安徽师范大学附属中学2023-2024学年高二下学期4月月考
物理试题
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形支架在竖直方向振动，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，到小球所受的回复力增加，且方向为轴正向
B.乙图中，到弹簧弹性势能一定减小
C.若圆盘以的转速匀速转动，小球振动达到稳定时其振动的周期为
D.若圆盘以的转速匀速转动，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的振动图像，则下列判断正确的是（ ）
A.该波的传播速率为
B.该波的传播方向沿轴负方向
C.该波在传播过程中若遇到的障碍物，能发生明显衍射现象
D.经过时间，质点沿波的传播方向运动
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；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。则等于（ ）
A. B. C. D.
4.如图所示，一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，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，为电容器，为直流电阻不计的自感线圈，、均为定值电阻，其中，开关开始是断开的，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、丙中除导体棒可动外，其余部分均固定不动。甲图中的电容器原来不带电，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，通过电阻的电荷量相同
7.如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比，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，，开关闭合前、后电流表示数之比为。下列说法正确的是（ ）
A.定值电阻
B.开关断开时，副线圈磁通量变化率的最大值为
C.开关闭合时，原线圈的输入功率最大
D.开关断开时，电路中消耗的总功率为
8.如图所示，两列简谐横波分别沿轴正方向和负方向传播。已知两波源分别位于和处，振幅均为，波速均为时刻，平衡位置处于和的、两质点刚开始振动。质点的平衡位置处于处，以下说法不正确的是（ ）
A.时，处质点的位移为
B.时，质点振动方向向上，质点振动方向向下
C.两列波相遇分开后，各自的振幅、周期均保持不变
D.时，平衡位置处于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，质量均为的两物体、用劲度系数为的轻质弹簧拴接，物体叠放在物体上，系统处于静止状态。现将瞬间取走，物体恰好不离开地面已知弹性势能的表达式为，其中为弹簧的形变量，重力加速度为。以下说法正确的是（ ）
A.物体的质量为 B.物体运动到最高点时的加速度大小为
C.物体的最大速度大小为 D.物体上升的最大高度为
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，导体棒和跨接在两导轨上，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。现将和同时由静止释放，若棒通过磁场的时间与进磁场之前的运动时间相等，且棒出磁场时，棒刚好进磁场，和均匀速穿过磁场区域。下列说法正确的是（ ）
A.刚释放时，导体棒和距磁场区域上边界的距离比为
B.导体棒和的质量比为
C.导体棒和分别穿过磁场过程中，棒上产生的热量比为
D.导体棒和分别穿过磁场过程中，通过棒的电荷量大小比为
三、实验题（本题包括2小题，共16分）
1.某同学用图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，其读数如图，则________；
（2）让单摆做简谐运动并开启传感器的计数模式，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。若计数器计数为时，单摆运动时间为，则该单摆的周期________；
（3）摆线长度大约，该同学只有一把量程为的刻度尺，于是他在细线上标记一点，使得悬点到点间的细线长度为，如图c。保持点以下的细线长度不变，通过改变间细线长度以改变摆长，并测出单摆做简谐运动对应的周期。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，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，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、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.某兴趣小组用如图甲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。
甲
（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.（12分）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，输电线的总电阻为，在用户端用降压变压器把电压降为，要求在输电线上损失的功率控制在则、的原副线圈匝数比和分别为多少？
14.（14分）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，两边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.（16分）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？
物理参考答案：
一、单选题
1.D 2.C 3.C 4.C 5.B 6.B 7.A 8.B
二、多选题
9.ACD 10.AC
三、实验题
11.（1）2.329/2.330/2.331 （2） （3） （4） （5）AC
12.BC或CB B D
三、解答题
13.（1）线圈转动的角速度
由得
（2）线圈与中性面位置垂直，则感应电动势随时间变化的函数表达式
（3）输电线上的电流
的输入电流 ，
则原、副线圈匝数比副线圈两端电压原线圈两端电压
则原、副线圈匝数比
14.（1）波源离质点较近，波源先传播至质点，两列波在同一均匀介质中传播，波速相等，波速为波源的周期为，波源的周期为
这两列波的波长为
（2）两列波刚开始相遇的时刻，有
解得
两列波刚开始相遇的时刻，波源未传播至质点，波源已传播至质点，质点振动时间为
此时质点处于波峰位置，质点的位移为
（3）波源、传播至处的质点的时间为
解得
由于波源、起振方向相反，处的质点到波源、的波程差为零，则处的质点为振动减弱点，振幅为
时，处的质点振动时间为
从开始经，处的质点通过的路程为
15.（1）设线框的边到虚线1时的速度为，则由法拉第电磁感应定律得
由闭合电路欧姆定律得 又
由牛顿第二定律得
代入数据解得
线框从释放到边与虚线1重合的过程，由机械能守恒定律得
解得
（2）线框的速度最大时，线框的合力为零，由力的平衡条件得又
又由代入数据解得
（3）进入磁场前，设线框的加速度为，则由牛顿第二定律得
解得
线框从释放到边与虚线1重合的时间为
所以线框在磁场中运动的时间为
由题意可知，线框在沿斜面下滑的过程中，始终受到安培力的作用，设线框从刚进入磁场开始经时间速度变化为，线框的速度为，此时有
时间内，由动量定理得
设线框在时间内沿斜面体下滑的距离为.对上式两边求和得
整理得
代入数据解得
由能量守恒定律得
解得
