
故选BC。
7. 如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为4：1，电流表和电压表均为理想电表，R是光敏电阻（其阻值随光强增大而减小）、C是耐压值和电容都足够大的电容器、D是灯泡、K是单刀双掷开关。当原线圈接入手摇发电机（内阻忽略不计）产生的如图乙所示的正弦交流电时，下列说法正确的是（ ）

A. 开关K连通1时，电压表的示数为
B. 开关K连通1时，若光照增强，电流表的示数变大
C. 开关K连通2时，灯泡不亮
D. 手摇发电机线框转到图示位置时，穿过线框的磁通量变化率为零
【答案】BD
【解析】A．由乙图知原线圈两端电压的有效值
根据变压器原理可得，副线圈两端电压
所以开关K连通1时，电压表的示数为55V，故A错误；
B．开关K连通1时，若光照增强，则光敏电阻R的阻值减小，副线圈两端电压不变，副线圈电路中电流增大，根据变压器原理可得，原线圈电路电流也变大，故电流表的示数变大，故B正确；
C．由于电容器能够“通交流”，所以开关K连通2时灯泡可以发光，故C错误；
D．手摇发电机线框转到图示位置时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，故D正确；
故选BD。
8. 某一具有速度选择器的质谱仪原理如图所示，A为粒子加速器，加速电压为；B为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为，两板间距离为d；C为偏转分离器，磁感应强度为。今有一质量为、电荷量为的粒子（不计重力），经加速后，该粒子恰能通过速度选择器，粒子进入分离器后做匀速圆周运动。则下列说法正确的是（ ）
A. 粒子带负电
B. 粒子进入速度选择器的速度
C. 速度选择器两板间电压
D. 增大加速电压，粒子在分离器中运动的时间也变长
【答案】BC
【解析】A．根据粒子偏转的运动轨迹，由左手定则可知，粒子带正电，故A错误；
B．根据题意可知，粒子经过加速器，由动能定理可得
解得
故B正确；
C．粒子恰能通过速度选择器，则有
解得
故C正确；
D．加速电压越大，粒子进入速度选择器的速度就越大，则粒子不能通过速度选择器，更无法进入分离器，故D错误。
故选BC。
第II卷（非选择题60分）
三、填空与实验题（5小题，共20分）
9. 长征五号遥四运载火箭搭载“天问一号”探测器以速率v0进入太空预定轨道，由控制系统使箭体与探测器分离，分离时前部分的探测器质量为m1，后部分的箭体质量为m2，分离后箭体以速率沿火箭原方向飞行，若忽略分离前后系统总质量的变化，则分离前后系统的动量__________（选填“守恒”或“不守恒”）。分离后探测器的速率v1为__________，系统的动能__________（选填“增大”“减小”或“不变”）。
【答案】守恒 增大
【解析】[1]水平方向系统所受的外力和为零，系统动量守恒；
[2]根据水平方向动量守恒
解得
[3]箭体与探测器分离时需从外界获取能量，系统的动能增大。
10. 如图甲所示，在一条张紧的绳子上挂三个完全相同的摆球，a、c摆的摆长相同且为b摆的摆长的。先让a摆振动起来，通过张紧的绳子给其它各摆施加驱动力，它们随后也振动起来。忽略空气阻力，各摆稳定后，图乙是b摆的振动图像。c摆振动的周期为_________；b摆的最大振幅_________c摆的最大振幅（选填“大于”、“等于”或“小于”）；a摆的摆长为_________，重力加速度为g。

【答案】 小于
【解析】[1]物体做受迫振动时，振动周期等于驱动力的周期，即a、b、c振动的周期相同，所以c摆振动的周期为
[2]对b，驱动力的周期等于其固有周期，所以b的振幅最大，即b摆的最大振幅小于c摆的最大振幅；
[3]根据单摆的周期公式可得
所以
11. 一列简谐横波在时的波形图如图所示，A为介质中平衡位置在处的质点。在时A第一次达到波峰位置。若该波沿x轴负方向传播，则该波的速度大小为________m/s，周期为________s。若该波沿x轴正方向传播，则A沿y轴方向做简谐运动的位移—时间关系为y=________m。

【答案】20 0.4
【解析】[1][2] A为介质中平衡位置在处的质点，在时A第一次达到波峰位置，若该波沿x轴负方向传播，则有
解得
波速为
[3]若该波沿x轴正方向传播，在时A第一次达到波峰位置，则有
解得
则有
由题图可知振幅为A=5cm=0.05m，可得A沿y轴方向做简谐运动的位移—时间关系为
12. 某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光；加上红色滤光片，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。

（1）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可______；（单选）
A．将单缝向双缝靠近
B．将屏向靠近双缝的方向移动
C．将屏向远离双缝方向移动
D．使用间距更小的双缝
（2）若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为L，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为，则单色光的波长______；
（3）某次测量时，选用的双缝的间距为0.300mm，测得屏与双缝间的距离为1.20m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56mm，则所测单色光的波长为______m（结果保留2位有效数字）；
（4）如果用紫色光重新实验，相邻亮纹间距会______（填“变大”“变小”或“不变”）。
【答案】（1）B （2） （3） （4）变小
【解析】（1）[1]根据双缝干涉条纹间距公式可知，要增加观察到的条纹数，即减小，需增大d或减小l，因此应将屏向靠近双缝的方向移动，或使用间距更大的双缝，故ACD错误，B正确。
故选B。
（2）[2]相邻两条亮条纹之间的距离
根据双缝干涉条纹间距公式
解得
（3）[3]所测单色光的波长
（4）[4] 由于原来是红色滤光片，是红色光产生的干涉条纹，如果用紫色光重新实验，紫色光波长比红色光波长短，根据双缝干涉条纹间距公式可知，用波长较短的紫色光重新实验，相邻两条亮纹间距会变小。
13. 超导是当今材料科学研究的热点，例如亿钡铜氧（YBCO）超导线材，该线材在94K时，将呈现超导特征，但常温下，仍然为一般导体。长郡中学某同学在实验室找到一根用YBCO材料制成的弹性导电绳，想测量其电阻率。实验过程如下：
如图（a）所示，导电绳的一端固定，另一端作为拉伸端，两端分别用带有金属夹A、B的导线接入如图（b）所示的电路中。先闭合开关、，调节R，使电压表和电流表的指针偏转到合适的位置，记录两表的示数和。

（1）然后断开开关，电流表的示数________（选填“变大”或“变小”），电压表的示数_________（选填“变大”或“变小”），调节滑动变阻器R的滑片，使电流表示数为。记下此时电压表示数以及弹性导电绳AB间的距离和横截面积，则此时导电绳的电阻________（结果用含、和的式子表示）。
（2）某次用螺旋测微器测量导电绳直径如图（d）所示，由图可知其直径_________mm。

（3）多次拉伸导电绳，每次都测量并记录AB间的距离和导电绳横截面积，调节滑动变阻器R的滑片的位置，使电流表的示数为，记下此时的电压表示数U。绘制如图（c）所示的图像。已知图线的斜率为、纵截距为，若不考虑电流表的内阻，则弹性导电绳的电阻率________。（结果用含或的式子表示）
（4）若考虑电流表的内阻，则（2）中的电阻率的测量值________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
【答案】（1）变小 变大 （2）4.700或4.699或4.701 （3）k （4）不变
【解析】（1）[1][2]断开开关，电路中总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律可知，总电流减小，外电压增大；则电流表的示数变小，滑动变阻器两端电压变小，则电压表的示数变大；
[3]开关闭合时，根据欧姆定律可得
开关断开时，有
联立解得导电绳的电阻为
（2）[4]螺旋测微器的精确值为，由图可知直径为
（3）[5]若不考虑电流表的内阻，则有
可知图像的斜率为电阻率，则有
（4）[6]若考虑电流表的内阻，则有
可知图像的斜率不变，，故（2）中的电阻率的测量值不变。
四、解答题（3小题，共40分）
14. 如图所示，两平行金属导轨M、N水平放置，间距为，一匀强磁场磁感强度，方向垂直于导轨平面竖直向上，金属棒ab的质量为，与导轨垂直静止放置，且与导轨间的动摩擦因数为，电源电动势，内阻，为滑动变阻器，其余部分电阻不计，取重力加速度。求：
（1）调节滑动变阻器，使其接入电路的阻值时，闭合电键K瞬间金属棒ab的加速度大小；
（2）若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，闭合电键K，要保持金属棒ab处于静止状态，滑动变阻器的取值范围是多少。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）开关闭合后，由闭合电路欧姆定律得
得
导体棒所受安培力方向水平向左，大小为
以导体棒研究对象，有牛顿第二定律得
得加速度大小为
（2）设导体棒即将滑动时电流为，对导体棒受力分析有
设导体棒即将滑动时滑动变阻器的电阻为，由闭合电路欧姆定律得
则滑动变阻器的取值范围为
15. 光滑平行的金属导轨MN和PQ，间距为L=l.0m，与水平面之间的夹角，匀强磁场的磁感应强度B=2.0T垂直于导轨平面向上，MP间接有阻值的电阻，其他电阻不计，质量m=2.0kg的金属杆ab垂直导轨放置，如图所示，现用恒力F=18N沿导轨平面向上拉金属杆ab，t=0时由静止开始运动。取g=10m/s2，导轨足够长。求：
（1）金属杆速度为2.0m/s时的加速度大小；
（2）金属杆的最大速度；
（3）当t=1.0s时，金属杆移动的距离为x=1.47m，则在这一过程中电阻R产生的热量是多少。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）设金属杆的速度为时，加速度为，电动势为，电路中电流为，则有
根据牛顿第二定律可知
联立各式整理得
代入数据解得当时加速度；
（2）当时有最大速度，所以由（1）的分析可知
代入数据解得；
（3）根据
可得1s时间内通过回路的电量为
当，根据动量定理有
即
代入数据解得；由功能关系得产生的热量为
代入数据得。
16. 如图所示，光滑平台处于水平向右的匀强电场中（图中区域Ⅰ），其场强，区域Ⅱ存在竖直向上的匀强电场，区域Ⅲ存在正交的匀强电场和匀强磁场，一质量为m、带电量为+q的小球从A点无初速度释放，AO距离为L，OO1的距离也为L．小球恰经过O1点上方处的P点再进入区域Ⅲ做匀速圆周运动后又能无碰撞地滑上平台并刚好回到A点．重力加速度为g，求：
（1）区域Ⅲ内电场的电场强度E3；
（2）区域Ⅲ内匀强磁场的磁感应强度B；
（3）小球从A点开始至回到A点的运动时间t．
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】根据题意，作出小球的运动轨迹示意如图所示．
（1）小球在区域Ⅲ做匀速圆周运动，则：
解得：
（2）小球在区域Ⅰ内做匀加速运动，设到达O点时速度为v0，由动能定理有：

小球从O到P做类平抛运动，设经过时间t2到达P点，速度为v，有：
加速度为：
位移为：

设小球从O1N边界进入区域Ⅲ时速度与O1N的夹角为θ，有：
小球在区域Ⅲ内做匀速圆周运动，有：
联解解得：
（3）根据题意：从A到O，小球做匀加速运动，有：


小球在区域Ⅲ内做匀速圆周运动，有：

对小球运动全程，有：
联立解得：