【物理】安徽省示范高中培优联盟2020年高二春季联赛试题（解析版）

【物理】安徽省示范高中培优联盟2020年高二春季联赛试题（解析版）

安徽省示范高中培优联盟2020年春季联赛(高二)‎ 物理 本试卷分第I卷(选择题)和第II卷(非选择题)两部分，第I卷第1至第4页，第II卷第5至第8页。全卷满分100分，考试时间90分钟。‎ 第I卷(选择题 共50分)‎ 一、选择题(本题共10小题，每小题5分，共50分。在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，第7～10题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。)‎ ‎1.如图所示，ABC是一个光滑的直角的弯管，管AB竖直，管BC水平，里面有两相同的小球a、b，弯管的内侧开了一个槽，通过这个槽可以把两个球用弹簧相连，有一个水平向左的推力，作用于b上，使a、b处于静止状态。现用力F推动小球b，使之缓缓到达b'位置，则 A.推力F变大 B.b对管壁底的压力变大 C.弹簧长度变短 D.弹簧长度变长 ‎2.质量为m框架A被绳悬挂在天花板上，框架内有两个质量均为m的物块B、C，B被绳悬挂，C放在弹簧上，均处于静止状态，如图所示。当剪断悬挂框架的绳的瞬间，A、B、C三个物体的瞬时加速度是(重力加速度为g)‎ A.aA＝2g，aB＝g，aC＝0 B.aA＝2g，aB＝2g，aC＝0‎ C.aA＝g，aB＝g，aC＝0 D.aA＝2g，aB＝0，aC＝0‎ ‎3.有三根通电直导线，电流的大小和方向相同，相互平行，其中两根导线放置在x轴上，且与xOy平面垂直，它们到坐标原点的距离都是L，如图所示。要使y轴上A(0，L)点处磁感应强度为零，第三根通电导线在y轴上放置的位置应该是 A.(0，0) B.(0，L) C.(0，－L) D.(0，L)‎ ‎4.质量均为m的三颗星位于等边三角形的三个顶点上，并沿等边三角形的外接圆做匀速圆周运动，运动的周期为T。如果在其它条件不变的情况下，三颗星的运动周期变为原来的n(n<1)倍时，则在三角形的中心必须要有一个质量是M的天体，则M等于(不计其他星体对它们的影响)‎ A. B. C. D.‎ ‎5.如图所示，从一个斜面的顶端O点连续水平抛出三个小球，它们落在斜面上的位置分别是A、B、C三点，且OA＝AB＝BC，若三个小球离开斜面最远距离分别是h1、h2、h3，则h1：h2：h3等于 A.1：2：3 B.1：4：6 C.1：4：9 D.1：3：6‎ ‎6.一理想变压器的原、副线圈的匝数比为n1：n2‎ ‎，原线圈一侧接在电压为U的正弦交流电源上，电源的内阻等效为r，副线圈上接有一个滑动变阻器R，如图所示。当电源有最大输出功率时，滑动变阻器的阻值是 A. B. C. D.‎ ‎7.A、B两个物体(视为质点)从同一位置开始做匀变速直线运动，它们的－t图像如图所示，根据图像，下列说法正确的是 A.t＝3s时，A、B两物体相遇 B.t＝3s时，A、B两物体的速度相等 C.t＝4s时，A物体的位移是零 D.t＝4s时，A物体的速度是零 ‎8.如图所示电路中，R1是滑动变阻器，R2、R3是固定电阻，电流表A和电压表V均可视为理想电表。闭合开关S后，将滑动变阻器R1的滑片向右移动，下列说法正确的是 A.电源的效率增加 B.电容器C所带的电荷量减少 C.电流表A、电压表V的示数都变小 D.R1与R2并联后消耗的总功率一定减小 ‎9.A、B、C、D是一个正方形上的四个顶点，有两个带电量都是Q的正点电荷分别放置在A、C两点上，此时B点处的电场强度大小为E。下面说法正确的是 A.取走C点的点电荷，B点电场强度大小是 B.在B点释放一个电子，它一定会运动到正方形之外 C.C处的点电荷受到的电场力大小是 ‎ D.当把两个点电荷的电量都增加为原来2倍，B点电场强度也增大倍 ‎10.如图所示，置于真空中的两个D形金属盒半径为R，两D形盒之间所加的交流电压为U，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计，被加速的粒子质量为m、电荷量为q，粒子从D形盒一侧开始被加速(初动能可以忽略)，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。下面说法正确的是 A.粒子第一次进入D形盒做圆周运动的半径是 ‎ B.若粒子是质子(H)和α粒子(He)，它们被加速后获得的最大动能相等 C.把交流电压增大到原来的2倍，被加速的粒子获得的最大动能也增大到原来的2倍 D.把磁感应强度增大到原来的2倍，被加速的粒子获得的最大动能也增大到原来的2倍 第II卷(非选择题 共50分)‎ 考生注意事项：‎ 请用0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上作答，在试题卷上答题无效。‎ 二、实验题(11小题7分；12小题8分，共15分。)‎ ‎11.(7分)某同学在“探究两个互成角度的力的合成规律”时，如图甲，轻质小圆环挂在橡皮条的一端，另一端固定，橡皮条的长度为GE。在图乙中，用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环。小圆环受到拉力F1、F2‎ 的共同作用，处于O点，橡皮条伸长的长度为EO。撤去F1、F2，改用一个力F单独拉住小圆环，仍使它处于O点(丙)。请就这一探究过程，回答下面问题。‎ ‎(1)乙图、丙图都要保证O点的位置不变的原因是 A.为了让F大小等于F1和F2的大小之和 B.保证两次橡皮条对小圆环的拉力相同 C.保证F1和F2之间的夹角不能随意改变 D.力F单独作用，与F1、F2共同作用的效果是一样 ‎(2)由纸上O点出发，用力的图示法画出拉力F1、F2和F，用虚线把拉力F的箭头端分别与F1、F2的箭头端连接，能看到所围成的形状像是一个平行四边形(丁)，但这只是猜想。‎ 为了检验，某同学通过改变 ，重做上述实验，检验所围成的图形是不是平行四边形。‎ ‎12.(8分)实验器材：待测电源(电动势约3V，内阻约2Ω)，保护电阻R0(阻值等于10Ω)，滑动变阻器R(阻值0～20Ω)，电流表A，电压表V，开关s，导线若干。利用这些器材来测量电源的电动势和内阻。请回答下列问题。‎ ‎(1)某同学设计了两个实验电路图，如图所示，为了减小误差，应选择 (填“甲”或“乙”)‎ ‎(2)电表有以下几种型号，你认为电压表最好选用 ；电流表最好选用 。‎ A.电压表(0～3V，内阻约15kΩ)‎ B.电压表(0～3V，内阻约3kΩ)‎ C.电流表(0～200mA，内阻约2Ω)‎ D.电流表(0～30mA，内阻约2Ω)‎ ‎(3)在选择了测量误差较小的电路图后，进行了多次测量，并根据测量的数据作出U－I图像，如图所示，根据图中的符号回答：电源的电动势等于 ；电源的内阻是 。‎ ‎(4)本次实验电源电动势的测量值 (填“>”或“<”或“＝”)电源电动势的真实值，电源内阻的测量值 (填“>”或“<”或“＝”)电源内阻的真实值。‎ 三、计算题(13小题8分；第14小题12分；15小题15分，共35分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。)‎ ‎13.(8分)如图所示是一速度选择器，两个极板之间的距离和极板的长度都等于L，当电量和质量分别是＋q、m的粒子以速度v0从极板的左边正中间飞入极板时，粒子沿图中虛线水平射出；如果撤去电场，粒子恰从右边极板的边缘飞出磁场。(不计粒子重力)试问：‎ ‎(1)磁感应强度B是多大；‎ ‎(2)如果只撤去磁场，保留电场，粒子飞出极板时，在电场方向上位移是多少。‎ ‎14.(12分)如图甲所示，导体框架abcd放置于水平面内，ab平行于cd，bc边连接一个电阻R＝5Ω，质量为m＝0.5kg，长L＝0.5m、电阻也等于5Ω的导体棒MN垂直导轨放置在导轨上，与导轨动摩擦因数µ＝0.2，且cM＝bN＝L。整个装置放置于垂直于框架平面的磁场中，图乙中磁感应强度B0＝10T，t1＝1s，t2＝2s，t3＝3s。为了保证MN从t1时刻开始向右做加速度a＝1m/s2匀加速运动，必须给MN导体棒加一个垂直MN的水平外力F。试问：t3‎ ‎＝3s时，MN导体棒受到的水平外力F多大?‎ ‎15.(15分)光滑的水平面AB上放着两个质量均为m的木块(可视为质点)紧靠在一起，它们中间有少量的炸药，AB的左侧连接着一个半径为R半圆轨道，竖直方向上的半圆轨道下端与AB相切，AB的右侧有一个坡面，如果以坡面的最低点O为坐标原点，水平向右为x轴，竖直向上为y轴，则坡面正好满足抛物线方程为y＝，B点在O点的正上方，且BO＝2R，如图所示。忽略空气阻力，重力加速度为g。试问：‎ ‎(1)点燃炸药让其爆炸，左边的木块恰能通过半圆轨道，右边的木块落到坡面上时的动能是多少?‎ ‎(2)若要右边的木块落到坡面上的动能最小，炸药提供的能量是多少?‎ ‎【参考答案】‎ 选择题：1-6 DABDAD 7-10AC AB AC AB ‎1．D ‎【解析】对a受分析，受重力mg，管壁支持力FN，弹簧的弹力F'，F'的方向与竖直方向的夹角为θ，如图所示，小球到达b′位置，当a、b重新处于静止状态时，由几何关系可知，θ减小，由于F'竖直方向上分力大小等于重力，所以F'减小，弹簧变长，F'在水平方向上分力也要减小，所以推力F减小；b受到管底的支持力等于两个重力，所以不变。综合分析，正确的选项是D。‎‎'‎ ‎2．A ‎【解析】剪断轻绳的瞬间，如果悬挂B的绳子有拉力，则A的加速度大于g，B的加速度小于b，显然与绳子有拉力矛盾，所以剪断悬挂框架的绳瞬间，悬挂B的绳的拉力瞬间变为零，弹簧的弹力不变，所以研究A，，得，研究B得，研究C得，正确选项是A。‎ ‎3．B ‎【解析】‎ x y O A P B B1‎ B2‎ 首先根据安培定则判断两根导线在A点的磁场方向，x轴上两根通电导线在A点处磁感应强度分别是B1、B2，由题给条件知，所以，如图所示。在A点的上方，距A点距离等于AP，即可使A点处磁感应强度为零，，所以另一根导线放置的y坐标是 所以选项B正确。‎ ‎4．D ‎【解析】‎ 设轨道半径为，由万有引力定律和牛顿第二定律得 ‎ ①‎ 在其它条件不变的情况下，当运动周期变为原来的倍时，在三角形中心必须增加一个质量为M的星体，则 ‎ ②‎ 两式相比得 所以选项D正确。‎ ‎5．A ‎【解析】设小球落到斜面上的点到抛出点的距离是L，则 得，其中是斜面的夹角，小球离开斜面最远距离为，所以可得，则h1：h2：h3=1：2：3。所以选项A正确。‎ ‎6．D ‎【解析】根据变压器的工作原理得＝，又，，所以可得 则原线圈的等效电阻是，则电源的输出功率是 ‎ ‎ 当时，电源有最大输出功率，即。所以，。‎ ‎7．AC ‎【解析】由得：，对照图像可得：，，，。t=3s时，，，选项A正确，，，选项B错误；t=4s时，同理可得，，，选项C正确，D错误。所以正确选是AC。‎ ‎8．AB ‎【解析】R1的滑片向右移动，接入电路的电阻增大，电路的总电阻增大，由I＝知，干路中的电流减小，内电压减小，路端电压增大，电源的效率η＝×100%＝×100%，所以效率增加，A正确；由于总电流减小，U3减小，电容器C所带的电荷量减少，B选项正确；电阻（R3+r）上电压降减小，并联电路的电压将增大，即电压表的读数变大，I2增大，I1减小，电流表读数减小，C选项错误；因为各电阻和电源内阻的大小关系均不知道，R1与R2并联后消耗的总功率也有可能是先增大后减小，D选项错误。正确选择项是AB。‎ ‎9．AC ‎【解析】‎ ‎ ‎B A D C E E'‎ E'‎ 设正方形的连长是a，Q在B点产生的电场强度为E'，有题给条件可得，A选项正确；在B释放的电子，受电场力的作用，只能在B、D两点之间往复运动，不会超越正方形的边界，B选项错误；又，所以在C处的点电荷受到电场力是，C选项正确；，选项D错误。所以选项AC正确。‎ ‎10．AB ‎【解析】粒子在电场中被加速，由动能定理qU＝mv2得：v＝，‎ 带电粒子在磁场中做圆周运动，由洛伦兹力提供向心力得，，解得：，代入数据得：，选项A正确；由洛伦兹力提供向心力得qvnB＝m，解得此时粒子的速度为vn＝，此时粒子的动能为Ek＝mv，代入数据得Ek＝，质子(11H)和α粒子(24He)都满足，B选项正确，同时也可判断C、D错误。所以选项AB正确。‎ ‎11.【答案】（1）BD（3分，错选得零分，漏选得2分） ‎ ‎（2）拉力F1和F2的大小和方向（4分，F1、F2、大小、方向各1分）‎ ‎12.【答案】（1）甲（2分） （2）A（1分）； C（1分） ‎ ‎（3）U1（1分）；（1分） （4）<（1分）；<（1分）‎ ‎【解析】(1)由于电源的内阻比较小，可以跟电源串联一个已知定值电阻，测量出定值电阻与电源内阻的和，即可较准确测量出电源的内阻，所以电路图选择“甲”图。‎ （1） 电压表在量程相同的情况下，应选择内阻较大的电压表，所以选择“A”；估算电路中的最小电流 所以电流表选择“C”。‎ ‎（3）由图读出电源电动势是U1；由闭合电路欧姆定律得得 ‎（4）因为选择了甲电路，可以设电源等效内阻，则把电压表和电源等效为一新电源，这个等效电源的内阻为和的并联电阻，也就是测量值，即 ‎　　 ‎ ‎　　 ‎ ‎　　等效电源的电动势为电压表和电源组成回路的路端电压，也就是测量值，即 ‎　 　‎ ‎　 　‎ 所以都填“<”，也可以通过图像分析法得到结论。‎ ‎13.【解析】（1）‎ 撤去电场，粒子在磁场中做匀速圆周运动，如图，设半径为R，则 ‎ 1分 得 1分 又洛伦兹力提供向心力，即 1分 得 1分 ‎（2）‎ 如果撤去磁场，保留电场，粒子做类平抛运动，如图所示。则 ‎ 3分（每个等式1分）‎ 联列以各式，解得 1分 ‎14.【解析】图知，t1=3s时MN棒的位移与速度分别是、，则 ‎ 1分 ‎ 1分 由法拉第电磁感应定律 ‎ 2分 ‎ 2分 MN棒受到摩擦力与安培力分别为 ‎ 1分 ‎（向左） 2分 再有牛顿第二定律得 ‎ 1分 ‎ 2分 方向：水平向右。‎ ‎15.【解析】‎ （1） 爆炸后，根据动量守恒知两个木块的速度大小相等，设木块速度的大小为，左边木块到达半圆轨道的最高点时速度为，则 ‎ 1分 ‎ 1分 得 1分 ‎ 右边的木块从B点飞出后，做平抛运动，满足 ‎ 1分 ‎ 1分 结合题给条件的抛物线方程中，得 ‎ 1分 根据机械能守恒，右边的木块落到坡面上时的动能是 ‎ 1分 把和代入上式得 1分 （1） 设右边的木块落在坡面上的动能最小时的平抛速度是，则木块落在坡面上的动能为 ‎ 2分 又因为 ‎ 2分 所以当木块落到坡面上动能最小时，应满足 即 2分 炸药提供的能量是： 1分