【物理】福建省福州市福九联盟2024-2025学年高二下学期期中联考试卷（解析版）

这是一份【物理】福建省福州市福九联盟2024-2025学年高二下学期期中联考试卷（解析版），共26页。试卷主要包含了单项选择题，双项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求）
1. 下列说法中正确的是（ ）
A. 遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相同
B. 麦克斯韦预言了空间存在电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在
C. 电磁波传播过程中，电场和磁场是独立存在的，没有关联
D. 红外线最显著的作用是荧光效应，紫外线最显著的作用是热效应
【答案】B
【解析】A．红外线波长一定大于X射线波长，故A错误；
B．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹证实了电磁波的存在，故B正确；
C．根据麦克斯韦的电磁场理论可知，恒定不变的电场不会产生磁场，电磁波是变化磁场产生电场变化电场产生磁场不断交替变化产生的，故C错误；
D．红外线最显著的作用是热效应，紫外线最显著的作用是荧光效应，故D错误。
故选B。
2. 内部光滑的一截直铜管竖直静置在水平桌面而上，直径略小于铜管内径的圆柱形磁体从铜管上端由静止开始下落，磁体在铜管内下落的过程中不与管壁接触，不计空气阻力。下列说法中正确的是（ ）
A. 磁体在铜管内做匀加速直线运动
B. 磁体下落过程中安培力对铜管做正功
C. 磁体下落过程中铜管产生的焦耳热等于磁体动能的减少量
D. 在磁体下落过程中，铜管对桌面的压力大于铜管所受的重力
【答案】D
【解析】A．磁体在铜管内下落过程中做加速运动，由于速度增加，阻碍作用增强，所以不是匀变速直线运动，故A错误；
B．磁体下落过程中，对铜管的作用力向下，但铜管没有位移，所以安培力对铜管不做功，故B错误；
C．磁体下落过程中铜管产生的焦耳热等于磁体机械能的减少量，故C错误；
D．磁体下落过程中，磁场对铜管始终有竖直向下的安培力，由平衡条件和力的作用相互性可知，铜管对桌面的压力始终大于铜管所受的重力，故D正确。
故选D。
3. 火警报警系统原理如图甲所示，M是一个小型理想变压器，原副线圈匝数之比，接线柱a、b接上一个正弦交变电源，电压随时间变化规律如图乙所示，在变压器右侧部分，为用半导体热敏材料（电阻随温度升高而减小）制成的传感器，为一定值电阻。下列说法正确的是（ ）
A. 此交变电源的每秒钟电流方向变化50次
B. 电压表示数为
C. 当传感器所在处出现火警时，电压表的示数减小
D. 变压器原、副线圈中的输入、输出功率之比为
【答案】C
【解析】A．由图乙可知，周期为，一个周期电流方向变化2次，则此交变电源的每秒钟电流方向变化100次，故A错误；
B．由图乙可知变压器原线圈输入电压为
则副线圈输出电压
由于分到一定电压，所以电压表示数小于，故B错误；
C．当传感器所在处出现火警时，阻值减小，根据欧姆定律可知副线圈电流增大，则两端电压增大，所以两端电压减小，即电压表的示数减小，故C正确；
D．理想变压器原、副线圈中的输入功率与输出功率相等，故D错误。
故选C。
4. 根据交通法规，电动自行车驾驶人和乘坐人员须佩戴安全头盔。头盔可以吸收撞击的能量，再加上安全头盔内的缓冲材料，大大降低了驾驶者受到伤害的程度。如图所示，对某种头盔材料进行测试，已知该材料质量为M，其上表面为坚硬层，下部分为缓冲层（受力后发生明显形变），放在水平桌面上，用质量为m的重物以速率v竖直向下落在材料的上表面上，碰撞时间极短，重物以0.8v的速率反向弹回，已知头盔材料在受到撞击后在桌面上向下挤压的缓冲时间为t，然后静止不动，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. 在撞击过程中，重物所受合外力的冲量大小为0.2mv
B. 在撞击过程中，重物受到重力的冲量大小为mgt
C. 头盔材料向下缓冲过程中，对桌面的平均压力大小为
D. 头盔材料向下缓冲过程中，对桌面的平均压力大小为
【答案】D
【解析】A．在撞击过程中，以竖直向上为正方向，根据动量定理可得
可知重物所受合外力的冲量大小为1.8mv，故A错误；
B．在撞击过程中，碰撞时间极短，重物受到重力的冲量大小几乎为0，可以忽略不计，故B错误；
CD．在撞击过程中，根据动量守恒可得
解得头盔材料的速度为
头盔材料在受到撞击后在桌面上向下挤压的缓冲时间为t，然后静止不动，以竖直向上为正方向，根据动量定理可得
解得
根据牛顿第三定律可知，头盔材料向下缓冲过程中，对桌面的平均压力大小为，故C错误，D正确。
故选D。
二、双项选择题（本题共4小题，每小题6分，共24分。每小题有两项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
5. 如图所示，L是自感系数很大、电阻很小的线圈，P、Q是两个相同的小灯泡，开始时，开关处于闭合状态，灯微亮，Q灯正常发光，断开开关，以下说法正确的是（ ）
A. P与Q同时熄灭
B. P闪亮后再熄灭
C. P比Q先熄灭
D. 断开开关瞬间点的电势低于b点的电势
【答案】BD
【解析】由题知，开始时，开关S闭合时，由于L的电阻很小，Q灯正常发光，P灯微亮，断开开关前通过Q灯的电流远大于通过P灯的电流，断开开关时，Q所在电路未闭合，立即熄灭，由于自感，L中产生感应电动势，与P组成闭合回路，故P灯闪亮后再熄灭，电感相当于电源，电流方向沿逆时针方向，则点的电势低于b点的电势。
6. 如图所示为某小型发电站高压输电示意图，发电站输出的电压不变；升压变压器输出电压为，输电线电流为，降压变压器原、副线圈两端的电压分别为和，为了测高压电路的电压和电流，在输电线路的起始端接入电压互感器和电流互感器，若不考虑变压器和互感器自身的能量损耗，所有的电表均为理想电表，则（ ）
A. ①为电流表，②为电压表
B. 采用高压输电可以增大输电线中的电能损耗
C. 提高输送电压，则输电线电流减小
D. 电厂输送电功率为
【答案】CD
【解析】A．由图可知①和互感器接在火线和零线之间，为电压表，②及互感器接在同一条线上，测得是电流，为电流表，故A错误；
BC．由，可知采用高压输电减少输电线中的电流，由
可知减少输电线路上的损耗，故B错误，C正确；
D．若不考虑变压器自身的能量损耗，电厂输送电功率为，故D正确。
7. 如图甲所示，a、b两物块（均视为质点）用轻质弹簧连接并放置在光滑的水平面上，b的质量为，时，使a获得水平向右、大小为的速度，a、b运动的速度一时间关系图像如图乙所示，已知阴影部分的面积为，弹簧的弹性势能与弹簧的形变量以及弹簧的劲度系数k之间的关系式为，弹簧始终处于弹性限度内，下列说法正确的是（ ）
A.时刻，a、b间的距离最大
B.a的质量为
C.时间内，a所受冲量的大小为
D.弹簧的劲度系数为
【答案】BD
【解析】A．根据图乙可知，时刻之前的速度大于的速度，时刻的速度等于的速度，则时刻弹簧被压缩最短，此时a、b间的距离最小，接着弹簧逐渐恢复原长，在时刻的速度最小、的速度最大，此时弹簧恢复原长，故时刻、间的距离并非最大，接着弹簧伸长，的速度增大、的速度减小，在时刻两者共速，此时两物块相距最远，因此时刻、间的距离最大，故A错误；
B．设的质量为，以水平向右的方向为正方向，由动量守恒定律得
解得
故B正确；
C．时间内，以水平向右的方向为正方向，对由动量定理
方向与的初速度方向相反，大小为，故C错误；
D．分析题意可得0时刻弹簧处于原长，设时刻弹簧的形变量为，已知阴影部分的面积为，则有
设弹簧的劲度系数为，则有
根据系统的机械能守恒定律可得
解得
故D正确。
故选BD。
8. 如图甲所示，两条足够长的平行导轨所在平面与水平地面的夹角为θ，间距为d。导轨上端与电容为C的电容器相连，虚线O1O2垂直于导轨，O1O2上方存在垂直导轨平面向下的匀强磁场，此部分导轨由不计电阻的光滑金属材料制成，O1O2下方的导轨由粗糙的绝缘材料制成。t＝0时刻，一质量为m、电阻不计的金属棒MN由静止释放，运动过程中MN始终与导轨垂直且接触良好，其速度v随时间t的变化关系如图乙所示，其中v0和t0为已知量，重力加速度为g，电容器未被击穿。则下列说法正确的是（ ）
A. 0～t0时间内，导体棒M端的电势低于N端的
B. 0～t0时间内，磁场对金属棒MN的冲量大小为
C. 金属棒MN在磁场区受到的安培力大小大于在非磁场区受到的摩擦力大小
D. 匀强磁场的磁感应强度大小为
【答案】ABD
【解析】A．由右手定则可知电流从M端流向N端，则N端为正极，电势高，故A正确；
B．根据动量定理有
解得
故B正确；
C．根据图乙可知，在0～t0时间内金属棒做匀加速直线运动，则可知其加速度恒定，所受合外力恒定，即此时间段内电流恒定，所受安培力大小不变，由牛顿第二定律得
在与t0～4t0时间内，由牛顿第二定律得
由图乙可知，则，故C错误；
D．根据图乙可知，在0～t0时间内，电容器两端电压变化量等于金属棒切割磁感线产生的感应电动势的变化量，则有
可得
而
对该过程由动量定理有
联立解得
故D正确。
故选ABD。
三、非选择题（共60分，其中9、10、11题为填空题，12、13题为实验题，14、15、16题为计算题）
9. 无线话筒是一个将声信号转化为电信号并将信号发射出去的装置，其内部电路中有一部分是LC振荡电路，若话筒使用时，某时刻话筒中LC振荡电路的磁场方向如图所示，且电流正在减小，则电容器正在______（填“充电”或“放电”），电容器下板带______（填“正电”或“负电”），电场能正在______（填“增加”或“减少”）。
【答案】充电 正电 增加
【解析】[1][2][3]振荡电路电流正在减小，则电容器正在充电，磁场能正在转化为电场能，则电场能在增加，且根据安培定则可知，从俯视的视角观察线圈，线圈中电流沿逆时针方向，电容器下板带正电。
10. 如图所示，条形磁铁位于固定的半圆光滑轨道的圆心位置。一半径为R、质量为m的金属球从半圆轨道的一端沿半圆轨道由静止下滑。重力加速度大小为。下滑过程中，金属球___________（填“会”或“不会”）产生感应电流；金属球受到的安培力做___________（填“正功”或“负功”或“不做功”）；系统产生的总热量为___________。
【答案】会 负功
【解析】[1]由条形磁铁磁场分布可知，金属球下滑过程中，穿过小球的磁通量会变化，所以金属球中会产生感应电流；
[2]根据产生的焦耳热等克服安培力所做的功可知，金属球受到的安培力做负功；
[3]由于小球下滑过程机械能转化为内能，所以小球的高度越来越低，最后停止在半圆的最低点，由能量守恒可得，产生的总热量为减小的重力势能即为mgR。
11. 清洗汽车时经常使用高压水枪，设水枪喷出水柱的直径为D，水流速度为v，水柱垂直汽车表面，水柱冲击汽车后水的速度为零，手持高压水枪操作，进入水枪的水流速度可忽略不计，已知水的密度为ρ。则高压水枪单位时间内喷出的水的质量为___________，水柱对汽车的平均冲力为___________。
【答案】πρvD2 πρv2D2
【解析】[1]高压水枪单位时间内喷出水的质量
m0=ρV=ρπ·v=πρvD2
[2]设水柱对汽车的平均冲力为F
由动量定理得
Ft=mv
即
Ft=πρvD2tv
解得
F=πρv2D2
12. 利用如图甲所示的可拆变压器零部件，小林同学组装后通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系。
（1）小林同学准备了以下器材：
A.可拆变压器：铁芯、两个已知匝数的线圈B.条形磁铁
C.学生电源D.多用电表E.开关、导线若干
上述器材中本实验不需要的是___________（填器材料序号）。
（2）本实验要主要运用的科学方法是（ ）
A. 等效替代法B. 控制变量法
C. 整体隔离法D. 理想模型法
（3）利用如图乙所示的装置，直接在原线圈的“0”和“800”两个接线柱之间接的交流电源，用电表测量副线圈的“0”和“400”两个接线柱之间的电压，则副线圈两端测得的电压可能是（ ）
A. 8.48VB. 5.98VC. 1.48VD. 0V
【答案】（1）B （2）B （3）C
【解析】（1）探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系实验需要可拆变压器：铁芯、两个已知匝数的线圈，学生电源、多用电表、开关、导线若干，不需要条形磁铁。
（2）本实验中，主要通过改变一个物理量，保持其他物理量不变，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，利用了控制变量法。
（3）由题意可知，原线圈两端所接正弦交流电压的峰值为，原线圈两端电压
如果变压器为理想变压器，则，代入数据解得
变压器有漏磁等，变压器不是理想变压器，则副线圈所测得电压小于，大于0，则可能为。
13. 学校物理兴趣小组利用气垫导轨验证动量守恒定律，气垫导轨装置如图所示，由导轨、滑块、弹射器、光电门等组成。主要的实验步骤如下：
A．安装好气垫导轨，调节导轨的底脚螺丝，使导轨水平；
B．把带有遮光条的滑块1放在弹射架和光电门1之间，左侧带有撞针的滑块2放在的两光电门之间；
C．弹射架弹射滑块1，滑块1与弹射架分离之后通过光电门1，然后与滑块2碰撞，碰后滑块1和滑块2结合在一起，通过光电门2，最后被制动；
D．读出光电门1与光电门2的挡光时间分别为、；
E．改变滑块1的弹射速度，重复步骤C、D两次，读出光电门1与光电门2的挡光时间；
F．用游标卡尺测出遮光条的宽度为，用天平测出滑块1与滑块2（包括撞针）的质量分别为、
（1）下列调节导轨水平的两种做法中，较好的是___________（选填“A”或“B”）
A. 将气垫导轨平放在桌上，不打开气源充气，将滑块放到导轨上，若滑块不动，则导轨水平
B. 将气垫导轨平放在桌上，先打开气源充气，再将滑块放到导轨上，轻推滑块，若滑块先后通过两个光电门时的挡光时间相等，则导轨水平
（2）碰撞前滑块1的动量大小为___________，碰撞后滑块1和滑块2的总动量大小___________（结果均保留三位有效数字）
（3）下表为另外两次碰撞前、后的动量取得的实验数据
结合第一次碰撞数据，可得出的实验结论是___________。
（4）如图所示，若用水平长木板和小车1、2替代气垫导轨和滑块1、2完成本实验，为尽可能减少误差，下列做法合理的是___________。
A. 采用宽度大一些的遮光条
B. 适当增加小车1的弹射速度
C. 选用表面平整一些的长木板
D. 适当增加两个光电门之间的距离
【答案】（1）B （2）0.153 0.150 （3）在误差允许范围内，两滑块组成的系统动量守恒 （4）BC
【解析】（1）由于不打开气源充气，将滑块放到导轨上，由于摩擦阻力作用，即使气垫导轨不水平，滑块仍然可能不动，所以应该将气垫导轨平放在桌上，先打开气源充气，再将滑块放到导轨上，轻推滑块，若滑块先后通过两个光电门时的挡光时间相等，则导轨水平。
故选B。
（2）[1] 滑块1碰撞前的速度为
碰前动量为
[2] 碰撞后滑块1和滑块2的速度为
总动量大小
（3）由表中数据和第一次碰撞结果可以看出，碰前的动量略大于碰后的动量，原因是运动过程中存在阻力。所以得出的结论是在误差允许范围内，两滑块组成的系统动量守恒。
（4）A．遮光条的宽度增大，滑块通过光电门的运动时间变大，速度测量误差变大，实验误差变大，故A错误；
BC．选择表面平整的木板可以减少阻力，有助于减小实验误差，适当的增加滑块1的弹射速度，可以让滑块通过光电门的速度大一些，即让速度测量误差变小，也可以减小实验误差，故BC正确；
D．因为平木板上存在阻力，适当增加两光电门的距离会增加阻力的影响，从而增大实验误差，故D项错误。
故选BC。
14. 如图所示，一小型发电机内有匝矩形线圈，线圈面积，线圈电阻为。在外力作用下矩形线圈在匀强磁场中，以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴逆时针转动，发电机线圈两端与的电阻构成闭合回路。
（1）写出从中性面开始计时电动势的瞬时值表达式；
（2）线圈匀速转动，求电流通过电阻产生的焦耳热；
（3）线圈从图示位置开始转过的过程中，求通过外电阻的电荷量。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）线圈中感应电动势的最大值
从中性面开始计时电动势的瞬时值表达式为
（2）矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生正弦交变电流，电阻两端电压的有效值
经过电流通过电阻产生的焦耳热
解得
（3）线圈从图示位置转过的过程中，根据、、
解得
代入数据解得
15. 如图所示，光滑水平面上有一质量的小车，车的点右侧的上表面段是粗糙水平轨道，CD段是光滑水平轨道，车的B点的左侧是半径的四分之一光滑圆弧轨道，圆弧轨道与水平轨道在点相切，车的最右端点固定轻质弹簧，弹簧处于自然长度时其左端正好对应点，与之间距离，一个质量的小物块，置于车的B点，车与小物块均处于静止状态，突然给小物块一个向左的瞬时冲量，已知小物块与水平轨道间的动摩擦因数取。求：
（1）瞬时冲量作用于小物块后瞬间小物块的速度大小；
（2）小物块在圆弧轨道上最大高度；
（3）小物块最终停在小车上离B点多远处。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）由动量定理得
解得
（2）小车与物块水平方向动量守恒，当物块达到最高点时，二者速度相等，有
小车与物块机械能守恒
联立得，
（3）物块最终停在小车上时，二者速度相等，根据动量守恒知，速度仍为，设物块在段滑过的总路程为，根据能量守恒得
联立得
此时物块距离点的距离为
16. 如图，两根间距为的固定平行光滑金属导轨和，水平部分与倾斜部分、分别在、平滑连接，倾斜轨道与水平面夹角为。水平导轨和倾斜导轨间分别存在宽度均为，磁感应强度大小均为的磁场区域和，区域I磁场方向竖直向上，区域磁场方向垂直平面向下。两根质量均为，电阻分别为和的金属棒、与导轨垂直放置，棒置于水平导轨、处。棒以速度进入磁场区域，从磁场穿出时的速度大小，与棒发生弹性碰撞。棒从、处沿倾斜轨道穿过磁场区域并返回、处时，速度大小，所用时间为（未知）。两金属棒始终与导轨垂直且接触良好，导轨电阻不计。求：
（1）棒第一次穿过磁场区域I的过程中，金属棒上产生的焦耳热
（2）a棒、b棒第一次弹性碰撞后，金属棒a、b的速度大小、分别为多少
（3）b棒从开始运动到返回、处所用时间
（4）最终a棒停在磁场区域I中距区域I右边界的距离。
【答案】（1） （2）， （3） （4）
【解析】（1）棒第一次穿过磁场区域I的过程中，整个回路产生的焦耳热
金属棒上产生的焦耳热为
（2）棒与棒第一次弹性碰撞时，由动量守恒定律得
由能量守恒定律得
得：，
（3）b棒从开始运动到返回到时的速度为，取沿斜面向下为正方向，则由动量定理
解得
（4）当导体棒经过水平磁场时
其中
当回到底端时，再次与交换速度，此时以速度进入水平磁场，设进入后停止，则由动量定理
其中
解得
即最终棒停在磁场区域I中距区域I右边界处次数
碰前滑块1的动量
碰后滑块1、2总动量
2
0.224
0.220
3
0.320
0.315