山西省2021-2022学年高二下学期物理3月联考试卷

试卷更新日期：2022-04-21 类型：月考试卷

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一、单选题

1. 2021年10月21日，我国首台 $5 M W$ 永磁直驱海上风力发电机成功下线。如图为海上风力发电机，若旋转电枢式发电机产生的感应电动势为 $e_{1} = 110 \sqrt{2} s i n 100 π t (V)$ ，仅将风力发电机的转速增加到原来的2倍，其他条件不变，则感应电动势 $e_{2}$ 为（）

A、 $e_{2} = 440 \sqrt{2} s i n 50 π t (V)$ B、 $e_{2} = 440 \sqrt{2} s i n 200 π t (V)$ C、 $e_{2} = 220 \sqrt{2} s i n 200 π t (V)$ D、 $e_{2} = 220 \sqrt{2} s i n 50 π t (V)$

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2. 一个质量为 $0.45 k g$ 的足球以 $8 m / s$ 的速度飞来，运动员把它以 $12 m / s$ 的速度反向踢出。已知运动员与足球的作用时间为 $0.2 s$ 。下列说法正确的是（）

A、运动员对足球的平均作用力大小为 $90 N$ B、运动员对足球的平均作用力大小为 $45 N$ C、运动员对足球做的功为 $36 J$ D、运动员对足球做的功为 $3.23 J$

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3. 如图所示，小车内一根沿竖直方向的轻弹簧和一条与竖直方向成 $α$ 角的细绳共同拴接一小球。当小车和小球相对静止并一起在水平面上运动时，下列说法正确的是（）

A、细绳一定对小球有拉力的作用 B、轻弹簧一定对小球有弹力的作用 C、细绳一定对小球有拉力的作用，但是轻弹簧不一定对小球有弹力的作用 D、细绳不一定对小球有拉力的作用，轻弹簧对小球也不一定有弹力的作用

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4. 如图所示为远距离输电示意图，发电机输出正弦式交变电压瞬时值表达式为 $u = 220 \sqrt{2} s i n 100 π t V$ ，则（）

A、当用户用电器的总电阻增大时，输电线上损失的功率减小 B、发电机输出交流电的电压有效值是 $220 \sqrt{2} V$ C、输电线的电流只由降压变压器原、副线圈的匝数比决定 D、用户用电器上交流电的频率是 $100 H z$

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5. 用质谱仪测量带电粒子的比荷，其原理如图所示，A是粒子源，释放出的带电粒子（不计重力）经小孔 $S_{1}$ 飘入电压为U的加速电场（初速度可忽略不计），加速后经小孔 $S_{3}$ 进入磁感应强度大小为B的匀强磁场中，最后打在照相底片上的D点。测得D点到 $S_{3}$ 的距离为d，则该粒子的比荷等于（）

A、 $\frac{8 U}{B^{2} d^{2}}$ B、 $\frac{4 U}{B^{2} d^{2}}$ C、 $\frac{2 U}{B^{2} d^{2}}$ D、 $\frac{U}{B^{2} d^{2}}$

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6. 2020年5月5日，长征五号B火箭首飞成功，新一代载人飞船试验船和柔性充气式货物返回舱被送入预定轨道，中国空间站建造拉开序幕。若试验船绕地球做匀速圆周运动，它与地心的连线在单位时间内扫过的面积为S。已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，则试验船的轨道半径为（）

A、 $\frac{g R^{2}}{4 S^{2}}$ B、 $\frac{4 S^{2}}{g R^{2}}$ C、 $\frac{16 π S^{3}}{g R^{2}}$ D、 $\frac{g R^{2}}{16 S^{3}}$

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7. 如图甲、乙、丙所示，将完全相同的电源、导体棒 $a b$ 和平行金属导轨形成闭合回路放入磁感应强度大小相等的匀强磁场中。甲、乙中导轨平面水平，丙中导轨与水平面成 $θ$ 角。甲、丙中磁场方向均垂直导轨平面向上，乙中磁场方向与水平面成 $θ$ 角。三图中导体棒均静止，则（）

A、甲图中导体棒对导轨压力最大 B、乙图中导体棒对导轨压力最大 C、乙图中轨道对导体棒的摩擦力最大 D、丙图中轨道对导体棒的摩擦力一定沿轨道向下

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8. 在真空中，一点电荷在M、N两点产生的电场强度方向如图所示。若N点的电场强度大小为 $E = 320 N / C$ ， $s i n 53 ° = 0.8$ ， $c o s 53 ° = 0.6$ ，则在M、N两点的连线上，电场强度的最大值为（）

A、 $440 N / C$ B、 $470 N / C$ C、 $500 N / C$ D、 $530 N / C$

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二、多选题

9. 如图所示，用轻绳将一条形磁铁竖直悬挂于O点，在其正下方的水平绝缘桌面上放置一铜质圆环。现将磁铁从A处由静止释放，经过最低处B，再摆到左侧最高处C，圆环始终保持静止，则（）

A、A，C两点处在同一水平高度 B、从A到B的过程中，圆环对桌面压力大于圆环重力 C、从A到B的过程中，圆环受到摩擦力方向水平向右 D、从B到C的过程中，圆环受到摩擦力方向水平向左

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10. 如图甲所示，理想变压器原线圈匝数 $n_{1} = 1500$ 匝，副线圈的匝数为 $n_{2} = 750$ 匝，输入端M、N所接的正弦式交变电压u随时间t的变化关系如图乙所示。 $R_{1}$ 为定值电阻， $R_{2}$ 为滑动变阻器，电表均为理想交流电表，下列判断正确的（）

A、原线圈接交变电压的表达式为 $u = 36 \sqrt{2} s i n 100 π t (V)$ B、电压表 $V_{2}$ 的示数为 $18 V$ C、若将变阻器的滑片P向上滑动，电压表 $V_{2}$ 示数变大 D、若将变阻器的滑片P向下滑动，电流表A读数将减小

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11. 如图所示，一根不计重力的长为l的细绳一端固定在O点，另一端系着质量为m的小球A，小球在最低点时获得一个水平方向的初速度 $v_{0} = 2 \sqrt{g l}$ ，不计一切阻力，重力加速度为g。下列说法正确的是（）

A、小球A将在竖直平面内做圆周运动 B、小球在最低点时受到细绳的拉力 $F = 5 m g$ C、小球在O点下方摆动过程中受到的细绳的拉力做的功不为零 D、若在与O点等高、距O点 $\frac{l}{2}$ 处有一光滑的钉子，则小球到达圆周运动最高点时细绳的拉力 $F^{^{'}} = m g$

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12. 如图甲所示，一质量 $m = 1 k g$ 的小物块以初速度 $v_{0} = 1 m / s$ 滑向匀速运动的水平传送带左端，之后小物块在传送带上从左端运动到右端过程的 $v - t$ 图像如图乙所示，取 $g = 10 m / s^{2}$ ，则下列说法正确的是（）

A、小物块与传送带之间的动摩擦因数为0.067 B、小物块相对传送带滑动的位移为 $6 m$ C、小物块与传送带间因摩擦产生的热量为 $2 J$ D、水平传送带的长度为 $18 m$

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三、实验题

13. 在用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”实验时所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架、光电门等组成，如图甲所示。
其主要实验步骤如下：
①将气垫导轨组装并调节水平，在气垫导轨上适当位置固定两个光电门1、2；
②把滑块2静止放在气垫导轨的中间，滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；
③释放滑块1，滑块1通过光电门1的挡光时间 $Δ t_{1} = 0.025 s$ ，滑块1通过光电门1后与光电门2左侧固定有橡皮泥的滑块2碰撞，碰撞后黏在一起，滑块2通过光电门2的挡光时间 $Δ t_{2} = 0.053 s$ ；
④测出挡光片的宽度d如图乙所示。
通过实验回答下列问题：

(1)、螺旋测微器的示数为 $m m$ 。

(2)、若已知滑块1的质量 $m_{1} = 115 g$ ，在误差允许范围内，碰撞前后两个滑块的 $m v$ 之和是相等的，则滑块2的质量 $m_{2} =$ g（结果保留三位有效数字）。

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14. 某实验小组用图甲所示电路测量电源的电动势E和内阻r，图中的电流表最大量程为 $0.6 A$ ，定值电阻 $R_{0}$ 阻值为 $2 Ω$ 。

(1)、已知电流计G的满偏电流 $I_{G} = 200 m A$ 、内阻 $r_{G} = 0.50 Ω$ ，电路中已将它改装为最大量程 $3 V$ 的电压表，则 $R_{1} =$ $Ω$ 。

(2)、通过移动变阻器R的滑片，得到多组电流表A和电流计G的读数，作出如图乙的图像。某次测量时，电流表A的示数如图丙，则此时通过电源的电流为 $m A$ ；电源的电动势 $E =$ V（结果保留2位有效数字），内阻 $r =$ $Ω$ （结果保留2位有效数字）。

(3)、该实验电源电动势的测量结果与准确值相比（填“偏大”“偏小”或“相等”）。

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四、解答题

15. 某同学发现直流电动机可以作为发电机使用，把直流电动机连接成如甲图所示电路，若用机械带动线圈 $a b c d$ 在匀强磁场中绕轴匀速转动，回路中便会产生电流。已知线框所处匀强磁场的磁感应强度大小为B，线圈面积为S，线圈匝数为n，线圈转动角速度为 $ω$ ，定值电阻的阻值为R，其他电阻不计。

(1)、在乙图中画出输出的电压u随时间t变化规律的图线；

(2)、求线圈转动一周电阻R中产生的焦耳热。

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16. 如图甲所示，两根足够长、电阻不计且相距 $L = 1 m$ 的光滑平行金属导轨固定在倾角为 $θ = 37 °$ 的绝缘斜面上，导轨上端接一 $R = 1 Ω$ 的电阻，两导轨间有一磁感应强度大小 $B = 1 T$ 、方向垂直斜面向上的匀强磁场，现将一质量为 $m = 1 k g$ 、电阻为 $r = 1 Ω$ 、长度为 $L = 1 m$ 的金属棒 $a b$ 放置在导轨顶端附近，金属棒与导轨接触良好，在 $t = 0$ 时将金属棒 $a b$ 由静止释放，已知金属棒 $a b$ 中的电流随时间变化的关系如图乙所示，重力加速度大小g取 $10 m / s^{2}$ ， $s i n 37 ° = 0.6$ ， $c o s 37 ° = 0.8$ ，求：

(1)、 $t = t_{1}$ 时，金属棒 $a b$ 的加速度大小a；

(2)、若在 $0 ∼ t_{1}$ 时间内，金属棒 $a b$ 沿着斜面下滑的距离为 $x_{1} = 0.5 m$ ，则这段时间内通过金属棒 $a b$ 的电荷量q及其产生的焦耳热Q。

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17. 如图所示，质量M=2kg的长木板放置在水平地面上，一质量m=1kg的滑块（可视为质点）放在木板的左端，两者均静止。扳动弹簧枪的扳机，一个质量m₀=0.5kg的橡胶弹丸以速度v₀=18m/s射出后与滑块发生弹性碰撞，最终滑块恰好没有离开木板。已知重力加速度大小为g取10m/s² ，木板与水平地面间的动摩擦因数μ₁ =0.1，滑块与木板间的动摩擦因数μ₂=0.5。求：

(1)、碰撞后橡胶弹丸的速度；

(2)、木板的长度。

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18. 如图所示，虚线ab、cd相互垂直且相交于c点，虚线ce与ab的夹角为 $3 0^{∘}$ ，虚线ce与cd间存在平行于ce的匀强电场，在虚线cb与cd间存在一磁感应强度为B、垂直纸面向外的矩形匀强磁场（图中未画出）。一质量为m、电荷量为+q、重力可忽略不计的粒子由虚线ce上的某位置O（图中未画出）沿垂直于ce的方向射入匀强电场，经过一段时间粒子由cd上的M点离开电场，速度方向与cd成 $6 0^{∘}$ 角；然后粒子进入磁场，已知粒子离开磁场时速度大小为v方向与cd平行向左，且粒子沿直线运动一段时间后到达虚线ab上的N点（图中未画出）。已知c、M两点之间的距离为L，求：

(1)、电场强度的大小；

(2)、粒子在电场和磁场中运动的总时间；

(3)、磁场面积的最小值以及c、N两点之间的距离。

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