泉州科技中学2022-2023学年高二下学期期末考试
物理试卷
满分100分 考试时间 75分钟
一、单选题（本大题共4小题，共16.0分）
1. 如图所示，将一根刨光的圆木柱固定在一个木制的圆盘底座上，将两个内径略大于圆木柱直径、质量均为的磁环、套在圆木柱上，且同名磁极相对，结果磁环悬浮在的上方。已知重力加速度为这时磁环对底座的压力的大小为( )
A. B.
C. D.
2. 某汽车视为质点在平直的公路上做初速度为零的匀加速直线运动，运动一段时间后到达点，从点开始计时，汽车从点运动到点和从点运动到点的时间均为，已知、两点间的距离和、两点间的距离分别是、，下列说法正确的是( )
A. 汽车的加速度大小为
B. 汽车经过点时的速度大小为
C. 汽车在到达点之前运动了
D. 汽车在到达点之后内的位移大小为
3. 嫦娥工程划为三期，简称“绕、落、回”三步走，我国发射的“嫦娥三号”卫星是嫦娥工程第二阶段的登月探测器，经变轨成功落月．若该卫星在某次变轨前，在距月球表面高度为的轨道上绕月球做匀速圆周运动，其运行的周期为若以表示月球的半径，忽略月球自转及地球对卫星的影响，则( )
A. “嫦娥三号”绕月球做匀速圆周运动时的线速度大小为
B. 物体在月球表面自由下落的加速度大小为
C. 在月球上发射月球卫星的最小发射速度为
D. 月球的平均密度为
4。 如图所示，在圆柱形区域内存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度的大小随时间的变化关系为，其中、为正的常数．在此区域的水平面内固定一个半径为的圆环形内壁光滑的细玻璃管，将一电荷量为的带正电小球在管内由静止释放，不考虑带电小球在运动过程中产生的磁场，则下列说法正确的是( )
A. 从上往下看，小球将在管内沿顺时针方向运动，转动一周的过程中动能增量为
B. 从上往下看，小球将在管内沿逆时针方向运动，转动一周的过程中动能增量为
C. 从上往下看，小球将在管内沿顺时针方向运动，转动一周的过程中动能增量为
D. 从上往下看，小球将在管内沿逆时针方向运动，转动一周的过程中动能增量为
二、多选题（本大题共4小题，共24.0分）
5. 一质量为的木块静止在光滑的水平面上。从开始，将一个大小为的水平恒力作用在该木块上，木块在经历时间的过程中，下列关于水平恒力的说法正确的是( )
A. 做的功为 B. 瞬时功率为
C. 瞬时功率为 D. 平均功率为
6. 如图所示，四个相同的电流计分别改装成两个电流表和两个电压表，电流表的量程大于的量程，电压表的量程大于的量程把它们接入电路中，则下列说法中正确的是( )
A. 电流表的偏转角大于电流表的偏转角
B. 电流表的读数大于电流表的读数
C. 电压表的读数小于电压表的读数
D. 电压表的偏转角等于电压表的偏转角
7. 如图所示，单匝矩形闭合导线框全部处于磁感应强度为的水平匀强磁场中，线框面积为，电阻为线框绕与边重合的竖直固定转轴以角速度匀速转动时( )
A. 从图示位置开始计时，线框产生的感应电动势的瞬时值表达式
B. 从图示位置开始转过的过程中，通过导线横截面的电荷量
C. 线框中感应电流的有效值
D. 线框转一周克服安培力所做的功
8. 半导体内导电的粒子“载流子”有两种：自由电子和空穴空穴可视为能自由移动带正电的粒子，以自由电子导电为主的半导体叫型半导体，以空穴导电为主的半导体叫型半导体。下图为检验半导体材料的类型和对材料性能进行测试的原理图，图中一块长为、宽为、高为的半导体样品板放在沿轴正方向的匀强磁场中，磁感应强度大小为。当有大小为、沿轴正方向的恒定电流通过样品板时，会在与轴垂直的上、下表面之间产生霍尔电势差，霍尔电势差大小满足关系，其中为材料的霍尔系数。若每个载流子所带电荷量的绝对值为，下列说法中正确的是 ( )
A. 如果上表面电势高，则该半导体为型半导体
B. 霍尔系数越大的材料，其内部单位体积内的载流子数目越多
C. 若只将磁场方向改为沿轴正方向，则在垂直轴的两个侧面间产生的霍尔电势差会变小
D. 若只将电流方向改为沿轴正方向，则在垂直轴的两个侧面间产生的霍尔电势差会变大
三、填空题（本大题共2小题，共8.0分）
9. 美丽的彩虹是由于太阳光照射在众多微小的“水球”而发生的反射和折射现象。如图所示是某一均匀介质球的截面图，、是该介质球的两条直径，，一束激光以平行于的方向从点射入介质球，经过一次折射打到点。设光在空气中的传播速度为，则该介质球的折射率为_______，光线在点离开介质球的方向与直线夹角为_______。
10. 如图所示为一列沿轴传播的横波在时刻的波形图，此时质点沿轴负方向振动，则该波的传播方向为________；若波的传播速度，则质点在内通过的路程为________。
四、实验题（本大题共2小题，共12.0分）
11. 用如图所示的装置做“用单摆测量重力加速度”实验。
实验时除用到秒表、刻度尺外，还应该用到下列器材中的 选填字母序号。
A.长约的细线
B.长约的橡皮绳
C.直径约的均匀铁球
D.直径约的均匀木球
用停表测量单摆的周期。当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为，单摆每经过最低点计一次数，当数到时停表，秒表的示数为，该单摆的周期是 。
某同学测量出多组周期、摆线长的数值后，画出图线如图所示，此图线斜率为，纵轴上截距为，则重力加速度为________，小球半径为________。
测得的重力加速度数值小于当地的重力加速度的实际值，造成这一情况的原因可能是________。选填字母序号。
A.开始摆动时振幅较小
B.小球的质量较大
C.开始计时时，过早按下秒表
D.测量周期时，误将摆球次全振动的时间记为次全振动的时间
12. 用双缝干涉测量某种单色光的波长的实验装置如图甲所示，光屏上某点到双缝、的路程差为，如图乙所示，已知真空中的光速为，如果用频率为的橙色光照射双缝：
该橙光的波长是________．
点出现________填“亮”或“暗”条纹．
仅将橙光换成红光，则光屏上相邻两亮条纹的中心间距________填“变大”“变小”或“不变”．
五、计算题（本大题共3小题，共40.0分）
13.（12分） 民航客机一般都有紧急出口，发生意外情况的飞机紧急着陆后，打开紧急出口，狭长的气囊会自动充气，形成一条连接出口与地面的斜面，人员可沿着斜面滑行到地上，如图甲所示，图乙是其简化模型．若紧急出口下沿距地面的高度，气囊所构成的斜面长度。质量的某旅客从斜面顶端由静止开始滑到斜面底端。已知旅客与斜面间摩擦因数，不计空气阻力及斜面的形变，旅客下滑过程中可视为质点，取重力加速度。求：
旅客沿斜面下滑时的加速度大小；
旅客滑到斜面底端时的速度大小；
旅客从斜面顶端滑到斜面底端的过程中，斜面对旅客所施加的支持力的冲量的大小和方向。
14.（12分） 如图所示，两根足够长的平行金属导轨、固定在倾角的绝缘斜面上，顶部接有一阻值的定值电阻，下端开口，轨道间距，整个装置处于磁感应强度的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向上，质量的金属棒置于导轨上，在导轨之间的电阻，电路中其余电阻不计，金属棒由静止释放后沿导轨运动时始终垂直于导轨，且与导轨接触良好，不计空气阻力影响，已知金属棒与导轨间动摩擦因数，，，取．
求金属棒沿导轨向下运动的最大速度．
求金属棒沿导轨向下运动过程中，电阻上的最大电功率．
若从金属棒开始运动至达到最大速度的过程中，电阻上产生的焦耳热总共为，求这个过程的经历的时间．
15. （16分） 如图所示，在平面内有一边界为圆形为圆心，为圆弧上一点，且与轴平行，方向垂直平面向里的匀强磁场区域，区域半径，圆心处有一粒子源，粒子源可以在图示第Ⅰ象限范围内向各个方向均匀射出质量为、带电荷量、速度的粒子，不考虑粒子间的相互作用．求：
沿轴负方向射入的粒子，刚好从的中点图中未画出垂直射出磁场，磁感应强度的大小及该粒子在磁场中运动的时间；
若要所有粒子都不能打到轴上，磁感应强度的最小值为多少？
若，则能打到轴上的粒子占比为多少？泉州科技中学2022-2023学年高二下学期期末考试
物理试卷
答案和解析
【答案】
1. 2. 3. 4.
5. 6. 7.
8.
9. ；
10. 沿轴负方向；
11. 、；。
12. ；暗；变大。
13. 解：设斜面倾角为，则有
所以
对沿斜面下滑时的旅客受力分析，由牛顿第二定律可得
解得旅客沿斜面下滑时的加速度大小
旅客从斜面顶端由静止开始滑到斜面底端，据运动学公式可得
解得旅客滑到斜面底端时的速度大小
旅客从斜面顶端由静止开始滑到斜面底端，据运动学公式可得
解得旅客从斜面滑到斜面底端所需时间
对沿斜面下滑时的旅客受力分析，斜面对旅客所施加的支持力
由冲量定义式
解得旅客从斜面顶端滑到斜面底端的过程中，斜面对旅客所施加的支持力的冲量大小
方向竖直斜面向上。
14. 解：金属棒由静止释放后，沿斜面做变加速运动，加速度不断减小，当加速度为零时有最大速度，
由牛顿第二定律
解得
金属棒以最大速度匀速运动时，电阻上的电功率最大，此时
联立解得
设金属棒从开始运动到达到最大速度过程中，沿导轨下滑距离为，由能量守恒定律
根据焦耳定律
联立解得
解得
由动量定理：
解得。
15. 解：由几何关系可知，此时粒子的轨道半径
由 得
解得：
由 或者得
粒子在磁场中运动的时间
由题意：只要沿轴负方向射入的粒子，射出磁场时速度方向沿轴正方向，就可以满足题意．
由几何关系可知，此时粒子的轨道半径
由 得
解得：
即若要所有粒子都不能打到轴上，磁感应强度的最小值为
当时，由得
当粒子射出磁场区域时的速度方向沿轴正方向时，粒子刚好不能达到轴上，假设该粒子轨迹所对圆心角为，根据几何关系得：
解得：
所以，能打到轴上的粒子占比为
【解析】
1. 【分析】
根据磁环处于悬浮状态，可以确定两个磁环之间的作用力是斥力；以、整体为研究对象，、内部斥力是内力，根据平衡求解受到的支持力；根据牛顿第三定律，得到对底座的压力大小。
【解答】
以、整体为研究对象，由平衡条件可知，对的支持力为，再由牛顿第三定律，对的压力大小也是，项正确。
2. 【分析】
本题考查了匀变速直线运动的规律。根据位移差公式计算加速度；匀变速直线运动中间时刻瞬时速度等于该过程平均速度；根据速度时间关系式计算点速度；根据速度时间关系式计算点速度，再根据位移时间关系式计算达点之后内的位移。
【解答】
A.汽车从点运动到点和从点运动到点的时间均为，根据可得，故A正确；
B.根据匀变速直线运动中间时刻瞬时速度等于该过程平均速度可得，故B错误；
C.点的瞬时速度为解得，故C错误；
D.点的瞬时速度为，汽车在到达点之后内的位移，故D错误。
3. 解：、“嫦娥三号”卫星绕月球做匀速圆周运动，轨道半径为，则它绕月球做匀速圆周运动的速度大小为，故A错误．
B、对于“嫦娥三号”卫星绕月球做匀速圆周运动过程，由万有引力提供向心力得：
，
在月球表面，重力等于万有引力，则得：
由解得：，故B正确；
C、由万有引力提供向心力得：
由解得，故C错误；
D、月球的质量为，月球的平均密度为，故D错误．
故选：．
“嫦娥三号”卫星绕月球做匀速圆周运动，轨道半径为，由公式求解速度大小；根据万有引力等于向心力列式，可求得月球的质量，由重力等于向心力，可求得在月球上发射卫星的最小发射速度；根据重力等于万有引力可求得物体在月球表面自由下落的加速度大小；根据密度公式求解月球的平均密度．
解决本题的关键掌握万有引力提供向心力，以及万有引力等于重力，列式进行求解．
4. 【分析】
均匀变化的磁场产生稳定的电场，掌握电荷在电场中的运动，理解动能定理的应用，注意电荷在电场力作用下做功是解题的关键。
【解答】
由题意可知，如图所示的磁场在均匀增加时，则会产生顺时针方向的涡旋电场，那么正电荷在电场力作用下，做顺时针方向圆周运动，
根据动能定理，转动一周过程中，动能的增量等于电场力做功，
则为，故C正确，ABD错误。
故选C。
5. 【分析】
物体做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律可以求得物体的加速度的大小，再由位移时间公式求得位移，有求得拉力做功；根据速度公式可以求得物体的速度的大小，由来求得瞬时功率；根据求得平均功率．
在计算平均功率和瞬时功率时一定要注意公式的选择，只能计算平均功率的大小，而可以计算平均功率也可以是瞬时功率，取决于速度是平均速度还是瞬时速度．
【解答】
A.由牛顿第二定律可以得到，，所以，时间内通过的位移为，拉力做功为，故A正确；
时刻的速度为，所以时刻的功率为，故B错误，C正确；
D.平均功率，故D正确。
故选ACD。
6. 【分析】
表头改装成大量程电流表需要并联分流电阻，并流电阻越小，分流越多，量程越大表头改装成电压表需要串联分压电阻，分压电阻越大，分得的电压越大，量程越大然后再根据电路的串并联知识分析即可．
【解答】
电流表的量程大于的量程，故电流表的内阻小于的内阻电压表的量程大于的量程，故的电阻大于的电阻由图可知，两电流表并联，故两流表两端的电压相等，两表由同一电流表改装而成，而将电流表扩大量程时为并联一小电阻，故相当于为四个电阻并联，故两表头中电流相同，故两表的偏角相同，故中的电流要大于中的电流，故的读数比的读数大，故A错误，B正确
两电压表串联，故通过两表的电流相等，故的读数比的读数大，两电压表串联，通过表头的电流相等，表头指针偏转角度相等，电压表的偏转角等于电压表的偏转，故C错误，D正确
故选：．
7. 解：、线圈转动产生的最大感应电动势为，从图示位置开始计时，线框产生的感应电动势的瞬时值表达式，故A错误；
B、从图示位置开始转过的过程中，产生的平均感应电动势，形成的平均感应电流为，通过导线横截面的电荷量，故B正确；
C、线圈转动形成的感应电流最大值，线框中感应电流的有效值，故C正确；
D、线框转一周克服安培力所做的功，故D错误；
故选：。
由题可知，线圈中产生正弦式电流。感应电动势最大值，由及欧姆定律求解电流的有效值。根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律和电流的定义式求出电量。
本题关键是明确感应电动势的最大值和平均值的求解方法，明确法拉第电磁感应定律求解的是平均值。
8. 【分析】
根据左手定则判断载流子的电性，由此判断半导体材料的类型；根据最终洛伦兹力和电场力平衡列式，再根据电流的微观表达式，最后联立求解即可。
本题关键是明确霍尔效应的原理，知道左手定则中四指指向电流方向，注意单位体积内的载流子数目表达式的各物理量的含义。
【解答】
电流的方向为沿轴正方向，磁场的方向沿轴正方向，若上表面电势高，即上表面带正电，故粒子受到的洛伦兹力向上，故载流子是带正电的“空穴”，是型半导体，故A正确；
最终洛伦兹力和电场力平衡，有，电流的微观表达式为，且霍尔电势差大小满足关系，联立解得，霍尔系数越大，单位体积内的载流子数目越少，故B错误；
若只将磁场方向改为沿轴正方向，则平衡时有，又由，联立解得，则由原来的变为，大小无变化，、、和都为定值，则在垂直轴的两个侧面间产生的霍尔电势差会变小，选项C正确；同理，若只将电流方向改为沿轴正方向，则在垂直轴的两个侧面间产生的霍尔电势差不变，D错误。
9. 【分析】
作出光路图，由几何知识求出光线在点的入射角和折射角，由折射定律 求出折射率；由光路可逆得，光线在点离开介质球的方向与直线夹角本题考查对光的反射、折射现象的理解与运用能力，作出光路图，根据反射的对称性特点和几何知识求解入射角与折射角是关键。【解答】
根据几何关系可知进入介质球的折射角，
该介质球的折射率为；
由光路可逆得，光线在点离开介质球的方向与直线夹角为。
10. 【分析】
根据质点的振动方向，由图得到波的传播方向；由图得到波长，即可根据波速求得周期；进而由振幅求得路程。
机械振动问题中，一般根据振动图或质点振动得到周期、质点振动方向；再根据波形图得到波长和波的传播方向，从而得到波速及质点振动，进而根据周期得到路程。
【解答】
根据质点沿轴负方向振动，由“上下坡法”可得：波的传播方向为：沿轴负方向；
由图可得：波长，故周期，那么，质点在内通过的路程为；
故答案为：沿轴负方向；。
11. 【分析】
为减小实验误差应选择没有弹性的细线作摆线，选择质量大而体积小的金属球作为摆球；
从平衡位置开始计时，要记录好全振动的次数和总时间；
根据单摆周期公式求出图象的函数表达式，根据图示图象的斜率和纵截距求重力加速度和半径；
根据单摆周期公式求出重力加速度的表达式，然后分析实验误差。
单摆测定重力加速度的原理：单摆的周期公式，还要知道：摆角很小的情况下单摆的振动才是简谐运动；摆长等于摆线的长度加上摆球的半径，为减小误差应保证摆线的长度不变；单摆在摆动的过程中，摆长不能发生变化。在最低点，速度最快，开始计时误差较小。
【解答】
、实验过程单摆摆长应保持不变，应选择长约的细线作为摆线，摆线不能选择有弹性的橡皮绳，故A正确，B错误；
、为减小实验误差，应选择密度大而体积小的球作为摆球，应选择直径约的均匀铁球作为摆球，不要选用直径约的均匀木球，故C正确，D错误。
故选：；
由题目所给的操作过程知，全振动的次数为，那么周期；
摆线长度与摆球半径之和是单摆摆长，单摆摆长，单摆周期，由单摆周期公式变形可得：。结合图象的斜率和比截距有：，，所以，；
由单摆周期公式可知，重力加速度。
A、单摆在摆角小于时的运动是简谐运动，单摆的周期与摆幅无关，摆幅不影响重力加速度的测是量，故A错误；
B、为减小空气阻力对实验的影响，应选体积较小、质量较大的摆球，摆球质量大，测得的加速度更准确，故B错误；
C、测量周期时，过早按下秒表，则周期测量值偏大，由上述公式可知，重力加速度偏小，故C正确；
D、测量周期时，误将次记为次，则周期的测量值偏小，由上述公式可知，重力加速度偏大，故D错误；
故选：。
12. 【分析】根据求解该橙光的波长；
确定光屏上某点 到双缝 、 的路程差与波长的关系，根据亮条纹和暗条纹产生条件分析、判断条纹明暗；
根据根据条纹间距公式 分析条纹间距。
本题考查双缝干涉测量光的波长的实验，解题关键掌握干涉条纹的特点，注意条纹宽度的计算公式。
【解答】橙光的波长为
由于，故点是振动的减弱点，点出现暗条纹
根据，在其他条件不变的情况下，光的波长增大，相邻两亮条纹的中心间距变大．
13. 乘客受重力、支持力和摩擦力，根据牛顿第二定律列式求解即可；
乘客做匀加速直线运动，根据速度位移关系公式列式求解即可；
先根据位移时间关系公式列式求解时间，然后根据冲量的定义列式求解支持力的冲量，同时注意冲量的方向；
本题是课本的题目稍有改变，平时做题的时候，应重视课后练习，把课本吃透，然后再求提高．
14. 【解析】
本题考查电磁感应的综合应用，涉及到电磁感应中的电路问题、动生电动势、动量定理和能量转化和守恒等许多知识，难度较大。
解决本题的关键是要能根据题目情境理清整个问题的过程，即导体棒下滑，切割磁感线产生电动势，电路中有电流，导体棒受到安培力的作用，导体棒在安培力和摩擦力作用下加速度减小直至最大速度。
金属棒沿导轨向下运动达到最大速度时，受力平衡，根据受力分析建立平衡方程求解最大速度；
电阻上的电功率最大时，电路的电流最大，即金属棒达到最大速度时，由求解；
从金属棒开始运动至达到最大速度的过程中，根据能量守恒定律求解金属棒运动的位移，由位移求解整个过程中流过电路的电荷量，由电荷量分析安培力的冲量，再根据动量定理求解时间。
15. 根据几何关系得出粒子运动的轨道半径，再结合洛伦兹力提供向心力列出牛顿第二定律方程得出磁感应强度。进而求解时间。
只要沿轴负方向射入的粒子，射出磁场时速度方向沿轴正方向，就可以满足题意。
当粒子射出磁场区域时的速度方向沿轴正方向时，粒子刚好不能达到轴上。
本题是带电粒子在有界磁场中的运动问题，关键是画出轨迹并结合几何关系求解。
