2023-2024学年福建省泉州市四校联考高二（下）期末物理试卷（含解析）

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

图甲图乙

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4nl

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50kW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Ap，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/sB.kg-m/s2C.m/s2D.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4、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（）

第1页，共15页

A.变压器力、B两端电压的瞬时值表达式为a=100s讥507rt（匕）

B.图甲中t=2X10-2s时，穿过线圈的磁通量最大

C.七处温度升高后，电压表匕与匕示数的比值不变

D.&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、6中产生的感应电流方向分别是（）

XX!

I

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（）

M.N

*XXXXX

XXXXX

A

AXXXXX

p■Q

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。图甲是夜晚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

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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8,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。。所有粒子的质量均为小，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

_____________丙铲^B

二“乙®•二

——----------------------------------------------------------

甲

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，经过答时间后，丙粒子位置改变之曙电

8.质量为加1=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"=14小时，

质量为根2=10。的子弹以为=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lm/s/

B.子弹击中物块后瞬间，物块竖直方向的速度大小变为lOm/s

C.物块下落的总时间为2s

I

D.物块下落的总时间为挈s........1............

5\\\\\\\\\\\\\\\

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。=

45。的入射角自直角边4B射入，折射时的偏转角为15。，然后光线射到4C面而刚好发生了全反射，则这种

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透明材料的折射率为，全反射的临界角为—，乙4=

10.一定质量的理想气体，由初始状态4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4即a-BfCra（其中BC与纵轴平行，C4与横轴平行），这一过程称为一个循环，贝I：

（1）由气体的温度（填“升高”“、降低”或“不变”）

⑵由B-C,气体分子的平均动能（填“增大”、“减小”或“不变”）

（3）由C-4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7―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。

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(2)测量变压器的初级(原)与两次级(副)线圈匝数分别为的、物和西：先在该变压器闭合铁芯上紧密缠绕

兀=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

220U的交流电，若理想交流电压表的示数为55.0U,则初级线圈的匝数胆=_________匝；把理想交流电

压表接在3、4接线柱上，建2=240匝，则交流电压表的示数g=心

(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”)o

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。

光电门1光电门2

\滑块A

气垫?轨山口@滑芈呜光条

35

一

-III』

拜三

30

一

］连气源」

三

一25

调节旋钮P调节旋钮Q三

甲图乙图

(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4和遮光条的总质量为小小滑块B和遮光条的总质量为MB，遮光条的宽度用d表示。将滑块4

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4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戊1、At2,光电门1记录的挡光

时间为戊3,则实验中两滑块的质量应满足爪4g(选填“>”、“<”或"=")o若两滑块碰撞

过程动量守恒，则必须满足的关系式为o

(3)若滑块4、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=

AA___L—

JtiAt2—Jt3

一4七1=4t3

C.J_+J_=J_

4七14七24七3

D.At^+412=/⑥

五、简答题：本大题共1小题，共12分。

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14.如图，平行金属导轨MM'、NM和平行金属导轨PQR、P'QR固定在水平台面上，平行金属导轨间距均

为L=lm,M'M与PP'高度差为d=0.66。导轨MM、NM左端接有R=3.0。的电阻，导轨平直部分存在

宽度为d、磁感应强度%=27方向竖直向上的匀强磁场；导轨PQR与P'Q'R',其中PQ与PQ，是圆心角为6

0°、半径为r=0.9zn的圆弧形导轨，QR与QR是水平长直导轨。QQ'右侧存在磁感应强度&=47方向竖直

向上的匀强磁场，导体棒a质量矶=0.2kg,接在电路中的电阻％=2.0。；导体棒6质量=0.3kg,接在

电路中的电阻&=6.0。。导体棒a从距离导轨MM'、MV平直部分八=1.25根处静止释放，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aWU进入磁场防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、PQR'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1=1.0小，固定在水平面上，左端接一电动势为E=6入内阻

r=10的电源，框上放有质量为m=0.2kg的金属杆a6,金属杆接入电路的有效电阻为R=512„框所在区

域加一磁感应强度为B=17的匀强磁场，磁场方向与水平面成8=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=106/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8o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。

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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无,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。，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4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。F与。。夹角。=60°,不计离子重力。求：

(1)离子速度及的大小；

(2)离子的比荷3；

(3)离子在圆形磁场区域中运动时间良

/XX/X\

//\

XxxX/XX池XX\

-----鸟D-----

C\xxXX/D

XXXX

'、xxxB/

一一/

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答案解析

1..D

【解析】/、由振动图像可知，波的周期为7=0.6s,/错误；

B、因在t=0时刻质点P沿y轴负向振动，可知波沿X轴负方向传播，3错误；

C、从t=0时刻开始经过3s的时间，因为3s=57,可知质点P运动的路程为202=200cm=2m,选项C

错误；

D、从t=0时刻开始经过3.3s的时间，即经过忌T,质点P回到平衡位置，则其加速度为零，选项。正确。

2..2

【解析】冲量公式/=Ft,IN-s=1kg-m/s2-s=1kg,ni/s,根据定义，比冲Ap是单位质量的推进

剂产生的冲量，即/sp=£，因此/sp的单位是潸=a/s,N正确。

3..B

O-T7-

【解析】4根据图甲可知Em=l(W,T=0.02s,贝必=爷=lOOaad/s

故变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为&=lOOsin1007rt(V)

故/错误；

在图甲的t=2x时刻，e=0,此时矩形线圈平面与磁场方向垂直，磁通量最大，故8正确；

C.理想变压器匝数不变，输入电压不变，则电压表力示数不变，副线圈两端的电压力不变。&处温度升高

时，&阻值减小，则根据闭合电路欧姆定律可知副线圈回路中的电流/2增大。电压表展测量七的电压，根

据串并联电路规律及欧姆定律有4=U2—I2R

则电压表乙示数减小，故电压表匕示数与乙示数的比值变大，故C错误；

。.理想变压器匝数不变，输入电压不变，副线圈两端的电压/不变。&处温度升高时，&阻值变小，则变

压器的输出功率为P=/鲁输出功率变大。理想变压器输入功率等于输出功率，故变压器的输入功率增

K-TKt

大，故。错误。

4..A

【解析】将a匀速拉出，穿过a的磁通量向里减小，根据楞次定律可知a中产生顺时针方向的感应电流，a产

生感应电流瞬间在b中产生向外的的磁场，根据楞次定律知b中产生顺时针方向的感应电流，故选/。

5..AC

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【解析】4带正电的离子受到的洛伦兹力向上偏转，极板MN带正电为发电机正极，”正确;

BCD离子受到的洛伦兹力和电场力相互平衡时，此时令极板间距为d,则作B=q*可得U=Bd也因此

增大间距U变大，增大速率U变大，U大小和粒子密度无关，BD错误,C正确。

故选NC。

6..AD

【解析】4红外线能使被照射的物体发热，具有热效应，红外触发相机就是利用红外线的热效应，故/正

确；

8.雷达是利用测微波来测定物体位置的无线电设备，是利用微波波长较短、衍射现象不明显的特点，故8

错误；

C光敏电阻随着光照强弱不同，电阻不同，可以通过遮光情况对流水线上的产品计数，将光照强弱这个光

学量转化为电阻这个电学量，不是磁学量，故C错误；

D霍尔元件可以把磁学量转化为电学量，故。正确。

1..BD

【解析】/、根据左手定则可知甲粒子受到的洛伦兹力方向垂直于纸面向里，“错误；

8、乙粒子速度方向与磁感应强度方向平行，不受洛伦兹力作用，所以运动轨迹是直线，8正确；

C、将丙粒子的速度。在沿磁感应强度方向和垂直于磁感应强度方向分解为巧和以，其中外对应的分运动为

水平向右的匀速直线运动，方对应的分运动为垂直于纸面的匀速圆周运动，所以丙粒子的合运动为螺旋线

运动，由于洛伦兹力不做功，所以其动能不变，C错误；

D、对丙粒子在垂直于纸面的匀速圆周运动，有qvzB=喏，解得r=詈，所以周期为「=篝=瑞，

丙粒子在沿磁感应强度方向做匀速直线运动的速度为也=vcosd,经过一个周期的时间丙粒子位置改变了

8..AC

【解析】4子弹击中物块后瞬间，水平方向动量守恒，则

m2Vo=(m1+m2)vx

解得物块水平方向的速度大小变为

vx=lm/s

选项4正确；

A子弹击中木块之前物块的竖直速度

VyQ=J2g=10m/s

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子弹击中物块后瞬间，由竖直方向动量守恒可知

m1vy0=Oi+m2）vy

解得物块竖直方向的速度大小变为

vy=9m/s

选项8错误；

CD子弹击中木块之前物块下落的时间

t1=?（九一九'）=一

（9

被子弹击中后物块下落"=14小时，根据

1

H=vyt2+-gtl

解得

t2=1s

（另一值舍掉），则总时间为

t=ti+以=2s

选项C正确，D错误。

故选4C。

9..V245015°

【解析】［1］光线以8=45。的入射角自直角边4B射入，折射时的偏转角为15。，所以折射角为r=30°

由折射定律可得n=翟=黯=避

［2］由刚好发生全反射得sinC=《=+

则有C=45°

［3］而光线射到2C面时刚好发生了全反射，则光线发生全反射时，入射角为45。，所以入射光线与直线4C

的夹角也为45。，由于进入玻璃里的折射光线与直线2B的夹角为60°,由三角形知识可得乙4=60°-45。

=15°

10..升高减小减小

【解析】由AfB,压强增大，体积增大，根据理想气体方程牛=C可知，温度一定升高；

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(2)[2]由B-C,压强减小，体积不变，根据理想气体方程华=。可知，温度一定降低，气体分子的平均动

能减小；

(3)[3]由C-M,压强不变，体积减小，根据理想气体方程空=C可知，温度一定降低，内能减小。

11..9.86偏小

【解析】解：(1)根据单摆周期公式可得门=吟•击(因为图中的L单位是on,所以进行换算)，结合图像

可知：k=手=4,解得g-9.86m/s2.

(2)由图可知，摆长为0时，单摆存在周期，说明摆长测量结果偏小。

故答案为：9.86；偏小。

根据单摆的周期公式可得伊=警，通过图线的斜率求出重力加速度的大小.通过图像分析出摆长为零时有

周期，说明测量结果偏小。

本题关键明确实验原理，根据单摆的周期公式变形，得到72=噜关系式，得到图象斜率的物理意义，再

<y

分析实验产生的误差.

12..

(1)欧姆

(2)400132

⑶副线圈

【解析】(1)多用表欧姆挡有内置电源，因此用欧姆挡测量是否导通。

(2)根据理想变压器变压规律得

ni=£i

n~U

n2_U2

n1~

解得

zii=400,U2=1327

(3)由实验数据可知变压器为降压变压器，次级线圈(副线圈)电流大一些，所以需要较粗铜线绕制。

--租8mA僧8

13..6.790>苑=苑一苑4

【解析】解：(1)螺旋测微器的精确度为0.01小小，则读数为

d=6mm+0.5mm+29.0x0.01mm=6.790mm；

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(2)8与a碰后被弹回，根据碰撞规律可知，B的质量小于a的质量；B第一次通过光电门2的速度为

B第二次通过光电门2的速度为

d

v=--

B戊2

A第一次通过光电门2的速度为

以向左为正方向，根据动量守恒定律有

mBv0=mAvA-mBvB

联立可得

ddd

-----m——

mBR——=mA-R

AtrAt3a2

整理可得

mBmAmB

』七14七34七2，

(3)滑块4B之间的碰撞为弹性碰撞，则4和B组成的系统机械能守恒，则有

111

2mBvo=2犯4%+2mBvB

联立(2)可得

亲-/=亲，故/正确，3cD错误。

Z1L1Z1L2Z1C3

故选：Ao

故答案为：⑴6.790；(2)>；乳=器-翳或者如看=犯45-啊?嘉⑶儿

(1)根据螺旋测微器的读数规则读数；

(2)根据碰撞规律判断4与B的质量大小关系；根据运动学公式求解力和B通过光电门的速度，再根据动量守

恒定律列式，整理可得两滑块碰撞过程动量守恒必须满足的关系式；

(3)根据机械能守恒定律列式，联立(2)动量守恒满足的表达式，联立可得满足的关系式。

本题考查验证动量守恒定律，要求学生熟练掌握实验原理、实验器材、数据处理和误差分析。

14..解：(l)a棒滑下时，根据动能定理可知：m^h

解得导体棒a刚进入磁场当时的速度大小为：也=5m/s

由题可知，动生电动势为：E=BM%

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根据欧姆定律有：KKi

代入数据解得：八=22

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：E=加2

那么：也=焉

解得："2=4mls

导体棒a刚进入磁场%时，导体棒b的加速度最大，根据动能定理有：znigr(l-cos60。)=呆1谜一/i诏

电流为：/2=普新

十/<2

根据牛顿第二定律：BzbL=7712。

2

联立解得：V3=5m/s,a=^-m/s

(3)导体棒。从可加，到PP的过程中，migh]="诏一/14

解得：v4=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：-&〃戊=4p