福建省福州市六校2023-2024学年高二下学期期中联考物理试卷
学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．如图所示的电路中，灯泡和的规格相同。先闭合开关S，调节电阻R，使两个灯泡的亮度相同，再调节电阻，使它们都正常发光，然后断开开关S。下列说法正确的是( )
A.断开开关S后，灯闪亮后熄灭
B.断开开关S的瞬间，灯电流反向
C.断开开关后，两灯没有马上熄灭，是由于线圈L中存储了电能
D.重新接通电路，两个灯马上亮起
2．1831年10月28日，法拉第展示人类历史上第一台发电机圆盘发电机，如图为法拉第圆盘发电机的示意图，铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触，圆盘处于方向竖直向下的匀强磁场B中，圆盘以角速度ω顺时针旋转（从上往下看），则( )
A.圆盘转动过程中电流沿a到b的方向流过电阻R
B.圆盘转动过程中Q点电势比P点电势高
C.圆盘转动过程中产生的电动势大小与圆盘半径成正比
D.若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则转动一周，R上产生的焦耳热也变为原来的2倍
3．如图甲，套在长玻璃管上的线圈两端与电流传感器相连，将一强磁铁从竖直玻璃管上端由静止释放，电流传感器记录了强磁铁下落过程中线圈感应电流随时间变化的图像，如图乙所示，时刻电流为0，空气阻力不计，则( )
A.时刻，穿过线圈磁通量的变化率最大
B.时刻，强磁铁的加速度等于重力加速度
C.若只增加强磁铁释放高度，则感应电流的峰值变小
D.在到的时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加量
4．水袖是中国古典舞中用于情感表达和抒发的常用技巧，舞者的手有规律的振动传导至袖子上，给人营造出一种“行云流水”的美感，这一过程其实就是机械波的传播。现有一列简谐波某时刻的波形如图中实线所示，经过1s后的波形如图中的虚线所示。已知波的周期为T，且，则( )
A.当波向方向传播时，波速等于5m/s
B.若这1s内m处的质点M通过的路程为10cm，则波沿方向传播
C.当波沿方向传播时，m处的质点M和m处的质点N在这1s内通过的路程相等
D.当波沿方向传播时，再经过0.4s后，简谐波与实线波形图重合
二、多选题
5．一列简谐横波在0时刻的波动图如图甲所示，传播方向上有平衡位置相距为10m的两个质点P、Q（图中未画出），质点P的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是( )
A.该波沿x轴负方向传播 B.该波的波速为2m/s
C.6s时质点P沿y轴负方向振动 D.6s时质点Q沿y轴负方向振动
6．如图所示，甲图表示和两相干水波的干涉图样，设两列波各自的振幅均为5cm，且图示范围内振幅不变，波速和波长分别是1m/s和0.04m，B是AC连线的中点；乙图为一机械波源在同种均介质中做匀速运动的某一时刻的波面分布情况。两幅图中实线表示波峰，虚线表示波谷。则下列关于两幅图的说法中正确的是( )
A.甲图中A、B两点的竖直高差为5cm
B.甲图中B点正处于平衡位置且向水面下运动
C.从甲图所示时刻开始经0.02s，C点通过的路程为10cm
D.乙图中在E点观察到的频率比在F点观察到的频率高
7．如图所示，一束质量、速度和电荷量不全相等的离子，经过由相互垂直的匀强电场和匀强磁场组成的速度选择器后，进入另一个匀强磁场中并分裂为A、B两束，下列说法中正确的是( )
A.组成A束和B束的离子都带负电
B.组成A束和B束的离子动量大小可能相同
C.A束离子的比荷小于B束离子的比荷
D.速度选择器中的磁场方向垂直于纸面向外
8．如图甲所示，列车车头底部安装强磁铁，线圈及电流测量仪埋设在轨道地面（测量仪未画出），P、Q为接测量仪器的端口，磁铁的匀强磁场垂直地面向下、宽度与线圈宽度相同，俯视图如图乙。当列车经过线圈上方时，测量仪记录线圈的电流为0.12A。磁铁的磁感应强度为0.005T，线圈的匝数为10，ab边长度为0.2m，总电阻为，则在列车经过线圈的过程中，下列说法正确的是( )
A.线圈磁通量一直增加 B.线圈的电流方向先逆时针后顺时针方向
C.线圈安培力大小为N D.列车运行的速率为6m/s
三、填空题
9．如图甲所示，一个闭合的圆线圈半径为0.1m，一半处于匀强磁场中，时磁感线垂直线圈平面向里，磁感应强度随时间变化的关系图线如图乙所示，则在1s-2s内线圈中感应电流的方向为______（填“顺时针、逆时针”），电动势的大小为______V。
10．装有砂粒的试管竖直静浮于水面，如图所示。将试管竖直提起少许，然后由静止释放并开始计时，在一定时间内试管在竖直方向近似做简谐运动。（取竖直向上为正方向），其位移时间图像如图所示，则0到时间内，试管的速度______（填“变大”、“变小”），0到时间内，试管运动的距离______A（填“大于”、“小于”、“等于”）。
11．一列沿x轴传播的简谐横波在时刻的波形如图甲所示。M、N、P、Q是介质中的四个质点，M点位于平衡位置、P点和Q点分别位于波谷和波峰，M处于平衡位置，N点的位移为-4cm，M点的振动情况如图乙所示。则Q的平衡位置坐标为______m，传播速度大小为______m/s。
四、计算题
12．如图所示，水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ，两平行金属导轨间距m，M和P之间接入电动势为V、Ω的电源，现垂直于导轨搁一根质量kg、电阻Ω的金属棒ab，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度为T，方向与水平面夹角为，且指向右斜上方，金属棒刚好能静止。（g取10m/s，，），求：
（1）导体棒静止时ab中电流及导体棒ab所受安培力大小；
（2）摩擦力大小为多少；
（3）若B的大小和方向均能改变，则要使ab棒所受支持力为零，B的大小至少为多少。
13．某科研小组为了芯片的离子注入而设计了一种新型质谱仪，装置如图所示。直边界MN的上方有垂直纸面向外的匀强磁场，（N为圆与边界的切点）磁感应强度大小为B，其中以O点为圆心、半径为R的圆形区域内无磁场，芯片的离子注入将在圆形区域内完成。离子源P放出的正离子经加速电场加速后在纸面内垂直于MN从M点进入磁场，加速电场的加速电压U的大小可调节，已知M、N两点间的距离为2R，离子的比荷为k，不计离子进入加速电场时的初速度及离子的重力和离子间的相互作用。
（1）求能经过圆心O的离子在磁场中运动速度的大小；
（2）若要离子能进入圆形区域内，求加速电压U的调节范围；
（3）求能进入到圆形区域内的离子在磁场中运动的最短时间。（已知）
14．如图甲所示，金属导轨MN和PQ平行，间距m，与水平面之间的夹角，匀强磁场磁感应强度大小T，方向垂直于导轨平面向上，MP间接有阻值Ω的电阻，质量kg，电阻Ω的金属杆ab垂直导轨放置，金属杆与导轨间的动摩擦因数为。现用恒力F沿导轨平面向上拉金属杆ab，使其由静止开始运动，当金属杆达到稳定状态时，通过电阻R的电荷量为3.5C。金属杆始终与导轨接触良好，对应过程的图像如图乙所示，取m/s，，，导轨足够长且电阻不计，求：
（1）恒力F的大小及金属杆1s时的加速度大小；
（2）从金属杆开始运动到刚达到稳定状态，其运动的距离大小；
（3）从金属杆开始运动到刚达到稳定状态，金属杆上产生的焦耳热；
（4）从金属杆开始运动到刚达到稳定状态，其运动的时间。
五、实验题
15．某同学用如图所示的电路探究影响感应电流的因素，G为灵敏电流计（已知电流由“+”接线柱流入，指针向右偏转；电流由“-”接线柱流入，指针向左偏转），采用如下步骤完成实验：
（1）如图（a），将条形磁铁的S极向下插入线圈的过程中，该同学发现灵敏电流计的指针______（填“向左偏转”“向右偏转”或“不偏转”）。
（2）如图（b），将条形磁铁的N极向上抽出线圈的过程中，该同学发现灵敏电流计的指针______（填“向左偏转”“向右偏转”或“不偏转”）。
（3）经过多次实验操作，得出结论：当穿过线圈的磁通量增大时，感应电流的磁场方向与条形磁铁在线圈内产生的磁场方向______（填“相同”“相反”或“没有关系”）；当穿过线圈的磁通量减小时，感应电流的磁场方向与条形磁铁在线圈内产生的磁场方向______（填“相同”“相反”或“没有关系”）。
16．（1）在用单摆测定当地重力加速度的实验中，下列器材和操作最合理的是( )
A B. C. D.
（2）某同学课后想利用身边的器材再做一遍“单摆测量重力加速度”的实验。他找了一块外形不规则的小金属块代替小球进行实验。
①如图所示，实验过程中他先将金属块用细线系好，结点为M，将细线的上端固定于O点。
②利用刻度尺测出OM间细线的长度l作为摆长，利用手机的秒表功能测出金属块做简谐运动的周期T。
③在测出几组不同摆长l对应的周期T的数值后，他作出的图像如图所示。
④根据作出的图像可得重力加速度的测量值为______m/s2。（，计算结果保留三位有效数字）
（3）相比于实验室作出的图像，该同学在家做实验的图像明显不过原点，其中横轴截距绝对值的意义为______。
（4）实验过程中，该同学误将摆球51振动的时间记为50次，则重力加速度的测量值会______。（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）
参考答案
1．答案：C
解析：AB.两灯规格相同，亮度相同，则流经两灯的电流相同。断开开关S后，由于线圈产生自感电动势，流过和的电流在原来的基础上减小，电流方向与原电流方向相同，电流方向与原电流方向相反，且灯不会闪亮，两灯逐渐熄灭，故AB错误；C.断开开关后，磁场能向电能转化，电路中的电能来自线圈储存的磁场能，故C正确；D.重新接通电路，立刻亮起，由于线圈产生自感电动势，灯逐渐亮起，故D错误。故选C。
2．答案：D
解析：AB.圆盘转动可等效看成无数轴向导体切割磁感线，从上向下看圆盘顺时针转动，根据右手定则可知圆盘中心电势比边缘要低，即Q点电势比P点电势低，电流沿b到a的方向流过电阻R，故AB错误；C.根据法拉第电磁感应定律可知感应电动势则感应电动势大小与圆盘半径的平方成正比，故C错误；D.转动一周电流在R上产生的焦耳热为若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则转动一周，R上产生的焦耳热也变为原来的2倍，故D正确。故选D。
3．答案：B
解析：A.时刻电流为0，说明感应电动势为0，根据法拉第电磁感应定律有可知穿过线圈磁通量的变化率为0，故A错误;B.时刻电流为0，则强磁铁不受安培力，只受重力，所以强磁铁的幼加速度等于重力加速度，故B正确;C.若只增加强磁铁释放高度，则感应电流的峰值要变大，故C错误;D.在到的时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加量加上线圈的内能，故D错误。故选B。
4．答案：B
解析：A.若波向-x方向传播，由于经过1s后的波形如图中的虚线所示，则有根据题意有解得为根据图像可知波长为4m，则波传播速度为故A错误;B.若这1s内处的质点M通过的路程为10cm，由于即质点运动时间为，由于可知，将实线波形向右平移得到虚线波形，可知，若这1s内x=1处的质点M通过的路程为10cm，则波沿+x方向传播，故B正确；C.当波沿+x方向传播时，在这1s内有根据题意有解得由于可知，质点M通过的路程为根据同侧法，波沿+x方向传播，质点N沿y轴正方向运动，其在一个周期内运动的路程为由于质点计时起点时刻衡位置运动，则其在内运动的路程大于一个振幅2cm，可知质点N在这1s内通过的路程大于10cm，即x=1处的质点M和x=2.5处的质点N在这1s内通过的路程不相等，故C错误;D.根据上述，当波沿-x方向传播时，周期由于即时间间隔不等于周期的整数倍，可知，当波沿-x方向传播时，再经过0.4s后，简谐波与实线波形图不重合，故D错误。故选B。
5．答案：AD
解析：A.根据图乙可知，质点P从0时刻开始向下振动，根据上下坡法可知该波沿x轴负方向传播，故A正确;B.根据图甲可知该波的波长λ为4m，根据图乙可知，该波的周期T为4s，则该波的波速为故B错误;C.t=0s时刻质点P沿-y方向振动，t=6s时刻正好为1.5T，所以6s时质点P沿y轴正方向振动，故C错误;D.P和Q平衡位置相距10m，正好为2.5λ，则P和Q的振动情况完全相反，6s时质点P沿y轴正方向振动，则6s时质点Q沿y轴负方向振动，故D正确。故选AD.
6．答案：BD
解析：A.甲图中A点是实线交点，表明此时位于波峰处，此时位移为10cm,C点位于波谷处，B点位于平衡位置，B点此时的位移为零，此时A、B两点的竖直高差为10cm，故A错误；B.振动由C点向A点传播，图中B点正处于平衡位置且向水面下运动，故B正确;C.波的周期为,C点的振幅为从甲图所示时刻开始经0.02s，为半个周期，C点通过的路程为故C错误;D.乙图中波源向左运动，在E点观察到的频率变高，在F点观察到的频率变低，所以在E点观察到的频率比在F点观察到的频率高，故D正确。故选BD。
7．答案：AB
解析：A.A束和B束的离子进入磁场后都向右偏，根据左手定则可以判断A束和B束的离子都带负电，故A正确;C.A、B束离子的速度相同，而A束离子在磁场中的偏转半径较小，由得，A束和B束的离子通过速度选择器后速度相同，磁场相同，所以A束离子的比荷大于B束离子的比荷，故C错误；B.根据，A束离子的比荷大于B束离子的比荷，而它们的电荷量关系未知，则无法判断离子质量关系。当质量相同时，动量也相同，故B正确;D.速度选择器中A、B束离子所受静电力向左，所以所受洛伦兹力应向右，结合左手定则可判断磁场方向应垂直于纸面向里，故D误。故选AB。
8．答案：BD
解析：AB.在列车经过线圈的上方时，由于列车上的磁场的方向向下，所以线圈内的磁通量方向向下，先增大后减小，根据楞次定律可知，线圈中的感应电流的方向为先逆时针，再顺时针方向，故A错误，B正确；C.线圈的安培力大小为故C错误；D.导线切割磁感线的电动势为根据闭合电路欧姆定律可得联立，解得故D正确。故选BD。
9．答案：顺时针；
解析：1~2s内，线圈中磁场的磁感应强度为负，磁感应强度垂直线圈平面向外且磁通量增大，由“增反减同可知，感应电流产生的磁场垂直线圈平面向里，根据安培定则可知，感应电流的方向为顺时针；
根据法拉第电磁感应定律
其中
由图乙可知，磁感应强度的变化率为
解得
10．答案：变大；小于
解析：由图可得，0到时间内，位移从正向最大位移到零，则速度由零增大，故试管的速度在变大;0到时间内，试管做加速运动，则0到时间内平均速度小于到时间内的平均速度，由于0到时间内，试管的路程为A，所以0到时间内，试管的路程小于.
11．答案：3.2；12
解析：由图甲可得MN两点间的相位差为
则
所以到之间的距离
解得
则Q的平衡位置坐标为
由图乙可得，周期为
则波速为
12．答案：（1）；（2）；（3）
解析：（1）导体棒受到的安培力大小为
（2）根据左手定则可知，棒ab所受的安培力方向垂直与棒斜向作上方，其受力截面图为
根据平衡条件
13．答案：（1）；（2）；（3）
解析：（1）由几何关系，则能经过圆心O的离子在磁场中运动的半径为
根据
可得速度的大小
（2）能进入圆形区域的粒子速度最小时轨迹与圆相切，圆心为，则由几何关系
解得
进入圆形区域的粒子速度最大时轨迹与圆相切，圆心为N，则由几何关系
根据
解得
可得
（3）离子运动时间最短时，其对应的轨迹圆圆心角最小，由几何关系可知，此时由M点向圆周引切线，该弦所对的圆弧对应的圆心角最小，则
可知
该圆弧所对的圆心角
能进入到圆形区域内的离子在磁场中运动的最短时间
14．答案：（1）；（2）；（3）；（4）
解析：（1）当金属杆匀速运动时，由平衡条件得
由题图乙知金属杆匀速运动时，则
联立代入相关已知数据求得
由图乙知金属杆1s时的速度大小为，求得此时金属杆受到的安培力大小为
由牛顿第二定律有
解得此时金属杆的加速度大小为
（2）由
联立可得
（3）从金属杆开始运动到刚到达稳定状态。由动能定理得
又
联立代入相关已知数据求得
可得金属杆上产生的焦耳热
（4）全程根据动量定理
其中
解得
15．答案：（1）向右偏转（2）向右偏转（3）相反；相同
解析：（1）将条形磁铁的$极向下插入线圈的过程中，穿过线圈的磁通量增大，感应电流的磁场与条形磁铁在该处产生的磁场方向相反，即感应电流的磁场方向向下，根据右手定则可知，感应电流从灵敏电流表的“+”极流入，指针向右偏转.
（2）将条形磁铁的N极向上抽出线圈的过程中，穿过线圈的磁通量减小，感应电流的磁场与条形磁铁在该处产生的磁场方向相同，即感应电流的磁场方向向下，根据右手定则可知，感应电流从灵敏电流表的“-”极流入，指针向右偏转。
（3）经过多次实验操作，可总结结论：当穿过线圈的磁通量增大时，感应电流的磁场方向与条形磁铁在线圈内产生的磁场方向相反；当穿过线圈的磁通量减小时，感应电流的磁场方向与条形磁铁在线圈内产生的磁场方向相同。
16．答案：（1）C（2）9.87（3）金属块重心到结点M的间距（4）偏小
解析：（1）单摆的细线的长度不可改变，细线的质量与小球相比可以忽略，小球的直径与细线的长度相比也能够忽略，即细线的弹性若小球的密度大，可知，合理的是细丝线与铁球构成的装置，且悬点用铁夹夹住固定。故选C。
（2）令金属块重心到结点的间距为d，则摆长为
根据单摆周期公式有解得
结合图像有
解得
（3）根据上述有
结合图像解得
可知，横轴截距绝对值表示金属块重心到结点M的间距。
（4）单摆运动的周期
根据单摆周期公式有
解得
若将摆球51振动的时间记为50次，则周期的测量值偏大，可知，重力加速度的测量值偏小。
