安徽省A10联盟2024-2025学年高二下学期4月期中（D）物理试卷（解析版）

这是一份安徽省A10联盟2024-2025学年高二下学期4月期中（D）物理试卷（解析版），共16页。试卷主要包含了单选题，多选题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
本试卷满分100分，考试时间75分钟。请在答题卡上作答。
一、单选题：本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合要求的。
1. 下列关于电磁波的说法正确的是（ ）
A. 校园食堂消毒餐具柜是利用紫外线的热效应来杀菌消毒的
B. 红外线的波长比可见光短，比无线电波长
C. 手机连接蓝牙音响后，Wi-Fi上网速度会受到影响，是因为Wi-Fi和蓝牙使用了相同频段无线电波
D. 电磁波在真空中传播时，它的电场强度与磁感应强度互相平行，且均与波的传播方向垂直
【答案】C
【解析】A．校园食堂餐具柜是利用紫外线能破坏微生物的DNA或RNA分子，实现杀菌消毒功能，故A错误；
B．波长关系为无线电波大于红外线，红外线大于可见光，故B错误；
C．在连接蓝牙音响后，移动手机网速会受到影响，因为蓝牙所用电磁波频率与Wi-Fi所用频率很接近，相互有干扰，故C正确；
D．电磁波在真空中传播时，电场强度与磁感应强度相互垂直，且均与波的传播方向垂直，故D错误。
故选C。
2. 生活中，传感器的应用随处可见，以下关于传感器应用的说法正确的是（ ）
A. 酒店安装的自动门，当人走近时，可以检测出人体向外辐射的紫外线，从而发出使自动门开关启动的命令
B. 夜晚在楼道内拍手，楼道灯自动开启，是因为亮度低于某数值，声强高于某数值，“声——光控”开关接通，灯亮
C. 查酒驾时交警会让司机对着一仪器呼气，检测仪能感知二氧化碳的浓度并显示出来
D. 话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号
【答案】B
【解析】A．酒店安装的自动门是检测人体向外辐射的红外线，故A错误；
B． “声——光控”开关接通，灯亮，因为其感知声音与光，将其转换为脉冲电流，故B正确；
C．检测仪感知的是乙醇的浓度，故C错误；
D．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号，故D错误。
故选B。
3. 如图为回旋加速器示意图，两个间距很小的D形盒并排置于垂直盒面向下的匀强磁场中，两盒缝隙间连接电压为U的高频交流电。某时刻，A处粒子源释放的带电粒子（初速度可视为零）被加速器加速。下列说法正确的是（ ）
A. 粒子获得的最大动能与加速电压U无关
B. 粒子做圆周运动的频率为交流电频率的两倍
C. 若D形盒无限大，则粒子可以无限加速
D. 粒子在磁场中做圆周运动的半径，相邻两次之差相等
【答案】A
【解析】A．根据洛伦兹力提供向心力，可得
故
粒子的最大动能与电压U无关，故A正确；
B．交流电一个周期内方向改变两次，故粒子做圆周运动的频率和交流电的频率相同，故B错误；
C．若粒子的速度达到甚至超过光速，则不能按照原来的圆周进行运动，故C错误；
D．由，，可得
可知越来越小，故D错误。
故选A。
4. 如图所示，光伏并网发电系统就是太阳能光伏发电系统与常规电网相连，逆变器将光伏发电阵列所发的直流电逆变成正弦交流电，产生的交流电经过变压器升压后，向电网输出与电网电压、相位相同的正弦交流电。某电网电压有效值为2000kV，光伏发电阵列的输出功率为100kW，逆变器输出电压的有效值为1000V，逆变器将直流电能转换为交流电能的效率为80%，变压器为理想变压器，输电线的电阻不计。下列说法正确的是（ ）
A. 变压器原、副线圈匝数比为1：200
B. 从逆变器中输出电流的峰值为80A
C. 该系统向电网输出电流的有效值为25A
D. 若用该系统直接给我国居民供电，变压器原、副线圈匝数比为50：11
【答案】D
【解析】A．由题意可知
故A错误；
B．逆变器的电流
则
故B错误；
C．由于
代入数据可得
故C错误；
D．我国居民用电电压为220V，在逆变器电压不变的情况下
故D正确。
故选D。
5. 如图所示，物块A、B通过轻弹簧连接，A、B和弹簧组成的系统静止在光滑水平面上。现用手将A、B向两侧拉开一段距离，并由静止同时释放两物块，则放手后（ ）
A. A的动能达到最大时，弹簧压缩量最大
B. A的动量达到最大时，弹簧压缩量最大
C. 弹簧恢复到原长过程中，系统的动量增加
D. 弹簧恢复到原长过程中，系统的机械能守恒
【答案】D
【解析】A．弹簧从拉伸到压缩到最短过程中，弹簧恢复到原长前，弹力一直对A做正功，A的动能一直增加，弹簧压缩后到最短，弹力对A做负功，A的动能减小，则弹簧恢复到原长时，A的动能达到最大，故A错误；
B．根据动量守恒，弹簧压缩量最大时，AB共速，速度都为零，A的动量最小，故B错误；
C．系统所受合外力始终为零，所以系统动量守恒，故C错误；
D．弹簧恢复到原长过程中，没有外力做功，系统的动能和弹性势能相互转化，系统的机械能守恒，故D正确。
故选D。
6. 一交变电流在一个周期内的i—t图像如图所示，其中时间图像为正弦波形的。则该电流的有效值为（ ）
A. 2AB. 2.5AC. AD. A
【答案】A
【解析】根据交流电有效值的定义可知
解得
即电流的有效值为2A。
故选A。
7. 如图所示，在坐标平面内，半径为R的圆形边界圆心在点正好与y轴相切在，三个相同的带正电粒子不计重力以相同的速度从、a、b点射入磁场，其中，从点射入磁场的粒子从圆心正上方的c点离开磁场，且射出速度方向沿y轴正方向。则（ ）
A. 从a点射入的粒子从c点左侧离开磁场
B. 从b点射入的粒子从c点右侧离开磁场
C. 从a点射入的粒子在磁场中的运动时间比从b点射入的长
D. 从a点射入的粒子在磁场中的运动时间比从b点射入的短
【答案】C
【解析】AB．由题意知，从点射入磁场的粒子从圆心正上方的c点离开磁场，且射出速度方向沿y轴正方向，可知粒子在磁场中运动的轨迹半径与圆形边界的半径相等，因此三个粒子在磁场中发生“磁聚焦”，故从a、b点射入的粒子均从c点离开磁场，AB错误；
CD．由运动轨迹可知，从a点射入的粒子在磁场中的运动轨迹大于从b点射入的粒子在磁场中的运动轨迹，故从a点射入的粒子在磁场中的运动时间比从b点射入的长，C正确，D错误。
故选C。
8. 电磁炮工作原理可简化为如图所示的电路：间距为L的固定水平平行金属导轨PQ、间存在垂直导轨平面向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场，导轨左端连接一个电动势为E、内阻为r的直流电源。一质量为m、接入回路的电阻为R的金属棒（电磁炮发射构件）从导轨上某处由静止释放，金属棒在运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，金属棒离开导轨前已达到最大速度。导轨及导线的电阻不计，忽略所有摩擦。下列说法错误的是（ ）
A. 金属棒的最大动能为
B. 加速过程中流过金属棒的电荷量为
C. 加速过程中电源提供的电能为
D. 加速过程中金属棒产生的焦耳热为
【答案】D
【解析】A．导体棒受安培力运动切割磁感线产生感应电动势，当感应电动势与电源电动势相等时，金属棒速度达到最大，有
金属棒最大动能
A正确；
B．根据动量定理
则
化简可得
B正确；
C．加速过程中电源提供的电能
C正确；
D．加速过程中金属棒和电源内阻均产生焦耳热，根据能量守恒可知
故金属棒产生的焦耳热
D错误。
故选D。
二、多选题：本题共2小题，每小题5分，共10分。在每小题给出的选项中，有多项符合题目要求。全部选对得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
9. 如图所示的霍尔元件，宽度为d、厚度为h，元件处于垂直于前表面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，元件中通有从左向右的恒定电流I，在元件的上表面和下表面之间会产生一定的电势差，该电势差称为霍尔电压。已知该霍尔元件的载流子为电子，且单位体积内自由电子的数量为n，每个电子的电荷量为e。下列说法正确的是（ ）
A. 上表面的电势低于下表面的电势
B. 元件上表面和下表面之间的电势差大小为
C. 用该元件探测空间磁场时，元件摆放的方向对有影响
D. 仅增大磁感应强度B，霍尔电压增大
【答案】ACD
【解析】A．由左手定则可以确定电流中的电子受到洛伦兹力向上极板偏转，故上侧面电势低，故A正确；
B．电荷在洛伦兹力和电场力作用下达到平衡，则有，且，，代入可得，故B错误；
C．磁场有方向，故霍尔元件摆放的方向对有影响，故C正确；
D．由B项的结论可以确定当其他条件不变时，与B成线性关系，故D正确。
故选ACD。
10. 如图所示，长为L的传送带AB上端与水平地面BC在同一水平面上，半径为R的四分之一光滑圆弧轨道固定在竖直面内，圆弧最低点与水平面BC在C点相切，传送带以速率顺时针匀速转动。现有一可视为质点、质量为m的滑块a从传送带左端点A由静止释放，同时另一可视为质点、质量为4m的滑块b从圆弧的最高点D由静止释放，b运动至B点时速度恰好为零，一段时间后滑块a与滑块b在B点发生弹性正碰。已知滑块a与传送带之间的动摩擦因数为，BC之间的距离为l，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（ ）
A. 滑块b与BC间的动摩擦因数为
B. 滑块a从传送带左端点A运动到右端点B所用时间为
C. 滑块a第一次向左运动的最大位移为
D. 滑块a从释放至第一次向左运动到最远的过程中a与传送带因摩擦产生的热量为
【答案】AD
【解析】A．由机械能守恒可知
解得
故A正确；
B．滑块加速到传送带速度用时，有
解得
位移为
滑块加速到后匀速运动到点，共用时为
故B错误；
C．滑块与相碰的过程中，有，
解得，
碰后向左做匀减速直线运动，有
解得
故C错误；
D．滑块向右运动的过程中与传送带的相对位移
滑块向左运动的过程运动时间
与传送带的相对位移
则
故D正确。
故选AD。
三、非选择题：本大题共5小题，共58分。
11. 如图所示，某实验小组用气垫导轨、小球和轻质细线做验证动量守恒定律的实验，轻质细线一端固定，另一端拴住小球，小球静止时恰与滑块在同一水平导轨上，且小球与导轨不接触。
实验步骤如下：
（1）用天平测出滑块（含挡光片）的质量为200g，小球的质量为400g；
（2）用刻度尺测量悬点到小球球心的长度为L，用游标卡尺测出挡光片的宽度如图乙所示，则挡光片的宽度__________cm；
（3）调节气垫导轨水平，给滑块一向右的瞬时速度，使滑块向右运动通过光电门，测出挡光时间为；滑块与小球发生碰撞后反弹，再次通过光电门，测出挡光时间和悬线偏离竖直方向的最大偏角。已知重力加速度大小为g，则碰后小球的速度大小为__________（用g、L、表示）；
（4）若碰撞过程中系统动量守恒，则应满足的关系式为__________。（用题中字母表示）
【答案】（2）1.240 （3） （4）
【解析】（2）[1]主尺读数为12mm，游标尺读数为8×0.05mm=0.40mm
则读数为12.40mm=1.240cm
（3）[2]由于碰后小球向上摆动机械能守恒，有
可得碰后小球的速度大小为
（4）[3]若两球碰撞过程中系统动量守恒，有，，
又
可得
12. 热敏电阻是一种电阻值随温度变化而变化的电子元件，某同学想利用实验室器材研究NTC热敏电阻（阻值随温度升高而降低）的特性。实验室有以下器材：
①热敏电阻（10℃到50℃温度范围内电阻阻值大约在到范围内）
②稳压电源（输出电压5V恒定，内阻不计）
③电压表（量程3V，内阻为）
④恒温水浴槽（温度可调节）
⑤电阻箱（0~9999.9）
⑥开关、导线若干
为了研究NTC热敏电阻的温度特性，该同学设计了如图所示的实验电路。
（1）因电压表量程较小，该同学将电压表量程扩大为5V，应将电阻箱阻值调为__________，并将电压表和电阻箱接入虚线框中，请在虚线框中将电路补充完整；__________
（2）正确组装电路后，调节水浴槽温度，从10℃开始，每隔5℃测量一次，直至：50℃，在每个温度点，下列处理正确的是（ ）
A. 恒温水浴槽达到测量温度点时，需立刻记录温度和电压表的示数
B. 恒温水浴槽达到测量温度点时，需等待温度稳定后，记录温度和电压表的示数
C. 实验过程中，必须保持电源开关一直闭合，直到所有温度点测量完毕
D. 测量完一个温度点后应将开关断开，等待温度到达下一个温度点再闭合开关
（3）该同学记录的实验数据如表，当温度为20℃时，NTC热敏电阻阻值为__________（保留3位有效数字）；
（4）由（3）中数据可知，NTC热敏电阻在实验的温度范围内，阻值与温度__________（填“是”或“不是”）线性变化。
【答案】（1）2000 （2）BD （3）1.94 （4）不是
【解析】（1）[1]改装电压表串联大电阻，由
可得
[2]电路图如图所示
（2）恒温水浴槽达到测量温度点后，应等待水浴槽和热敏电阻温度稳定后记录数据，减小温度测量误差。电源开关闭合时间过长会导致电阻发热，引起实验误差，并可能损坏元件。
故选BD。
（3）由
代入数据可得
（4）分析数据可知：相同的温度变化，阻值变化不同，所以不是线性变化。
13. 霍尔推进器是一种应用了霍尔效应结构设计的离子推进器。我国的天宫空间站就搭载了4台国产自主研发的LHT-100型霍尔推进器，用来定期给空间站提升轨道高度。其基本原理如图所示，阳极和阴极间存在一加速电场，氙离子从阳极进入加速电场，经电场加速后喷出，形成推力。
（1）在地球上某大型实验室中，若氙离子初速度为零，喷射速度为v，单位时间内喷出氙离子的质量为m，求推进器受到的推力大小F；
（2）若空间站上的霍尔推进器某时刻开始启动，在极短时间内喷出氙离子质量是，相对于未喷氙离子时的空间站，喷出离子的速度向后、大小为，喷出氙离子后空间站质量为M。求喷出离子后空间站相对于未喷时增加的速度大小。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）设极短时间内经电场加速后喷出的氙离子，受到作用力为，根据动量定理可得
解得
根据牛顿第三定律，推进器受到的推力大小为
（2）以未喷离子时空间站为参考系，系统总动量为零。根据动量守恒有
解得
14. 某实验小组想利用磁感应强度线性分布的磁场记录物体的运动特征，设计了如图甲所示的装置，虚线边界右侧存在垂直于纸面向里的磁场，乙图描述了磁感应强度沿x轴的变化，虚线边界为处．矩形导体线框abcd的ad边紧贴位置，在时刻，线框开始水平向右运动，检测发现在时刻线框中感应电流大小，ad边所受安培力。已知线框的ad边长、ab边长、线框电阻。求：
（1）时刻至时刻线框运动的位移大小；
（2）在时刻线框的速度大小。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）时刻ad边所受安培力：
可得：
由乙图可得B—x关系为：，即
可得此时ad边距边界
即时刻到时刻线框运动的位移大小为：
（2）设时刻线框速度为v，bc边所在位置磁感应强度为，ad边所在位置磁感应强度为，线框切割磁感线感应电动势为：
由图像分析可得：
可得：
由电路分析可得：
联立可得：
15. 如图所示的平面直角坐标系中，x轴以下区域存在垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，圆心坐标为（R，2R）、半径为R的圆形区域内有垂直于纸面向里、磁感应强度为的匀强磁场，第一象限中在x轴、y轴和过（0，R）点的一段曲线所围成的区域内存在沿y轴正方向的匀强电场（图中未画），且电场和磁场不重合。现有大量质量为m、电荷量为q、带正电的粒子，以大小不同的速度从坐标原点O沿y轴负方向射入磁场，从x轴上区域射入第一象限，所有粒子都将汇聚至y轴上（0，2R）点。不计粒子间相互作用力和粒子的重力，求：
（1）粒子从坐标原点O沿y轴负方向射入磁场的速度最大值；
（2）从原点O射入磁场的粒子，速度为最大速度一半时，在圆形磁场中运动的时间；
（3）第一象限内电场的电场强度大小和电场曲线边界的方程。
【答案】（1） （2） （3），
【解析】（1）由题意可知，带电粒子在第四象限做圆周运动的最大半径为：
由洛伦兹力提供向心力，有：
可得：
（2）速度为最大速度一半的粒子从x轴上处射入第一象限，所有粒子汇聚至y轴上点，由几何关系可知在圆形磁场区域粒子运动的半径：
做圆周运动的圆心角：
根据洛伦兹力提供向心力有：
粒子在圆形磁场区域运动周期为：
则粒子在圆形磁场中运动的时间：
解得：
（3）由上分析可知，所有粒子沿y轴正方向进入圆磁场的速度均为，设粒子进入第一象限的坐标为，则：
设粒子出电场曲线边界点的纵坐标为y，则：
联立可得：
又曲线过点，故当时，可得：
故电场曲线边界的方程为：温度（℃）
10
15
20
25
30
35
40
45
50
电压表示数（V）
1.46
1.84
2.16
2.39
2.56
2.67
2.76
2.82
2.86
5.27
3.15
1.28
0.86
0.62
0.43
0.32
0.24