2023-2024学年福建省泉州市四校联考高二(下)期末物理试卷(含答案)

2023-2024学年福建省泉州市四校联考高二（下）期末物理试卷
一、单选题：本大题共4小题，共16分。

1.如图所示，图甲是一列简谱横波在t=0时刻的图像，P点是此时处在平衡位置的一个质点，图乙是质点P的振动图像。

下列说法正确的是( )
A. 波的周期为0.8s
B. 波沿x轴正方向传播
C. 从t=0时刻开始经过3s的时间，质点P运动的路程为4m
D. 从t=0时刻开始经过3.3s的时间，质点P的加速度为零
2.2024年春天，中国航天科技集团研制的50 kW级双环嵌套式霍尔推力器，成功实现点火并稳定运行，标志着我国已跻身全球嵌套式霍尔电推进技术领先行列。

嵌套式霍尔推力器不用传统的化学推进剂，而是使用等离子体推进剂，它的一个显著优点是“比冲”高。

比冲是航天学家为了衡量火箭引擎燃料利用效率引入的一个物理量，英文缩写为I sp，是单位质量的推进剂产生的冲量，比冲这个物理量的单位应该是
A. m/s
B. kg·m/s2
C. m/s2
D. N·s
3.在匀强磁场中有一电阻忽略不计的矩形线圈，绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的正弦交流电的感应电动势e随时间t的变化如图甲所示，把该交流电输入到图乙中理想变压器的A、B两端。

已知R，为热敏电阻(其电阻随温度升高而减小)，R为定值电阻，图中各电表均为理想电表。

下列说法正确的是( )
A. 变压器A、B两端电压的瞬时值表达式为u=100sin50πt(V)
B. 图甲中t=2 × 10−2s时，穿过线圈的磁通量最大
C. R t处温度升高后，电压表V1与V2示数的比值不变
D. R t处温度升高后，变压器的输入功率减小
4.如图所示，在绝缘的水平面上，有闭合的两个线圈a、b，线圈a处在匀强磁场中，现将线圈a从磁场中匀速拉出，线圈a、b中产生的感应电流方向分别是( )
A. 顺时针，顺时针
B. 顺时针，逆时针
C. 逆时针，顺时针
D. 逆时针，逆时针
二、多选题：本大题共4小题，共24分。

5.磁流体发电机的原理如图所示，MN和PQ是两平行金属极板，匀强磁场垂直于纸面向里。

等离子体(即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子)从左侧以某一速度平行于极板喷入磁场，极板间便产生电压。

下列说法正确的是( )
A. 极板MN是发电机的正极
B. 仅增大两极板间的距离，极板间的电压减小
C. 仅增大等离子体的喷入速率，极板间的电压增大
D. 仅增大喷入等离子体的正、负带电粒子数密度，极板间的电压增大
6.应用物理原理制成的仪器设备可用于我们生活中的很多方面。

图甲是夜晩用红外触发相机拍摄到的野外东北豹的照片，图乙是雷达天线，图丙为生产线上使用的自动计数器，图丁为霍尔元件，下列说法中正确
的是( )
A. 红外触发相机是利用红外线的热效应进行成像
B. 雷达可用于测定物体位置，是利用长波波长较长、衍射现象明显的特点
C. 自动计数器中的光敏电阻可以将光学量转化为磁学量
D. 霍尔元件可以把磁学量转化为电学量
7.如图所示，磁场方向水平向右，磁感应强度大小为B，甲粒子速度方向与磁场垂直，乙粒子速度方向与磁场方向平行，丙粒子速度方向与磁场方向间的夹角为θ。

所有粒子的质量均为m，电荷量均为+q，且粒子的初速度方向在纸面内，不计粒子重力和粒子间的相互作用，则下列说法正确的是
A. 甲粒子受力大小为qvB，方向水平向右
B. 乙粒子的运动轨迹是直线
C. 丙粒子在纸面内做匀速圆周运动，其动能不变
D. 从图中所示状态，经过2πm
qB 时间后，丙粒子位置改变
2πmv cosθ
qB
8.质量为m1=90g的物块从距离地面高度为ℎ=19m处自由下落，在下落到距离地面高度为ℎ′=14m时，质量为m2=10g的子弹以v0=10m/s的水平速度瞬间击中物块并留在其中。

重力加速度取g=10m/s2，忽略空气阻力，下列说法正确的是( )
A. 子弹击中物块后瞬间，物块水平方向的速度大小变为1m/s
B. 子弹击中物块后瞬间，物块竖直方向的速度大小变为10m/s
C. 物块下落的总时间为2s
D. 物块下落的总时间为95
5
s
三、填空题：本大题共3小题，共14分。

9.如图所示，一个用透明材料制成的截面为直角三角形的三棱镜ABC，现在有一束单色光从空气中以θ= 45∘的入射角自直角边AB射入，折射时的偏转角为15∘，然后光线射到AC面而刚好发生了全反射，则这种
透明材料的折射率为_______，全反射的临界角为___，∠A=_______。

10.一定质量的理想气体，由初始状态A开始，按图中箭头所示的方向进行了一系列状态变化，最后又回到初始状态A，即A→B→C→A(其中BC与纵轴平行，CA与横轴平行)，这一过程称为一个循环，则：
(1)由A→B，气体的温度_____(填“升高”“、降低”或“不变”)
(2)由B→C，气体分子的平均动能_____(填“增大”、“减小”或“不变”)
(3)由C→A，气体的内能_____(填“增大”、“减小”或“不变”)
11.某同学在“利用单摆测定重力加速度”的实验中，测出多组单摆的摆长L和周
期T。

如图为根据实验数据作出的T2−L图像，由图像可得重力加速度g为______m/
s2(精确到小数点后两位)，图像不过原点可能是由于摆长测量______造成的(选填
“偏大”“偏小”)。

四、实验题：本大题共2小题，共16分。

12.某同学从家里旧电器上拆得一环形变压器(如图)，但变压器的铭牌已经污损无法看清参数。

该同学利用高中所学知识来探究该变压器原、副线圈两端的电压与匝数之间的关系，操作步骤如下：
(1)确定绕组：结合铭牌残存数据可知图中1、2为输入端，3、4和5、6为两次级绕组输出端，用多用电表__________(填“电压”“电流”或“欧姆”)挡测量发现都导通。

(2)测量变压器的初级(原)与两次级(副)线圈匝数分别为n1、n2和n3：先在该变压器闭合铁芯上紧密缠绕
n=100匝漆包细铜线，并将理想交流电压表接在细铜线两端；然后在初级线圈(1、2端)上输入有效值为220V的交流电，若理想交流电压表的示数为55.0V，则初级线圈的匝数n1=__________匝；把理想交流电压表接在3、4接线柱上，n2=240匝，则交流电压表的示数U2=__________V。

(3)该同学通过裸露部分观察，发现该变压器使用了两种规格的铜线绕制，结合前面数据可以推想其中较粗的铜线属于__________(填“原线圈”或“副线圈”)。

13.如图甲所示是验证动量守恒定律的实验装置，气垫导轨上安装了1、2两个光电门，两滑块上均固定一相同的竖直遮光条。

(1)用螺旋测微器测量遮光条宽度d，如图乙所示，可知遮光条的宽度d=______mm，并将两宽度均为d 的遮光条安装到两滑块上。

(2)测出滑块A和遮光条的总质量为m A，滑块B和遮光条的总质量为m B，遮光条的宽度用d表示。

将滑块A 静置于两光电门之间，将滑块B静置于光电门2右侧，推动B，使其获得水平向左的速度，经过光电门2并与A发生碰撞且被弹回，再次经过光电门2，光电门2先后记录的挡光时间为Δt1、Δt2，光电门1记录的挡光时间为Δt3，则实验中两滑块的质量应满足m A______m B(选填“>”、“<”或“=”)。

若两滑块碰撞过程动量守恒，则必须满足的关系式为______。

(3)若滑块A、B之间的碰撞为弹性碰撞，则下列关系式成立一定成立的是______。

A.1Δt1−1
Δt2
=1
Δt3
B.Δt2−Δt1=Δt3
C.1
Δt1+1
Δt2
=1
Δt3
D.Δt1+Δt2=Δt3
五、简答题：本大题共1小题，共12分。

14.如图，平行金属导轨MMˈ、NNˈ和平行金属导轨PQR、PˈQˈRˈ固定在水平台面上，平行金属导轨间距均为L=1m，MˈN′与PP′高度差为ℎ1=0.6m。

导轨MM、NNˈ左端接有R=3.0Ω的电阻，导轨平直部分存在宽度为d、磁感应强度B1=2T方向竖直向上的匀强磁场；导轨PQR与P′Q′R′，其中PQ与P′Q′是圆心角为6 0∘、半径为r=0.9m的圆弧形导轨，QR与QˈRˈ是水平长直导轨。

QQ′右侧存在磁感应强度B2=4T方向竖直向上的匀强磁场，导体棒a质量m1=0.2kg，接在电路中的电阻R1=2.0Ω；导体棒b质量m2=0.3kg，接在电路中的电阻R2=6.0Ω。

导体棒a从距离导轨MM′、NN平直部分ℎ=1.25m处静止释放，恰能无碰撞地从PP′滑入右侧平行导轨，且始终没有与棒b相碰。

重力加速度g=10m/s2，不计导轨电阻、一切摩擦及空气阻力。

求：
(1)导体棒a刚进入磁场B1时的速度大小以及此时电阻R的电流大小和方向；
(2)导体棒b的最大加速度；
(3)d的大小；
(4)导体棒a、b在平行金属导轨PQR、PˈQˈRˈ中产生的总焦耳热(导轨足够长)。

六、计算题：本大题共2小题，共18分。

15.如图所示，水平金属U型框的宽度为l=1.0m，固定在水平面上，左端接一电动势为E=6V、内阻
r=1Ω的电源，框上放有质量为m=0.2kg的金属杆ab，金属杆接入电路的有效电阻为R=5Ω。

框所在区域加一磁感应强度为B=1T的匀强磁场，磁场方向与水平面成θ=37∘斜向上，金属杆处于静止状态，其余电阻不计，取重力加速度g=10m/s2，sin37∘=0.6，cos37∘=0.8。

求：
(1)金属杆ab受到的安培力大小；
(2)金属杆ab受到的摩擦力大小和方向；
(3)金属杆ab对水平框的压力大小。

16.如图所示，有一对平行金属板，两板相距d，电压为U，两板之间匀强磁场的磁感应强度大小为B0，方向与金属板面平行并垂直于纸面向里。

平行金属板右侧圆形区域内也存在匀强磁场，圆心为O，半径为R，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里。

一正离子沿平行于金属板面，从A点垂直于磁场的方向射入平行金属板间，沿直线射出平行金属板之间的区域，并沿直径CD方向射入圆形磁场区域，最后从圆形区域边界上的F点射出。

已知OF与OD夹角θ=60∘，不计离子重力。

求：
(1)离子速度v的大小；
(2)离子的比荷q
；
m
(3)离子在圆形磁场区域中运动时间t。

参考答案
1..D
2..A
3..B
4..A
5..AC
6..AD
7..BD
8..AC
9..245∘15∘
10..升高减小减小
11..9.86偏小
12..
(1)欧姆
(2) 400 132
(3)副线圈
13.(1)6.790；(2)>；m BΔt
1=
m A
Δt3
−
m B
Δt2
或者m B d
Δt1
=m A d
Δt3
−m B d
Δt2
；(3)A。

14..解：(1)a棒滑下时，根据动能定理可知：m1gℎ=1
2
m1v21
解得导体棒a刚进入磁场B1时的速度大小为：v1=5m/s
由题可知，动生电动势为：E=B1Lv1
根据欧姆定律有：I1=E
R+R1
代入数据解得：I1=2A
由右手定则可判断，此时电阻R的电流的方向为由N到M。

(2)由题可知，导体棒a到达PP′时速度方向与水平方向的夹角为60°，则有：ℎ1=1
2
gt2
那么：v2=gt
sin60∘
解得：v2=4m/s
导体棒a 刚进入磁场B 2时，导体棒b 的加速度最大，根据动能定理有：m 1gr(1−cos60°)=12m 1v 23−12m 1v 22 电流为：I 2=B 2Lv 3R 1+R 2
根据牛顿第二定律：B 2I 2L =m 2a
联立解得：v 3=5m/s ，a =1003m/s 2
(3)导体棒a 从N′M′到PP′的过程中，m 1gℎ1=12mv 22−12mv 24 解得：v 4=2m/s
由题可知在导轨MM′、NN′平直部分从左到右，以向右方向为正，根据动量定理：−B 1ILΔt =Δp 1 即：−B 1qL =m 1v 4−m 1v 1
而：q =B 1Ld
R 1+R 联立解得：d =34m
(4)根据动量守恒定律可知：m 1v 3=(m 1+m 2)v 5
代入得：v 5=3m/s
导体棒a 、b 在平行金属导轨PQR 、P′Q′R′中产生的总焦耳热与系统减少的动能相等，即
Q =12m 1v 23−12(m 1+m 2)v 25 解得：Q =32J
答：(1)导体棒a 刚进入磁场B 1时的速度大小为5m/s ，此时电阻R 的电流为2A ，方向为由N 到M ；
(2)导体棒b 的最大加速度为1003m/s 2；
(3)d 的大小为34m ；
(4)导体棒a 、b 在平行金属导轨PQR 、P′Q′R′中产生的总焦耳热为32J 。

15..(1)根据闭合电路的欧姆定律可得I =E R +r =6
5+1A =1A
故金属棒ab 所受安培力大小为F =BIl =1.0N
方向垂直磁场斜向上。

(2)对金属棒ab 进行受力分析，根据平衡条件，在水平方向上有f =F sin θ=1.0×0.6N =0.6N 摩擦力的方向水平向右。

(3)对金属棒ab 进行受力分析，根据平衡条件，在竖直方向上有N +F cos θ=mg
解得N =1.2N
根据牛顿第三定律可得，金属杆ab 对水平框的压力为N′=N =1.2N
16..(1)根据题意可知离子在平行金属板间做直线运动，则有q U d =qvB 0可得离子的速度大小为v =U dB 0
(2)离子进入磁场的运动轨迹如图所示
由几何关系可得tan θ2=R r 解得离子的轨道半径为r = 3R
由洛伦兹力提供向心力可得qvB =m v 2r
联立解得离子的比荷为q m = 3U 3dB 0BR (3)离子在圆形磁场区域中运动时间为t =θ360T =16×2πr v =πr 3v 联立解得t = 3πRdB 0
3U。