湖南省名校2024-2025学年高二下学期第二次联考物理（A）试题（Word版附解析）

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1. 下列有关物理学史以及物理学思想与方法的描述中错误的是（ ）
A. 质点、点电荷、弹簧振子均属于理想模型
B. 在研究加速度与合外力、质量的关系的实验中，利用了控制变量法
C. 论证v—t图像面积即为物体运动的位移用到了微元的思想
D. 法拉第总结出了法拉第电磁感应定律
【答案】D
【解析】
【详解】A．质点、点电荷、弹簧振子均属于理想模型，选项A正确；
B．在研究加速度与合外力、质量的关系的实验中，利用了控制变量法，选项B正确；
C．论证v—t图像面积即为物体运动的位移用到了微元的思想，选项C正确；
D．法拉第电磁感应定律是纽曼和韦伯提出的。因法拉第对电磁感应现象研究的巨大贡献，后人称之为法拉第电磁感应定律，选项D错误。
此题选择不正确的，故选D。
2. 如图甲所示，有一螺线管，其绕线两端并联了发光二极管和。在螺线管中通以如图乙所示的变化的磁场（忽略自感现象），磁场向上为正方向，下列所描述的实验现象正确的是（ ）
A. 时间段，二极管发光
B. 时间段，二极管发光
C. 时间段，总有一个二极管在发光
D. 时间段可观察到和交替发光
【答案】B
【解析】
【详解】A．规定磁场向上为正方向，时间段，磁感应强度为负值，磁场方向向下，磁感应强度增大，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律可知，感应电流方向沿发光二极管向上，根据二极管的单向导电性可知，二极管发光，故A错误；
B．规定磁场向上为正方向，时间段，磁感应强度为负值，磁场方向向下，磁感应强度减小，穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律可知，感应电流方向沿发光二极管向下，根据二极管的单向导电性可知，二极管发光，故B正确；
C．时间段，磁感应强度没变，穿过线圈的磁通量没有发生变化，线圈回路中没有产生感应电流，则该时间段内两个二极管均不发光，故C错误；
D．结合上述可知，时间段，感应电流方向沿发光二极管向下，二极管发光，时间段，磁感应强度为正值，磁场方向向上，磁感应强度增大，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律可判断，感应电流方向沿发光二极管向下，二极管发光，即时间段，感应电流方向相同，只有发光，故D错误。
故选B。
3. 如图所示，L是自感系数很大的线圈，但其直流电阻几乎为0，、、是三个完全相同的灯泡，下列说法正确的是
A. 开关闭合时，马上变亮，、缓慢变亮
B. 开关闭合后，当电路稳定时，会熄灭，、亮度相同
C. 开关闭合后，当电路稳定时，最亮，、亮度相同
D. 开关断开时、立即熄灭
【答案】C
【解析】
【详解】ABC．开关闭合时，、马上变亮，因线圈自感而缓慢变亮；开关闭合后，当电路稳定时，自感线圈相当于导线，故、亮度相同，在干路，故最亮；故AB错误，C正确；
D．开关断开时立即熄灭，、因线圈断电自感而缓慢熄灭，故D错误
故选C。
4. 某款手机防窥屏的原理图如图所示，在透明介质中有相互平行排列的吸光屏障，屏障垂直于屏幕，可实现对像素单元可视角度θ的控制。发光像素单元紧贴防窥屏的下表面，可视为点光源，位于相邻两屏障的正中间。下列说法正确的是（ ）
A. 屏障的高度d不影响可视角度θ
B. 防窥屏的厚度越厚，可视角度θ越小
C. 防窥屏实现防窥效果主要是因为某些角度的光被屏障吸收
D. 屏障间距L越小，可视角度θ越大
【答案】C
【解析】
【详解】ABD．根据几何关系可知屏障的高度越高，可视角度越小；防窥屏的厚度不影响可视角度大小；屏障间距越小，可视角度越小，故ABD错误；
C．防窥屏实现防窥效果主要是因为某些角度的光被屏障吸收，故C正确。
故选C。
5. 如图所示，两倾角为光滑平行导轨，质量为m的导体棒垂直放在导轨上，整个空间存在与导体棒ab垂直的匀强磁场，导体棒中通有由a到b且大小为I的恒定电流，使导体棒恰好保持静止，平行导轨间距为L，重力加速度大小为g，则下列说法正确的是（ ）
A. 若磁场方向为竖直向上，则磁感应强度为
B. 若磁场为垂直斜面方向，则磁场只能垂直斜面向下
C. 磁感应强度最小值为
D. 若磁场方向为竖直向上，且导体棒与导轨间的动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，发现无论磁感应强度多大都不能使导体棒运动，则最小为
【答案】D
【解析】
【详解】ABC．若磁场方向为竖直向上，受力分析如图所示
则
磁感应强度为
若磁场为垂直斜面方向，则安培力只能沿斜面向上，根据左手定则得磁场方向为垂直斜面向上；根据三角形定则，当安培力和支持力垂直时安培力最小，如图所示
则
此时磁感应强度最小为
故ABC错误；
D．临界状态：当支持力和最大静摩擦力f的合力与安培力共线时，无论安培力多大（磁感应强度多大）都不能使导体棒运动，如图
此时
解得
故D正确
故选D。
6. 理想变压器原、副线圈的匝数比为，线路上分别接有五个定值电阻，，，如图所示，在A、B间接入正弦式交变电流，则下列说法正确的是（ ）
A. 、、两端的电压之比为
B. 通过的、、电流之比为
C. A、B间输入功率与变压器输入功率之比为
D. 若突然断路，则A、B间输入功率变大
【答案】C
【解析】
【详解】AB．副线圈总电阻
利用等效法处理电路，则
设流经原线圈的电流为I，则流经的电流为
流经的电流为
流经的电流为
故通过的、、电流之比为；、、两端的电压之比为，故AB错误；
C．A、B间输入功率
变压器输入功率
故A、B间输入功率与变压器输入功率之比为，故C正确；
D．若突然断路，则增大，而不变，则减小，故A、B间输入功率变小，故D错误。
故选C。
二、多选题：本大题共4小题，共20分。
7. 一列简谐横波沿x轴传播，P、Q是平衡位置分别位于和的两个质点，图甲为时刻的波形，图乙为质点Q的振动图像。则下列判断正确的是（ ）
A. 波沿x轴负向传播
B. 波的传播速度大小为2.5m/s
C. 时，质点P在波峰位置
D. 时，Q移动到了处
【答案】AB
【解析】
详解】A．时，向上振动，根据同侧法可判断波沿轴负向传播，选项A正确；
B．由甲图可得，由乙图可得周期，波的传播速度大小为
选项B正确；
CD．时，即经过四分之一周期，甲图波形向左平移5m，可知质点在波谷位置；只会上下振动，不会左右移动，选项CD错误。
故选AB。
8. 如图所示，一个半径为r的半圆形线圈，匝数为N，以直径ab为轴匀速转动，角速度为，ab的左侧有垂直纸面向里（与ab垂直）的匀强磁场，磁感应强度为 B。M和N是两个集流环，负载电阻为R，线圈、交流电流表和连接导线的电阻不计。则下列说法中正确的是（ ）
A. 电流表的示数在不断变化
B. 感应电动势的最大值为
C. 从图示位置起转过圈的时间内，线圈内磁通量的变化量为
D. 从图示位置起转过圈的时间内，通过负载电阻R的电荷量为
【答案】BD
【解析】
【详解】A．电流表的示数为有效值，是稳定的，故A错误；
B．感应电动势的最大值为
故B正确；
C．从图示位置起转过圈的时间内，线圈内磁通量的变化量为，与线圈匝数无关，故C错误；
D．从图示位置起转过圈的时间内，通过负载电阻R的电荷量为
故D正确。
故选BD。
9. 湖南株洲素有“中国电力机车的摇篮”之称，其生产的电力机车销往世界多个国家。如图为某电力机车的供电流程的简化图，利用可视为理想变压器的牵引变电所，将电网中高压降至，牵引变电所中变压器原、副线圈匝数之比为，再通过接触网上的电线与车顶上的受电弓使机车获得为25kV的额定工作电压，电力机车牵引变压器将此电压进一步降压，多路输出到动力系统和其他用电设备，每排座位下都设有并联的插座可供乘客充电。下列说法正确的是（ ）
A.
B. 机车在额定电压下工作，当牵引变电所到机车间的等效电阻时，此时机车的输入功率为
C. 当机车遇到的空气阻力变大时，短时间内若仍需维持机车原速匀速行驶，牵引变电所到机车间损耗的功率减小
D. 当利用机车充电的乘客增多时，短时间内会增大
【答案】AB
【解析】
【详解】AB．由，可得
机车在额定电压下工作，则，
当牵引变电所到机车间的等效电阻时
此时机车的输入功率为
故AB正确；
C．当机车遇到的空气阻力变大时，短时间内若仍需维持机车原速匀速行驶，则机车输入功率变大，牵引变电所输出功率也会增大，会增大，牵引变电所到机车间损耗的功率增大，故C错误；
D．当利用机车充电的乘客增多时，利用等效电阻的思想，牵引变压器及动力系统的等效电阻减小，故短时间内会减小，故D错误。
故选AB。
10. 如图所示，在同一足够大的空间区域存在方向均竖直向下的匀强磁场和匀强电场，磁感应强度为B，电场强度为。时，一个正离子以初速度水平向右开始运动，离子质量为m，电荷量为q，不计离子重力。此后一段时间内，下列说法正确的是（ ）
A. 离子的加速度大小不变
B. 令，则经过T时间，离子到出发点的距离为，且T内、2T内、3T内、…nT内的位移之比为
C. 若磁场方向改为水平向右，则离子做类平抛运动
D. 若磁场方向改为垂直纸面向里，且，则离子在竖直方向最大的位移为，此时速度为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．离子受到的电场力竖直向下，洛伦兹力在水平面，故离子在水平面以做匀速圆周运动，洛伦兹力大小不变，在竖直方向做初速度为0的匀加速直线运动，合成的运动为螺旋运动，加速度大小不变，且有
但加速度方向时刻改变，故A正确；
B．结合上述可知离子在水平面以做匀速圆周运动，则有，
解得
可知，经过时间，离子在水平方向完成一次完整的圆周运动，到达出发点的正下方，此时离子出发点的距离为
根据运动的周期性可知，经历时间，离子均回到出发点的正下方，离子竖直方向做初速度为0的匀加速直线运动，根据位移公式有
可知，内，内，内…内的位移之比为，故B错误；
C．若磁场方向改为水平向右，在电场力的作用下离子向下加速，随后离子所受洛伦兹力不为0，离子做摆线运动，加速度发生变化，离子的运动不是类平抛运动，故C错误；
D．若磁场方向改为垂直纸面向里，且有
可知
洛伦兹力小于电场力，则离子会向下偏转，当在竖直方向最大的位移为时，电场力做功最大，此时离子速度最大，令为，根据动能定理有，
根据水平方向动量定理有
其中
联立解得，
故D正确。
故选AD。
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11. 利用如图所示的实验装置验证动量守恒定律，其中两滑块质量不同，但滑块上的遮光片规格相同。
（1）利用游标卡尺测量遮光片的宽度，测量结果如图乙所示，遮光片的宽度_______；
（2）若验证完全非弹性碰撞时动量守恒，应选用_______（选填字母）组滑块进行实验。（A中在两滑块接触的一面安装了弹性圆环；B中左边滑块右侧装了撞针，右侧滑块左边附着一块橡皮泥；C未做任何处理）
A.
B.
C.
（3）有同学发现遮光条宽度的测量值偏大，则对实验结果_______（选填“有影响”或“无影响”）。
（4）将滑块1放到光电门1的左侧，滑块2放到光电门1与光电门2之间，向右轻推滑块1使它与滑块2相碰。光电门1的计时器显示遮光时间为，，光电门2的计时器先后显示有两次遮光时间，依次为，若碰撞为弹性碰撞，应满足的表达式为_______（用已给的物理量符号表示）。
【答案】（1）0.545
（2）B （3）无影响
（4）
【解析】
【小问1详解】
遮光片宽度0.5cm+0.05mm×9=0.545cm
【小问2详解】
若验证完全非弹性碰撞时动量守恒，则碰后两物体黏在一起，则应该左边滑块右侧装撞针，右侧滑块左边附着一块橡皮泥，碰后黏在一起，则选B。
【小问3详解】
设左边滑块质量为，右边滑块质量为，让去碰碰前遮光时间为碰后遮光时间为碰后遮光时间为；则要验证的动量守恒表达式为：
会发现会被约掉，故无影响。
【小问4详解】
光电门1的计时器显示遮光时间为，光电门2的计时器先后显示有两次遮光时间，依次为，分别对应滑块2和滑块1碰后遮光时间。
根据弹性碰撞有：，
联立可得
结合题意：
代入可得
12. 电磁血流量计是运用在心血管手术和有创外科手术的精密监控仪器，可以测量血管内血液的流速。如图甲所示，某段监测的血管可视为规则的圆柱体模型，其前后两个侧面a、b上固定两块竖直正对的金属电极板（未画出，电阻不计），磁感应强度大小为0.12T的匀强磁场方向竖直向下，血液中的正负离子随血液一起从左至右水平流动，则a、b电极间存在电势差。
（1）若用多用电表监测a、b电极间的电势差，则图甲中与a相连的是多用电表的______色表笔（选填“红”或“黑”）；
（2）某次监测中，用多用电表的“250μV”挡测出a、b电极间的电势差U，如图乙所示，则______μV；
（3）若a、b电极间的距离d为3.0mm，血管壁厚度不计，结合（2）中数据可估算出血流速度为______m/s（结果保留两位有效数字）；
（4）为了测量动脉血流接入电路的电阻，某小组在a、b间设计了如图丙所示的测量电路。闭合开关S，调节电阻箱的阻值，由多组灵敏电流计G的读数I和电阻箱的示数R，绘制出图像为一条倾斜的直线，且该直线的斜率为k，纵截距为b，如图丁所示。已知灵敏电流计G的内阻为，则血液接入电路的电阻为______（用题中的字母k、b、表示）。
【答案】（1）红 （2）150
（3）0.42 （4）
【解析】
【小问1详解】
根据左手定则可知，正离子在洛伦兹力作用下向电极聚集，负离子在洛伦兹力作用下向电极聚集，可知，电极电势比电极高，根据多用表“红进黑出”规律可知，图甲中与相连的是多用电表的红表笔。
【小问2详解】
多用电表的“250μV”挡测出a、b电极间的电势差U，根据电压表读数规律可知，该电压读数为150μV。
【小问3详解】
稳定时，电场力与洛伦兹力平衡，根据条件有
解得
【小问4详解】
根据闭合电路的欧姆定律有
变形可得
由于该直线的斜率为，纵截距为，则有，
解得
四、计算题：本大题共3小题，共40分。
13. 如图所示，正六边形abcdef的边长为L，内有垂直纸面向外的匀强磁场，感应强度为B，在a点有一粒子源，可以以不同速率沿ab方向发射质量为m，电荷量为+q的带电粒子（不计重力和粒子间的相互作用力），粒子进入正六边形内磁场中运动。求：
（1）粒子从e点射出时，该粒子的速率是多少？
（2）粒子在磁场中运动的最长时间是多少？
（3）若要求粒子从bc边射出磁场，其速率满足什么条件？
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】
【小问1详解】
从e点射出时，其运动半径为
根据
可得
【小问2详解】
粒子有af边射出时运动时间最长
【小问3详解】
若粒子恰好由c点离开磁场，轨道半径为R1，速率为v1，由几何关系可知
可得
故
14. 如图所示，绝缘粗糙的水平地面上方空间，MN右侧有水平向左的匀强电场，电场强度大小为，左侧有一长为轻绳系一质量为的可视为质点的绝缘不带电小球Q，小球Q与地面B点接触但无弹力；质量也为，带电量为的小物块P（可视为质点），由A点静止释放，P和Q的碰撞均为弹性碰撞，且电荷不转移。已知P与地面间的动摩擦因数为，A、N间的距离，B、N间的距离为。求：
（1）P第一次离开电场时的速率；
（2）Q能到达的最大高度h；
（3）P在水平面上运动的总路程s。
【答案】（1）
（2）0.6m （3）16m
【解析】
【小问1详解】
到过程，由动能定理可得
解得
【小问2详解】
设P到达B时的速度为，根据动能定理
得
设P与Q碰后的速度分别为，，根据动量守恒定律有
根据能量守恒定律有
得：，
对Q，根据机械能守恒定律
得
【小问3详解】
最终P、Q均静止，根据能量守恒定律
得
15. 如图所示，两根足够长的刚性金属导轨（电阻不计）CD、PQ平行放置，间距为L，与水平面的夹角为，导轨左端用导线连接有一阻值为的定值电阻，导轨上有一略长于L的导体杆（质量为m，接入电路阻值为）垂直导轨放置，用轻绳连接后绕过光滑定滑轮与一质量为2m的物块连接（滑轮左侧部分的轻绳始终与导轨平行，物块离地足够高），与导体杆平行的MN上方区域存在着垂直于导轨平面向上的匀强磁场（磁感应强度为B），现让导体杆距MN为处由静止释放，已知导体杆与导轨间的动摩擦因数为，且始终接触良好，导体杆通过MN后又运动了达到最大速度，重力加速度为g。求：
（1）导体杆在释放瞬间的加速度a大小；
（2）杆达到的最大速度；
（3）导体杆从进入磁场到刚达到最大速度过程中，导体杆上产生的焦耳热；
（4）导体杆速度从0到刚达到过程运动的时间。
【答案】（1）
（2）
（3）
（4）
【解析】
【小问1详解】
释放瞬间，设绳中的张力为，对物块根据牛顿第二定律
对杆根据牛顿第二定律
联立可得
【小问2详解】
达到最大速度时，设回路中的电流为，有
又
联立可得
【小问3详解】
设该过程中，回路中产生的总热量为，由能量守恒定律有
可得
则
【小问4详解】
设该时间内，绳中的平均张力为，对重物根据动量定理
对杆根据动量定理
（指该过程中安培力对杆的冲量），若杆在磁场中运动的时间为，则
联立可得