2022-2023学年湖北省武汉市第十一中学高二下学期3月月考试题 物理 Word版

武汉市第十一中学2024届高二3月考

高二物理试卷

命题教师:

考试时间：2023年3月11日16:35～17:50           试卷满分：100分

注意事项：

1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息

2．请将答案正确填写在答题卡上

第I卷（选择题）

一、单选题（共28分；每题4分）

1．了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要。以下符合事实的是（　　）

A．麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发一种电场，这种电场与静电场不同，它不是由电荷产生的，我们把它叫做感生电场。

B．法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系，并在对理论和实验资料进行严格分析以后总结得出了法拉第电磁感应定律.

C．俄国物理学家楞次在分析了许多实验事实后，得到了关于感应电流方向的规律：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻止引起感应电流的磁通量的变化。

D．电磁炉工作时，电磁炉内部通过高频电流产生涡流加热面板，再通过热传导加热食物

2．如图所示，甲→乙→丙→丁→甲过程是交流发电机发电的示意图，线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在匀速转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接。已知线圈转动的角速度为ω，转动过程中电路中的最大电流为Im。下列选项正确的是(　　)

A．在图甲位置时，线圈中的磁通量最大，感应电流最大

B．从图乙位置开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系式为i＝Imsinωt

C．在图丙位置时，线圈中的磁通量最大，磁通量的变化率也最大

D．在图丁位置时，感应电动势最大，cd边电流方向为d→c

3．如图所示，理想变压器原线圈输入电压u＝Umsin ωt，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器，V1和V2是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示；A1和A2是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示，变压器原、副线圈匝数分别为n1和n2.下列说法正确的是(　　)

A.＝

B.＝

C．滑片P向下滑动的过程中，U2不变、I1变大

D．滑片P向下滑动的过程中，U2变小、I1变小

4．图甲为某款“自发电”无线门铃按钮，其“发电”原理如图乙所示，按下门铃按钮过程磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮磁铁远离螺线管回归原位置。下列说法正确的是（   　）

A. 按下按钮过程，螺线管端电势较高

B. 松开按钮过程，螺线管P端电势较低

C. 按住按钮不动，螺线管中会产生感应电动势

D. 按下和松开按钮过程，螺线管产生大小相同的感应电动势

5. 如图所示，电路中有三个相同的灯泡L1、L2、L3，电感线圈L的电阻可忽略，D为理想二极管。下列说法正确的是(　　)

A．闭合开关S的瞬间，L3立即变亮，L1、L2逐渐变亮

B．闭合开关S的瞬间，L2、L3立即变亮，L1逐渐变亮

C．断开开关S的瞬间，L2立即熄灭，L1先变亮一下然后才熄灭

D．断开开关S的瞬间，L2立即熄灭，L3先变亮一下然后才熄灭

6．如图所示，边长为2l的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场．一个边长为l的正方形导线框所在平面与磁场方向垂直，导线框和虚线框的对角线共线．从t＝0时刻开始，使导线框从图示位置开始以恒定速度沿对角线方向进入磁场，直到整个导线框离开磁场区域．用I表示导线框中的感应电流，取逆时针方向为正，则下列表示I－t关系的图像中大致正确的是(　　)

7．如图所示，足够长的光滑导轨OM、ON固定在竖直平面内，电阻不计，两导轨与竖直方向夹角均为30°.空间存在垂直导轨平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B.一质量为m、长为L的导体棒在竖直向上的拉力F作用下，从O点开始沿y轴向下以大小为v的速度做匀速直线运动，且棒始终与y轴垂直对称，与导轨接触良好．导体棒单位长度电阻值为r，重力加速度为g.则在导体棒从开始运动到离开导轨的过程中，下列说法正确的是(　　)

A．导体棒中的感应电流逐渐增大

B．导体棒沿导轨下落过程中减小的机械能等于导体棒产生的焦耳热

C．通过回路中某横截面上的电荷量为

D．导体棒在导轨上运动时拉力F与y的关系为F＝mg－y

二、多选题（共16分，每题4分）

8. 一电阻R接到如图甲所示的正弦交流电源上，两端电压的有效值为U1，消耗的电功率为P1；若该电阻接到如图乙所示的方波交流电源上，两端电压的有效值为U2，消耗的电功率为P2.若甲、乙两图中的U0、T所表示的电压值、周期值是相同的，则下列说法正确的是(　　)

A．U1＝  

B．U2＝U0

C．P1＝   

D．P1∶P2＝1∶5

9．如图所示，导体棒ab长度L＝0.5 m，阻值r＝1 Ω，放在半径分别为0.5 m和1.0 m的水平同心圆环导轨上，两圆环之间有竖直向上的匀强磁场(图中未画出)，磁感应强度大小为B＝2 T；从两圆环引出导线连接一阻值为R＝2 Ω的电阻，ab在外力作用下以角速度ω＝4 rad/s绕圆心顺时针(从上往下看)做匀速圆周运动，不计圆环导轨的电阻和一切摩擦，下列说法正确的是(　　)

A．a点的电势低于b点的电势

B．电阻R两端的电压为2 V

C．在导体棒旋转一周的时间内，通过电阻R的电荷量为 C

D．在导体棒旋转半周的时间内，导体棒上产生的焦耳热为 J

10．如图所示，线框ac、bd边长均为2L、电阻不计，三条短边ab、cd、ef的长均为L、电阻均为R，ef位于线框正中间．线框下方有一宽度为L的有界匀强磁场，磁感应强度大小为B，cd边与磁场边界平行，当cd距磁场上边界一定高度时无初速度释放线框，线框cd边进入磁场时线框恰好做匀速运动，下落过程中线框始终在竖直面内，已知线框质量为m，重力加速度为g，则下列判断正确的是(　　)

A．释放时cd边到磁场上边界高度为

B．线框通过磁场的过程中，a、b两点间电势差始终为Uab＝

C．线框通过磁场的过程中，流过ab边的电流大小和方向均不变

D．整个过程中ab边产生的焦耳热一定为mgL

11．如图所示，在xOy水平面内，固定放置着间距为l的两平行金属直导轨，其间连接有阻值为R的电阻，电阻两端连接示波器(内阻可视为无穷大)，可动态显示电阻R两端的电压。两导轨间存在大小为B、方向垂直导轨平面的匀强磁场。t=0时一质量为m、长为l的导体棒在外力F作用下从x=x0位置开始做简谐运动，观察到示波器显示的电压随时间变化的波形是如图乙所示的正弦曲线。取，则简谐运动的平衡位置在坐标原点O。 不计摩擦阻力和其它电阻，导体棒始终垂直导轨运动。若l=1m，T=2πs，m=1kg，R=1Ω，Um=0．5V，B=0．5T，当外力与安培力大小相等时棒的速度可能为（     ）

A．       B．     C．        D．

三、实验题（共12分）

12．在“研究感应电流方向”的实验中。

（1）为判断线圈绕向，可将灵敏电流计G与线圈M连接，如图甲所示。当电流从电流计G左端流入时，指针向左偏转。将磁体N极向下从线圈上方竖直插入M时，发现指针向左偏转。俯视线圈，其绕向为沿________（选填“顺时针”或“逆时针”）由a端开始绕至b端。

（2）如图乙所示，如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关S后，将A线圈迅速从B线圈拔出时，电流计指针将________；A线圈插入B线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向右移动时，电流计指针将________。（以上两空选填“向左偏”“向右偏”或“不偏转”）

四、计算题（共44分，共四题14分+14分+16分）

13．（14分）供电部门设计的供电系统输电电路简图如图所示，发电机的矩形线框处于磁感应强度大小的水平匀强磁场中，线框面积，匝数匝，电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴以一定的角速度匀速转动，并与升压变压器的原线圈相连，升压变压器原、副线圈匝数之比为1：20，降压变压器的副线圈接入到医院供电，两变压器间的输电线等效电阻，变压器均为理想变压器。当发电机输出功率时，电压表的示数为250V，额定电压为220V的医疗设备正常工作。求：

（1）线圈转动角速度大小；

（2）降压变压器原、副线圈匝数之比。

14. （14分）如图甲所示，一电阻不计，固定的足够长且粗糙的平行金属导轨MN、PQ间距L=1m ，上端接有阻值R=0.2Ω的电阻，导轨平面与水平面间的夹角θ=37°。在导轨平面上ab、cd间有垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁场的宽度(ab与cd 间的距离)也为L=1m，磁感应强度B1随时间的变化规律如图乙所示，导轨cd以下有垂直导轨平面向下大小不变的匀强磁场，磁感应强度B2=0.08T。一质量m=0.1kg、电阻r=0.1Ω的金属棒垂直于导轨放置时，恰能静止在磁场B2区域内，sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2，求：

（1）金属棒与导轨间的动摩擦因数μ；

（2）在10s内电阻R产生的焦耳热；

（3）把导轨换成光滑导轨，其他条件不变，金属棒运动的最大速度。

15. （16分）如图所示，平行光滑导轨ABM、CDN固定在地面上，BM、DN水平放置且足够长，导轨在B、D两点处平滑连接，水平部分处在磁感应强度大小为B＝1 T、方向竖直向上的匀强磁场中，导轨间距均为l＝0.5 m，现将金属棒a从左侧轨道的最高点无初速度释放，当它刚好到达圆弧轨道底部时将金属棒b也从左侧圆弧轨道的最高点无初速度释放，当b棒到达圆弧轨道底部时，a棒的速度大小为v1＝2 m/s，圆弧轨道的最高点与水平轨道的高度差为h＝0.8 m，两金属棒的质量ma＝mb＝0.5 kg、接入轨道的电阻Ra＝Rb＝1 Ω，导轨电阻不计，忽略一切摩擦阻力．重力加速度取g＝10 m/s2，求：

(1)金属棒a在水平轨道上的最大加速度；

(2)整个运动过程中金属棒b上产生的焦耳热；

(3)最终金属棒a和b之间的距离．

武汉市第十一中学2024届高二3月考答案

12.   顺时针     向左偏     向右偏

13.解析：（1）由题意可知发电机的最大电压为（3分）

解得 （2分）

（2）升压变压器的输出电压为 （2分）

输送电流为 （1分）

降压变压器的输入电压为 （2分）

在输送电路上有    （2分）  解得     （2分）

14.（1）感应电动势 （1分） 感应电流（1分）   安培力（1分）

对导体棒受力分析有（1分）

联立解得（1分）

（2）电阻R产生的焦耳热（2分）   解得（1分）

（3）磁场B1变化产生的感应电动势（1分）（方向沿金属棒从里向外）

金属棒开始的安培力向下，随后在磁场B2中向下运动切割磁感线，

产生的感应电动势  （1分）（方向沿金属棒从外向里）E=|E1-E2|（1分）

速度增大E2也增大并会超过E1大小，金属棒中的感应电流方向反向（同E2的方向），安培力向上，最终与下滑力平衡匀速运动，有（1分）

E1和E2反向串联，故有 （1分） 联立解得（1分）

15.答案　(1)1 m/s2　(2)1.75 J　(3)4 m

解析　(1)分由机械能守恒定律有magh＝mav02 （1分）  解得v0＝4 m/s（1分）

金属棒a刚进入磁场时，感应电动势最大，即在水平轨道上加速度最大，且Em＝Blv0

此时感应电流I＝  （1分） 由牛顿第二定律有F＝BIl＝＝maa （1分） 

联立解得a＝1 m/s2（1分）

(2) (5分)b棒到达圆弧轨道底部后做减速运动，a棒做加速运动，设两棒速度相等时速度大小为v，取a、b两棒组成的整体为研究对象，根据动量守恒定律有mbv0＋mav1＝(ma＋mb)v（1分）代入数据解得v＝3 m/s（1分）方向水平向右

设整个运动过程中回路产生的总焦耳热为Q，b棒产生的焦耳热为Qb，

对a、b两棒由能量守恒定律得(ma＋mb)gh＝(ma＋mb)v2＋Q （1分）

又＝＝ （1分）  联立解得Qb＝1.75 J （1分）

(3) (6分)设经过时间Δt1，b棒到达圆弧轨道底部，

对a棒，取水平向右为正方向，由动量定理有－Bl·Δt1＝mav1－mav0（1分）

根据法拉第电磁感应定律有＝  根据闭合电路欧姆定律有＝（1分）

设Δt1时间内a棒水平位移为x1， 则ΔΦ＝B·ΔS＝Blx1  联立以上各式得－＝ma(v1－v0)

解得x1＝8 m（1分）

设b棒到达圆弧轨道底部后经过时间Δt2后两棒速度相同，

对b棒，取水平向右为正方向，由动量定理有－B′l·Δt2＝mbv－mbv0（1分）

根据法拉第电磁感应定律有′＝   根据闭合电路欧姆定律有′＝

设Δt2时间内b棒与a棒之间的相对位移为x2，则ΔΦ′＝B·ΔS′＝Blx2

联立以上各式得－＝mb(v－v0)  联立解得x2＝4 m （1分）

最终金属棒a和b之间的距离Δx＝x1－x2＝4 m. （1分）