精品解析：福建莆田第十中学2024-2025学年度下学期期中考试高二物理试卷

莆田十中2024-20265学年度下学期期中考考试试卷 高二 物理 本试卷满分为100分，考试时间为75分钟。 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，只有一项是符合题目要求的。 1. 一列简谐横波在时刻的波形图如图甲所示，Р是介质中的一个质点，图乙是质点Р的振动图像。下列说法不正确的是（　　） A. 该波的振幅为4cm B. 该波的传播方向沿x轴正方向 C. 该波的波速为2m/s D. 时质点P沿y轴负方向运动 2. 如图所示，铝管竖直放置在水平桌面上，把一枚小磁体从铝管上端管口放入，小磁体不与管壁接触，且无翻转，不计空气阻力。小磁体在铝管内下落的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 小磁体的机械能不变 B. 小磁体做自由落体运动 C. 铝管对桌面的压力大于铝管的重力 D. 小磁体动能的增加量大于重力势能的减少量 3. 如图所示，宽为L的金属导轨竖直放置，上端接有一阻值为R的电阻，导轨上有一质量为m、电阻也为R的金属棒，与导轨始终接触良好且无摩擦，且保持水平。垂直于导轨平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。不计导轨的电阻，重力加速度为g。将金属棒由静止释放，当运动达到稳定时，其速度大小为（　　） A. B. C. D. 4. 如图所示，理想变压器接在（V）的交变电源上，原线圈匝数匝；副线圈匝数的调节范围为55~220匝，滑动变阻器的调节范围为5~15，灯泡的电阻，灯泡的电阻。下列说法正确的是（　　） A. 滑片固定，将滑片向上滑动时；副线圈感应电流的频率增大 B. 滑片固定，将滑片向上滑动时，灯泡、均变亮 C. 将滑片、任意滑动，灯泡的功率最小值为120W D. 将滑片、任意滑动，灯泡与滑动变阻器整体的功率最大值约为1000W 二、双项选择题:本题共4小题,每小题6分，共24分。每小题有两个选项符合题目要求，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. 一质量为的物块在合外力的作用下从静止开始沿直线运动，合外力随时间变化的图线如图所示，则下列说法正确的是（　　） A. 时物块的速率为 B. 时物块的动量大小为 C. 前内物块所受合外力的冲量大小为 D. 时物块的速度为零 6. 如图所示，关于不计重力的粒子在以下四种器件中的运动， 说法正确的是（ ） A. 甲图中从左侧射入的带电粒子，若能沿直线射出， 其速度大小为 B. 乙图中等离子体进入上下极板之间后上极板a带正电 C. 丙图中通过励磁线圈的电流越大，电子的运动径迹半径越小 D. 丁图中只要回旋加速器D形盒足够大，粒子就能获得无限大的速度 7. 如图，绝缘细线的下端悬挂着一金属材料做成的空心心形挂件，该挂件所在空间水平直线MN下方存在匀强磁场，其磁感应强度B的方向垂直挂件平面，且大小随时间均匀增大。若某段时间内挂件处于静止状态，则该段时间内挂件中产生的感应电流大小i、细线拉力大小F随时间t变化的规律可能是（　　） A. B. C. D. 8. 如图所示，质量均为m的木块A、B与轻弹簧相连，置于光滑水平桌面上处于静止状态，与木块A、B完全相同的木块C以速度与木块A碰撞并粘在一起，则从木块C与木块A碰撞到弹簧压缩到最短的整个过程中，下列说法正确的是（　　） A. 木块A、B、C和弹簧组成的系统动量守恒，机械能守恒 B. 木块C与木块A碰撞结束时，木块C速度为 C. 弹簧的最大弹性势能为 D. 弹簧的最大弹性势能小于木块A、B、C和弹簧组成系统的动能减少量 三、填空题：本大题共3小题，共12分 9. 如图所示，一质点做简谐运动，O点为平衡位置，质点先后以相同的速度依次通过M、N两点，历时2s，质点通过N点后再经过1s又第2次通过N点，在这3s内质点通过的总路程为20cm。则质点的振幅为______cm，质点从第2次通过N点到第3次通过N点需时间______s。 10. 如图所示，两光线a、b从水下射向水面上的A点，光线经折射后合成一束光c。水对a光的折射率____________（选填“大于”“小于”或“等于”）水对b光的折射率；从水中射向空气时，a光发生全反射的临界角____________ （选填“大于”“小于”或“等于”）b光发生全反射的临界角。 11. 如图所示，交流发电机的矩形线圈abcd中，ab=cd=50cm，bc=ad=30cm，匝数n=100匝，线圈电阻r=1Ω，外电阻R=4Ω。线圈在磁感应强度B=0.05T的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO'匀速转动，角速度ω=10rad/s，则产生感应电动势的最大值为______ V，从图示位置起，转过90°过程中，通过线圈截面的电荷量为______ C。 四、实验题：本大题共2小题，共18分 12. 在“用单摆测定重力加速度”的实验中： （1）该同学组装单摆时，在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧，如图1所示，这样做的目的是______。 A. 可使周期测量得更加准确 B. 防止运动过程中摆长发生变化 C. 便于调节摆长 D. 保证摆球在同一竖直平面内摆动 （2）摆动时偏角满足的条件是偏角小于5°，为了减小测量周期的误差，计时开始时，摆球应是经过最______（填“高”或“低”）点的位置，且用停表测量单摆完成多次全振动所用的时间，求出周期。图甲中停表示数为该单摆全振动50次所用的时间，则单摆的振动周期为______s（结果保留3位有效数字） （3）如果实验中所得到的关系图线如图3所示，根据图像分析，可得当地的重力加速度______（取3.14，结果取小数点后两位） （4）若该同学测得的重力加速度值偏大，其原因可能是______ A. 单摆的悬点未固定紧，摆动中出现松动，使摆线增长了 B. 把50次摆动的时间误记为49次摆动的时间 C. 开始计时，秒表过早按下 D. 测摆线长时摆线拉得过紧 13. 在“测玻璃的折射率”实验中： （1）如图1所示，用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，下列说法正确的是___________。 A. 若间的距离较大，通过玻璃砖会看不到的像 B. 为减小测量误差，过插点的直线与法线的夹角应尽量小些 C. 为减小作图误差，间的距离应适当大些 （2）增大入射角时，出射点与入射点的水平距离将___________（填“增大”或“减小”）。 （3）如果有宽度不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度___________（填“大”或“小”）的玻璃砖来测量。 （4）在该实验中，光线是由空气射入玻璃砖，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线如图2所示，从图线可知玻璃砖的折射率为___________。 （5）在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙两位同学在纸上画出的界面与玻璃砖位置的关系如图3所示，其中甲同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖，他们的其他操作均正确，且均以为界面画光路图。则： 甲同学测得的折射率与真实值相比___________，乙同学测得的折射率与真实值相比___________。（均填“偏大”“偏小”或“不变”） 五、解答题(本题共3小题，第14题8分，第15题10分，第16题12分，共40分。解写出必要的文字说明、公式和步骤，只写最后答案的不给分) 14. 如图为一列沿x轴传播的简谐横波，图中实线和虚线分别表示和时的波形图。 （1）若该波沿x轴负方向传播，求该波的波速； （2）若该波的波速为1.5m/s，求平衡位置位于处的质点P的振动方程。 15. 如图所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度为B，方向垂直xOy平面向里，电场线平行于y轴，质量为m、电荷量为q的带正电的小球，从y轴上的A点以初速度v0水平向右抛出，经x轴上的M点进入电场和磁场，恰能做匀速圆周运动，从x轴上的N点第一次离开电场和磁场，已知OA∶OM = 3∶8，不计空气阻力，重力加速度为g，求： （1）电场强度E的大小和方向； （2）小球从M运动到N的过程中离x轴的最大距离； （3）小球从A点抛出运动到N点的总时间。 16. 电阻不计的平行金属导轨与如图所示放置，与段水平且粗糙，与段倾斜且光滑，C、F、G连接处接触良好，与与水平面成角，空间中存在匀强磁场，磁感应强度为，方向竖直向上，倾斜导轨间距为，水平导轨间距为，金属棒ab、cd质量相等，均为，接入回路的电阻均为，两金属棒间用轻质绝缘细线相连，中间跨过一个理想定滑轮，两金属棒运动时与导轨充分接触，两金属棒始终垂直于导轨且始终不会与滑轮相碰，金属导轨足够长，不计导轨电阻，不计空气阻力，，，现将两金属棒由静止释放，释放瞬间ab棒与cd棒的加速度均为。 （1）求cd棒与导轨间的动摩擦因数的大小； （2）求两金属棒的速度的最大值； （3）假设金属棒ab沿倾斜导轨下滑时达到最大速度，求由静止释放至达到最大速度所用的时间。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 莆田十中2024-20265学年度下学期期中考考试试卷 高二 物理 本试卷满分为100分，考试时间为75分钟。 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，只有一项是符合题目要求的。 1. 一列简谐横波在时刻的波形图如图甲所示，Р是介质中的一个质点，图乙是质点Р的振动图像。下列说法不正确的是（　　） A. 该波的振幅为4cm B. 该波的传播方向沿x轴正方向 C. 该波的波速为2m/s D. 时质点P沿y轴负方向运动 【答案】B 【解析】 【详解】AC．由题图可知，振幅、波长和周期分别为A=4cm，=4m，T=2s 波速为=2m/s AC正确； D．质点Р在t=0时刻向上振动，根据“上下坡”法，可知该波的传播方向沿x轴负方向，B错误； B．t=1s时质点P从平衡位置沿y轴负方向运动，D正确。 此题选择不正确的，故选B。 2. 如图所示，铝管竖直放置在水平桌面上，把一枚小磁体从铝管上端管口放入，小磁体不与管壁接触，且无翻转，不计空气阻力。小磁体在铝管内下落的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 小磁体的机械能不变 B. 小磁体做自由落体运动 C. 铝管对桌面的压力大于铝管的重力 D. 小磁体动能的增加量大于重力势能的减少量 【答案】C 【解析】 【详解】A．磁体在铝管中运动的过程中，虽不计空气阻力，但在过程中，出现安培力作负功现象，从而磁体的加速度小于重力加速度；根据法拉第电磁感应定律可知，磁体运动的速度越快，则产生的感应电动势越大，所以受到的安培力也越大，所以磁体的加速度是逐渐减小的，磁体不是做匀加速运动，故A错误； BD．磁体在整个下落过程中，除重力做功外，还有产生感应电流对应的安培力做功，导致减小的重力势能，部分转化动能外，还要产生内能，故机械能不守恒，且磁体动能的增加量小于重力势能的减少量，故BD错误； C．根据题意可知，小磁体在铝管内下落的过程中，产生感应电流，则铝管阻碍小磁体下降，由牛顿第三定律可知，小磁体给铝管向下的作用力，对铝管受力分析，由平衡条件可知，桌面对铝管的支持力大于铝管的重力，由牛顿第三定律可知，铝管对桌面的压力大于铝管的重力，故C正确。 故选C。 3. 如图所示，宽为L的金属导轨竖直放置，上端接有一阻值为R的电阻，导轨上有一质量为m、电阻也为R的金属棒，与导轨始终接触良好且无摩擦，且保持水平。垂直于导轨平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。不计导轨的电阻，重力加速度为g。将金属棒由静止释放，当运动达到稳定时，其速度大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】当运动达到稳定时，重力等于安培力，则 解得 故选A。 4. 如图所示，理想变压器接在（V）的交变电源上，原线圈匝数匝；副线圈匝数的调节范围为55~220匝，滑动变阻器的调节范围为5~15，灯泡的电阻，灯泡的电阻。下列说法正确的是（　　） A. 滑片固定，将滑片向上滑动时；副线圈感应电流的频率增大 B. 滑片固定，将滑片向上滑动时，灯泡、均变亮 C. 将滑片、任意滑动，灯泡的功率最小值为120W D. 将滑片、任意滑动，灯泡与滑动变阻器整体的功率最大值约为1000W 【答案】C 【解析】 【详解】A．理想变压器不改变交流电的频率，故A错误； B．将原线圈、副线圈和副线圈中的用电器看成一个整体，等效电阻为，与灯泡串联，则有 可得 且有，， 可知，当滑片固定，将滑片向上滑动时，增大，增大，、减小，因此俩灯变暗，故B错误； C．根据可知，当最大时，最小，灯泡的功率最小。 即 可得 故C正确； D．当时，灯泡与滑动变阻器整体的功率最大，即 故D错误。 故选C。 二、双项选择题:本题共4小题,每小题6分，共24分。每小题有两个选项符合题目要求，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. 一质量为的物块在合外力的作用下从静止开始沿直线运动，合外力随时间变化的图线如图所示，则下列说法正确的是（　　） A. 时物块的速率为 B. 时物块的动量大小为 C. 前内物块所受合外力的冲量大小为 D. 时物块的速度为零 【答案】BC 【解析】 【详解】A．由动量定理可得 时物块的速率为，故A错误； B．由动量定理可得，时物块的动量大小为，故B正确； C．由动量定理可得，前内物块所受合外力的冲量大小为，故C正确； D．设时物块的速度为，由动量定理可知 解得，故D错误。 故选BC。 6. 如图所示，关于不计重力的粒子在以下四种器件中的运动， 说法正确的是（ ） A. 甲图中从左侧射入的带电粒子，若能沿直线射出， 其速度大小为 B. 乙图中等离子体进入上下极板之间后上极板a带正电 C. 丙图中通过励磁线圈的电流越大，电子的运动径迹半径越小 D. 丁图中只要回旋加速器D形盒足够大，粒子就能获得无限大的速度 【答案】AC 【解析】 【详解】A．甲图中带正电的粒子从左侧射入复合场中时，带电粒子沿直线射出，则粒子受力平衡，有 解得 故A正确； B．乙图中等离子体进入上下极板之间后，受到洛伦兹力作用，由左手定则可知，正粒子向b极板偏转，负粒子向a极板偏转，因此极板a带负电，极板b带正电，故B错误； C．丙图中通过励磁线圈的电流越大，线圈产生的磁场越强，电子的运动由洛伦兹力提供向心力，则有 解得 由上式可知，当电子的速度一定时，磁感应强度越大，电子的运动径迹半径越小，故C正确； D．丁图中只要回旋加速器的D形盒足够大，加速粒子就能获得较大的能量，具有较大的速度，可当能量达到25MeV~30 MeV后就很难再加速了，原因是按照狭义相对论，粒子的质量随速度的增大而增大，而质量的变化会导致其回旋周期的变化，从而破坏了与电场变化周期的同步，因此加速粒子就不能获得无限大的速度，故D错误。 故选AC。 7. 如图，绝缘细线的下端悬挂着一金属材料做成的空心心形挂件，该挂件所在空间水平直线MN下方存在匀强磁场，其磁感应强度B的方向垂直挂件平面，且大小随时间均匀增大。若某段时间内挂件处于静止状态，则该段时间内挂件中产生的感应电流大小i、细线拉力大小F随时间t变化的规律可能是（　　） A. B. C. D. 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．根据电磁感应定律得感应电动势大小为 磁场均匀增大，则为定值，则电动势大小不变，挂件的电阻不变则感应电流不随时间改变。故A正确，B错误； CD．根据楞次定律可知挂件中电流沿逆时针方向，则受到的安培力竖直向上，受力分析可知细线拉力 因为磁场均匀增大，电流大小不变，则图像为一条斜率为负的一次函数。故C错误，D正确。 故选AD。 8. 如图所示，质量均为m的木块A、B与轻弹簧相连，置于光滑水平桌面上处于静止状态，与木块A、B完全相同的木块C以速度与木块A碰撞并粘在一起，则从木块C与木块A碰撞到弹簧压缩到最短的整个过程中，下列说法正确的是（　　） A. 木块A、B、C和弹簧组成的系统动量守恒，机械能守恒 B. 木块C与木块A碰撞结束时，木块C速度为 C. 弹簧的最大弹性势能为 D. 弹簧的最大弹性势能小于木块A、B、C和弹簧组成系统的动能减少量 【答案】BD 【解析】 【详解】A．木块A、B、C和弹簧组成的系统所受合外力为零，所以系统动量守恒；木块C与A碰撞并粘在一起，此过程系统机械能有损失，故系统机械能不守恒，故A错误； B．木块C与A碰撞并粘在一起，根据动量守恒定律得 解得碰撞结束时，木块A、C速度为 故B正确； C．弹簧压缩到最短时，弹性势能最大，此时木块A、B、C具有相同的速度，根据系统动量守恒可得 解得 根据能量守恒可得弹簧的最大弹性势能为 故C错误； D．木块A、B、C和弹簧组成系统的动能减少量为 则有 故D正确。 故选BD。 三、填空题：本大题共3小题，共12分 9. 如图所示，一质点做简谐运动，O点为平衡位置，质点先后以相同的速度依次通过M、N两点，历时2s，质点通过N点后再经过1s又第2次通过N点，在这3s内质点通过的总路程为20cm。则质点的振幅为______cm，质点从第2次通过N点到第3次通过N点需时间______s。 【答案】 ①. 10 ②. 5 【解析】 【详解】[1]质点先后以相同的速度依次通过M、N两点，通过N点后再经过1s又第2次通过N点，根据简谐运动的对称性可知，M、N两点关于平衡位置对称，N点向右第一次运动到右侧振幅位置的时间为0.5s，N点到右侧振幅位置的间距等于M点到左侧振幅位置的间距，则有 2A=20cm 解得 A=10cm [2]结合上述可知 解得 T=6s 质点从第2次通过N点到第3次通过N点需时间 10. 如图所示，两光线a、b从水下射向水面上的A点，光线经折射后合成一束光c。水对a光的折射率____________（选填“大于”“小于”或“等于”）水对b光的折射率；从水中射向空气时，a光发生全反射的临界角____________ （选填“大于”“小于”或“等于”）b光发生全反射的临界角。 【答案】 ①. 小于 ②. 大于 【解析】 【详解】[1] 由图知，a光的偏折程度小于b光的偏折程度，所以根据折射定律得知，a光的折射率小于b光的折射率； [2] 根据全反射临界角公式，当折射率大时临界角变小，故a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角。 11. 如图所示，交流发电机的矩形线圈abcd中，ab=cd=50cm，bc=ad=30cm，匝数n=100匝，线圈电阻r=1Ω，外电阻R=4Ω。线圈在磁感应强度B=0.05T的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO'匀速转动，角速度ω=10rad/s，则产生感应电动势的最大值为______ V，从图示位置起，转过90°过程中，通过线圈截面的电荷量为______ C。 【答案】 ①. 7.5 ②. 0.15 【解析】 【详解】[1]峰值表达式为 其中 解得 [2]从图示位置起，转过过程中，平均电动势为 电流的定义式为 由欧姆定律 解得C 四、实验题：本大题共2小题，共18分 12. 在“用单摆测定重力加速度”的实验中： （1）该同学组装单摆时，在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧，如图1所示，这样做的目的是______。 A. 可使周期测量得更加准确 B. 防止运动过程中摆长发生变化 C. 便于调节摆长 D. 保证摆球在同一竖直平面内摆动 （2）摆动时偏角满足的条件是偏角小于5°，为了减小测量周期的误差，计时开始时，摆球应是经过最______（填“高”或“低”）点的位置，且用停表测量单摆完成多次全振动所用的时间，求出周期。图甲中停表示数为该单摆全振动50次所用的时间，则单摆的振动周期为______s（结果保留3位有效数字） （3）如果实验中所得到的关系图线如图3所示，根据图像分析，可得当地的重力加速度______（取3.14，结果取小数点后两位） （4）若该同学测得的重力加速度值偏大，其原因可能是______ A. 单摆的悬点未固定紧，摆动中出现松动，使摆线增长了 B. 把50次摆动的时间误记为49次摆动的时间 C. 开始计时，秒表过早按下 D. 测摆线长时摆线拉得过紧 【答案】（1）BC （2） ①. 低 ②. 1.35 （3）9.86 （4）D 【解析】 【小问1详解】 组装单摆时，在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧，这样做的目的是防止单摆在运动过程中摆长发生变化，同时便于调节摆长。故选BC。 【小问2详解】 [1]为了减小测量周期的误差，计时开始时，摆球应是经过最低点的位置； [2]图2中停表的读数为 则单摆的振动周期为 【小问3详解】 根据单摆周期公式有 变形得 则有 解得 【小问4详解】 A．单摆的悬点未固定紧，摆动中出现松动，使摆线增长了，结合上述有 可知，测得的重力加速度值偏小，故A错误； B．把50次摆动的时间误记为49次摆动的时间，周期测量值偏大，根据 则测得的重力加速度值偏小，故B错误； C．开始计时，秒表过早按下，时间测量值偏大，则周期测量值偏大，根据 则测得的重力加速度值偏小，故C错误； D．测摆线长时摆线拉得过紧，摆长测量值偏大，根据 则测得的重力加速度值偏大，故D正确。 故选D。 13. 在“测玻璃的折射率”实验中： （1）如图1所示，用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，下列说法正确的是___________。 A. 若间的距离较大，通过玻璃砖会看不到的像 B. 为减小测量误差，过插点的直线与法线的夹角应尽量小些 C. 为减小作图误差，间的距离应适当大些 （2）增大入射角时，出射点与入射点的水平距离将___________（填“增大”或“减小”）。 （3）如果有宽度不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度___________（填“大”或“小”）的玻璃砖来测量。 （4）在该实验中，光线是由空气射入玻璃砖，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线如图2所示，从图线可知玻璃砖的折射率为___________。 （5）在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙两位同学在纸上画出的界面与玻璃砖位置的关系如图3所示，其中甲同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖，他们的其他操作均正确，且均以为界面画光路图。则： 甲同学测得的折射率与真实值相比___________，乙同学测得的折射率与真实值相比___________。（均填“偏大”“偏小”或“不变”） 【答案】（1）C （2）增大 （3）大 （4）1.5 （5） ①. 偏小 ②. 不变 【解析】 【小问1详解】 A．根据光路可逆性原理结合几何关系可知，间的距离较大，通过玻璃砖也会看到的像，故A错误； B．为减小误差，入射角应适当大一些，即过点的直线与法线的夹角应尽量大些，但也不能太大，故B错误； C．为了减小作图误差，和间的距离应适当取大些，故C正确。 故选C。 【小问2详解】 出射点与入射点的水平距离等于砖的宽度与折射角正切值的乘积，入射角增大，折射角就增大，玻璃砖的宽度不变，所以出射点与入射点的水平距离增大。 【小问3详解】 为减小折射角的测量误差，应使折射光线适当长些，故如果有几块宽度不同的玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选宽度大的玻璃砖来测量。 【小问4详解】 玻璃砖的折射率 则 可知图线斜率的倒数表示折射率，代入数据解得 【小问5详解】 甲同学测定折射率时，实验所得的折射光线为2，而实际的折射光线为1，如图甲所示。 可知实验所得的折射角偏大，则由折射率 可知，甲同学测得的折射率与真实值相比偏小；测折射率时，只要操作正确，测量的结果与玻璃砖的形状无关，乙同学测得的折射率与真实值一致。 五、解答题(本题共3小题，第14题8分，第15题10分，第16题12分，共40分。解写出必要的文字说明、公式和步骤，只写最后答案的不给分) 14. 如图为一列沿x轴传播的简谐横波，图中实线和虚线分别表示和时的波形图。 （1）若该波沿x轴负方向传播，求该波的波速； （2）若该波的波速为1.5m/s，求平衡位置位于处的质点P的振动方程。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 由图知该波的波长 若该波沿x轴负方向传播，0~2s内，该波传播的距离 该波的波速 解得 【小问2详解】 该波的振幅即质点P的振幅 由上问可知，此时该波沿x轴负方向传播，由同侧法可知，质点P在时刻由平衡位置向y轴负方向振动，故初相位 该波的周期即质点P的振动周期 质点P的振动方程 解得 15. 如图所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，在水平的x轴下方存在匀强磁场和匀强电场，磁场的磁感应强度为B，方向垂直xOy平面向里，电场线平行于y轴，质量为m、电荷量为q的带正电的小球，从y轴上的A点以初速度v0水平向右抛出，经x轴上的M点进入电场和磁场，恰能做匀速圆周运动，从x轴上的N点第一次离开电场和磁场，已知OA∶OM = 3∶8，不计空气阻力，重力加速度为g，求： （1）电场强度E的大小和方向； （2）小球从M运动到N的过程中离x轴的最大距离； （3）小球从A点抛出运动到N点的总时间。 【答案】（1），电场强度方向竖直向上； （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 小球在电场、磁场中恰能做匀速圆周运动，说明电场力和重力平衡，有qE = mg 求得，电场强度方向竖直向上； 【小问2详解】 小球做匀速圆周运动，O′为圆心，M运动到N过程中离x轴的最大距离设为d，∠MO′P = θ，如图所示 设半径为r，由几何关系知 根据牛顿第二定律有 在第一象限中，小球做平抛运动可得， 又，， 联立求得 【小问3详解】 小球在第一象限运动时间 小球在磁场中运动时间， 解得 所以 16. 电阻不计的平行金属导轨与如图所示放置，与段水平且粗糙，与段倾斜且光滑，C、F、G连接处接触良好，与与水平面成角，空间中存在匀强磁场，磁感应强度为，方向竖直向上，倾斜导轨间距为，水平导轨间距为，金属棒ab、cd质量相等，均为，接入回路的电阻均为，两金属棒间用轻质绝缘细线相连，中间跨过一个理想定滑轮，两金属棒运动时与导轨充分接触，两金属棒始终垂直于导轨且始终不会与滑轮相碰，金属导轨足够长，不计导轨电阻，不计空气阻力，，，现将两金属棒由静止释放，释放瞬间ab棒与cd棒的加速度均为。 （1）求cd棒与导轨间的动摩擦因数的大小； （2）求两金属棒的速度的最大值； （3）假设金属棒ab沿倾斜导轨下滑时达到最大速度，求由静止释放至达到最大速度所用的时间。 【答案】（1）0.4；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）释放瞬间，对金属棒ab、cd，由牛顿第二定律分别可得 联立解得 （2）释放后，由楞次定律可知，整个回路中电流沿逆时针方向（俯视），经分析，当两金属棒加速度为0时速度最大，设最大速度为，此时：对ab棒，由平衡条件有 对cd棒，由平衡条件有 整个回路中感应电动势为 由闭合电路欧姆定律可得 联立解得 （3）设金属棒由静止释放至最大速度所需时间为t，对ab棒，取沿斜面向下为正方向，由动量定理有 对cd棒，取向右为正方向，由动量定理有 同时 ，，， 联立解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $