2025年高二物理下學(xué)期能力提升卷七（融會貫通）一、選擇題（共8小題，每小題4分，共32分）如圖所示，光滑絕緣導(dǎo)軌傾斜放置，其下端連接一個電阻為R的燈泡，勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌所在平面向上，質(zhì)量為m的金屬棒ab垂直導(dǎo)軌放置?，F(xiàn)將金屬棒由靜止釋放，下滑過程中回路始終閉合，不計導(dǎo)軌和金屬棒的電阻。下列說法正確的是（）A.金屬棒做勻加速直線運(yùn)動B.燈泡的功率隨時間均勻增大C.金屬棒下滑過程中減少的重力勢能等于燈泡產(chǎn)生的焦耳熱D.當(dāng)金屬棒的速度為v時，其加速度大小為gsinθ-B2L2v/(mR)解析：金屬棒下滑過程中切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E=BLv，感應(yīng)電流I=E/R=BLv/R，安培力F=BIL=B2L2v/R，方向沿導(dǎo)軌向上。根據(jù)牛頓第二定律：mgsinθ-F=ma，解得a=gsinθ-B2L2v/(mR)，故D正確；隨著速度增大，加速度減小，金屬棒做加速度減小的加速運(yùn)動，A錯誤；燈泡功率P=I2R=B2L2v2/R，與速度的平方成正比，而非時間均勻增大，B錯誤；金屬棒下滑過程中減少的重力勢能等于燈泡產(chǎn)生的焦耳熱與金屬棒的動能之和，C錯誤。一簡諧橫波沿x軸正方向傳播，某時刻的波形圖如圖所示，已知質(zhì)點P此時刻的速度方向沿y軸負(fù)方向，則下列說法正確的是（）A.質(zhì)點A此時刻的加速度方向沿y軸正方向B.質(zhì)點B此時刻的速度方向沿y軸正方向C.若波的傳播速度為2m/s，從該時刻起經(jīng)過0.5s，質(zhì)點P通過的路程為0.4mD.該波的波長為4m，頻率為0.5Hz解析：根據(jù)“上下坡法”，沿波的傳播方向，質(zhì)點P處于“上坡”位置，速度方向向下，與題干一致，可判斷波沿x軸正方向傳播。質(zhì)點A位于波峰，加速度方向沿y軸負(fù)方向，A錯誤；質(zhì)點B處于“下坡”位置，速度方向向上，B正確；由波形圖可知波長λ=4m，若波速v=2m/s，則周期T=λ/v=2s，0.5s為T/4，質(zhì)點P通過的路程為A=0.2m（假設(shè)振幅A=0.2m），C錯誤；因未給出波速，無法確定頻率，D錯誤。如圖所示，單擺擺長為L，擺球質(zhì)量為m，從與豎直方向成θ角（θ<5°）的位置由靜止釋放，重力加速度為g。下列說法正確的是（）A.擺球的運(yùn)動周期為2π√(L/(gcosθ))B.擺球經(jīng)過平衡位置時的速度大小為√(2gL(1-cosθ))C.擺球在擺動過程中，繩子的拉力大小始終等于mgcosθD.若將擺角增大到10°，單擺的周期將增大解析：單擺周期公式T=2π√(L/g)，與擺角無關(guān)（θ<5°時），A、D錯誤；擺球從釋放到平衡位置，根據(jù)機(jī)械能守恒：mgL(1-cosθ)=mv2/2，解得v=√(2gL(1-cosθ))，B正確；擺球在平衡位置時，由牛頓第二定律：T-mg=mv2/L，解得T=mg+mv2/L>mg，C錯誤。如圖所示，矩形線圈abcd在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸OO'勻速轉(zhuǎn)動，線圈匝數(shù)n=100，面積S=0.02m2，角速度ω=100πrad/s，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T。從線圈平面與磁場方向平行時開始計時，下列說法正確的是（）A.線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值為100πVB.線圈中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達(dá)式為e=100πsin(100πt)VC.從t=0到t=1/200s的過程中，線圈產(chǎn)生的平均感應(yīng)電動勢為100VD.若線圈的總電阻為10Ω，線圈轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生的熱功率為100π2W解析：感應(yīng)電動勢最大值Em=nBSω=100×0.5×0.02×100π=100πV，A正確；從線圈平面與磁場平行時開始計時，瞬時值表達(dá)式為e=Emcosωt=100πcos(100πt)V，B錯誤；t=1/200s時，線圈轉(zhuǎn)過角度θ=ωt=π/2，磁通量變化量ΔΦ=BS-0=0.01Wb，平均感應(yīng)電動勢E=nΔΦ/Δt=100×0.01/(1/200)=200V，C錯誤；熱功率P=Em2/(2R)=(100π)2/(2×10)=500π2W，D錯誤。如圖所示，質(zhì)量為m的物塊放在水平木板上，木板在豎直方向做簡諧運(yùn)動，振幅為A，周期為T。當(dāng)木板運(yùn)動到最低點時，物塊對木板的壓力大小為N1；當(dāng)木板運(yùn)動到最高點時，物塊對木板的壓力大小為N2。若物塊始終不脫離木板，則下列說法正確的是（）A.N1一定大于mg，N2一定小于mgB.若增大振幅，N1和N2都增大C.若增大周期，N1和N2都減小D.物塊在最低點和最高點的加速度大小相等，方向相反解析：木板在最低點時，加速度方向向上，根據(jù)牛頓第二定律N1-mg=ma，N1=mg+ma>mg；在最高點時，加速度方向向下，mg-N2=ma，N2=mg-ma<mg（a≠0時），A正確；加速度a=ω2A=4π2A/T2，增大振幅A，加速度增大，N1增大，N2減小，B錯誤；增大周期T，加速度減小，N1減小，N2增大，C錯誤；最低點和最高點加速度大小均為a=ω2A，方向相反，D正確。兩列頻率相同的簡諧橫波在同一介質(zhì)中沿x軸相向傳播，t=0時刻的波形圖如圖所示，已知甲波沿x軸正方向傳播，乙波沿x軸負(fù)方向傳播，波速均為v=2m/s。下列說法正確的是（）A.兩列波的波長均為4m，頻率均為0.5HzB.t=0時刻，x=2m處的質(zhì)點位移為0，速度為0C.t=0.5s時，x=3m處的質(zhì)點位移為2A（A為振幅）D.兩列波相遇后會發(fā)生干涉，干涉圖樣穩(wěn)定后，x=1m處的質(zhì)點為振動加強(qiáng)點解析：由波形圖可知波長λ=4m，頻率f=v/λ=0.5Hz，A正確；t=0時刻，x=2m處質(zhì)點是兩列波的波峰與波谷相遇，位移為0，但兩列波單獨(dú)引起的速度均向上，合速度不為0，B錯誤；t=0.5s時，兩列波均傳播1m，甲波的波峰到達(dá)x=3m處，乙波的波峰也到達(dá)x=3m處，位移為2A，C正確；x=1m處質(zhì)點到兩波源的路程差為0，為振動加強(qiáng)點，D正確。如圖所示，水平放置的平行金屬導(dǎo)軌間距為L，左端接有阻值為R的電阻，勻強(qiáng)磁場豎直向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。質(zhì)量為m的金屬棒ab垂直導(dǎo)軌放置，與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ，現(xiàn)用水平恒力F拉金屬棒從靜止開始運(yùn)動，當(dāng)速度達(dá)到v時，金屬棒的加速度大小為a。下列說法正確的是（）A.a=(F-μmg)/m-B2L2v/(mR)B.金屬棒的最大速度為(F-μmg)R/(B2L2)C.金屬棒從靜止到速度為v的過程中，通過電阻R的電荷量為BLx/R（x為金屬棒的位移）D.金屬棒速度為v時，拉力的功率為Fv，等于電路中的電功率與摩擦力的功率之和解析：金屬棒受拉力F、摩擦力f=μmg、安培力F安=B2L2v/R，根據(jù)牛頓第二定律：F-μmg-F安=ma，解得a=(F-μmg)/m-B2L2v/(mR)，A正確；當(dāng)加速度a=0時，速度最大，vm=(F-μmg)R/(B2L2)，B正確；電荷量q=ΔΦ/R=BLx/R，C正確；根據(jù)能量守恒，拉力的功率等于電路中的電功率、摩擦力的功率與金屬棒的功率之和，D錯誤。一質(zhì)點做簡諧運(yùn)動，其振動圖像如圖所示，則下列說法正確的是（）A.質(zhì)點的振動周期為4s，振幅為5cmB.t=1s時，質(zhì)點的速度方向沿x軸正方向，加速度最大C.t=2s到t=3s的過程中，質(zhì)點的動能逐漸增大，勢能逐漸減小D.若該質(zhì)點的振動在介質(zhì)中傳播形成簡諧波，波速為2m/s，則該波的波長為8m解析：由振動圖像可知周期T=4s，振幅A=5cm，A正確；t=1s時，質(zhì)點位于平衡位置，速度最大，加速度為0，B錯誤；t=2s到t=3s，質(zhì)點從負(fù)向最大位移向平衡位置運(yùn)動，速度增大，動能增大，勢能減小，C正確；波長λ=vT=2×4=8m，D正確。二、非選擇題（共4小題，共68分）（16分）如圖所示，單擺的擺長L=1m，擺球質(zhì)量m=0.1kg，從與豎直方向成θ=5°的位置由靜止釋放，已知重力加速度g=9.8m/s2，sin5°≈0.087，cos5°≈0.996。求：（1）單擺的周期；（2）擺球運(yùn)動到最低點時的速度大?。唬?）擺球運(yùn)動到最低點時，繩子的拉力大小。解析：（1）單擺周期T=2π√(L/g)=2π√(1/9.8)≈2.0s。（2）根據(jù)機(jī)械能守恒定律：mgL(1-cosθ)=mv2/2，解得v=√[2gL(1-cosθ)]≈√[2×9.8×1×(1-0.996)]≈0.28m/s。（3）在最低點，根據(jù)牛頓第二定律：T-mg=mv2/L，解得T=mg+mv2/L≈0.1×9.8+0.1×0.282/1≈0.98+0.0078≈0.988N。（18分）如圖所示，光滑平行金屬導(dǎo)軌傾角為θ=30°，導(dǎo)軌間距L=0.5m，下端接有阻值R=1Ω的電阻，勻強(qiáng)磁場垂直導(dǎo)軌平面向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T。質(zhì)量m=0.1kg的金屬棒ab垂直導(dǎo)軌放置，從靜止釋放，沿導(dǎo)軌下滑距離x=1m時達(dá)到最大速度。不計導(dǎo)軌和金屬棒的電阻，重力加速度g=10m/s2。求：（1）金屬棒的最大速度vm；（2）金屬棒從靜止到達(dá)到最大速度的過程中，通過電阻R的電荷量q；（3）金屬棒從靜止到達(dá)到最大速度的過程中，電阻R產(chǎn)生的焦耳熱Q。解析：（1）金屬棒達(dá)到最大速度時，加速度為0，根據(jù)平衡條件：mgsinθ=BIL=B2L2vm/R，解得vm=mgsinθR/(B2L2)=0.1×10×0.5×1/(22×0.52)=0.5/1=0.5m/s。（2）電荷量q=ΔΦ/R=BLx/R=2×0.5×1/1=1C。（3）根據(jù)能量守恒定律：mgxsinθ=Q+mv2m/2，解得Q=mgxsinθ-mv2m/2=0.1×10×1×0.5-0.1×0.52/2=0.5-0.0125=0.4875J。（18分）一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，t=0時刻的波形圖如圖所示，已知質(zhì)點A的振動方程為y=0.2sin(πt)m。求：（1）該波的波長λ、頻率f和波速v；（2）t=0時刻，質(zhì)點B的位移和速度方向；（3）從t=0到t=1.5s，質(zhì)點C通過的路程。解析：（1）由質(zhì)點A的振動方程可知振幅A=0.2m，角頻率ω=πrad/s，周期T=2π/ω=2s，頻率f=1/T=0.5Hz。由波形圖可知波長λ=4m，波速v=λf=4×0.5=2m/s。（2）t=0時刻，質(zhì)點B的位移y=0.2sin(π×0+π/2)=0.2m（因為質(zhì)點B在t=0時刻位于波峰）。根據(jù)波的傳播方向，質(zhì)點B此時刻速度方向沿y軸負(fù)方向。（3）t=1.5s=3T/2，質(zhì)點C通過的路程s=3×4A=3×4×0.2=2.4m。（16分）如圖所示，矩形線圈abcd共100匝，邊長ab=0.2m，bc=0.1m，總電阻R=2Ω，在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T的勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的軸OO'勻速轉(zhuǎn)動，角速度ω=10πrad/s。從線圈平面與磁場方向平行時開始計時。求：（1）線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值Em和有效值E；（2）線圈轉(zhuǎn)動過程中，通過線圈某一截面的電荷量在一個周期內(nèi)的平均值；（3）線圈轉(zhuǎn)動1min內(nèi)，電阻R產(chǎn)生的焦耳熱Q。解析：（1）感應(yīng)電動勢最大值Em=NBSω=100×0.5×0.2×0.1×10π=10πV≈31.4V，有效值E=Em/√2=10π/√2≈22.2V。（2）一個周期內(nèi)磁通量變化量ΔΦ=0，平均感應(yīng)電動勢=ΔΦ/Δt=0，故通過某一截面的電荷量平均值為0。（3）焦耳熱Q=E2t/R=(10π/√2)2×60/2=50π2×60/2=1500π2≈1500×9.87≈14805J。三、綜合應(yīng)用題（16分）（16分）如圖所示，質(zhì)量m=0.2kg的物塊A放在光滑水平面上，與輕質(zhì)彈簧相連，彈簧另一端固定在墻上，彈簧勁度系數(shù)k=100N/m。物塊A右側(cè)有一質(zhì)量M=0.3kg的物塊B，兩物塊間夾有少量炸藥，初始時彈簧處于原長，系統(tǒng)靜止。點燃炸藥后，物塊B以速度vB=4m/s向右運(yùn)動，物塊A向左運(yùn)動壓縮彈簧。已知重力加速度g=10m/s2