安徽省定远县第二中学2024-2025学年第二学期4月高二第一次检测试卷物理试题（含解析）

2024-2025学年第二学期4月高二第一次检测试卷
物理试题
一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1.乌贼在无脊椎动物中游泳最快，被称为“水中火箭”。一只悬浮在水中的乌贼，吸满水时的质量为，遇到危险时，乌贼通过体管在内将的水向后以的速度喷出，从而获得极大的逃窜速度，则乌贼在向后喷水的时间内，获得的向前平均推力约为( )
A. B. C. D.
2.如图所示，质量为、边长为的正三角形导线框用轻绳悬挂在天花板上，导线框三边粗细均匀、材质相同，边水平，空间存在垂直纸面向外的匀强磁场图中未画出。现将、两端接在输出电压恒定的电源上，当边的电流强度为时，轻绳恰好没有拉力，重力加速度为，下列说法正确的是( )
A. 端接电源正极
B. 磁感应强度大小为
C. 边受安培力大小为
D. 若仅使磁场方向变为垂直纸面向里，则轻绳拉力大小为
3.如图所示，在中有一垂直纸面向里的匀强磁场，质量都相等的、电荷量的绝对值都是的带电粒子、、分别以不同的速率从点沿垂直于的方向射入磁场，图中实线是它们的运动轨迹。已知是的中点，不计粒子重力，下列说法中正确的是( )
A. 粒子带负电，粒子、带正电 B. 粒子在磁场中运动的时间最短
C. 粒子在磁场中运动的周期最长 D. 射入磁场时粒子的速率最大
4.如图所示，两平行的虚线间的区域内存在着有界匀强磁场，有一较小的三角形闭合导线框的边与磁场边界平行。现使此线框向右匀速穿过磁场区域，运动过程中始终保持速度方向与边垂直。则图中哪一个可以定性地表示线框在上述过程中感应电流随时间变化的规律( )
A. B. C. D.
5.法拉第圆盘发电机示意图如图所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两电刷、分别与圆盘的边缘和铜轴接触，下列说法正确的是( )
A. 若圆盘转动的角速度均匀增大，回路电流大小恒定
B. 若从上往下看圆盘逆时针转动，电刷电势高于电势
C. 若圆盘转动方向不变，角速度大小变化，则电流方向可能变化
D. 若圆盘转动角速度变为原来的倍，则的热功率也变为原来的倍
6.高速铁路列车通常使用磁力刹车系统。磁力刹车工作原理可简述如下：将磁铁的极靠近一块正在逆时针方向旋转的圆形铝盘，使磁感线垂直铝盘向内，铝盘随即减速，如图所示。图中磁铁左方铝盘的甲区域虚线区域朝磁铁方向运动，磁铁右方铝盘的乙区域虚线区域朝离开磁铁方向运动。下列有关铝盘刹车的说法正确的是( )
A. 铝盘甲区域的感应电流产生垂直铝盘向里的磁场
B. 铝盘乙区域的感应电流产生垂直铝盘向外的磁场
C. 磁铁与甲、乙两区域的感应电流之间的作用力，都会使铝盘减速
D. 若将实心铝盘换成布满小空洞的铝盘，则磁铁对空洞铝盘的作用力更大
7.如图所示，电感线圈的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，、是两个相同的灯泡，电阻的阻值约等于的两倍，则 ( )
A. 闭合开关时，、同时达到最亮，且更亮一些
B. 闭合开关时，、均慢慢亮起来，且更亮一些
C. 断开开关时，慢慢熄灭，闪亮后才慢慢熄灭
D. 断开开关时，慢慢熄灭，马上熄灭
8.自行车速度计利用霍尔效应传感器获知自行车的运动速率如图甲所示，自行车前轮的辐条上安装一块磁铁，轮子每转一圈，这块磁铁就通过传感器一次，传感器会输出一个脉冲电压图乙为霍尔元件的工作原理图当磁场靠近霍尔元件时，导体内定向运动的自由电荷在磁场力作用下偏转，最终使导体在与磁场，电流方向都垂直的方向上出现电势差，即为霍尔电压下列说法正确的是( )
A. 图乙中霍尔元件的电流是由正电荷定向运动形成的
B. 自行车的车速不影响霍尔电压的高低
C. 根据单位时间内的脉冲数和自行车车轮的幅条数即可获知车速大小
D. 如果长时间不更换传感器的电源，会导致电源内阻增大，引起霍尔电压增加
二、多选题：本大题共2小题，共10分。
9.如图所示，水平面上、两处有甲、乙两个可视为质点的小滑块处于静止状态，点右侧水平面粗糙，左侧水平面光滑。若甲在水平向右的拉力的作用下由静止向右运动，当时撤去拉力，紧接着甲与乙发生弹性正碰，其中乙滑行后停下，已知乙的质量为，乙与粗糙水平面间的动摩擦因数为，取，则( )
A. 到内拉力的冲量为 B. 碰撞后瞬间乙的速度大小为
C. 撤去拉力时甲的速度大小为 D. 甲的质量为
10.如图甲所示，匝的线圈图中只画了匝，线圈的面积，电阻，其两端与一个的电阻相连，线圈内有垂直纸面向里的磁场，以垂直纸面向里为磁场的正方向，其磁感应强度随时间变化的图像如图乙所示，在时间内，下列说法正确的是( )
A. 流经电阻的电流方向由到 B. 电阻两端的电压大小为
C. 电阻产生的焦耳热为 D. 通过电阻的电荷量为
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11.探究电磁感应现象应选用如图 选填“”或“”所示的装置进行实验。
在图甲中，当闭合时，观察到电流表指针向左偏不通电时指针停在正中央，则在图乙中，磁体极插入线圈过程中电流表的指针将 偏转选填“向左”、“向右”或“不发生”在图丙中，导体棒向左移动过程中，电流表的指针将 偏转选填“向左”、“向右”或“不发生”。
在图丁中，为光敏电阻，轻质金属环用轻绳悬挂，与长直螺线管共轴线圈平面与螺线管线圈平面平行，并位于螺线管左侧。当光照增强时，从左向右看，金属环中电流方向为 选填“顺时针”或“逆时针”，金属环将 选填“向左”或“向右”运动。
12.为验证动量守恒定律，小华同学设计了图甲所示的装置，固定的倾斜轨道与直轨道平滑连接，光电门与光电门固定在轨道上。质量分别为、的正方体小钢块、未画出与间的动摩擦因数均相同。
用分度游标卡尺测量、的边长分别为、，若测量的边长时示数如图乙所示，则其边长为 。
让从处释放，经过光电门、的挡光时间分别为、，则应将 选填“”或“”端调高，如此反复调整直至经过光电门、的挡光时间相等为止。
将静置于直轨道上的处，从倾斜轨道上处释放，先后连续通过光电门、的挡光时间分别为、，通过光电门的挡光时间为。若在实验误差允许的范围内，满足关系式 用题中所给的物理量符号表示，则说明、碰撞过程动量守恒满足关系式 用、、表示，则说明、间的碰撞是弹性碰撞。
四、计算题：本大题共3小题，共42分。
13.如图，光滑水平轨道上放置长板上表面粗糙和滑块，滑块置于的左端，三者质量分别为，，。开始时静止，、一起以的速度匀速向右运动，与发生碰撞时间极短后向右运动，经过一段时间，、再次达到共同速度一起向右运动，且恰好不再与碰撞。求：
与碰撞后的速度大小；
全过程中对的摩擦力的冲量。
14.如图所示，真空区域有宽度为、磁感应强度为的矩形匀强磁场，方向垂直于纸面向里，、是磁场的边界。质量为、电荷量为的带正电粒子不计重力沿着与夹角为的方向垂直射入磁场中，刚好垂直于边界射出，并沿半径方向垂直进入圆形磁场。圆形磁场半径为，方向垂直纸面向外，粒子最后从圆心的正下方点离开磁场。求：
粒子在矩形磁场中运动的轨迹半径；
粒子射入磁场的速度大小；
圆形磁场的磁感应强度。
15.如图甲所示，匀强磁场中有一矩形闭合线圈，线圈平面与磁场方向垂直，已知线圈的匝数，边长、，电阻，磁感应强度随时间变化的曲线如图乙所示，取垂直纸面向里为磁场的正方向，求：
时线圈内感应电动势的大小和感应电流的方向；
在内通过线圈的电荷量；
在内线圈产生的焦耳热。
答案和解析
1.【答案】
【解析】设向后为正方向，由动量守恒有，由动量定理有，解得，故B正确，ACD错误。
2.【答案】
【解析】A.轻绳恰好没有拉力，边所受安培力的方向竖直向上，边和边所受安培力的合力方向也竖直向上，结合左手定则，电流方向从到，故端接电源负极，故 A错误
B.设正三角形导线框三边电阻均为，设通过的电流为，通过的电流为，则，则，边的安培力为，方向竖直向上，的有效长度也是，则其安培力为，方向竖直向上，线框所受安培力的合力为，得磁感应强度大小，故B正确
C.边的安培力为，故C错误
D.若仅使磁场方向变为垂直纸面向里，线框所受安培力的合力为，方向竖直向下，故轻绳拉力大小，故D错误。
3.【答案】
【解析】A、根据左手定则知粒子带正电，粒子、带负电，故A错误；
D、粒子在磁场中做匀速圆周运动时，由洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：，解得：，射入磁场时粒子的半径最小，则速率最小，故D错误；
、粒子在磁场中做圆周运动的周期：相同，粒子在磁场中的运动时间：，由于、、都相同，粒子转过的圆心角最大，则射入磁场时的运动时间最大，粒子转过的圆心角最小，所以粒子在磁场中运动的时间最短，故B正确，C错误。
故选：。
4.【答案】
【解析】根据感应电动势大小：，而导体棒有效长度等于导体进入磁场过程中与磁场边界相交线的长度，因此进入磁场过程中，感应电动势逐渐减小，从而感应电流逐渐减小；离开磁场时，感应电动势也逐渐减小，从而感应电流也逐渐减小。再根据右手定则，进入磁场过程中感应电流为逆时针方向，离开磁场过程中，感应电流为顺时针方向。
故选D。
5.【答案】
【解析】A.回路中的感应电动势为
回路电流大小为
可知若圆盘转动的角速度均匀增大，回路电流大小均匀增大，故A错误；
B.若从上往下看圆盘逆时针转动，根据右手定则，电刷电势高于电势，故B正确；
C.若圆盘转动方向不变，角速度大小变化，根据右手定则，则电流方向不变，故C错误；
D.若圆盘转动角速度变为原来的倍，回路中的感应电动势变为原来的倍，根据
可知的热功率也变为原来的倍，故D错误。
故选：。
6.【答案】
【解析】A.铝盘甲区域中的磁通量增大，由楞次定律可知，甲区域感应电流方向为逆时针方向，则此感应电流的磁场方向垂直纸面向外，故A错误；
B.铝盘乙区域中的磁通量减小，由楞次定律可知，乙区域感应电流方向为顺时针方向，则此感应电流的磁场方向垂直纸面向里，故B错误；
C.由“来拒去留”可知，磁铁与感应电流之间有相互阻碍的作用力，则会使铝盘减速，故C正确；
D.若将实心铝盘换成布满小空洞的铝盘，这样会导致涡流产生的磁场减弱，则磁铁对空洞铝盘所产生的减速效果明显低于实心铝盘，故D错误。
7.【答案】
【解析】闭合开关时，由于与电阻串联，立即就亮，而与电阻、线圈串联，线圈中产生自感电动势阻碍电流变化，故L慢慢亮起来，电路稳定以后，由于电阻的阻值约等于的两倍，所以会比更亮一些，选项A、B错误。
断开开关时，线圈与两个电阻和两个灯泡构成闭合回路，线圈产生自感电动势，相当于电源，阻碍原电流的减小，线圈的左端相当于电源的正极，通过的电流方向与稳定时相反；由于电流是从稳定时线圈中电流大小开始减小，而稳定时通过灯泡的电流比线圈中电流小，故L慢慢熄灭，闪亮后才慢慢熄灭，选项C正确，D错误。
8.【答案】
【解析】A.由左手定则可知，形成电流的粒子向外侧偏转，图乙可知，外侧为负极，即图乙中霍尔元件的电流是由负电荷定向运动形成的，故A错误；
B.设霍尔电压 ，则 ，解得 ，由电流的微观表达式 ，其中为单位体积内的电子数，为横截面积，为电子定向移动的速度，联立解得 ，可知，电流一定时，霍尔电压与车速无关，故B正确；
C.设单位时间内的脉冲数 和自行车车轮的半径，则自行车的速度为 ，根据单位时间内的脉冲数和自行车车轮的幅条数不可计算车速大小，故C错误；
D.如果长时间不更换传感器的电源，电源内阻增大，电流减小，由上述分析可知 ，则霍尔电压将减小，故D错误。
9.【答案】
【解析】A.力对甲的冲量为，故A正确；
B.对乙碰撞后的过程中利用动能定理得，则，故B错误；
设甲的质量为，碰前速度为，碰后速度为，根据动量守恒得，
根据机械能守恒可得，
，
联立得，，故C正确，D错误。
10.【答案】
【解析】A.根据楞次定律“增反减同”可知线圈中电流为顺时针，则流经电阻的电流方向由到，故A错误；
B.根据法拉第电磁感应定律可得线圈产生的感应电动势 ，
则电阻两端的电压大小为 ，故B正确；
C.时间内电阻产生的焦耳热为 ，故C错误；
D.时间内通过电阻的电荷量为 ，故D正确。
故选BD。
11.【答案】；向左；向右；逆时针；向左。
【解析】电磁感应现象实验的特点是没有电源而有一个电流表，用来测量产生的电流，故探究这个现象应选用如图中所示的装置进行实验；
在图甲中，闭合开关时发现灵敏电流计的指针向左偏，说明当电流从负接线柱流入时指针向左偏。 由图乙可知，闭合开关，磁体极插入线圈过程中，向下的磁通量增大，由楞次定律可知线圈中产生感应电流的磁场向上，根据安培定则可知线圈中产生逆时针方向的感应电流，结合导线绕法可判断电流从负接线柱流入电流表所以电流表的指针将向左偏；图丙由右
手定则可以判断导体棒中的电流由流向，结合电路图可判断电流从正接线柱流入电流表所以电流表的指针将向右偏．
故填：向左；向右；
依据极可判断通电螺线管左端是极，右端是极，当光照增强时，则电阻减小，导致线圈中的电流增大，通过金属环中向右的磁通量增大，根据楞次定律和极，从左向右看，金属环中电流方向逆时针；中感应电流的磁场右侧是极，同名磁极相互排斥所以将向左运动。
故答案为：；向左；向右；逆时针；向左。
12.【答案】

【解析】游标卡尺的主尺读数为，游标尺读数为，则最终读数为。
由于，说明经过光电门的速度大于经过光电门的速度，做减速运动，需将端调高。
根据极短时间内的平均速度表示瞬时速度，碰撞前后的速度大小分别为、，碰后的速度大小为。若、碰撞过程动量守恒，应满足，可得若、间的碰撞是弹性碰撞，根据机械能守恒有，联立可得，即。
13.【答案】解：由题意、、最终共速，对、、全过程利用动量守恒，以初速度方向为正方向，
解得．
对，其与相对运动过程，所受的合力为对的摩擦力，
对该过程利用由动量定理，
解得，
故A对的摩擦力的冲量大小为，方向与初速度方向相反。
14.【答案】解：画出轨迹图如图：
；
在矩形磁场区域，根据几何关系
求得。
根据
解得。
粒子在圆形磁场区域内，根据
解得。
15.【答案】解： 时感应电动势为：
其中磁通量的变化量为：
解得：
代入数据解得：
感应电流方向为；
在 内线圈中的感应电动势为：
感应电流为：
电荷量为：
解得：
代入数据解得：
内线圈中的感应电动势为：
内线圈中的感应电流为：
产生的焦耳热为：
内线圈产生的焦耳热为：
内焦耳热为：
答：时线圈内感应电动势的大小为，感应电流的方向；
在内通过线圈的电荷量为；
在内线圈产生的焦耳热为。
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