福建省四校2022-2023学年高二下学期期末联考
物理试卷
（满分：100分；考试时间：90分钟）
一、选择题（本题有10小题，每小题4分，共40分。1-6为单选题，7-10为多选题，多选题选对但不全得2分，有选错的得0分）
1．质量为1kg的小球以3m/s的速度水平向左飞来，击中墙后以2m/s水平向右飞出，则碰撞过程中小球动量变化量大小和方向为（ ）
A．1kg m/s，向左
B．1kg m/s，向右
C．5kg m/s，向左
D．5kg m/s，向右
2．如图所示，水平张紧的绳子上用细线挂有5个相同的小球，细线质量可忽略，细线长远大于球半径，A、D两球的细线长度相等，使小球A小角度垂直于纸面摆动，其余各球随之开始摆动，稳定后（ ）
A．小球C振动的周期最长
B．小球C的振幅最大
C．5个小球的振动周期均相同
D．小球E的振幅最大
3．某同学利用如图所示装置测量某种单色光的波长。若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹中心到第n条暗条纹中心之间的距离为Δx，下列说法正确的是（ ）
A．中央亮纹最亮最宽
B．测得单色光的波长λ
C．将单缝向双缝靠近，干涉条纹变宽
D．将屏向远离双缝的方向移动，可以增加从目镜中观察到的条纹个数
4．如图表示一交变电流随时间变化的图像，则此交变电流的有效值是（ ）
A．5A
B．5A
C．4A
D．3.5A
5．如图所示，一个边长为2L的等腰直角三角形ABC区域内，有垂直纸面向里的匀强磁场，其左侧有一个用金属丝制成的边长为L的正方形线框abcd，线框以水平速度v匀速通过整个匀强磁场区域，设电流逆时针方向为正。则在线框通过磁场的过程中，线框中感应电流i随时间t变化的规律正确的是（ ）
A．B．C．D．
6．如图所示，固定在水平面上的半径为r的金属圆环内存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。长为l的金属棒，一端与圆环接触良好，另一端固定在竖直导电转轴OO'上，随轴以角速度ω匀速转动。在圆环的A点和电刷间接有阻值为R的电阻和电容为C、板间距为d的平行板电容器，有一带电微粒在电容器极板间处于静止状态。已知重力加速度为g，不计其它电阻和摩擦，下列说法正确的是（ ）
A．棒产生的电动势为Bl2ω
B．微粒的电荷量与质量之比为
C．电阻消耗的电功率为
D．电容器所带的电荷量为CBr2ω
7．（多选）如图所示，灯泡1和2是两个电阻值均为RL的完全相同的小灯泡，滑动变阻器接入电路的阻值为R0，RL＞R0。L是一个自感很大的线圈，它的电阻值也为R0。由于自感现象，当开关接通或断开时，下列说法正确的是（ ）
A．开关接通时，灯泡1和2同时亮
B．开关接通时，通过灯泡1和2的电流相等
C．开关断开时，灯泡2立即熄灭，灯泡1先闪亮一下再熄灭
D．开关断开时，通过灯泡1和2的电流相等
8．（多选）如图甲为一列简谐横波在t＝0.10s时刻的波形图，P是平衡位置为x＝1m处的质点，Q是平衡位置为x＝4m处的质点，图乙为质点Q的振动图像。则（ ）
A．从t＝0.10s到t＝0.15s，该波沿x轴正方向传播了2m
B．t＝0.15s时，质点Q的位移达到负向最大
C．t＝0.15s时，质点P的回复力方向沿y轴负方向
D．从t＝0.10s到t＝0.45s，质点P向右传播了7m
9．（多选）如图所示，有竖直向下的匀强磁场穿过水平放置的光滑平行金属导轨，导轨左端连有电阻R，质量相等、长度相同的铁棒和铝棒静止在轨道上。现给两棒一个瞬时冲量，使它们以相同初速度v0向右运动，两棒滑行一段距离后停下，已知铁棒和铝棒始终与导轨接触且垂直，铁的电阻率大于铝的电阻率，铁的密度大于铝的密度，则（ ）
A．在速度为v0时，两棒的端电压Uab＝Ucd
B．铝棒运动的时间小于铁棒运动的时间
C．运动过程中，铁棒中间时刻的加速度等于初始时刻加速度的一半
D．甲回路中磁通量的变化量大于乙回路中磁通量的变化量
10．（多选）如图所示，空间存在竖直向上的匀强磁场和匀强电场，磁感应强度为B、电场强度为E，质量为m的带电小球在场中恰好处于静止状态。现将匀强磁场方向顺时针旋转90°，同时给小球一个垂直磁场方向向下的速度v，关于小球之后的运动，下列说法正确的是（ ）
A．小球做匀变速直线运动
B．小球做匀速圆周运动
C．小球第一次运动到最低点的时间
D．小球在运动过程中最高点与最低点的高度差为
二．填空实验题（共4小题，每空2分，共20分）
11．（4分）在2021年12月9日的天宫课堂中，三位航天员观察到水球中的气泡特别明亮，这主要是因为光在气泡表面发生了全反射现象。如图，若在P点恰好发生全反射，反射角θ＝53°，则水的折射率n等于 （sin53°＝0.8，cos53°＝0.6）。光线与水泡的外表面交点为分别A、B，已知线段AB长为L，光在空气中传播速度为c，则光在水中传播的时间为 。（用题中所给的物理量L、c、n表示）
12．（4分）如图甲所示，100匝的线圈（图中只画了2匝）两端A、B与一个电阻R相连。线圈内有垂直纸面向里的磁场，线圈中的磁通量按图乙所示规律变化。则流过电阻R的电流方向为 （填“A经R流向B”或“B经R流向A”），线圈中产生的感应电动势E＝ V。
13．（6分）惠更斯在推导出单摆的周期公式后，用一个单摆测出巴黎的重力加速度，小华同学受此启发，在学习完单摆的相关知识后，他想到用单摆等器材测量出学校所在地的重力加速度。在测量过程中，他用到了以下的器材：长约1m的细绳、小钢球、铁架台、刻度尺、游标卡尺、手机秒表等。
（1）按照图甲所示装置组装好实验器材，用刻度尺测量摆线（悬点到摆球最顶端）的长度；用游标卡尺测定摆球的直径，测量结果如图乙所示，则该摆球的直径为 mm。
（2）关于本实验，下列说法正确的是 。
A.摆球应选用体积较小、质量较大的小球
B.绳子的弹性越好越利于减小实验误差
C.为了便于测量周期，摆角越大越好
D.测量周期时，应从摆球到达最低点时开始计时
（3）该同学测出不同摆长L和对应的周期T，并在坐标纸上作出T2﹣L图线如图丙所示，接着他计算出图线的斜率k，则学校所在地的重力加速度大小g＝ （用k和π表示）。
14.（6分）某小组做测玻璃的折射率实验，器材有：玻璃砖、大头针、刻度尺、圆规、笔、白纸。
（1）下列哪些措施能够提高实验准确程度 。
A.选用粗的大头针完成实验
B.选用两光学表面平行的玻璃砖
C.改变入射角的大小，多做几次实验
D.插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些
（2）该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B点，再过A、B点作法线NN′的垂线，垂足分别为C、D点，用刻度尺测得AC＝9.00cm，BD＝6.00cm，如图1，则计算得到玻璃的折射率n＝ 。
（3）在做测定玻璃折射率n的实验时：某同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面ab和cd时不慎碰了玻璃砖使它向ab方向平移了一些，如图2所示，以后的操作都正确，但画光路图时，将折射点确定在ab和cd上，则测出的n值将 （选填“偏大“偏小”或“不变”）。
三．计算题（本题共4小题，共40分）
15．（8分）如图所示，某发电机的输出功率为5×104W，输出电压为250V，输电线路总电阻R＝60Ω，理想升压变压器的匝数比n1：n2＝1：20，为使用户获得220V电压，求：
（1）输电线路损失的功率为多大？
（2）降压变压器的匝数比是多少？
16．（9分）图（甲）为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的匝数n＝100、电阻r＝10Ω，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R＝90Ω，与R并联的交流电压表为理想电表．在t＝0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量随时间t按图（乙）所示正弦规律变化．求：
（1）交流发电机产生的电动势的最大值；
（2）从线框经过图示位置开始计时，写出交流发电机产生的感应电动势的瞬时值表达式；
（3）电路中交流电压表的示数．
17．（9分）如图所示为质谱仪的原理图，电荷量为q、质量为m的带正电的粒子从静止开始经过电势差为U的加速电场后，进入粒子速度选择器，选择器中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，匀强电场的场强为E，方向水平向右．带电粒子能够沿直线穿过速度选择器，从G点既垂直直线MN又垂直于磁场的方向射入偏转磁场．偏转磁场是一个以直线MN为边界、方向垂直纸面向外的匀强磁场．带电粒子经偏转磁场后，最终到达照相底片的H点．已知偏转磁场的磁感应强度为B2，带电粒子的重力可忽略不计．求：
（1）粒子从加速电场射出时速度的大小；
（2）粒子速度选择器中匀强磁场的磁感应强度B1的大小和方向；
（3）带电粒子进入偏转磁场的G点到照相底片H点的距离L．
18．（14分）如图，质量为M＝4kg的木板AB静止放在光滑水平面上，木板右端B点固定一根轻质弹簧，弹簧自由端在C点，C到木板左端的距离L＝0.5m，质量为m＝1kg的小木块（可视为质点）静止放在木板的左端，木块与木板间的动摩擦因数为μ＝0.2，木板AB受到水平向左的恒力F＝14N，作用一段时间后撤去，恒力F撤去时木块恰好到达弹簧自由端C处，此后运动过程中弹簧最大压缩量x＝5cm，g＝10m/s2．求：
（1）水平恒力F作用的时间t；
（2）撤去F后，弹簧的最大弹性势能Ep；
（3）整个过程产生的热量Q。福建省四校2022-2023学年高二下学期期末联考
物理参考答案
一、选择题（本题有10小题，每小题4分，共40分）
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D C B A B B AC BC BD BD
二．填空实验题（共4小题，每空2分，共20分）
11. ， 12. A经R流向B； 20
13.（1）14.15（2）AD（3） 14.（1）CD；（2）1.5；（3）不变
三．计算题（本题共4小题，共40分）
15.（8分）解：（1）由 得，U2＝5×103 V， （2分）
理想变压器：P2＝P1，
输电线上的电流I210A， （1分）
输电线上的电压损失△PR＝102×60＝6×103W； （1分）
（2）降压变压器的输入电压U3＝U2﹣I2R=4400V， （2分）
降压变压器的匝数比：， （1分）
代入数据解得：；（1分）
16.（9分）解：（1）交流发电机产生感应电动势的最大值为：Em＝nBSω （1分）
而 m＝BS， 则有：
由 ﹣t图线可知：，T＝6.28×10﹣2s （1分）
解得：Em＝200V （1分）
（2）由图知，t＝0时刻感应电动势为最大值，则感应电动势的瞬时值表达式为：
e＝nBSωcosωt （2分）
e＝200cos100t（V） （1分）
（3）感应电动势的有效值为： （1分）
由闭合电路欧姆定律得，电路中电流的有效值为：（1分）
电压表的示数为： （1分）
17（9分）
解：（1）粒子在电场中运动只有电场力做功，根据动能定理可得，qUmv2 （2分）
可以求得粒子从加速电场射出时速度v的大小为v （1分）
（2）粒子在速度选择器中受力平衡，
所以qE＝qvB1，（1分）
所以磁感应强度B1的大小为B1E， （1分）
根据左手定则可知，磁感应强度B1的方向垂直纸面向外； （1分）
（3）粒子垂直进入磁场，做圆周运动，半径的大小为r，
由洛伦兹力提供向心力得：qvB2＝m （1分）
所以，r （1分）
由几何关系得；L＝2r （1分）
18.（14分）
解：（1）木板向左做初速度为零的匀加速运动，而小木块在摩擦力f＝μmg的作用下也做初速度为零的匀加速运动，M，m的加速度分别为a1，a2
由牛顿第二定律得F﹣μmg＝Ma1…① （1分）
μmg＝ma2…② （1分）
解①②得：a1＝3m/s2，a2＝2m/s2
撤去F时，木块刚好运动到C处，则由运动学公式得：
L （1分）
解上面各式得：t1s； （1分）
（2）撤去力F时，M、m的速度分别为v1、v2，由运动学公式得
v1＝α1t＝3m/s，v2＝α2t＝2m/s…③ （1分）
撤去力F时，因M的速度大于m的速度，木块将压缩弹簧，m加速，M减速，当它们具有共同速度v时，弹簧弹性势能最大，设为Ep，将木块和木板及弹簧视为系统，规定向左为正方向，系统动量守恒，则有：
Mv1+mv2＝（M+m）v…④ （2分）
系统从撤去力F后到其有共同速度，由能量守恒定律得：
⑤ （2分）
解③④⑤得：Ep＝0.3J， （1分）
木板压缩弹簧的最大弹性势能为0.3J。
（3）假设木块相对木板向左滑动离开弹簧后系统又能达到同共速度v′，相对向左滑动的距离为s
由动量守恒定律得：Mv1+mv2＝（M+m）v'…⑥ （1分）
由能量守恒定律得：⑦ （1分）
解⑥⑦得：s＝0.15m （1分）
由于x+L＞s，且s＞x，故假设成立
整个运动过程中系统产生的热量为：Q＝μmg（L+x+s）＝0.2×10×（0.5+0.05+0.15）J＝1.4J（1分）
