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

这是一份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，共15页。试卷主要包含了单选题，双项选择题，非选择题，解答题等内容，欢迎下载使用。
1．（4分）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．0.01NB．0.02NC．0.1ND．0.2N
2．（4分）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．（4分）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
B．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vc
D．单缝b宽度较大
4．（4分）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．B．C．D．
二、双项选择题（本大题共4小题，每小题6分，共24分，在每小题给出的四个选项中，有两项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不完整的得3分，选错或不选的得0分）
（多选）5．（6分）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）
（多选）6．（6分）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
（多选）7．（6分）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。下列说法正确的是（ ）
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，Δ时间内线圈M中磁感应强度大小增加ΔB，则M两端电压恒为
（多选）8．（6分）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
C．最大速度为
D．速度达到最大时的x坐标值为
三、非选择题（本大题共4小题，共60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Δt＝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Δt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）。
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。
五、解答题
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，）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）
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
参考答案与试题解析
一、单选题（本大题共4小题，每小题4分，共16分。每题所给的选项中只有一个是正确的，选对的得4分，错选或不选的得0分）
1．（4分）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．0.01NB．0.02NC．0.1ND．0.2N
【答案】B
2．（4分）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）
【答案】B
3．（4分）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
B．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vc
D．单缝b宽度较大
【答案】B
4．（4分）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．B．C．D．
【答案】C
二、双项选择题（本大题共4小题，每小题6分，共24分，在每小题给出的四个选项中，有两项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不完整的得3分，选错或不选的得0分）
（多选）5．（6分）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）
【答案】BD
（多选）6．（6分）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
【答案】BC
（多选）7．（6分）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。下列说法正确的是（ ）
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，Δ时间内线圈M中磁感应强度大小增加ΔB，则M两端电压恒为
【答案】AC
（多选）8．（6分）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
C．最大速度为
D．速度达到最大时的x坐标值为
【答案】AC
三、非选择题（本大题共4小题，共60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 里 （填“里”或“外”），大小为 （用题目中所给出的物理量表示）．
【答案】见试题解答内容
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Δt＝0.6s移到了虚线所在的位置，则这列波的传播速度为 10 m/s；经过Δt时间x＝2m处的质点运动的路程为 3 cm．
【答案】见试题解答内容
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 2.0×108 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 5×10﹣10 s≤t＜ 310﹣10 s（不考虑反射）。
【答案】2.0×108，5×10﹣10，310﹣10。
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 95.9 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 以细线长当作摆长 ；
（3）取π2＝9.87，由图丙求出重力加速度g＝ 9.77 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 等于 （选填“大于”“小于”或“等于”）当地的真实值。
【答案】（1）95.9；
（2）以细线长作为摆长；
（3）9.77；
（4）等于。
五、解答题
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。
【答案】（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．（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。
【答案】见试题解答内容
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，）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）
【答案】（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。
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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
题号
1
2
3
4
答案
B
B
B
C
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