福建省宁德市2023-2024学年高二下学期期末考试物理试卷(含答案)

这是一份福建省宁德市2023-2024学年高二下学期期末考试物理试卷(含答案)，共19页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，计算题，实验题等内容，欢迎下载使用。


一、单选题
1．2024年4月25日，“神舟十八号”航天员顺利奔赴“天宫”。航天员不仅要完成空间站的首次出舱任务，还要进行碎片防护加固装置的安装。若舱外的航天员与舱内的航天员进行通话，则需通过( )
A.直接对话B.紫外线C.红外线D.无线电波
2．古田翠屏湖是福建省最大的淡水湖，入选福建省第一批美丽河湖建设优秀案例。某学习小组用水波发生器在平静的湖面探究水波的特性，下列说法正确的是( )
A.水波在传播过程中水也随波迁移至远处
B.水波能绕过小船继续向前传播，是波的衍射现象
C.水波传到湖岸边会出现反射现象，反射波振幅增大
D.两列水波在相遇区域出现强弱相间的图样是波的衍射现象
3．芯片制造中的重要工序之一是离子注入，速度选择器是离子注入机的重要组成部分。速度选择器模型简化如图所示，一对平行金属板中存在匀强电场和匀强磁场，其中电场的方向与金属板垂直，磁场的方向与金属板平行且垂直纸面向里。一不计重力的离子以一定速度自P点沿中轴线射入，恰沿中轴线做匀速直线运动。下列说法正确的是( )
A.穿过小孔的离子一定带正电
B.穿过小孔的离子速度大小一定为
C.穿过小孔的离子比荷一定相同
D.若离子从右侧沿中轴线射入仍能做匀速直线运动
4．如图甲所示，长直导体棒P固定在正下方，Q棒由等长的轻质细线水平悬挂于O、点，P、Q棒通电稳定时，两细线与竖直方向夹角均为θ，截面如图乙所示，P棒电流方向垂直纸面向里。当Q棒中的电流缓慢增加，Q棒缓慢移动到虚线位置时，两细线与竖直方向夹角均为。P、Q棒的粗细不计，且Q棒在移动过程中与P棒始终保持平行。已知P棒在距其r处产生的磁感应强度大小，k是常量，重力加速度为g，则( )
A.Q棒中的电流方向为垂直纸面向里
B.Q棒缓慢移动的过程中，细线对Q棒的拉力大小逐渐变大
C.Q棒缓慢移动的过程中，Q棒所受安培力大小逐渐变大
D.Q棒在实线位置和虚线位置的电流之比为
二、多选题
5．下图为红光或蓝光分别通过相同双缝或单缝所呈现的图样，下列说法正确的是( )
A.甲为蓝光的干涉图样B.乙为蓝光的干涉图样
C.丙为红光的衍射图样D.丁为红光的衍射图样
6．小型发电机内的矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动，线圈匝数为N，从如图所示位置开始计时，已知线圈产生的感应电动势有效值为E。下列说法正确的是( )
A.当线圈转到图示位置时磁通量的变化率最大
B.当线圈转到图示位置时感应电流方向发生改变
C.线圈产生的感应电动势大小
D.穿过线圈的磁通量最大值为
7．如图甲所示，轻质弹簧下端挂一质量为m的小球处于静止状态。在弹性限度范围内将小球向下拉动距离l后由静止释放并开始计时，小球在竖直方向做简谐运动，弹簧弹力与小球运动的时间关系如图乙所示。l及已知，下列说法正确的是( )
A.小球做简谐运动的周期为B.内，小球的振幅为
C.内，小球的路程为D.内，小球的位移大小为
8．如图甲所示，光滑水平面上放置P、Q两物体，Q静止且左端有一轻弹簧，P以初速度向右运动，当P撞上弹簧后，Q能获得的最大速度大小为。保持P的质量不变，改变Q的质量，可得与的大小关系如图乙。下列说法正确的是( )
A.P、Q组成的系统动量守恒
B.P的初速度
C.P的质量
D.若，弹簧被压缩到最短时的弹性势能为37.5J
三、填空题
9．如图所示为一种自动测定油箱内油面高度的装置，装置中金属杠杆的一端接浮标（浮标与杠杆绝缘），另一端的触点P接滑动变阻器R，油量表由电流表改装而成。当汽车加油时，油箱内油面上升过程中，电路中电流__________（选填“增大”或“减小”），两端电压__________（选填“增大”或“减小”）。
10．某同学用电路模拟手机无线充电，如图甲所示。当充电板内的送电线圈通入如图乙所示的交变电流时（电流由a端流入时为正方向），时间内，受电线圈电流由__________端流出（选填“c”或“d”），在时刻受电线圈中电流强度最__________（选填“大”或“小”）。
11．沿x轴传播的简谐横波在时的波形如图中实线所示，在时的波形如图中虚线所示。已知波的周期。该波的传播方向沿x轴__________方向（选填“正”或“负”），波的传播速度大小为__________。
四、计算题
12．如图所示，某单色光以45°角入射到等腰三棱镜的一个侧面上，测得其折射角是30°，三棱镜的顶角A为70°。已知真空中的光速为c，求：
（1）此单色光在三棱镜中的折射率n；
（2）此单色光在该三棱镜中的速度大小v；
（3）通过计算判断该折射光在面上能否发生全反射。
13．某磁防护装置截面如图所示，以O点为圆心内外半径分别为R、的环形区域内，有垂直纸面向外的匀强磁场，外圆为绝缘薄板，板上有一小孔C。一质量为m、电荷量为的带电粒子以速度从C孔沿CO方向射入磁场，恰好不进入内圆，粒子每次与绝缘薄板碰撞后以原速率反弹且电荷量不变。不计粒子重力，求：
（1）粒子在磁场中运动的轨迹半径r；
（2）磁场的磁感应强度大小B；
（3）粒子从射入C孔到离开C孔所需的时间t。
14．如图甲所示，两根相距为L足够长的光滑平行金属导轨、水平放置，两侧存在竖直方向的匀强磁场，磁感应强度大小相等、方向相反。两根电阻均为R的金属棒a、b放置于两侧的导轨上。初始时将a棒锁定，b棒用一不可伸长绝缘细绳通过轻质定滑轮与物块c相连，细绳处于拉紧状态且与导轨平行，b棒与物块c的质量均为m，物块c距地面的高度为h。现静止释放物块c，在物块c落地瞬间，b棒与细绳分离，同时解除对a棒的锁定，并测得整个运动过程b棒的速度与时间关系如图乙所示，图中已知。整个运动过程b棒未与滑轮相碰，两金属棒始终与导轨垂直且接触良好，物块c落地后不反弹，导轨电阻、细绳与滑轮的摩擦力及空气阻力均忽略不计，重力加速度为g，求：
（1）物块c刚释放瞬间的加速度a；
（2）磁场的磁感应强度大小B；
（3）物块c落地的时间t；
（4）整个过程回路中产生的焦耳热Q。
五、实验题
15．在“探究变压器电压与线圈匝数的关系”实验中，实验室采用了如图所示的可拆式变压器进行研究。
（1）为了完成该实验，已选用多用电表，还需选择的器材是______；
A.有闭合铁芯的原、副线圈B.无铁芯的原、副线圈
C.交流电源D.直流电源
（2）对于实验过程，下列说法正确的是______；
A.变压器原线圈可接入220V的家庭电路
B.变压器副线圈不接负载时，副线圈两端仍有电压
C.实验中测电压的仪器是多用电表，且选择开关置于直流电压挡
（3）已知该变压器两组线圈的匝数分别为和，有关测量数据如下表：
根据表中数据可得到的实验结论：______。
16．在“用单摆测量重力加速度”的实验中：
（1）为了较精确地测量重力加速度的值，以下三种单摆组装方式最合理的是__________；
A.
B.
C.
（2）在摆球自然下垂的状态下，用毫米刻度尺测得摆线长度为l；用游标卡尺测量摆球的直径d，示数如图甲所示，则__________mm；
（3）将小球从平衡位置拉开一个小角度静止释放，使其在竖直面内振动。待振动稳定后，从小球经过平衡位置时开始计时，测量N次全振动的时间为t，由本次实验数据可求得__________（用l、d、N、t表示）；
（4）若某次实验测得g数值比当地公认值大，原因可能是__________；
A.开始计时时，过早按下秒表
B.实验时误将49次全振动记为50次
C.摆线上端悬点未固定，振动中出现松动，摆线长度增加
（5）改变摆线长度l，重复实验，测得每次实验时单摆的振动周期T，作出图像为图乙中的__________（选填“a”“b”或“c”）。
参考答案
1．答案：D
解析：A.天宫舱外处于真空状态，声波是机械波，传播需要介质，可知，舱外的航天员与舱内的航天员进行通话，不能够直接对话，故A错误;
BCD.现代移动通信均是利用无线电波进行通信，即舱外的航天员与舱内的航天员进行通话，通过的是无线电波，故BC错误，D正确。
故选D。
2．答案：B
解析：A.水波在传播过程中传播的是振动形式和能量，质点不随波传播，故A错误;
B.水波绕过小船向前传播，水波绕过阻碍物，继续向前传播，是波的衍射现象，故B正确;
C.水波传到湖岸边会出现反射现象，因为还是在同一个质传播，所以反射波振幅不变，故C错误;
D.两列水波在相遇区域出现强弱相间的图样是波的干涉现象，故D错误。
故选B。
3．答案：B
解析：A.离子做匀速直线运动，电场力与洛伦兹力平衡，若离子带负电，电场力方向向上，洛伦兹力方向向下，若离子带正电，电场力方向向下，洛伦兹力方向向上，可知，两者情景时，电场力与洛伦兹力均能够达到平衡，即离子可能带正电，也可能带负电，故A错误;
B.结合上述，根据平衡条件有
解得穿过小孔的离子速度大小一定为
故B正确;
C.结合上述可知，不计重力的粒子只需要速度等于是，洛伦兹力与电场力一定平衡，离子就能够沿轴线匀速通过速度选择器，与离子的比荷无关，故C错误;
D.若离子带正电，当离子从右侧沿中轴线射入，则电场力方向向下，洛伦兹力方向也向下，若离子带负电，当离子从右侧沿中轴线射入，则电场力方向向上，洛伦兹力方向也向上，两者情景中均不可能满足平衡条件，即若离子从右侧沿中轴线射入不能做匀速直线运动，故D错误。
故选B。
4．答案：C
解析：A.对导线Q受力分析，导线间为斥力时Q导线才能平衡，根据“同向电流吸引，反向电流排斥”，可知Q中的电流方向为垂直纸面向外，故A错误;
BC.Q导线受力分析如图所示
与力的矢量三角形相似，有
mg不变，而OP长度也不变，所以拉力T不变，QP变大，所以变大，故B错误，C正确;
D.QP长度变长，也得变大，但是
到达虚线位置后，由题目可知，P导线在处、Q处产生的磁感应强度大小之比为
又
则
整理得到
故D错误。
故选C。
5．答案：BC
解析：蓝光的波长较红光短,干涉条纹间距窄,所以选项B正确,选项A错误。丙、丁均为衍射图样,红光波长长,衍射后在屏上产生的中央亮条纹较宽,所以选项C正确,选项D错误。
6．答案：AD
解析：A.图示的位置，线圈运动方向与磁场方向垂直，磁通量变化率最大，故A正确;
B.每经过一次中性面电流方向改变一次，故当线圈转到图示位置时感应电流方向不发生改变。故B错误;
C.线圈产生的感应电动势大小
故C错误;
D.根据
最大磁通量为
故D正确。
故选AD。
7．答案：AC
解析：A.由图可知，小球做简谐运动的周期为。故A正确;
B.小球由静止位置到下拉的最低点距离为l，则由平衡位置到最低点的距离为l，即振幅为l。故B错误;
C.内，小球振动了，小球通过的路程为,故C正确;
D.内，小球从最低点向平衡位置运动，运动距离为l，内小球的平均速度小于内小球的平均速度，则内，小球运动距离小于0.5l。故D错误。
故选AC。
8．答案：AD
解析：A.地面光滑，两物体组成的系统受合外力为0，动量守恒，故A正确;
BC.设碰后P的速度为，两物体碰撞，由动量守恒定律和能量守恒定律有
解得
变形得
由图线有
解得
故BC错误;
D.若，弹簧压缩最短，两者共速，由动量守恒定律有
弹簧势能为
得
故D正确。
故选AD。
9．答案：增大；增大
解析：当汽车加油时，油箱内油面上升过程中,出点P向下移动，滑动变阻器接入电路的阻值减小，整个闭合电路的总电阻减小，根据闭合电路欧姆定律
可知电路中电流增大，两端电压
可知两端电压增大。
10．答案：d；最小
解析：时间内，送电线圈中电流正向减少，则产生的磁场方向与图示方向相同，磁感应强度减弱，通过受电线圈的磁通量减少，根据楞次定律可知受电线圈感应电流磁场方向跟图示相同，由安培定则可知它的电流由c导d。时间内，送电线圈中电流反向增加，则产生的磁场方向与图示方向相反，磁感应强度增强，通过受电线圈的磁通量增加，根据楞次定律受电线圈感应电流磁场方向跟图示相同，由安培定则可知它的电流由c到d。所以时间，受电线圈电流由c到d。时刻，送电线圈电流变化率为0，磁通量变化率为0，受电线圈的感应电流最小为0。
11．答案：正；5
解析：若波沿x轴正方向传播，则
因为
所以
解得
若波沿x轴负方向传播，则
因为
所以
解得
不符合题意，故该波沿x轴正方向传播。
由图可知，波长
根据波速
12．答案：（1）（2）（3）不能
解析：（1）由折射定律有
（2）由公式
得此单色光在该三棱镜中的速度大小
（3）作出光路图如图
因为
所以
所以在AC面入射角为
由公式
所以此光在该三棱镜中发生全发射的临界角为45°。因为
所以该折射光在AC面上不能发生全反射。
13．答案：（1）R（2）（3）
解析：（1）根据几何关系可知
解得
（2）根据洛伦兹力提供向心力有
解得
（3）设粒子在磁场中运动的轨迹所对应的圆心角为θ，由几何关系得
解得
粒子在磁场中运动的周期为
粒子从C点到第一次与绝缘薄板碰撞所需时间为
解得
由几何关系可得粒子在危险区运动时总共与绝缘薄板发生5次碰撞，所用时间为
14．答案：（1）（2）（3）（4）
解析：（1）设绳子的拉力为F，根据牛顿第二定律有
解得
（2）当b棒匀速运动时，受力平衡，则对bc整体有
根据法拉第电磁感应定律结合欧姆定律有
解得
（3）根据电流的定义式有
对c，根据动量定理有
对b，根据动量定理有
解得
（4）由图可知最终ab以的速度匀速运动，根据动量守恒定律有
解得
根据能量守恒定律可知，整个过程回路中产生的焦耳热为
解得
15．答案：（1）AC
（2）B
（3）在误差允许的范围内，变压器原副线圈的电压之比等于匝数比
解析：（1）AB.为了尽量减小漏磁，变压器的原副线圈需要绕在闭合铁芯上，故A正确，B错误;
CD.变压器正常工作需要交流电源，故C正确，D错误。
故选AC。
（2）A.为了确保安全。变压器原线圈应接入低压学生交流电源上，故A错误;
B.根据电压匝数关系可知，变压器副线圈不接负载时，副线圈两端仍有电压，由于负载电路断开，负载电路中没有电流，故B正确;
C.实验中测电压的仪器是多用电表，由于原副线圈中是交流电，实验中应将选择开关置于交流电压挡，故C错误。
故选B。
（3）根据表格中的数据有
可知，根据表中数据可得到的实验结论:在误差允许的范围内，变压器原副线圈的电压之比等于匝数比。
16．答案：（1）C（2）16.3（3）（4）B（5）a
解析：（1）摆球应该选择密度大的小钢球，为了防止在实验过程由于摆球的摆动导致摆长发生改变，悬点要固定。
故选C。
（2）由图甲，有摆球的直径为
（3）由题意有小球单摆周期
由单摆周期公式
其中
得
（4）A.开始计时时，过早按下秒表，导致周期偏大，实验测得g数值应偏小，故A错误;
B.实验时误将49次全振动记为50次，导致周期偏小，实验测得g数值应偏大，故B正确;
C.摆线上端悬点未固定，振动中出现松动，摆线长度增加，但我们还是利用测量值来计算，所以实验测得g数值应偏小，故C错误。故选B。
（5）由上述分析可得
所以图线应该为图线a。
1.80
2.80
3.80
4.90
4.00
6.01
8.02
9.98