【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.a A＝2g，a B＝g，a C＝0

B.a A＝2g，a B＝2g，a C＝0

C.a A＝g，a B＝g，a C＝0

D.a A＝2g，a B＝0，a C＝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(0，3

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.(0，3L)

C.(0，－

L) D.(0，333+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)

233(1)6m n - B.231(1)6m n - C.233(1)3m n - D.231

(1)3m n

- 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h 1、h 2、h 3，则h 1：h 2：h 3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n 1：n 2，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.21(

)n n r B.12()n n r C.212()n n r D.221

()n

n r 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x

－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，R 1是滑动变阻器，R 2、R 3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R 1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.R 1与R 2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

2 2

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2 EQ

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2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 12

B.若粒子是质子(1

1H)和α粒子(4

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/s 2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：t 3＝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 ＝

12R

x ，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F N ，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 ，A ma mg =2，得g a A 2=，研究B 得g a B =，研究C 得0=C a ，正确选项是A 。

3．B 【解析】

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B 1、B 2，由题给条件知 12021=∠AB B ，所以B B B ==21，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，L L L AP 3

23322=+

=）（，所以另一根导线放置的y 坐标是

x y O

A P

B B 1 B 2 '

L L L AP AO y 33

3233=+=

+= 所以选项B 正确。 4．D 【解析】

设轨道半径为r ，由万有引力定律和牛顿第二定律得

T m r m G

2)2(

30cos )30cos 2(2π=

① 在其它条件不变的情况下，当运动周期变为原来的n 倍时，在三角形中心必须增加一个质量为M 的星体，则

nT m r mM G

r m G

2)2(

30cos )30cos 2(2π=+

② 两式相比得

)11

(332-=

n m M

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

t v L 0cos =θ

1sin gt L =

θ 得θ

sin 2cos 220

gL v =

，其中θ是斜面的夹角，小球离开斜面最远距离为θθsin )cos (20g v h =，所以可得L h ∝，则h 1：h 2：h 3=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I 1I 2＝n 2n 1，又R U I 22=，11

22U n n

U =，所以可得

U n n I 1

2121)(

则原线圈的等效电阻是R n n I U R 2

111）（==

'，则电源的输出功率是 r R r R U R r R U P 4)()(2

2+'

-'=

'+'= 当r R ='时，电源有最大输出功率，即r R n n =221）（

。所以，r n n R 2

2）（=。

7．AC

【解析】由2021at t v x +=得：at v t x 2

0+=，对照图像可得：m/s 40=A v ，00=B v ，2m/s 2-=A a ，

2m/s 3

B a 。t =3s 时，m 32120=+=t a t v x A A A ，m 3212

0=+=t a t v x B B B ，选项A 正确，

m/s 20-=+=t a v v A A A ，m/s 2==t a v B B ，选项B 错误；t =4s 时，同理可得，

m 02

20=+

=t a t v x A A A ，m/s 40-=+=t a v v A A A ，选项C 正确，D 错误。所以正确选是AC 。 8．AB

【解析】R 1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 ＝

R ＋r

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＝UI EI ×100%＝U

E ×100%，所以

效率增加，A 正确；由于总电流减小，U 3减小，电容器C 所带的电荷量减少，B 选项正确；电阻（R 3+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，I 2增大，I 1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，R 1与R 2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】

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E E 2

'，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；2

2a Q k E C =又2

a Q k

E ='，所以在C 处的点电荷受到电场力是

QE QE F C 4

=，C 选项正确；E E E E B 2222='?=''=，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 ＝1

mv 2得：v ＝

2qU

，带电粒子在磁场中

E E'

做圆周运动，由洛伦兹力提供向心力得，r

v m qvB 2=，解得：qB mv

r =，代入数据得：

r 21

，选项A 正确；由洛伦兹力提供向心力得qv n B ＝m v n 2R ，解得此时粒子的速度为

v n ＝BqR m ，此时粒子的动能为E k ＝12mv n 2，代入数据得E k ＝q 2B 2R 2

2m ，质子(11H)和α粒子(24He)

都满足12

q ，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F 1和F 2的大小和方向（4分，F 1、F 2、大小、方向各1分）

12.【答案】（1）甲（2分）（2）A （1分）； C （1分）

（3）U 1（1分）；

1R I

U U --（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

88mA

0.088A A 2220103

0==+++=+++=

r R R R E I A

所以电流表选择“C”。

（3）由图读出电源电动势是U 1；由闭合电路欧姆定律得)010R r I U U +-=（得

1R I U U r --=

（4）因为选择了甲电路，可以设电源等效内阻00R r r +=，则把电压表和电源等效为一新电源，这个等效电源的内阻r '为0r 和V R 的并联电阻，也就是测量值，即 V

R r R r r +='00

r R r

r R rR r V

V V >-=-=

10 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 00E R r R E V

E E R R r E V

>+=

0 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

222

R L L R =+-）

（ 1分得 L R 4

1分又洛伦兹力提供向心力，即 R

v m B qv 2

0= 1分

得 qL

mv B 540

= 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

qv qE t m qE y t

v L 02

021==

= 3分（每个等式1分）联列以各式，解得 L y 5

= 1分 14.【解析】图知

T/s 10=??t

，t 1=3s 时MN 棒的位移与速度分别是x 、v ，则 2m m 212

2122=??==

at x 1分 m/s 2==at v 1分

由法拉第电磁感应定律

2.5V 1V 25.05.0101=+??=??=

）（S t

E 2分 10V V 5.021002=??==vL B E 2分

MN 棒受到摩擦力与安培力分别为

N 1N 105.02.0=??==mg f μ 1分

11.25N N 5.05

210

5.12102210

=??+?=+=L R E E B F 安（向左） 2分再有牛顿第二定律得

ma f F F =--安 1分 N 75.12125.1115.0=++?=++=f F ma F 安 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0v ，左边木块到达半圆轨道的最高点时速度为v ，则

v m mg 2

= 1分 2022

1221mv R mg mv =+ 1分

得 gR v 50= 1分

右边的木块从B 点飞出后，做平抛运动，满足

t v x 0= 1分

12gt R y -= 1分结合题给条件的抛物线方程2

21x R

y =

中，得 R gR

v Rv y 3

22020=

+= 1分根据机械能守恒，右边的木块落到坡面上时的动能是

mgy mv R mg E k -+

12 1分把gR v 50=和R y 35=代入上式得 mgR E k 6

= 1分

（2）设右边的木块落在坡面上的动能最小时的平抛速度是0

v '，则木块落在坡面上的动能为 mgR gR v R mg gR v m gR v R mg v m gR v v R mg v m R mg E k 2

12)21221221220222

020

222

020

202

0-+'++'=+'+'=+''-'+=（ 2分

又因为

mgR gR v R mg gR v m gR v R mg gR v m 22)2122)2120

222

0202220=+'?+'≥+'++'（（ 2分

所以当木块落到坡面上动能最小时，应满足

v R mg gR v m +'=+'20222

2)21（即 gR v ='0

2分

炸药提供的能量是： mgR v m E ='?=20

2 1分