2023-2024学年福建省泉州市晋江市五校联考高二(下)期末物理试卷(含答案)
展开1.2021年12月9日,神舟十三号乘组进行天宫授课,如图为航天员叶光富试图借助吹气完成失重状态下转身动作的实验,但未能成功。若他在1s内以20m/s的速度呼出质量约1g的气体,可获得的反冲力大小约为( )
A. 0.01N
B. 0.02N
C. 0.1N
D. 0.2N
2.图甲是某燃气炉点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为如图乙所示的正弦交变电压,并加在一理想变压器的原线圈上,变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2,原线圈两端接交流电压表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时,就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。则( )
A. 电压表的示数等于5 V
B. 实现点火的条件是n2n1>1000
C. t=0.2 s时电压表的示数为0 V
D. 变压器原线圈中电压的瞬时值表达式为u=5sin10πt(V)
3.图1是测定半圆柱形玻璃砖折射率n的示意图,O是圆心,MN是法线,一束单色光以入射角i=30°由玻璃砖内部射向O点,折射角为r,当入射角增大到r时,恰好无光线从玻璃砖的上表面射出.让该单色光分别通过宽度不同的单缝a、b后,得到图2所示的衍射图样(光在真空中的传播速度为c),则下列说法错误的是( )
A. 玻璃砖的折射率n= 2B. 此光在玻璃砖中的全反射临界角为60°
C. 此光在玻璃砖中的传播速度v= 22cD. 单缝b宽度较大
4.空间存在匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面,线段MN是屏与纸面的交线,长度为4L,其左侧有一粒子源S,可沿纸面内各个方向不断发射质量为m、电荷量为q、速率相同的粒子;SP⊥MN,P为垂足,如图所示,已知SP=MP=L,若MN上所有的点都能被粒子从其右侧直接打中,则粒子的速率至少为( )
A. 2qBLmB. 2qBLmC. 5qBLmD. 10qBLm
二、多选题:本大题共4小题,共24分。
5.如图甲,“战绳训练”是当下常见的健身方式,健身爱好者甩动战绳令其在竖直平面内形成简谐波。图乙是某次训练中t=0时刻战绳波形图,绳上质点P的振动图像如图丙所示。下列说法正确的是( )
A. 增加抖动的频率,波速会增大
B. 从t=0到t=0.5s,质点P通过的路程为500cm
C. 图乙中波沿x轴正方向传播
D. P点的振动方程为y=50sin10πt(cm)
6.自行车速度计可以利用霍尔效应传感器获知自行车的运动速率。如图甲所示,一块磁铁安装在前轮上,轮子每转一圈,磁铁就靠近传感器一次,传感器就会输出一个脉冲电压。如图乙所示,电源输出电压为U1,当磁场靠近霍尔元件时,在导体前后表面间出现电势差U2(前表面的电势低于后表面的电势)。下列说法中正确的是( )
A. 图乙中霍尔元件的载流子带正电
B. 已知自行车车轮的半径,再根据单位时间内的脉冲数,即获得车速大小
C. 若传感器的电源输出电压U1变大,则霍尔电势差U2变大
D. 若自行车的车速越大,则霍尔电势差U2越大
7.如图甲为电动汽车无线充电原理示意图,M为受电线圈,N为送电线圈。图乙为受电线圈M内部的示意图,线圈匝数为n、电阻为r、横截面积为S,a、b两端连接车载变流装置,磁场平行于线圈轴线向上穿过线圈。下列说法正确是( )
A. 当线圈N接入恒定电流时,不能为电动汽车充电
B. 当线圈N接入正弦式交变电流时,线圈M两端产生恒定电压
C. 当线圈M中的磁感应强度增加时,a端电势比b端高
D. 充电时,△时间内线圈M中磁感应强度大小增加△B,则M两端电压恒为nS△B△t
8.间距为L的平行光滑金属导轨PQ、MN固定在水平绝缘桌面上,整个装置处于竖直向下的磁场中,沿MN方向建立Ox坐标,磁感应强度大小B随坐标x的关系为B=B0+kx(B0、k均为大于零的常数)。将质量为m的金属杆ab锁定在坐标原点O处,P、M间接一恒流装置,该装置可使回路保持恒定的电流I,电流方向由P到M,如图所示。某时刻解除锁定的同时对ab施加一个大小为2B0IL、方向沿x轴正方向的恒定外力,使ab从静止开始向右运动,ab始终与导轨垂直且接触良好。则在运动过程中,金属杆ab( )
A. 做变加速运动B. 最大位移为4B0k
C. 最大速度为B0 ILmkD. 速度达到最大时的x坐标值为2B0k
三、填空题:本大题共3小题,共13分。
9.(3分)如图所示的天平可用来测定磁感应强度.天平的右臂下面挂有一个矩形线圈,宽为l,共N匝.线圈的下部悬在匀强磁场中,磁场方向垂直纸面.当线圈中通有电流I(方向如图)时,在天平左、右两边加上质量各为m1、m2的砝码,天平平衡.当电流反向(大小不变)时,右边再加上质量为m的砝码后,天平重新平衡.由此可知 磁感应强度的方向垂直纸面向______(填“里”或“外”),大小为______(用题目中所给出的物理量表示).
10.(4分)如图所示,一列简谐横波沿x轴正向传播,t=0时刻的实线波形经过△t=0.6s移到了虚线所在的位置,则这列波的传播速度为______m/s;经过△t时间x=2m处的质点运动的路程为______cm.
11.(6分)如图,单色光从折射率n=1.5、厚度d=10.0cm的玻璃板上表面射入。已知真空中的光速为3.0×108m/s,则该单色光在玻璃板内传播的速度为______m/s;对于所有可能的入射角,该单色光通过玻璃板所用时间t的取值范围是______s≤t< ______s(不考虑反射)。
四、综合题:本大题共4小题,共47分。
12.(8分)某同学自己在家里做单摆测定重力加速度的实验,由于没有摆球,他用一块不规则的石块代替,用细线将石块系好,结点为A,细线上端固定于O点,如图甲所示,然后用刻度尺测量细线的长度L作为摆长,将石块拉开一个小角度(约5°)并由静止释放,石块摆到最低点时开始计时,用秒表测量完成50次全振动的总时间t,由T=t50求出周期,改变OA间细线的长度,再做几次实验,记下相应的L和T如表:
(1)第4次实验时的秒表示数如图乙所示,它的示数为______s;
(2)该同学根据实验数据作出的T2−L图像如图丙所示,图丙中图像没有通过原点的原因是______;
(3)取π2=9.87,由图丙求出重力加速度g= ______m/s2(结果保留三位有效数字);
(4)把细线的长度作为摆长,并由图丙求出的g值______(选填“大于”“小于”或“等于”)当地的真实值。
13.(12分)如图所示为固定在水平桌面上的平行光滑金属导轨俯视图。导轨处于范围足够大的匀强磁场中,磁感应强度方向垂直于桌面向上、大小B=1T,导轨宽L=1m,金属棒ab质量m=1kg且与导轨等宽,在水平向右的外力F的作用下以v0=4m/s的速度贴着导轨向右匀速运动,电阻R=2Ω,其他电阻不计,金属棒与导轨垂直且接触良好。
(1)求通过电阻R的电流大小I;
(2)求水平外力F的大小;
(3)若某时刻撤去外力F,求撤去F后该金属棒ab运动的最大距离x,并求出该过程中通过电阻R的电荷量q。
14.(12分)如图,质量M=5kg的小车静置于光滑的水平面上,小车的上表面ab段水平,a端静置一质量m2=3kg的物块P,bc段为R=0.5m的光滑四分之一圆弧形轨道,底端切线水平。轻质细绳一端固定在a端正上方的O点,另一端系着质量m1=4kg的小球S,用外力拉S至竖直平面内的A点处静止,A点与a端的竖直高度ℎ=2.45m。现撤去外力,S摆动到最低点时恰与P发生弹性正碰。取重力加速度g=10m/s2。
(1)求碰后瞬间P的速度大小;
(2)若ab段粗糙,碰撞后P向右运动恰能上升到最高点c,求P从a运动到c的过程中与小车间因摩擦产生的热量Q;
(3)若ab段光滑,求碰撞后P运动过程中离c的最大高度H。
15.(15分)如图甲所示,在直角坐标系0≤x≤L区域内有沿y轴正方向的匀强电场,电场强度为E,右侧有一个以点(1.5L,0)为中心,边长为L的正方形区域abcd,其边界ab与x轴平行,正方形区域与x轴的交点分别为M、N。在该正方形区域内存在垂直纸面向内的匀强磁场,现有电子从y轴上的坐标为(0,L2)的A点以速度v0=6.0×106m/s沿x轴正方向射入电场,恰好从M点进入正方形磁场区域,并从d点射出。取电子的比荷em=1.8×1011C/kg,正方形边长L=20cm。求:
(1)匀强电场E的大小;
(2)匀强磁场B的大小;
(3)若当电子到达M点时,在正方形区域换成如图乙所示周期性变化的磁场(以垂直于纸面向外为磁场正方向),最后电子运动一段时间后从N点飞出,求正方形磁场区域磁感应强度B0大小的表达式。(用题中所给字母表达)
参考答案
1.B
2.B
3.B
4.C
5.BD
6.BC
7.AC
8.AC
9.里 mg2NIL
10.10;3
11.2.0×108;5×10−10;3 5×10−10。
12.95.9 以细线长当作摆长 9.77 等于
13.解:(1)金属棒产生的感应电动势
E=BLv0
E=4V
通过电阻R的电流大小
I=ER
代入数据解得:I=2A
(2)金属棒匀速运动时外力与安培力平衡,则外力大小为
F=BIL
代入数据解得:F=2N
(3)撤去外力后,金属棒做变减速运动直到停止,根据动量定理有
F安t=mΔv
mΔv=B2L2vRt=B2L2Rx
解得:x=8m
q=It=ΔΦR
解得:q=4C
答:(1)通过电阻R的电流大小为2A;
(2)水平外力F的大小为2N;
(3)撤去F后该金属棒ab运动的最大距离为8m,该过程中通过电阻R的电荷量为4C。
14.解:(1)S下摆过程机械能守恒,由机械能守恒定律得:m1gℎ=12m1v02,
代入数据解得:v0=7m/s,
S、P发生弹性碰撞,碰撞过程系统动量守恒、机械能守恒,
以向右为正方向,由动量守恒定律得:m1v0=m1v1+m2v2,
由机械能守恒定律得:12m1v02=12m1v12+12m2v22,
代入数据解得:v1=1m/s,v2=8m/s;
(2)P与小车组成的系统在水平方向动量守恒,P恰好到达c点时两者速度相等,
以向右为正方向,在水平方向,由动量守恒定律得:m2v2=(m2+M)v,
代入数据解得:v=3m/s,
对P与小车组成的系统,由能量守恒定律得:12m2v22=12(m2+M)v2+m2gR+Q,
代入数据解得:Q=45J;
(3)P与小车组成的系统在水平方向动量守恒,以向右为正方向,
在水平方向,由动量守恒定律得:m2v2=(m2+M)v,
由能量守恒定律得:12m2v22=12(m2+M)v2+m2g(R+H),
代入数据解得:H=1.5m;
答:(1)碰后瞬间P的速度大小为8m/s;
(2)P从a运动到c的过程中与小车间因摩擦产生的热量Q为45J;
(3)碰撞后P运动过程中离c的最大高度H为1.5m。
15.解:(1)粒子在电场中做类平抛运动,则有
L2=12at2①
L=v0t②
eE=ma③
联立①②③得:E=mv02eL=1.0×103N/C
(2)电子进入磁场时,沿y轴方向的速度为:vy=eEmt④
v= v02+vy2⑤
由几何关系可知:Rcs45°=L4⑥
根据牛顿第二定律可知:evB=mv2R⑦
联立④~⑦得:B=4mv0eL
代入数据得:B=6.7×10−4T,
(3)若电子从N点飞出,在磁场中的运动如图所示
根据几何关系可得:2nrsin45°=L(n=1,2,3……)
由evB0=mv2r得:B0=2nmv0eL(n=1,2,3……)。
答:(1)匀强电场E=1.0×103N/C;
(2)匀强磁场B的大小为6.7×10−4T;
(3)正方形磁场区域磁感应强度B0大小B0=2nmv0eL(n=1,2,3……)。 实验次数
1
2
3
4
5
摆线长L(cm)
60.3
70.5
79.6
87.2
95.1
50次全振动时间t(s)
80.6
86.7
91.8
99.9
周期T(s)
1.61
1.73
1.84
1.99
福建省泉州市四校联考2023-2024学年高二下学期7月期末物理试题: 这是一份福建省泉州市四校联考2023-2024学年高二下学期7月期末物理试题,文件包含侨声中学铭选中学泉州九中侨光中学2024春高二年下学期期末四校联考物理试卷1docx、侨声中学铭选中学泉州九中侨光中学2024春高二年下学期期末四校联考物理试卷1pdf、侨声中学铭选中学泉州九中侨光中学2024春高二年下学期期末四校联考物理参考答案1pdf、侨声中学铭选中学泉州九中侨光中学2024春高二年下学期期末四校联考物理答题卡1pdf等4份试卷配套教学资源,其中试卷共24页, 欢迎下载使用。
福建省泉州市晋江市五校2023-2024学年高二下学期期末联考物理试题: 这是一份福建省泉州市晋江市五校2023-2024学年高二下学期期末联考物理试题,文件包含福建省泉州晋江市五校2023-2024学年高二下学期期末联考物理试题docx、高二年物理科试卷pdf、高二年物理科答案docx、2023-2024学年下学期期末五校联考高二年物理学科pdf等4份试卷配套教学资源,其中试卷共22页, 欢迎下载使用。
福建泉州市晋江市五校2024年高二下学期期末联考物理试题+答案: 这是一份福建泉州市晋江市五校2024年高二下学期期末联考物理试题+答案,文件包含高二年物理科试卷pdf、高二年物理科答案pdf等2份试卷配套教学资源,其中试卷共14页, 欢迎下载使用。