云南省下关教育集团2023-2024学年高二上学期12月段考（二）物理试题
试卷更新日期：2024-01-04 类型：月考试卷
一、选择题（本大题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求；第9~12题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）
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1. 扫描隧道显微镜（STM）可用来探测样品表面原子尺度上的形貌。为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示。无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是（ ）
A、
B、
C、
D、
2. 如图所示，在圆柱形区域内存在方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场，在此区域内，沿水平面固定一半径为r的圆环形光滑细玻璃管，环心O在区域中心。质量为m、电荷量为q的带正电的小球，在管内沿逆时针方向（从上向下看）做圆周运动。当磁感应强度均匀增大时，会产生涡旋电场，其电场线是在水平面内一系列沿逆时针方向的同心圆，同一条电场线上各点的场强大小相等。此小球的（ ）
A、动能保持不变，是因为洛伦兹力和管道的弹力对小球始终不做功 B、动能减小，是因为洛伦兹力对小球做负功 C、动能减小，是因为电场力对小球做负功 D、动能增大，是因为电场力对小球做正功3. 安检门原理图如图所示，左边门框中有一通电线圈，右边门框中有一接收线圈。若工作过程中某段时间内通电线圈中存在顺时针方向（从左向右看）均匀增大的电流，则下列说法正确的是（描述电流方向时均从左向右观察）（ ）
A、无金属片通过时，接收线圈中感应电流的方向为逆时针方向 B、无金属片通过时，接收线圈中感应电流逐渐增大 C、有金属片通过时，接收线圈中感应电流的方向为顺时针方向 D、有金属片通过时，接收线圈中没有感应电流4. 如图所示，直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于ab边向上。ac、bc两金属棒分别串有电压表、电流表，当金属框绕ab边逆时针转动时，下列判断正确的是（ ）
A、电流表没有读数，b、c电势相等 B、电流表有读数，b、c电势不相等 C、电压表没有读数，a、c电势不相等 D、电压表有读数，a、c电势不相等5. 在匀强磁场中，矩形金属导线框绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的电动势e随时间t变化的图像如图所示，下列说法不正确的是（ ）
A、线框产生的电动势最大值为220V B、线框产生的电动势有效值为220V C、时，线框平面与中性面重合 D、此交流电的频率为50Hz6. 如图所示为某种周期性变化的交变电流的电流—时间关系图像，其中前半个周期电流按正弦规律变化，则一个周期内该电流的有效值为（ ）
A、 B、 C、 D、7. 如图甲所示风力发电是一种绿色环保的清洁能源，统计显示，我国风力发电规模已经连续12年位居世界第一。根据电磁感应的基本原理，风力发电可建立如下模型，叶片长度为l的风轮机在风的驱动下，带动内部矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动产生交流电。假设空气密度为 ， 风速为v，发电机将风的动能转化为电能的效率为 ， 发电机正常工作时线圈中产生如图乙所示的正弦交流电，下列说法正确的是（ ）
A、发电机的发电功率 B、若风速加倍，则发电机的功率将变为8倍 C、发电机线圈输出电压的有效值为U D、时，发电机线圈中磁通量的变化率最大8. 如图所示，竖直面内两根足够长的光滑金属导轨平行固定放置，底端通过导线与阻值为r的电阻连接，与导轨接触良好的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，导轨、导线和金属棒M的电阻均忽略不计，匀强磁场垂直导轨所在平面向外。现将金属棒M从弹簧原长位置由静止释放，则下列说法正确的是（ ）
A、金属棒M释放瞬间受三个力作用 B、金属棒M受到弹簧的拉力和重力第一次大小相等时，电路中电流最大 C、金属棒M向下运动时，流过电阻的电流方向从Q到P D、金属棒M运动的整个过程中，电阻上产生的总热量小于金属棒M重力势能的减少量9. 如图所示，水平放置足够长光滑金属导轨abc和de，ab与de平行，bc是以O为圆心的圆弧导轨，圆弧be左侧和扇形Obc内有方向如图的匀强磁场，金属杆OP的O端与e点用导线相接，P端与圆弧be接触良好，初始时，可滑动的金属杆MN静止在平行导轨上，若杆OP绕O点在匀强磁场区内从b到c匀速转动时，回路中始终有电流，则此过程中，下列说法正确的有（ ）
A、杆OP产生的感应电动势恒定 B、杆OP受到的安培力不变 C、杆MN做匀加速直线运动 D、杆MN中的电流逐渐减小10. 如图甲所示为某小型水电站的电能输送示意图，其输入电压如图乙所示。输电线总电阻为r，升压变压器原、副线圈匝数分别为、 ， 降压变压器原、副线圈匝数分别为、（变压器均为理想变压器）。降压变压器右侧部分为一火灾报警系统（报警器未画出），和为定值电阻，R为半导体热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，下列说法正确的是（ ）
A、 B、乙图中电压的瞬时值表达式为 C、R处出现火警时，输电线上的电流增大 D、R处出现火警时，电压表V的示数增大11. 在倾角为的斜面上固定两根足够长的平行金属导轨MN、EF，间距为L，导轨处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨所在平面向下。有两根质量均为m、电阻均为R、长度均为的金属棒ab、cd垂直导轨放置且与导轨接触良好，光滑的ab棒用平行于导轨的不可伸长的轻绳跨过光滑定滑轮与质量为2m的重物P连接，如图所示。初始时作用在ab棒上一个外力（图中未画出）使ab棒、重物P保持静止，cd棒也静止在导轨上且刚好不下滑。已知重力加速度大小为g，导轨电阻不计，cd棒的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现撤去外力，ab棒和重物P从静止开始运动，到cd棒刚好要向上滑动的过程中，下列说法正确的是（ ）
A、重物P向下做加速度不断减小的加速运动 B、cd棒刚好要向上滑动时，ab棒中的电流大小为 C、cd棒刚好要向上滑动时，重物P的速度大小为 D、重物P减少的重力势能等于ab棒、重物P增加的动能与ab、cd棒产生的焦耳热之和12. 如图所示，两条光滑平行金属导轨固定，所在平面与水平面夹角为 ， 导轨电阻忽略不计。虚线ab、cd均与导轨垂直，在ab与cd之间的区域存在垂直于导轨所在平面的匀强磁场。将两根相同的导体棒PQ、MN先后自导轨上同一位置由静止释放，两者始终与导轨垂直且接触良好。已知PQ进入磁场时加速度恰好为零。从PQ进入磁场开始计时，到MN离开磁场区域为止，流过PQ的电流随时间变化的图像可能正确的是（ ）
A、
B、
C、
D、
二、填空、实验题（本大题共2小题，共14分）
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13. 某实验小组在“练习使用多用电表”实验中：
(1)、用多用电表测量某一电学元件，多用电表的选择开关旋至如图甲所示。操作正确，表盘指针如图乙所示，则该电学元件阻值为Ω。(2)、该电学元件可能是____。A、一个阻值未知的电阻 B、“220V 50W”的白炽灯 C、“220V 100W”的白炽灯14. 在“验证动量守恒定律”实验中，实验装置如图甲所示，实验原理如图乙所示。
图14
(1)、实验室有如下A、B、C三个小球条件已知，则实验时入射小球应该选取填选项字母。
(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，白纸上留下了9个印迹，如果用画圆法确定小球的落点P，如图丙所示画的三个圆最合理的是____（填选项前的字母）。A、A B、B C、C(3)、关于本实验，下列说法正确的是____（填选项前的字母）。A、小球每次都必须从斜槽上的同一位置静止释放 B、必须测量出斜槽末端到水平地面的高度 C、实验中需要用到重垂线 D、斜槽必须足够光滑且末端保持水平(4)、若两球发生弹性碰撞，用刻度尺测量M、P、N距O点的距离、、 ， 通过验证等式：（用题中所给字母表示）是否成立，从而验证动量守恒定律。(5)、若两球发生弹性碰撞，则下列式子成立的是____（填选项前的字母）。A、 B、 C、三、计算题（本大题共4小题，共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后结果的不能得分。有数据计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
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15. 如图甲所示为手机无线充电工作原理示意图，它由送电线圈和受电线圈组成。已知受电线圈的匝数为40匝，电阻 ， 在它的c、d两端接一阻值的电阻。设在受电线圈内存在与线圈平面垂直的磁场，其磁通量随时间变化规律如图乙所示，可在受电线圈中产生正弦式交变电流。求：
(1)、交流电压表的示数为多少？(2)、从到时间内，通过电阻R的电荷量。16. 如图所示，一光滑水平轨道上静止一质量为2m的小球B。另一大小相同的质量为m的小球A以速度向右运动并与球发生弹性正碰，求：
(1)、碰撞结束时A球的速度的大小及方向；(2)、碰撞过程B球对A球的冲量大小及方向。17. 如图所示足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度 ， 一端连接的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度。导体棒MN放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好，电阻。导轨的电阻忽略不计。在平行于导轨的拉力作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度。求：
(1)、导体棒的感应电动势E，回路中的感应电流I，导体棒两端的电压U；(2)、拉力F的大小，在0.1s时间内，拉力F的冲量的大小；(3)、在0.1s时间内，拉力F做的功。18. 如图所示，两间距为d的平行光滑导轨由固定在同一水平面上的导轨和竖直平面内半径为r的圆弧导轨组成，水平导轨与圆弧导轨相切，左端接一阻值为R的电阻，不计导轨电阻；水平导轨处于磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，其他地方无磁场。导体棒甲静止于处，导体棒乙从处由静止释放，沿圆弧导轨运动，与导体棒甲相碰后粘合在一起，并在到达水平导轨左端前停下。已知两棒的质量均为m，电阻均为R，始终与导轨垂直且接触良好，重力加速度大小为g，求：
(1)、两棒粘合前瞬间导体棒乙对每个圆弧导轨底端的压力大小N；(2)、两棒在磁场中运动的过程中，电路中产生的焦耳热Q；(3)、两棒粘合后受到的最大安培力。