2023-2024学年福建省福州四中高二（下）期末物理试卷（含答案）

2023-2024学年福建省福州四中高二（下）期末物理试卷
一、单选题：本大题共5小题，共20分。
1.为方便使用，可将笔记本电脑放在倾角可调的支架上，如图甲所示，支架可简化为图乙所示模型，斜面的倾角为，支架底端的固定挡板与斜面垂直。若笔记本电脑的重力大小为，不计一切摩擦，则( )
A. 笔记本电脑对挡板的压力小于 B. 笔记本电脑只受重力和斜面的支持力作用
C. 支架对笔记本电脑的作用力大小小于 D. 笔记本电脑对斜面的压力大小为
2.高铁站内的铁轨上有甲、乙两列车，坐在甲车上的乘客看到其左边的乙车向东运行，右边站台上的站牌不动，以地面为参考系，下列说法正确的是( )
A. 乙车向东运行 B. 乙车向西运行 C. 甲车向东运行 D. 甲车向西运行
3.一束复色光从空气射入光导纤维后分成、两束单色光，光路如图所示。对于、两束光( )
A. 在光导纤维中光的传播速度小于光的传播速度
B. 光频率小，发生全反射的临界角小
C. 对同一双缝干涉装置，光的干涉条纹间距比光的干涉条纹间距小
D. 若光照射某金属能发生光电效应，则光照射该金属也一定能发生光电效应
4.如图所示，一理想变压器的原、副线圈匝数之比为：：，原线圈接入电压的交流电源，图中电表均为理想电表，闭合开关后，当滑动变阻器的滑动触头从最上端滑到最下端的过程中，下列说法正确的是( )
A. 副线圈中交变电流的频率为
B. 时，电压表的示数为
C. 电流表的示数先变小后变大
D. 定值电阻消耗的功率先变大后变小
5.如图，倾角为的斜面固定在墙角，质量为的尖劈放置在斜面上，尖劈的右侧面竖直，用轻绳系住一个质量为的球紧靠在尖劈的右侧，轻绳与斜面平行，球与尖劈的接触面光滑，斜面对尖劈的静摩擦力恰好为，整个系统处于静止状态。沿球心对球施加一个水平向左的恒定推力，系统仍处于静止状态。则( )
A. 尖劈的质量与球的质量之比为
B. 对球施加水平推力后，轻绳的拉力不变
C. 对球施加水平推力后，尖劈对斜面的压力不变
D. 对球施加水平推力后，斜面对尖劈的摩擦力可能仍为
二、多选题：本大题共3小题，共12分。
6.下列说法正确的有( )
A. 表面张力的作用是使液体表面伸张
B. 表面张力的作用是使液体表面收缩
C. 有些小昆虫能在水面自由行走，这是由于有表面张力的缘故
D. 用滴管滴液滴，滴的液滴总是球形，这是由于表面张力的缘故
7.如图所示，横截面积为直角三角形的斜劈，力通过球心水平作用在光滑球上，系统处于静止状态。当力增大时，系统还保持静止，则下列说法正确的是( )
A. 所受合外力增大 B. 对竖直墙壁的压力增大
C. 墙面对的摩擦力一定增大 D. 墙面对的摩擦力可能减小
8.如图甲所示，质量为的物块静止在竖直放置的轻弹簧上不相连，弹簧下端固定，劲度系数为。时刻，对物块施加一竖直向上的外力，使物块由静止向上运动，当弹簧第一次恢复原长时，撤去外力。从时刻到撤去前，物块的加速度随位移的变化关系如图乙所示。重力加速度为，忽略空气阻力，则在物块上升过程( )
A. 外力为恒力
B. 物块的最大加速度大小为
C. 外力撤去后物块可以继续上升的最大高度为
D. 弹簧最大弹性势能
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
9.如图甲所示，小虎同学将气垫导轨的右支撑点调高支成斜面，用图示装置测量滑块沿气垫导轨下滑的加速度，遮光片固定在滑块的左端并与滑块左端平齐，光电门固定在导轨上，导光孔与导轨上的位置齐，让滑块左端位于斜面上的位置处，打开气源，将滑块由静止释放，测得气垫导轨的距离、遮光片的宽度及遮光时间，算出遮光片通过光电门的平均速度，视为滑块左端到达处时的速度，从而测出滑块下滑的加速度。
小虎运用该方案测得加速度的表达式为 ______用题目中所给的物理量的字母表示。
为了更精确地测得滑块的加速度，小芳对方案进行了改进：运用同一气垫导轨装置，仅换用不同宽度的遮光片固定在滑块的左端并与滑块左端平齐，让滑块左端位于斜面上的同一位置处。打开气源，将滑块由静止释放，记录每次实验遮光片的宽度和遮光时间，并算出各次遮光片通过光电门的平均速度。记录数据并作出图象如图乙所示，根据图象可知，滑块左端过处的瞬时速度大小为______，滑块的加速度大小为______结果均保留一位有效数字。
10.某同学利用图甲装置测量滑块含定滑轮和遮光条与长木板之间的动摩擦因数，实验步骤如下：
用天平测出滑块的质量和托盘含砝码的质量；
用游标卡尺测量遮光条的宽度；
将实物安装好，把长木板、细线调整至水平状态；
让滑块从某位置由静止释放，记录遮光条依次通过光电门、的时间、，以及从光电门运动到的时间，弹簧测力计的示数；
重复步骤，多次记录、、和，并取它们各自的平均值。
请回答下列问题：
按正确方法操作游标卡尺，测量遮光条的宽度，其示数如图乙所示，则遮光条的宽度 ______。
实验操作中，下列说法正确的是______。
A.步骤中不需要测出托盘含砝码的质量
B.步骤中把长木板、细线调成水平，是为了使滑块所受的合力与两细线的拉力大小相等
C.步骤多次测量取平均值，是为了减小系统误差
计算滑块与长木板之间的动摩擦因数的表达式为 ______。用题中所给的物理量符号表示，当地重力加速度大小为
四、简答题：本大题共1小题，共3分。
11.在空间中存在水平向右的匀强磁场和匀强电场，磁感应强度为，电场强度为，轴水平向右。在点，一个粒子氦原子核以速度，与轴夹角的方向，射入电磁场，已知质子质量为，电荷量为，不计粒子的重力。求：
粒子离轴的最远距离；
粒子从点射出后，第次与轴相交时的动能。
五、计算题：本大题共2小题，共20分。
12.做直线运动的物体，其图象如图所示，试根据图象判断：
第秒内，物体的加速度为多大？
第秒和第秒内的加速度是否相同？
在第秒内，物体做什么运动？
13.如图所示，导热汽缸的上端开口，用厚度不计的活塞密封有一定质量的理想气体，活塞与汽缸间的摩擦不计。用系在活塞上的轻绳将汽缸竖直悬挂起来，活塞与汽缸均处于静止状态。当环境的热力学温度为时，活塞距缸底的高度为，已知外界大气压恒为，活塞质量为，横截面积为，汽缸质量为，重力加速度大小为。
由于环境温度降低，汽缸向上移动了，求此过程中外界对密封气体做的功及此时环境的热力学温度；
保持环境的热力学温度为，在汽缸底部挂上一个质量为的砝码，使活塞距缸底的高度仍为，求砝码质量的大小。
参考答案
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11.解：由题意可知粒子的质量为
电荷量为
将粒子的初速度分解成沿轴方向分速度与垂直轴方向分速度，则有
由于与磁场方向平行，不产生洛伦兹力，电场方向沿着轴方向，只影响，不影响，故粒子在电磁场中的运动可分解为：垂直于轴的平面内做匀速圆周运动，以及沿轴方向的匀加速直线运动。对于垂直于轴平面内的匀速圆周运动，有
解得圆周运动半径
故粒子离轴的最远距离为直径的长度；
粒子从点射出后，第次与轴相交时，由垂直于轴的平面内的匀速圆周运动，可知，此过程经历的时间
沿轴方向的匀加速直线运动所通过的位移
又加速度
解得
粒子从点射出后，第次与轴相交过程，由动能定理
联立解得粒子从点射出后，第次与轴相交时的动能
答：粒子离轴的最远距离；
粒子从点射出后，第次与轴相交时的动能。
12.解：
物体在第秒内即内，速度从增加到，故加速度大小．
第秒内内和第秒内内图象的斜率相同，则物体的加速度相同，该过程中物体的加速度为．
在第秒内内，物体的速度从至 ，故该过程中加速度．
可见，第秒和第秒内的加速度相同．
在第秒内，物体的加速度不变，速度为负值，且均匀增大，说明物体做沿负方向做匀加速直线运动．
答：
第秒内，物体的加速度为．
第秒和第秒内的加速度相同．
物体做沿负方向做匀加速直线运动．
13.解：设封闭气体的压强为，对汽缸，由平衡条件得：
解得：
活塞缓慢移动的过程，封闭气体做等压变化，外界对气体做功为：
解得：
温度降低过程，封闭气体压强不变，根据盖吕萨克定律得：
其中：、
解得：
设挂上钩码后封闭气体压强为，气体温度不变，根据玻意耳定律得：
其中：，
挂上钩码后，对汽缸和钩码整体，由平衡条件得：
解得：
答：外界对密封气体做的功是，此时环境的热力学温度是；
砝码质量的大小是。
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