2022-2023学年福建省莆田市高二（下）期末质量监测物理试卷
一、单选题（本大题共4小题，共16.0分）
1. 光学在生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是( )
A. 光学镜头上的增透膜是应用了光的偏振
B. 观看立体电影时戴的眼镜是应用了光的干涉
C. 肥皂膜在阳光下呈现彩色条纹是光的干涉现象
D. 拍摄池中的游鱼时为减少水面反射光干扰，在镜头前装滤光片是应用了光的衍射
2. 一定质量理想气体的体积与温度的关系如图所示，该气体经状态的变化过程。状态、、、对应的压强分别为、、、，下列关系式正确的是( )
A. B. C. D.
3. 在如图所示的电路中，和是两个相同的灯泡。线圈的自感系数足够大，其直流电阻不可忽略。下列说法正确的是( )
A. 闭合开关时，先亮，逐渐变亮
B. 断开开关时，流过、的电流大小相等
C. 断开开关时，闪亮一下再熄灭
D. 断开开关的瞬间，左端电势比右端电势高
4. 英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发涡旋电场。如图所示，一个半径为的绝缘光滑细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场，环上套一电荷量为的带正电的小球。已知磁感应强度随时间均匀增加，其变化率为，若小球从静止释放，在环上运动两圈回到初位置时的动能是( )
A. B. C. D.
二、多选题（本大题共4小题，共24.0分）
5. 气压式升降椅通过气缸上下运动来控制椅子升降，气缸与椅面固定连接，柱状气动杆与底座固定连接。可自由移动的气缸与气动杆之间封闭一定质量的理想气体，初态如图所示，气缸气密性、导热性良好，忽略与气动杆之间的摩擦，若一个人坐在椅子上，气体最终达到稳定状态，与初态相比( )
A. 气体的温度降低
B. 气体的压强增大
C. 所有气体分子的运动速率均减小
D. 气体分子单位时间内与缸壁单位面积碰撞的次数增加
6. 我国航天员王亚平在天宫课堂演示了微重力环境下的水球光学实验。如图所示，往水球球心注入空气，形成一个同心球形气泡，内球面半径为，外球面半径为。若一细光束以的入射角从点射入水球，折射光线刚好与其内球面相切，到达外球面上的点。已知真空中光速为，，则( )
A. 水的折射率 B. 水的折射率为
C. 细光束从点到点所用时间 D. 细光束从点到点所用时间为
7. 超成像原理是通过探头向人体发射超声波，遇到人体组织产生反射，经仪器处理形成超图像。探头沿轴正方向发射一列简谱超声波，如图所示，时刻波恰好传到质点，质点的平衡位置横坐标为，已知该超声波在人体内传播的速度，下列说法正确的是( )
A. 该超声波的频率为
B. 质点起振方向沿轴负方向
C. 时，质点到达波谷
D. 质点第一次位移为的时刻是
8. 一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻、和的阻值分别为、和，为正弦交流电源，输出电压的有效值恒定，当开关闭合和断开时，变压器输出端功率相等。下列说法正确的是( )
A. 开关闭合和断开时，变压器副线圈两端电压比为
B. 开关闭合和断开时，变压器副线圈两端电压比为
C. 变压器原、副线圈匝数比为
D. 变压器原、副线圈匝数比为
三、填空题（本大题共3小题，共18.0分）
9. 如图所示为某正弦式半波电流的图，则该电流的最大值为 ，有效值为 ，时的瞬时值为 。
10. 如图所示，在一竖直面内有两根平行的长直导线和，通有大小相等、方向相反的电流，、两点与两导线共面，点在两导线中间，与两导线的距离均为，点在导线上方，与导线的距离也为，现测得点的磁感应强度大小为，方向垂直纸面 选填“向里”或“向外”；若去掉导线后，点的磁感应强度大小为 ，方向垂直纸面 选填“向里”或“向外”。
11. 年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速器，其原理如图所示，这台加速器由两个铜质形盒构成，若不计粒子在电场中的运动时间，工作时交变电场的周期和粒子做圆周运动的周期的关系为： 。选填“”、“”或“”，粒子从 选填“磁场”或“电场”中获得动能的增量，仅增大交变电压，粒子在形盒中运动的时间变 选填“长”或“短”。
四、实验题（本大题共2小题，共12.0分）
12. 小田同学在实验室利用如图甲所示的单摆测量当地的重力加速度。
如图乙所示，用螺旋测微器测摆球的直径，测得_____；
测量单摆周期时，计时的起止位置应选在小球运动过程中的_____选填“最高点处”或“平衡位置处”；
该同学测得多组周期和摆长的数据，利用计算机拟合得出如图丙所示的图像，其关系方程为：。由此可以得出当地重力加速度_____。取，结果保留位有效数字
13. 某物理兴趣小组研究两个小球在轨道末端碰撞前后的动量关系，装置如图所示。安装好实验装置，记录重锤线所指的位置。经测定两个直径相同的小球、质量分别为、，实验时，不放小球，让小球从固定的斜槽上点自由滚下，在水平面上得到一个落点位置；将小球放置在斜槽末端，让小球再次从斜槽上点自由滚下，与小球发生正碰，在水平面上又得到两个落点位置，三个落点位置标记为、、，用刻度尺测出、和。
如果实验操作正确，小球碰后在水平面上的落点位置为_____选填“”、“”或“”；
要验证碰撞前后动量守恒，需验证关系式_____用、、、和表示；
同学们做了多组测量，取，，横纵坐标取相同标度，作出图像，该图像接近于图_____。
A. ． ．
五、计算题（本大题共3小题，共30.0分）
14. 年月日在杭州举行中国质谱学术大会。某种带有速度选择器的质谱仪如图所示，一个带正电的粒子从狭缝进入速度选择器做直线运动，经狭缝后垂直进入偏转磁场，最后打在荧光屏上的点。已知速度选择器、两板间的电压为，间距为，板间磁场的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向外；偏转磁场的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向外。已知、两点间的距离为，粒子重力忽略不计，求
带电粒子离开速度选择器时的速度大小；
带电粒子的比荷。
15. 如图甲所示，一质量为的物块与轻质弹簧连接，静止在光滑水平面上，物块向右运动。已知时刚与弹簧接触，时弹簧压缩至最短，此过程、的图像如图乙所示，弹簧始终处于弹性限度内，求
物块的质量；
此过程中，弹簧弹性势能的最大值；
当弹簧恢复至原长的瞬间，物块的速度。
16. 据媒体报道，采用先进电磁弹射技术的航母福建舰已经完成动力和系泊试验。某研究性学习小组开展电磁弹射系统模型的设计研究，如图甲所示，两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为，电阻不计，导轨区域存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为。一质量为、电阻为的金属棒，垂直放在导轨间。实验时，将质量为的绝缘模型飞机图中未画出锁定在金属棒上；时开关与接通，金属棒从静止开始推动模型飞机一起加速；时刻，模型飞机达到起飞速度并立即与金属棒解锁，同时掷向接通定值电阻；时刻金属棒停止运动，全过程金属棒的图像如图乙所示，已知恒流源的电流为，不计空气阻力和飞机起飞对金属棒速度的影响，全过程金属棒与导轨接触良好，求
飞机起飞的速度大小；
飞机起飞后通过金属棒的电荷量；
全过程金属棒的位移大小。
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，故A错误；
B.观看立体电影时戴的眼镜是应用了光的偏振，故B错误；
C.肥皂膜在阳光下呈现彩色条纹是光的干涉现象，故C正确；
D.反射光是偏振光，摄影师在拍摄池中的游鱼是在照相机前装了偏振滤光片，应用了光的偏振现象减弱水面反射光的影响，故D错误。
故选C。
2.【答案】
【解析】由题图可知，、在一条等压线上，则有 ，、在一条等压线上，则有 ，由理想气体的状态方程 ，可知 越小，压强越大，因此则有
ABC错误，D正确。
故选D。
3.【答案】
【解析】A.灯与电感线圈串联，当开关闭合时，灯立即发光，通过线圈的电流增大，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知线圈产生的感应电动势与原来电流方向相反，阻碍电流的增大，通过线圈的电流只能逐渐增大，逐渐亮起来。所以比先亮，故A错误；
B.当开关断开后，灯泡、构成闭合回路，流过 、 的电流大小相等，故B正确；
C.由于线圈直流电阻不可以忽略，当电流逐渐稳定时，线圈不产生感应电动势，的电流比的电流大，当开关断开后，由于自感，线圈中的电流只能慢慢减小，其相当于电源，与灯泡、构成闭合回路放电，两灯都过一会儿熄灭，由于稳定后的电流比的电流大，所以不会闪亮一下，故C错误；
D.断开开关的瞬间，线圈相当于电源，电流向左通过 ，因此 左端电势比右端电势低，故D错误。
故选B。
4.【答案】
【解析】变化磁场在圆环所在位置产生的感应电动势为
若小球在环上运动两圈，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是
根据动能定理可得
解得
故选C。
5.【答案】
【解析】A.因为气缸导热性良好，故密封气体温度不变，故A错误；
B.密封气体温度不变，体积减小，由公式
得气体压强增大，故B正确；
C.密封气体温度不变，平均分子运动速率不变，是大量分子统计结果，不是所有分子速率都不变或减小，故C错误；
D.气体温度不变，体积减小，所以分子密度增大，气体分子单位时间内与缸壁单位面积碰撞的次数增加，故D正确。
故选BD。
6.【答案】
【解析】如图
由题意，入射角
内球面半径为
外球面半径为
则折射角
水的折射率
故A正确，B错误；
光在水中的速度
根据几何关系
细光束从点到点所用时间为
故C错误，D正确。
故选AD。
7.【答案】
【解析】A.由图知该超声波的波长为
则周期为
该超声波的频率为
故A错误；
B.由图可知，根据波形平移法可知质点开始振动的方向沿轴负方向，则质点起振方向沿轴负方向，故B正确；
C.波从传播的的时间
到 时，质点振动的时间为
所以 时，质点到达平衡位置，故C错误；
D.由图可知振幅为
质点的振动方程为
当 时，解得
故D正确。
故选BD。
8.【答案】
【解析】由题意知开关闭合和断开时，变压器输出的功率相等，设为，设闭合开关时，副线圈电压为 ，断开开关时，副线圈电压为 ，根据
可得
解得
故A正确，B错误；
由于输出功率相等有
可得
当开关闭合时
当开关断开时
联立解得
故C错误，D正确。
故选AD。
9.【答案】
【解析】根据图像，该交流电的最大电流为 。
时间内交流电的最大值为
根据有效值的定义有
得
时间内交流电的最大值为
时电流的瞬时值为
10.【答案】 向里 向外
【解析】根据右手螺旋定则可知两导线在点形成磁场方向相同，故磁感应强度方向纸面向里。
由于两导线电流大小相等，点与两导线的距离也相等，故单根导线在点形成磁感应强度大小为，故撤掉导线后，点磁感应强度大小为，根据安培定则可知点磁场方向垂直纸面向外。
11.【答案】 电场 短
【解析】由回旋加速器的工作原理可知，欲使粒子每次经过狭缝时都被加速，若不计粒子在电场中的运动时间，应满足交变电场的周期与带电粒子做圆周运动的周期相等；
粒子在电场中加速，获得动能的增量；
带电粒子每次经过狭缝，交变电场使粒子加速，有
仅增大交变电压，粒子达到最大动能被加速的次数减少，粒子在形盒中运动的时间变短。
12.【答案】 平衡位置
【解析】根据螺旋测微器的读数规律，该读数为
为了减小测量误差，测量单摆周期时，计时的起止位置应选择在小球运动过程中的速度大，便于快速确定位置的最低点，即选择平衡位置作为计时起点。
根据
则有
结合题中函数可知
解得
13.【答案】
【解析】若碰撞为弹性碰撞，则有
解得
，
由于 、 则有
即小球单独滚下的落地点为，小球碰后的落地点为，小球落地点为，即小球碰后在水平面上的落点位置为。
碰撞前后动量守恒，则有
小球飞出后做平抛运动，竖直高度相同，则有
解得需要验证关系式为
根据
解得
即图像斜率大于，由于横纵坐标取相同标度，可知第一个选择性最接近。
故选A。
14.【答案】 ；
【解析】带电粒子在速度选择器中做匀速直线运动，有
解得
带电粒子进入偏转电场做圆周运动，有
解得
15.【答案】 ； ；
【解析】物块、及弹簧组成的系统动量守恒，根据动量守恒定理可知
其中 ， ，则解得
当弹簧被压缩到最短时，弹簧的弹性势能最大，则
代入数据解得
从刚与弹簧接触到弹簧恢复至原长的过程动量守恒，则
代入数据解得
16.【答案】 ； ；
【解析】 时开关与接通，，已知恒流源的电流为，则
根据公式
解得飞机起飞的速度大小为
时间里，流过的电荷量为
时间里，流过的电荷量为，根据动量定理有
解得
飞机起飞后通过金属棒的电荷量为
时间里，金属棒的位移大小为
解得
时间里，根据
解得
全过程金属棒的位移大小为
解得
第1页，共1页
