2024-2025学年广东省中山市第一中学高二(下)4月月考物理试卷（含答案）

这是一份2024-2025学年广东省中山市第一中学高二(下)4月月考物理试卷（含答案），共12页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题：本大题共5小题，共20分。
1.如图所示，2021年12月9日下午，神舟十三号乘组航天员在中国空间站成功进行了“天宫课堂”第一课。航天员太空授课的画面通过电磁波传输到地面接收站，下列关于电磁波的说法正确的是( )
A. 麦克斯韦证实了电磁波的存在
B. 电磁波可以在真空中传播
C. 电磁波在各种介质中传播的速度都是3×108m/s
D. 电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场
2.如图，两平行直导线cd和ef竖直放置，通以方向相反、大小相等的恒定电流，a、b、p三个相同的闭合金属圆环位于两导线所在的平面内，a在导线cd的左侧，b在导线ef的右侧，p在导线cd与ef之间，则
A. 穿过p的磁通量为零B. a、b圆心处的磁场方向相反
C. cd、ef所受到的安培力方向相反D. a向左平动时产生逆时针方向的感应电流
3.交流发电机模型如图所示，矩形线圈ABCD在匀强磁场中绕其中心轴OO′匀速转动，从线圈平面与磁场垂直时开始计时，已知线圈转动的角速度ω=2πrad/s，下列说法正确的是( )
A. 线圈中产生余弦变化规律的交变电流
B. t=0.25s时，线圈位于中性面
C. t=0.5s时，穿过线圈的磁通量变化率最大
D. t=0.75s时，线圈的感应电动势最大
4.如图为LC振荡电路中电流随时间变化的图象，则( )
A. 0−t1时间内，磁场能在增加
B. t1−t2时间内，电容器处于放电状态
C. t2−t3时间内，电容器两板间电压在减小
D. t3−t4时间内，线圈中电流变化率在增大
5.如图所示，某兴趣小组制作了一种可“称量”磁感应强度大小的实验装置。U形磁铁置于水平电子测力计上，U形磁铁两极之间的磁场可视为水平匀强磁场，不计两极间以外区域磁场。一水平导体棒垂直磁场方向放入U形磁铁两极之间(未与磁铁接触)，导体棒由两根绝缘杆固定于铁架台上。导体棒没有通电时，测力计的示数为G0；导体棒通以图示方向电流I(如图所示)时，测力计的示数为G1。测得导体棒在两极间的长度为L，磁铁始终静止，不考虑导体棒电流对磁铁磁场分布的影响。下列说法正确的是( )
A. 导体棒所在处磁场的磁感应强度大小为B=G0+G1IL
B. 若使图示方向电流增大，被“称量”的磁感应强度将增大
C. 若使图示方向电流增大，被“称量”的磁感应强度将减小
D. 若通以图示大小相等方向相反的电流I，测力计示数将变为2G0−G1
二、多选题：本大题共7小题，共28分。
6.下列关于以下四幅插图的说法正确的是( )
A. 图甲中，当手摇动柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，但是磁铁转得更快
B. 图乙是真空冶炼炉，耐火材料制成的冶炼锅外的线圈通入高频交流电时，被冶炼的金属内部产生很强的涡流，从而产生大量的热量使金属熔化
C. 图丙是速度选择器示意图，带电粒子能够从N向M沿直线匀速通过
D. 如图丁，把一根柔软的弹簧悬挂起来，使它的下端刚好跟槽中的水银接触，通电后弹簧上下振动
7.神舟十二号乘组在与香港大中学生进行的天地连线中，聂海胜示范了太空踩单车。太空自行车是利用电磁力增加阻力的一种体育锻炼器材。某同学根据电磁学的相关知识，设计了这样的单车原理图：其中圆形结构为金属圆盘，当航天员踩脚踏板时，金属圆盘随之旋转。则下列设计中可行的方案有( )
A. 金属圆盘全部处于匀强磁场B中
B. 金属圆盘处于与其同心的环形匀强磁场B中
C. 金属圆盘的一半处于匀强磁场B中
D. 金属圆盘处于有矩形边界的匀强磁场B中
8.电磁血流计是医生测量血管中血液流速的装置。如图所示，某段血管处于磁感应强度为B的匀强磁场中，血液中的正负离子随血流一起在磁场中运动时(方向如图)，MN两点间会有微小的电势差。则下列说法正确的是
A. M点的电势低于N点的电势B. 正、负离子所受洛伦兹力方向相同
C. 血流计理论上可以测量任何液体的流速D. 血液流速越大，MN两点间电势差越大
9.某小型水电站交流发电机的输出电压为400V，先经升压变压器将电压升高，经总阻值为R=2Ω的导线向远端用户输电，用户端用降压变压器将电压降到220V供用户使用。若用户的用电功率为19.8kW，输电导线R上损耗的功率为0.2kW，已知变压器均为理想变压器，其他电阻不计。下列说法正确的是( )
A. 通过输电线R的电流I2=10A
B. 降压变压器的输入电压U3=2000V
C. 升压变压器原、副线圈匝数比n1:n2=1:5
D. 降压变压器原、副线圈匝数比n3:n4=10:1
10.如图甲所示，abcd是匝数为100匝、边长为10cm、总电阻为0.1Ω的正方形闭合导线圈，放在与线圈平面垂直的图示匀强磁场中，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示，则以下说法正确的是( )
A. 导线圈中产生的是大小和方向都不变的恒定电流
B. 在t=2.5s时导线圈产生的感应电动势为1V
C. 在0∼2s内通过导线横截面的电荷量为20C
D. 在t=1s时，导线圈内电流的瞬时功率为10W
11.汽车的“点火线圈”实际上是一个变压器，低压直流通过一个开关输入初级线圈，在开关断开或闭合的瞬间，将会在次级线圈中产生脉冲高电压形成电火花。图甲和图乙分别是初级线圈、次级线圈电压随时间变化的图像，变压器视为理想变压器，则( )
A. 由于初级线圈与次级线圈的匝数不同，任意时刻两者的磁通量不同
B. 次级线圈的匝数比初级线圈要多
C. t2至t3间穿过次级线圈的磁通量为零
D. 开关断开与闭合瞬间次级线圈产生的感应电动势方向相反
12.如图，一束电子以大小不同的速率沿图示方向飞入一正方形的匀强磁场区，对从油边离开磁场的电子，下列判断正确的是( )
A. 从a点离开的电子速度最小B. 从a点离开的电子在磁场中运动时间最短
C. 从b点离开的电子运动半径最小D. 从b点离开的电子速度偏转角最小
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
13.用如图(甲)所示的高中学生实验用的可拆变压器进行“探究变压器原、副线圈的电压与匝数的关系”实验。
(1)关于此实验，下列说法正确的是( )
A.副线圈不接用电器时，原线圈可以长时间通电
B.为了保证人身安全，要使用低压直流电源
C.副线圈空载时，用交流电压表可以测得副线圈两端的电压
(2)小明同学将变压器按照要求组装好后，原线圈接“0”“4”接线柱，副线圈接“0”“14”接线柱，此时接在原线圈两端的交流电压表量程为10V，示数如上图(乙)所示，其读数值为____V(保留1位小数)，此时副线圈输出的电压理论上与______最接近。(选填下列选项)
A.0V B．1.2V C．14V D．18.2V
(3)小黄同学将原线圈接在交流电源上，将副线圈接在电压传感器(可视为理想电压表)上，观察到副线圈电压U2随时间变化的图像如图(丙)所示，在t1∼t2时间内该同学先断开开关，其后仅进行的一项操作可能是( )
A.增加了交流电源的频率 B.摆正并拧紧了松动的铁芯
C.减少了副线圈的匝数 D.增加了原线圈的匝数
(4)等效法、理想模型法是重要的物理思维方法，合理采用物理思维方法会让问题变得简单，这体现了物理学科“化繁为简”之美。理想变压器是一种理想化模型。如上图(丁)所示，某用电器可以等效为右侧电路，若原、副线圈的匝数分别为n1、n2，在交流电源的电压有效值U0和电阻R0确定的情况下，调节可变电阻R1，当R=____时，R可获得最大功率。
14.某实验小组在“探究影响感应电流方向的因素”实验中，利用如图所示的实物电路进行探究。
(1)将实物电路连接完整______。
(2)电路连接完成后，闭合开关瞬间，发现灵敏电流计的指针向右偏转了一下。指针停止摆动后，开关保持闭合状态，将滑动变阻器的滑片迅速向右滑动，灵敏电流计指针将____________；保持滑动变阻器滑片不动，将线圈A从线圈B中迅速拔出时，灵敏电流计指针将________________。(两空均选填“向左偏转”“向右偏转”或“不偏转”)
(3)进一步实验，为探究感应电流方向的规律，应研究原磁场方向、磁通量的变化情况、____________三者的关系。在实验过程中，除了查清流入灵敏电流计的电流方向与指针偏转方向之间的关系之外，还应查清_____________(选填“A”“B”或“A和B”)中导线的绕制方向。
(4)某同学在完成实验后未断开开关，也未把A、B两线圈和铁芯分开放置。在拆除电路时突然被电击了一下，则被电击是在拆除______________(选填“A”或“B”)线圈所在电路时发生的。分析可知，要避免电击发生，在拆除电路前应_____________(选填“断开开关”或“把A、B线圈分开放置”)。
四、计算题：本大题共4小题，共38分。
15.如图所示，线圈abcd的面积是0.05m2，共100匝，线圈的总电阻为1Ω，外接电阻R=9Ω，匀强磁场的磁感应强度B=1πT，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时。问：
(1)线圈中产生的最大感应电动势．
(2)若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；
(3)电路中，电压表和电流表的示数各是多少？
(4)从中性面开始计时，经130s通过电阻R的电荷量是多少？
16.如图(a)所示，水平放置的两根平行金属导轨，间距L=0.3m.导轨左端连接R=0.6Ω的电阻，区域abcd内存在垂直于导轨平面B=0.6T的匀强磁场，磁场区域宽D=细金属棒A1和A2用长为2D=0.4m的轻质绝缘杆连接，放置在导轨平面上，并与导轨垂直，每根金属棒在导轨间的电阻均为t=，导轨电阻不计，使金属棒以恒定速度r=沿导轨向右穿越磁场，计算从金属棒A1进入磁场(t=0)到A2离开磁场的时间内，不同时间段通过电阻R的电流强度，并在图(b)中画出
17.如图，在空间直角坐标系O−xyz中，界面I与Oyz平面重叠，界面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ相互平行，且相邻界面的间距均为L，与x轴的交点分别为O、O1、O2；在界面Ⅰ、Ⅱ间有沿y轴负方向的匀强电场E，在界面Ⅱ、Ⅲ间有沿z轴正方向的匀强磁场B。一质量为m、电量为+q的粒子，从y轴上距O点L2处的P点，以速度v0沿x轴正方向射入电场区域，该粒子刚好从点O1进入磁场区域。粒子重力不计。求：
(1)电场强度E的大小；
(2)要让粒子刚好不从界面III飞出，磁感应强度B应多大。
18.如图所示，在倾角α=30∘的光滑斜面上，存在着两个磁感应强度大小相等、方向分别垂直斜面向上和垂直斜面向下的匀强磁场，两磁场宽度均为L，一质量为m、边长为L的正方形线框的ab边距磁场上边界MN为L处由静止沿斜面下滑，ab边刚进入上侧磁场时，线框恰好做匀速直线运动．ab边进入下侧磁场运动一段时间后也做匀速直线运动.重力加速度为g.求：
(1)ab边刚越过两磁场的分界线PQ时线框受到的安培力的大小；
(2)线框再次匀速运动时的速度大小；
(3)线框穿过上侧磁场的过程中产生的热量Q.
参考答案
1.B
2.C
3.D
4.B
5.D
6.ABD
7.CD
8.AD
9.AC
10.CD
11.BD
12.BC
13.(1)C
(2) 4.4 C
(3)B
(4) n2n12R0

14.(1)
(2)向左偏转；向左偏转；
(3)感应电流产生的磁场方向；A和B；
(4)A；断开开关
15.解：(1)依题意角速度为ω=300×2π60rad/s=10πrad/s
感应电动势的最大值Em=nBSω=100×1π×0.05×10πV=50V；
(2)因为从中性面开始计时，所以感应电动势按正弦规律变化为e=Emsin ωt=50sin 10πtV；
(3)电动势的有效值为E=Em 2=25 2V
电流表示数为I=ER+r=52 2A
电压表示数为U=IR=452 2V；
(4)130s内线圈转过的角度θ=ωt=10π×130=π3
该过程中磁通量变化量为ΔΦ=BS−BScsθ=12BS
则q=IΔt=nΔΦR+r=100×12×1π×0.059+1=14πC。

16.解：(1)0−t1(0−0.2s)
A1产生的感应电动势：E =BDv= 0.6×
电阻R与A2并联阻值：R并=R⋅rR+r=0.2Ω
所以电阻R两端电压U=R并R并+rE=0.20.2+0.3×0.18=0.072Ω
通过电阻R的电流：I1=UR=
t1−t2(0.2−0.4s)
E=，
t2−t3(0.4−0.6s)同理：I3=0.12A
(2)图像如图

17.(1)粒子在电场区域做类平抛运动，设电场中粒子加速度为 a ，沿 z 轴正方向看，如图所示
粒子从 O1 点进入右边磁场，则
L=v0t，L2=12at2，qE=ma
联立方程解得E=mv02qL
(2)设粒子到 O1 点时的速度为 v ，与 x 轴夹角为 θ ，如图所示，则
vy=at ， v= v02+vy2，tanθ=vyv0
故tanθ=1
即有θ=45∘，v= 2v0
在磁场区域，粒子做匀速圆周运动，粒子刚好不从界面Ⅲ飞出，如图所示，则qvB=mv2R
又根据几何关系R+Rcs45∘=L
解得B= 2+1mv0qL

18.(1)线框进入磁场前沿斜面做匀加速运动，根据动能定理
mgLsin30∘=12mv2
解得线框刚进入磁场时的速度为
v= 2gsin30∘L= gL
线框ab边进入磁场时产生的电动势为
E=BLv
线框中的电流为
I=ER
ab边受到的安培力大小为
F=BIL=B2L2vR
线框匀速进入磁场，则有
mgsin30∘=B2L2vR
ab边刚越过PQ时，cd也同时越过了MN，则线框上产生的电动势
E′=2BLv
线框中的电流为
I′=E′R
线框中ab边、cd边都受到安培力，则线框所受的安培力大小为
F′=2BI′L=4B2L2vR=2mg
(2)设线框再次匀速运动时的速度大小为v′，根据平衡条件
mgsin30∘=4B2L2v′R
解得
v′=v4= gL4
(3)线框穿过上侧磁场的过程，根据能量守恒定律有
Q=mgsin30∘×2L+12mv2−12mv′2
解得线框穿过上侧磁场的过程中产生的热量为
Q=47mgL32