湖北省部分名校2024-2025学年高二下学期3月联考物理试卷（A）（原卷版+解析版）

这是一份湖北省部分名校2024-2025学年高二下学期3月联考物理试卷（A）（原卷版+解析版），共26页。试卷主要包含了选择题的作答，非选择题的作答等内容，欢迎下载使用。
高二物理A试卷
考试时间：2025年3月12日上午10：30-11：45试卷满分：100分
注意事项：
1.答题前，先将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.选择题的作答：每小题选出答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.非选择题的作答：用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，1-7题只有一项符合题目要求，8-10题有多项符合题目要求。每小题全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1. 我们通常听到的声音是靠声波来传播的，而手机接收的是电磁波。关于机械波和电磁波，下列结论错误的是（ ）
A. 它们都是波，能产生反射、折射、干涉和衍射现象
B. 真空中电磁波传播的速度、波长和频率满足关系式
C. 电磁波和机械波一样，都必须在介质中传播
D. 机械波有横波和纵波，而电磁波都是横波
2. 宽为的光滑金属导轨与水平面成角，质量为、长为的金属杆水平放置在导轨上，如甲图所示。乙图为其截面图，空间存在着平行于纸面的匀强磁场，当回路中电流为时，金属杆恰好能静止。重力加速度为，则下列说法正确的是（ ）
A. 金属杆所受安培力大小可能是
B. 金属杆所受安培力大小一定
C. 磁感应强度大小可能是
D. 磁感应强度大小一定是
3. 如图所示为LC振荡电路中，从时刻开始描绘的平行板电容器所带的电荷量关于时间的变化规律。则下列说法正确的是（ ）

A. 时刻，电容器两极板之间的电场能最大
B. 时间内，LC振荡电路中电流逐渐增大
C. 时刻线圈产生磁场最弱
D. 时间内，线圈中的磁场能正向电容器内电场能转化
4. 如图，一列简谐横波在轴上沿正方向传播，图甲和图乙分别为轴上、两质点振动图像，且为6m。设该波的波长大于10m，则（ ）
A. 波的周期为5s
B. 时刻质点向轴正方向振动
C. 波速为6m/s
D. 波速为8m/s
5. 某家用燃气灶点火装置原理图如图甲所示，转换器可以将直流电压转换为如图乙所示的正弦交流电压，并加在一台理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为和。点火时钢针与金属板间电压的瞬时值最大可以达到，钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体，电压表为理想电表。下列说法正确的是（ ）
A. 去掉转换器，该点火装置仍然能正常使用
B. 图乙中的值为15V
C. 电压表的示数为150V
D. 若，则钢针与金属板间电压最大值可以达到5000V
6. 如图所示的电路为演示自感现象的实验电路，若闭合开关S，电路达到稳定后，通过线圈的电流为，通过灯的电流为，灯处于正常工作状态。其中，是自感系数很大的线圈，但其自身的直流电阻几乎为0，灯和灯是两个相同的小灯泡。则下列说法中正确的是（ ）
A. 闭合瞬间，灯发光，灯不发光，然后灯由较亮变得更为明亮，灯逐渐变亮，直到最亮
B. 闭合瞬间，灯和灯同时发光，然后灯由较亮变得暗淡，灯逐渐变亮，直到最亮
C. 断开，灯延迟熄灭；灯会突然变亮再逐渐熄灭，其中的电流由逐渐减为零
D. 断开，灯立即熄灭；灯会突然变亮再逐渐熄灭，其中的电流由逐渐减为零
7. 如图所示，垂直纸面向里的匀强磁场的区域宽度为，磁感应强度的大小为。一直角边长为的等腰直角三角形均匀导线框ABC从图示位置开始沿轴正方向以速度匀速穿过磁场区域。规定逆时针电流方向为正，水平向左为安培力的正方向。则关于线框中的电流，线框受到的安培力与线框移动距离的关系图像可能正确的是（ ）

A. B.
C. D.
8. 如图所示是一个用透明介质做成的四棱柱的横截面图，其中。现有一束由红色和绿色组成的复色光从图示位置垂直入射到棱镜的截面上，光路图如图所示，其中光经面折射后射出，光经面全反射后从面射出，下列说法中正确的是（ ）
A. 该介质对光的折射率小于对光的折射率
B. 为绿光，为红光
C. 光在该介质中的传播速度小于光
D. 两束光经相同的双缝干涉装置形成干涉条纹，光的条纹间距大于光条纹间距
9. 在一个很小的矩形半导体薄片上，制作四个电极E、F、M、N，做成了一个霍尔元件，在E、F间通入恒定电流，同时外加与薄片垂直的磁场B，、间的电压为。已知半导体薄片中的载流子为正电荷，电流与磁场的方向如图所示，下列说法正确的有（ ）
A. 板电势低于板电势B. 板电势高于板电势
C. 通入电流越大，越大D. 磁感应强度越大，越大
10. 如图所示，在平面的某区域内存在方向垂直纸面向外、磁感应强度大小的有界匀强磁场，一质子从轴上的某点以大小为、方向与轴正方向成的速度沿平面射入第一象限，质子在磁场中运动时间为。已知质子的电荷量为，质量为，不计质子重力，下列说法正确的是（ ）
A. 如果该磁场区域是圆形，则该磁场的最小面积为
B. 如果该磁场区域是圆形，则该磁场的最小面积为
C. 如果该磁场区域是矩形，则该磁场的最小面积为
D. 如果该磁场区域是矩形，则该磁场的最小面积为
二、实验题：本题共2小题，共16分。请把正确答案填在横线上，不要求写出计算过程。
11. 为了节能和环保，一些公共场所用光敏电阻制作光控开关来控制照明系统。光敏电阻是阻值随光的照度变化而发生变化的元件（物理学中用照度描述光的强弱，光越强照度越大，照度的单位为1x）。某光敏电阻在不同照度下的阻值变化如下表：
（1）表中数据说明光敏电阻的阻值随着光照的增强而______（填“增大”或“减小”）；
（2）某种路灯自动控制装置，就是采用上述类型的光敏电阻作为传感器，再借助电磁开关，实现控制路灯自动在白天关闭，黑夜打开。某种电磁开关的内部结构如下图所示。其中，1、2两接线柱连接励磁线圈（励磁线圈电阻忽略不计），3、4两接线柱相当于路灯的开关，分别与弹簧片和触点连接。当励磁线圈中的电流大于或等于时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，3、4断开；当励磁线圈中的电流小于时，3、4接通。现在把直流电源（电动势，内阻忽略不计）、励磁线圈限流保护电阻（调节到）、光敏电阻通过导线开关依次连接到1、2两接线柱与励磁线圈组成电路。闭合开关，如下图所示。则在天色渐暗时，照度低于______lx时路灯将会点亮。
（3）为了更加节能和环保，设计让天色更暗时，路灯点亮，应该把励磁线圈限流保护电阻适当调______（选填“大”或“小”）。
12. 某同学用如图所示的实验装置来验证动量守恒定律。在滑块、上分别固定碰撞架和宽度均为的遮光条，测出滑块、（含遮光条和碰撞架）的总质量和；在气垫导轨上固定光电门Ⅰ、Ⅱ，右端固定轻质弹簧，将气垫导轨调节至水平。打开气泵电源，将、置于气垫导轨上，向右推动滑块，使其压缩弹簧，然后将静止释放。脱离弹簧后经过光电门所用的时间为，、发生碰撞后，向左运动经过光电门Ⅱ所用的时间为，向右运动经过光电门Ⅰ所用的时间为，向右通过光电门Ⅰ之前不会与再次碰撞。
（1）本实验______（填“需要”或“不需要”）测量遮光条的宽度；
（2）规定水平向左为正方向，若满足等式______（用题中的字母表示），则滑块、碰撞前后动量守恒；若满足______（结果只用、表示），则滑块、发生的是弹性碰撞；
（3）若，当、发生弹性碰撞时，的值为______；
三、计算题：本题共3小题，共44分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位。
13. 如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场轴匀速转动，线圈的面积，匝数、线圈总电阻为，匀强磁场的磁感应强度大小为，线圈两端通过滑环、电刷外接一个阻值为的定值电阻。从线圈平面经中性面开始计时（t=0）并以的转速匀速转动时，求：
（1）写出线圈中感应电动势随时间的瞬时值表达式；
（2）在的时间内电阻上所产生的热量。
14. 如图所示为真空中的实验装置，现有一带正电的粒子从A板由静止开始加速，加速后沿平行金属板C、D的中心线进入偏转电场，在偏转电场中粒子恰好能从下极板的边缘飞出，飞出后立即进入垂直纸面向里的匀强有界磁场，最后垂直磁场边界离开。已知粒子的质量为，电量为，平行金属板A、B之间的加速电压为，偏转电场金属板C、D的板长为，间距为，有界磁场的宽度为，不计粒子的重力，求：
（1）偏转电场的大小（用表示）；
（2）有界磁场磁感应强度的大小；
（3）带电粒子在磁场中运动的时间。
15. 如图所示，和是两条足够长、相距为的平行金属导轨，左侧圆弧轨道表面光滑，右侧水平轨道表面粗糙，并且右侧空间存在一竖直向上、磁感应强度大小为的匀强磁场。在左侧圆弧轨道上高为处垂直导轨放置一导体棒，在右侧水平轨道上某位置垂直导轨放置另一导体棒。已知棒和棒的质量分别为和，接入回路部分的电阻均为，棒与水平轨道间的动摩擦因数为，圆弧轨道与水平轨道平滑连接且电阻不计。现将棒由静止释放，让其沿轨道下滑并进入磁场区域，最终在棒左侧距为处停下，此过程中棒因摩擦一直处于静止状态。重力加速度为，求：
（1）棒刚进入磁场时所受安培力的大小；
（2）棒在磁场中的运动时间；
（3）若水平轨道光滑，求棒从开始运动到最终达到稳定状态的过程中所产生的热量以及为使两棒不相碰，棒初始位置与的最小距离。
2025年湖北部分名校高二3月联考
高二物理A试卷
考试时间：2025年3月12日上午10：30-11：45试卷满分：100分
注意事项：
1.答题前，先将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号填写在试卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.选择题的作答：每小题选出答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3.非选择题的作答：用黑色签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，1-7题只有一项符合题目要求，8-10题有多项符合题目要求。每小题全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1. 我们通常听到的声音是靠声波来传播的，而手机接收的是电磁波。关于机械波和电磁波，下列结论错误的是（ ）
A. 它们都是波，能产生反射、折射、干涉和衍射现象
B. 真空中电磁波传播的速度、波长和频率满足关系式
C. 电磁波和机械波一样，都必须在介质中传播
D. 机械波有横波和纵波，而电磁波都是横波
【答案】C
【解析】
【详解】A．机械波与电磁波都是波，均具有博得特性，即均能产生反射、折射、干涉和衍射现象，故A正确，不符合题意；
B．真空中电磁波传播的速度为光速，其波长和频率满足关系式，故B正确，不符合题意；
C．机械波传播需要介质，电磁波能够在真空中传播，即电磁波传播不需要介质，故C错误，符合题意；
D．机械波有横波和纵波，而电磁波能够发生偏振现象，即电磁波都是横波，故D正确，不符合题意。
故选C。
2. 宽为的光滑金属导轨与水平面成角，质量为、长为的金属杆水平放置在导轨上，如甲图所示。乙图为其截面图，空间存在着平行于纸面的匀强磁场，当回路中电流为时，金属杆恰好能静止。重力加速度为，则下列说法正确的是（ ）
A. 金属杆所受安培力大小可能是
B. 金属杆所受安培力大小一定是
C. 磁感应强度大小可能是
D. 磁感应强度大小一定是
【答案】C
【解析】
【详解】A．金属杆恰好能静止，当安培力方向沿斜面向上时，根据平衡条件可知，此时安培力最小，则有
可知，金属杆所受安培力大小不可能是，故A错误；
B．结合上述可知，安培力大于或等于，即金属杆所受安培力大小可能是，故B错误；
CD．结合上述，安培力最小值为，则有
解得
可知，磁感应强度大小可能是，但磁感应强度大小不一定是，故C正确，D错误。
故选C。
3. 如图所示为LC振荡电路中，从时刻开始描绘的平行板电容器所带的电荷量关于时间的变化规律。则下列说法正确的是（ ）

A. 时刻，电容器两极板之间的电场能最大
B. 时间内，LC振荡电路中的电流逐渐增大
C. 时刻线圈产生的磁场最弱
D. 时间内，线圈中的磁场能正向电容器内电场能转化
【答案】D
【解析】
【详解】A．时刻，极板所带电荷量为0，则电容器两极板之间的电场能最小，故A错误；
B．时间内，极板所带电荷量增大，极板之间的电场能增大，则磁场能减小，即LC振荡电路中的电流逐渐减小，故B错误；
C．时刻极板所带电荷量为0，则极板之间的电场能为0，即此时的磁场能最大，则时刻线圈产生的磁场强，故C错误；
D．时间内，极板所带电荷量增大，则极板之间的电场能增大，可知线圈中的磁场能正向电容器内电场能转化，故D正确。
故选D。
4. 如图，一列简谐横波在轴上沿正方向传播，图甲和图乙分别为轴上、两质点的振动图像，且为6m。设该波的波长大于10m，则（ ）
A. 波的周期为5s
B. 时刻质点向轴正方向振动
C. 波速为6m/s
D. 波速为8m/s
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据振动图像可知，波的周期为4s，故A错误；
B．根据图甲可知，时刻质点向轴负方向振动，故B错误；
CD．波在轴上沿正方向传播，0时刻，质点位于平衡位置向下运动，质点位于波峰位置，波形从质点位置传播到质点位置传播的距离为（n=0，1，2，3…）
根据题意有
解得n=0
可知
波传播速度
故C正确，D错误。
故选C。
5. 某家用燃气灶点火装置原理图如图甲所示，转换器可以将直流电压转换为如图乙所示的正弦交流电压，并加在一台理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为和。点火时钢针与金属板间电压的瞬时值最大可以达到，钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体，电压表为理想电表。下列说法正确的是（ ）
A. 去掉转换器，该点火装置仍然能正常使用
B. 图乙中的值为15V
C. 电压表的示数为150V
D. 若，则钢针与金属板间电压最大值可以达到5000V
【答案】D
【解析】
【详解】A．去掉转化器后，变压器接入恒定直流电，变压器不能够正常工作，该点火装置不能正常使用，故A错误；
B．点火时钢针与金属板间电压的瞬时值最大可以达到，根据
解得
故B错误；
C．电压表的示数为有效值，则有
故C错误；
D．若，令钢针与金属板间电压最大值为，根据
解得
故D正确。
故选D。
6. 如图所示的电路为演示自感现象的实验电路，若闭合开关S，电路达到稳定后，通过线圈的电流为，通过灯的电流为，灯处于正常工作状态。其中，是自感系数很大的线圈，但其自身的直流电阻几乎为0，灯和灯是两个相同的小灯泡。则下列说法中正确的是（ ）
A. 闭合瞬间，灯发光，灯不发光，然后灯由较亮变得更为明亮，灯逐渐变亮，直到最亮
B. 闭合瞬间，灯和灯同时发光，然后灯由较亮变得暗淡，灯逐渐变亮，直到最亮
C. 断开，灯延迟熄灭；灯会突然变亮再逐渐熄灭，其中的电流由逐渐减为零
D. 断开，灯立即熄灭；灯会突然变亮再逐渐熄灭，其中的电流由逐渐减为零
【答案】D
【解析】
【详解】AB．由于，是自感系数很大的线圈，但其自身的直流电阻几乎为0，则电路稳定时，线圈相当于一根导线，闭合瞬间，由于线圈的自感，导致线圈中的电流由0逐渐增大，此时灯和灯同时发光，由于线圈自感对电流的阻碍作用逐渐减小，而线圈与并联，即电路对电流总的阻碍作用减小，使得灯逐渐变亮，当电路稳定时，线圈相当于一根导线，灯被短路，则灯逐渐变暗，直到熄灭，故AB错误；
CD．断开，灯不在闭合回路中，则灯立即熄灭，此时由于线圈的自感作用，线圈相当于一个电源，线圈中的电流在新回路中由原来的稳定值逐渐减为0，由于稳定时，灯熄灭，则断开时，灯会突然变亮再逐渐熄灭，其中的电流由逐渐减为零，故C错误，D正确。
故选D。
7. 如图所示，垂直纸面向里的匀强磁场的区域宽度为，磁感应强度的大小为。一直角边长为的等腰直角三角形均匀导线框ABC从图示位置开始沿轴正方向以速度匀速穿过磁场区域。规定逆时针电流方向为正，水平向左为安培力的正方向。则关于线框中的电流，线框受到的安培力与线框移动距离的关系图像可能正确的是（ ）

A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】AB．导线框进入磁场中切割磁感线的有效长度与位移大小相等，导线框进入磁场中的感应电动势
此过程的感应电流
感应电流与位移大小成正比，根据右手定则可知，感应电流方向沿逆时针方向，即感应电流为正值，上述过程导线框的位移为L；当导线框的A出磁场后，导线框切割磁感线的有效长度始终为L，即感应电动势一定，感应电流一定，根据右手定则可知，感应电流方向沿逆时针方向，感应电流为正值，此过程维持的位移大小为L；当导线框的BC边开始进入磁场时，令从导线框刚刚进入磁场作为初始位置，总位移为，则磁感线的有效长度，导线框进入磁场中的感应电动势
根据右手定则可知，感应电流方向沿顺时针方向，为负值，则此过程的感应电流
结合上述可知，A正确，B错误；
CD．结合上述可知，导线框刚刚进入磁场时感应电流方向沿逆时针方向，根据左手定则可知，安培力方向向左，安培力为正值，大小为
可知，安培力与位移成二次函数的关系；当导线框的A出磁场后，感应电流方向沿逆时针方向，根据左手定则可知，安培力方向向左，安培力为正值，大小为
当导线框的BC边开始进入磁场时，感应电流方向沿顺时针方向，根据左手定则可知，安培力方向向左，安培力为正值，大小为
可知，安培力与位移成二次函数关系，故CD错误。
故选A。
8. 如图所示是一个用透明介质做成的四棱柱的横截面图，其中。现有一束由红色和绿色组成的复色光从图示位置垂直入射到棱镜的截面上，光路图如图所示，其中光经面折射后射出，光经面全反射后从面射出，下列说法中正确的是（ ）
A. 该介质对光的折射率小于对光的折射率
B. 为绿光，为红光
C. 光在该介质中的传播速度小于光
D. 两束光经相同的双缝干涉装置形成干涉条纹，光的条纹间距大于光条纹间距
【答案】AD
【解析】
【详解】AC．由图知，a光在CD界面未发生全反射，b光在CD界面发生全反射，而a、b光在CD界面的入射角相同，由全反射的条件知，b光的临界角比a光的小，由临界角公式
可知，该介质对a光的折射率小于对b光的折射率，由
可知，a光在该介质中的传播速度大于b光，故A正确，C错误；
B．介质对a光的折射率小于对b光的折射率，折射率大的色光频率大，波长小，则a光的波长比b光的长，而红光的波长比绿光的长，可知a为绿光时，b不可能为红光，故B错误；
D．由双缝干涉条纹间距公式
可知，两束光经相同的双缝干涉装置形成干涉条纹，a光的条纹间距大于b光条纹间距，故D正确。
故选AD。
9. 在一个很小的矩形半导体薄片上，制作四个电极E、F、M、N，做成了一个霍尔元件，在E、F间通入恒定电流，同时外加与薄片垂直的磁场B，、间的电压为。已知半导体薄片中的载流子为正电荷，电流与磁场的方向如图所示，下列说法正确的有（ ）
A. 板电势低于板电势B. 板电势高于板电势
C. 通入电流越大，越大D. 磁感应强度越大，越大
【答案】BCD
【解析】
【详解】AB．半导体薄片中的载流子为正电荷，根据左手定则可知，正电荷在洛伦兹力作用下向N极聚集，可知，板电势高于板电势，故A错误，B正确；
CD．令M、N间距为d，稳定时，洛伦兹力与电场力平衡，则有
令沿电流方向的截面积为S，则有
解得
可知，通入电流越大，越大，磁感应强度越大，越大，故CD正确。
故选BCD。
10. 如图所示，在平面某区域内存在方向垂直纸面向外、磁感应强度大小的有界匀强磁场，一质子从轴上的某点以大小为、方向与轴正方向成的速度沿平面射入第一象限，质子在磁场中运动时间为。已知质子的电荷量为，质量为，不计质子重力，下列说法正确的是（ ）
A. 如果该磁场区域是圆形，则该磁场的最小面积为
B. 如果该磁场区域是圆形，则该磁场的最小面积为
C. 如果该磁场区域是矩形，则该磁场的最小面积为
D. 如果该磁场区域是矩形，则该磁场的最小面积为
【答案】BD
【解析】
【详解】由题意，根据，
可得质子在磁场中运动的半径和周期，
质子运动轨迹所对应的圆心角满足
求得
显然无论磁场为何形状，粒子在磁场中的运动轨迹是确定的。
AB．由数学知识可知当圆形磁场的半径恰好等于质子在磁场中运动轨迹所对应的弦长的一半是，此时圆形磁场面积最小，由几何知识得最小圆形磁场的半径为
面积为
故A错误，B正确；
CD．如果该磁场区域是矩形，由数学知识可知以质子在磁场中运动的弦长为长，以圆弧最高点到弦的距离为宽，则矩形的面积最小。由几何关系可得此时矩形的宽度为
长度为
对应最小面积为
故C错误，D正确。
故选BD。
二、实验题：本题共2小题，共16分。请把正确答案填在横线上，不要求写出计算过程。
11. 为了节能和环保，一些公共场所用光敏电阻制作光控开关来控制照明系统。光敏电阻是阻值随光的照度变化而发生变化的元件（物理学中用照度描述光的强弱，光越强照度越大，照度的单位为1x）。某光敏电阻在不同照度下的阻值变化如下表：
（1）表中数据说明光敏电阻的阻值随着光照的增强而______（填“增大”或“减小”）；
（2）某种路灯自动控制装置，就是采用上述类型的光敏电阻作为传感器，再借助电磁开关，实现控制路灯自动在白天关闭，黑夜打开。某种电磁开关的内部结构如下图所示。其中，1、2两接线柱连接励磁线圈（励磁线圈电阻忽略不计），3、4两接线柱相当于路灯的开关，分别与弹簧片和触点连接。当励磁线圈中的电流大于或等于时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，3、4断开；当励磁线圈中的电流小于时，3、4接通。现在把直流电源（电动势，内阻忽略不计）、励磁线圈限流保护电阻（调节到）、光敏电阻通过导线开关依次连接到1、2两接线柱与励磁线圈组成电路。闭合开关，如下图所示。则在天色渐暗时，照度低于______lx时路灯将会点亮。
（3）为了更加节能和环保，设计让天色更暗时，路灯点亮，应该把励磁线圈限流保护电阻适当调______（选填“大”或“小”）。
【答案】（1）减小 （2）1.0
（3）小
【解析】
【小问1详解】
根据表中数据可知，光敏电阻的阻值随着光照的增强而减小。
【小问2详解】
当励磁线圈中的电流等于时，根据
解得
结合表格中数据可知，在天色渐暗时，照度低于1.0lx时路灯将会点亮。
【小问3详解】
天色更暗时，光敏电阻接入阻值更大，为了使励磁线圈中的电流大于或等于时，电磁铁吸合铁片，弹簧片和触点分离，则需要把励磁线圈限流保护电阻适当调小。
12. 某同学用如图所示的实验装置来验证动量守恒定律。在滑块、上分别固定碰撞架和宽度均为的遮光条，测出滑块、（含遮光条和碰撞架）的总质量和；在气垫导轨上固定光电门Ⅰ、Ⅱ，右端固定轻质弹簧，将气垫导轨调节至水平。打开气泵电源，将、置于气垫导轨上，向右推动滑块，使其压缩弹簧，然后将静止释放。脱离弹簧后经过光电门所用的时间为，、发生碰撞后，向左运动经过光电门Ⅱ所用的时间为，向右运动经过光电门Ⅰ所用的时间为，向右通过光电门Ⅰ之前不会与再次碰撞。
（1）本实验______（填“需要”或“不需要”）测量遮光条的宽度；
（2）规定水平向左为正方向，若满足等式______（用题中的字母表示），则滑块、碰撞前后动量守恒；若满足______（结果只用、表示），则滑块、发生的是弹性碰撞；
（3）若，当、发生弹性碰撞时，的值为______；
【答案】（1）不需要 （2） ①. ②.
（3）2
【解析】
【小问1详解】
脱离弹簧后经过光电门的速度、向左运动经过光电门Ⅱ的速度、向右运动经过光电门Ⅰ的速度大小分别为，，
根据动量守恒定律有
解得
可知，本实验不需要测量遮光条的宽度。
【小问2详解】
[1]结合上述可知，规定水平向左为正方向，若滑块、碰撞前后动量守恒，则需要满足等式
[2]若碰撞过程机械能守恒，则有
若为弹性碰撞，结合上述有
解得
【小问3详解】
、发生弹性碰撞时，则有，
解得
当时，解得
结合上述解得
三、计算题：本题共3小题，共44分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位。
13. 如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，线圈的面积，匝数、线圈总电阻为，匀强磁场的磁感应强度大小为，线圈两端通过滑环、电刷外接一个阻值为的定值电阻。从线圈平面经中性面开始计时（t=0）并以的转速匀速转动时，求：
（1）写出线圈中感应电动势随时间的瞬时值表达式；
（2）在的时间内电阻上所产生的热量。
【答案】（1）
（2）450J
【解析】
【小问1详解】
线圈转动过程产生的交流电的峰值为
图中以中性面作为计时起点，则感应电动势的瞬时值
【小问2详解】
电流的有效值。
则在内R上的焦耳热
14. 如图所示为真空中的实验装置，现有一带正电的粒子从A板由静止开始加速，加速后沿平行金属板C、D的中心线进入偏转电场，在偏转电场中粒子恰好能从下极板的边缘飞出，飞出后立即进入垂直纸面向里的匀强有界磁场，最后垂直磁场边界离开。已知粒子的质量为，电量为，平行金属板A、B之间的加速电压为，偏转电场金属板C、D的板长为，间距为，有界磁场的宽度为，不计粒子的重力，求：
（1）偏转电场大小（用表示）；
（2）有界磁场磁感应强度的大小；
（3）带电粒子在磁场中运动的时间。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】
【小问1详解】
设带电粒子离开加速电场速度为，则有
在偏转电场中沿板方向
在偏转电场中垂直于板方向
解得
【小问2详解】
设带电粒子离开偏转电场时速度为，根据动能定理
解得
带电粒子离开偏转电场时速度偏转角为，则有
解得
设带电粒子进入磁场后运动半径为，根据几何关系有
带电粒子在磁场中，根据
解得
【小问3详解】
带电粒子在磁场中运动的周期为
带电粒子在磁场中运动的时间
解得
15. 如图所示，和是两条足够长、相距为的平行金属导轨，左侧圆弧轨道表面光滑，右侧水平轨道表面粗糙，并且右侧空间存在一竖直向上、磁感应强度大小为的匀强磁场。在左侧圆弧轨道上高为处垂直导轨放置一导体棒，在右侧水平轨道上某位置垂直导轨放置另一导体棒。已知棒和棒的质量分别为和，接入回路部分的电阻均为，棒与水平轨道间的动摩擦因数为，圆弧轨道与水平轨道平滑连接且电阻不计。现将棒由静止释放，让其沿轨道下滑并进入磁场区域，最终在棒左侧距为处停下，此过程中棒因摩擦一直处于静止状态。重力加速度为，求：
（1）棒刚进入磁场时所受安培力的大小；
（2）棒在磁场中的运动时间；
（3）若水平轨道光滑，求棒从开始运动到最终达到稳定状态的过程中所产生的热量以及为使两棒不相碰，棒初始位置与的最小距离。
【答案】（1）
（2）
（3），
【解析】
【小问1详解】
棒下滑过程，根据机械能守恒可得
解得
棒刚进入磁场时，产生的电动势为
回路电流为
棒所受安培力大小为
联立解得
【小问2详解】
从棒进入磁场到停止运动过程运，由动量定理得
其中
解得
【小问3详解】
若水平轨道光滑，棒、棒组成的系统满足动量守恒，最终达到共速，设其为，则有
根据能量守恒定律可得
又
联立解得
双棒均运动时安培力表达式为
对棒运用动量定理可得
其中
联立可得
照度
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
电阻
7.5
4.0
2.8
2.3
2.0
1.8
照度
02
0.4
0.6
08
1.0
1.2
电阻
7.5
4.0
2.8
2.3
2.0
1.8