辽宁省沈阳市东北育才学校高中部2023-2024学年高二上学期第二次月考物理试卷

这是一份辽宁省沈阳市东北育才学校高中部2023-2024学年高二上学期第二次月考物理试卷，共8页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题:本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1．如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流I时，导线的运动情况是（从上往下看）（ ）
A．顺时针方向转动，同时下降
B．顺时针方向转动，同时上升
C．逆时针方向转动，同时下降
D．逆时针方向转动，同时上升
2.如图是演示自感现象的电路，A1与A2是完全相同的灯泡，电阻均为R，在开关断开、K1闭合时，两灯的亮度一样。现闭合K2，待电路稳定后，突然断开K1的瞬间（ ）
A．A1立即熄灭
B．A1突然变亮，而后逐渐熄灭
C．有电流流过A2，方向向左
D．有电流流过A1，方向向左
3.如图所示，D为理想二极管，R为滑动变阻器，C1、C2为电容器，且电容相等，P、Q为带电粒子，开关S闭合后，P、Q均处于静止状态，下列说法正确的是（ ）
A.C1、C2所带的电荷量不相等
B.保持开关S闭合，将滑动变阻器的滑片下滑，P加速向上运动，Q仍静止
C.保持开关S闭合，将滑动变阻器的滑片上滑，P加速向下运动，Q仍静止
D.保持开关S闭合，将滑动变阻器的滑片上滑，P加速向下运动，Q也加速向下运动
如图所示的区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一扇形闭合导线框，电阻为R、半径为L、圆心角为60°，绕顶点O（位于磁场边界）在纸面内匀速转动，角速度为ω。线框中连接一理想交流电流表（未画出），则交流电流表的示数为（ ）
A.2BL2ω2R B.2BL2ω4R C.3BL2ω3R D.3BL2ω6R
5.笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件。当显示屏开启时磁体远离霍尔元件，电脑正常工作；当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭，电脑进入休眠状态。如图所示，一块宽为a、高为b、长为c的矩形半导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场B中，当通入方向向右的电流I后，元件的前、后表面间出现电压U，以此控制屏幕的熄灭。则下列说法错误的是（ ）
A．前表面的电势比后表面的高
B．前、后表面间的电压U与I无关
C．前、后表面间的电压U与b成反比
D．自由电子受到的洛伦兹力大小为
6．如图所示，圆心为O、半径为的金属圆形轨道固定在水平面内，长度为的直导体棒OA置于圆导轨上面，金属圆形轨道内存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度的大小，直导体棒O端和圆轨道引出导线分别与电阻、和电容器相连。导体棒在外力作用下绕O点以角速度顺时针匀速转动。已知导体棒的电阻，，，电容器的电容，不计金属圆形导轨电阻，下列说法中正确的是（ ）
A．通过导体棒的电流为
B．M板带负电
C．外力做功的功率为
D．电容器极板的带电荷量
7.某铁路安装有一种电磁装置可以向控制中心传输信号，以确定火车的位置和运动状态，其原理是将能产生匀强磁场的磁铁安装在火车首节车厢下面，如图甲所示（俯视图），当它经过安放在两铁轨间的线圈时，线圈便产生一个电信号传输给控制中心。线圈边长分别为l1和l2，匝数为n，线圈和传输线的电阻忽略不计。若火车通过线圈时，控制中心接收到线圈两端的电压信号u与时间t的关系如图乙所示（ab、cd均为直线），t1、t2、t3、t4是运动过程的四个时刻，则火车（ ）
A.在t2～t3时间内做匀速直线运动
B.在t3～t4时间内做匀减速直线运动
C.在t1～t2时间内加速度大小为u2-u1Bl1(t2-t1)
D.在t1～t2内和在t3～t4内阴影面积相等
8.如图电路所示，灯泡A、B完全相同，灯泡L与灯泡A的额定功率相同，额定电压不同。在输入端接上的交流电压，三个灯泡均正常发光，电流表的示数为1A，电流表的示数为1.5A，电路中变压器、电流表均为理想的，则正确的是（ ）
A．变压器原、副线圈匝数比
B．变压器原、副线圈匝数比
C．灯泡L的额定电压为10V
D．灯泡L的额定电压为15V
如图所示，边长为L的等边三角形ABC内有垂直纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场，D是AB边的中点，一质量为m、电荷量为的带负电的粒子从D点以速度v平行于BC边方向射入磁场，不考虑带电粒子受到的重力，则下列说法正确的是（ ）
A．粒子可能从B点射出
B．若粒子垂直BC边射出，则粒子做匀速圆周运动的半径为
C．若粒子从C点射出，则粒子在磁场中运动的时间为
D．若粒子从AB边射出，则粒子的速度越大，在磁场中运动的时间越短
10．如图，abcd是位于竖直平面内用粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框，它的下方有一个垂直纸面向外的匀强磁场，MN、PQ为磁场的上下水平边界，两边界间的距离与正方形的边长均为L，线框从某一高度开始下落，恰好能匀速进入磁场。不计空气阻力，以bc边进入磁场时为起点，在线框通过磁场的过程中，线框中的感应电流i、bc两点间的电势差Ubc、线框所受的安培力F、线框产生的焦耳热Q分别随下落高度h的变化关系可能正确的是（ ）
二、非选择题:（本题共5小题，共54分）
11.（6分)在实验室中探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系时，同学们发现了以下几个问题，并展开了讨论。
（1）观察变压器的铁芯，发现它的结构和材料是
A．整块硅钢铁芯 B．整块不锈钢铁芯 C．绝缘的硅钢片叠成
（2）观察原副线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数
（填“多”或“少”）；
（3）实验中将电源接在原线圈两个接线柱之间，调整原副线圈的匝数之比为2：3，用电压表测得副线圈的两个接线柱之间的电压为3.0V，则原线圈的输入电压可能为
A．1.8V B．2.0V C．2.2V
12.（8分）某小组的同学想将一量程为3 V的电压表甲改装成量程为15 V的电压表乙。
（1）先用多用表的欧姆挡测量电压表甲的内阻，机械调零后，将欧姆挡的选择开关置于“×10”，发现指针偏角过小，应将选择开关置于 （选填“×100”或“×1”），并进行欧姆调零。正确操作后，欧姆表的指针如图所示，则电压表甲的内阻的读数
为 Ω。
（2）为了进一步精确测量电压表甲的内阻，他在实验室中找到了其他的器材，有：
A.两节新的干电池；
B.电阻箱R（最大阻值9 999.9 Ω）
C.电流表（量程2 mA，内阻为200 Ω）
D.开关1个，导线若干
①按右上图连接电路。
②在闭合开关前，某同学将电阻箱的阻值调到 （选填“零”或“最大”）。
③闭合开关，调节电阻箱，读出多组电阻箱的阻值R，以及对应的电流表的读数I。
④以1I为纵坐标，以R为横坐标，作出1I－R图像。
⑤若图像为直线且纵截距为0.63 mA－1，斜率为0.35 V－1，不考虑电源的内阻，则该电压
表的内阻的测量值为RV＝ Ω。
13.（10分）如图甲所示，长、宽分别为L1、L2的矩形金属线框位于竖直平面内，其匝数为n，总电阻为r，可绕其竖直中心轴O1O2转动。线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D（集流环）焊接在一起，并通过电刷和定值电阻R相连。线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场，磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图乙所示，其中B0、B1和t1均为已知量。在0～t1时间内，线框保持静止，且线框平面和磁场垂直；t1时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度ω匀速转动。求：
（1）0～t1时间内通过电阻R的电流大小；
（2）线框匀速转动后，在转动一周的过程中电流通过电阻R产生的热量；
（3）线框匀速转动后，从图甲所示位置转过60°的过程中，通过电阻R的电荷量。
14.（15分）如图甲所示，在直角坐标系中的0≤x≤L区域内有沿y轴正方向的匀强电场，右侧有以点（2L，0）为圆心、半径为L的圆形磁场区域，与x轴的交点分别为M、N。在xOy平面内，从电离室产生的质量为m、带电荷量为e的电子以几乎为零的初速度从P点飘入加速电场中，加速后以速度v0经过右侧极板上的小孔Q点沿x轴正方向进入匀强电场，已知O、Q两点之间的距离为，电子飞出电场后从M点进入圆形磁场区域，进入磁场时取t=0，在圆形区域内加如图乙所示变化的磁场（以垂直于纸面向外为正方向，图中B0是未知量），最后电子从N点飞出，不考虑电子的重力。求：
（1）加速电场的电压U；
（2）电子运动到M点时的速度大小和方向；
（3）磁场变化周期T满足的关系式。
15.（15分）如图所示，有两根光滑平行导轨，左侧为位于竖直平面的金属圆弧，右侧为水平直导轨，圆弧底部和直导轨相切，两条导轨水平部分在同一水平面内，两导轨的间距为d＝0.5 m，导轨的左侧接着一个阻值为R＝2 Ω 的定值电阻，水平导轨的ABNM区域存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B＝2 T，虚线AM和BN垂直于导轨，BN右边无磁场，AB和MN的长度均为x＝1.5 m，两根金属棒a、b垂直放置在导轨上，质量均为m＝0.2 kg，接入电路的电阻均为r＝2 Ω，金属棒a从圆弧轨道距水平轨道高h＝0.8 m处由静止滑下，与静止在圆弧底部的金属棒b发生弹性碰撞，碰撞后金属棒b进入磁场区域，最终通过BN虚线，继续向右运动。不计金属导轨的电阻，求：
（1）金属棒b刚进入磁场区域时的速度大小；
（2）整个运动过程中金属杆a上产生的焦耳热(此结果保留两位小数)。
2023-2024学年度上学期高二年级第二次月考 参考答案
1. A 2. D 3.C 4.D 5.B 6.D 7.D 8.BD 9.BC 10.ABD

11. C 少 C
12.（1）×100 1500 （2）最大 1 600
13.解析 （1）0～t1时间内，线框中的感应电动势E＝nΔΦΔt＝nL1L2(B1-B0)t1
根据闭合电路欧姆定律可知，通过电阻R的电流I＝ER+r＝nL1L2(B1-B0)(R+r)t1。
（2）线框产生感应电动势的最大值Em＝nB1L1L2ω
感应电动势的有效值E＝22nB1L1L2ω
通过电阻R的电流的有效值I＝2nB1L1L2ω2(R+r)
线框转动一周所需的时间t＝2πω
此过程中，电阻R产生的热量Q＝I2Rt＝πRωnB1L1L2R+r2。
（3）线框从图甲所示位置转过60°的过程中，
平均感应电动势E＝nΔΦΔt＝nB1L1L22Δt平均感应电流I＝nB1L1L22Δt(R+r)
通过电阻R的电荷量q＝IΔt＝nB1L1L22（R+r。
14.（1）在加速电场中，从P点到Q点，由动能定理
可得
（2）电子从Q点到M点做类平抛运动，有
电子运动至M点时解得
解与x轴正方向的夹角为60°；
（3）电子在磁场中的运动具有周期性，轨迹如图所示
电子到达N点符合要求的空间条件为（n=1，2，3…）
电子在磁场中做圆周运动的轨道半径解得（n=1，2，3…）
电子在磁场变化的半个周期内恰好转过三分之一圆周，同时在MN间的运动时间是磁场变化周期的整数倍时，可使粒子到达N点且速度满足题设要求，应满足的时间条件是
所以T应满足的条件为（n=1，2，3…）
15.（1）金属棒a由高h＝0.8 m处从静止沿轨道滑下，由机械能守恒定律得
mgh＝12mv02解得v0＝4 m/s
此后a与b发生弹性碰撞，由动量守恒定律和机械能守恒定律可知
mv0＝mv1＋mv2
12mv02＝12mv12＋12mv22 解得v1＝0，v2＝v0＝4 m/s
即金属棒b刚进入磁场区域的速度大小是4 m/s。
金属棒b在从A到B做减速运动，由动量定理得
－BIdΔt＝mv－mv2又IΔt＝q＝ER总Δt
E＝BxdΔtR总＝r＋RrR+r＝3 Ω
联立解得v＝1.5 m/s
由能量守恒定律得Q总＝12mv22－12mv2解得Q总＝1.375 J
在金属棒a上产生的焦耳热Qa＝16Q总＝0.23J。