安徽省定远县重点中学2023-2024学年高二2月检测物理试卷（含解析）

2023-2024学年高二2月检测物理试卷
一、单选题（8小题，32分）
1．对于下列教材中所列的实验和生活用品，说法正确的是（　　）
A．甲图中，两根通电方向相反的长直导线相互排斥，是通过电场实现的
B．乙图中，若在ab的两端接上大小和方向发生周期性变化的电流，则接在cd端的电流表会有偏转
C．丙图中，电磁炉利用其线圈产生的涡流来加热食物
D．奥斯特利用丁图实验装置发现了电磁感应现象
2．某电场的等势面如图中实线所示，图中相邻等势面间的电势差相等，已知将电子从点移至无穷远处克服电场力做的功比从点移至无穷远处克服电场力做的功多，选无穷远处电势为零，下列说法正确的是（　　）
A．该电场可能是一对等量异种电荷产生的电场
B．点电势高于点电势
C．质子从点移到点，电场力做正功
D．两点场强方向均向左，但点场强比点大
3．如图所示，在磁感应强度大小为的匀强磁场中（图中未画出），相距为l的两长直导线P和Q垂直于纸面固定放置。两导线均通有方向垂直于纸面向里、大小相等的电流时，纸面内与两导线距离均为l的a点处磁感应强度为零。b点与a点关于PQ连线对称。下列说法正确的是（ ）
A．匀强磁场的方向平行于PQ向右
B．P的电流在a点处磁场的磁感应强度大小为
C．将P中的电流方向反向，PQ连线中点磁场方向垂直PQ向上
D．将Q中的电流方向反向时，b点的磁感应强度大小为
4．如图所示，5个小球B、C、D、E、F并排放置在光滑的水平面上，其中4个球B、C、D、E质量均为，A球、F球质量均为，A球以速度向B球运动，之后所有的碰撞均为弹性碰撞，碰撞结束后（　　）
A．若，最终将有2个小球运动
B．若，最终将有1个小球运动
C．若，最终将有3个小球运动
D．无论、大小关系怎样，最终6个小球都会运动
5．1930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D形盒D1、D2构成，其间留有空隙，现对氘核（）加速，所需的高频电源的频率为f，磁感应强度为B，已知元电荷为e，下列说法正确的是（ ）
A．被加速的带电粒子在回旋加速器中做圆周运动的周期随半径的增大而增大
B．高频电源的电压越大，氘核最终射出回旋加速器的速度越大
C．氘核的质量为
D．该回旋加速器接频率为f的高频电源时，也可以对氦核（）加速
6．如图所示，在矩形GHIJ区域内分布着垂直纸面向里的匀强磁场，P点是GH边的中点，四个完全相同的带电粒子仅在洛伦兹力的作用下，以大小不同的速率从P点射入匀强磁场，它们的轨迹在同一平面（纸面）内，下列说法正确的是（　　）
A．④粒子的速率最大
B．③粒子的向心加速度最大
C．②粒子在矩形GHIJ磁场区域运动的时间最长
D．①、②、③、④这四个粒子在矩形GHIJ磁场区域的运动周期不相同
7．无线充电技术的应用，让手机摆脱了充电线的牵制，手机使用者做到了“随用随拿，随放随充”。无线充电器简化示意图如图所示，其主要部件为发射线圈和接收线圈，工作原理与理想变压器相同，忽略线圈的内阻。已知某款手机的无线快充充电器充电功率为10W，发射线圈与接收线圈的匝数比为10：1，CD端的输出电流（A），则下列说法正确的是（ ）
A．发射线圈中电流的周期为0.01s B．发射线圈AB端输入电流的有效值为0.2A
C．发射线圈AB端的电压的有效值为5V D．从AB端向发射线圈输入的功率为1.0W
二、多选题（2小题，10分）
8．电磁弹射技术被应用在福建舰上，大大提升了福建舰的战斗力，电磁弹射原理如图所示。电磁弹射器能使飞机在较短距离内很快被加速到起飞速度。下列说法中正确的是（　　）
A．弹射过程飞机机身受到向前的安培力的冲量，使飞机的动量增加
B．通过轨道的电流只是用来产生驱动磁场，不会流过飞机机身
C．流过飞机机身的电流受到的安培力对飞机做正功
D．飞机被弹射的过程中弹射装置获得的电能全部转化为机械能
9．如图所示，由三种粒子组成的一束粒子束沿直线通过正交的匀强电磁场后，进入垂直纸面向外的匀强磁场中后分成了三束，下列说法错误的是（ ）
A．三种粒子在正交的匀强电磁场中以相同速度做匀速直线运动
B．粒子带负电，粒子带正电
C．粒子的比荷大于粒子的比荷
D．洛伦兹力对粒子做正功，对粒子做负功
10．如图所示，水平桌面内平行直线MN、PQ间存在垂直于桌面的匀强磁场，磁场宽度L=0.2m，磁感应强度大小B=0.5T。一质量m=2kg，边长也等于L、匝数n=10的正方形线框在恒力F的作用下由静止开始从某位置水平向右运动。线框ab边刚进入磁场时撤掉恒力F，当cd边刚出磁场时线框恰好静止。已知线框运动过程中ab边始终与磁场边界平行，通过磁场的运动时间t=0.6s，线框与水平桌面间的动摩擦因数μ=0.5，线框总电阻R=0.2Ω，重力加速度g=10m/s2，下列说法正确的是（　　）
A．线框向右进入磁场时，俯视方向看线框中有顺时针电流
B．线框ab边进入磁场时的速度大小为4m/s
C．若恒力F=20N，线框出发时ab边距离磁场边界MN的距离为0.6m
D．线框经过磁场的过程中所产生的焦耳热为12J
三、实验题（2小题，16分）
11．某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实验：在一长木板右端垫一小木块，使板上甲、乙小车恰能平衡，在小车甲的前端粘有橡皮泥轻推小车甲后，小车甲做匀速直线运动，然后与原来静止在前方的小车乙相碰并粘合成一体，而后两车继续做匀速直线运动，他设计的具体装置如图所示在小车甲后连着纸带，打点计时器打点频率为．

已测得小车甲的质量，小车乙的质量，已得到打点纸带如图所示，并测得各计数点间距并标在图上，为运动起始的第一点由以上测量结果可得：（保留三位有效数字）

（1）碰前小车甲的速度为 ；碰后小车甲的速度为 ；
（2）碰前两小车系统的总动量为 ；碰后两小车系统的总动量为 ．
12．实验室中有一量程为100mA的灵敏电流计G，为较精确地测量该灵敏电流计的内阻，小明同学采用两种方案，利用定值电阻R1=100Ω将灵敏电流计改装后接入如图所示的电路中，部分实验器材的参数如下：
A．蓄电池（电动势约9V）
B．标准电流表A（量程0~0.3A）
C．电阻箱（0~999.9Ω）
方案一：
（1）首先，调节滑动变阻器阻值至最大，将开关S1闭合，然后将开关S2拨向1，调节滑动变阻器，使电流表A的示数为I；然后将开关S2拨向2，保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱，使得电流表示数仍为I；
（2）记下此时电阻箱的示数R0，则灵敏电流计的内阻Rg= （用题中所给物理量的字母表示）；
（3）此方案灵敏电流计内阻的测量值 （填“大于”“等于”或“小于”）真实值。
方案二：
（4）开始实验，调节滑动变阻器阻值至最大，将开关S1闭合，然后将开关S2拨向1，调节滑动变阻器，使电流表A的示数为I，灵敏电流计G的示数为I1；然后调节滑动变阻器，得到多组I和I1的数值，并画出I-I1图像，图像的斜率大小为k，则灵敏电流计的内阻Rg= （用题中所给字母表示）。
四、解答题（3小题，42分）
13．一个小孩做推物块的游戏，如图所示，质量为m的小物块A放置在光滑水平面上，紧靠物块右端有一辆小车B，小孩蹲在小车上，小孩与车的总质量为6m，一起静止在光滑水平面上，物块A左侧紧挨着足够长的水平传送带MN，传送带的上表面与水平面在同一高度，传送带以速度v顺时针转动。游戏时，A被小孩以相对水平面的速度向左推出，一段时间后返回到传送带右端N，继续向右追上小孩后又立即被小孩以相对水平面的速度向左推出，如此反复，直至A追不上小孩为止。已知物块A与传送带MN间的动摩擦因数为，重力加速度为g。
（1）求物块第一次被推出后，小孩与车的速度大小；
（2）若传送带转动的速度，求物块被小孩第一次推出后到返回传送带右端N所用的时间。
14．如图所示，两带电水平金属极板M、N的长度为L=0.6m，间距为d=0.5m，为极板右边界，的右侧存在竖直向下的匀强电场，电场强度为E=10N/C。光滑绝缘圆弧轨道ABC竖直放置，A与在同一竖直线上，圆弧AB的圆心角，BC是竖直直径。小球以v0=3m/s的水平速度从左侧飞入极板间，飞离极板后恰好从A点沿切线方向进入圆弧轨道。已知小球带正电，质量m=1.0kg，电荷量q=0.5C，重力加速度g=10m/s2，cos53°=0.6，不计空气阻力。求：
（1）小球在A点的速度大小vA；
（2）M、N极板间的电势差U；
（3）若小球沿圆弧轨道恰能到达最高点C，求半径R。
15．如图，光滑平行金属导轨间距为L，与水平面间的夹角为θ，两导轨上端用阻值为R的电阻相连，装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向上。质量为m的金属杆ab以沿导轨平面向上的初速度v0从导轨底端开始运动，经历时间t滑至最高点，然后又返回到出发位置。在运动过程中，ab与导轨垂直且接触良好，不计ab和导轨的电阻及空气阻力，当地重力加速度为g，题目中给定的物理量均为已知量，试求：
（1）金属杆ab刚开始运动时的加速度a的大小；
（2）金属杆ab能上升的最大高度h。
试卷第7页，共7页
参考答案：
1．B
【详解】A．甲图中，两根通电方向相反的长直导线相互排斥，是通过通电导线周围产生的磁场实现的，选项A错误；
B．乙图中，若在ab的两端接上大小和方向发生周期性变化的电流，则由于穿过线圈的磁通量不断变化，则会在另一线圈中产生感应电流，则接在cd端的电流表会有偏转，选项B正确；
C．丙图中，电磁炉利用在金属锅底中产生的涡流来加热食物，选项C错误；
D．奥斯特利用丁图实验装置发现了电流的磁效应现象，选项D错误。
故选B。
2．B
【详解】A．比较一对等量异种电荷产生的电场的等势线的形状，可知该电场不是一对等量异种电荷产生的电场，A错误；
B．因为将电子从点移至无穷远处克服电场力做的功比从点移至无穷远处克服电场力做的功多，故点电势高于点电势，故电场线的方向应从左向右穿过各等势线，故点电势高于点电势，B正确；
C．因点电势低于点，故质子从点移到点电场力做负功，C错误；
D．处等差等势线比处密集，因而点场强比点大，但两点场强方向垂直于等势线均向右，D错误。
故选B。
3．D
【详解】AB．对 a 点的磁场分析如图甲所示
设P 和Q在a点产生的磁场的磁感应强度大小均为B，当P和Q中的电流都垂直于纸面向里时，根据安培定则可知，P在a点产生的磁场的磁感应强度方向为水平向右偏下30°, Q在a点产生的磁场的磁感应强度方向为水平向右偏上30°，由矢量的平行四边形法则可知两者在a点产生的合磁场的磁感应强度大小为
方向水平向右，所以匀强磁场的方向为水平向左；因a点的磁感应强度大小为零，故
解得
故AB错误；
C．将P中的电流方向反向，P、Q在PQ连线中点产生的磁场大小相等，方向垂直PQ向上，匀强磁场水平向左，所以PQ连线中点磁场方向为斜左上方，故C错误；
D．将Q中的电流方向反向时，P在b点产生的磁场的磁感应强度方向为水平向左偏下30°, Q在a点产生的磁场的磁感应强度方向为水平向右偏下30°，如下图所示。
根据平行四边形定则得b点的磁感应强度为
故D正确。
故选D。
4．C
【详解】AB碰撞时由动量守恒和能量守恒可知
可得
A．若，则碰后两球交换速度，则最终只有F小球运动，选项A错误；
B．若，则碰后v1>v2>0，然后B和C交换，直到D和E交换，E再与F碰撞，F向右运动，E被弹回再与D交换……，则最终不只有1个小球运动，选项B错误；
C．若，则AB碰后A反弹，B向右运动与C碰撞交换速度，最后DE交换速度，最后E与F碰撞，EF都向右运动，BCD停止，则最终将有3个小球AEF都运动，选项C正确；
D．由以上分析可知，选项D错误。
故选C。
5．D
【详解】A．根据周期公式
可知，被加速的带电粒子在回旋加速器中做圆周运动的周期随半径的增大而不变，故A错误；
B．设D形盒的半径为R，则氘核最终射出回旋加速器的速度满足
可得
可知氘核最终射出回旋加速器的速度与高频电源的电压无关，故B错误；
C．根据周期公式
可得氘核的质量为
故C错误；
D．因为氘核（）与氦核（）的荷质比相同，所以该回旋加速器接频率为f的高频电源时，也可以对氦核（）加速，故D正确。
故选D。
6．A
【详解】CD．对于完全相同的粒子，其比荷相同，在同一匀强磁场中，则周期相同，由图知③粒子在磁场中转过的圆心角最大，所以③粒子在矩形GHIJ磁场区域经历的时间最长，故CD错误；
A．根据洛伦兹力提供向心力有
可得
由于④粒子的半径最大，则④粒子的速率最大，故A正确；
B．粒子的向心加速度为
可知④粒子的向心加速度最大，故B错误。
故选A。
7．B
【详解】A．根据CD端的输出电流为
（A）
可知，电流的周期为
由于理想变压器两端电流周期频率相同，所以发射线圈中电流的周期也为0.02s，A错误；
B．CD端电流的有效值为
设发射线圈AB端输入电流的有效值为，根据理想变压器原副线圈的电流关系，有
解得
B正确；
C．由于电功率为10W，可得发射线圈AB端的电压的有效值为
C错误；
D．由于理想变压器输入功率等于输出功率，所以从AB端向发射线圈输入的功率也为10W，D错误。
故选B。
8．AC
【详解】A．电流流过机身，使机身受到向前的安培力是动力，安培力的冲量也向前，根据动量定理可知，飞机的动量增加，故A正确；
B．通过轨道的电流除了产生驱动磁场外，也流过机身使机身受到向前的安培力，故B错误；
CD．飞机被弹射的过程中，流过飞机机身的电流受到的安培力与飞机运动方向相同，对飞机做正功，使电能转化为机械能，还有一部分电能通过电流做功转化为内能，故D错误，C正确。
故选AC。
9．AD
【详解】A．由，可得
则粒子a和c在正交的匀强电磁场中以相同速度做匀速直线运动，粒子b不带电，粒子b的速度与粒子a、c的速度不一定相同，故A错误，符合题意；
B．粒子a进入垂直纸面向外的匀强磁场中后向左偏转，则粒子带负电；粒子c进入垂直纸面向外的匀强磁场中后向右偏转，则c粒子带正电，故B正确，不符合题意；
C．由，可得
由图可知
所以粒子的比荷大于粒子的比荷，故C正确，不符合题意；
D．洛伦兹力始终与速度方向垂直，不做功，故D错误，符合题意。
故选AD。
10．BD
【详解】A．线框向右进入磁场时，ab边切割磁感线，ab中感应电流的方向向上，线框中有逆时针电流，故A错误；
B．设线框进入磁场时的速度为v，根据动量定理
即
，
解得
故B正确；
C．根据牛顿第二定律
解得
，
故C错误；
D．线框经过磁场的过程中，动能损失，转化为焦耳热和摩擦生热，根据能量守恒可得
解得
故D正确。
故选BD。
11． （1）1.05 0.695 （2）0.420 0.417
【详解】（1）碰前小车甲的速度为；碰后小车甲的速度为；
（2） 碰前系统的动量即A的动量，则：P1=m1v1= =0.40×1.05=0.420 kg m/s
碰后的总动量P2=（m1+m2）v2=（0.40+0.20）×0.695=0.417kg m/s
12． 等于
【详解】（2）[1]由题意
解得灵敏电流计的内阻
（3）[2]实验中，开关S2拨向1与开关S2拨向2，两次电路中总电流相同，滑动变阻器和标准电流表电阻没有发生改变，所以灵敏电流计内阻的测量值等于真实值。
（4）[3]由题意得
可知
由以上各式可得
13．（1）；（2）
【详解】（1）地面光滑，物块A与小孩、车组成的系统动量守恒，以向右为正方向，则有
解得
（2）物块被小孩第一次推出到与传送带共速期间物块的受力如图所示
该过程中物块的加速度为，则有
解得
物块被小孩第一次推出到与传送带共速所用时间为，对地位移为
解得
物块与传送带共速之后将以的速度匀速运动至，匀速运动用时
物块被小孩第一次推出后到返回传送带右端N所用的时间为
14．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）小球恰好从A点沿切线方向进入圆弧轨道，则在A点速度大小为
（2）小球在平行金属板间做类平抛运动，带电粒子在平行板中运动时间为
在A点，竖直分速度为
解得
由牛顿第二定律得
又
联立解得M、N极板间的电势差为
（3）若小球沿圆弧轨道恰能到达最高点C，则在C点满足
由动能定理可得
联立解得
15．（1）；（2）
【详解】（1）初始时刻，根据
E=BLv0
F安=BIL
金属杆受到的安培力方向沿导轨向下；根据牛顿第二定律得
mgsinθ+F安=ma
解得
（2）金属杆从底端到最高点的过程由动量定理
其中
解得
答案第8页，共9页
答案第9页，共9页