山东省德州市齐河县第一中学2023-2024学年高二下学期4月月考物理试题

这是一份山东省德州市齐河县第一中学2023-2024学年高二下学期4月月考物理试题，共18页。试卷主要包含了请将答案正确填写在答题卡上等内容，欢迎下载使用。
考试时间：100分钟
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）
请点击修改第I卷的文字说明
一、单选题
1．如图所示，在一固定水平放置的闭合导体圆环上方，有一条形磁铁，从离地面高h处，由静止开始下落，最后落在水平地面上。磁铁下落过程中始终保持竖直方向，并从圆环中心穿过圆环，而不与圆环接触。若不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法中正确的是（ ）
A．磁铁在整个下落过程中，所受线圈对它的作用力先竖直向上后竖直向下
B．磁铁在整个下落过程中，它的机械能不变
C．磁铁落地时的速率一定等于
D．在磁铁下落的整个过程中，圆环中的感应电流方向先逆时针后顺时针（从上向下看圆环）
2．如图所示，长方形区域内存在方向垂直纸面向内的匀强磁场，P为边上的点，，边足够长。现有一粒子从P点沿与成角且沿纸面射入磁场中，则（ ）
A．若粒子从C点射出，则粒子带负电
B．若粒子从D点射出，则粒子的轨迹半径为a
C．若粒子能从边射出磁场，则粒子恰好不从边射出的临界轨迹半径为
D．若粒子能从边射出磁场，则粒子在磁场中的运动时间与其速度大小无关
3．按照麦克斯韦理论，以下说法正确的是（ ）
A．恒定的电场周围产生恒定的磁场
B．恒定的磁场周围产生恒定的电场
C．均匀变化的电场周围产生稳定的磁场
D．均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场
4．传感器为我们的生活带来诸多便利，关于传感器下列说法不正确的是（ ）
A．传感器一般由敏感元件和处理电路组成
B．走近自动门时，门会自动打开，应用的是温度感器
C．电饭煲能自动加热和保温而不会把饭烧焦，应用的是温度传感器
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
5．回旋加速器原理如图所示，置于真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可忽略；磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，高频交流电频率为f，加速电压为U。若A处粒子源产生质子的质量为m、电荷量为+q，在加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响。则下列说法正确的是（ ）
A．带电粒子由加速器的边缘进入加速器
B．被加速的带电粒子在回旋加速器中做圆周运动的周期随半径的增大而增大
C．质子离开回旋加速器时的最大动能与D形盒半径成正比
D．该加速器加速质量为4m、电荷量为2q的粒子时，交流电频率应变为
6．如图所示是由线圈L和电容器C组成的最简单的LC振荡电路。先把电容器充满电，t=0时如图（a）所示，电容器中的电场强度最大，电容器开始放电。t=0.02 s时如图（b）所示，LC回路中线圈上的电流第一次达到最大值，则 ）
A．0~0.02 s时间内，电流逐渐减小
B．t=0.05 s时，回路中的电流方向与图（b）中所示电流方向相同
C．t=0.06 s时，线圈中的磁场能最大
D．t=0.10 s时，线圈中的电场能最大
7．如图，两个半径不同但共心的圆形导线环 A、B 位于同一平面内，A 环的半径大于 B 环的半径，已知在 t＝0 到 t＝t1的时间间隔内，当导线 A 环中的电流 i发生某种变化，而导线 B 环中的感应电流总是沿顺时针方向，且导线 B 环总有扩张的趋势时。设 A 环中电流 i 的正方向与图中箭头所示的方向相同，则 i 随时间 t 的变化的图线可能是（ ）
A．B．C．D．
8．如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场中的磁感应强度。它的右臂挂着矩形线圈，匝数为n，线圈的水平边长为l，处于匀强磁场中，磁感应强度B的方向与线圈平面垂直。当线圈中通过电流I时，调节砝码使两臂达到平衡。下列说法中正确的是（ ）
A．线圈受到的安培力大小为BIl
B．线圈受到的安培力方向水平指向纸内
C．若发现右盘向上翘起，则应减小线圈中的电流
D．若把电流大小不变而方向反向，线圈仍保持平衡状态
二、多选题
9．在图中，A和B是电阻均为R的灯泡，在电键K1闭合，K2断开后，两灯的亮度一样，若再闭合K2，待稳定后将K1断开，则在断开瞬间，下列说法正确的是 （ ）
A．A灯过一会儿才熄灭B．B灯立即熄灭
C．有电流流过A灯，方向b→aD．有电流通过B灯，方向c→d
10．如图为交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴按图示方向匀速转动，转动角速度，线圈的匝数、总电阻，线圈围成的面积。线圈两端与阻值的电阻相连，交流电压表可视为理想电表。已知磁场的磁感应强度，图示位置矩形线圈与磁感线平行。则（ ）
A．图示位置，线圈中的电流最大，电流方向为
B．从图示位置开始计时，通过线圈的磁通量随时间t变化的关系式为
C．电路中交流电压表的示数为
D．线圈由图示位置转过的过程中，通过电阻R的电荷量为
11．如图所示，含理想变压器的电路中，a、b端接电流有效值恒为10A的正弦式交流电，原线圈电路中有定值电阻R1、R2，副线圈电路中定值电阻R3和滑动变阻器R4串联，已知，滑动变阻器R4的最大阻值也为R0，原副线圈的匝数比为，则在滑动变阻器滑片P从最下端缓慢向上滑动至最上端的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．电流表的示数逐渐增大
B．R1与R3电阻两端的电压之比始终为
C．整个电路中消耗的总功率在增大
D．变压器副线圈两端的电压逐渐变大
12．如图，相距的水平虚线间有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为。磁场上方有一质量为、电阻为、边长为的正方形线框，线框距磁场上边界处由静止释放，边刚进入磁场时的速度与边刚出磁场时的速度相等。线框向下运动的过程中，线框平面始终与磁场垂直且边保持水平，已知重力加速度为，下列说法正确的是（ ）

A．线框边刚要进入磁场时，线框的速度大小为
B．线框边刚要出磁场时，线框的加速度大小为
C．线框进入磁场的过程中，安培力的冲量大小为
D．线框穿过磁场的过程中，线框中产生的焦耳热为
第II卷（非选择题）
请点击修改第II卷的文字说明
三、实验题
13．在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，李同学采用了如图所示的可拆式变压器进行研究，图中各接线柱对应的数字表示倍率为“”的匝数。

（1）本实验中，实验室有下列器材：
A．可拆变压器（铁芯、两个已知匝数的线圈）
B．多用电表
C．低压交流电源
D．直流电压表
E．开关、导线若干
上述器材在本实验中不需要的有 （填器材序号）。
（2）对于实验过程，下列说法正确的有 。
A．为便于探究，可以采用控制变量法
B．变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈两端的电压时应当用多用电表的“直流电压挡”
C．使用多用电表测电压时，先用最大量程试测，再选用适当的挡位进行测量
D．因为实验所用电压较低，通电时可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路
（3）实验中，电源接变压器原线圈“0”、“8”接线柱，副线圈接“0”、“1”接线柱，当副线圈两端所接电表的示数为，若变压器是理想变压器，则原线圈两端的电压应为 。
A． B． C． D．
（4）组装变压器时，李同学没有将铁芯闭合，原线圈两端接的学生电源，原、副线圈的匝数比为，副线圈两端接交流电压表，则交流电压表的实际示数可能是 。
A．0V B． C． D．
14．电子秤能够准确地测量物体的质量，其中半导体薄膜压力传感器是其关键的电学元件。半导体薄膜压力传感器在压力作用下会发生微小形变，其阻值随压力F变化的图线如图甲所示。某学习小组利用该元件和电流表A等器材设计了如图乙所示的电路，尝试用该装置测量物体的质量。已知图乙中电源电动势为（内阻未知），电流表A的量程为，内阻为。重力加速度g取。请回答以下问题：
（1）实验时发现电流表A量程偏小，需要将其量程扩大为，应该给电流表A （选填“串联”或“并联”）一个阻值为 Ω的电阻；
（2）用改装后的电流表按图乙所示的电路图进行实验，压力传感器上先不放物体，闭合开关S，调节滑动变阻器R的滑片P，使电流表指针满偏。保持滑片P位置不变，然后在压力传感器上放一物体，电流表的示数为，此时压力传感器的阻值为 ，则所放物体的质量 ；
（3）写出放到传感器上的物体的质量m与电流表的示数I满足的函数关系式 ；（表达式中除m、I外，其余相关物理量均代入数值）
（4）使用一段时间后，该电源电动势不变，内阻变大，其他条件不变。调节滑动变阻器R的滑片P，电流表指针满偏后进行测量，则测量结果 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
四、解答题（共44分）
15．（本题10分）如图所示，直角坐标系xOy平面内第一、三、四象限存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，第二象限存在沿y轴正方向的匀强电场。质量均为m、电荷量均为q的两带负电粒子a、b先后以速度从y轴上的P点分别沿x轴正、负方向入射，经过一段时间后，两粒子恰好在x轴负半轴上的Q点相遇，此时两粒子均第一次通过x轴负半轴，已知O、P两点的距离为d，电场的电场强度大小为，不计粒子间的作用力和粒子受到的重力。求：
（1）匀强磁场的磁感应强度大小；
（2）粒子a、b先后射出的时间差。
16．如图所示，竖直放置的两条足够长、电阻不计的平行光滑金属导轨MN、PQ相距为L，导轨上端连接阻值为R的电阻和电容为C的电容器，导轨下部分处于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向垂直于导轨平面。一质量为m、电阻不计、长度为L的金属棒ab在外力作用下垂直于MN、PQ静止在导轨上距离磁场上边界某一高度位置。将开关S接1，金属棒由静止释放，当金属棒进入磁场时金属棒恰好做匀速运动。已知金属棒ab始终与MN、PQ导轨垂直且接触良好，重力加速度为g。
（1）求金属棒由静止释放时，距离磁场上边界的高度h；
（2）若将开关接2，将金属棒ab在磁场上边界处由静止释放并开始计时，求经过时间t时金属棒的速度大小v。
17．如图甲所示为某小型水电站的发电机示意图，已知正方形线圈边长，匝数匝，线圈电阻不计；线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，转速；已知电动势最大值。
（1）求发电机中匀强磁场的磁感应强度大小；
（2）从线圈在图甲所示位置开始计时，写出感应电动势随时间变化的函数表达式；
（3）如图乙所示，将发电机通过升压变压器升压后向远处输电，发电机的输出功率为200kW，输电线的总电阻为4Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220V，要求在输电线上损失的功率控制在10kW，则、的原副线圈匝数比和分别为多少？
18．如图所示，两平行光滑长直金属导轨水平放置，间距为L。abcd区域有匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向竖直向上。初始时刻，磁场外的细金属杆M以初速度向右运动，磁场内的细金属杆N处于静止状态。两金属杆与导轨接触良好且运动过程中始终与导轨垂直。金属杆M、N的质量分别为2m、m，在导轨间的电阻分别为R、2R，感应电流产生的磁场及导轨的电阻忽略不计。若两杆在磁场内未相撞且N出磁场时的速度大小为，求：
（1）金属杆M刚进入磁场时受到的安培力F的大小和方向；
（2）从金属杆M进入磁场到金属杆N出磁场的过程中，金属杆M上产生的焦耳热Q；
（3）金属杆N在磁场内运动过程中通过回路的电荷量q及初始时刻N到ab的最小距离x。
参考答案：
1．D
【详解】A．根据楞次定律的来拒去留，可知磁铁在整个下落过程中，所受线圈对它的作用力为竖直向上。故A错误；
BC．磁铁在整个下落过程中，除重力外，磁场力也做功了，它的机械能变小，即
解得
故B错误；C错误；
D．在磁铁下落的整个过程中，圆环中的感应电流方向，根据楞次定律的增反减同，可知先逆时针后顺时针（从上向下看圆环）。故D正确。
故选D。
2．D
【详解】A．根据左手定则可知，若粒子从C点射出，则粒子带正电，故A错误；
B．若粒子从D点射出，由几何知识可知粒子的轨道半径大于a，故B错误；
C．若粒子能从边射出的磁场，且粒子恰好不从边射出，则根据几何知识可得其临界轨迹的半径为，故C错误；
D．若粒子能从边射出磁场，则粒子在磁场中的运动的轨迹所对应的圆心角都相同，均为，结合
可知，粒子在磁场中的运动时间与其速度大小无关，故D正确。
故选D。
3．C
【详解】A．恒定的电场周围不会产生磁场，所以A错误；
B．恒定的磁场周围周期不会产生电场，所以B错误；
C．均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，所以C正确；
D．均匀变化的磁场周围产生恒定的电场，所以D错误。
故选C。
4．B
【详解】A．传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，工作处理的一般流程是：先由非电学量，比如：光信号、压力信号等，通过敏感元件后，由电路处理，变为电信号，从而得以工作，故A不符合题意；
B．走近自动门时，门会自动打开，是利用红外感应器来感应人的存在，应用的是红外传感器，故B符合题意；
C．电饭煲能自动加热和保温而不会把饭烧焦，应用了温度传感器，故C不符合题意。
D．霍尔元件是能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量的传感器，故D不符合题意。
故选B。
5．D
【详解】A．由于粒子经过电场加速后，进入磁场做匀速圆周运动，为了使得粒子能够在电场中持续加速，最终从加速器边缘飞出，则带电粒子应由加速器的中心位置进入加速器，A错误；
B．根据
可知，磁感应强度运不变时，带电粒子在回旋加速器中做圆周运动的周期不变，与圆周运动半径无关，B错误；
C．粒子在磁场中圆周运动半径越大，速度越大，根据
，
解得
可知，质子离开回旋加速器时的最大动能与D形盒半径的平方成正比，C错误；
D．回旋加速器正常工作的前提是交变电流的周期与粒子在磁场中匀速圆周运动的周期相等，则该加速器加速质量为4m、电荷量为2q的粒子时，根据
，
解得
D正确。
故选D。
6．C
【详解】A．根据题述，t=0时电容器充满电，开始放电，t=0.02 s时LC回路中线圈上电流第一次达到最大值，可知0~0.02 s时间内电流逐渐增大，A错误；
B．根据LC振荡电路规律，0.04 s时电流再次为零，然后电容器反向放电，t=0.05 s时回路中的电流方向与图（b）中电流方向相反， B错误；
C．在t=0.02s时电流第一次达到最大值，此时磁场能最大，那么时刻磁场能也最大，C正确；
D．当
此时的情况与t=0.02s时的情况是一致的，D错误。
故选C。
7．A
【详解】A．A环中顺时针方向的电流减小，导致B环中的指向纸内的磁通减小，根据楞次定律B环中感生电流产生的磁场将阻碍磁通量减小，产生顺时针方向感生电流，两环相吸，B环有扩张的趋势，A正确：
B．A环中逆时针方向的电流减小，导致B环中指向纸外的磁通量减小，根据楞次定律，可知B环中产生逆时针方向电流，两环相吸，B环有扩张的趋势，B错误：
C．A环中顺时针方向的电流增大，导致B环中指向纸内的磁通量增大，根据楞次定律，可知B环将产生逆时针方向的电流，两环相斥，B环有收缩的趋势，C错误：
D．A环中逆时针方向的电流增大，导致B环中指向纸外的磁通量增大，根据楞次定律，可知B环中产生顺时针方向电流，两环相斥，B环有收缩的趋势，D错误。
故选A。
8．C
【详解】A．线圈匝数为n，在磁场中受到安培力大小为，A错误；
B．根据左手定则可知线圈受到的磁场对它的力方向竖直向上，B错误；
C．若发现右盘向上翘起，则减小线圈中的电流，同时线圈受到向上的安培力减小，根据受力可知，可使天平恢复平衡，C正确；
D．若电流大小不变而方向反向，线圈受到的安培力方向改变，根据受力可知，此时线圈不能保持平衡状态，D错误。
故选C。
9．ABC
【详解】在开关K2断开，K1闭合时，两灯的亮度一样，知线圈电阻与电阻R的阻值相等，均为R，所以K1、K2都闭合时，A和B电流相同。断开K1后线圈L和灯泡A、开关K2组成回路，由于线圈L的自感作用，线圈中电流方向向右开始逐渐减小，故灯泡A的电流方向为b→a，故灯泡A逐渐熄灭，灯泡B立即熄灭无电流通过B灯。故ABC正确。
故选ABC。
10．ACD
【详解】A．图示位置磁通量为零，电动势最大，电流最大，根据右手定则可知，线圈中电流方向为，A正确；
B．从图示位置开始计时，通过矩形线圈的磁通量随时间t变化的关系式为
B错误；
C．电动势的最大值
则电动势的有效值
由闭合电路欧姆定律，可得电路中交流电压表的示数
C正确；
D．线圈由图示位置转过的过程中，通过电阻R的电荷量
D正确。
故选ACD。
11．CD
【详解】A．a、b端接电流有效值恒为10A的正弦式交流电，可知电流表的示数保持不变，不会随负载电阻变化而变化，故A错误；
B．根据变压器原副线圈电流与匝数关系可得
但是流过的电流并不是流过原线圈的电流，而是恒流源电流，与的电阻相等，电压之比会变化，故B错误；
C．根据电阻等效关系，副线圈电阻变大，则原线圈回路电阻也变大，原线圈干路电流不变，由
可知整个电路中消耗的总功率在增大，故C正确；
D．滑动变阻器电阻增大过程，原线圈的等效电阻增大，与并联，电流与电阻成反比，干路电流不变时，可知流过的电流变大，两端电压变大，原线圈的电压变大，则副线圈电压也增大，故D正确。
故选CD。
12．AD
【详解】A．从释放到cd刚进磁场，有
解得
从cd刚进磁场到ab刚进磁场，有
从ab刚进磁场到cd刚出磁场，有
解得ab刚进磁场的速度
故A正确；
B．cd边刚进入磁场时的速度与cd边刚出磁场时的速度相等，由对称性可知ab边刚进、刚出磁场时的速度v2也相同，ab边进磁场到cd边出磁场在重力作用下加速，则cd边进磁场到ab边进磁场为减速才能使cd边刚进、刚出磁场速度相同；ab边刚出磁场时有
解得
故B错误；
C．线框进入磁场的过程中，设向下为正，有
故C错误；
D．线框穿过磁场的过程中，由能量守恒
解得
故D正确。
故选AD。
13． D AC C D
【详解】（1）[1]测量线圈两端的电压需要使用多用电表的交流电压挡，不需要直流电压表。
故选D。
（2）[2]A．为便于探究，可以采用控制变量法，故A正确；
B．变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡”，故B错误；
C．使用多用电表测电压时，先用最大量程试测，再选用适当的挡位进行测量，故C正确；
D．虽然实验所用电压较低，但是通电时不可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路，这样可减小实验误差，避免发生危险，故D错误。
故选AC。
（3）[3]根据理想变压器原、副线圈的电压与匝数成正比规律可知，副线圈所接电表的示数为，原线圈的电压应为。
故选C。
（4）[4]组装变压器时，李同学没有将铁芯闭合，则变压器漏磁比较厉害，连接副线圈的交流电压表的实际示数小于理想变压器的副线圈的示数，若为理想变压器，则有
实际电压小于。
故选D。
14． 并联 1 11 0.6 不变
【详解】（1）[1][2]当小量程的电流表改装成量程较大的电流表时，需要并联一个小电阻，有
代入数据解得
（2）[3][4]根据闭合电路欧姆定律可得，当秤盘上不放重物时，调节滑动变阻器使得电流表满偏，有
当秤盘上放上重物，且电流表示数为0.2A时，有
联立得
（3）[5]根据
得
又
代入数据整理得
（4）[6]当电源电动势不变，而内阻增大时，仍可以使得电流表达到满偏，滑动变阻器接入电路的阻值减小，但回路中电源内阻和滑动变阻器接入电路的总电阻不变，所以测量结果不变。
15．(1)；(2)
【详解】(1)粒子b做类平抛运动，设b到Q所用时间为t
， ，
设粒子圆周运动半径为R，则
，
联立解得
(2)根据
a转过角度为300°，则
根据(1)可得，b粒子运动时间
所以，时间差
16．（1）；（2）
【详解】（1）当金属棒进入磁场时金属棒恰好做匀速运动，重力和安培力平衡可知
而
可得
速度为
金属棒由静止释放，做自由落体运动，则距离磁场上边界的高度
（2）设时间内金属棒增大的感应电动势
电容器增加的电压
根据
求得电路中电流
对金属棒根据牛顿第二定律
解得
金属棒做匀加速直线运动，速度大小随时间变化的关系
17．（1）；（2）；（3），
【详解】（1）线圈转动的角速度
由
得
（2）线圈与中性面位置垂直，则感应电动势随时间变化的函数表达式
（3）输电线上的电流
的输入电流
则原、副线圈匝数比
副线圈两端电压
原线圈两端电压
则原、副线圈匝数比
18．（1）；方向水平向左；（2）；（3）；
【详解】（1）细金属杆M以初速度向右刚进入磁场时，产生的动生电动势
由愣次定律可知，电流方向为逆时针，电流的大小为
则所受的安培力大小为
由左手定则可知，安培力的方向水平向左。
（2）根据动量守恒有
解得金属杆N出磁场时，金属杆M的速度
根据能量守恒有
金属杆M上产生的焦耳热
解得
（3）金属杆N在磁场内运动过程中，由动量定理有
且
联立解得通过回路的电荷量
设两杆在磁场中相对靠近的位移为，有
又
整理可得
联立可得
若两杆在磁场内刚好相撞，N到ab的距离最小，则