安徽省阜阳市2023-2024学年高二下学期教学质量统测物理试卷

试卷更新日期：2024-07-10 类型：期末考试

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一、选择题：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. 了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要。以下说法正确的是（　　）

A、麦克斯韦预言并通过实验捕捉到了电磁波，证实了自己提出的电磁场理论 B、奥斯特巧妙地利用带电粒子在磁场中的运动特点，发明了回旋加速器 C、法拉第发现了电磁感应现象，并形象地用“力线”描述了磁场 D、安培发现了电流磁效应现象，使人们对电与磁内在联系的认识更加深入

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2. 如图甲所示，一点光源和一小球分别用轻绳和轻弹簧竖直悬挂，静止时处于同一高度，间距为 $l$ ，竖直放置的光屏与小球水平间距为 $2 l$ ，小球做小振幅运动时，在光屏上可观测到小球影子的运动。以静止时小球在光屏上的投影点O为坐标原点，竖直向上为正方向，小球的振动图像如图乙所示，则（　　）

A、 $t = 0$ 时刻小球处于平衡位置 B、 $t = t_{1}$ 时刻小球的加速度方向向下 C、 $t = t_{2}$ 时刻小球与影子相位差为 $π$ D、 $t = t_{3}$ 时刻影子的位移为 $3 A$

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3. 如图所示是阜阳市某中学教学楼东面墙上的一扇金属窗，将金属窗右侧向外匀速打开，推窗人正好看见太阳冉冉升起。以推窗人的视角来看，在金属窗中地磁场磁通量增大的过程中（　　）

A、穿过金属窗的地磁场水平分量从北指向南 B、金属窗中产生了逆时针电流 C、金属窗竖直边框受到地磁场的安培力不变 D、金属窗中磁通量最大时，感应电动势也达到最大值

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4. 如图甲所示，LC电路中，已充电的平行板电容器两极板水平放置， $i - t$ 图像（图乙）表示电流随时间变化的图像。已知在t=0时刻，极板间有一带负电的灰尘恰好静止。在某段时间里，回路的磁场能在减小，同时灰尘的加速度在增大，则这段时间对应图像中哪一段（　　）

A、0~a B、a~b C、b~c D、c~d

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5. 如图甲所示是一“足球”玻璃球，某次实验过程中将一束蓝光水平向右照射且过球心所在的竖直截面，其正视图如图乙所示，AB是沿水平方向的直径。当光束从C点射入时恰能从右侧射出且射出点为B，已知玻璃球的半径为R，C点到AB竖直距离 $h = \frac{\sqrt{3}}{2} R$ ，且球内的“足球”是不透光体，不考虑反射光的情况下，下列说法正确的是（　　）

A、继续增加h（ $h < R$ ），则光一定不会在右侧发生全反射 B、B点的出射光相对C点入射光方向偏折了30° C、将蓝光换成红光后，光在玻璃球中传播时间将变长 D、用该蓝光做双缝干涉实验，减小双缝间距，其他条件不变，则屏上干涉条纹间距变小

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6. 直立起跳是一项常见的热身运动，运动员先蹲下，然后瞬间向上直立跳起，如图甲所示。一位同学站在力传感器上做直立起跳，从蹲下到跳起过程中力传感器采集到的F—t图线如图乙所示（图线与横轴围成的面积约为30格），重力加速度 $g = 10 {m/s}^{2}$ 。下列说法正确的是（　　）

A、过程中该同学先超重后失重 B、该同学的最大加速度大小为 $30 {m/s}^{2}$ C、该同学完全跳起时的速度为 $2m/s$ D、整个过程中地面对该同学做功为 $1200 J$

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7. 如图所示， $O O^{'}$ 是矩形导线框 $a b c d$ 的对称轴，线框左半部分处于垂直纸面向外的匀强磁场中。下列说法正确的是（　　）

A、将线框 $a b c d$ 向右匀减速平移，线框中产生的感应电流方向为 $a b c d a$ B、将线框 $a b c d$ 向纸面外平移，线框中产生的感应电流方向为 $a b c d a$ C、将线框 $a b c d$ 以 $a d$ 为轴向外转动60°，线框中产生的感应电流方向为 $a d c b a$ D、将线框 $a b c d$ 以 $O O^{'}$ 为轴 $a d$ 向里转动，线框中产生的感应电流方向为 $a d c b a$

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8. 如图所示，质量为M的半圆柱体放置于水平地面上，O为半圆柱体截面所在面的圆心。空间中存在以O为圆心，沿半径方向往里辐射的磁场，圆弧表面处磁感应强度大小恒为B，质量为m的通电导线静置于半圆柱体上。通电导线与半圆柱体的接触面光滑，初始时通电导线和圆心的连线与水平面的夹角为 $θ$ ，半圆柱体始终保持静止，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（　　）

A、通电导线受到的安培力大小为 $m g \sin θ$ B、地面受到的摩擦力方向向左 C、缓慢减小通电导线中的电流，通电导线受到的支持力减小 D、缓慢减小通电导线中的电流，地面受到的摩擦力一定减小

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二、选择题：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。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

9. 如图所示，M、N是两块水平放置的平行金属板， $R_{0}$ 为定值电阻， $R_{1}$ 和 $R_{2}$ 为可变电阻，开关S闭合。质量为m的带正电荷的微粒从P点以水平速度 $v_{0}$ 射入金属板间，沿曲线打在N板上的O点。若经下列调整后，微粒仍从P点以水平速度 $v_{0}$ 射入，则关于微粒打在N板上的位置说法正确的是（　　）

A、断开开关S，M极板稍微上移，粒子依然打在O点 B、断开开关S，N极板稍微下移，粒子打在O点右侧 C、保持开关S闭合，减小 $R_{1}$ ，粒子依然打在O点 D、保持开关S闭合，增大 $R_{2}$ ，粒子打在O点右侧

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10. 2024年3月24日中国气象局发布预警：未来三天会出现地磁活动，可能会发生中等以上地磁暴甚至大地磁暴，地磁暴的形成主要是因为太阳辐射出大量高能粒子流。而地球时刻面临着这些粒子流的轰击，幸好由于地磁场的存在而改变了这些带电粒子的运动方向，使很多带电粒子不能到达地面，避免了对地面上生命的危害。赤道剖面外地磁场可简化为包围地球厚度为d的匀强磁场，方向垂直该剖面，如图所示。宇宙射线中对地球危害最大的带电粒子主要是 $β$ 粒子。设 $β$ 粒子的质量为m，电荷量为e，最大速率为v，地球半径为R，匀强磁场的磁感应强度为B，不计大气对 $β$ 粒子运动的影响，下列说法正确的是（　　）

A、要使在赤道平面内从任意方向射来的 $β$ 粒子均不能到达地面，磁场厚度至少为 $\frac{2 m v}{e B}$ B、要使在赤道平面内从任意方向射来的 $β$ 粒子均不能到达地面，磁场厚度至少为 $\frac{m v}{e B}$ C、若 $d = 2 R$ ，粒子以 $\frac{e B d}{m}$ 的速度沿径向射入磁场时，恰好不能到达地面 D、若 $d = 2 R$ ，粒子以 $\frac{e B d}{m}$ 的速度射入磁场时，到达地面的最短时间为 $\frac{π m}{3 e B}$

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三、非选择题：共5题，共58分。

11. 某实验小组用单摆测量重力加速度。所用实验器材有摆球、长度可调的轻质摆线、刻度尺、50分度的游标卡尺、摄像装置等。

(1)、用游标卡尺测量摆球直径d、当测量爪并拢时，游标尺和主尺的零刻度线对齐。放置摆球后游标卡尺示数如图甲所示，则摆球的直径d为mm。

(2)、用摆线和摆球组成单摆，如图乙所示。当摆线长度 $l = 990.1 mm$ 时，记录并分析单摆的振动视频，得到单摆的振动周期 $T = 2.00 s$ ， $π$ 取3.14，由此算得重力加速度g为 ${m/s}^{2}$ （保留3位有效数字）。

(3)、实验过程中如果用摆线长度 $l$ 作为摆长，计算得到的重力加速度数值与真实值相比（填“偏大”“偏小”或“相等”）。

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12. 某中学生课外科技活动小组利用铜片、锌片和柠檬制作了水果电池，已知铜片是电池的正极，锌片是负极。他们通过系列实验测量水果电池的电动势和内阻。

(1)、他们首先用多用电表的电压挡测量电池的电动势。将多用电表的选择开关旋转到直流电压挡 $2.5 V$ ，然后将电压表连接到水果电池两极，其中红表笔应与（填“铜片”或“锌片”）相连。电表读数如图甲所示，该水果电池的电动势为 $V$ 。

(2)、课外科技活动小组继续利用电阻箱R、电压表（内阻为 $R_{V}$ ）等电路元件设计如图乙所示的电路图进一步测量电源电动势和内阻。闭合开关S后，调节电阻箱得到一系列实验数据。
①根据图乙的电路图，正确连接图丙的实物图
②用E和r表示电源电动势和内阻，则 $\frac{1}{U}$ 和 $\frac{1}{R}$ 的关系式为（用E、r、 $R v$ 表示）；
③将5个这样的水果电池串联，将额定电压为 $2 .5V$ 的小灯泡连到电池两端，闭合开关，小灯泡却没有发光，已知电路连接正确，没有短路、断路等电路连接问题，你认为小灯泡不发光的原因是：。

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13. 如图所示的平面直角坐标系 $x O y$ ，在第I象限内有平行于y轴的匀强电场，方向沿y轴正方向；在第Ⅳ象限边长为L的正方形 $a b c d$ 区域内有匀强磁场，方向垂直于 $x O y$ 平面向里，且ab边与y轴平行。一质量为m、电荷量为q的粒子，从y轴上的 $P (0, h)$ 点，以大小为 $v_{0}$ 的速度沿x轴正方向射入电场，通过电场后从x轴上的 $a (2 h, 0)$ 点进入第Ⅳ象限，然后恰好垂直于bc边射出磁场，不计粒子所受的重力。求：
（1）粒子到达a点时速度的大小和方向；
（2） $a b c d$ 区域内磁场的磁感应强度B。

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14. 如图所示，两根相距L的平行光滑金属导轨水平固定在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中。长为L质量为m、电阻为r的金属杆ab垂直置于两导轨上并与导轨保持良好接触，与导轨间无摩擦，导轨之间接有开关S。开始时开关S断开，金属杆ab在水平向右的恒力F作用下由静止开始运动，导轨足够长且电阻不计。经过一段时间再将S闭合。
（1）若从开关S闭合开始计时，请你定性画出金属杆的速度随时间变化的可能图像。（不要求写出运算过程）
（2）开关S闭合，ab速度稳定时撤去外力F，求撤去力F后ab杆的位移大小。

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15. 如图所示，质量为M的滑块套在光滑的水平杆上，长为L的轻杆一端连着质量为m的小球，另一端与滑块上面的活动饺链相连，不计一切靡擦，重力加速度 $g = {10m/s}^{2}$ ，已知： $M = 2 kg$ ， $m = 1 kg$ ， $L = 0.5 m$ ， $π \approx 3$ 。
（1）若滑块锁定，在杆的中点处施加一大小恒定方向始终垂直于杆的力 $F_{1}$ ，杆转过 $\frac{π}{6}$ 时撤去拉力，小球恰好到达最高点，求拉力 $F_{1}$ 的大小。
（2）若滑块解除锁定，给小球一个竖直向上的速度 $v_{0} = 4 m/s$ ，求小球通过最高点时的速度大小 $v_{1}$ ，以及此时小球对杆的作用力 $F_{2}$ 。
（3）在满足（2）的条件下，试求小球到最高点时滑块的位移大小。

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