湖南省永州市第一中学2023-2024学年高二下学期3月月考物理试题(原卷版+解析版)
展开1.本试卷满分100分,考试时间75分钟。
2.答题前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上,并按规定贴好条形码。
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 关于电磁场和电磁波,下列说法中正确的是( )
A. 变化的电场一定在周围空间产生变化的磁场
B. 各种频率的电磁波在真空中以不同的速度传播
C. 电磁波和机械波都依赖于介质才能传播
D. 麦克斯韦首先预言了电磁波的存在,赫兹最先用实验证实了电磁波的存在
2. 如图所示的电路中,灯泡A1和A2的规格相同。先闭合开关S,调节电阻R,使两个灯泡的亮度相同,再调节电阻R1,使它们都正常发光,然后断开开关S。下列说法正确的是( )
A. 断开开关S后,A1灯闪亮后熄灭
B. 断开开关S瞬间,A1灯电流反向
C. 断开开关后,电路中的电能来自于线圈储存的磁场能
D. 重新接通电路,A1和A2同时亮起,然后A1灯逐渐熄灭
3. 如图所示,一圆形线圈内通有顺时针方向的恒定电流I。在其正下方的光滑绝缘水平面上,一个正方形金属框从A点以大小为v的初速度向右滑行,经过B点(与A点关于虚线对称)后继续向前运动。若不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A. 恒定电流I在圆形线圈轴线上产生的磁场方向垂直线圈平面向外
B. 向右滑行的正方形金属框内磁通量不变化
C. 正方形金属框运动过程中,有感应电流产生
D. 向右滑行的正方形金属框内磁通量先垂直纸面向外,后垂直纸面向里
4. 如图甲所示,螺线管匝数,横截面积,电阻,螺线管外接一个阻值的电阻,电阻的一端b接地。现有一方向平行于螺线管轴线向左的磁场穿过螺线管,磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示,则( )
A. 在时间内,R中有电流从a流向b
B. 在时穿过螺线管的磁通量为
C. 在时间内,通过R的电流大小为
D. 在时间内,R两端电压
5. 如图甲所示为一交变电压随时间变化的图像,每个周期内,前二分之一周期电压按正弦规律变化,后二分之一周期电压恒定。若将此交流电连接成如图乙所示的电路,电阻R阻值为50Ω,则( )
A. 理想电压表读数为50V
B. 理想电流表读数为0.8A
C. 电阻R消耗的电功率为45W
D. 电阻R在50秒内产生的热量为2025J
6. 如图所示为一种获得高能粒子的装置原理图,环形管内存在垂直于纸面、磁感应强度大小可调的匀强磁场(环形管的宽度非常小),质量为m、电荷量为q的带正电粒子可在环中做半径为R的圆周运动。A、B为两块中心开有小孔且小孔距离很近的平行极板,原来电势均为零,每当带电粒子经过A板刚进入A、B之间时,A板电势升高到,B板电势仍保持为零,粒子在两板间的电场中得到加速,每当粒子离开B板时,A板电势又降为零,粒子在电场中通过一次次加速使得动能不断增大,而在环形区域内,通过调节磁感应强度大小可使粒子运行半径R不变。已知极板间距远小于R,则下列说法正确的是( )
A. 环形区域内匀强磁场磁场方向垂直于纸面向里
B. 粒子在绕行的整个过程中,A板电势变化的频率越来越大
C. 粒子从A板小孔处由静止开始在电场力作用下加速,绕行N圈后回到A板时的速度大小为
D. 粒子绕行第5圈时,环形区域内匀强磁场的磁感应强度为
7. 如图所示,在轴上方存在垂直于纸面向里的匀强磁场,磁场的磁感应强度为,在平面内,从原点处与轴正方向成角),以速率发射一个带正电的粒子(重力不计),则下列说法正确的是( )
A. 若一定,越大,则粒子在磁场中运动的时间越短
B. 若一定,越大,则粒子离开磁场的位置距点越近
C. 若一定,越大,则粒子在磁场中运动的时间越短
D. 若一定,越大,则粒子在磁场中运动的角速度变大
二、多项选择题:本题共4小题,每小题5分,共20分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得5分,选对但不全的得3分,有选错或不选的得0分。
8. 图为高压输电的原理图,由于输电距离长,输电线上必然产生电能损耗。相比传统输电的钢芯铝绞线,新型的碳纤维软铝导线除了具有重量轻、强度大、耐腐蚀等优势外,还能有效减小传输电阻。下图中两个变压器均视为理想变压器,在发电厂输出功率和输出电压U1都不改变的条件下,若将输电线由传统导线更换成电阻更小的新型碳纤维软铝导线,下列叙述正确的是( )
A. 两输电线左端电压U2减小
B. 两输电线右端电压U3增大
C. 输电线上电流不变
D. 输电线上损耗的能量减小
9. 如图所示,理想变压器的原线圈接在的交流电源上,副线圈接有的负载电阻,原、副线圈匝数之比为,电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是( )
A. 原线圈的输入功率为B. 电流表的读数为
C. 电压表的读数为D. 通过电阻的交变电流频率是
10. 如图所示为某汽车上的加速度电容传感器的俯视图。质量块左、右侧分别连接电介质、轻质弹簧,弹簧与电容器固定在外框上,质量块可带动电介质相对于外框无摩擦左右移动,电容器与供电电源连接,并串联计算机的信号采集器。下列说法正确的是( )
A. 电介质插入极板间越深,则电容器电容越大
B. 在汽车向右匀加速直线运动过程中,弹簧处于拉伸状态
C. 汽车向左匀速直线运动过程中电路中有电流
D. 在汽车向右做加速度增大的加速运动过程中,电路中有逆时针方向的充电电流
11. 如图所示,三个有界匀强磁场的磁感应强度大小均为B,方向分别垂直纸面向外、向里和向外,磁场宽度均为L,在磁场区域的左侧边界处,有一边长为L的正方形导体线框,总电阻为R,且线框平面与磁场方向垂直。现用垂直磁场边界的水平力F使线框以速度v匀速穿过磁场区域,以初始位置为计时起点,规定电流沿逆时针方向时的电动势E为正,磁感线垂直纸面向里时的磁通量为正值,水平力F向右为正。下列能反映线框中的磁通量、感应电动势E、水平力F和电功率P随时间t的变化规律的图像是( )
A. B.
C. D.
三、实验题:本题共1小题,前两空每空2分,后两空每空3分,共10分。
12. 某同学利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性,制作了一个简易的汽车低油位报警装置。
(1)该同学首先利用多用电表欧姆“×100”挡粗测该热敏电阻在常温下的阻值,示数如图甲所示,则此时热敏电阻的阻值为RT=_________Ω。
(2)该同学为了进一步探究该热敏电阻阻值随温度变化的关系,设计了如图乙所示的实验电路,定值电阻R0=2.0kΩ,则在闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应置于最_________(选填“左”或“右”)端;在某次测量中,若毫安表A1的示数为2.25mA,A2的示数为1.50mA,两电表可视为理想电表,则热敏电阻的阻值为_________kΩ。
(3)该同学利用此热敏电阻设计汽车低油位报警装置如图丁所示,其中电源电动势E=6.0V,定值电阻R=1.8kΩ,长为=50cm的热敏电阻下端紧靠在油箱底部,不计报警器和电源的内阻。已知流过报警器的电流I≥2.4mA时报警器开始报警,若测得报警器报警时油液内热敏电阻的温度为30°,油液外热敏电阻的温度为70°,由此可知油液的警戒液面到油箱底部的距离约为___________cm。
四、解答题:本题共3小题,共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤,只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)
13. 如图所示,线圈面积为0.05m2,共100匝,线圈总电阻为1Ω,与阻值为R=9Ω的外电阻相连,线圈在B=T的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的OO′轴以转速n=300r/min匀速转动,从线圈处于中性面开始计时,求:
(1)线圈转过s时电动势的瞬时值;
(2)线圈转过s的过程中,通过电阻的电荷量;
(3)线圈匀速转一周外力做的功。
14. 如图所示,无限长平行金属导轨位于水平面内,间距,导轨左端处接有阻值的电阻,空间中存在磁感应强度大小为的匀强磁场,磁场方向竖直向下。质量、有效电阻的导体棒静止在导轨上,某时刻开始受到大小为、方向向右的水平外力作用,导体棒沿导轨向右运动,当通过导体棒的电荷量为时,已经开始做匀速运动,之后撤去外力,导体棒最终静止。导体棒始终与导轨垂直且接触良好,线框的电阻不计,不计摩擦及空气阻力。求:
(1)导体棒向右匀速运动的速度大小;
(2)撤去外力到最终静止的过程中,导体棒上产生的焦耳热;
(3)导体棒从静止开始向右运动的过程中,通过导体棒的电荷量为时,导体棒的位移。
15. 如图所示,xOy平面直角坐标系中第一象限存在垂直于纸面向外的匀强磁场(未画出),第二象限存在沿x轴正方向的匀强电场E0,第四象限交替分布着沿-y方向的匀强电场和垂直xOy平面向里的匀强磁场,电场、磁场的宽度均为L,边界与y轴垂直,电场强度,磁感应强度分别为B、2B、3B……,其中。一质量为m、电量为+q的粒子从点M(-L,0)以平行于y轴的初速度v0进入第二象限,恰好从点N(0,2L)进入第一象限,然后又垂直x轴进入第四象限,多次经过电场和磁场后轨迹恰好与某磁场下边界相切。不计粒子重力,求:
(1)电场强度E0的大小;
(2)粒子在第四象限中第二次进入电场时的速度大小及方向(方向用与y轴负方向夹角的正弦表示);
(3)粒子在第四象限中能到达距x轴的最远距离。
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