福建省泉州市部分中学2022-2023学年高二下学期期末联考物理试题（Word版含答案）

泉州市部分中学2022-2023学年高二下学期期末联考
物理
考生注意：
1.本试卷分选择题和非选择题两部分，共100分。考试时间90分钟。
2.请将各题答案填写在答题卡上。
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1.高压输电线因结冰易造成损毁风险，如图所示。可以利用电流热效应消除高压输电线上的冰凌，当输送功率和输电线电阻一定时，要使输电线上损耗的热功率增大为原来的4倍，输电电压U应变为
A.4U B.2U C.U D.U
2.电容式传感器实质上是一个可变电容器，当某待测量发生变化时，能引起电容器的电容变化。如图是四个电容式传感器的示意图，其中通过改变电容器两极板间的距离而引起电容变化的是
A. B. C. D.
3.1657年惠更斯利用摆的等时性原理制成了第一座摆钟。下图为某一摆钟的结构示意图，圆盘固定在摆杆上，螺母可以沿摆杆上下移动。下列情形会使摆钟变快的是
A.使螺母沿摆杆上移 B.在原位置换一个质量更大的螺母
C.由冬季变为夏季时 D.把摆钟从哈尔滨移到泉州
4.《大国重器Ⅲ》节目介绍的GIL输电系统的三相共箱技术，如图甲所示。管道内部有三根绝缘超高压输电线缆平行且间距相等，截面图如图乙所示，截面圆心构成正三角形，上方两根输电线缆A、B圆心连线水平。某时刻A中电流方向垂直于纸面向外、B中电流方向垂直于纸面向里，A、B中电流大小均为Ⅰ，下方输电线缆C中电流方向垂直于纸面向外、电流大小为2I，电流方向如图，则
A.A、B输电线缆相互吸引
B.A输电线缆所受安培力方向垂直线缆A、B圆心连线向下
C.输电线缆A、B圆心连线中点处的磁感应强度方向竖直向上
D.正三角形中心O处的磁感应强度方向水平向左
5.近些年高压水枪水射流清洗技术迅速发展，可以用于清洗汽车上许多种类的污垢层。设高压水枪洗车时，垂直射向车身的圆柱形水流的横截面直径为d，水从出水口水平出射，水打到车身后不反弹顺车身流下。已知车身受到水的平均冲力大小为F，水的密度为p，则水的流量Q(单位时间流出水的体积)为
A. B. C. D.
6.半导体材料一般分为N型半导体(载流子为负电荷)和Р型半导体(载流子为正电荷)两种。如图所示，一块长为a、宽为b高为c的长方体半导体器件，其内载流子数密度为n，沿+y方向通有恒定电流I。在空间中施加一个磁感应强度为B、方向沿-x方向的匀强磁场，半导体上、下表面之间产生稳定的电势差U，下列说法正确的是
A.若器件为N型半导体，则上表面电势高于下表面电势
B.电势差U与载流子数密度n成正比
C.若器件为Р型半导体，载流子所带电荷量为
D.半导体内载流子所受沿z轴方向电场力的大小
二、双项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有两个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但选不全的得2分，有选错的得0分。
7.国产新能源汽车安装了“防撞预警安全系统”。如图所示，新能源汽车配备的雷达会发射毫米级电磁波(简称“毫米波”)，并对前车反射的毫米波进行处理。下列关于毫米波和防撞系统的说法正确的是
A.毫米波是横波 B.毫米波不能在真空中传播
C.毫米波遇到前车时会发生明显衍射现象 D.该系统运用了多普勒效应
8.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Р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(cm)
9.2016年泉州市区投入大量共享自行车，为市民低碳出行提供了便利。为保证安全，自行车上装有能为车灯供电的小型交流发电机。图甲为发电机结构简图，车轮转动时，因摩擦而带动小轮转动，从而使矩形线框abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴匀速转动，产生的感应电动势e随时间t的变化曲线如图乙所示。已知自行车车轮半径r1=35.0cm，摩擦小轮半径r2=1.0cm，摩擦小轮与自行车轮间无相对滑动，外接车灯的阻值R1=4.0Ω，线框的电阻R2=1.0Ω，则下列说法正确的是
A.1×10-2s末穿过线框的磁通量变化率最小 B.用电流表测得线框回路的电流值为1A
C.外接车灯消耗的热功率为2.5w D.自行车前进时的速率约为6.3m/s
10.在水平光滑绝缘桌面上有一边长为L的正方形金属线框abcd，被限制在沿cd方向的水平长直轨道自由滑动。da边右侧有一等腰直角三角形匀强磁场区域efg，直角边等于L，ef边与cd边在同一直线上，磁场方向竖直向下，其俯视图如图所示。线框在水平拉力F作用下向右匀速穿过磁场区域，若图示位置为t=0时刻，设逆时针方向为电流的正方向，水平向右的拉力为正，磁场穿过线框向里时磁通量为正。则穿过线框的磁通量、感应电流i、bc间的电势差Ubc、外力F随位移x变化的图像正确的是
A. B. C. D.
三、非选择题：共60分，其中11、12题为填空题，13、14为实验题，15一18为计算题。考生根据要求作答。
11.(3分)如图所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为0。A和B是两个相同的小灯泡。当开关S接通后，A灯的亮度将_________(选填“不变”、“由暗变亮”或“由亮变暗”)，B灯的亮度将____________(选填“不变”、“慢慢变亮”或“先亮后灭”)。若当开关S断开时，B灯的亮度将___________(选填“闪一下再熄灭”或“不亮”)。
12.(4分)如图所示的天平可用来测定磁感应强度B。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mymz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。已知重力加速度为g。由此可知磁场方向垂直纸面_______(选填“向里”或“向外”)，磁感应强度B大小为________。
13.(6分)某同学用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。
(1)先将图甲中的零件组装成图乙中的变压器。再将原线圈接在交流电源上，之后再将副线圈接在电压传感器(可视为理想电压表)上，观察到副线圈输出电压U。随时间t变化的图像如图丙所示，在保证安全的前提下，该同学可能在t1~t2时间内进行的操作是__________。
A.减少了原线圈的匝数 B.减少了原线圈的输入电压
C.增大了交流电源的频率 D.拔掉了变压器铁芯Q
(2)用匝数na=50匝和nb=150匝的变压器，实验测量数据如下表。
U/V 1.25 2.61 3.30
Ub/V 3.80 7.92 9.98
根据测量数据可判断连接电源的线圈是_________。(选填“n。”或“n”)
(3)实验中原，副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别，原因不可能为_________。
A.原、副线圈通电发热 B.铁芯在交变磁场作用下产生涡流
C.变压器铁芯“漏磁” D.原线圈输入电压发生变化
14.(6分)某实验小组用如图所示的装置做“验证动量守恒定律”的实验。
图中О点是小球抛出点在水平地面上的竖直投影，实验时将斜槽末4omi端处的切线调成水平。先让入射小球多次从斜槽上位置S由静止释放，通过白纸和复写纸找到其平均落地点的位置P，测出平抛射程OP。然后，把半径相同的被碰小球静置于轨道的水平部分末端，仍将入射小球从斜轨上位置S由静止释放，与被碰小球发生正碰，且均向前抛出，并多次重复该操作，两小球平均落地点位置分别为M、N。(选填选项前的字母)
(1)在本次操作中，入射小球m的质量应______(填“大于”“等于”或“小于”)被碰小球m2的质量。
(2)测出各落点位置与水平面上O点间的距离分别为OM=L1，OP=L2，ON=L3。
(3)用天平分别测出小球的质量分别为m1、m2，若满足m1L2=_________，则两小球碰撞时遵循动量守恒定律；若满足____________(用m1、m2表示)，则两小球碰撞为弹性碰撞。
15.(6分)如图所示，一种光学传感器是通过接收器Q接收到光的强度变化而触发工作的，光从玻璃内侧Р点射向外侧M点再折射到空气中，测得=30°，=30°；光从Р点射向外侧N点，刚好发生全反射并被Q接收，已知挡风玻璃的厚度为d，光在空气中的传播速度为c，求：
(1)该玻璃的折射率；
(2)光从P点射向外侧N并被Q接收所需的时间。
16.(9分)如图所示，MN和PQ是倾斜放置足够长的光滑平行金属导轨，倾角为θ，导轨间距为L，其顶端和底端分别接有阻值为R的定值电阻，整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为B。一根长为L，质量为m，电阻，的导体棒ab由静止开始释放，当下滑位移为x时，速度达到最大，下滑过程中导体棒与两导轨保持接触良好。导轨电阻不计，重力加速度为g。求：
(1当导体棒ab的速度为v时，导体棒ab两端的电压U；
(2)导体棒ab的最大速度；
(3)导体棒ab由静止达到最大速度的过程中，整个回路上产生的热量Q。
17.(12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=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)
18.(14分)如图甲所示，质量为m的物块A与竖直放置的轻弹簧上端连接，弹簧下端固定在地面上。t=0时，物块A处于静止状态，物块B从A正上方一定高度处自由落下，与A发生碰撞后一起向下运动(碰撞时间极短，且未粘连)，到达最低点后又向上运动。已知B运动的v-t图像如图乙所示，其中0~t1的图线为直线，重力加速度为g，弹簧的弹性势能表达式为(其中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量)，不计空气阻力。
(1)求物块B的质量；
(2)如果v-t图像中v为已知量，t1、t2为未知量，求弹簧的劲度系数﹔
(3)如果v-t图像中t1、t2为已知量，v为未知量，求物块A、B到达最低点的时刻。
(4)物块A、B运动过程是否会分离 如果A、B会分离，则分离瞬间物块的速度大小为多少
泉州市部分中学2022-2023学年高二下学期期末联考
物理参考答案
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1.D 2.C 3.A 4.B 5.B 6.D
二、双项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有两个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但选不全的得⒉分，有选错的得0分。
7.AD 8.BD 9.AD 10.BC
三、非选择题：共60分，考生根据要求作答。
11.由暗变亮(1分)；先亮后灭(1分)；闪一下再熄灭(1分)；
12.向外(2分)；(2分) 13.(6分)(1)A(2分)；(2)nb(2分)；(3)D(2分)
14.(6分)(1)大于(2分)；(2)(2分)；(3)(2分)
15.(6分)
解：(1)光线在M点发生折射，由折射定律：
，(1分)
得或n=1.732，(1分)
(2)在N点恰好发生全反射，则临界角C=θ，根据，(1分)
由几何关系可知光在玻璃中传播的长度：，(1分)
传播速度，(1分)
传播时间。(1分)
16.(9分)
解：(1)导体棒ab垂直切割磁感线，产生的电动势大小，(1分)
R1、R2并联电阻为
由闭合电路欧姆定律有，(1分)
导体棒ab两端的电压为，(l分)
联立以上式子，解得，(1分)
(2)当导体棒加速度为零时，速度最大，ab棒所受的安培力为F=I'LB，(1分)
由平衡条件得F=mgsinθ，(1分)
联立①②⑤⑥解得最大速度，(1分)
(3)导体棒整个加速过程，由能量守恒定律可得：
，(1分)
联立⑦⑧解得.(1分)
17.(12分)
解：(l)粒子在电场中做类平抛运动，则有
，(1分)
，(1分)
，(1分)
联立①②③得N/C，(1分)
(2)电子进入磁场时，沿y轴方向速度，(1分)
，(l分)
由几何关系可知：，(1分)
根据牛顿第二定律可知，(1分）M
联立④～⑦得，B=6.7×10-4T，(1分)
(3)若电子从N点飞出，在磁场中的运动如图所示
根据几何关系可得(n=1，2，3……)(1分)
由得(n=1，2，3……)，(2分)
18.(14分，①⑥式每式2分，其余每式1分)
解：(l)物块B与A发生完全非弹性碰撞，由动量守恒定律和v-t图像数据得
，(2分)
解得，(1分)
(2)设弹簧的劲度系数为k，碰撞前弹簧形变量为x1，AB速度最大时弹簧形变量为x2，由牛顿第二定律得
碰前A处于平衡状态，，(1分)
碰后AB一起向下运动，，(1分)
当a=0时，速度最大，得，(1分)
AB一起向下加速过程，AB、弹簧系统由机械能守恒定律得，
，(2分)
联立②~⑥式，解得，(1分)
另解：用以下表达也正确，由
得
则，
得
(3)由机械振动的知识可知，AB弹簧振子做简谐运动，运动的v-t图像为正弦图线，设振动周期为T，根据正弦函数的规律可得
，(1分)
物块AB到达最低点时速度为0，对应时刻为
，(1分)
联立解得，(1分)
(4)AB不会分离。(2分，判断正确即得1分，解释合理再得1分)
参考答案：
法一：由牛顿运动定律知识可知，如果AB会分离，则分离点在弹簧原长位置，AB弹簧振子做简谐运动的平衡位置位于弹簧压缩，根据v-t图像和简谐运动特点，可知振幅满足，即向上运动到速度为0时，弹簧还处于压缩状态，因此AB不会分离。
法二：假设弹簧恢复原长时，AB的速度大小为v，从AB碰后到弹簧恢复原长过程，由机械能守恒定律得，
方程无解(，不成立)，即弹簧不能恢复原长，因此AB不会分离。
法三：振幅，说明不能恢复原长，故不能分离。