辽宁省沈阳市2024-2025学年高二上学期第三次质量监物理试卷（解析版）

这是一份辽宁省沈阳市2024-2025学年高二上学期第三次质量监物理试卷（解析版），共22页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题（共12题，满分48分，每题4分，1—8为单选题，9—12为多选题，漏选得2分，错选0分）
1. 下列关于教材中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，且和磁铁转得一样快
B. 图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈中产生大量热量，从而冶炼金属
C. 丙是铜盘靠惯性转动，手持磁铁靠近铜盘，铜盘转动变慢
D. 图丁是微安表的表头，运输时把两个正、负接线柱用导线连接，可以避免电表指针摆动角度
【答案】C
【解析】A．根据电磁驱动原理，当手摇动柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，但线圈比磁铁转得慢，故A错误；
B．当炉外线圈通入高频交流电时，铁块中产生产生涡流，铁块中产生大量热量，从而冶炼金属，故B错误；
C．当转动铜盘时，导致铜盘切割磁感线，产生感应电流，楞次定律可知，产生的安培力将阻碍铜盘切割磁感线运动，使铜盘转动将变慢，故C正确；
D．在运输时要把微安表的两个正、负接线柱用导线连在一起，根据电磁阻尼的原理可知，这样做可以减小电表指针摆动角度，使电表指针不受损坏，故D错误。
故选C。
2. 如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒、，当在外力的作用下向右匀加速运动时，所做的运动情况是（ ）
A. 向左匀速运动B. 向右匀加速运动
C. 向右变加速运动D. 向左匀加速运动
【答案】C
【解析】当PQ向右匀加速运动时，由右手定则可知，感应电流方向由Q指向P，故L2中磁场方向向上且增大，L1中磁场方向向下且增大，PQ做匀加速运动产生的感应电动势
感应电流
知感应电流逐渐均匀增大，则穿过线圈L1的磁通量均匀增加，由法拉第电磁感应定律
可知在线圈L1中产生的感应电动势恒定。由楞次定律判断知，通过MN的电流由M流向N，由左手定则可知，MN 所受安培力水平向右，所以MN 向右做加速运动，由于MN向右加速运动切割磁感线产生电动势
可得流经MN的电流
不变，增大，则减小，MN受到的安培力减小，所以可知MN向右做加速度逐渐减小的加速运动。
故选C。
3. 如图所示是法拉第做成的世界上第一台发电机模型的原理图。将铜盘放在磁场中，让磁感线垂直穿过铜盘；图中a、b导线与铜盘的中轴线处在同一平面内；转动铜盘，就可以使闭合电灯获得电流。若图中的铜盘半径为L，匀强磁场的磁感应强度为B，回路总电阻为R，从上往下看逆时针匀速转动铜盘的角速度为，则下列说法正确的是（ ）
A. 回路中有大小和方向做周期性变化的电流
B. 回路中有电流大小恒定，且等于
C. 回路中电流方向不变，且从b导线流进灯泡，再从a导线流向旋转的铜盘
D. 若将匀强磁场改为仍然垂直穿过铜盘按正弦规律变化的磁场，不转动铜盘，灯泡中仍有电流流过
【答案】CD
【解析】AC．把铜盘看做若干条由中心指向边缘的铜棒组合而成，当铜盘转动时，每根金属棒都在切割磁感线，相当于电源，由右手定则知，中心为电源正极，盘边缘为负极，若干个相同的电源并联对外供电，电流方向由b经灯泡再从a流向铜盘，方向不变，故A错误，C正确；
B．回路中感应电动势为
所以电流
故B错误；
D．若将匀强磁场改为仍然垂直穿过铜盘的按正弦规律变化的磁场，不转动铜盘时闭合回路磁通量发生变化，圆盘中会产生涡流，灯泡中有电流流过，D正确。
故选CD。
4. 如图，由某种粗细均匀的总电阻为3R的金属条制成的矩形线框，固定在水平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场中。一接入电路电阻为R的导体棒PQ，在水平拉力作用下沿ab、cd以速度匀速滑动，滑动过程PQ始终与垂直，且与线框接触良好，不计摩擦。在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中（ ）
A. PQ中电流先增大后减小
B. PQ两端电压先减小后增大
C. PQ上拉力的功率先减小后增大
D. 线框消耗的电功率先减小后增大
【答案】C
【解析】设PQ左侧线框电阻为，则右侧线框电路的电阻为，所以外电路的总电阻为
在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中，外电路电阻先增大后减小。
A．PQ中电流
可知PQ中电流先减小后增大，A错误；
B．PQ中电流先减小后增大，内电压先减小后增大，PQ两端电压（电源的路端电压）先增大后减小，B错误；
C．PQ做匀速运动，拉力等于安培力，即
拉力的功率
该功率先减小后增大，C正确；
D．外电路的电阻
当PQ运动到中间位置时，外电路的电阻最大为，小于电源内阻，可得输出功率
输出功率随外电阻的变化如图所示
当内外电路电阻越接近，电源的输出功率越大；当内外电路电阻相等时，电源的输出功率最大。电源输出功率与外电阻的关系如图。在PQ从靠近ad处向bc滑动的过程中，外电阻与电源内阻的大小关系是先接近再远离所以线框消耗的电功率（电源输出功率）先增大后减小，D错误。
故选C。
5. 如图所示，匀强磁场的磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里，是其左边界，一个面积为S的N匝矩形线圈垂直磁场放置，AD边与磁场边界重合，从图示位置开始计时，线圈绕AD边以角速度绕图示方向匀速转动，线圈的总电阻为R，下列说法正确的是（ ）
A. 线圈中产生按正弦规律变化的交流电
B. 线圈每次转到图示位置时瞬时电流最大
C. 线圈中产生的交流电的电动势有效值为
D. 线圈转动一周产生的热量为
【答案】D
【解析】A．线圈中产生如图所示规律变化的交流电
故A错误；
B．线圈每次转到题图示位置时，穿过线圈的磁通量最大，但变化率最小，瞬时电流为零，故B错误；
C．线圈中产生的交流电的电动势的最大值
设电动势有效值为E，则有
解得
故C错误；
D．线圈转动一周产生的热量为
故D正确。
故选D。
6. 在如图甲、乙、丙中，除导体棒可动外，其余部分均固定不动，图甲中的电容器C原来不带电。设导体棒、导轨和直流电源的电阻均可忽略，导体棒和导轨间的摩擦也不计，图中装置均在水平面内，且都处于垂直水平面方向（即纸面）向下的匀强磁场中，导轨足够长。现给导体棒一个向右的初速度，在甲、乙、丙三种情形下导体棒的最终运动状态是（ ）
A. 三种情形下导体棒最终都做匀速运动
B. 甲、丙中，导体棒最终将做匀速运动；乙中，导体棒最终静止
C. 甲、乙中，导体棒最终将做匀速运动；丙中，导体棒最终静止
D. 三种情形下导体棒最终都静止
【答案】B
【解析】图甲中，导体棒向右运动切割磁感线产生感应电流而使电容器充电，由于充电电流不断减小，安培力减小，则导体棒做加速度减小的减速运动，当电容器C极板间电压与导体棒产生的感应电动势相等时，电路中没有电流，ab棒不受安培力，向右做匀速运动。
图乙中，导体棒向右运动切割磁感线产生感应电流，导体棒受向左的安培力而做减速运动，随速度的减小，电流减小，安培力减小，加速度减小，最终ab棒静止。
图丙中，导体棒先受到向左的安培力作用向右做减速运动，速度减为零后，在安培力作用下向左做加速运动，当导体棒产生的感应电动势与电源的电动势相等时，电路中没有电流，ab棒向左做匀速运动。
故选B。
7. 如图所示，半径为R的1/4圆形区域内存在着垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，磁场的左边垂直x轴放置一线型粒子发射装置，能在0≤y≤R的区间内各处沿x轴正方向同时发射出速度相同、带正电的同种粒子，粒子质量为m，电荷量为q，不计粒子的重力及粒子间的相互作用力，若某时刻粒子被装置发射出后，经过磁场偏转击中y轴上的同一位置，则下列说法中正确的是（ ）
A. 粒子都击中在O点处
B. 粒子的初速度为
C. 粒子在磁场中运动的最长时间为
D. 粒子到达y轴上的最大时间差为
【答案】D
【解析】由题意，某时刻发出的粒子都击中的点是y轴上同一点，由最高点射出的只能击中（0，R），则击中的同一点就是（0，R），A错误；从最低点射出的也击中（0，R），那么粒子做匀速圆周运动的半径为R，由洛伦兹力提供向心力得，则速度，B错误；偏转角最大的时间最长，显然从最低点射出的粒子偏转90°，时间最长，时间，C错误；从最高点直接射向（0，R）的粒子时间最短，则最长与最短的时间差为，D正确．
故选D。
8. 如图所示，光滑斜面的倾角为，斜面上放置一矩形导体线框abcd，ab边的边长为，bc边的边长为，线框的质量为m，电阻为R，线框通过绝缘细线绕过光滑的定滑轮与一重物相连，重物质量为，斜面上ef线（平行底边）的右方有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度为B，如果线框从静止开始运动，进入磁场的最初一段时间是做匀速运动的，且线框的ab边始终平行于底边，则下列说法正确的是（ ）
A. 线框进入磁场前运动的加速度为
B. 线框进入磁场时匀速运动的速度为
C. 线框做匀速运动的总时间为
D. 该匀速运动过程中产生的焦耳热为
【答案】D
【解析】A．由牛顿第二定律得
解得线框进入磁场前运动的加速度为
A错误；
B．由平衡条件
又
联立解得线框进入磁场时匀速运动的速度为
B错误；
C．线框做匀速运动的总时间为
C错误；
D．由能量守恒定律，该匀速运动过程中产生的焦耳热等于系统重力势能的减小量，则
D正确。
故选D。
9. 光滑绝缘水平桌面上的正方形区域内，存在竖直向下的匀强磁场，一直角三角形金属均匀线框置于桌面上，如图所示。现用一水平外力F将线框匀速推出磁场区域，此过程中，下列关于力F、线框中的电流I、通过线框某一横截面的电量q和线框的热功率P随时间t变化的关系图像，可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】BC
【解析】A．线框匀速推出磁场区域时，有
由图可知
则有
可见F与时间t的二次方成正比，选项A错误；
B．感应电流
可见电流I与时间t成正比，选项B正确；
C．通过线框某一横截面的电量
可见q与时间t的二次方成正比，图线为抛物线，选项C正确；
D．线框的热功率
可见P与时间t的二次方成正比，选项D 错误。
故选BC
10. 如图所示，a、b灯分别标有“3.6V，2.5W”和“3.6V，4.0W”，闭合开关，调节R，能使a、b都正常发光。断开开关后重做实验，则（ ）
A. 闭合开关，a将慢慢亮起来，b立即达到最亮
B. 闭合开关，a、b立即达到最亮
C. 断开开关，a逐渐熄灭，b灯闪亮一下再熄灭
D. 断开开关，a、b都逐渐熄灭
【答案】AD
【解析】AB．闭合瞬间，L相当于断路，b立刻变亮，a逐渐变亮，故A正确，B错误；
CD．闭合开关稳定时，a的亮度比b的小；根据知通过a的电流小；电键断开，L相当于电源与两个灯泡串联，逐渐熄灭，由于稳定后a灯的电流小于b灯，所以电键断开瞬间b灯的电流比稳定时的电流小，b灯不会再闪亮一下，故C错误，D正确。
11. 如图甲所示的平行金属极板MN之间存在交替出现的匀强磁场和匀强电场，取垂直纸面向外为磁场正方向，磁感应强度B随时间t周期性变化的规律如图乙所示，取垂直极板向上为电场正方向，电场强度E随时间t周期性变化的规律如图丙所示。时，一不计重力、带正电的粒子从极板左端以速度v沿板间中线平行极板射入板间，最终平行于极板中线射出，已知粒子在时速度为零，且整个运动过程中始终未与两极板接触，则下列说法正确的是（ ）
A. 粒子可能在时刻射出极板B. 极板间距不小于
C. 极板长度为D. =
【答案】ABD
【解析】根据题意可知，在内，粒子在磁场中做匀速圆周运动，且转了周，在内，粒子在电场中向下做减速运动到速度为零，在内，粒子在电场中向上做加速运动到速度为，在内，粒子在磁场中做匀速圆周运动，转了周，粒子回到极板中线，速度平行于极板中线，接下来粒子周期性地重复以上运动，粒子在一个运动周期内的轨迹如图所示
A．粒子一个运动周期为
故粒子射出极板的时刻可能为
（，，）
当时
故A正确；
B．粒子在磁场中，设粒子的轨迹半径为，则有
解得
粒子在电场向下减速的位移为
故极板间距应满足
故B正确；
C．极板长度可能为
（，，）
故C错误；
D．粒子在磁场中，有
解得
粒子在电场中，有
解得
可得
故D正确；
故选ABD。
12. 两根相距为L且足够长的金属直角导轨如图所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面．质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直并接触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数均为μ，导轨电阻不计，回路总电阻为2R.整个装置处于磁感应强度大小为B、方向水平向右的匀强磁场中．当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下以速度v沿导轨匀速运动时，cd杆也正好以某一速度向下匀速运动．重力加速度为g.以下说法正确的是 （ ）
A. ab杆所受拉力F的大小为μmg＋
B. cd杆所受摩擦力为零
C. cd杆向下匀速运动的速度为
D. ab杆所受摩擦力为2μmg
【答案】BCD
【解析】ab杆的速度方向与磁感应强度的方向平行，不切割磁感线，只有cd杆运动切割磁感线．设cd杆向下运动的速度为，根据闭合电路的欧姆定律及法拉第电磁感应定律有，，cd杆只受到竖直向下的重力mg和竖直向上的安培力作用，因为cd杆与导轨间没有正压力，所以摩擦力为零．由平衡条件得，解得cd杆向下匀速运动的速度为，ab杆的受力如图所示，根据平衡条件可得，综上所述，选项BCD正确．
二、实验题（13题5分，14题10分）
13. 在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中，请回答下列问题。
（1）为弄清灵敏电流表指针摆动方向与电流方向的关系，某同学想用多用电表的某一挡位来进行探究，他应选用多用电表的___________挡（选填“欧姆”、“直流电流”、“直流电压”、“交流电流”或“交流电压”），对灵敏电流表进行测试。该同学先将多用电表的红表笔接灵敏电流表的正接线柱，再将黑表笔___________（选填“短暂”或“持续”）接灵敏电流表的负接线柱，此时发现灵敏电流表的指针向左摆动。
（2）实验中，该同学将磁铁向下从线圈上方插入线圈时，发现电流表的指针向右偏转，说明磁铁的下端为___________极（选填“S”或“N”）。
（3）另一位同学利用图乙所示的实验器材来研究电磁感应现象及判定感应电流方向。
①在给出的实物图中，已用实线作为导线连接了部分实验电路，请从图乙中1、2箭头开始用实线作为导线完善其余电路的连接；___________
②将插入后，下列实验操作产生的感应电流与合上开关时产生的感应电流方向相同的是___________。
A.闭合开关，稳定后断开开关B.闭合开关，稳定后拔出线圈
C.闭合开关，稳定后拔出软铁棒D.闭合开关，稳定后使变阻器滑片P左移
【答案】（1）欧姆 短暂 （2）S （3） D
【解析】（1）[1]要使灵敏电流表指针摆动，一定有电流通过，想用多用电表的某一挡位来进行探究，只有“欧姆”挡有电源，因此他应选用多用电表的“欧姆”挡。
[2]该同学先将多用电表的红表笔接灵敏电流表的正接线柱，由于灵敏电流计的量程很小，，欧姆挡电表内部的电源电压相对较高，流过灵敏电流计的电流将较大，为保护灵敏电流计，将黑表笔“短暂”接灵敏电流表的负接线柱。
（2）多用电表的红表笔接灵敏电流表的正接线柱，将黑表笔短暂接灵敏电流表的负接线柱，此时灵敏电流表的指针向左摆动，由于欧姆表的黑表笔接电源的正极，因此可知灵敏电流表从负极流入，指针向左摆动，实验中，该同学将磁铁向下从线圈上方插入线圈时，发现电流表的指针向右偏转，可知感应电流是从电流表的正接线柱流入，可知线圈中感应电流产生的磁场方向向下，由楞次定律可知，说明磁铁的下端为S极。
（3）[1]由题图用实线作为导线完善其余电路的连接如图所示。
②[2] A．将插入后，合上开关时在中产生增强的磁场，由楞次定律可知，在中产生感应电流。闭合开关，稳定后断开开关，穿过的磁场减弱，磁场方向不变，由楞次定律可知，在中产生与开关闭合时相反方向的感应电流，故A错误；
B．闭合开关，稳定后拔出线圈，可知穿过的磁场减弱，由楞次定律可知，在中产生与开关闭合时相反方向的感应电流，故B错误；
C．闭合开关，稳定后拔出软铁棒，可知穿过磁场减弱，由楞次定律可知，在中产生与开关闭合时相反方向的感应电流，故C错误；
D．闭合开关，稳定后使变阻器滑片P左移，可知变阻器接入电路的电阻值减小，则通过的电流增大，产生的磁场增强，由楞次定律可知，在中产生与开关闭合时相同方向的感应电流，故D正确。
故选D。
14. 小星同学发现家里有一卷标称100m的铜导线，他想在不拆散导线的情况下测定该导线的实际长度，通过查找资料得知其电阻率。
（1）该同学剥去导线一端的绝缘皮，用螺旋测微器测得导线的直径d，如图1所示，则铜导线的直径为d=__________mm。
（2）该同学想通过实验测导线的总电阻，可供选择的实验器材如下。
A.待测导线一卷Rx（长约100m）
B.标准电阻R1（阻值为1Ω，允许通过的最大电流为2A）
C.标准电阻R2（阻值为100Ω，允许通过的最大电流为0.5A）
D.灵敏电流计G（量程为300µA）
E.电阻箱R3（0~9999Ω，允许通过的最大电流为0.5A）
F.滑动变阻器（最大阻值为20Ω，允许通过的最大电流为2A）
G.电源（电动势3.0V，内阻约为0.2Ω）
H.开关，导线若干
①实验电路应选图2中的__________（填“甲”或“乙”）。
②开关闭合前，滑动变阻器滑片应置于__________（填“A”或“B”）端。
③多次调节滑动变阻器和电阻箱，使电流计指针稳定时指向中央零刻线位置。
④电阻箱示数如图3所示，电阻箱接入电路的阻值R3=__________Ω。
（3）导线的长度计算公式为__________（用R1，R2，R3，ρ和d表示）。
【答案】（1）1.784##1.785##1.786 （2）乙 A 140 （3）
【解析】（1）螺旋测微器的读数为固定刻度与可动刻度之和，所以铜导线的直径为
（2）[1][3]根据题意可得
由图可知，电阻箱接入电路的阻值为
该实验用电桥电路测量电阻，当灵敏电流计指针为零时，电桥电路平衡，此时满足四个电阻对角线乘积相等
但由于
可知用甲电路不合理，则实验电路应选图2中的乙。
[2]开关闭合前，应将待测电路短路，故滑动变阻器滑片应置于A端。
（3）甲电路中，当电流计读数为零时满足
导线的长度计算公式为
三、计算题（共37分，15题10分，16题12分，17题15分）
15. 如图甲所示，固定在水平面上电阻不计光滑金属导轨，间距d=3m，导轨右端连接一阻值为的小灯泡L。在CDEF矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化如图乙所示，CF长为2m。在时刻，电阻不计的金属棒ab在水平恒力F作用下，由静止开始沿导轨向右运动。金属棒从图中位置运动到EF位置的整个过程中，通过小灯泡的电流强度始终没有发生变化。求：
（1）通过小灯泡的电流强度；
（2）恒力F大小；
（3）金属棒进入磁场前做匀加速直线运动的加速度大小。
【答案】（1）1A；（2）6N；（3）0.125m/s2
【解析】（1）金属棒没有进入磁场时，回路中感应电动势为
灯泡中的电流强度为
（2）因小灯泡的电流强度始终没有发生变化，故在t=4s末金属棒刚好进入磁场，且做匀速运动，此时金属棒中的电流强度
则安培力为
且
则
（3）因灯泡亮度不变，金属棒中产生的感应电动势为
所以金属棒进入磁场前的加速度为
16. 两根相互平行、足够长的光滑金属导轨宽度，磁感应强度，方向竖直向上的匀强磁场，轨道与电动势为，的电源相连。将质量，的金属杆放在水平轨道上，导体棒始终与导轨接触良好，导轨电阻不计，不计一切摩擦阻力。
（1）从开始到运动稳定的过程中，导体棒达到的最大速度为多少？
（2）从开始到运动稳定的过程中，导体棒产生的热量为多少？
【答案】（1） （2）
【解析】（1）导体棒稳定时，切割磁感线产生的感应电动势等于电源电动势，根据法拉第电磁感应定律有
解得
（2）根据动量定理有
根据电流定义式有
根据能量守恒定律有
其中
解得
17. 如图，足够长的两根光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨间距分别为和L，导轨间分布着方向竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小分别为B、。时，导体棒、在导轨上分别以大小为、的速度相向运动；时，向左的速度减小为零；最终两导体棒达到稳定运动状态。已知、的质量分别为、m，两导体棒接入回路中的电阻都为R。整个过程中两导体棒始终与导轨垂直并接触良好，且只在各自的一侧导轨上运动，其他电阻不计。求：
（1）整个运动过程，回路中产生的焦耳热？
（2）0~时间内，通过导体棒的电荷量？
（3）0~时间内，两导体棒运动路程之和？
【答案】（1）， （2）， （3）
【解析】（1）稳定时，两导体产生的感应电动势相等，有
所以
对PQ导体，根据动量定理有
对MN导体，根据动量定理有
解得
根据能量守恒定律有
解得
（2）0~时间，对PQ导体，根据动量定理有
根据电流定义式有
解得
（3）0~时间，根据欧姆定律有
根据电流定义式有
根据法拉第电磁感应定律有
其中
解得