安徽省师范大学附属中学2023-2024学年高二下学期4月月考物理试题（Word版附解析）

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满分100分，时长75分钟
一、单选题（本题包括8小题，每小题4分，共32分）
1. 一个有固定转动轴的竖直圆盘如图甲所示，圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向振动，T形支架的下面系着一个由弹簧和小球组成的振动系统，小球做受迫振动。圆盘静止时，让小球做简谐运动，其振动图像如图乙所示（以竖直向上为正方向）。下列说法正确的是（ ）
​
A. 乙图中，t=1s到t=2s小球所受回复力增加，且方向为x轴正向
B. 乙图中，t=2s到t=3s弹簧弹性势能一定减小
C. 若圆盘以0.5r/s的转速匀速转动，小球振动达到稳定时其振动的周期为4s
D. 若圆盘以0.5r/s的转速匀速转动，欲使小球振幅增加，可使圆盘转速适当减小
2. 如图所示，甲图为沿x轴传播的一列简谐横波在时刻的波动图像，乙图为参与波动的质点P的振动图像，则下列判断正确的是（ ）
A. 该波传播速率为6m/s
B. 该波的传播方向沿x轴负方向
C. 该波在传播过程中若遇到2m的障碍物，能发生明显衍射现象
D. 经过5s时间，质点P沿波的传播方向运动5m
3. 一电阻接到如图甲所示电源上，在一个周期内产生的热量为Q1；若该电阻接到图乙交流电源上（前周期为正弦曲线），在一个周期内产生的热量为Q2。则Q1︰Q2等于（ ）
A. 2︰1B. 5︰2C. 10︰3D. 12︰5
4. 如图所示，一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场轴匀速转动，产生的正弦交变电流，线圈电阻不计，理想变压器的原、副线圈匝数之比为，C为电容器，L为直流电阻不计的自感线圈，均为定值电阻，其中，开关S开始是断开的，则以下说法中错误的是（ ）
A. 线圈的转速为
B. 交流电压表的示数为
C. 电阻的功率等于
D. 闭合开关S后，变压器副线圈中的电流发生变化
5. 如图所示，在区域Ⅰ、Ⅱ中分别有磁感应强度大小相等、垂直纸面但方向相反、宽度均为的匀强磁场区域。高为的正三角形线框efg从图示位置沿轴正方向匀速穿过两磁场区域，以逆时针方向为电流的正方向，下列图像中能正确描述线框efg中感应电流与线框移动距离关系的是（ ）
A. B.
C. D.
6. 在如图所示的甲、乙、丙中除导体棒ab可动外，其余部分均固定不动。甲图中的电容器C原来不带电，设导体棒、导轨和直流电源的电阻均可忽略，导体棒和导轨间的摩擦不计。图中装置均在水平面内，且都处于方向垂直水平面（即纸面）向下的匀强磁场中，导轨足够长，今给导体棒一个向右的初速度，导体棒的最终运动状态是（ ）
A. 三种情况下，导体棒最终均静止
B. 图甲、丙中导体棒最终将以不同的速度做匀速运动：图乙中导体棒最终静止
C. 图甲、丙中，导体棒最终将以相同的速度做匀速运动
D. 甲、乙两种情况下，通过电阻R的电荷量相同
7. 如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比n1：n2=2：1，原线圈电路中接入正弦交流电压，电流表为理想交流电表。已知R1=8Ω，R2=R3，开关S闭合前、后电流表示数之比为3：4。下列说法正确的是（ ）
A. 定值电阻R2=1Ω
B. 开关断开时，副线圈磁通量变化率的最大值为
C. 开关S闭合时，原线圈的输入功率最大
D. 开关断开时，电路中消耗总功率为1512.5W
8. 如图所示，两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播。已知两波源分别位于x=-0.2m和x=1.0m处，振幅均为A=0.5cm，波速均为v=0.1m/s。t=0时刻，平衡位置处于x=0.2m和x=0.6m的P、Q两质点刚开始振动。质点M的平衡位置处于x=0.4m处，以下说法正确的是（ ）
A. t=4s时，x=0.5m处质点的位移为-1cm
B. t=0时，质点P振动方向向上，质点Q振动方向向下
C. 两列波相遇分开后，各自的振幅、周期均保持不变
D. t=3s时，平衡位置处于0.3~0.5m之间的质点位移均为0
二、多选题（本题包括2小题，每小题5分，共10分）
9. 如图所示，质量均为m的两物体A、B用劲度系数为k的轻质弹簧拴接，物体C叠放在物体B上，系统处于静止状态。现将C瞬间取走，物体A恰好不离开地面。已知弹性势能的表达式为，其中x为弹簧的形变量，重力加速度为g。以下说法正确的是（ ）
A. 物体C的质量为
B. 物体B运动到最高点时的加速度大小为
C. 物体B的最大速度大小为
D. 物体B上升的最大高度为
10. 如图所示，两竖直放置的平行导轨之间有矩形匀强磁场区域，导体棒ab和cd跨接在两导轨上，可沿导轨无摩擦滑动但接触良好，并能始终保持与两导轨垂直，两导体棒有电阻，两导轨电阻不计。现将ab和cd同时由静止释放，若ab棒通过磁场的时间与进磁场之前的运动时间相等，且ab棒出磁场时，cd棒刚好进磁场，ab和cd均匀速穿过磁场区域。下列说法正确的是（ ）
A. 刚释放时，导体棒ab和cd距磁场区域上边界的距离比为
B. 导体棒ab和cd的质量比为
C. 导体棒ab和cd分别穿过磁场过程中，ab棒上产生的热量比为
D. 导体棒ab和cd分别穿过磁场过程中，通过ab棒的电荷量大小比为
三、实验题（本题包括2小题，共16分）
11. 某同学用图a所示装置测定重力加速度，并验证机械能守恒定律。小球上安装有挡光部件，光电门安装在小球平衡位置正下方。
（1）用螺旋测微器测量挡光部件的挡光宽度d，其读数如图b，则________；
（2）让单摆做简谐运动并开启传感器计数模式，当光电门第一次被遮挡时计数器计数为1并同时开始计时，以后光电门被遮挡一次计数增加1。若计数器计数为N时，单摆运动时间为t，则该单摆的周期________；
（3）摆线长度大约80cm，该同学只有一把量程为30cm的刻度尺，于是他在细线上标记一点A，使得悬点O到A点间的细线长度为30cm，如图c。保持A点以下的细线长度不变，通过改变OA间细线长度l以改变摆长，并测出单摆做简谐运动对应的周期T。测量多组数据后绘制图像，求得图像斜率为，可得当地重力加速度________；
（4）该同学用此装置继续实验，验证机械能守恒定律。如图d，将小球拉到一定位置由静止释放，释放位置距最低点高度为h，开启传感器计时模式，测得小球摆下后第一次挡光时间为，改变不同高度h并测量不同挡光时间，测量多组数据后绘制图像，发现图像是过原点的直线并求得图像斜率，比较的值与________（写出含有d、的表达式），若二者在误差范围内相等，则验证机械能是守恒的；
（5）对于本次实验，下列说法中正确的两项为________。
A. 安装在小球下面的挡光部件选用宽度稍窄的更好
B. 只考虑挡光位置在小球下方所引起的系统误差，的测量值与理论值相比偏大
C. 只考虑挡光位置在小球下方所引起的系统误差，的测量值与理论值相比偏小
D. 验证机械能守恒时细线偏离平衡位置的最大角度必须小于或等于
12. 某兴趣小组用如图所示的可拆变压器进行“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验。
（1）下列说法正确的是（ ）
A. 变压器工作时，通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈
B. 变压器工作时在原线圈上将电能转化为磁场能，在副线圈上将磁场能转化为电能
C. 理想变压器的输入功率等于输出功率，没有能量损失
D. 变压器副线圈上不接负载时，原线圈两端电压为零
（2）实验时，原线圈接“0”“8”接线柱，副线圈接“0”“1”接线柱，原线圈两端连接低压交流电源档，用交流电压表测得副线圈两端的电压为，这与其他小组的正确实验结论明显不一致。对于这个小组实验结论出现明显偏差的原因，最有可能的是（ ）
A. 原线圈匝数太多，电阻过大B. 铁芯没有闭合，漏磁过多
C. 副线圈匝数太少，增加实验误差D. 副线圈的电阻太小
（3）实际操作中将电源接在原线圈的“0”和“800”两个接线柱之间，测得副线圈的“0”和“400”两个接线柱之间的电压为，则可推断原线圈的输入电压可能为（ ）
A. B. C. D.
四、解答题（本题包括3小题，共42分）
13. 如图甲所示为某小型水电站的发电机示意图，已知正方形线圈边长，匝数匝，线圈电阻不计；线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，转速；已知电动势最大值。
（1）求发电机中匀强磁场的磁感应强度大小；
（2）从线圈在图甲所示位置开始计时，写出感应电动势随时间变化的函数表达式；
（3）如图乙所示，将发电机通过升压变压器升压后向远处输电，发电机的输出功率为200kW，输电线的总电阻为4Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220V，要求在输电线上损失的功率控制在10kW，则、的原副线圈匝数比和分别为多少？
14. 如图甲所示，在平面内的均匀介质中两波源分别位于轴上处，两波源均从时刻开始沿轴方向做简谐运动，波源的振动图像如图乙所示，波源的振动方程是，质点位于轴上处，在时，质点开始振动。求：
（1）这两列波的波长；
（2）两列波刚开始相遇的时刻，质点的位移；
（3）从开始经，处的质点通过的路程。
15. 如图所示，倾角为、足够长的光滑绝缘斜面固定不动，斜面上有一系列间距均为的水平虚线（图中仅画出部分），虚线1、2间存在垂直斜面向下的匀强磁场，从虚线2向下每间隔在两虚线间存在垂直斜面向下的与虚线1、2间相同的匀强磁场，磁感应强度大小为。一质量为、电阻值为、边长为的正方形线框从虚线1上方某位置由静止释放，边始终与虚线平行，当线框的边刚好到达虚线1时，线框的加速度大小为，方向沿斜面向下，重力加速度取。整个过程中线框始终没有发生转动。求：
（1）线框释放瞬间，边到虚线1的间距；
（2）线框的最大速度；
（3）若从释放到线框的速度达到最大，所用的时间为，则此过程中线框中产生的焦耳热为多少?