2024湖北省云学名校联盟高二上学期12月联考物理试卷B含解析

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时长：75分钟：满分：100分
一、选择题（1～7单选，8～10多选，选不全得2分，错选0分，共计40分）
1. 物理学中有很多关于圆盘的实验，第一个是法拉第圆盘，圆盘全部处于磁场区域，可绕中心轴转动，通过导线将圆盘圆心和边缘与外面电阻相连。第二个是阿拉果圆盘，将一铜圆盘水平放置，圆盘可绕中心轴自由转动，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，第三个是费曼圆盘，一块水平放置的绝缘体圆盘可绕过其中心的竖直轴自由转动，在圆盘的中部有一个线圈，圆盘的边缘固定着若干带负电的金属小球。以下说法正确的是（ ）
A. 法拉第圆盘在转动过程中，圆盘中磁通量不变，有感应电动势，无感应电流
B. 阿拉果圆盘实验中，转动圆盘，小磁针会同向转动，反之，转动小磁针，圆盘则不动
C. 费曼圆盘中，当开关闭合的一瞬间，圆盘会顺时针（俯视）转动
D. 法拉第圆盘和阿拉果圆盘都是电磁驱动的表现
2. 今年11月底，襄阳三中举行了秋季运动会，其中“旋风跑”团体运动项目很受学生欢迎。如图是比赛过程的简化模型，一名学生站在点，手握在金属杆的一端点，其他四名学生推着金属杆，顺时针（俯视）绕点以角速度匀速转动。已知运动场地附近空间的地磁场可看作匀强磁场，其水平分量为，竖直分量为，则此时（ ）
A. A点电势高于点电势B. 两点电压
C. 两点电压为D. 两点电压为
3. 光滑水平桌面上固定两个等量同种电荷，电性为正电，一个带负电的粒子，沿着两个正电荷连线的中垂线从A点由静止开始释放，粒子从释放到第一次运动到点过程中，其速度大小v随时间，及电势、电势能、机械能随位移的变化图像可能正确的是（电势无穷远为O，取桌面为重力势能零势面）（ ）
A. B.
C. D.
4. 如图所示，两根等高光滑的圆弧导轨，导轨电阻不计。在导轨顶端右侧连有一阻值为的电阻，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中。现有一根长度稍大于导轨间距的金属棒从导轨最低位置开始，在外力作用下以初速度沿轨道做匀速圆周运动，由运动至最高位置，则该过程中，下列说法正确的是（ ）

A. 通过R的电流方向由里向外B. 通过R的电流大小保持不变
C. 金属棒所受安培力一直减小D. 外力做的功等于整个回路产生的焦耳热
5. 空间有一束均匀足够大的等离子体，以相同的速度进入一间距为的水平面足够大的平行板电容器中，通过控制等离子体入射速度的大小，让其在平行板中沿直线运动。随即进入一横截面直径也为的电磁流量计中。已知平行板电容器电压恒定，垂直纸面向里的磁场磁感应强度分别是，其中保持不变，不考虑重力的影响，以下说法错误的是（ ）
A. 点电势高于点电势B. 仅增大，电压表示数增大
C. 仅增大，电压表示数增大D. 电容器上极板带正电
6. 如图平行板电容器通过导线与二极管，直流电源相连，电容器上下极板分别是板，板，且下极板接地。是极板中间的某一点，位置不发生改变。以下说法正确的是（ ）
A. 板上移一点，两板之间电势差不变，点电势升高
B. 板上移一点，两板之间电场强度增大，点电势降低
C. 板下移一点，两板之间电场强度增大，点电势不变
D 板下移一点，两板之间电势差变大，点电势不变
7. 如图所示，在平面直角坐标系内有半径为的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，圆心与坐标原点重合。在坐标为的点放置一个粒子源，该粒子源能在纸面内以速率v（未知量）向各个方向发射大量的带正电的粒子，且沿Y轴正方向射入的粒子恰好从圆形磁场的最左端点射出。若粒子进入磁场时的速率变为，则有粒子射出的圆形磁场的弧长为（不计粒子的重力及粒子间的相互作用）（ ）
A. B. C. D.
8. 甲乙丙三个金属线框的匝数，面积，电阻均相同，线框上有磁场的区域，磁感应强度都相同。现让三个线框以相同的角速度绕各自正中间竖直轴逆时针转动。下列说法正确的是（ ）
A. 甲乙两线框产生的感应电流的有效值之比
B. 甲丙两线框感应电流的峰值一样大
C. 图中甲线框此时处于中性面，磁通量最大，磁通量的变化也最快
D. 计算线框的电荷量中的i是电流的有效值
9. 一质量为、带电量为的小球，以初速度冲上一质量为，半径为的四分之一绝缘光滑圆槽。整个空间置于竖直向下，电场强度为的匀强电场中。所有接触面均光滑，则从小球开始冲上圆槽到上升到最高点过程中，下列说法正确的是（ ）（重力加速度）
A. 小球和槽组成系统机械能守恒B. 小球和槽之间的弹力对槽做正功
C. 整个过程小球的电势能增加了D. 小球离开槽后继续上升的高度为
10. 如图，一个粗糙绝缘斜面固定在地面，一质量为的带有正电荷的物块从斜面顶端由静止释放，物块以加速度沿斜面匀加速运动到斜面底端，末速度大小为v，则下列几种情况描述中，正确的有（ ）
A. 若在物块释放时，在其上放一个粗糙程度很大的质量为的物块，则两物块一起运动的加速度与相同，末速度与相同
B. 若在物块释放时，在空间加一竖直向下的匀强电场，则物块运动的加速度大于，末速度大于
C. 若在物块释放时，在空间加一沿斜面向下的匀强电场，则物块运动的加速度大于，末速度大于
D. 若在物块释放时，在空间加一垂直于纸面向里的磁场，则物块运动的加速度小于，因洛伦兹力不做功，故物块末速度仍为v
二、实验题（11题6分，12题10分，共计16分）
11. 某实验小组设计了一个探究“碰撞”类型的实验。如图，在光滑水平桌面上，将一质量为，带电量为的小球从处以速度v沿轴正方向抛出。整个空间存在垂直于桌面向上的匀强磁场，磁感应强度为。将一质量为不带电的绝缘小球放在轴正方向的某位置，已知两小球碰撞过程中的电荷量始终不变。
（1）为保证小球能沿轴正方向撞到小球，则小球应放在___________处，小球A初速度___________。
（2）在（1）问情况下，若AB小球的碰撞是弹性碰撞，则小球碰后经过轴正方向的___________处。
12. 某同学在学习多用电表后，自己动手改装了一个多用电表。改装后其内部结构如图所示。已知微安表满偏电流为，内阻为，两个电源的电动势。改装后通过控制开关，使该电表的电压档有四个量程的档位，量程最小是，量程最大的是。

（1）由以上信息可知___________，___________。
（2）使用该电表欧姆档进行测量时，将闭合，接1位置，此时对应的档位是档，现将断开，接2位置，则对应的档位应为___________档（填“”“”“”“”）。
（3）将闭合，接1位置，用欧姆档档去测一未知电阻的阻值，若，在测量电阻时，微安表的指针偏转了满偏的三分之一，则___________。
（4）在（3）的情况下，该同学发现该电池的电动势标值与实际值一致，内阻的标称值比实际值小，则的测量值___________（填“偏大”、“偏小”、“不变”）。
三、解答题（13题12分，14题14分，15题18分）
13. 用一台输出电压为的发电机，通过两个变压器为一个额定电压为的用电器远距离供电。发电机到变压器Ⅰ之间的电线电阻可视为，输电线上的总电阻可视为。已知输电线上输入的电压，电流大小为。当用电器正常工作时。
（1）求变压器Ⅱ中原副线圈匝数之比；
（2）求变压器Ⅰ中原副线圈匝数之比。
14. 是两个可视为质点的小球，小球的质量为，小球的质量为，其中不带电，的电荷量为。开始时，之间有一压缩的弹簧，弹簧与、均不相连，弹簧处于锁定状态，A，B保持静止。现解除锁定，弾簧完全伸展开后，A小球恰好能沿管道运动到左边管的最高点，已知左边管是半径为的半圆管，右边是一半径未知的半圆弧，圆弧区域有水平向左的、电场强度为的匀强电场，不计一切摩擦阻力（重力加速度）。
（1）求开始时弹簧的弹性势能。
（2）若小球也能到达圆弧最高点，求圆弧半径的最大值。
15. 如图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域所有空间存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度均为，质量均为的金属棒放在导轨上，开始在外力作用下，让两棒保持静止。已知，棒电阻不能忽略，a棒和所有导轨电阻均不计，Ⅰ、Ⅱ区域导轨宽度均为，Ⅰ、Ⅱ区域导轨之间连接处绝缘（Ⅱ、Ⅲ区域导轨接触处导电良好），Ⅲ区域导轨宽度为。Ⅰ区域导轨倾斜放置，倾角为，Ⅱ、Ⅲ区域导轨水平放置，且足够长。在Ⅰ区域导轨上接入一个电容的电容器，初始时电容器电荷量为0。现将两棒由静止释放，当棒沿Ⅰ区域导轨运动到Ⅱ区域导轨上时速度为，不计一切摩擦阻力。（重力加速度）
（1）求a棒沿Ⅰ区域倾斜导轨下滑的距离。
（2）求b棒从开始运动到稳定状态，通过的电荷量。
（3）若仅将Ⅲ区域磁场强度变成原来的2倍，其他条件不变，仍将a由静止释放，求以后的运动过程中b棒上总共产生的焦耳热。