安徽省皖西名校2023级高二5月联考物理试题（含解析）

2023级高二5月联考
物理试题
一、单选题：本大题共8小题，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一一项是符合要求的。
1.下列关于教材中四幅插图的说法，不正确的是( )
A. 图甲中，摇动手柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，且比磁铁转的慢
B. 图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈中会产生大量热量，从而冶炼金属
C. 图丙中，当人对着话筒讲话时线圈中会产生强弱变化的电流，这利用了电磁感应原理
D. 图丁是毫安表的表头，运输时要把正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理
2.在振荡电路中，某时刻电路工作状态如图所示，则该时刻( )
A. 电容器上极板带正电，下极板带负电 B. 电路中电流正在减小
C. 电容器两极板间电压正在减小 D. 电场能正在向磁场能转化
3.如图所示，一质量为的物体以速率在水平面内做匀速圆周运动，则下列说法正确的是( )
A. 由于合外力与运动速度始终垂直，因此动量始终保持不变
B. 运动一周的过程中，支持力的冲量为零
C. 运动半周的过程中，合外力的冲量大小为
D. 运动半周的过程中，合外力的冲量为零
4.节约能源是当今世界的一种重要社会意识。原来采用高压向远方的城市输电，在输电线路上损耗的功率为。为减小输电线上损耗的功率，在输送功率一定、输电线路不变的同时，输电电压变为，则在输电线路上损耗的功率变为( )
A. B. C. D.
5.如图所示，理想变压器的原、副线圈的匝数比为，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻甲和乙，原线圈一侧接在电压为的正弦交流电源上，下列说法中正确的是( )
A. 原、副线圈中交流电的频率之比为 B. 电阻甲、乙的功率之比为
C. 电阻乙两端的电压为 D. 变压器的输入、输出功率之比为
6.如图所示，质量为的带电小物块从半径为的固定绝缘光滑半圆槽顶点由静止滑下，整个装置处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中。已知物块所带的电荷量保持不变，物块运动过程中始终没有与圆槽分离，物块第一次经过圆槽最低点时对圆槽的压力与自身受到的重力大小相等，重力加速度大小为，则物块对圆槽的最大压力为( )
A. B. C. D.
7.一振子作简谐振动的振幅是，频率为，他从平衡位置开始运动，内位移的大小和路程分别为( )
A. B. C. D.
8.图甲为某同学用弹簧、小球与加速度无线传感器质量可忽略不计制成的一个振动装置，以竖直向上为正方向，图乙为传感器记录的小球在竖直方向振动时加速度随时间变化的情况，忽略空气阻力，下列说法中正确的是( )
A. 时，小球位于平衡位置上方
B. 时，弹簧弹力为
C. 与时，小球的动能相同
D. 与时，小球的机械能相同
二、多选题：本大题共2小题，每小题5分，共10分。在每小题给出的四个选项中，有多项是符合要求的，全对得5分，选对但不全对得3分，有选错的得0分。
9.如图所示，箱子放在水平地面上，箱内有一质量为的铁球以速率向左壁碰去，来回碰几次后停下来，而箱子始终静止，则整个过程中( )
A. 铁球对箱子的冲量为零 B. 铁球和箱子受到的冲量大小相等
C. 箱子对铁球的冲量为，向右 D. 摩擦力对箱子的冲量为，向右
10.如图所示为某科技爱好者设计的电磁炮模型示意图，水平发射轨道宽，长，发射的炮弹含相关附件总质量为，磁场方向如图所示，电路中的电流恒为时，炮弹从轨道左端由静止开始加速，然后从轨道右端以最大的速度发射出去。忽略一切阻力，下列说法正确的是 ( )
A. 电流从端流入端流出
B. 磁场的磁感应强度大小为
C. 炮弹含相关附件所受安培力的功率保持不变
D. 炮弹的加速度大小为
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.某同学用如图所示装置做验证动量守恒定律实验。图中为斜槽末端在记录纸上的垂直投影点，为未放被碰小球时入射小球的平均落点，为与被碰小球碰后入射小球的平均落点，为被碰小球的平均落点。、、均在同一水平地面上
关于本实验的条件和操作要求，下列说法正确的是 填选项字母。
A.此实验中，必须使用的测量器材有天平、秒表、刻度尺
B.安装该装置时，斜槽末端必须水平
C.同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放
D.入射小球的质量小于被碰小球的质量，两球的半径相同
已知小球、的质量分别为、，三个平均落点位置与点的距离分别为、、。在实验误差允许范围内，若满足关系式 ，则可认为两球碰撞前后的总动量守恒；若满足关系式 ，则可认为两球碰撞为弹性碰撞。
12.图甲为教学用的可拆变压器，、线圈均由材料和直径相同的导线绕制而成。
某同学用多用电表欧姆挡分别测量、线圈的电阻值，发现线圈电阻约为线圈电阻的倍，则可推断_________线圈的匝数多选填“”或“”；
关于实验下列说法正确的是__________。
A.变压器工作时副线圈电压频率与原线圈不相同
B.实验中需要运用的科学方法是控制变量法
C.为了人身安全，实验中只能使用低压直流电源，电压不要超过
D.变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡”
将与灯泡相连的线圈拆掉部分匝数，其余装置不变，继续实验，则灯泡亮度_______选填“变亮”或“变暗”；
由于交变电流的电压是变化的，所以实验中测量的是电压的__________值选填“平均”、“有效”或“最大”：
某次实验时，变压器原、副线圈的匝数分别为匝和匝，学生电源输出端电压的有效值为，则小灯泡两端电压的有效值可能是_________。
A.
本实验中造成误差的原因可能为______。填字母代号
A.原线圈上的电流发热 副线圈上的电流发热
C.变压器铁芯漏磁 原线圈输入电压发生变化
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13.如图所示，交流发电机的线圈匝数匝，面积，处于磁感应强度的匀强磁场中，线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，角速度，通过理想变压器连接的电阻，变压器的原、副线圈匝数比，电流表为理想电流表．
图示位置开始计时，求感应电动势瞬时值的表达式；
若发电机线圈电阻忽略不计，求电流表的示数；
若发电线线圈电阻，求电阻消耗的功率．
14.光滑水平台面上有一滑块，滑块右侧面是半径为的圆弧，圆弧面与水平台面相切。小球从滑块的最高点沿圆弧面由静止释放。已知小球和滑块的质量分别为、，重力加速度为，小球可视为质点。在小球滑到圆弧面底端的过程中，求：
小球的水平位移大小
小球刚滑到圆弧面底端时，滑块的速度大小
小球刚滑到圆弧面底端时，小球对圆弧面底端的压力大小。
15.如图所示，和是电阻不计的平行金属导轨，其间距为，导轨弯曲部分光滑，平直部分粗糙，二者平滑连接，右端接一个阻值为的定值电阻。平直部分导轨左边区域有宽度为、方向竖直向上、磁感应强度大小为的匀强磁场。质量为、接入电路的电阻为的金属棒从高度为处由静止释放，到达磁场右边界处恰好停止。已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为，金属棒与导轨垂直且接触良好，重力加速度为。求：
金属棒进入磁场的瞬间，金属棒两端的电压
金属棒在磁场运动过程中，金属棒产生的焦耳热
金属棒在磁场中运动的时间．
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.根据电磁驱动原理，图甲中，当摇动手柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，线圈比磁铁转得慢，故A正确；
B.图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，在铁块中产生涡流，铁块中产生大量热量，从而冶炼金属，故B错误；
C.图丙中，当人对着话筒讲话时，带动线圈运动切割磁感线，线圈中会产生强弱变化的电流，这利用了电磁感应原理，故C正确；
D.图丁是毫安表的表头，在运输时要把两个正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理，故D正确。
本题选错误的，故选B。
2.【答案】
【解析】图中电容器内部电场方向向上，则可知电容器上极板带负电，下极板带正电，故A错误；
根据右手螺旋定则可知电路中电流方向为逆时针，又电容器下极板带正电，所以电容器处于充电状态，电流减小，故B正确；
电容器充电，电荷量增大，根据可知电容器两极板间电压正在增大，故C错误；
电容器充电，电场能变大，磁场能转化为电场能，故D错误。
故选B。
3.【答案】
【解析】A.运动一周的过程中，速度大小不变，方向时刻发生变化，所以动量大小不变，方向时刻发生变化，故A错误；
B.运动一周的过程中，支持力作用一个周期，故冲量不为零，故B错误；
运动半周的过程中，末动量方向刚好与初动量方向相反，设末动量方向为正，根据动量定理可得，可知合外力的冲量大小为，故C正确，D错误。
4.【答案】
【解析】设输送功率为，输送电压为，输电线的总电阻为，则，因为输电电压变为原来的倍，所以在输电线路上损耗的功率变为，ABC错误，D正确。
故选D。
5.【答案】
【解析】 、变压器只改变交流电的电压、电流，不改变交流电的频率，所以原、副线圈中交流电的频率之比为：，理想变压器的电流与匝数成反比，所以原、副线圈中的电流之比为：，根据电功率，知道原、副线圈回路中电阻消耗的功率之比为：，故AB错误；
C、设副线圈两端电压为，副线圈的电流，则原线圈的电流为，根据功率关系可得：，联立解得：，故C正确；
D、理想变压器没有能量损耗，变压器的输入、输出功率之比为，故D错误；
故选：。
6.【答案】
【解析】 设物块经过圆槽最低点时速度为，物块运动过程中只有重力做功，根据机械能守恒定律有
物块第一次经过圆槽最低点时，对物块受力分析可知：
物块在半圆槽内做往复运动，当物块在最低点受到向下的洛伦兹力时，物块对半圆槽的压力最大，根据牛顿第二定律结合牛顿第三定律可得：
联立解得，故C正确、ABD错误。
故选：。
7.【答案】
【解析】振子振动的周期为；
时间，由于从平衡位置开始振动，所以在内振子通过的路程为：
经过，振子到达最大位移处，其位移大小为：，故C正确，ABD错误。
故选C。
8.【答案】
【解析】A.由图乙可知，时小球的加速度为正向最大，以竖直向上为加速度正方向，可知，小球位于最低点，即小球位于平衡位置下方，故A错误；
由图乙可知，小球位于平衡位置下方，时小球位于平衡位置上方，与时小球的位置关于平衡位置对称，与时，小球的速度大小相等，动能相同，与时小球的重力势能不同，所以与时，小球的机械能不相同，故D错误，C正确；
B.时小球位于平衡位置，弹簧弹力等于小球重力，故B错误。
9.【答案】
【解析】解：、箱子在水平方向上受到两个力作用，球对箱子的作用力和地面对箱子的摩擦力，二力始终等值反向，其合力始终为零，故箱子始终静止．因此，铁球对箱子的冲量与摩擦力对箱子的冲量等值反向，合冲量为零．故A错误．
B、根据动量定理，铁球受到的冲量为，而箱子受到的冲量始终为零．故B错误．
C、根据动量定理，箱子对铁球的冲量为，负号表示方向向右．故C正确．
D、箱子对铁球的冲量，向右，根据牛顿第三定律，铁球对箱子的冲量为，向左．又因为摩擦力与铁球对箱子的作用力等值反向，所以摩擦力对箱子的冲量为，向右．故D正确．
故选CD。
以箱子为研究对象，分析箱子在水平方向上受到两个力，铁球对箱子的作用力和地面对箱子的摩擦力，由于箱子始终静止，故此二力的合力始终为零，即此二力的冲量也始终等值方向，其合冲量为零．以铁球为研究对象，以向左为正方向，根据动量定理有，，故箱子对铁球的冲量为，方向向右．摩擦力对箱子的冲量为，方向向右．
此题考查冲量的定义和动量定理的简单应用，要能理解冲量是矢量，有大小，也有方向，方向与作用力的方向相同．动量定理的表达式也是一个矢量表达式，运用时要规定正方向．
10.【答案】
【解析】A.由左手定则可知，电流从端流入端流出，故A错误；
B.发射炮弹过程，只有安培力做功，由动能定理得，代入数据解得，故B正确；
C.发射炮弹过程，炮弹含相关附件所受安培力的功率增加，故 C错误；
D.根据牛顿第二定律得，代入数据解得，故D正确。
11.【答案】

【解析】小球碰撞后做平抛运动，由于小球抛出点的高度相等，小球做平抛运动的时间相等，小球水平位移与初速度成正比，可以用小球的水平位移代替小球的初速度，实验要测量小球的质量与水平位移，需要刻度尺与天平，本实验不需要测量时间，不需要秒表，故 A错误
要保证每次小球都做平抛运动，则斜槽的末端必须水平，故B正确
同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放，以保证到达底端做平抛运动时的速度相同，故C正确
为防止入射小球碰后反弹，则入射小球的质量必须大于被碰小球的质量，故D错误。
小球下落高度相同，则运动时间相同，由动量守恒定律可知，若两球碰撞前后的总动量守恒，则，化简可得
若两球为弹性碰撞，则总动量守恒、动能守恒，即化简得。
12.【答案】；
；
变暗；
有效；
；
。
【解析】 变压器线圈上存在电阻，因线圈电阻所造成的功率损失，为降低损耗，对于线圈电阻大的线圈，流过的电流应尽可能小，考虑到变压器的电压关系及功率关系可知线圈电流与线圈匝数成反比，由于线圈电阻约为线圈电阻的倍，故A线圈电流小于线圈电流，故A线圈匝数多；
变压器工作原理是互感，故变压器工作时副线圈电压频率与原线圈相同，选项错误；实验探究的是变压器原副线圈电压与匝数的关系，需采用控制变量法，故B选项正确；实验中只能使用低压交流电源，故C选项错误；压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡”，故D选项错误；故选B；
将与灯泡相连的线圈拆掉部分匝数，即副线圈匝数减小，根据变压器的电压关系知，副线圈电压降低，灯泡亮度变暗；
由于交变电流的电压是变化的，所以实验中测量的是电压的有效值；
变压器原、副线圈的匝数分别为匝和匝，学生电源输出端电压的有效值为，即，，根据变压器的电压关系知理论上应等于，考虑到实际变压器存在一定的损耗，故小灯泡两端电压的有效值应小于，故D正确，均错误；
本实验中造成误差的原因来自于变压器的损耗，变压器原副线圈上电阻所造成的发热，铁芯上产生涡流所造成的能量损失及铁芯可能出现漏磁是变压器上功率损耗的原因，故ABC正确，D错误；故选ABC。
13.【解析】电动势最大值，电动势瞬时值，带入数值有
变压器原线圈输入电压，副线圈输出电压，电阻中的电流
解得
发电机有内阻，变压器原线圈输入电压，副线圈输出电压，电阻中的电流
解得
14.【解析】令小球对地水平分速度大小为，滑块对地速度大小为，水平位移大小分别为、，
在小球下滑过程，小球和滑块组成的系统水平方向动量守恒，有：，
整理后有：，
由几何关系有：，
解得：；
当小球滑到圆弧面底端时，小球的速度大小为，滑块的速度大小为，
满足动量守恒、机械能守恒，有：，，
解得：；
由问可解得小球的速度大小：，
小球在圆弧面最底端时相对于圆弧的速度：，
根据牛顿第二定律有：，
由牛顿第三定律有小球对圆弧面底端的压力大小：，
解得：。
15.【解析】金属棒沿弯曲部分下滑过程中，机械能守恒，由机械能守恒定律得：
导体棒切割磁感线产生的电动势：
金属棒两端的电压
联立方程可解得：；
金属棒运动全过程，由能量守恒有：
其中
故金属棒产生的焦耳热；
对金属棒在磁场中运动，由动量定理有：
故金属棒在磁场中运动时间。
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