浙江大学附属中学玉泉校区2023-2024学年高二下学期3月月考
物理试题
一、单选题（每个小题仅有一个正确答案， 每小题3分， 共39分）
1. 某国宇航局发射行星探测卫星，由于没有把部分资料中实际使用的单位制转换为国际单位制，造成重大损失。国际单位制中力学有三个基本单位，用这三个基本单位导出功率单位—瓦特的表达形式为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】由功率的定义式得，功率单位为
故选A。
2. 了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要。以下符合事实的是（ ）
A. 丹麦物理学家奥斯特梦圆电生磁，并在此基础上发现了电磁感应现象
B. 安培提出分子电流假说，并总结出了磁生电过程中的定量关系
C. 法拉第发现了磁生电的条件，纽曼、韦伯提出了法拉第电磁感应定律
D. 麦克斯韦预言了电磁波，并用实验证实了电磁波的存在
【答案】C
【解析】
【详解】A．英国物理学家法拉第梦圆磁生电，终于发现了电磁感应现象，A错误；
BC．安培提出分子电流假说，法拉第通过实验研究，发现了磁生电的条件，而纽曼、韦伯在对理论和实验资料进行严格分析，先后总结出磁生电过程中的定量关系，后人称之为法拉第电磁感应定律。故B错误，C正确；
D．麦克斯韦预言了电磁波，赫兹用实验证实了电磁波的存在。
故选C。
3. 杭州第19届亚运会，在赛艇项目女子轻量级双人双桨决赛中，中国选手邹佳琪和邱秀萍以7分06秒78的成绩斩获本届亚运会首金。下列说法正确的是（ ）
A. 在比赛中，赛艇能加速前进是由于水推桨力大于桨推水的力
B. 要研究比赛中运动员的划桨技术技巧，可以将运动员视为质点
C. 赛艇到达终点后，虽然运动员停止划水，但由于惯性，赛艇仍会继续向前运动
D. 赛艇比赛全程的平均速度一定等于冲刺终点时瞬时速度的一半
【答案】C
【解析】
【详解】A．在比赛中，赛艇能加速前进是由于水推桨的力大于赛艇受到的阻力。水推桨的力和桨推水的力是作用力与反作用力，大小相等。故A错误；
B．要研究比赛中运动员的划桨技术技巧，运动员的大小和形状对问题研究的影响不能忽略，不能将运动员视为质点。故B错误；
C．赛艇到达终点后，虽然运动员停止划水，但由于惯性，赛艇仍会继续向前运动，故C正确；
D．比赛过程，赛艇的运动不一定是初速度为零的匀加速直线运动，故赛艇比赛全程的平均速度不一定等于冲刺终点时瞬时速度的一半。故D错误。
故选C。
4. 某款可调节角度的磁吸式车载手机支架如图甲所示。手机放在支架上被磁力吸住后，调节支架使手机与竖直方向成一定角度如图乙所示。已知手机受到的磁力垂直于手机屏幕、大小恒定，且手机和支架始终不发生相对滑动做匀速直线运动。（ ）
A. 手机只受到重力、磁力和摩擦力
B. 若缓慢减小手机与竖直方向的夹角，手机受到的合力增大
C. 若将手机和支架吸盘逆时针缓慢旋转90°角，手机和支架吸盘之间的弹力始终增大
D. 若将手机和支架吸盘逆时针缓慢旋转90°角，手机和支架吸盘之间的摩擦力始终减小
【答案】C
【解析】
【详解】A．有摩擦力必有弹力，故手机还受到弹力作用，故A错误；
B．若缓慢减小手机与竖直方向的夹角，手机受到的合力始终为零，不变，故B错误；
CD．设倾角为，若将手机和支架吸盘逆时针缓慢旋转90°角
手机和支架吸盘之间的弹力始终增大，摩擦力
先增大后减小，故C正确D错误。
故选C。
5. 2022年1月22日，我国实践二十一号卫星将一颗失效的北斗二号G2卫星从拥挤的地球同步轨道上拖拽到了航天器稀少的更高的“墓地轨道”上，此举标志着航天器被动移位和太空垃圾处理新方式的成功执行．该过程的简化示意图如图所示．已知转移轨道与同步轨道和“墓地轨道”分别相切于P、Q两点，则北斗二号G2卫星（ ）
A. 在“墓地轨道”上运行的线速度大于在同步轨道上运行的线速度
B. 在“墓地轨道”上运行的机械能大于在同步轨道上运行的机械能
C. 在转移轨道上P点的加速度等于在“墓地轨道”上Q点的加速度
D. 沿转移轨道从P点运动到Q点所用的时间小于12小时墓地轨道
【答案】B
【解析】
【详解】A．北斗二号G2卫星做圆周运动的线速度
故在“墓地轨道"上运行的速度小于在同步轨道上运行的线速度，A项错误；
B．北斗二号G2卫星从同步轨道进入转移轨道，实践二十一号卫星应对北斗二号G2卫星做功，使其加速，故北斗二号G2卫星在“墓地轨道”上运行机械能大于在同步轨道上运行的机械能，B项正确；
C．由牛顿第二定律有
因Q点与地心间的距离大于P点与地心间的距离，故在转移轨道上P点的加速度大于在“墓地轨道”上Q点的加速度，C项错误；
D．由开普勒第三定律
（k为常数）
可知，因为转移轨道的半长轴大于地球同步轨道的半径，故转移轨道的周期大于24小时，从P点运动到Q点所用的时间大于12小时，D项错误；
故选B。
6. 关于图所示情景，下列说法正确的是（ ）
A. 甲图中水里的气泡看起来很亮主要是因为光的折射
B. 乙图中的条纹是光的衍射形成的，这一原理可以用来检测空气层的厚度
C. 丙图中肥皂膜上的条纹是由于光的衍射形成的，这一原理可以用于相机镜头使照片更加清晰
D. 丁图中的条纹是双缝干涉形成的，双缝干涉实验可以用于测量光的波长
【答案】D
【解析】
【详解】A．甲图中水里的气泡看起来很亮主要是因为光的全反射，故A错误；
B．乙图中的条纹是光的干涉形成的，这一原理可以用来检测空气层的厚度，故B错误；
C．丙图中肥皂膜上的条纹是由于光的干涉形成的，这一原理可以用于相机镜头使照片更加清晰，故C错误；
D．丁图中的条纹是双缝干涉形成的，双缝干涉实验可以用于测量光的波长，故D正确。
故选D。
7. 沿电场线所在直线建立如图所示轴，x轴上各点电势随x的变化规律如图所示，坐标原点O点电势为零。带电量为e的电子仅在电场力作用下从O点由静止释放，下列说法正确的是（ ）
A. 在区间内，电场方向始终指向x轴正方向
B. 电子到达B点时电势能为
C. 电子从A运动到C，加速度先减小后增大
D. 若在B点给电子一个沿x轴正方向的初速度，电子一定会在AC间做往复运动
【答案】C
【解析】
【详解】A．沿电场线方向电势降低，在0 ~x3区间内，电场方向开始就指向x轴的负方向，故A错误；
B．电子到达B点时电势能为
故B错误；
C．根据图象的斜率表示电场强度，由图象可知从A到C电场强度先减小再增大，根据牛顿第二定律可知电子的加速度先减小再增大，故C正确；
D．BC段电场方向沿x轴负方向，电子受电场力沿x轴正方向，所以在B点给电子一个沿x轴正方向的初速度，电子将沿x轴正方向做直线运动，故D错误；
故选C。
8. 滑块以一定的初速度沿倾角为θ的粗糙斜面从底端上滑，到达最高点B后返回到底端，A点与点分别为途中的一点。利用同一台频闪仪以相同的拍摄频率在同一位置分别对上滑和下滑过程进行拍摄，频闪照片示意图分别如图甲、乙所示。若滑块与斜面间动摩擦因数处处相同，不计空气阻力。对比甲、乙两图，下列说法正确的是（ ）
A. 甲图拍摄的是滑块下滑过程
B. 滑块在乙图运动过程中机械能守恒
C. 滑块在两张照片中的AB段与段所受重力冲量大小不同
D. 通过两张照片对比可求得动摩擦因数μ与的比值
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据牛顿第二定律可知，上滑过程和下滑过程分别满足
设频闪时间间隔为T，上滑过程加速度较大，相同时间时运动位移较大，所以甲图拍摄的是滑块上滑过程，故A错误；
B．滑块在乙图运动过程中，除了重力外，还有摩擦力对其做功，机械能不守恒，故B错误；
C．由图可知，滑块在两张照片中的AB段与段时间相等，根据可知滑块在两张照片中的AB段与段所受重力冲量大小相同，故C错误；
D．甲图表示上滑过程，时间间隔为3T，乙图表示下滑过程，时间间隔为4T，把上滑过程逆向看成初速度为零的匀加速直线运动，由
可知上滑过程和下滑过程加速度大小之比为，根据
可得
即通过两张照片对比可求得动摩擦因数μ与的比值，故D正确。
故选D。
9. 极光是由太阳发射的高速带电粒子受地磁场的影响，进入两极附近时，撞击并激发高空中的空气分子和原子引起的。假如我们在北极地区仰视，发现正上方如图所示的沿顺时针方向运动弧状极光，则关于这一现象中的高速粒子的说法正确的是（ ）
A. 该粒子带负电
B. 该粒子轨迹半径逐渐增大
C. 若该粒子在赤道正上方垂直射向地面，会向东偏转
D. 地磁场对垂直射向地球表面的该粒子的阻挡作用在南、北两极附近最强
【答案】C
【解析】
【详解】A．北极上空磁场方向向下，北极正上方有沿顺时针方向运动弧状极光，根据左手定则可知，该粒子带正电，选项A错误；
B．根据带电粒子在磁场中做圆周运动的半径公式
运动过程中粒子因空气阻力做负功，动能变小，速度减小，则半径减小，选项B错误；
C．赤道正上方磁场水平向北，根据左手定则，若该粒子在赤道正上方垂直射向地面，会向东偏转，选项C正确；
D．在南、北两极附近地磁场垂直地面，则地磁场对垂直射向地球表面的该粒子的阻挡作用在南、北两极附近最弱，在赤道处最强，选项D错误。
故选C。
10. 一简谐横波沿x轴负向传播，时刻的波形如图甲所示，处的质点振动图像如图乙所示，以下说法正确的是（ ）
A. 时刻处的质点沿y轴负方向运动
B. 该质点的振动方程为
C. 若该波的波长大于0.50m，则该波波长一定为4m
D. 若该波的波长小于0.50m，则该波波长可能为0.4m
【答案】C
【解析】
【详解】A．由图乙可知时刻处的质点振动方向沿y轴正方向，A错误；
B．由图乙可知，则
位移为，则初相则有
B错误；
CD．由甲、乙两图可知，该质点的位置满足
当时，波长大于0.50m，且，若该波的波长小于0.50m，则该波波长不可能为0.4m，C正确，D错误。
故选C。
11. 单匝闭合矩形线框电阻为R，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量与时间t的关系图像如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 时刻线框平面与中性面垂直
B. 线框的感应电动势最大值为
C. 线框转一周外力所做的功为
D. 从到过程中线框的平均感应电动势为
【答案】C
【解析】
【详解】A．由图像可知时刻线圈的磁通量最大，因此此时线圈处于中性面位置，故A错误；
B．线框的感应电动势最大值为
故B错误；
C．线框的感应电动势有效值为
线框转一周外力所做的功等于产生的电能，即
故C正确；
D．从到过程中线框的平均感应电动势为
故D错误。
故选C。
12. LED灯珠用半球形透明介质封装，如图所示，有一个半径r为3mm的圆形LED光源AB，其表面可以朝各个方向发光，现将AB封装在一个半球形透明介质的底部，AB中点与球心O重合。半球形介质的折射率为1.5，为使LED光源发出的所有光都能射出球面，不考虑二次反射，则透明介质球半径R至少为（ ）
A. B. 4.5mm C. D. 9mm
【答案】B
【解析】
【详解】如图所示
在半球面上任选一点P，根据几何关系可知，若此时线状光源B点发出的光能够射出P点，则线状光源其他点发出的光也一定能够射出P点，所以只要B点发出的所有光线能够射出球面，则光源发出的所有光均能射出球面，在中，根据正弦定理有
解得
当
时，有最大值
为使光线一定能从P点射出，根据全反射应有
所以
故选B。
13. 某同学设计了一种带有闪烁灯的自行车车轮，以增强夜间骑车的安全性。如图所示为自行车后车轮，已知金属车轮半径为，金属轮轴半径可以忽略，有绝缘辐条连接轮轴与车轮（辐条未画出）。车轮与轮轴之间对称地接有4根相同的金属条，每根金属条中间都串接一个灯，灯可视为纯电阻，每个灯的阻值恒为，不计其它电阻。车轮旁的车架上固定有一特殊磁铁，能在车轮与轮轴之间形成一个方向垂直于纸面向外、磁感应强度大小的扇形匀强磁场区域，扇形对应的圆心角。使自行车沿平直路面匀速前进，已知车轮转动的角速度为，不计车轮厚度，忽略磁场的边缘效应，取，则下列说法正确的是（ ）
A. 车轮转动一周过程中，灯亮的总时间为
B. 金属条进入磁场时，上电流的方向是
C. 金属条进入磁场时，上电流大小是
D. 车轮转动一周，灯产生的总焦耳热为
【答案】D
【解析】
【详解】A．依题意，可得车轮转动一周的时间为
车轮转动一周的过程中，能产生感应电流的时间为
即灯亮的总时间为，故A错误；
B．金属条进入磁场时，根据右手定则判断知上电流的方向是，故B错误；
C．金属条进入磁场时，相当于电源，其等效电路图如图所示
电源电动势为
电路中的总电阻为
所以通过ab的电流大小为
故C错误；
D．车轮转动一周，灯亮的总时间为，则产生的总焦耳热为
故D正确。
故选D。
二、多选题（每小题3分，漏选得2分， 错选得0分， 共6分）
14. 下列关于四幅图的说法正确的有（ ）
A. 图甲中的两位摇绳的同学沿东西方向站立摇着柔软的导线绳，闭合的导线绳中将会产生方向变化的电流
B. 图乙是法拉第圆盘发电机模型。导电圆盘按如图方向转动，C点的电势高于D点的电势
C. 图丙是动圈式扬声器的结构示意图，这样的扬声器也能当话筒使。
D. 图丁是磁电式电表。线圈常用铝框做骨架，当线圈中有电流时，铝框随着线圈转动，而产生感应电流，铝框将受到安培力的作用而加速线圈的转动使指针能够迅速指到位
【答案】AC
【解析】
【详解】A．图甲，导线切割磁场的方向不断的变化，所以产生的电流方向也变化，A正确。
B．图乙根据右手定则可以判断，D点电势高于C点电势，B错误。
C．图丁，对着锥形纸盆讲话，锥形纸盆振动，产生随声音信号变化的交变电流，所以可以当话筒使用，C正确。
D．图丁，铝框随着转动，会产生涡流，阻碍线圈转动，可以避免指针来回振动，D错误。
故选AC。
15. 如图1所示，矩形线圈绕转轴OO′在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电流直接给图2的电路供电。图2理想变压器的原线圈接有理想电流表A，副线圈接有电阻R和电容器C，开始时灯泡L1、L2一样亮，不计线圈的电阻，灯泡不会烧坏，则（ ）
A. 线圈面积加倍，L1、L2仍一样亮 B. 线圈转速加倍，L1、L2仍一样亮
C. 线圈面积加倍，电流表A的示数也加倍 D. 线圈转速加倍，电流表A的示数也加倍
【答案】AC
【解析】
【分析】
【详解】A．线圈面积加倍，L1、L2两支路两端的电压加倍，因容抗不变，因此L1、L2仍一样亮，故A正确；
C．因副线圈两端电压加倍，电流加倍，知电流表A的示数也加倍，故C正确；
B．线圈转速加倍，因容抗减小，L2比L1更亮，故B错误；
D．因副线圈中电流大于2倍，知电流表A的示数也大于2倍，故D错误。
故选AC。
三、非选择题（共55分）
16. 在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，小王同学组装了如图1所示装置。
①小车的质量为223.4g，应该在图中选择______（填“A”、“B”或“C”）作为牵引小车的悬挂物。
②图2为实验中得到的一条纸带，则其对应的加速度______（保留两位有效数字）。
③小王同学换用如图3所示装置再次探究，在气垫导轨上安装了两个光电门1、2，滑块上固定一遮光条，滑块通过绕过两个滑轮的细绳与弹簧秤相连，不计细绳与滑轮之间的摩擦力。
实验中用游标卡尺测量遮光条的宽度，示数如图4所示，读数为______mm。
本实验______（选填“需要”或“不需要”）将带滑轮的气势导轨右端垫高，以补偿阻力；实验中______（填“需要”或“不需要”）悬挂钩码的质量远小于滑块质量。
【答案】 ① B ②. 0.30 ③. 3.8 ④. 不需要 ⑤. 不需要
【解析】
【详解】①[1]用悬挂物的重力充当小车的合力，故悬挂物的质量应远小于小车质量。
故选B。
②[2]相邻计数点的时间间隔为
加速度为
③[3][4][5]读数为
气垫导轨的摩擦力忽略不计，不需要补偿阻力；滑块的合力由弹簧测力计测得，不需要悬挂钩码的质量远小于滑块质量。
17. 某同学利用如图甲所示的电路测量一电源的电动势和内阻（电动势E约为2V，内阻约为几欧姆）。
可供选用的器材有：
A. 电流表A（量程0~30mA，内阻为27Ω）
B. 电压表V1（量程0~3V，内阻约为2kΩ）
C. 电压表V2（量程0~15V，内阻约为10kΩ）
D. 滑动变阻器R（阻值0~50Ω）
E. 定值电阻
F. 定值电阻
（1）为更准确地进行实验测量，电压表应该选择________，定值电阻应该选择________。（填仪器前面的字母）
（2）实验中电压表和电流表的读数如下：
序号 1 2 3 4 5 6
I/mA 4.0 8.0 120 16.0 18.0 20.0
U/V 1.72 1.44 1.16 0.88 0.74 0.60
（3）在图乙中已根据上述实验数据进行描点，画出U-I图像___________。
（4）由图像可知，电源电动势E=_____V，内阻r=_____Ω。（结果保留两位小数）
【答案】 ①. B ②. E ③. ④. 2.00 ⑤. 4.30
【解析】
【详解】（1）[1]电源的电动势约为，为减小实验误差，应采用量程为的电压表，故选B。
[2]内阻约为几欧姆，则回路中最小的短路电流为
电流表A的量程只有，故应并联一个电阻扩大电流表量程，根据电流表改装原理
定值电阻应该较小的，故选E。
（2）[3]U-I图像如图所示。
（3）[4]根据闭合电路的欧姆定律
整理得
图象的纵截距表示电源电动势，电源电动势为
[5]图象的斜率的绝对值为
内阻为
18. 如下图所示， 将扁平的石子快速抛向水面，石子遇水后不断地在水面上连续向前多次跳跃，直至最后落入水中， 俗称“打水漂”， 假设小明在离水面高度h0=0.8m处， 将一质量m=20g的小石片以水平初速度v0=10m/s抛出，玩“打水漂”， 小石片在水面上滑行时受到的水平方向的阻力恒为f=0.5N，竖直方向分力未知。在水面上弹跳数次后沿水面滑行（水平方向）的速度减为零后沉入水底。假设小石片每次均接触水面Δt=0.04s后跳起，跳起时竖直方向的速度与此时沿水面滑行的速度之比为常数k=，取重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力， 求小石片：
（1） 第一次与水面接触前水平方向的位移x：
（2） 第一次与水面接触过程中在竖直方向上的分加速度 ay的大小；
（3） 最后一次弹起在空中飞行的时间t。
【答案】（1）4.0m；（2）；（3）0.067s
【解析】
【详解】（1）设从抛出到第一次与水面接触前时间为，由
解得
第一次与水面接触前水平方向的位移
（2）取水平向右、竖直向下为正方向。第一次与水面接触前竖直方向的速度大小
小石片在水面上滑行时，设水平方向加速度大小为，有
第一次与水面接触后跳起时水平滑行速度
第一次与水面接触后跳起时竖直方向分速度为
规定竖直方向上为正方向，竖直方向加速度为
竖直方向加速度大小为 。
（3）小石片在水面上滑行时，每次滑行速度的变化量
由
可知，小石片共在水平面上滑行了10次，空中弹起后飞行了9次，第n次弹起后的速度
再由
和
可得第n次弹起后在空中飞行的时间为
最后一次弹起在空中飞行的时间为
t0.067s
19. 如图所示为处于竖直平面内的一实验探究装置的示意图，该装置由长、速度可调的固定水平传送带，圆心分别在和，圆心角、半径的光滑圆弧轨道和光滑细圆管组成，其中B点和G点分别为两轨道的最高点和最低点，B点在传送带右端转轴的正上方。在细圆管的右侧足够长的光滑水平地面上紧挨着一块与管口下端等高、长、质量木板（与轨道不粘连）。现将一块质量的物块（可视为质点）轻轻放在传送带的最左端A点，物块由传送带自左向右传动，在B处的开口和E、D处的开口正好可容物块通过。已知物块与传送带之间的动摩擦因数，物块与木板之间的动摩擦因数，g取。
（1）若物块进入圆弧轨道后恰好不脱轨，求物块在传送带上运动的时间；
（2）若传送带速度，求物块经过圆弧轨道最低D点时，轨道对物块的作用力大小；
（3）若传送带的最大速度，在不脱轨的情况下，求滑块在木板上运动过程中产生的热量Q与传送带速度v之间的关系。
【答案】（1）2s；（2）；（3）见解析
【解析】
【详解】（1）物块进入圆弧轨道后恰好不脱轨，则在B点有
解得
若物块在传送带上一直加速，由
则
由此可知物块应该是先加速后匀速
（2）若传送带的速度，则物体先加速后匀速，经过B点时的速度为
从B到D，由动能定理得
经过D点时
解得轨道对物块的作用力大小
（3）从B到G，由动能定理得
若在木板上恰好不分离则有
得
当时
当时
20. 如图所示，由金属和绝缘部件组成的无限长光滑平行导轨，其间距为，金属导轨中间嵌有两段由绝缘材料制成的导轨M、N（图中用黑实体表示），导轨左端连有电动势的电源．质量，电阻的三根相同导体棒ab、cd和ef垂直导轨放置，其中cd用两根很长的轻质绝缘细线悬挂，刚好与导轨接触且无挤压．ghkj是一个置于金属导轨上的“”型导体线框，由三根导体棒组成，每根棒质量均为m，电阻均为R，长度均为L．若ef棒与线框ghkj相碰则连接成一个正方形导体框，初始时，导体棒和线框均静止在金属导轨上．导轨上方有三个方向垂直于导轨平面向下的有界匀强磁场：紧靠绝缘导轨M左侧的区域Ⅰ中有磁感应强度为的磁场；区域Ⅱ中有磁感应强度为的磁场，cd棒紧靠区域Ⅱ的左边界放置；紧靠绝缘导轨N右侧的区域Ⅲ中有宽度为L、磁感应强度为的磁场．初始时ef处于区域Ⅱ中，区域Ⅱ、Ⅲ位于绝缘导轨N两侧．导体线框gj两点紧靠区域Ⅲ的左边界，闭合开关S，ab棒启动，进入绝缘轨道M之前已做匀速运动．导体棒ab和cd相碰后结合在一起形成“联动二棒”，与导轨短暂接触后即向右上方摆起，摆起的最大高度为，到达最高点后不再下落，同时发现ef棒向右运动，进入区域Ⅲ．不计其他电阻．求：
（1）ab棒匀速运动时的速度；
（2）ef棒离开区域Ⅱ时的速度；
（3）“”导体线框能产生的焦耳热。
【答案】（1）22.4m/s；（2）6.4m/s；（3）0.256J
【解析】
【详解】（1）ab棒匀速运动时，导体棒受到的安培力为零，即产生的感应电动势与电源电动势大小相等，故有
代入数据可得
（2）ab与cd碰撞过程，系统动量守恒，故有
“联动二棒”与导轨短暂接触时，“联动二棒”与ef棒构成的系统动量守恒，故有
“联动二棒”上摆的过程中，系统机械能守恒，故有
联立解得
（3）ef棒与线框ghkj相碰则连接成一个正方形导体框，即碰后粘在一起向右运动，碰撞过程中，系统动量守恒，故有
线框向右移动过程中，ef边相当于电源，又由于gh/kj在导轨上被短路，因此，回路中总电阻为
假设正方向线框停下时，ef仍在磁场区域Ⅲ中，线框从开始运动到停下来运动的总位移为x1，由动量定理可得
代入数据可得
故假设成立，即ef在离开区域Ⅲ前，线框已经停下，故根据能量守恒定律可得，正方向导体线框产生的总焦耳热为
导体线框产生的焦耳热为
代入数据可得
【点睛】本题的解题关键在于理解碰撞后，各棒和线框的运动情况，明确碰撞所属的类型。导体棒在磁场中做匀速运动，则导体棒处于平衡状态，即产生的感应电动势与电源电动势等大，电路中无电流。主要考察对动量守恒定律及动量定理的灵活运用能力。
21. 如图所示， 真空中有一长为H的直细金属导线MN， 置于一半径为r、高为H的金属圆柱网面的轴线上，导线MN与金属圆柱网面之间电压恒为U，导线MN为负极。金属圆柱网面与半径R1=（2+ ）r的同轴等高圆柱面之间，磁感应强度为B，其大小可调。假设导线每秒逸出的电子数为N，同一高度逸出的电子均沿水平径向由静止开始加速，且沿各径向方向也均匀分布。已知电子质量为m，电量为e，不考虑出射电子间的相互作用，
（1） 求电子到达金属圆柱网面速度大小v ；
（2） 要求没有电子能飞出半径R1的圆柱侧面，求磁感应强度的最小值B；
（3） 若磁感应强度的大小保持上题（2） 得到的最小值B， 并在金属圆柱网面与半径为R1的圆柱面之间，加竖直向下的匀强电场， 电场强度为E（），圆形金属薄接收板覆盖在金属圆柱网面的顶部， 圆心与M点重合， 半径为R2=r，电路稳定时在该接收板上接地的线路中检测到的电流强度为I，试写出电流强度 I 与电场强度E的关系式。（上题（2） 结果不必代入， 可保留B）
【答案】（1）；（2）；（3）见解析
【解析】
【详解】（1）根据题意，由动能定理有
解得电子到达金属圆柱网面速度大小
（2）根据题意，没有电子能飞出半径的圆柱侧面，临界情况就是让电子轨道与半径为的圆柱侧面相切，这样求解的是磁感应强度的最小值，画出柱面以及轨迹俯视图如下图所示
根据几何关系有
根据洛伦兹力提供向心力
解得磁感应强度的最小值
（3）根据题意可知，电子运动可以理解为两个分运动，一是水平方向的匀速圆周运动，周期为
一是竖直方向上匀加速直线运动，加速度为
俯视图如图所示
电子匀速圆周运动分别通过①②③④⑤位置，其中①⑤位置分别为刚出和回到金属圆柱网面，②④位置为轨迹与接收板边缘的交点，根据题意以及几何关系可以证明
则①至②过程圆弧对应圆心角，④至⑤过程圆弧对应圆心角均为，由于，根据
则最下端的电子达到接收板的时间小于。若最下端电子在时刻到达接收板，则
解得
若最下端电子在时刻到达接收板，则
解得
第一种情况，若最下端电子在到达接收板，即
所有电子均能在①至②过程到达接收板，则有
第二种情况，若最下端电子在内到达接收板，即
那么能在时刻到达接收板的电子离开接收板的距离为
离开接收板的距离小于的电子能在轨迹①至②过程达到接收板，所以
第三种情况，若最下端电子在内到达接收板，即
那么能在时刻到达接收板的电子离开接收板的距离为
则离开接收板的距离大于的电子能在轨迹④至⑤过程达到接收板，离开接收板的距离小于的电子能在轨迹①至②过程达到接收板，则有浙江大学附属中学玉泉校区2023-2024学年高二下学期3月月考
物理试题
一、单选题（每个小题仅有一个正确答案， 每小题3分， 共39分）
1. 某国宇航局发射行星探测卫星，由于没有把部分资料中实际使用的单位制转换为国际单位制，造成重大损失。国际单位制中力学有三个基本单位，用这三个基本单位导出功率单位—瓦特的表达形式为（ ）
A. B. C. D.
2. 了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要。以下符合事实的是（ ）
A. 丹麦物理学家奥斯特梦圆电生磁，并在此基础上发现了电磁感应现象
B. 安培提出分子电流假说，并总结出了磁生电过程中的定量关系
C. 法拉第发现了磁生电的条件，纽曼、韦伯提出了法拉第电磁感应定律
D. 麦克斯韦预言了电磁波，并用实验证实了电磁波的存在
3. 杭州第19届亚运会，在赛艇项目女子轻量级双人双桨决赛中，中国选手邹佳琪和邱秀萍以7分06秒78的成绩斩获本届亚运会首金。下列说法正确的是（ ）
A. 在比赛中，赛艇能加速前进是由于水推桨的力大于桨推水的力
B. 要研究比赛中运动员的划桨技术技巧，可以将运动员视为质点
C. 赛艇到达终点后，虽然运动员停止划水，但由于惯性，赛艇仍会继续向前运动
D. 赛艇比赛全程的平均速度一定等于冲刺终点时瞬时速度的一半
4. 某款可调节角度的磁吸式车载手机支架如图甲所示。手机放在支架上被磁力吸住后，调节支架使手机与竖直方向成一定角度如图乙所示。已知手机受到的磁力垂直于手机屏幕、大小恒定，且手机和支架始终不发生相对滑动做匀速直线运动。（ ）
A. 手机只受到重力、磁力和摩擦力
B. 若缓慢减小手机与竖直方向的夹角，手机受到的合力增大
C. 若将手机和支架吸盘逆时针缓慢旋转90°角，手机和支架吸盘之间的弹力始终增大
D. 若将手机和支架吸盘逆时针缓慢旋转90°角，手机和支架吸盘之间的摩擦力始终减小
5. 2022年1月22日，我国实践二十一号卫星将一颗失效的北斗二号G2卫星从拥挤的地球同步轨道上拖拽到了航天器稀少的更高的“墓地轨道”上，此举标志着航天器被动移位和太空垃圾处理新方式的成功执行．该过程的简化示意图如图所示．已知转移轨道与同步轨道和“墓地轨道”分别相切于P、Q两点，则北斗二号G2卫星（ ）
A. 在“墓地轨道”上运行的线速度大于在同步轨道上运行的线速度
B. 在“墓地轨道”上运行的机械能大于在同步轨道上运行的机械能
C. 在转移轨道上P点加速度等于在“墓地轨道”上Q点的加速度
D. 沿转移轨道从P点运动到Q点所用的时间小于12小时墓地轨道
6. 关于图所示情景，下列说法正确的是（ ）
A. 甲图中水里的气泡看起来很亮主要是因为光的折射
B. 乙图中的条纹是光的衍射形成的，这一原理可以用来检测空气层的厚度
C. 丙图中肥皂膜上的条纹是由于光的衍射形成的，这一原理可以用于相机镜头使照片更加清晰
D. 丁图中的条纹是双缝干涉形成的，双缝干涉实验可以用于测量光的波长
7. 沿电场线所在直线建立如图所示轴，x轴上各点电势随x的变化规律如图所示，坐标原点O点电势为零。带电量为e的电子仅在电场力作用下从O点由静止释放，下列说法正确的是（ ）
A. 在区间内，电场方向始终指向x轴正方向
B. 电子到达B点时电势能为
C. 电子从A运动到C，加速度先减小后增大
D. 若在B点给电子一个沿x轴正方向的初速度，电子一定会在AC间做往复运动
8. 滑块以一定的初速度沿倾角为θ的粗糙斜面从底端上滑，到达最高点B后返回到底端，A点与点分别为途中的一点。利用同一台频闪仪以相同的拍摄频率在同一位置分别对上滑和下滑过程进行拍摄，频闪照片示意图分别如图甲、乙所示。若滑块与斜面间动摩擦因数处处相同，不计空气阻力。对比甲、乙两图，下列说法正确的是（ ）
A. 甲图拍摄的是滑块下滑过程
B. 滑块乙图运动过程中机械能守恒
C. 滑块在两张照片中的AB段与段所受重力冲量大小不同
D. 通过两张照片对比可求得动摩擦因数μ与的比值
9. 极光是由太阳发射的高速带电粒子受地磁场的影响，进入两极附近时，撞击并激发高空中的空气分子和原子引起的。假如我们在北极地区仰视，发现正上方如图所示的沿顺时针方向运动弧状极光，则关于这一现象中的高速粒子的说法正确的是（ ）
A. 该粒子带负电
B. 该粒子轨迹半径逐渐增大
C. 若该粒子在赤道正上方垂直射向地面，会向东偏转
D. 地磁场对垂直射向地球表面的该粒子的阻挡作用在南、北两极附近最强
10. 一简谐横波沿x轴负向传播，时刻的波形如图甲所示，处的质点振动图像如图乙所示，以下说法正确的是（ ）
A. 时刻处的质点沿y轴负方向运动
B. 该质点的振动方程为
C. 若该波的波长大于0.50m，则该波波长一定为4m
D. 若该波的波长小于0.50m，则该波波长可能为0.4m
11. 单匝闭合矩形线框电阻为R，在匀强磁场中绕与磁感线垂直的轴匀速转动，穿过线框的磁通量与时间t的关系图像如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 时刻线框平面与中性面垂直
B. 线框的感应电动势最大值为
C. 线框转一周外力所做的功为
D. 从到过程中线框的平均感应电动势为
12. LED灯珠用半球形透明介质封装，如图所示，有一个半径r为3mm的圆形LED光源AB，其表面可以朝各个方向发光，现将AB封装在一个半球形透明介质的底部，AB中点与球心O重合。半球形介质的折射率为1.5，为使LED光源发出的所有光都能射出球面，不考虑二次反射，则透明介质球半径R至少为（ ）
A. B. 4.5mm C. D. 9mm
13. 某同学设计了一种带有闪烁灯的自行车车轮，以增强夜间骑车的安全性。如图所示为自行车后车轮，已知金属车轮半径为，金属轮轴半径可以忽略，有绝缘辐条连接轮轴与车轮（辐条未画出）。车轮与轮轴之间对称地接有4根相同的金属条，每根金属条中间都串接一个灯，灯可视为纯电阻，每个灯的阻值恒为，不计其它电阻。车轮旁的车架上固定有一特殊磁铁，能在车轮与轮轴之间形成一个方向垂直于纸面向外、磁感应强度大小的扇形匀强磁场区域，扇形对应的圆心角。使自行车沿平直路面匀速前进，已知车轮转动的角速度为，不计车轮厚度，忽略磁场的边缘效应，取，则下列说法正确的是（ ）
A. 车轮转动一周过程中，灯亮的总时间为
B. 金属条进入磁场时，上电流的方向是
C. 金属条进入磁场时，上电流大小是
D. 车轮转动一周，灯产生的总焦耳热为
二、多选题（每小题3分，漏选得2分， 错选得0分， 共6分）
14. 下列关于四幅图的说法正确的有（ ）
A. 图甲中的两位摇绳的同学沿东西方向站立摇着柔软的导线绳，闭合的导线绳中将会产生方向变化的电流
B. 图乙是法拉第圆盘发电机模型。导电圆盘按如图方向转动，C点的电势高于D点的电势
C. 图丙是动圈式扬声器的结构示意图，这样的扬声器也能当话筒使。
D. 图丁是磁电式电表。线圈常用铝框做骨架，当线圈中有电流时，铝框随着线圈转动，而产生感应电流，铝框将受到安培力的作用而加速线圈的转动使指针能够迅速指到位
15. 如图1所示，矩形线圈绕转轴OO′在匀强磁场中匀速转动，产生的交变电流直接给图2的电路供电。图2理想变压器的原线圈接有理想电流表A，副线圈接有电阻R和电容器C，开始时灯泡L1、L2一样亮，不计线圈的电阻，灯泡不会烧坏，则（ ）
A. 线圈面积加倍，L1、L2仍一样亮 B. 线圈转速加倍，L1、L2仍一样亮
C. 线圈面积加倍，电流表A的示数也加倍 D. 线圈转速加倍，电流表A的示数也加倍
三、非选择题（共55分）
16. 在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，小王同学组装了如图1所示装置。
①小车的质量为223.4g，应该在图中选择______（填“A”、“B”或“C”）作为牵引小车的悬挂物。
②图2为实验中得到的一条纸带，则其对应的加速度______（保留两位有效数字）。
③小王同学换用如图3所示装置再次探究，在气垫导轨上安装了两个光电门1、2，滑块上固定一遮光条，滑块通过绕过两个滑轮的细绳与弹簧秤相连，不计细绳与滑轮之间的摩擦力。
实验中用游标卡尺测量遮光条的宽度，示数如图4所示，读数为______mm。
本实验______（选填“需要”或“不需要”）将带滑轮的气势导轨右端垫高，以补偿阻力；实验中______（填“需要”或“不需要”）悬挂钩码的质量远小于滑块质量。
17. 某同学利用如图甲所示的电路测量一电源的电动势和内阻（电动势E约为2V，内阻约为几欧姆）。
可供选用的器材有：
A. 电流表A（量程0~30mA，内阻为27Ω）
B. 电压表V1（量程0~3V，内阻约为2kΩ）
C. 电压表V2（量程0~15V，内阻约为10kΩ）
D. 滑动变阻器R（阻值0~50Ω）
E. 定值电阻
F. 定值电阻
（1）为更准确地进行实验测量，电压表应该选择________，定值电阻应该选择________。（填仪器前面的字母）
（2）实验中电压表和电流表的读数如下：
序号 1 2 3 4 5 6
I/mA 4.0 8.0 12.0 16.0 18.0 200
U/V 1.72 144 1.16 0.88 0.74 0.60
（3）在图乙中已根据上述实验数据进行描点，画出U-I图像___________。
（4）由图像可知，电源电动势E=_____V，内阻r=_____Ω（结果保留两位小数）
18. 如下图所示， 将扁平的石子快速抛向水面，石子遇水后不断地在水面上连续向前多次跳跃，直至最后落入水中， 俗称“打水漂”， 假设小明在离水面高度h0=0.8m处， 将一质量m=20g的小石片以水平初速度v0=10m/s抛出，玩“打水漂”， 小石片在水面上滑行时受到的水平方向的阻力恒为f=0.5N，竖直方向分力未知。在水面上弹跳数次后沿水面滑行（水平方向）的速度减为零后沉入水底。假设小石片每次均接触水面Δt=0.04s后跳起，跳起时竖直方向的速度与此时沿水面滑行的速度之比为常数k=，取重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力， 求小石片：
（1） 第一次与水面接触前水平方向的位移x：
（2） 第一次与水面接触过程中在竖直方向上的分加速度 ay的大小；
（3） 最后一次弹起在空中飞行的时间t。
19. 如图所示为处于竖直平面内的一实验探究装置的示意图，该装置由长、速度可调的固定水平传送带，圆心分别在和，圆心角、半径的光滑圆弧轨道和光滑细圆管组成，其中B点和G点分别为两轨道的最高点和最低点，B点在传送带右端转轴的正上方。在细圆管的右侧足够长的光滑水平地面上紧挨着一块与管口下端等高、长、质量木板（与轨道不粘连）。现将一块质量的物块（可视为质点）轻轻放在传送带的最左端A点，物块由传送带自左向右传动，在B处的开口和E、D处的开口正好可容物块通过。已知物块与传送带之间的动摩擦因数，物块与木板之间的动摩擦因数，g取。
（1）若物块进入圆弧轨道后恰好不脱轨，求物块在传送带上运动的时间；
（2）若传送带的速度，求物块经过圆弧轨道最低D点时，轨道对物块的作用力大小；
（3）若传送带的最大速度，在不脱轨的情况下，求滑块在木板上运动过程中产生的热量Q与传送带速度v之间的关系。
20. 如图所示，由金属和绝缘部件组成的无限长光滑平行导轨，其间距为，金属导轨中间嵌有两段由绝缘材料制成的导轨M、N（图中用黑实体表示），导轨左端连有电动势的电源．质量，电阻的三根相同导体棒ab、cd和ef垂直导轨放置，其中cd用两根很长的轻质绝缘细线悬挂，刚好与导轨接触且无挤压．ghkj是一个置于金属导轨上的“”型导体线框，由三根导体棒组成，每根棒质量均为m，电阻均为R，长度均为L．若ef棒与线框ghkj相碰则连接成一个正方形导体框，初始时，导体棒和线框均静止在金属导轨上．导轨上方有三个方向垂直于导轨平面向下的有界匀强磁场：紧靠绝缘导轨M左侧的区域Ⅰ中有磁感应强度为的磁场；区域Ⅱ中有磁感应强度为的磁场，cd棒紧靠区域Ⅱ的左边界放置；紧靠绝缘导轨N右侧的区域Ⅲ中有宽度为L、磁感应强度为的磁场．初始时ef处于区域Ⅱ中，区域Ⅱ、Ⅲ位于绝缘导轨N两侧．导体线框gj两点紧靠区域Ⅲ的左边界，闭合开关S，ab棒启动，进入绝缘轨道M之前已做匀速运动．导体棒ab和cd相碰后结合在一起形成“联动二棒”，与导轨短暂接触后即向右上方摆起，摆起的最大高度为，到达最高点后不再下落，同时发现ef棒向右运动，进入区域Ⅲ．不计其他电阻．求：
（1）ab棒匀速运动时的速度；
（2）ef棒离开区域Ⅱ时的速度；
（3）“”导体线框能产生的焦耳热。
21. 如图所示， 真空中有一长为H的直细金属导线MN， 置于一半径为r、高为H的金属圆柱网面的轴线上，导线MN与金属圆柱网面之间电压恒为U，导线MN为负极。金属圆柱网面与半径R1=（2+ ）r的同轴等高圆柱面之间，磁感应强度为B，其大小可调。假设导线每秒逸出的电子数为N，同一高度逸出的电子均沿水平径向由静止开始加速，且沿各径向方向也均匀分布。已知电子质量为m，电量为e，不考虑出射电子间的相互作用，
（1） 求电子到达金属圆柱网面速度大小v ；
（2） 要求没有电子能飞出半径R1的圆柱侧面，求磁感应强度的最小值B；
（3） 若磁感应强度的大小保持上题（2） 得到的最小值B， 并在金属圆柱网面与半径为R1的圆柱面之间，加竖直向下的匀强电场， 电场强度为E（），圆形金属薄接收板覆盖在金属圆柱网面的顶部， 圆心与M点重合， 半径为R2=r，电路稳定时在该接收板上接地的线路中检测到的电流强度为I，试写出电流强度 I 与电场强度E的关系式。（上题（2） 结果不必代入， 可保留B）
