山东省日照市五莲中学2023-2024学年高二下学期3月月考物理试题（原卷版+解析版）

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1. 关于下列图片的解释正确的是（ ）
A. 真空冶炼炉利用热传导的热量使金属融化
B. 使用电磁炉加热食物时使用铝锅也可以
C. 用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来减少涡流
D. 用来探测金属壳地雷的探雷器是利用电流的磁效应工作的
2. 人造卫星绕地球运行，轨道各处的地磁场强弱并不相同，因此，金属外壳的人造地球卫星运行时外壳总有感应电流产生。下列说法正确的是（ ）
A. 卫星受到地磁场的安培力作用做加速运动
B. 卫星受到地磁场的安培力作用产生电能转化为机械能
C. 卫星克服地磁场的安培力做功，部分机械能转化为电能
D. 卫星运行轨道离地面高度将逐渐增大，最终远离地球而去
3. 如图所示的电路中，灯泡、电阻相同，自感线圈的电阻跟灯泡相差不大，在时刻将断开，那么流过灯泡的电流随时间变化的图象正确的是（ ）
A. B.
C. D.
4. 如图所示，一个单匝矩形闭合导线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，转动周期为，线圈产生的电动势的最大值为，则（ ）
A. 线圈转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为
B. 线圈转动过程中磁通量变化率的最大值为
C. 线圈产生的电动势的有效值为
D. 经过的时间，通过线圈电流的方向改变1次
5. 在市少年宫物理兴趣小组自做的发电机工作原理如图所示，在磁感应强度为的匀强磁场中，有一匝数为的矩形线圈，其面积为，电阻为，线圈两端外接一电阻为的用电器和一个交流电压表，若线圈绕对称轴以角速度做匀速转动，则线圈从图示位置转过的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 交流电压表的示数为
B. 通过电阻的电量为
C. 交流电压表的示数为
D. 电阻产生的热量为
6. 利用电压u＝220sin100πt（V）交流电源对如图电路供电，已知理想变压器原、副线圈匝数比为5:1，灯泡L1和L2规格均为“40V，20W”，电阻R的阻值为100Ω，所有电表均为理想电表。则下列说法正确的是（ ）
A. 若开关S断开，电表V2的示数为44V
B. 若开关S断开，电表A1、A2的示数之比为5:1
C. 若开关S由断开到闭合，A1示数增大，V1示数增大
D. 若开关S由断开到闭合，A2示数增大，V2示数减小
7. 如图所示为远距离输电的原理图，升压变压器的原副线圈匝数比为，降压变压器的原副线圈匝数比为，输电线的电阻为，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂输出的电压恒为，若由于用户的负载变化，使电压表的示数增大了，则下列判断正确的是（ ）
A. 电流表的示数减小了B. 输电线损失的功率减小了
C. 电流表的示数减小了D. 输电线损失的功率减小了
8. 如图所示，宽度为l的有界匀强磁场的方向垂直纸面向里，磁感应强度的大小为B，闭合等腰直角三角形导线框abc位于纸面内，直角边ab水平且长为2l，线框总电阻为R。规定沿abca方向为感应电流的正方向。导线框以速度v匀速向右穿过磁场的过程中，感应电流随时间变化规律的图象是（ ）
A. B. C. D.
二、多选题（每题4分，共计16分，少选或漏选得2分，选错不得分）
9. 制动能量回收是现代电动汽车以及混合动力汽车重要技术之一。汽车正常行驶时，电池组给直流电机供电，电机带动汽车行驶；当电动汽车减速和制动时，电路切换，断开电池组，车轮由于惯性转动，通过调节装置带动电动机线圈反转，直流电动机就成了直流发电机，所产生的电流通过功率变化器接入蓄电池，即为能量回馈，达到节省能源的目的（其原理可简化为右图所示，汽车正常行驶时双刀双掷开关拨向左边，汽车减速和制动时双刀双掷开关拨向右边）。则以下说法正确的是（ ）
A. 汽车正常行驶时，若线圈中电流恒定，线圈中ab和cd部分的导线在线圈转至任意位置时所受的安培力大小不变
B. 汽车减速和制动时，若线圈转速恒定，线圈中ab和cd部分的导线在线圈转至任意位置时产生的感应电动势的大小不变
C. 汽车减速和制动时，由于线圈输出的是直流电，故不能直接接在变压器上进行变压
D. 汽车减速和制动时，线圈在磁场中运动除了能产生电能，还有助于制动
10. 电流互感器和电压互感器如图所示，其中分别为四组线圈的匝数，为两只交流电表，则（ ）
A. A为电流互感器，且，a是电流表
B. A为电压互感器，且，a是电压表
C. B为电流互感器，且，b电流表
D. B为电压互感器，且，b是电压表
11. 如图所示，理想变压器有三个线圈A、B、C，其中B、C的匝数分别为，电压表的示数为U，电流表的示数为I，是完全相同的灯泡，根据以上条件能计算出的物理量是（忽略温度对电阻的影响）（ ）
A. 线圈A的匝数B. 灯两端的电压
C. 变压器的输入功率D. 通过灯的电流
12. 如图所示，间距为的两平行光滑长直金属导轨水平放置。区域有匀强磁场，磁感应强度大小为，方向竖直向上。细金属杆静置于磁场中，磁场外的细金属杆以速度向右运动，此后两杆在磁场内未相撞且出磁场时的速度为。已知两杆的质量均为，在导轨间的电阻均为，两金属杆与导轨接触良好且始终与导轨垂直，感应电流产生的磁场及导轨的电阻忽略不计。则（ ）
A. 在磁场内运动过程中的最大加速度为
B. 在磁场内运动过程中通过回路的电荷量为
C. 中产生焦耳热的最小值为
D. 的初始位置到的最小距离为
（二卷共计60分）
三、实验题（13题6分：14题8分，共计14分）
13. 某学习小组在探究变压器原、副线圈电压和匝数关系的实验中，采用了可拆式变压器，铁芯B安装在铁芯A上形成闭合铁芯，将原、副线圈套在铁芯A的两臂上，如图所示：
（1）下列说法正确的是__________
A. 为保证实验安全，原线圈应接低压直流电源
B. 变压器中铁芯是整块硅钢
C. 保持原线圈电压及匝数不变，可改变副线圈的匝数，研究副线圈的匝数对输出电压的影响
D. 变压器正常工作后，电能由原线圈通过铁芯导电输送到副线圈
（2）实验过程中，变压器的原、副线圈选择不同的匝数，利用多用电表测量相应电压，记录如下。根据表格中的数据，在实验误差允许的范围内，可得出原副线圈两端电压与匝数的关系：__________。
（3）学习小组观察实验室中一降压变压器的两个线圈的导线，发现导线粗细不同，结合以上实验结论，应将较细的线圈作为__________线圈。（填“原”或“副”）
14. 为了探究电磁感应现象，如图所示为“探究产生感应电流的条件的实验装置”。
（1）下列操作中，电流表的指针不会发生偏转的是（ ）
A.将条形磁铁插入线圈
B.将条形磁铁从线圈中拔出
C.将条形磁铁放在线圈中不动
D.将条形磁铁从图示位置向左移动
（2）某实验小组将电池、线圈A、线圈B、滑动变阻器、灵敏电流计、开关按照如图所示的方式连接。当闭合开关时发现灵敏电流计的指针右偏。由此可知：
（a）当滑动变阻器的滑片P向右移动时，灵敏电流计的指针__________（填“左偏”、“不动”、“右偏”）；
（b）将线圈A拔出时，灵敏电流计的指针__________（填“左偏”、“不动”、“右偏”），此时线圈A与线圈B中电流的绕行方向__________（填“相同”或“相反”）。
四、解答题（15题9分；16题10分；17题11分；18题16分，共计46分）
15. 交流发电机模型的示意图如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线框可绕线框平面内垂直于磁感线的OO＇轴转动，由线框引出的导线和分别与两个跟线框一起绕OO＇轴转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动良好接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻及理想电流表形成闭合电路。已知长度为，bc长度为，线框电阻为，匝数为，线框以恒定角速度逆时针转动。求：
（1） 从线框平面处于中性面位置时开始计时，发电机产生的电动势瞬时值的表达式；
（2）安培表的示数；
（3）若不计一切摩擦，外力驱动线框转动一周所做功。
16. 如图所示，用一小型交流发电机向远处用户供电，已知发电机线圈abcd匝数N=100匝，面积S=0.03，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度，输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用，输电导线的总电阻为R=10Ω，变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比，若用户区标有“220V，8.8kW”的电动机恰能正常工作。发电机线圈电阻r不可忽略。求：
（1）输电线路上损耗的电功率；
（2）发电机电动势最大值和升压变压器副线圈；
（3）若升压变压器原、副线圈匝数比为，交流发电机线圈电阻r上的热功率与输电线上损耗的电功率之比。
17. 汽车的减震器可以有效抑制车辆振动。某同学设计了一个利用电磁阻尼的减震器，在振子速度较大时用安培力减震，速度较小时用弹簧减震，其简化的原理如图所示。匀强磁场宽度为，磁感应强度，方向垂直于水平面。一轻弹簧处于水平原长状态垂直于磁场边界放置，右端固定，左端恰与磁场右边界平齐，劲度系数为。一宽为，足够长的单匝矩形硬金属线框固定在一小车上（图中未画出小车），右端与小车右端平齐，二者的总质量为，线框电阻为，使小车带着线框以的速度沿光滑水平面，垂直磁场边界正对弹簧向右运动，边向右穿过磁场区域后小车开始压缩弹簧，弹簧始终在弹性限度内。
（1）求线框刚进入磁场左边界时，小车的加速度大小；
（2）求小车向右运动过程中线框中产生的焦耳热和弹簧的最大压缩量；
18. 如图所示，在区域存在方向沿y轴负方向的匀强电场，场强大小为E；在的区域存在方向垂直于平面向外的匀强磁场。一个氕核和一个氘核先后从y轴上点以相同的动能射出，速度方向沿x轴正方向。已知进入磁场时，速度方向与x轴正方向的夹角为，并从坐标原点O处第一次射出磁场。的质量为m，电荷量为q，不计重力。求：
（1）第一次进入磁场的位置到原点O的距离；
（2）磁场的磁感应强度大小；
（3）第一次离开磁场的位置到原点O的距离。
/匝
100
100
200
200
/匝
200
400
400
800
2.1
1.95
5.22
235
4.28
8.00
10.60
9.64