2024~2025学年安徽省智学大联考·皖中名校联盟高二上学期期末联考物理试卷（解析版）

这是一份2024~2025学年安徽省智学大联考·皖中名校联盟高二上学期期末联考物理试卷（解析版），共19页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1. 某些金属、合金和金属化合物在温度很低时，电阻率会突然降至以下，称为零电阻现象，或超导现象。下列关于电阻和电阻率的说法正确的是（ ）
A. 导体对电流的阻碍作用叫导体的电阻，因此只有导体中有电流通过时才有电阻
B. 由可知，电阻与电压、电流都有关系
C. 由可知，电阻与导体的材料、长度和横截面积有关系
D. 对一个长方体状的金属导体，无论如何接入电路，其阻值均相同
【答案】C
【解析】A．导体对电流的阻碍作用叫导体的电阻，只跟导体的几何形状和材料性质有关，跟导体中是否有电流通过无关，A错误；
B．是电阻的定义式，R与电压和电流无关，B错误；
C．是电阻的决定式，导体的电阻与导体的材料、长度和横截面积有关系，C正确；
D．对一个长方体状的金属导体，根据可知，导体接入电路的方式不同，其l和S的比值不同，阻值不相同，D错误。
故选C。
2. 如图所示，在一通有恒定电流的长直导线的右侧，有一带负电的粒子以初速度沿平行于导线的方向射出。粒子重力及空气阻力均忽略不计，现用虚线表示粒子的运动轨迹，则下列选项中可能正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】根据右手螺旋定则可知，在导线右侧磁场方向垂直纸面向里，根据左手定则，判断粒子受力的方向向右，因此粒子向右侧偏转，由于是非匀强磁场，故不是圆周运动。
3. 如图所示，一质量为m的物体以速率v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2mv
D. 运动半周的过程中，合外力的冲量为零
【答案】C
【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；
CD．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2mv，故C正确，D错误。
4. 如图所示属于交变电流的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】ABD．电流数值总为正值，表示电流方向不变，是直流电，故ABD错误；
C．图中电流强度大小不随时间变化，但方向随时间做周期性改变，是交变电流，故C正确。
故选C。
5. 某同学网上购买音乐会门票后，直接通过“刷身份证”方式即可顺利检票。当该同学的身份证靠近检验机器时，机器的感应电路中就会产生电流，识别听众身份，极大的提高了检票效率。下列说法正确的是（ ）
A. 读取身份证的机器内部设有天线，通电工作时会在周围产生磁场，这是电磁感应现象
B. 身份证靠近读卡机器时，会使机器产生感应电流，这是电流的磁效应
C. 只要导体做切割磁感线运动，一定能产生感应电流
D. 身份证靠近读卡机器时，读卡器内闭合线圈磁通量发生变化，产生感应电流
【答案】D
【解析】A．读取身份证的机器内部设有天线，通电工作时会在周围产生磁场，这是电流的磁效应，不是电磁感应现象，故 A错误；
B．身份证靠近读卡机器时，机器产生感应电流是因为机器发射的射频信号使身份证中的芯片产生感应电流，进而使机器的感应电路中产生电流，这是电磁感应原理，不是电流的磁效应， 故B错误；
C．产生感应电流的条件为：①闭合电路，②磁通量变化。而导体做切割磁感线运动时只能确定切割部分的导体一定产生感应电动势，但电路是否闭合不确定，故只能说导体内可能会产生感应电流， 故C错误；
D．根据产生感应电流的条件可知，只要穿过闭合线圈的磁通量发生变化，线圈中一定有感应电流。故 D正确。
故选D。
6. 如图所示为某同学利用电磁阻尼设计的用于缓冲阻拦遥控小车运动的原理简图（俯视）。遥控小车底面安装有单匝矩形金属线框（线框与水平地面平行），小车以初速度向右通过竖直向下的有界匀强磁场。已知小车和金属线框的总质量，金属框宽、长，电阻，磁场宽度，磁感应强度，不计摩擦。下列结论正确的是（ ）

A. 线框在进入磁场的过程中，通过导线截面的电量为
B. 线框进入磁场过程的发热量等于穿出磁场过程的发热量
C. 线框穿过磁场的过程中，感应电流的方向为先abcda，后adcba
D. ab边刚进入磁场时，线框中产生的感应电流大小为，小车的加速度大小为
【答案】A
【解析】A．由
，，
可得
故A正确；
B．由
，，
联立解得
可知，进磁场过程中的平均安培力较大，进磁场和出磁场过程的位移相等，由可知，进磁场过程中克服安培力做功多，因此线框进入磁场过程的发热量大于穿出磁场过程的发热量，故B错误；
C．由楞次定律判断，进入过程电流方向adcba，穿出过程电流方向为abcda，故C错误；
D．ab边刚进入磁场时，由
，
可得ab边刚进入磁场时，线框中产生的感应电流大小为
小车受到的安培力为
由牛顿第二定律，解得小车的加速度大小为
故D错误。
故选A
7. 如图，在磁感应强度大小为B匀强磁场区域内，与磁场方向垂直的水平面内有两根固定的足够长的平行金属导轨，导轨间的距离为L，导轨上平行放置两根导体棒ab和cd，构成矩形回路。已知两根导体棒的质量均为m、电阻均为R，其他电阻忽略不计，导体棒均可沿导轨无摩擦滑行。初始时刻ab棒静止，给cd棒一个向右的初速度v0。两导体棒在运动中始终不接触。下列说法中正确的是（ ）
A. cd棒开始运动时，ab棒中电流方向为b→a，大小为
B. 当cd棒速度减为0.8v0时，ab棒的加速度大小为
C. 从开始运动到最终稳定，电路中产生的电能为
D. ab棒的最终速度为v0
【答案】B
【解析】A．cd棒开始运动时，根据右手定则，cd棒电流方向由d到c，ab棒电流由a→b，电流大小为
故A错误；
B．两棒组成的系统动量守恒，则有
解得
则此时回路电流为
ab棒受到的安培力为
ab棒的加速度大小为
故B正确；
CD．稳定时两棒共速v，根据动量守恒可得
解得
根据能量守恒可得电路中产生的电能为
故CD错误。
故选B。
8. 两间距为光滑导轨水平放置于的竖直向下匀强磁场中。导轨左端接一单刀双掷开关，一电容为的电容器与定值电阻分别接在1和2两条支路上，其俯视图如图。导轨上有一质量为的金属棒与导轨垂直放置。将开关S接1，时刻起，金属棒ab在的恒力作用下由静止开始向右运动，经过时间t，ab的位移大小为。忽略导轨和导体棒的所有电阻，电容器耐压值很大，不会被击穿。下列说法正确的是（ ）
A. ab棒做加速度逐渐减小的加速运动
B.
C. 在t时刻撤去拉力F，并将开关拨向2，导体棒做匀减速运动
D. 在t时刻撤去拉力F，并将开关拨向2，R上消耗的焦耳热为8J
【答案】D
【解析】A．ab棒由牛顿第二定律得
又
，，
得
则
做匀加速直线运动，故A错误；
B．根据
得
，
故B错误；
C．在t时刻撤去拉力F，并将开关拨向2，导体棒受到的安培力与 v成正比，故加速度越来越小，故 C错误；
D．在t时刻撤去拉力F，并将开关拨向2， R上消耗的焦耳热为导体棒的动能转化而来，故
故 D正确。
故选D。
二、多选题：本大题共2小题，共8分。
9. “道路千万条，安全第一条”。酒精测试仪常用于对机动车驾驶员是否酒后驾驶的现场检测，其工作原理如图所示。酒精气体传感器的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小，电源的电动势为E，内阻为r，电路中的电表均为理想电表。测试仪可根据电压表读数变化判断驾驶员饮酒情况。当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，下列说法正确的是（ ）
A. 电压表的示数变小，电流表的示数变大
B. 酒精气体浓度越大，灯泡越亮，电容器带电量越大
C. 适当增大灯泡的电阻值，则同等酒精气体浓度下吹气前后电压表示数变化会更大
D. 电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比保持不变
【答案】AD
【解析】AB．当吹入酒精气体时，传感器电阻减小，则回路总电阻减小，电流变大，设灯泡电阻为，根据0，U减小，灯泡L变亮，电流表示数变大，则传感器上的电压减小，即电压表示数减小，电容器两板间电压减小，带电量减小。故A正确，B错误；
C．由闭合电路欧姆定律可知，同等酒精浓度下吹气前后，即R的变化量相同，增大，则增大，则有减小，C错误；
D．由闭合电路欧姆定律可知
既电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比保持不变，故D正确。
10. 如图所示，为消防员在户外进行体能和耐力训练的示意图。一个顶部水平，质量的物块在水平拉力的作用下，以的速度在雨天的户外匀速行驶。单位时间内落在物块上方的雨水质量为Q，，雨水的速度大小为，方向与竖直方向呈，雨水落在物块顶部后不反弹且立即从侧边流走，与地面的动摩擦因数，则下列说法正确的是（ ）
A. 雨水对物块的竖直冲击力为8N
B. 雨水对物块的竖直冲击力为11N
C. 地面对物块的摩擦力大小为54N
D. 内地面对物块的冲量大小为
【答案】AC
【解析】AB．在极短时间内，落在物块顶部的质量
雨水落在物块顶部后不反弹，根据动量定理得
由于，故
故A正确，B错误；
C．地面对物块的摩擦力为滑动摩擦力，假设为 f，由
，
得
故C正确；
D．由于，故
，
得
得地面对物块的冲量大小为
故D错误。
故选AC。
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11. 某实验小组的同学利用图甲所示的装置完成“验证动量守恒定律”的实验。将斜面固定在水平桌边O，轻弹簧固定在水平桌面上。用A球将弹簧压缩到位置K处，小球B放在桌子边缘。实验时从同一位置K由静止释放入射小球A，用复写纸记录未放被碰小球B时，入射小球A的平均落点P，以及A球与B球碰撞后，A，B两球平均落点位置M、N，并测得它们到抛出点O的距离分别为OP、OM、ON。
（1）若入射小球的质量为，半径为；被碰小球的质量为，半径为，则要求（ ）
A. ，B.
C. ，D. ，
（2）小球释放后落在复写纸上会在白纸上留下印迹。多次实验，白纸上留下多个印迹，如果用画圆法确定小球的落点，图乙中画的三个圆最合理的是圆__________（填“a”“b”或“c” ）；
（3）如果A，B两球在碰撞过程中动量守恒，则、、OP、OM、ON之间需满足的关系式是__________。
【答案】（1）C （2）c （3）
【解析】（1）取碰撞前小球A的速度方向为正方向，根据动量守恒和能量守恒定律得
，
解得
，
为防止碰撞后入射球反弹，则
为了防止入射球碰后反弹，且两小球发生对心正碰，一定要保证入射球的质量大于被碰球的质量，即
两球半径相等，即
（2）采用画圆法确定小球的平均落点位置，应该让所画圆尽可能把大多数点包进去，且圆的半径最小，这样所画圆的圆心即为小球落点的平均位置，图乙中画的三个圆最合理的是圆 c。
（3）不放被碰小球时，小球落在P点，设斜面倾角为，由平抛运动规律得
，
解得
同理可解得
，
所以只要满足
即
则说明两球碰撞过程中动量守恒。
12. 某研究性学习小组同学们从废旧的玩具中拆出若干节相同规格的电池，想测量该电池组的电动势和内阻，于是利用一个电阻箱R和多用电表设计实验方案。
（1）同学们先用多用电表的直流电压10V挡，粗略测量了电池组的电动势，读数如图甲所示，读数为__________V。
（2）将多用电表的选择开关旋至直流电压挡，闭合开关S，如图乙所示。多次改变电阻箱的阻值R，记录下对应的电压U。以为纵轴、为横轴，根据实验数据作出图线如图丙所示。若不考虑多用电表对电路的影响，干电池的电动势__________V，内阻__________计算结果均保留两位有效数字）。若考虑多用电表内阻的影响，则电动势的测量值__________真实值（选填“大于”“小于”或“等于”）。
（3）同学们分别用不同的电池组（均由同一规格相同数量的干电池串联而成）完成上述实验后，发现不同电池组的电动势基本相同，只是内阻差异较大。同学们选择了内阻差异较大的A、B两个电池组进一步探究，对电池组内阻的热功率和总功率分别随路端电压U变化的关系进行了猜想，并分别画出了如图乙所示的和图像。若已知B电池组的内阻较大，则下列各图中可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】（1）8.0 （2）9.1 1.3 小于 （3）AC
【解析】（1）多用电表的直流电压10V挡最小刻度是，不需要估读到下一位，因此读数为。
（2）[1] [2]由闭合电路的欧姆定律有
结合图象解得
，
[3]考虑到多用电表的分流，导致干路电流偏小，根据闭合电路欧姆定律
则测量值小于真实值。
（3）AB．电池组内阻的热功率
对于相同的U值，r越大，对应的越小，故A正确，B错误;
CD．总功率
对于相同的U值，r越大，对应的越小，故C正确，D错误。
故选AC。
四、计算题：本大题共3小题，共30分。
13. 如图所示，理想变压器的原副线圈匝数分别为、，在原副线圈的回路中分别接有阻值为、的电阻，原线圈一侧接在电压为220V的正弦交流电上。
（1）若，求原副线圈两端的电压比和原副线圈两端的电流比；
（2）若，，求原线圈两端的电压。
【答案】（1）， （2）
【解析】（1）根据变压器原理，原副线圈两端的电压比为
原副线圈两端的电流比为
（2）由公式
，，
解得
，
原线圈电路
其中
联立解得，原线圈两端的电压为
14. 在xOy平面内，的区域内有竖直向上的匀强电场，电场强度大小为，在区域内，处于第一象限的匀强磁场，磁感应强度为（未知）；处于第四象限的匀强磁场，磁感应强度为（未知），大小关系为，均垂直于纸面向外，如图所示。一质量为m、带电荷量为的粒子，在时刻，从P点（P点的横坐标为）以速度沿x轴正向水平射出，恰好从坐标原点进入第一象限，不计粒子的重力。
（1）求P点坐标；
（2）若粒子最终垂直磁场右边界射出磁场：
①求磁感应强度最小值；
②若粒子两次进入第四象限，求粒子在磁场中运动的时间t。
【答案】（1） （2）①；②
【解析】（1）电场中水平方向匀速运动有
竖直方向做匀变速运动，有
，
代入数据得
故P点坐标为。
（2）①在O点，有
，
所以
，
粒子进入磁场后，第一次恰好垂直磁场右边界射出，此时B最小，如图所示
由几何关系知
又有
解得的最小值
②要求粒子两次进入第四象限，则运动轨迹如图
由洛伦兹力提供向心力有
，
则有
且满足关系
由洛伦兹力提供向心力有
解得
粒子在磁场中的运动时间
粒子在磁场中的运动时间
所以粒子在磁场中运动时间
15. 已知变化的磁场会在空间中产生感应电场，其电场线是在水平面内是一系列以О为圆心的同心圆，同一条电场线上各点场强大小相等，即，为电场线所在圆半径，为与电场线重合的单匝线圈所产生的感应电动势。电子感应加速器就是利用感应电场使电子加速的设备，它的基本原理如图甲所示。上下两磁铁间形成Ⅰ和Ⅱ两个磁场区，且且为常数），如图乙。两个磁场的圆心均为O，磁场区域Ⅰ的半径为，磁场区域Ⅱ的半径为，，其余地方没有磁场。已知电子质量为m，电荷量大小为e，在时电子在磁场Ⅱ某位置由静止释放，接下来假设电子会在以O点为圆心，半径为的圆周上运动。求：
（1）在时，通过整个磁场截面的磁通量大小；
（2）在磁场Ⅰ的边界线上产生的涡旋电场场强大小E；
（3）电子做圆周运动时的半径大小r。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）设磁场区域Ⅰ的面积为，磁场区域Ⅱ的面积为，则
又因，，因此整个磁场截面的磁通量大小满足
（2）根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势为
得
磁场Ⅰ的边界线上产生的涡旋电场场强大小E与电动势满足
得
（3）假设电子运动轨迹围成的面积为
其中
联立以上两式，得
设感生电场的电场强度为E，根据电动势的定义可得
电子沿切线方向的加速度
t时刻电子的速度为
又洛伦兹力提供向心力，有
联立以上各式，得