江苏省靖江高级中学2023-2024学年高二下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版）

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1. 传感器已广泛应用于日常生活。下列传感器能够将力学量转换为电学量的是（ ）
A. 应变片
B. 干簧管
C. 热敏电阻
D. 霍尔元件
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】A．应变片是在外力的作用下产生机械形变，其电阻发生相应变化，从而将力学量转换为电学量。A正确；
B．干簧管是将磁学量转化为电学量，B错误；
C．热敏电阻是将温度转化为电学量，C错误；
D．霍尔元件是将磁学量转化为电学量，D错误。
故选A。
2. 以下为教材中的四幅图，下列相关叙述正确的是（ ）
A. 甲图是振荡电路，电路中电容器的电容一定时，线圈的自感系数越大，振荡电路的频率越大
B. 乙图是每隔记录了小炭粒在水中位置，小炭粒做无规则运动的原因是组成小炭粒的固体分子始终在做无规则运动
C. 图丙为分子力与分子间距离关系图，分子间距从增大时，分子力先变大后变小
D. 丁图是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈产生大量热量，从而冶炼金属
【答案】C
【解析】
【详解】A．电磁振荡的频率为
可知，一定时，越大，振荡电路的频率越小，故A错误；
B．布朗运动是悬浮在液体中固体小颗粒的运动，不是分子的运动，间接反映了液体分子的无规则运动，故B错误；
C．图丙为分子力与分子间距离关系图，由图可知，分子间距从增大时，分子力先变大后变小，故C正确；
D.真空冶炼炉的工作原理是电磁感应现象中的涡流，当炉外线圈通入高频交流电时，炉内金属产生大量涡流（不是线圈中产生涡流），从而冶炼金属，故D错误。
故选C。
3. 下列说法中正确的是（ ）
A. 麦克斯韦证实电磁波的存在
B. 在电磁波谱中波长最长的是射线
C. 周期性变化的电场产生同频率周期性变化的磁场
D. 赫兹预言了光是电磁波
【答案】C
【解析】
【详解】
AD.麦克斯韦预言了电磁波，赫兹证实电磁波的存在，AD错误；
B.在电磁波谱中波长最长的是无线电波，B错误；
C.周期性变化的电场产生同频率周期性变化的磁场，C正确。
故选C。
4. 如图甲所示的LC振荡电路中，电容器上的电荷量随时间的t变化规律如图乙所示，t=0.3s时的电流方向如图甲中标示，则（ ）
A. 0.5s至1s时间内，电容器在放电
B. t=1s时，电路的电流为0
C. t=0.5s时，线圈的自感电动势最大
D. 其他条件不变，增大电容器的电容，LC振荡电路周期减小
【答案】AC
【解析】
【详解】A．0.5s至1s时间内，q减小，电容器在放电，故A正确；
B．t=1s时，q为零，但q变化率最大，此时电路的电流最大，故B错误；
C．t=0.5s时，q的变化率为零，电流为零，但电流的变化率最大，此时线圈的自感电动势最大，故C正确；
D．其他条件不变，增大电容器的电容，根据可知LC振荡电路周期增大，故D错误。
故选AC。
5. 一台发电机的结构示意图如图甲所示，内阻为的线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示。外接电表均为理想交流电表，小灯泡的电阻为恒定不变，则（ ）

A. 发电机输出交流电的电压有效值为
B. 电压表的示数为
C. 发电机的输出功率为
D. 在时，穿过线圈的磁通量变化率为零
【答案】D
【解析】
【详解】A．由题图乙可知，交流电电动势的最大值
故有效值
故A错误；
B．电压表测量的是小灯泡两端的电压，所以电压表示数为
故B错误；
C．发电机的输出功率
故C错误；
D．在时，由题图乙可知此时的电动势为零，感应电动势与磁通量的变化率成正比，该时刻穿过线圈的磁通量变化率为零，故D正确。
故选D。
6. 闭合回路中的交变电流在1个周期内的图像如图所示，其中图线的ab段和bc段均为正弦曲线的四分之一，则该交变电流的有效值为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】设该交变电流的有效值为，则有
解得
故选B。
7. 压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小。某实验小组在升降机水平地面上利用压敏电阻设计了判断升降机运动状态的装置。其工作原理图如图甲所示，将压敏电阻、定值电阻R、电流显示器、电源E连成电路，在压敏电阻上放置一个绝缘重物。0～t1时间内升降机停在某一楼层处，t1时刻升降机开始运动，从电流显示器中得到电路中电流i随时间t变化情况如图乙所示。则下列判断正确的是（ ）
A. t1～t2时间内绝缘重物处于超重状态
B. t3～t4时间内绝缘重物处于失重状态
C. 升降机开始时可能停在10楼，从t1时刻开始，经向下加速、匀速、减速，最后停在l楼
D. 升降机开始时可能停在l楼，从t1时刻开始，经向上加速、匀速、减速，最后停在10楼
【答案】C
【解析】
【详解】A．t1～t2时间内电路中电流i比升降机静止时小，说明压敏电阻增大，压力减小，重物处于失重状态，故A错误；
BC．t3～t4时间内电路中电流i比升降机静止时大，说明压敏电阻减小，压力增大，重物处于超重状态，根据重物的状态可知，若升降机开始时停在10楼，则t1时刻开始，向下加速、匀速、向下减速，最后停在1楼，故B错误，C正确；
D．若升降机开始时停在l楼，t1时刻开始向上加速、匀速、减速，即重物先处于超重、既不超重也不失重、失重状态，与上分析不符，故D错误；
故选C。
【点睛】通过压敏电阻将压力信号转换成电信号，从而根据电路中电表的示数来分析压敏电阻的变化，判断压力的变化，确定升降机的运动状态。
8. 如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为1∶3，正弦交流电源的电压有效值恒为，电阻，。若滑动变阻器接入电路的电阻为，则（ ）
A. 与消耗的电功率相等
B. 通过的电流为6A
C. 若向上移动P，电压表读数将变大
D. 若向下移动P，电源输出功率将变大
【答案】B
【解析】
【详解】AB．根据题意，设原线圈两端的电压为，副线圈两端电压为，流过原线圈的电流为，流过副线圈的电流为，原线圈的等效电阻为，则有
，
则
当时
则有
，
则消耗的电功率为
消耗的电功率为
故A错误，B正确；
C．若向上移动P，接入电路中的电阻减小，则原线圈等效电阻减小，则
减小，可知，减小，即电压表读数将变小，故C错误；
D．若向下移动P，接入电路中的电阻增大，原线圈等效电阻增大，原线圈中电流减小，则电源输出功率
减小，故D错误。
故选B。
9. 如图甲，套在长玻璃管上的线圈两端与电流传感器相连，将一强磁铁从竖直玻璃管上端由静止释放，电流传感器记录了强磁铁下落过程中线圈感应电流随时间变化的图像，如图乙所示，时刻电流为0，空气阻力不计，则（ ）

A. 时刻，穿过线圈磁通量的变化率最大
B. 时刻，强磁铁的加速度等于重力加速度
C. 若只增加强磁铁释放高度，则感应电流的峰值变小
D. 在到的时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加量
【答案】B
【解析】
【详解】A．时刻电流为0，说明感应电动势为0，根据法拉第电磁感应定律有
可知穿过线圈磁通量的变化率为0，故A错误；
B．时刻电流为0，则强磁铁不受安培力，只受重力，所以强磁铁的加速度等于重力加速度，故B正确；
C．若只增加强磁铁释放高度，则感应电流的峰值要变大，故C错误；
D．在到的时间内，强磁铁重力势能的减少量等于其动能的增加量加上线圈的内能，故D错误。
故选B。
10. 如图所示，一不可伸长的细绳上端固定，下端系在边长为的单匝正方形金属框的一个顶点上，对角线水平，其中分别是边的中点，连线下方有方向垂直于金属框所在平面的匀强磁场。已知金属框每边的电阻均为，在到时间内，磁感应强度大小随时间的变化关系为，规定垂直于纸面向外方向为磁场正方向，则下列说法中正确的是（ ）

A. 金属框中产生的感应电流的磁场方向垂直于纸面向里
B. 时金属框中产生的感应电动势
C. 时金属框所受安培力大小为
D. 在到时间内金属框产生的焦耳热为
【答案】C
【解析】
【详解】A．内，由于随时间减小，由楞次定律知回路感应电流的磁场方向垂直于纸面向外，故A项错误；
B．内回路感应电动势一定，其大小为
B项错误；
C．时，感应电流
安培力
故C正确；
D．内金属框产生的焦耳热为
故D项错误。
故选C。
11. 如图所示，一个平行于纸面的等腰直角三角形导线框，水平向右匀速运动，穿过宽度为d的匀强磁场区域，三角形两直角边长度为2d，线框中产生随时间变化的感应电流i，规定逆时针为感应电流的正方向，下列图形正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】在0-时间内，线框进入磁场时磁通量向里增加，根据楞次定律可知，感应电流的磁场向外，因此感应电流沿逆时针方向。随着线框的运动，导线切割磁感线有效长度均匀减小，产生的感应电动势均匀减小，感应电流均匀减小；在时间内，穿过线框的磁通量向里减小，根据楞次定律知，感应电流沿顺时针方向，穿过线框的磁通量均匀减小，产生的感应电流不变；在时间内，时间内，穿过线框的磁通量向里减少，根据楞次定律知，感应电流沿顺时针方向，线框有效切割长度均匀减小，产生的感应电动势均匀减小，感应电流均匀减小， 故选A。
二、非选择题：
12. “探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。
（1）观察变压器的铁芯，它的结构和材料是___________；（填字母）
A. 整块硅钢铁芯B. 整块不锈钢铁芯
C. 绝缘的铜片叠成D. 绝缘的硅钢片叠成
（2）观察两个线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数___________；（填“多”或“少”）
（3）实验中原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别，原因可能是___________（填选项序号）
A. 原、副线圈通过电流时发热
B. 铁芯在交变磁场作用下发热
C. 变压器铁芯漏磁
D. 原线圈输入电压发生变化
【答案】12. D 13. 少 14. ABC
【解析】
【小问1详解】
AB．为了减小涡流，变压器铁芯不能用整块硅钢铁芯或整块不锈钢铁芯，故AB错误；
C．变压器的工作原理是电磁感应，若变压器的铁芯用绝缘的铜片叠成，铜片不能被磁化，不能导磁，故C错误；
D．为了减小涡流，变压器的铁芯结构和材料是绝缘的硅钢片叠成，故D正确。
故选D。
【小问2详解】
根据
可知，由于导线粗的线圈电流大，则匝数少。
【小问3详解】
ABC．原、副线圈上通过的电流发热；铁芯在交变磁场作用下发热；变压器铁芯漏磁，都会产生电能消耗，导致原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别，故ABC符合题意；
D．原线圈输入电压发生变化，副线圈的电压随着变化，则有原、副线圈的电压之比不变，故D不符合题意。
故选ABC。
13. 某同学在“研究互感和自感现象”的实验中，设计了如图所示的装置。线圈A、变阻器R和开关S连接到干电池上，灵敏电流计甲与高阻值电阻串联在另一支路中；线圈B的两端接到另一个灵敏电流计乙上，两个灵敏电流计相同，零刻度居中。闭合开关S后，保持滑动变阻器R的滑片P不动，稳定后甲、乙两个灵敏电流计指针的位置如图所示。
（1）当滑片P快速地向a端滑动时，乙表指针的偏转方向是___________。（填“向右偏”、“向左偏”或“不偏转”）
（2）闭合开关S，待电路稳定后再迅速断开S，乙表的偏转情况是___________。（填“向左偏”、“向右偏”或“不偏转”）
【答案】13. 向右偏
14. 向左偏
【解析】
【小问1详解】
由甲表可知，电流从灵敏电流计正极流入时，指针向右偏转，当滑片P快速地向a端滑动时，接入电路的电阻减小，线圈A中电流增大，穿过线圈B的磁通量向下增大，根据楞次定律，灵敏电流计乙的电流从正极流入，则乙表指针的偏转方向是向右偏。
【小问2详解】
待电路稳定后再迅速断开S，穿过线圈B的磁通量向下减小，根据楞次定律，灵敏电流计乙的电流从负极流入，则乙表指针的偏转方向是向左偏。
14. 标准状况下，水蒸气的摩尔体积，，水的摩尔质量，水的密度，请进行下列估算：
（1）水蒸气分子的平均间距约为多少？
（2）水分子的直径约为多少？（以上结果均保留1位有效数字）
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）对气体分子来说，由于分子不是紧密排列，分子的体积远小于它所占有的空间的体积，所以分子所占有的空间的体积通常以立方体模型来计算。气体分子间的距离为
（2）固体和液体，认为分子紧密排列，通常把分子看作球体；则分子体积为摩尔体积除以阿伏加德罗常数，即
又有
联立解得
15. 如图所示为交流发电机示意图，匝数n=100匝的矩形线圈，边长分别为10cm和20cm，内阻为5Ω，在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中绕OO′轴以50rad/s的角速度匀速转动，线圈和外部20Ω的电阻R相连接，已知线圈绕OO′轴转动，t=0时刻为图示位置，求：
（1）交变电流的感应电动势瞬时值表达式；
（2）电压表示数；
（3）电阻R上所消耗的电功率是多少；
（4）由图示位置转过30°的过程中，通过R的电量是多少。
【答案】（1）；（2）40V；（3）；（4）
【解析】
【详解】（1）该交流发电机产生感应电动势最大值为
由图可知，时，线圈平面与磁场平行，则有感应电动势瞬时值表达式为
（2）交变电流电动势的有效值为
由闭合电路欧姆定律得
电压为
即电压表的示数为40V。
（3）根据公式可得，电阻R上所消耗的电功率为
（4）由图示位置转过30°的过程中，通过R上的电量为
16. 某工厂购买了一台应急备用发电机及升压变压器及降压变压器各一台。如图，发电机内阻为，升压变压器匝数比为，降压变压器匝数比，输电线总电阻。工厂共36个车间，每个车间有“220V，22W”灯10盏，若保证全部电灯正常发光，则：
（1）输电线上损失的电功率多大？
（2）发电机输出功率多大？
（3）发电机电动势多大？
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）根据题意可知，用电器的总功率为
则用电器都正常工作时的总电流为
两个变压器之间输电线上的电流为
故输电线上损耗的电功率
（2）升压变压器的输出功率为
（3）升压变压器的输出电压为
升压变压器的输入电压为
升压变压器的输入电流为
发电机的电动势
17. 海浪发电是一种应用前景广阔的新能源技术，海浪通过传动装置带动线圈在磁场中做切割磁感线运动实现海浪动能向电能的转化，某科技小组设计了如下两种发电模型：
模型①：如图甲所示，N匝正方形闭合线圈处在垂直于线圈平面的组合磁场中，磁感应强度大小均为B，线圈和磁场的宽度均为L，设线圈的总电阻为R，线圈在海浪的带动下左右运动时不会超出磁场范围；
模型②：如图乙所示，线圈处在均匀辐向磁场中，机械传动装置将海浪的运动转化为线圈沿水平方向的往复振动，振动速度随时间的变化图像为如图丙所示的正弦函数，其中、T已知，若线圈的匝数为，半径为r，其所处位置磁感应强度大小均为，线圈内阻及外部电路电阻都为，忽略一切摩擦。求：
（1）模型①中线圈水平向右的速度为v时，感应电流的大小和闭合线圈所受安培力的大小；
（2）模型②中感应电动势随时间变化的表达式以及模型②的发电功率。

【答案】（1）；（2），
【解析】
【详解】（1）单根导线切割磁感线产生的电动势为
整个线圈产生总电动势为
根据欧姆定律可得
单根导线所受安培力大小为
整个线圈受到的总安培力为
（2）线圈运动的速度时间关系为
单匝线圈切割磁感线产生的电动势为
匝线圈产生的总电动势为
电动势的有效值
其中
发电功率为