2021-2022学年宁夏银川市贺兰县景博中学高二（下）第一次月考物理试题含解析

景博高中2021—2022学年第二学期高二年级第一次月考物理试题

（共110分）

一、单选题（共15小题，每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的，每题3分，共45分）

1. 随着智能手机的发展电池低容量和手机高耗能之间的矛盾越来越突出手机无线充电技术间接解决了智能手机电池不耐用的问题。如图所示，当充电基座上的送电线圈通入正弦式交变电流后，就会在邻近的受电线圈中感应出电流，最终实现为手机电池充电。电磁感应的首次发现者为（　　）

A. 爱因斯坦 B. 法拉第 C. 洛伦兹 D. 密立根

【答案】B

【解析】

【详解】电磁感应的首次发现者是法拉第，故选B。

2. 下列图像中不属于交流电的有（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】B

【解析】

【分析】

【详解】交流电的特点是大小、方向随时间做周期性的变化，B图方向没有随时间变化，不属于交流电，B正确。

故选B。

3. 如图所示，一个面积为S、匝数为n的圆形线圈，线圈平面与匀强磁场垂直、且一半在磁场中。在时间t内，磁感应强度的方向不变、大小由B增大到2B，在此过程中，线圈中产生的感应电动势为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】根据法拉第电磁感应定律

得

故ABD错误，C正确；

故选C。

4. 物体在运动过程中，下列说法中正确的是（　　）

A. 在任意相等时间内，它受到的冲量都相同，则物体一定做匀变速运动

B. 如果物体动量大小保持不变，则物体一定做匀速直线运动

C. 如果物体的动量保持不变，则物体机械能也一定守恒

D. 只要物体的加速度不变，物体的动量就不变

【答案】A

【解析】

【详解】A．在任意相等时间内，它受到的冲量都相同，根据动量定理得

可知，物体所受的合外力不变，物体一定做匀变速直线运动，A正确；

B．物体的动量大小不变，则物体的速度大小保持不变，可能做匀速直线运动，也可能做曲线运动，比如匀速圆周运动，B错误；

C．动量保持不变，则物体的速度保持不变，物体做匀速直线运动，机械能可能守恒，若有除重力或弹力以外的力做功，其机械能不守恒，C错误；

D．加速度恒定不变，说明物体受力恒定不变，速度一定在变化，由

知，动量一定在变化，D错误。

故选A。

5. 某同学在探究感应电流产生的条件时，制作了如图所示的四种装置。图甲中矩形金属线圈abcd与匀强磁场垂直，且一半在匀强磁场内，一半在匀强磁场外；图乙中矩形金属线圈efgh处于竖直面内，直导线MN与fg边平行且与线圈平面共面，并通以向下的电流I；图丙中螺线管通以大小为I的电流，其内部有一金属圆环，圆环平面与螺线管轴线垂直；图丁为一根长导线对折后绕成的螺线管，并通以大小为I的电流，其内部有一金属圆环，圆环平面与螺线管轴线垂直。下列描述中，在线圈中能产生感应电流的是（　　）

A. 图甲中金属线圈以bc为轴转动60° B. 图乙中金属线圈以直导线MN为轴转动

C. 图丙中电流I增大 D. 图丁中电流I增大

【答案】C

【解析】

【详解】根据电磁感应可知，闭合回路中磁通量发生变化时，电路中产生感应电流

A．图甲中金属线圈以bc为轴转动60°，线圈平面的磁通量未发生变化，不产生感应电流，A错误；

B．图乙中金属线圈以直导线MN为轴转动，线圈平面内的磁感应强度不变，磁通量不变，不产生感应电流，B错误；

C．图丙中电流I增大，线圈内磁感应强度变大，磁通量发生变化，产生感应电流，C正确；

D．图丁中导线的缠绕方式，使得线圈平面内的磁感应强度为零，磁通量为零，增大电流I磁通量不变，D错误。

故选C。

6. 如图1所示，一矩形线圈位于一随时间t变化的磁场内，磁场方向垂直于线圈所在平面（纸面），若规定向里的方向为磁场正方向，则磁感应强度随t变化的规律如图2所示。以表示线圈中的感应电流，以图1中线圈上箭头所示方向为电流正方向，则图3中的图正确的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】设线圈匝数为，面积为，线圈中的感应电动势为，根据法拉第电磁感应定律可知

线框的电阻为，则

由图可知和的电流相同，根据楞次定律可知，线圈中的电流为逆时针，即电流为负值；和线圈中磁通量变化量为零，线圈中感应该电流为零；和的电流相同，根据楞次定律可知，线圈中的电流为顺时针，即电流为正值，A正确，BCD错误。

故选A。

7. 如图所示电路中，A、B是两个相同的灯泡，L是一个带铁芯的线圈，电阻可不计。调节R，电路稳定时两灯都正常发光，则在开关合上和断开时（　　）

A. 两灯同时点亮、同时熄灭

B. 合上S时，B比A后达到正常发光状态

C. 断开S时，A灯会突然闪亮一下后再熄灭

D. 断开S时，A、B两灯都不会立即熄灭，通过A灯的电流方向与原电流方向相同，而B灯的电流反向

【答案】D

【解析】

【详解】A．两灯同时熄灭，但不同时点亮，A错误；

B．开关闭合时，通过线圈的电流增大，导致线圈出现自感电动势，阻碍电流的增大，即阻碍通过灯泡A的电流增大，则B比A先达到正常发光状态，B错误；

CD．断开S时，线圈出现的自感电动势会阻碍电流的减小，此时线圈与两个小灯泡构成回路，因两个灯泡电阻相同，原来通过的电流相等，所以两灯泡会慢慢熄灭但不会闪亮，通过A灯的电流方向不变，通过B灯的电流方向与原来的方向相反，C错误，D正确。

故选D。

8. 物理学源于生活，又对人类的生产、生活产生深远的影响。以下关于物理学知识及其在生产、生活中的实际应用的说法正确的是（　　）

A. 电子感应加速器是利用磁场直接对电子进行加速来获得高速电子

B. 真空冶炼炉是利用炉体产生的涡流使炉内金属熔化，冶炼出高质量的合金

C. 磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用

D. 变压器用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯是为了减少变压器中的涡流，变压器可改变交变电流的电压和频率

【答案】C

【解析】

【详解】A．洛伦兹力不做功，故磁场无法对电子加速，电子感应加速器是利用感生电场对电子进行加速的，A错误；

B．真空冶炼炉是利用高频交流电在炉内金属中产生涡流进行加热，使金属熔化，而不是炉体产生涡流，B错误；

C．线圈骨架中的铝框能产生涡流，根据楞次定律，将阻碍相对运动，所以起电磁阻尼的作用，C正确；

D．相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯，可以减小变压器中的涡流，但变压器无法改变交变电流的频率，D错误。

故选C。

9. 正弦电流和方波电流随时间变化的关系图像如图所示，四图中电流的最大值均为，下列说法正确的是（　　）

A. 图甲为交流电，频率为，电流有效值为

B. 图乙为直流电，频率为，电流有效值为

C. 图丙为直流电，频率为，电流有效值为

D. 图丁交流电，频率为，电流有效值为

【答案】D

【解析】

【详解】A．由图甲可知，此电流为正选交流电，频率为

电流有效值为

故A错误；

B．由图乙可知，此电流大小改变方向不变，不是交流电，频率为

电流有效值

故B错误；

C．由图丙可知，此电流大小改变方向不变，不是交流电，频率为

根据电流的热效应有

解得

故C错误；

D．由图丁可知，此电流为矩形交流电，频率为

根据电流的热效应有

解得

故D正确

故选D。

10. 如图所示，在载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨A、B，导轨与直导线平行且在同一水平面内，在导轨上有两条可自由滑动的导体棒ab和cd。当载流直导线中的电流逐渐增强时，导体棒ab和cd的运动情况是（　　）

A. 一起向左运动 B. 一起向右运动

C. ab和cd相向运动，相互靠近 D. ab和cd相背运动，相互远离

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】根据右手螺旋定则知，直导线电流下方的磁场方向垂直纸面向里，电流增强时，磁场增强，根据楞次定律得，回路中的感应电流为abdc，根据左手定则知，ab所受安培力方向向右，cd所受安培力向左，即ab和cd相向运动，相互靠近。
故选C。

11. 蹦极是一项刺激的极限运动，如图所示运动员将一端固定的弹性长绳绑在腰或踝关节处，从几十米高处跳下。在某次蹦极中质量为60kg的运动员在弹性绳绷紧后又经过2s人的速度减为零，假设弹性绳长为45m，重力加速度为g=10m/s2，（忽略空气阻力）下列说法正确的是（　　） 

A. 弹性绳在绷紧后2s内对运动员的平均作用力大小为900N

B. 运动员在弹性绳绷紧后动量的改变量等于弹性绳的作用力的冲量

C. 运动员从起跳到下落到最低点的整个运动过程中重力冲量与弹性绳作用力的冲量大小相等

D. 运动员从起跳到下落到最低点的整个运动过程中重力冲量小于弹性绳作用力的冲量

【答案】C

【解析】

【详解】A．运动员从自由下落的时间为

设弹性绳在绷紧后t2=2s内对运动员的平均作用力大小为F，对运动员下落的整个过程根据动量定理有

解得

故A错误；

B．运动员在弹性绳绷紧后动量的改变量等于弹性绳的作用力与重力的合力的冲量，故B错误；

CD．运动员从起跳到下落到最低点的整个运动过程中运动员动量的变化量为零，所以重力冲量与弹性绳作用力的冲量大小相等，故C正确，D错误。

故选C。

12. 原来静止的物体受合外力作用时间为2t0，作用力随时间的变化情况如图所示，则（　　）

A. 0～t0时间内物体的动量变化与t0～2t0内动量变化相同

B. t=2t0时物体的速度为零，外力在2t0时间内对物体的冲量为零

C. 0～t0时间内物体的平均速率与t0～2t0内平均速率不相等

D. 2t0时间内物体的位移为零，外力对物体做功为零

【答案】B

【解析】

【详解】A．合外力的冲量等于物体动量的改变量，故F-t图像与时间轴围成的面积等于物体动量的改变量。面积在时间轴上方表示动量增加，面积在时间轴下方表示动量减少，由于面积相同，动量变化大小相同，但方向相反，A错误；

B．在0～t0时间内的冲量与t0～2t0时间内的冲量大小相同，方向相反，即

即在2t0时刻物体的速度为零，外力在2t0时间内对物体的冲量为零，B正确；

C．0～t0时间内物体做匀加速运动，速度从0增加到vmax，t0～2t0时间内物体做匀减速运动，速度从vmax减为0，两段时间内平均速率相同，C错误；

D．0～t0时间内物体的位移x1等于t0～2t0时间内物体的位移x2，且方向相同，总位移不为0，在0～t0时间内合外力所做的功为

t0～2t0时间内合外力所做的功为

则合外力做的总功为

D错误。

故选B。

13. 下列四幅图所反映的物理过程中， 系统动量守恒的是（　　）

甲：在光滑水平面上， 子 弹射人木块的过程中

乙： 前断细线， 弹簧恢复原长的过程中

丙：两球匀速下降， 细线断裂后， 它们在水中运动的过程中

丁：木块沿光滑固定斜面 由静止滑下的过程中

A. 只有甲、乙 B. 只有甲、丙 C. 只有丙、丁 D. 只有乙、丁

【答案】B

【解析】

【详解】甲：在光滑水平面上，子弹射入木块的过程中，系统所受外力之和为零，系统动量守恒

乙：剪断细线，弹簧恢复原长的过程，墙壁对滑块有作用力，系统所受外力之和不为零，系统动量不守恒

丙：两球匀速下降，木球与铁球的系统所受合力为零，细线断裂后，它们的受力情况不变，系统的合外力仍为零，所以系统的动量守恒

丁：木块下滑过程中，由于木块对斜面的压力，导致斜面始终受挡板作用力，系统动量不守恒

故守恒的有甲、丙

故选B。

14. 如图所示的交流电路中，灯L1、L2和L3均发光，如果保持交变电源两端电压的有效值不变，当频率减小时，各灯的亮、暗变化情况为（　　）

A. 灯L1不变，灯L2变亮，灯L3变暗

B. 灯L1、L2、L3均变暗

C. 打L1、L2均变亮，红L3变暗

D. 灯L1不变，灯L2变暗，灯L3变亮

【答案】A

【解析】

【详解】保持交变电源两端电压的有效值不变，当频率减小时，电阻对交变电流的阻碍作用不变，故L1亮度不变；电感线圈对交变电流的阻碍作用减小，故L2变亮；电容器对交变电流的阻碍作用变大，故L3变暗，故A正确，BCD错误。

故选A。

15. 如图所示，间距为的足够长的水平光滑导轨处于竖直向下、磁感应强度大小为的匀强磁场中，导轨左端接有阻值为的电阻，一质量为、电阻也为的导体棒垂直导轨放置，导体棒与导轨接触良好，其余电阻不计。给导体棒一个水平向右的初速度，导体棒向右做减速运动，当导体棒到电阻的距离为时（记），通过导体棒的电流为，此后匀强磁场随时间按照某种规律变化，使得导体棒做匀速直线运动，则磁感应强度大小随时间变化的关系为（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】当导体棒到电阻的距离为时,设导体棒的速度为，则有

即

此时线圈回路的磁通量为

此后导体棒运动过程中，线圈回路的磁通量

由于之后导体棒做匀速直线运动，即导体棒不受安培力作用，回路电流为零，故线圈磁通量不变，即

联立以上各式，可解得

故选B。

二、多选题（共4小题，有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。共计16分）

16. 下列各图中，线圈中能产生交变电流的有（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】BCD

【解析】

【详解】A．线圈转动过程始终平行于磁场，磁通量始终为零，不能产生交变电流，A错误；

BCD．线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，据交流电的产生原理可知，能产生交变电流，BCD正确。

故选BCD。

17. 为研究交变电流产生规律，某研究小组把长60cm导线绕制成N=100匝的矩形闭合线圈，如图所示。现把线圈放到磁感应强度B=0.1T的匀强磁场中，线圈可以绕其对称轴OO’转动。现让线圈从图示位置开始（t=0）以恒定的角速度= 10π rad/s转动。下列说法正确的有（　　）

A. t=0时，线圈位于中性面位置

B.  t =0.05s时，感应电流方向发生改变

C. 当bc=2ab时，感应电动势的表达式为e=2π cos 10πt （V）

D. 当ab=ad时，感应电动势的有效值最大

【答案】BCD

【解析】

【分析】

【详解】A．t=0时，线圈位于与中性面垂直的位置。故A错误；

B．线圈的周期为

t =0.05s时，线圈转过90度，到达中性面位置，磁通量最大，感应电流方向发生改变。故B正确；

C．电动势最大值为

联立可得

线圈从图示位置(平行与磁场方向)开始，因此感应电动势的表达式为

e=2π cos 10πt （V）

故C正确；

D．线圈周长为0.6m，当ab=ad时，边长相等，正方形面积最大，则

最大。即感应电动势的有效值最大。故D正确。

故选BCD。

18. 如图所示，用恒力将闭合线圈自静止开始（不计摩擦）从图示位置向左加速拉出有界匀强磁场，则在此过程中（　　）

A. 线圈中产生方向的感应电流

B. 线圈向左运动做匀变速直线运动

C. 线圈向左运动且加速度逐渐增大

D. 线圈中感应电流逐渐增大

【答案】AD

【解析】

【详解】A．根据楞次定律可知，线圈中产生方向的感应电流，故A正确；

BC．线圈向左运动时，边做切割磁感线运动产生感应电动势，根据右手定则可知中感应电流方向从向，受到向右的安培力作用，感应电动势的大小为

通过的感应电流为

边受到安培力大小为

根据牛顿第二定律应有

联立可得

可见，加速度随速度的增大而减小，即线圈做加速度减小的变加速运动，故BC错误；

D．线圈做加速运动，产生的感应电动势逐渐增大，则感应电流逐渐增大，故D正确。

故选AD。

19. 如图是远距离输电的原理图，其中升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U1、U2，降压变压器原、副线圈两端的电压分别为U3、U4，假设发电厂输出电压U1恒定不变，输电线的电阻不可忽略，变压器均为理想变压器。下列说法正确的是（　　）

A. 保持输送功率不变，增大输送电压U2，输电线上损耗的功率减小

B. 用电高峰时用户负载增加，U2增大

C. 用电高峰时用户负载增加，U3增大

D. 用电高峰时用户负载增加，U4减小

【答案】AD

【解析】

【分析】

【详解】A．保持输送功率不变，增大输送电压U2，根据

P=UI

可知，输电线上的电流减小，根据

P损=I2线R

可知，输电线上损耗的功率减小，选项A正确；

BCD．升压变压器的次级电压U2是由初级电压U1和匝数比决定的，则用电高峰时用户负载增加，U2不变，由于输电线上的电流会变大，则输电线上损失的电压变大，则根据

U3=U2-U线

可知，U3减小，根据

可知，U4减小，选项BC错误，D正确。

故选AD。

三、实验题（本题共计6分）

20. 某同学用如图所示的实验器材探究电磁感应现象。他连接好电路并检查无误后，闭合电键的瞬间观察到电流表G指针向右偏转。电键闭合后，他还进行了下列操作：

（1）将滑动变阻器的滑动触头快速向接线柱C移动，电流计指针将___________（填“左偏”、“右偏”或“不偏”）；

（2）将线圈A中的铁芯快速抽出，电流计指针将___________（填“左偏”、“右偏”或“不偏”）；

（3）由实验得出产生感应电流的条件是___________。

【答案】    ①. 右偏    ②. 左偏    ③. 穿过闭合回路磁通量变化

【解析】

【分析】

【详解】（1）[1]在电键刚闭合时，回路中的电流增大，原线圈中电流产生的磁场增大，所以副线圈中的磁通量增大，此时电流表指针右偏；电键闭合后滑动变阻器的滑动触头迅速向接线柱C移动时，接入电路的有效电阻减小，所以回路中的电流增大，原线圈中的电流产生的磁场增大，穿过副线圈的磁通量增大，所以指针偏转的方向向右偏；

（2）[2]保持滑动变阻器的滑动触头不动，迅速向上提线圈A，穿过副线圈的磁通量减小，根据楞次定律可得，此时的感应电流的方向与开始时感应电流的方向相同，指针偏向左偏；

（3）[3]由实验得出产生感应电流的条件是穿过闭合回路磁通量变化。

四、解答题（本题共4小题，共43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）

21. 如图甲所示为一台小型发电机的示意图，匝数为100匝的线圈逆时针转动。若从中性面开始计时，产生的电动势随时间的变化规律如图乙所示。已知发电机线圈内阻为，外接灯泡的电阻为。求：

（1）写出流经灯泡的瞬时电流的表达式；

（2）线圈匀速转动一周的过程中，外力所做的功；

（3）从中性面开始转动圈过程中通过灯泡的电荷量。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）由图乙可知，感应电动势的最大值

周期为

则

则电动势的瞬时值表达式为

则由图甲，根据闭合电路欧姆定律得瞬时电流的表达式为

（2）线圈匀速转动一周的过程中，外力所做的功等于整个电路电阻产生的热，则

（3）由电动势的最大值公式

可得

从中性面开始转动圈过程中通过灯泡的电荷量

22. 某个小型水电站发电机的输出功率为P1=100kW，发电机的输出电压为U1=250V，通过升压变压器升压后向远处输电，输电线的双线总电阻为R=10Ω，在用户端用降压变压器把电压降为U4=220V，要求在输电线上损失的功率控制在4kW，请你设计两个变压器的匝数比。为此，请你计算：

（1）升压变压器输入的电流为多少？输电线上通过的电流是多少？

（2）输电线损失的电压为多少？升压变压器输出的电压是多少？

（3）两个变压器的匝数比各应等于多少？

【答案】(1)400A，20A；(2)200V，5000V；(3)，

【解析】

【分析】

【详解】(1) 升压变压器输入的电流为

由解得输电线上通过的电流是

(2) 输电线损失的电压为

由可得升压变压器输出的电压是

(3)升压变压器的匝数比为

降压变压器输入电压为

降压变压器的匝数比为

23. 据悉，“嫦娥三号”着陆器（携带着月球车）在近月点处开始进入软着陆过程，通过对变推力主发动机的精确控制，到距月面高度时速度降至0。随后，“嫦娥三号”将姿态改为悬停式竖直下降。在距月面处时，“嫦娥三号”再次进行短暂悬停，扫描月面地形，避开障碍物，寻找着陆点。之后，在反推火箭的作用下继续缓慢竖直下降，直到距月面高时再度悬停。此后，关掉反冲发动机，自由下落。由于具备着陆缓冲机构，“嫦娥三号”的四条腿都有弹性，落地时不至于摔坏，确保着陆器能够完整、安全地降落在月球表面。已知“嫦娥三号”着陆器总质量为m，地球表面重力加速度为g，月球表面重力加速度是地球上的，月球上没有大气，“嫦娥三号”的四条腿高度均忽略不计，不计发动机工作造成的质量变化。

（1）求“嫦娥三号”从处开始缓慢竖直下降的过程中，发动机产生的推力F；

（2）“嫦娥三号”从高处自由下落到月面的速度大小与从地球表面多高处自由下落到地面的速度大小相等？

（3）设定“嫦娥三号”从h高处开始自由下落，若从四条腿与月面开始接触到完全停止经历的时间为，求该过程中每条腿受到月面对它的平均作用力大小。

【答案】（1）；（2）3.65m/s；0.67m；（3）

【解析】

【详解】（1）“嫦娥三号”从处开始缓慢竖直下降的过程中，发动机产生的推力等于“嫦娥三号”着陆器的重力，则

（2）“嫦娥三号”从高处自由下落到月面的速度大小

在地球表面

解得

即与从地球表面0.67m处自由下落到地面的速度大小相等。

（3）“嫦娥三号”从h高度落到月球表面时的速度

落到月球表面时由动量定理，向上为正方向

解得

24. 如图所示，两根足够长平行金属导轨MN、PQ固定在倾角θ＝37°的绝缘斜面上，顶部接有一阻值R＝3 Ω的定值电阻，下端开口，轨道间距L＝1 m．整个装置处于磁感应强度B＝2 T的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向上．质量m＝1 kg的金属棒ab置于导轨上，ab在导轨之间的电阻r＝1 Ω，电路中其余电阻不计．金属棒ab由静止释放后沿导轨运动时始终垂直于导轨，且与导轨接触良好．不计空气阻力影响．已知金属棒ab与导轨间动摩擦因数μ＝0.5，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，取g＝10 m/s2.

(1)求金属棒ab沿导轨向下运动的最大速度vm；

(2)求金属棒ab沿导轨向下运动过程中，电阻R上的最大电功率PR；

(3)若从金属棒ab开始运动至达到最大速度过程中，电阻R上产生的焦耳热总共为1.5 J，求流过电阻R的总电荷量q.

【答案】（1）；（2）；（3）1C．

【解析】

【详解】解：（1）金属棒由静止释放后，在重力、轨道支持力和安培力作用下沿斜面做变加速运动，加速度不断减小，当加速度为零时达到最大速度vm后保持匀速运动．有：

      mgsinθ﹣μmgcosθ﹣FB＝0       ①

      FB＝BI L           ②

      ③

       E＝BLvm ④

 联解①②③④得：vm＝2m/s       ⑤

（2）金属棒以最大速度vm匀速运动时，电阻R上的电功率最大，根据功率公式有：

    ⑥

    联解③④⑤⑥得：PR＝3W     ⑦

（3）设金属棒从开始运动至达到最大速度过程中沿导轨下滑距离为x，由能量守恒定律：

     ⑧

    根据焦耳定律：⑨

              ⑩

           ⑪

            ⑫

联解⑧⑨⑩⑪⑫得：q＝1C…⑬