四川省成都外国语名校2022-2023学年高二下学期3月月考 物理试题（解析版）

四川省成都外国语名校2022-2023学年高二下学期3月月考

物理试题（解析版）

一、单选题（共8题，每道题3分，共计24分）

1. 关于传感器，下列说法正确的是（　　）

A. 所有传感器的材料都是由半导体材料做成的

B. 传感器都是通过感知电压的变化来传递信号的

C. 电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制

D. 霍尔元件能够把电学量转换为磁学量

【答案】C

【解析】

【详解】A．传感器材料分为半导体材料、陶瓷材料、金属材料和有机材料，故A错误；

B．传感器的种类很多，不一定是感知电压来实现传递信号的，故B错误；

C．电饭锅通过温度传感器实现温度的自动控制，故C正确；

D．霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量，故D错误。

故选C。

2. 电磁感应现象在科技和生活中有着广泛的应用，下列说法不正确的是（　　）

A. 如图甲所示，高频冶炼炉是利用互感产生的涡电流加热物体

B. 如图乙所示，开关断开瞬间，灯泡一定会突然闪亮一下

C. 如图丙所示，放在磁场中的玻璃皿内盛有导电液体，其中心放一圆柱形电极，边缘内壁放一环形电极，通电后液体就会旋转起来是安培力的作用

D. 如图丁所示，用一蹄形磁铁接近正在旋转的铜盘，铜盘很快静止下来是利用了电磁阻尼

【答案】B

【解析】

【详解】A．如图甲所示，当线圈中通有高频电流，线圈周围产生很强的变化的磁场，磁场穿过金属，在金属内产生强涡流，从而在导体中产生大量的热，所以高频治炼炉是利用互感产生的涡电流加热物体，故A正确；

B．如图乙所示，若，则开关断开时，灯泡逐渐熄灭，若，则开关断开时，灯泡先闪亮一下再逐渐熄灭，B错误；

C．如图丙所示，放在磁场中的玻璃皿内有导电液体，其中心放一圆柱形电极，边缘内壁放一环形电极，从而使得圆柱形电极与边缘形成电流，导电液体在磁场中受到安培力的作用旋转起来，故C正确；

D．如图丁所示，磁场中旋转铜盘切割磁感线发生电磁感应，内部产生感应电流，电流在磁场力作用下使圆盘很快停下来，此为电磁阻尼现象，D正确。

本题选不正确的，故选B。

3. 如图所示，面积为S的圆环始终与纸面垂直，圆环与轻杆一端相连，轻杆另一端绕垂直纸面的水平轴O转动，当转到A、C、D三位置时（D、C在同一直线上），关于穿过圆环的磁通量，下列式子正确的是（　　）

A.

B.

C. ，

D. ，

【答案】C

【解析】

【详解】由图可知，在A、C、D三个位置圆环的平面与垂直于磁感线上的投影平面之间的夹角都是α，根据磁通量的公式

Φ=BScosα

可知，三个位置的磁通量的大小都是BScosα．同时由图可以看出，A位置与C位置磁感线穿过环的方向是相同的，而D位置磁感线穿过环的方向与C位置是相反的，所以可得

ΦA=ΦC=BScosα

ΦD=-BScosα

故选C。

4. 某交变电流电压随时间变化的规律如图所示（初始部分为正弦函数的四分之一周期），下列说法正确的是（　　）

A. 该交变电流的周期为2s

B. 该交变电流电压的有效值为200V

C. 将该交变电流加在交流电压表两端时，电压表读数为

D. 将该交变电流加在启辉电压（达到或超过启辉电压后氖管会发光）为200V的氖管上，氖管未被击穿，氖管1秒钟内发光次数为100次

【答案】D

【解析】

【详解】A．由图像可知，该交变电流的周期为0.02 s，故A错误；

B．根据电流的热效应计算电压的有效值，则有

解得该交变电流电压的有效值为

故B错误；

C．交流电压表读数为交变电流电压的有效值，所以电压表读数为，故C错误；

D．只有当交流电压大于或等于启辉电压200 V时，氖管才能发光，由图像可知，一个周期发光两次，而交变电流的周期为0.02 s，则1秒内发光100次，故D正确。

故选D。

5. 如图甲所示，100匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的中心轴匀速转动，产生的感应电动势e随时间t的变化曲线如图乙所示，若外接电阻的阻值，线圈的电阻，则下列说法正确的是（　　）

A. 时通过线圈的磁通量为零

B. 时线圈恰好垂直中性面

C. 电压表的示数为

D. 线圈中产生的感应电动势表达式

【答案】C

【解析】

【详解】AB．根据乙图可知时感应电动势为0，故此时线圈处于中性面位置，通过线圈的磁通量最大，AB错误；

C．感应电动势的有效值为

电压表测的是电阻R两端电压，有

C正确；

D．根据乙图可知，线圈的转动周期为

可得线圈中产生的感应电动势表达式为

D错误。

故选C。

6. 如图所示，间距为d的两水平虚线之间有方向垂直于竖直平面向里的匀强磁场，正方形金属线框的边长为。线框从边距磁场上边界h处自由下落，下落过程中线框始终在竖直平面内且边保持水平。已知边进入磁场瞬间、边进入磁场瞬间及边离开磁场瞬间线框的速度均相同。设线框进入磁场的过程中产生的热量为，离开磁场的过程中产生的热量为。不计空气阻力，则（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】设正方形线框质量为m，因为边进入磁场瞬间、边进入磁场瞬间线框的速度相同，由能量守恒定律

又因为边进入磁场瞬间、边离开磁场瞬间线框的速度相同，由能量守恒定律

联立解得

所以

故A正确。

故选A。

7. 如图甲所示为竖直方向的弹簧振子，图乙是该振子完成一次全振动时其位移随时间的变化规律图线，取竖直向上为正方向，则下列说法正确的是（　　）

A. 时刻振子处在弹簧原长的位置

B. 时，振子位于最低点

C. 内，振子从最高点向下运动，且速度正在增大

D. 内，振子从最高点向下运动，且加速度正在增大

【答案】C

【解析】

【详解】A．时刻，振子的速度向上最大，此时正处在平衡位置，即，弹簧处于伸长状态，A错误；

B．时，振子的位移最大，回复力最大，加速度最大，方向竖直向下，因此振子处于最高点，B错误；

CD．内，振子从最高点向平衡位置运动，速度正在增大，位移正在减小，回复力正在减小，加速度正在减小，C正确， D错误。

故选C。

8. 如图所示为同一地点的两个单摆甲、乙的振动图像，下列说法正确的是（　　）

A. 甲摆的摆长比乙摆的摆长大

B. 甲摆的振幅是乙摆振幅的3倍

C. 甲摆的机械能比乙摆的机械能大

D. 在时有正向最大加速度的是乙摆

【答案】D

【解析】

【详解】A.由题图可知，两单摆的周期相同，同一地点重力加速度g相同，由单摆的周期公式

得知，甲乙两单摆的摆长相等，故A错误；

B.甲摆的振幅为6cm，乙摆的振幅为3cm，则甲摆的振幅是乙摆振幅的2倍，故B错误；

C.尽管甲摆的振幅比乙摆大，两摆的摆长相等，但由于两摆的摆球质量未知，故无法比较机械能的大小，故C错误；

D.在s时，甲摆经过平衡位置，振动的加速度为零，而乙摆的位移为负的最大，则乙摆具有正向最大加速度，故D正确。

故选D。

二、多选题（每道题满分4分，全部选对得4分，少选得2分，出现错选得0分。共5题，共计20分）

9. 为建设美丽乡村，某地兴建的小型水电站交流发电机输出功率为，输电线总电阻为，升压变压器、降压变压器均为理想变压器。如图所示为发电站为用户供电的电路图。下列说法正确的是（    ）

A.  B.

C  D. 用户增多时，变小

【答案】BC

【解析】

【详解】A．由于

因此

A错误；

B．由于

因此

B正确；

C．由于

，

解得

C正确；

D．用户增多时，则负载总电阻变小，I4增加，由于

因此I线增大，D错误。

故选BC。

10. 如图所示，在B=1T的匀强磁场中，有一个100匝矩形金属线框，绕垂直磁场的轴OO′以角速度匀速转动，线框电阻为2Ω，面积为0.05m2，线框通过滑环与一理想变压器的原线圈相连，副线圈接有一只额定电压为12V的灯泡L，刚好正常发光，理想电流表示数为1A，则（　　）

A. 若从图示位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值表达式为

B. 灯泡L的额定功率为48W

C. 原副线圈的匝数比为25:6

D. 原副线圈的匝数比为4:1

【答案】BD

【解析】

【详解】A．感应电动势的最大值为

图中位置与中性面垂直，可得从图示位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值表达式为

A错误；

B．线框中感应电动势的有效值为

则原线圈中输入电压为

根据理想变压器输入功率等于输出功率可得灯泡L的额定功率为

B正确；

CD．灯泡的额定电压，可得原副线圈的匝数比为

C错误，D正确。

故选BD。

11. 为保证师生用电安全，学校电路系统中安装有由热敏电阻制成的温度监测器，如图所示为理想变压器，原、副线圈匝数比为，原线圈接交流电压，图中电压表和电流表为理想电表，为阻值随温度的升高而减小的热敏电阻，为定值电阻，则下列说法正确的是（　　）

A. 变压器输入与输出功率之比为 B. 变压器副线圈中电流的频率为

C. 当处温度升高时，电压表示数不变 D. 当处温度升高时，电流表示数减小

【答案】BC

【解析】

【详解】A．理想变压器输入与输出功率之比为1：1，故A错误；

B．变压器副线圈中电流频率不变，为

故B正确；

C．RT处温度升高时，不会影响变压器输入电压值，故C正确；

D．RT处温度升高时，电阻值减小，原副线圈的匝数及原线圈电压不变，则副线圈电压不变，为定值电阻，由

可知，电流表示数增大，故D错误。

故选BC。

12. 在如图所示的电路中，A、B是两个完全相同的灯泡，C是电容足够大的电容器，D是理想二极管，L是一个自感系数较大的线圈，且L的直流电阻与灯泡的电阻相同。电路接通稳定后，断开开关S，下列说法正确的是（　　）

A. A灯会闪亮一下，然后逐渐熄灭

B. 在灯熄灭前的任意时刻，A、B两灯的电压相同

C. 在灯熄灭前的任意时刻，通过B灯的电流是A灯的2倍

D. 在灯熄灭前，L中会产生自感电动势

【答案】AD

【解析】

【详解】A．开关闭合且电路稳定时，二极管是导通的，灯泡A被短路，电容器上极板带负电，下极板带正电，当开关断开，电容器放电，电流由下极板经电路流向负极板，因为电感线圈对电流的阻碍作用，会有电流通过A灯，A灯会闪亮一下，然后逐渐熄灭，故A正确；

BC．灯熄灭前，A灯电流减小，电感线圈的电流先增大后减小，二者电流不相等且二者电流之和等于B灯电流，A、B两灯的电压不相同，通过B灯的电流不是A灯的2倍，故BC错误；

D．电容器放电过程中，二极管是导通的，通过L中的电流发生变化，产生自感电动势，故D正确。

故选AD。

13. 如图所示绝缘光滑轨道中间部分水平，左右为对称斜面，在水平部分中间a、b两直线间有垂直纸面的匀强磁场，一金属小圆环从左边斜面的A 点由静止滑下，到达直线a刚要进入磁场时速度为v，经过直线a全部进入磁场时速度为，圆环继续向右运动到右边斜面，最高能到达B点，然后又往回滑，滑至左边斜面，最高能到达C点，这样来回运动，设AB高度差为，BC高度差为，下列说法正确的是（　　）

A.  B.

C. 金属小圆环一共通过b 线4 次 D. 金属小圆环一共通过a 线8 次

【答案】BC

【解析】

【详解】CD．金属圆环在进出磁场的时候由于磁通量变化会有涡流产生，从而受安培力作用，做减速运动，进入磁场后，在a、b之间运动时由于磁通量没有变化，故做匀速直线运动；设圆环半径为d，圆环第一次穿过直线a前的速度大小为v，穿过直线a后的速度为大小v1，穿过b线后的速度大小为v2，第三次穿过磁场边界后的速度大小为v3，……

因为每次通过磁场边界时圆环磁通量的变化相等，由

可知通过圆环的电量相等，故则其所受安培力的冲量由

可知圆环每次进出磁场时安培力对它的冲量也相等，圆环第一次经过a线，根据动量定理有

将代入，解得

圆环通过b线即第二次通过磁场边界，有

圆环第三次通过磁场边界，有

圆环第n次通过磁场边界，有

所以

又由，解得

n=8

所以圆环一共可以通过磁场边界8次，故圆环能通过a线4次，能通过b线4次，C正确，D错误；

AB．从A到B，根据动能定理

从a线到b线，根据动能定理

所以

同理可得

由

可知，而，故，所以，A错误，B正确。

故选BC。

三、填空题（14题每空1分，15、16题每空2分，共计14分）

14. 如图是示波管的原理图，它由电子枪、偏转电极（和）荧光屏组成，管内抽成真空，给电子枪通电后，如果在偏转电极和上都没有加电压，电子束将打在荧光屏的中心O点。

（1）带电粒子在______区域是加速的，在______区域是偏转的。

（2）若，，则粒子向______板偏移，若，，则粒子向______板偏移。

【答案】    ①. I    ②. II    ③. Y    ④. X

【解析】

【分析】

【详解】（1）[1][2]根据示波器原理Ⅰ区是加速电场区，Ⅱ区是偏转区

（2）[3]在偏转电极加电压，且，Y比电势高，电子向高电势运动，故粒子向Y板偏移

[4]只在偏转电极上加电压，且，X比电势高，电子向高电势运动，故粒子向X板偏移

15. 如图所示，四只相同的灯泡D1、D2、D3、D4分别与自感线圈L1、L2和电容器C1、C2串联，再并联接入电路中，自感线圈的电阻不计，交流电源电压220 V，频率50 Hz．若电容C1>C2，则灯泡D3的亮度______D4的亮度；若灯泡D1的亮度大于D2的亮度，则自感系数L1______L2．（选填“大于”“小于”或“等于”）

【答案】    ① 大于    ②. 小于

【解析】

【详解】第一空．电容越小对交流电阻碍作用越强，因为C1>C2，所以灯泡D3的亮度大于D4的亮度；

第二空．电感自感系数越大对交流电的阻碍作用越强，因为灯泡D1的亮度大于D2的亮度，所以L1小于L2．

16. 在如图所示的日光灯工作原理电路图中：

（1）开关闭合前，启动器的静触片和动触片是______（填“接通的”或“断开的”）；

（2）日光灯正常发光时，启动器的静触片和动触片______（填“接通”或“断开”），镇流器起着______作用，保证日光灯正常工作。

【答案】    ①. 断开的    ②. 断开    ③. 限流降压

【解析】

【详解】（1）[1]开关闭合前，启动器处于未工作状态，静触片和动触片时断开的。

（2）[2][3]日光灯管中的气体一旦击穿而使灯管发光后，镇流器中的自感电动势很快降低，此时开关、镇流器、灯管组成闭合回路，又由于回路中为交流电，镇流器中会产生自感电动势阻碍电流的变化，从而使灯管两端的电压降低，启动器中的氖灯不发光，所以正常工作时启动器中的静触片与动触片时断开的，镇流器起着降压限流的作用。

四、解答题（17题8分，18题8分，19题10分，20题16分，共计42分）

17. 如图，匝数匝的矩形线圈，面积，绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动，匀强磁场的磁感应强度，矩形线圈通过滑环E、F与理想变压器相连，变压器原、副线圈的匝数之比为，副线圈和阻值的电阻相连；从图示位置开始计时，矩形线圈内阻不计，求：

（1）线圈中产生感应电动势的瞬时表达式；

（2）电阻R上消耗的功率。

【答案】（1）；（2）20W

【解析】

【详解】（1）根据正弦式交变电流产生的条件，可知线圈中产生感应电动势呈现正弦式，计时起点穿过线圈平面的磁通量为0，则

代入数值得

（2）矩形线圈内阻不计，变压器原线圈电压的有效值

根据变压器电压匝数比的关系有

解得

电阻R上消耗的功率

18. 如图甲，间距的平行长直导轨MN、PQ水平放置，两导轨左端MP之间接有一阻值为的定值电阻，导轨电阻忽略不计；一导体棒（电阻不计）垂直于导轨放在距离导轨左端的ab处，其质量，导体棒与导轨间的动摩擦因数，整个装置处在范围足够大的竖直方向的匀强磁场中。取竖直向下为正方向，从时刻开始，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示；在内导体棒在外力作用下处于静止状态，不计感应电流磁场的影响，取。

（1）求时安培力的大小和方向；

（2）从开始，导体棒在恒力作用下向右运动时，导体棒的速度达到最大。求导体棒的最大速度及该过程中电阻R上产生的热量Q。

【答案】（1），方向水平向右；（2）；

【解析】

【详解】（1）前3s内，根据图乙可知，磁感应强度的变化率大小为

根据法拉第电磁感应定律可得，感应电动势大小为

根据闭合电路欧姆定律可得感应电流

根据楞次定律可知电流方向俯视为顺时针方向

根据左手定则知

时，安培力为

方向水平向右

（2）导体棒速度最大时，根据平衡条件可得

其中

根据图乙知

联立解得, 导体棒的最大速度

方向水平向右，根据能量守恒定律

解得该过程中电阻R上产生的热量为

19. 2020年属于不平凡的一年，原本属于全国人民的新春佳节却被一场突如其来的疫情打破了，如今新冠病毒在全国白衣天使和所有工作人员的共同努力下得到了有效的遏制，根据中共中央应对新冠肺炎疫情工作领导小组印发《意见》在有效防控疫情的同时积极有序推进复工复产。为了防止复工复产期间停电事故的发生，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1，升压变压器匝数比为1：10，降压变压器匝数比9：1，输电线总电阻R=5。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）发电机输出功率多大？

（2）发电机电动势多大？

（3）输电的效率是多少？

【答案】（1）8000W；（2）240V；（3）99%

【解析】

【详解】（1）根据题意，所有灯都正常工作的总功率为

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

升压变压器的输出功率为

而发电机输出功率即为升压变压器的输入功率

（2）降压变压器上的输入电压

输电线上的电压损失为

因此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

（3）输电的效率

20. 如图，两根足够长的平行光滑导轨固定在绝缘水平面上，两平行倾斜绝缘轨道固定在斜面上，水平导轨与倾斜轨道在倾斜轨道的底部bc处平滑连接，轨道间距为L=1m，倾斜轨道的倾角为。在水平导轨的右侧abcd区域内存在方向向上、磁感应强度大小为B=2T的匀强磁场。现有多根长度也为L=1m的相同金属棒依次从倾斜轨道上高为的MN处由静止释放，前一根金属棒刚好离开磁场时释放后一根金属棒，发现第1根金属棒穿越磁场区域的时间为t=1s。已知每根金属棒的质量为m=2kg，电阻为，且与轨道垂直，不计水平导轨的电阻，金属棒与水平导轨接触良好，金属棒与倾斜轨道的动摩擦因数为，重力加速度g取，。求：

（1）磁场区域的长度；

（2）第2根金属棒刚进入磁场时的加速度大小；

（3）第4根金属棒刚出磁场时，第2、3两根金属棒的速度大小之比；

（4）第n根金属棒在磁场中运动的过程，第1根金属棒上产生的热量。

【答案】（1）；（2）；（3）；（4）

【解析】

【详解】（1）第一根金属棒在倾斜轨道上运动，根据动能定理有

解得

v=5m/s

第一根金属棒在磁场中做匀速直线运动，磁场区域的长度

解得

（2）由题意可知每根金属棒进入磁场时的速度均为v=5m/s，当第2根金属棒刚进入磁场时，根据法拉第电磁感应定律有

E=BLv

此时回路中电流

第2根金属棒受到的安培力

F=BLI

此时第2根金属棒的加速度

联立解得

（3）金属棒出磁场后做匀速直线运动，第n根金属棒在磁场中运动时，根据动量定理有

联立解得

第4根金属棒刚出磁场时，第2、3两根金属棒的速度大小为

，

第4根金属棒刚出磁场时，第2、3两根金属棒的速度大小之比为

（4）第n根金属棒在磁场中运动的过程，根据能量守恒定律有

设第一根金属棒中电流为I，则第n根金属棒中电流为（n-1）I，总的焦耳热

解得第1根金属棒上产生的热量