安徽省部分学校2024-2025学年高二下学期3月调研考试物理试卷（含解析）

2024-2025学年安徽省天一大联考高二（下）联考物理试卷（3月）
一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1.2025年蛇年春节，小明同学把100个相同的小灯泡串联组成一串彩灯接在一正弦式交流电源两端，其电压随时间变化的图像如图所示，此时小灯泡正常发光。小灯泡的额定电流为，下列说法正确的是( )
A. 交流电压的有效值为
B. 1s内电流方向改变50次
C. 交流电压瞬时值的表达式为
D. 小灯泡正常工作时的电阻为
2.如图所示，光滑绝缘水平面上A、B两处分别固定电荷量为4Q和Q的带正电小球，C、D为AB间的三等分点，AB间的距离为3d。已知静电力常量为k，带电小球均可看成点电荷。下列说法正确的是( )
A. C点处电场强度的大小为
B. AB间D点的电势一定最低
C. 若将另一带正电的小球从C点静止释放，小球在水平面上做单向直线运动
D. 若将另一带正电的小球从C点静止释放，小球运动到D点的动能最小
3.如图所示，A、B为水平正对放置的平行板电容器的两极板，B极板接地，一带负电的小球固定在两极板间的M点。闭合开关S，将滑动变阻器的滑片向a端移动一小段距离，下列说法正确的是( )
A. 电阻的功率增大 B. 电容器所带电荷量不变
C. M点的电势降低 D. 小球的电势能减少
4.速度选择器简化模型如图所示，两极板P、Q之间的距离为，极板长度。两极板间有方向垂直纸面向里的匀强磁场和与极板垂直的匀强电场电场未画出，磁感应强度大小为。一带正电的粒子比荷为，以某一速度从左侧沿两板中轴线进入板间区域，恰好沿直线运动。撤掉电场，粒子仍从原位置以原来的速度射入极板间，粒子刚好能从上极板右边缘飞出，不计粒子重力，则( )
A. 撤掉电场前，极板P带负电
B. 粒子进入速度选择器的速度大小为
C. 匀强电场的电场强度大小为
D. 撤掉磁场保留电场，若粒子仍从原位置以原来的速度射入极板间，粒子将打在下极板
5.如图所示，两个相同的弹簧测力计下方竖直悬挂通电线框PMNQ，线框放在以虚线为边界的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里。已知MN的长度为L，通过的电流大小为I，电流方向为，两弹簧测力计的示数均为。仅将电流反向，两弹簧测力计的示数均为。电流产生的磁场忽略不计，重力加速度为g，下列说法正确的是( )
A. PM和NQ不受安培力
B. 两次弹簧测力计示数
C. 通电线框PMNQ的质量
D. 匀强磁场的磁感应强度大小
6.如图所示，理想变压器原线圈与电流表和交流电源、开关构成闭合回路，副线圈接有滑动变阻器、定值电阻、电压表V和电流表，其中交流电源电压有效值是10V，滑动变阻器的最大阻值，定值电阻，原、副线圈匝数比，电表都是理想交流电表。闭合开关，调节使阻值从最大逐渐减小的过程，下列说法正确的是( )
A. 电压表的示数是10V且不变 B. 电流表的示数是8A且不变
C. 电流表的示数减小 D. 滑动变阻器的功率减小
7.人们用手抛撒种子进行播种，某次抛撒种子时，质量相等的两颗种子 a、b的运动轨迹如图所示，其轨迹在同一竖直平面内，P、Q是两轨迹的最高点，M、N在同一水平线上。从O到M和从O到N的过程中，不计空气阻力，则( )
A. 运动过程中，a受到重力的冲量比b小
B. 运动过程中，a的动量变化率大于b的动量变化率
C. a在P点的动量一定小于b在Q点的动量
D. a在M点的动量一定小于b在N点的动量
8.如图所示为空间直角坐标系Oxyz，Oxy平面为水平面。空间存在沿z轴负方向的匀强磁场，磁感应强度大小为。一可视为质点的带正电小球从z轴上处以初速度水平抛出。已知小球的比荷，重力加速度g取，则小球落到Oxy水平面的坐标为( )
A. B. C. D.
二、多选题：本大题共2小题，共8分。
9.如图所示为固定放置的、边长为l的正三角形线圈abc，aO与bc垂直，线圈的一半区域aOb处在方向垂直纸面向外、大小随时间均匀变化的磁场中，磁感应强度大小。线圈匝数为N，总电阻为R，则下列说法正确的是( )
A. 感应电流的方向为逆时针
B. 感应电流的大小一直为
C. 线圈所受安培力方向由c指向b
D. 时刻线圈受到的安培力大小为
10.如图所示，A球质量为2m，B球质量为m，两小球均可视为质点，两小球中间夹有一被压缩的轻弹簧，在外力作用下静止在光滑水平面上，弹簧的压缩量为d。在撤去外力的瞬间，A球的加速度大小为两球运动一段时间后，B球的加速度大小第一次变为a，速度大小为v。在该段时间内( )
A. 两球间的距离增大了d B. 两球组成的系统动能增加了
C. B球运动的距离为 D. 弹簧对A球的冲量大小为mv
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.小刘同学用如图所示的装置验证动量守恒定律。将木板水平固定，弹簧在木板的左端固定，弹簧原长时右端在 O点。
已知物块A和B与木板间的动摩擦因数相同，测得物块A和物块B的质量分别为和
不放物块B，用物块 A压缩弹簧右端至Q点后由静止释放，物块 A离开弹簧后运动距离停下;
将物块B放在O点右侧合适位置，物块A压缩弹簧右端至Q点，仍由静止释放，弹簧恢复原长时物块A与B碰撞，测得物块A离开弹簧后运动距离停下，B碰撞后运动距离停下。
试回答下列问题：
在实验时，物块A和物块B的质量应符合 填“>”“<”或“=”。
小李同学认为，小刘同学测量物块A和物块B的质量多余，请分析是否需要测质量 填选项序号。
A.需要
B.不需要
若系统动量守恒，则需要满足 。
12.伏安法测电阻是一种重要的测量电阻的方法。
如图1所示，无论将P接a还是接b，考虑到电表内阻的影响，该实验都有系统误差，将P接a时，该误差产生的原因是电压表的分流;将P接b时， 填“>"或""。
小明同学改进了该装置，他找来另一定值电阻设计了如图2所示的电路图。
将滑动变阻器R的滑片滑到最右端。断开开关，闭合开关，调节R，使电压表和电流表的指针偏转到合适位置，记录两表的示数和。
闭合，电压表的示数 填“变大”或“变小”，电流表示数 填“变大”或“变小”，记录两表的示数和，若不考虑电压表的分流，则待测 用、、、表示。
小华同学看了小明同学的装置后，给了极高的评价，但其发现如果在步骤中，调整滑动变阻器的电阻，使得电压表的示数不变，就使得计算过程大大简化，此时待测电阻 。
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
13.如图所示，地面上方存在范围足够大、方向水平向右的匀强电场，长为L的绝缘轻绳一端固定在离地一定高度的O点，另一端连接一个质量为m、电荷量为、可视为点电荷的带电小球，小球从轻绳水平时的位置 B点由静止释放，轻绳与竖直方向夹角时小球速度最大，重力加速度为g，，，不计空气阻力，求：
匀强电场强度为多大;
当小球运动到最低点C时，轻绳上的拉力大小。
14.如图所示，三物块A、B、C放在光滑水平面上，C的右侧粘有黏性物质，A、B间用一轻弹簧拴接，初始时弹簧处于压缩状态， C物块在A物块的左侧。现由静止释放A和B，此后 A刚好能到达C并与C粘在一起。已知弹簧的劲度系数为，B的最大加速度，，，，求：
初始时A和C之间的距离为多大;
已知弹簧的弹性势能表达式为，k、x分别为弹簧的劲度系数、形变量，A与C粘在一起后， B运动的最大动能为多少。
15.如图所示，两宽度不等、足够长且不计电阻的光滑平行金属导轨水平固定，导轨HG宽度为L，MN宽度为2L，导轨HG和MN所在空间均存在匀强磁场，磁感应强度大小分别为2B和B，磁场方向均垂直纸面向里。将质量均为m的金属棒ab、cd分别垂直轻放在水平轨道上，两金属棒接入电路中的电阻均为，MN两端接有阻值也为的电阻。先闭合开关、断开开关，在ab棒上沿导轨方向施加恒力F，经过时间t，ab棒达到匀速运动状态，求：
棒匀速时的速度大小;
棒从静止开始到匀速运动状态的位移大小;
棒达到匀速运动状态后，断开开关、闭合开关，同时撤去力F，当ab棒再次匀速运动时， cd棒产生的焦耳热为多少。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】 电压的有效值为，选项A错误;
周期为，每个周期内电流方向改变2次，则1s内电流方向改变100次，选项B错误;
因为可知电压瞬时值的表达式为，选项C错误;
每个小灯泡的额定电压为，根据可得，选项D正确。
2.【答案】B
【解析】A、 A处点电荷在C处的电场强度为，B处点电荷在C处的电场强度为，故C点电场强度的大小为，故A错误;
B、根据电场叠加，D点处的电场强度为，D点左右两侧的电场线都指向D点，根据顺着电场线方向电势越来越低，在AB间D点的电势一定最低，故B正确;
C、带正电的小球从C点静止释放，电场力先做正功后做负功，小球在水平面上做往复运动，故C错误;
D、小球运动到D点的速度最大，动能最大，故D错误。
3.【答案】D
【解析】将滑动变阻器的滑片向a端移动一小段距离，变阻器接入电路的阻值增大，回路电流减小，电阻的功率减小，选项A错误;
变阻器接入电路的阻值增大，根据串联分压，变阻器上的电压增大，电容器和滑动变阻器并联，电容器上的电压增大，电容器所带电荷量增大，选项B错误;
电容器上的电压增大，M点的电势升高，小球带负电，小球的电势能减少，选项C错误，D正确。
4.【答案】C
【解析】 粒子所受洛伦兹力方向向上，故粒子所受电场力方向向下，极板P带正电，故A错误；
B.撤掉电场，设粒子在磁场中的运动半径为r，则有，解得，根据，解得，故B错误；
C.根据可得，故C正确；
D.撤掉磁场，假设粒子不打在极板上，则有，故假设正确，故D错误。
5.【答案】C
【解析】A.PM和NQ都受安培力，它们受到的安培力大小相等、方向相反，故A错误；
电流反向前，根据左手定则可知MN边的安培力方向竖直向上，根据线框的平衡有，电流反向后，根据左手定则，可知MN边的安培力方向竖直向下，根据线框的平衡有
，解得，，故C正确，BD错误。
6.【答案】B
【解析】交流电源电压有效值是10 V，理想变压器原副线圈匝数比，电压表的示数是40V且不变，选项A错误;
定值电阻的电压是40V，根据欧姆定律得的电流是8A且不变，选项B正确;
的阻值从最大逐渐减小，电压不变，功率增加，电流增加，副线圈的电流增加，则原线圈的电流增加，电流表的示数变大，选项C、D错误。
7.【答案】C
【解析】两种子分别从O抛出到M、N的过程中做斜抛运动，由轨迹知，种子a上升的最大高度较高，根据可知，种子在上升过程运动时间，同理可知种子在下落过程中也有，根据可得a受到重力的冲量比b大，选项A错误;
根据动量定理，运动过程中，a的动量变化率等于b的动量变化率，选项B错误;
根据，知水平速度，a在P点动量小于b在Q点的动量，选项C正确;
a在M点的水平速度小于b在N点的水平速度，a在M点的竖直速度大于b在N点的竖直速度，故无法比较a在M点的动量和b在N点的动量大小关系，选项D错误。
8.【答案】A
【解析】将小球的运动分解为以初速度的水平面匀速圆周运动和竖直方向的自由落体运动，对于水平面匀速圆周运动有，解得轨道半径为，周期为，小球在竖直方向，解得，，小球在水平面上转动圈，坐标为，选项A正确。
9.【答案】BD
【解析】A.根据楞次定律，线圈内感应电流的方向为顺时针，故A错误；
B.根据法拉第电磁感应定律有，
在磁场中的有效面积，，
解得：，故B正确;
C.有效长度，线圈所受安培力方向由b指向c，故C错误;
D.时刻线圈受到的安培力为，计算可得，故D正确。
10.【答案】CD
【解析】在撤去外力的瞬间，A球的加速度大小为a，有，两球运动一段时间后，B球的加速度大小为a，有，解得，故两球间的距离增大了，选项A错误;从初始到一段时间后，系统动量守恒，故弹簧对A球的冲量大小为，选项D正确;两球的动能增加了，选项B错误;有，即，根据题意，解得，选项C正确。
11.【答案】；；。
【解析】要使A和B碰撞后都向右运动，必须满足；
设A和B与水平面间的动摩擦因数为，根据，可得A和B在水平面上运动的加速度都为，根据，可得未放物块B时A的速度放上物块B后，碰后A的速度，B的速度，需要验证的关系为，即，故需要测量物块的质量。
12.【答案】变小，变大，
【解析】将P接a时，该误差产生的原因是电压表的分流;将P接b时，由于电流表的分压，。闭合，并联部分电阻变小，电流表示数变大，电压表示数减小，设定值电阻的阻值为，则有，，解得。电压表示数不变时，仍为，通过电压表和定值电阻的电流不变，故通过待测电阻的电流为，故。
13.【答案】解：细绳与竖直方向夹角时小球速度最大，则有，解得；
设小球运动到C点的速度大小为v，则有，在C点对小球有：，
解得。
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
14.【答案】设初始时弹簧的压缩量为x，此时B的加速度最大，对B有
解得
释放后当弹簧伸长，A和B的速度再次为0
因系统动量守恒，
故
解得
与C粘在一起后，弹簧的弹性势能
当弹簧回复到原长时，B物块的速度最大，设此时A和C的速度大小为，B的速度大小为
系统动量守恒，
解得
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.【答案】闭合开关、断开开关，ab棒做加速度逐渐减小的加速运动，设匀速时ab棒的速度为v
有
回路电流
ab棒受到的安培力
因ab棒匀速有
解得
棒从静止开始到达到匀速运动，根据动量定理
解得
棒达到匀速运动状态，断开开关、闭合开关，ab向右运动切割磁感线产生感应电流，由，电流再流经cd棒，方向由c到d。由左手定则可知，ab棒受水平向左的安培力，做减速运动棒受水平向右的安培力，向右做加速运动，ab、cd产生互相抵消的电动势，当完全抵消时，电路中无电流。ab、cd做匀速运动速度分别为、，则，可得
ab、cd中电流相等，ab、cd的安培力分别为
安培力大小相等、方向相反，ab、cd满足动量守恒，有
联立解得
电路中的总热量为
因为ab、cd的阻值相等，所以cd棒产生的焦耳热为
解得
【解析】详细解答和解析过程见【答案】