高二物理A試卷
考試時間：2025年3月12日上午10：30-11：45試卷滿分：100分
注意事項：
1.答題前，先將自己的姓名、準考證號、考場號、座位號填寫在試卷和答題卡上，并將準考證號條形碼粘貼在答題卡上的指定位置。
2.選擇題的作答：每小題選出答案后，用鉛筆把答題卡上對應題目的答案標號涂黑。寫在試卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。
3.非選擇題的作答：用黑色簽字筆直接答在答題卡上對應的答題區(qū)域內。寫在試卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。
一、選擇題：本題共10小題，每小題4分，共40分。在每小題給出的四個選項中，1-7題只有一項符合題目要求，8-10題有多項符合題目要求。每小題全部選對得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。
1. 我們通常聽到的聲音是靠聲波來傳播的，而手機接收的是電磁波。關于機械波和電磁波，下列結論錯誤的是（ ）
A. 它們都是波，能產生反射、折射、干涉和衍射現(xiàn)象
B. 真空中電磁波傳播的速度、波長和頻率滿足關系式
C. 電磁波和機械波一樣，都必須在介質中傳播
D. 機械波有橫波和縱波，而電磁波都是橫波
2. 寬為的光滑金屬導軌與水平面成角，質量為、長為的金屬桿水平放置在導軌上，如甲圖所示。乙圖為其截面圖，空間存在著平行于紙面的勻強磁場，當回路中電流為時，金屬桿恰好能靜止。重力加速度為，則下列說法正確的是（ ）
A. 金屬桿所受安培力大小可能是
B. 金屬桿所受安培力大小一定
C. 磁感應強度大小可能是
D. 磁感應強度大小一定是
3. 如圖所示為LC振蕩電路中，從時刻開始描繪的平行板電容器所帶的電荷量關于時間的變化規(guī)律。則下列說法正確的是（ ）

A. 時刻，電容器兩極板之間的電場能最大
B. 時間內，LC振蕩電路中電流逐漸增大
C. 時刻線圈產生磁場最弱
D. 時間內，線圈中的磁場能正向電容器內電場能轉化
4. 如圖，一列簡諧橫波在軸上沿正方向傳播，圖甲和圖乙分別為軸上、兩質點振動圖像，且為6m。設該波的波長大于10m，則（ ）
A. 波的周期為5s
B. 時刻質點向軸正方向振動
C. 波速為6m/s
D. 波速為8m/s
5. 某家用燃氣灶點火裝置原理圖如圖甲所示，轉換器可以將直流電壓轉換為如圖乙所示的正弦交流電壓，并加在一臺理想變壓器的原線圈上，變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為和。點火時鋼針與金屬板間電壓的瞬時值最大可以達到，鋼針和金屬板間引發(fā)電火花進而點燃氣體，電壓表為理想電表。下列說法正確的是（ ）
A. 去掉轉換器，該點火裝置仍然能正常使用
B. 圖乙中的值為15V
C. 電壓表的示數(shù)為150V
D. 若，則鋼針與金屬板間電壓最大值可以達到5000V
6. 如圖所示的電路為演示自感現(xiàn)象的實驗電路，若閉合開關S，電路達到穩(wěn)定后，通過線圈的電流為，通過燈的電流為，燈處于正常工作狀態(tài)。其中，是自感系數(shù)很大的線圈，但其自身的直流電阻幾乎為0，燈和燈是兩個相同的小燈泡。則下列說法中正確的是（ ）
A. 閉合瞬間，燈發(fā)光，燈不發(fā)光，然后燈由較亮變得更為明亮，燈逐漸變亮，直到最亮
B. 閉合瞬間，燈和燈同時發(fā)光，然后燈由較亮變得暗淡，燈逐漸變亮，直到最亮
C. 斷開，燈延遲熄滅；燈會突然變亮再逐漸熄滅，其中的電流由逐漸減為零
D. 斷開，燈立即熄滅；燈會突然變亮再逐漸熄滅，其中的電流由逐漸減為零
7. 如圖所示，垂直紙面向里的勻強磁場的區(qū)域寬度為，磁感應強度的大小為。一直角邊長為的等腰直角三角形均勻導線框ABC從圖示位置開始沿軸正方向以速度勻速穿過磁場區(qū)域。規(guī)定逆時針電流方向為正，水平向左為安培力的正方向。則關于線框中的電流，線框受到的安培力與線框移動距離的關系圖像可能正確的是（ ）

A. B.
C. D.
8. 如圖所示是一個用透明介質做成的四棱柱的橫截面圖，其中?，F(xiàn)有一束由紅色和綠色組成的復色光從圖示位置垂直入射到棱鏡的截面上，光路圖如圖所示，其中光經(jīng)面折射后射出，光經(jīng)面全反射后從面射出，下列說法中正確的是（ ）
A. 該介質對光的折射率小于對光的折射率
B. 為綠光，為紅光
C. 光在該介質中的傳播速度小于光
D. 兩束光經(jīng)相同的雙縫干涉裝置形成干涉條紋，光的條紋間距大于光條紋間距
9. 在一個很小的矩形半導體薄片上，制作四個電極E、F、M、N，做成了一個霍爾元件，在E、F間通入恒定電流，同時外加與薄片垂直的磁場B，、間的電壓為。已知半導體薄片中的載流子為正電荷，電流與磁場的方向如圖所示，下列說法正確的有（ ）
A. 板電勢低于板電勢B. 板電勢高于板電勢
C. 通入電流越大，越大D. 磁感應強度越大，越大
10. 如圖所示，在平面的某區(qū)域內存在方向垂直紙面向外、磁感應強度大小的有界勻強磁場，一質子從軸上的某點以大小為、方向與軸正方向成的速度沿平面射入第一象限，質子在磁場中運動時間為。已知質子的電荷量為，質量為，不計質子重力，下列說法正確的是（ ）
A. 如果該磁場區(qū)域是圓形，則該磁場的最小面積為
B. 如果該磁場區(qū)域是圓形，則該磁場的最小面積為
C. 如果該磁場區(qū)域是矩形，則該磁場的最小面積為
D. 如果該磁場區(qū)域是矩形，則該磁場的最小面積為
二、實驗題：本題共2小題，共16分。請把正確答案填在橫線上，不要求寫出計算過程。
11. 為了節(jié)能和環(huán)保，一些公共場所用光敏電阻制作光控開關來控制照明系統(tǒng)。光敏電阻是阻值隨光的照度變化而發(fā)生變化的元件（物理學中用照度描述光的強弱，光越強照度越大，照度的單位為1x）。某光敏電阻在不同照度下的阻值變化如下表：
（1）表中數(shù)據(jù)說明光敏電阻的阻值隨著光照的增強而______（填“增大”或“減小”）；
（2）某種路燈自動控制裝置，就是采用上述類型的光敏電阻作為傳感器，再借助電磁開關，實現(xiàn)控制路燈自動在白天關閉，黑夜打開。某種電磁開關的內部結構如下圖所示。其中，1、2兩接線柱連接勵磁線圈（勵磁線圈電阻忽略不計），3、4兩接線柱相當于路燈的開關，分別與彈簧片和觸點連接。當勵磁線圈中的電流大于或等于時，電磁鐵吸合鐵片，彈簧片和觸點分離，3、4斷開；當勵磁線圈中的電流小于時，3、4接通?，F(xiàn)在把直流電源（電動勢，內阻忽略不計）、勵磁線圈限流保護電阻（調節(jié)到）、光敏電阻通過導線開關依次連接到1、2兩接線柱與勵磁線圈組成電路。閉合開關，如下圖所示。則在天色漸暗時，照度低于______lx時路燈將會點亮。
（3）為了更加節(jié)能和環(huán)保，設計讓天色更暗時，路燈點亮，應該把勵磁線圈限流保護電阻適當調______（選填“大”或“小”）。
12. 某同學用如圖所示的實驗裝置來驗證動量守恒定律。在滑塊、上分別固定碰撞架和寬度均為的遮光條，測出滑塊、（含遮光條和碰撞架）的總質量和；在氣墊導軌上固定光電門Ⅰ、Ⅱ，右端固定輕質彈簧，將氣墊導軌調節(jié)至水平。打開氣泵電源，將、置于氣墊導軌上，向右推動滑塊，使其壓縮彈簧，然后將靜止釋放。脫離彈簧后經(jīng)過光電門所用的時間為，、發(fā)生碰撞后，向左運動經(jīng)過光電門Ⅱ所用的時間為，向右運動經(jīng)過光電門Ⅰ所用的時間為，向右通過光電門Ⅰ之前不會與再次碰撞。
（1）本實驗______（填“需要”或“不需要”）測量遮光條的寬度；
（2）規(guī)定水平向左為正方向，若滿足等式______（用題中的字母表示），則滑塊、碰撞前后動量守恒；若滿足______（結果只用、表示），則滑塊、發(fā)生的是彈性碰撞；
（3）若，當、發(fā)生彈性碰撞時，的值為______；
三、計算題：本題共3小題，共44分。解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題，答案必須明確寫出數(shù)值和單位。
13. 如圖所示，矩形線圈abcd在勻強磁場中繞垂直于磁場軸勻速轉動，線圈的面積，匝數(shù)、線圈總電阻為，勻強磁場的磁感應強度大小為，線圈兩端通過滑環(huán)、電刷外接一個阻值為的定值電阻。從線圈平面經(jīng)中性面開始計時（t=0）并以的轉速勻速轉動時，求：
（1）寫出線圈中感應電動勢隨時間的瞬時值表達式；
（2）在的時間內電阻上所產生的熱量。
14. 如圖所示為真空中的實驗裝置，現(xiàn)有一帶正電的粒子從A板由靜止開始加速，加速后沿平行金屬板C、D的中心線進入偏轉電場，在偏轉電場中粒子恰好能從下極板的邊緣飛出，飛出后立即進入垂直紙面向里的勻強有界磁場，最后垂直磁場邊界離開。已知粒子的質量為，電量為，平行金屬板A、B之間的加速電壓為，偏轉電場金屬板C、D的板長為，間距為，有界磁場的寬度為，不計粒子的重力，求：
（1）偏轉電場的大?。ㄓ帽硎荆?；
（2）有界磁場磁感應強度的大?。?br>（3）帶電粒子在磁場中運動的時間。
15. 如圖所示，和是兩條足夠長、相距為的平行金屬導軌，左側圓弧軌道表面光滑，右側水平軌道表面粗糙，并且右側空間存在一豎直向上、磁感應強度大小為的勻強磁場。在左側圓弧軌道上高為處垂直導軌放置一導體棒，在右側水平軌道上某位置垂直導軌放置另一導體棒。已知棒和棒的質量分別為和，接入回路部分的電阻均為，棒與水平軌道間的動摩擦因數(shù)為，圓弧軌道與水平軌道平滑連接且電阻不計?，F(xiàn)將棒由靜止釋放，讓其沿軌道下滑并進入磁場區(qū)域，最終在棒左側距為處停下，此過程中棒因摩擦一直處于靜止狀態(tài)。重力加速度為，求：
（1）棒剛進入磁場時所受安培力的大?。?br>（2）棒在磁場中的運動時間；
（3）若水平軌道光滑，求棒從開始運動到最終達到穩(wěn)定狀態(tài)的過程中所產生的熱量以及為使兩棒不相碰，棒初始位置與的最小距離。
2025年湖北部分名校高二3月聯(lián)考
高二物理A試卷
考試時間：2025年3月12日上午10：30-11：45試卷滿分：100分
注意事項：
1.答題前，先將自己的姓名、準考證號、考場號、座位號填寫在試卷和答題卡上，并將準考證號條形碼粘貼在答題卡上的指定位置。
2.選擇題的作答：每小題選出答案后，用鉛筆把答題卡上對應題目的答案標號涂黑。寫在試卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。
3.非選擇題的作答：用黑色簽字筆直接答在答題卡上對應的答題區(qū)域內。寫在試卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。
一、選擇題：本題共10小題，每小題4分，共40分。在每小題給出的四個選項中，1-7題只有一項符合題目要求，8-10題有多項符合題目要求。每小題全部選對得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。
1. 我們通常聽到的聲音是靠聲波來傳播的，而手機接收的是電磁波。關于機械波和電磁波，下列結論錯誤的是（ ）
A. 它們都是波，能產生反射、折射、干涉和衍射現(xiàn)象
B. 真空中電磁波傳播的速度、波長和頻率滿足關系式
C. 電磁波和機械波一樣，都必須在介質中傳播
D. 機械波有橫波和縱波，而電磁波都是橫波
【答案】C
【解析】
【詳解】A．機械波與電磁波都是波，均具有博得特性，即均能產生反射、折射、干涉和衍射現(xiàn)象，故A正確，不符合題意；
B．真空中電磁波傳播的速度為光速，其波長和頻率滿足關系式，故B正確，不符合題意；
C．機械波傳播需要介質，電磁波能夠在真空中傳播，即電磁波傳播不需要介質，故C錯誤，符合題意；
D．機械波有橫波和縱波，而電磁波能夠發(fā)生偏振現(xiàn)象，即電磁波都是橫波，故D正確，不符合題意。
故選C。
2. 寬為的光滑金屬導軌與水平面成角，質量為、長為的金屬桿水平放置在導軌上，如甲圖所示。乙圖為其截面圖，空間存在著平行于紙面的勻強磁場，當回路中電流為時，金屬桿恰好能靜止。重力加速度為，則下列說法正確的是（ ）
A. 金屬桿所受安培力大小可能是
B. 金屬桿所受安培力大小一定是
C. 磁感應強度大小可能是
D. 磁感應強度大小一定是
【答案】C
【解析】
【詳解】A．金屬桿恰好能靜止，當安培力方向沿斜面向上時，根據(jù)平衡條件可知，此時安培力最小，則有
可知，金屬桿所受安培力大小不可能是，故A錯誤；
B．結合上述可知，安培力大于或等于，即金屬桿所受安培力大小可能是，故B錯誤；
CD．結合上述，安培力最小值為，則有
解得
可知，磁感應強度大小可能是，但磁感應強度大小不一定是，故C正確，D錯誤。
故選C。
3. 如圖所示為LC振蕩電路中，從時刻開始描繪的平行板電容器所帶的電荷量關于時間的變化規(guī)律。則下列說法正確的是（ ）

A. 時刻，電容器兩極板之間的電場能最大
B. 時間內，LC振蕩電路中的電流逐漸增大
C. 時刻線圈產生的磁場最弱
D. 時間內，線圈中的磁場能正向電容器內電場能轉化
【答案】D
【解析】
【詳解】A．時刻，極板所帶電荷量為0，則電容器兩極板之間的電場能最小，故A錯誤；
B．時間內，極板所帶電荷量增大，極板之間的電場能增大，則磁場能減小，即LC振蕩電路中的電流逐漸減小，故B錯誤；
C．時刻極板所帶電荷量為0，則極板之間的電場能為0，即此時的磁場能最大，則時刻線圈產生的磁場強，故C錯誤；
D．時間內，極板所帶電荷量增大，則極板之間的電場能增大，可知線圈中的磁場能正向電容器內電場能轉化，故D正確。
故選D。
4. 如圖，一列簡諧橫波在軸上沿正方向傳播，圖甲和圖乙分別為軸上、兩質點的振動圖像，且為6m。設該波的波長大于10m，則（ ）
A. 波的周期為5s
B. 時刻質點向軸正方向振動
C. 波速為6m/s
D. 波速為8m/s
【答案】C
【解析】
【詳解】A．根據(jù)振動圖像可知，波的周期為4s，故A錯誤；
B．根據(jù)圖甲可知，時刻質點向軸負方向振動，故B錯誤；
CD．波在軸上沿正方向傳播，0時刻，質點位于平衡位置向下運動，質點位于波峰位置，波形從質點位置傳播到質點位置傳播的距離為（n=0，1，2，3…）
根據(jù)題意有
解得n=0
可知
波傳播速度
故C正確，D錯誤。
故選C。
5. 某家用燃氣灶點火裝置原理圖如圖甲所示，轉換器可以將直流電壓轉換為如圖乙所示的正弦交流電壓，并加在一臺理想變壓器的原線圈上，變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為和。點火時鋼針與金屬板間電壓的瞬時值最大可以達到，鋼針和金屬板間引發(fā)電火花進而點燃氣體，電壓表為理想電表。下列說法正確的是（ ）
A. 去掉轉換器，該點火裝置仍然能正常使用
B. 圖乙中的值為15V
C. 電壓表的示數(shù)為150V
D. 若，則鋼針與金屬板間電壓最大值可以達到5000V
【答案】D
【解析】
【詳解】A．去掉轉化器后，變壓器接入恒定直流電，變壓器不能夠正常工作，該點火裝置不能正常使用，故A錯誤；
B．點火時鋼針與金屬板間電壓的瞬時值最大可以達到，根據(jù)
解得
故B錯誤；
C．電壓表的示數(shù)為有效值，則有
故C錯誤；
D．若，令鋼針與金屬板間電壓最大值為，根據(jù)
解得
故D正確。
故選D。
6. 如圖所示的電路為演示自感現(xiàn)象的實驗電路，若閉合開關S，電路達到穩(wěn)定后，通過線圈的電流為，通過燈的電流為，燈處于正常工作狀態(tài)。其中，是自感系數(shù)很大的線圈，但其自身的直流電阻幾乎為0，燈和燈是兩個相同的小燈泡。則下列說法中正確的是（ ）
A. 閉合瞬間，燈發(fā)光，燈不發(fā)光，然后燈由較亮變得更為明亮，燈逐漸變亮，直到最亮
B. 閉合瞬間，燈和燈同時發(fā)光，然后燈由較亮變得暗淡，燈逐漸變亮，直到最亮
C. 斷開，燈延遲熄滅；燈會突然變亮再逐漸熄滅，其中的電流由逐漸減為零
D. 斷開，燈立即熄滅；燈會突然變亮再逐漸熄滅，其中的電流由逐漸減為零
【答案】D
【解析】
【詳解】AB．由于，是自感系數(shù)很大的線圈，但其自身的直流電阻幾乎為0，則電路穩(wěn)定時，線圈相當于一根導線，閉合瞬間，由于線圈的自感，導致線圈中的電流由0逐漸增大，此時燈和燈同時發(fā)光，由于線圈自感對電流的阻礙作用逐漸減小，而線圈與并聯(lián)，即電路對電流總的阻礙作用減小，使得燈逐漸變亮，當電路穩(wěn)定時，線圈相當于一根導線，燈被短路，則燈逐漸變暗，直到熄滅，故AB錯誤；
CD．斷開，燈不在閉合回路中，則燈立即熄滅，此時由于線圈的自感作用，線圈相當于一個電源，線圈中的電流在新回路中由原來的穩(wěn)定值逐漸減為0，由于穩(wěn)定時，燈熄滅，則斷開時，燈會突然變亮再逐漸熄滅，其中的電流由逐漸減為零，故C錯誤，D正確。
故選D。
7. 如圖所示，垂直紙面向里的勻強磁場的區(qū)域寬度為，磁感應強度的大小為。一直角邊長為的等腰直角三角形均勻導線框ABC從圖示位置開始沿軸正方向以速度勻速穿過磁場區(qū)域。規(guī)定逆時針電流方向為正，水平向左為安培力的正方向。則關于線框中的電流，線框受到的安培力與線框移動距離的關系圖像可能正確的是（ ）

A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【詳解】AB．導線框進入磁場中切割磁感線的有效長度與位移大小相等，導線框進入磁場中的感應電動勢
此過程的感應電流
感應電流與位移大小成正比，根據(jù)右手定則可知，感應電流方向沿逆時針方向，即感應電流為正值，上述過程導線框的位移為L；當導線框的A出磁場后，導線框切割磁感線的有效長度始終為L，即感應電動勢一定，感應電流一定，根據(jù)右手定則可知，感應電流方向沿逆時針方向，感應電流為正值，此過程維持的位移大小為L；當導線框的BC邊開始進入磁場時，令從導線框剛剛進入磁場作為初始位置，總位移為，則磁感線的有效長度，導線框進入磁場中的感應電動勢
根據(jù)右手定則可知，感應電流方向沿順時針方向，為負值，則此過程的感應電流
結合上述可知，A正確，B錯誤；
CD．結合上述可知，導線框剛剛進入磁場時感應電流方向沿逆時針方向，根據(jù)左手定則可知，安培力方向向左，安培力為正值，大小為
可知，安培力與位移成二次函數(shù)的關系；當導線框的A出磁場后，感應電流方向沿逆時針方向，根據(jù)左手定則可知，安培力方向向左，安培力為正值，大小為
當導線框的BC邊開始進入磁場時，感應電流方向沿順時針方向，根據(jù)左手定則可知，安培力方向向左，安培力為正值，大小為
可知，安培力與位移成二次函數(shù)關系，故CD錯誤。
故選A。
8. 如圖所示是一個用透明介質做成的四棱柱的橫截面圖，其中?，F(xiàn)有一束由紅色和綠色組成的復色光從圖示位置垂直入射到棱鏡的截面上，光路圖如圖所示，其中光經(jīng)面折射后射出，光經(jīng)面全反射后從面射出，下列說法中正確的是（ ）
A. 該介質對光的折射率小于對光的折射率
B. 為綠光，為紅光
C. 光在該介質中的傳播速度小于光
D. 兩束光經(jīng)相同的雙縫干涉裝置形成干涉條紋，光的條紋間距大于光條紋間距
【答案】AD
【解析】
【詳解】AC．由圖知，a光在CD界面未發(fā)生全反射，b光在CD界面發(fā)生全反射，而a、b光在CD界面的入射角相同，由全反射的條件知，b光的臨界角比a光的小，由臨界角公式
可知，該介質對a光的折射率小于對b光的折射率，由
可知，a光在該介質中的傳播速度大于b光，故A正確，C錯誤；
B．介質對a光的折射率小于對b光的折射率，折射率大的色光頻率大，波長小，則a光的波長比b光的長，而紅光的波長比綠光的長，可知a為綠光時，b不可能為紅光，故B錯誤；
D．由雙縫干涉條紋間距公式
可知，兩束光經(jīng)相同的雙縫干涉裝置形成干涉條紋，a光的條紋間距大于b光條紋間距，故D正確。
故選AD。
9. 在一個很小的矩形半導體薄片上，制作四個電極E、F、M、N，做成了一個霍爾元件，在E、F間通入恒定電流，同時外加與薄片垂直的磁場B，、間的電壓為。已知半導體薄片中的載流子為正電荷，電流與磁場的方向如圖所示，下列說法正確的有（ ）
A. 板電勢低于板電勢B. 板電勢高于板電勢
C. 通入電流越大，越大D. 磁感應強度越大，越大
【答案】BCD
【解析】
【詳解】AB．半導體薄片中的載流子為正電荷，根據(jù)左手定則可知，正電荷在洛倫茲力作用下向N極聚集，可知，板電勢高于板電勢，故A錯誤，B正確；
CD．令M、N間距為d，穩(wěn)定時，洛倫茲力與電場力平衡，則有
令沿電流方向的截面積為S，則有
解得
可知，通入電流越大，越大，磁感應強度越大，越大，故CD正確。
故選BCD。
10. 如圖所示，在平面某區(qū)域內存在方向垂直紙面向外、磁感應強度大小的有界勻強磁場，一質子從軸上的某點以大小為、方向與軸正方向成的速度沿平面射入第一象限，質子在磁場中運動時間為。已知質子的電荷量為，質量為，不計質子重力，下列說法正確的是（ ）
A. 如果該磁場區(qū)域是圓形，則該磁場的最小面積為
B. 如果該磁場區(qū)域是圓形，則該磁場的最小面積為
C. 如果該磁場區(qū)域是矩形，則該磁場的最小面積為
D. 如果該磁場區(qū)域是矩形，則該磁場的最小面積為
【答案】BD
【解析】
【詳解】由題意，根據(jù)，
可得質子在磁場中運動的半徑和周期，
質子運動軌跡所對應的圓心角滿足
求得
顯然無論磁場為何形狀，粒子在磁場中的運動軌跡是確定的。
AB．由數(shù)學知識可知當圓形磁場的半徑恰好等于質子在磁場中運動軌跡所對應的弦長的一半是，此時圓形磁場面積最小，由幾何知識得最小圓形磁場的半徑為
面積為
故A錯誤，B正確；
CD．如果該磁場區(qū)域是矩形，由數(shù)學知識可知以質子在磁場中運動的弦長為長，以圓弧最高點到弦的距離為寬，則矩形的面積最小。由幾何關系可得此時矩形的寬度為
長度為
對應最小面積為
故C錯誤，D正確。
故選BD。
二、實驗題：本題共2小題，共16分。請把正確答案填在橫線上，不要求寫出計算過程。
11. 為了節(jié)能和環(huán)保，一些公共場所用光敏電阻制作光控開關來控制照明系統(tǒng)。光敏電阻是阻值隨光的照度變化而發(fā)生變化的元件（物理學中用照度描述光的強弱，光越強照度越大，照度的單位為1x）。某光敏電阻在不同照度下的阻值變化如下表：
（1）表中數(shù)據(jù)說明光敏電阻的阻值隨著光照的增強而______（填“增大”或“減小”）；
（2）某種路燈自動控制裝置，就是采用上述類型的光敏電阻作為傳感器，再借助電磁開關，實現(xiàn)控制路燈自動在白天關閉，黑夜打開。某種電磁開關的內部結構如下圖所示。其中，1、2兩接線柱連接勵磁線圈（勵磁線圈電阻忽略不計），3、4兩接線柱相當于路燈的開關，分別與彈簧片和觸點連接。當勵磁線圈中的電流大于或等于時，電磁鐵吸合鐵片，彈簧片和觸點分離，3、4斷開；當勵磁線圈中的電流小于時，3、4接通。現(xiàn)在把直流電源（電動勢，內阻忽略不計）、勵磁線圈限流保護電阻（調節(jié)到）、光敏電阻通過導線開關依次連接到1、2兩接線柱與勵磁線圈組成電路。閉合開關，如下圖所示。則在天色漸暗時，照度低于______lx時路燈將會點亮。
（3）為了更加節(jié)能和環(huán)保，設計讓天色更暗時，路燈點亮，應該把勵磁線圈限流保護電阻適當調______（選填“大”或“小”）。
【答案】（1）減小 （2）1.0
（3）小
【解析】
【小問1詳解】
根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，光敏電阻的阻值隨著光照的增強而減小。
【小問2詳解】
當勵磁線圈中的電流等于時，根據(jù)
解得
結合表格中數(shù)據(jù)可知，在天色漸暗時，照度低于1.0lx時路燈將會點亮。
【小問3詳解】
天色更暗時，光敏電阻接入阻值更大，為了使勵磁線圈中的電流大于或等于時，電磁鐵吸合鐵片，彈簧片和觸點分離，則需要把勵磁線圈限流保護電阻適當調小。
12. 某同學用如圖所示的實驗裝置來驗證動量守恒定律。在滑塊、上分別固定碰撞架和寬度均為的遮光條，測出滑塊、（含遮光條和碰撞架）的總質量和；在氣墊導軌上固定光電門Ⅰ、Ⅱ，右端固定輕質彈簧，將氣墊導軌調節(jié)至水平。打開氣泵電源，將、置于氣墊導軌上，向右推動滑塊，使其壓縮彈簧，然后將靜止釋放。脫離彈簧后經(jīng)過光電門所用的時間為，、發(fā)生碰撞后，向左運動經(jīng)過光電門Ⅱ所用的時間為，向右運動經(jīng)過光電門Ⅰ所用的時間為，向右通過光電門Ⅰ之前不會與再次碰撞。
（1）本實驗______（填“需要”或“不需要”）測量遮光條的寬度；
（2）規(guī)定水平向左為正方向，若滿足等式______（用題中的字母表示），則滑塊、碰撞前后動量守恒；若滿足______（結果只用、表示），則滑塊、發(fā)生的是彈性碰撞；
（3）若，當、發(fā)生彈性碰撞時，的值為______；
【答案】（1）不需要 （2） ①. ②.
（3）2
【解析】
【小問1詳解】
脫離彈簧后經(jīng)過光電門的速度、向左運動經(jīng)過光電門Ⅱ的速度、向右運動經(jīng)過光電門Ⅰ的速度大小分別為，，
根據(jù)動量守恒定律有
解得
可知，本實驗不需要測量遮光條的寬度。
【小問2詳解】
[1]結合上述可知，規(guī)定水平向左為正方向，若滑塊、碰撞前后動量守恒，則需要滿足等式
[2]若碰撞過程機械能守恒，則有
若為彈性碰撞，結合上述有
解得
【小問3詳解】
、發(fā)生彈性碰撞時，則有，
解得
當時，解得
結合上述解得
三、計算題：本題共3小題，共44分。解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題，答案必須明確寫出數(shù)值和單位。
13. 如圖所示，矩形線圈abcd在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉動，線圈的面積，匝數(shù)、線圈總電阻為，勻強磁場的磁感應強度大小為，線圈兩端通過滑環(huán)、電刷外接一個阻值為的定值電阻。從線圈平面經(jīng)中性面開始計時（t=0）并以的轉速勻速轉動時，求：
（1）寫出線圈中感應電動勢隨時間的瞬時值表達式；
（2）在的時間內電阻上所產生的熱量。
【答案】（1）
（2）450J
【解析】
【小問1詳解】
線圈轉動過程產生的交流電的峰值為
圖中以中性面作為計時起點，則感應電動勢的瞬時值
【小問2詳解】
電流的有效值。
則在內R上的焦耳熱
14. 如圖所示為真空中的實驗裝置，現(xiàn)有一帶正電的粒子從A板由靜止開始加速，加速后沿平行金屬板C、D的中心線進入偏轉電場，在偏轉電場中粒子恰好能從下極板的邊緣飛出，飛出后立即進入垂直紙面向里的勻強有界磁場，最后垂直磁場邊界離開。已知粒子的質量為，電量為，平行金屬板A、B之間的加速電壓為，偏轉電場金屬板C、D的板長為，間距為，有界磁場的寬度為，不計粒子的重力，求：
（1）偏轉電場大小（用表示）；
（2）有界磁場磁感應強度的大??；
（3）帶電粒子在磁場中運動的時間。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】
【小問1詳解】
設帶電粒子離開加速電場速度為，則有
在偏轉電場中沿板方向
在偏轉電場中垂直于板方向
解得
【小問2詳解】
設帶電粒子離開偏轉電場時速度為，根據(jù)動能定理
解得
帶電粒子離開偏轉電場時速度偏轉角為，則有
解得
設帶電粒子進入磁場后運動半徑為，根據(jù)幾何關系有
帶電粒子在磁場中，根據(jù)
解得
【小問3詳解】
帶電粒子在磁場中運動的周期為
帶電粒子在磁場中運動的時間
解得
15. 如圖所示，和是兩條足夠長、相距為的平行金屬導軌，左側圓弧軌道表面光滑，右側水平軌道表面粗糙，并且右側空間存在一豎直向上、磁感應強度大小為的勻強磁場。在左側圓弧軌道上高為處垂直導軌放置一導體棒，在右側水平軌道上某位置垂直導軌放置另一導體棒。已知棒和棒的質量分別為和，接入回路部分的電阻均為，棒與水平軌道間的動摩擦因數(shù)為，圓弧軌道與水平軌道平滑連接且電阻不計。現(xiàn)將棒由靜止釋放，讓其沿軌道下滑并進入磁場區(qū)域，最終在棒左側距為處停下，此過程中棒因摩擦一直處于靜止狀態(tài)。重力加速度為，求：
（1）棒剛進入磁場時所受安培力的大??；
（2）棒在磁場中的運動時間；
（3）若水平軌道光滑，求棒從開始運動到最終達到穩(wěn)定狀態(tài)的過程中所產生的熱量以及為使兩棒不相碰，棒初始位置與的最小距離。
【答案】（1）
（2）
（3），
【解析】
【小問1詳解】
棒下滑過程，根據(jù)機械能守恒可得
解得
棒剛進入磁場時，產生的電動勢為
回路電流為
棒所受安培力大小為
聯(lián)立解得
【小問2詳解】
從棒進入磁場到停止運動過程運，由動量定理得
其中
解得
【小問3詳解】
若水平軌道光滑，棒、棒組成的系統(tǒng)滿足動量守恒，最終達到共速，設其為，則有
根據(jù)能量守恒定律可得
又
聯(lián)立解得
雙棒均運動時安培力表達式為
對棒運用動量定理可得
其中
聯(lián)立可得
照度
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
電阻
7.5
4.0
2.8
2.3
2.0
1.8
照度
02
0.4
0.6
08
1.0
1.2
電阻
7.5
4.0
2.8
2.3
2.0
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