博爱县第一中学2022-2023学年高二下学期4月月考物理试卷(含答案)

这是一份博爱县第一中学2022-2023学年高二下学期4月月考物理试卷(含答案)，共23页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．如图为演示自感现象的实验电路，电感线圈的自感系数较大，调节滑动变阻器R的阻值，且使得滑动变阻器接入电路中的阻值与线圈直流电阻相等，下列判断正确的是( )
A.移动滑动变阻器的滑片向左移，灯同时变亮
B.移动滑动变阻器的滑片向左移，灯逐渐变亮，立即变亮
C.移动滑动变阻器的滑片向右移，灯同时变暗
D.移动滑动变阻器的滑片向右移，灯逐渐变亮，立即变亮
2．圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场，三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场，其运动轨迹如图所示。若带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法正确的是( )
A.a粒子速率最小，在磁场中运动时间最长
B.c粒子速率最大，在磁场中运动时间最长
C.a粒子速度最小，在磁场中运动时间最短
D.c粒子速率最小，在磁场中运动时间最短
3．2022年12月1日起我市执行峰谷分时电价政策，引导用户错峰用电。为了解错峰用电的好处，建立如图所示的电网仅为3户家庭供电模型。3户各有功率的用电器，采用两种方式用电：方式一为同时用电1小时，方式二为错开单独用电各1小时。两种方式用电时输电线路总电阻损耗的电能分别为，若用户电压恒为220V，不计其它线路电阻，则( )
A.两种方式用电时，电网提供的总电能相同
B.变压器原、副线圈的电流与匝数成正比
C.
D.
4．如图所示，导体棒P通过两等长细线悬挂在竖直墙面上等高的两点，并通以恒定电流，另一长直导体棒Q位于AB连线正下方，并与一滑动变阻器串联，闭合开关前滑片位于最左端，已知通电直导线产生的磁场的磁感应强度与通电导线的电流大小成正比，与到通电导线的距离成反比。不计电源与导体棒电阻，现闭合开关，将滑动变阻器的滑片自最左端缓慢滑至中间，导体棒P绕AB连线缓慢转动，下列说法正确的是( )
A.导体棒P所受安培力始终垂直于两棒所在平面
B.绳子拉力将减半
C.两棒间的安培力将翻倍
D.两棒的间距将变为原来的倍
5．如图所示，由光滑弹性绝缘壁构成的等边三角形ABC容器的边长为a，其内存在垂直纸面向里的匀强磁场，小孔O是竖直边AB的中点，一质量为m、电荷量为的粒子（不计重力）从小孔O以速度v水平射入磁场，粒子与器壁多次垂直碰撞后（碰撞时无能量和电荷量损失）仍能从O孔水平射出，已知粒子在磁场中运行的半径小于，则磁场的磁感应强度的最小值及对应粒子在磁场中运行的时间t分别为( )
A.、B.、C.、D.、
6．如图所示，水平放置的光滑长导轨和间接有电阻R，导轨左右两区域分别处于不同方向的匀强磁场中，方向如图所示.设左右区域磁场的磁感应强度为和，虚线为两区域的分界线，一根金属棒放在导轨上并与其正交，棒和导轨电阻不计，金属棒在水平向右的恒力F作用下，经过左、右两区域，已知棒在左边区域中恰好可做速度为v的匀速直线运动，则棒进入右边区域中时，下列说法正确的是( )
A.若时，棒仍能做匀速运动
B.若时，由于安培力方向改变，棒不再做匀速运动
C.若时，棒将先做加速运动然后以小于v的速度做匀速运动
D.若时，恒力F对棒做功的功率将先变大后不变
7．某调查组在化工厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，测量管由绝缘材料制成，水平放置，其长为L、直径为D，左、右两端开口，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向竖直向上（图中未画出），在前、后两个内侧面a、c上固定有金属板作为电极，污水充满管口从左向右流经测量管时，a、c两端的电压为U，显示仪器显示污水流量为Q（单位时间内排出的污水体积），下列说法正确的是( )
A.若污水中正离子较多，则a侧电势比c侧电势高；若污水中负离子较多，则a侧电势比c侧电势低
B.污水中的离子浓度越高，a、c两端的电压U越大
C.测量管的长度L越大，a、c两端的电压U越大
D.显示仪器的示数
8．如图所示为理想变压器，其原、副线圈匝数比为k，所接电源为有效值恒定的正弦交流电压，且不计电源内阻。原线圈接有定值电阻，副线圈接有定值电阻、，以及滑动变阻器，四个理想交流电表的连接如图所示。现将的滑动触头向下滑动少许，电表的示数变化量的绝对值分别为、、、，则下列说法正确的是( )
A.电压表的示数减小，电流表的示数减小
B.电压表的示数增大，电流表的示数增大
C.
D.
二、多选题
9．振荡电路在测量、自动控制、无线电通讯及遥控等许多领域有广泛应用。在LC振荡电路中，某时刻线圈中的磁场及电容器中的电场如图，在该时刻，下列说法正确的是( )
A.增大电容器的电容，可以减弱振荡电路向外界辐射能量的本领
B.电路中的电流正在增大
C.线圈中感应电动势正在增大
D.振荡电路中电场能正在向磁场能转化
10．如图所示，导电物质为电子的霍尔元件样品置于磁场中，表面与磁场方向垂直，图中的1、2、3、4是霍尔元件上的四个接线端。当开关闭合后，三个电表都有明显示数，下列说法正确的是( )
A.通过霍尔元件的磁场方向向下
B.接线端2的电势高于接线端4的电势
C.仅将电源反向接入电路，电压表的示数不变
D.若适当减小，则增大电压表示数一定增大
11．如图甲所示，螺线管P穿过一固定圆形线圈Q，P中通有变化的电流i，规定图示电流方向为正，电流随时间变化的规律如图乙所示，则( )
A.时刻，从上往下看，线圈Q中有顺时针方向的电流
B.时刻，线圈Q中没有感应电流
C.时间内，Q中电流在增大
D.时间内，Q中磁通量的变化率在增大
12．两虚线之间存在如图所示方向的匀强磁场，磁感应强度大小为B。由同一规格的导线制成单匝边长为L的正方形导线框MQHN，电阻为r。线框沿与磁场边界成角的方向进入磁场，当导线框运动到图示位置时速度大小为v，则( )
A.线框中感应电流方向HNMQHB.线框受到安培力的大小是
C.线框所受安培力的方向是由N指向QD.HN两端的电势差
三、实验题
13．在“探究变压器两个线圈的电压关系”的实验中，操作步骤如下：
①将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上；
②闭合电源开关，用多用电表的交流电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压；
③将匝数较多的一组线圈接到学生电源的交流电源输出端上，另一个作为副线圈，接上小灯泡；
④将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤。
(1)以上操作的合理顺序是________（只填步骤前数字序号）；
(2)如图所示，在实验中，两线圈的匝数，，当将做原线圈时，，副线圈两端电压；原线圈与副线圈对调后，当时，，那么可初步确定，变压器两个线圈的电压、与线圈匝数、的关系是________。
14．如图甲所示为苹果自动分拣装置的示意图，该装置把大小不同的苹果，按一定质量标准自动分拣为大苹果和小苹果.该装置的托盘秤压在一个以为转动轴的杠杆上，杠杆末端压在压力传感器R上，R的阻值随压力变化的曲线如图乙所示.调节托盘秤压在杠杆上的位置，使质量等于分拣标准（0.15 kg）的大苹果经过托盘秤时，杠杆对R的压力为1 N.调节可调电阻，可改变R、两端的电压比，使质量等于分拣标准的大苹果通过托盘秤时，两端的电压恰好能使放大电路中的电磁铁吸动分拣开关的衔铁，此电压叫做放大电路的激励电压.该放大电路中包含保持电路，能够确保大苹果在衔铁上运动时电磁铁始终保持吸动状态.
（1）当大苹果通过托盘秤时，R所受的压力较大，电阻______（填“较大”“较小”）.
（2）自动分拣装置正常工作时，大苹果通过______（填“通道A”、“通道B”）.
（3）若电源电动势为5 V，内阻不计，放大电路的激励电压为2 V：
①为使该装置达到上述分拣目的，的阻值等于______kΩ.（结果保留两位有效数字）
②某同学想在托盘秤压在杠杆上的位置不变的情况下，利用一块电压表测出每个苹果的质量，电压表的示数随苹果质量的增大而增大，则电压表应该并联在电阻______（填“R”、“”或“电源”）两端.
③若要提高分拣标准到0.33 kg，仅将的阻值调为______kΩ即可实现.（结果保留两位有效数字）（提示：托盘秤压在杠杆上的位置不变的情况下，压力传感器受到的压力与苹果的质量成正比）
四、计算题
15．如图所示，建立空间直角坐标系Oxyz，其中z轴正方向竖直向上，整个空间存在竖直向下的匀强磁场和匀强电场。一质量为m、电荷量为的带电小球从z轴的A点以速度水平沿x轴负方向射出，恰能在水平面内做匀速圆周运动，已知，重力加速度为g，不计空气阻力。
（1）求匀强电场场强E；
（2）现仅把电场方向改为竖直向上，小球仍从z轴A点以速度水平沿x轴负方向射出，并恰好经原点O再次到达z轴，求小球通过O点的动能和匀强磁场磁感应强度B的大小。
16．如图所示，边长为L的正方形单匝线圈abcd，电阻为r，外电路的电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B，若线圈从图示位置开始，以角速度ω绕轴匀速转动，求：
（1）线圈转过一周过程中产生的感应电动势的最大值；
（2）线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R的电荷量；
（3）线圈转动一周的过程中，电阻R上产生的热量Q。
17．如图所示，宽为L、长为2L的矩形区域MNPQ内（包含边界）有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，M处有一粒子源，能向MN的方向发射大量速率不相等，质量均为m、电荷量均为q的带负电粒子，这些粒子都能从PQ边离开磁场区域，不考虑粒子的重力及粒子间的相互作用。，，求：
（1）粒子速度的最大值和最小值；
（2）粒子在磁场中运动的最长时间和最短时间。
18．如图甲所示，一对足够长金属导轨由等宽的右侧水平导轨和左侧倾斜导轨两部分在虚线mn处连接组成，mn右侧存在竖直向下的匀强磁场，mn左侧存在与倾斜轨道平行的匀强磁场（图中未画出），mn两侧磁场的磁感应强度B大小相等（B的大小未知），导轨的间距为，倾角，在时刻，置于倾斜导轨上的ef棒由静止释放，置于水平导轨上的cd棒在一水平向右的外力F的作用下由静止开始做匀加速直线运动，外力随时间的变化规律如图乙所示，cd、ef棒的质量分别为、，电阻分别为、，忽略导轨的电阻，ef棒与金属导轨的动摩擦因数为，不计cd棒与导轨之间的摩擦，，，取，求：
（1）时刻cd棒的加速度大小及cd棒的电流方向；
（2）磁感强度B的大小；
（3）经过多长时间ef棒在倾斜轨道上的速度达到最大？
参考答案
1．答案：B
解析：AB.移动滑动变阻器的滑片向左移，电路总电阻变小，电流变大，并联电路两端电压变大，立即变亮，由于线圈的自感，灯逐渐变亮，故A错误、B正确；
CD.移动滑动变阻器的滑片向右移，电路总电阻变大，电流变小，并联电路两端电压变小，立即变暗，由于线圈的自感，灯逐渐变暗，故CD错误。
故选B。
2．答案：A
解析：从图中可知
根据洛伦兹力提供向心力
可得a粒子速率最小，从图中可得三个轨迹的圆心角
在磁场中的运动时间
而运动周期
与速度大小无关，即三者的运动周期相同，所以轨迹所对圆心角越大，运动时间越长，故a粒子在磁场中运动时间最长。
故选A。
3．答案：C
解析：A.当单用户用电时，设原、副线圈中的电压分别为、，电流分别为、，则根据变压器的原理始终有
则可知单用户分别用电时，电网提供的电能为
，
当多用户同时用电时，由于用户电压恒定，即不变，则可知不变，但副线圈中的功率变为三倍，即,而
则可知
而线圈匝数比不变，则可知原线圈回路中的电流变为原来的三倍，即
由此可知电网提供的电能为
故A错误；
B.变压器原、副线圈的电流与匝数成反比，故B错误；
CD.同时用电一小时，输电线路总电阻损耗的电能分别为
错开单独用电各1小时,输电线路总电阻损耗的电能分别为
则可得
故C正确，D错误。
故选C。
4．答案：D
解析：由题意可知，两棒互相排斥，则电流方向相反，安培力平行于两棒所在平面，A错误；如图所示，可知，可知拉力为定值，B错误；，可得，当滑片滑到中间时，电阻减半，故两棒的间距将变为原来的倍，则安培力将变为原来的倍，C错误，D正确。
5．答案：C
解析：粒子在磁场中做圆周运动的半径为r，则
解得
因粒子从O孔水平射入后，最终又要水平射出，做运动轨迹如图所示
则有
，（，2，3…）
解得
当时B取最小值，即
此时对应粒子的运动时间
而
解得
ABD错误，C正确。
故选C。
6．答案：A
解析：金属棒受到的安培力
金属棒在左边磁场中做匀速直线运动，处于平衡状态，由平衡条件得
AB.若，由可知，安培力大小不变，由左手定则可知，安培力方向向左，金属棒所受合外力仍然为零，金属棒继续做匀速运动，故A正确，B错误；
C.若，由可知，安培力变小，小于拉力F，金属棒受到的合力向右，金属棒向右做加速运动，达到稳定后金属棒以大于v的速度做匀速直线运动，故C错误；
D.若，由可知，安培力变大，金属棒受到的合力向左，金属棒做减速直线运动，然后以小于v的速度做匀速直线运动，由可知，恒力F对金属棒做功的功率将先变小后不变，故D错误。
故选A。
7．答案：D
解析：A.由左手定则可知，污水中正离子受到洛伦兹力作用偏向c，负离子受到洛伦兹力作用偏向a，c侧为高电势，所以a侧电势比c侧电势低，与污水中正、负离子的数量无关，故A错误；
BC.显示仪器显示污水流量
而，解得
即U与污水流量Q成正比，与污水中的离子浓度无关，与L无关，故BC错误；
D.由及，可得
故D正确。
故选D。
8．答案：D
解析：AB.滑动变阻器的触头向下滑动，则副线圈电路电阻值增大，作出该变压器的等效电路如图所示，可知等效电阻增大，则电流表示数减小，从而示数也减小，又因为分压减小，示数增大，由变压比可知示数增大，AB两项错误；
C.由原副线圈电压比与匝数比的关系可得，可知，由原副线圈电流比与匝数比的关系可得，可知，则有，，则有，，C选项错误；
D.由以上分析可知，，则有，D选项正确。
故选D。
9．答案：AC
解析：BCD.根据线圈中磁场的方向可判断线圈中电流方向由下到上，根据电容器中电场线判断上极板为正，则此时电容器极板上的电荷量正在增大，电容器正在充电，电流正在减小，感应电动势正在增加，磁场能正在向电场能转化，故C正确、BD错误；
A.增大电容器的电容，由
可知，LC回路中的频率减小，所以可以减弱振荡电路向外界辐射能量的本领，故A正确。
故选AC。
10．答案：AC
解析：A.根据右手螺旋定则铁芯上面有N极，则通过霍尔元件的磁场方向向下，所以A正确；
B.通过霍尔元件的电流方向由1指向3，则电子运动方向由3指向1，由左手定则电子所受洛伦兹力指向2所以电子跑到2端，接线端2的电势低于接线端4的电势，所以B错误；
C.仅将电源反向接入电路，电压表的示数不变，所以C正确；
D.根据霍尔元件的工作原理有
解得电压表示数
磁感应强度B的大小由左边电路中的电流决定，当减小时，电流增大B增大，则电压表示数增大，v电子定向移动的速度由右边的电路电流决定，右边电流增大v增大，则增大时，右边电流减小，所以电压表示数减小，则D错误；
故选AC。
11．答案：AC
解析：A.时刻，流过线圈P的电流为正向减小，则由楞次定律可知穿过Q的感应电流的磁场向下，从上往下看，线圈Q中有顺时针方向的感应电流，故A正确；
B.时刻虽然P中电流为零，但此时电流的变化率不为零，线圈Q中依然有感应电流存在，故B错误；
C.时间内，因P中电流变化率在增大，即穿过Q的磁通量的变化率增大，则Q中电流在增大，故C正确；
D.时间内，P中电流的变化率在减小，则Q中磁通量的变化率在减小，故D错误。
故选AC。
12．答案：ACD
解析：A.线框中磁通量在增大，根据楞次定律可得感应电流方向HNMQH，A正确；
BC.导线框此时产生的感应电动势大小为
此时线框中边MN和HN都受到安培力的作用，大小相等为
根据左手定则可知两边受到的安培力夹角为，所以合力为
方向由N指向Q，B错误，C正确；
D.HN两端的电势差即为电路的路端电压，根据电路规律有
D正确。
故选ACD。
13．答案：(1)①③②④(2)
解析：(1)在“探究变压器两个线圈的电压关系”的实验中，首先将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上；再将匝数较多的一组线圈接到学生电源的交流电源输出端上，另一个作为副线圈，接上小灯泡；闭合电源开关，用多用电表的交流电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压；最后将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤，顺序为①③②④。
(2)两线圈的匝数，，当将做原线圈时，，副线圈两端电压；当原线圈与副线圈对调后，时，，此时为原线圈的电压，而为副线圈的电压，由以上数据可得：。
14．答案：（1）较小（2）通道B（3）20；；16
解析：（1）由图乙可知当大苹果通过托盘秤时，R所受的压力较大，电阻较小；
（2）大苹果通过托盘秤时，两端的电压达到放大电路的激励电压，使放大电路中的电磁铁吸动分拣开关的衔铁，大苹果进入下面的通道B.
（3）①杠杆对R的压力为1 N，R阻值为30 kΩ，为使该装置达到上述分拣目的，的阻值需满足 则；
②随着苹果质量增大，R阻值减小，分压减小，电源电动势不变，分压增大，为了满足电压表的示数随苹果质量的增大而增大，需要将电压表并联在两端；
③根据可知分拣标准到0.33 kg时，压力为2.2 N，此时R的阻值为24 kΩ，根据①分析的阻值应该调至16 kΩ.
15．答案：（1）（2）；
解析：（1）由于小球做匀速圆周运动，电场力与重力平衡，即
可知电场强度的大小
（2）由于洛伦兹力不做功，再次经过O点时，根据动能定理
而
通过O点的动能
小球在水平方向做匀速圆周运动，运动的周期
在竖直方向做匀加速直线运动，恰好经过Z轴时过O点，运动的时间恰好为匀速圆周运动的一个周期，因此
根据牛顿第二定律
联立解得匀强磁场磁感应强度B的大小
16．答案：（1）（2）（3）
解析：（1）当线圈与磁场平行时感应电动势最大，最大值为
（2）线圈从图示位置转过180°的过程中，穿过线圈磁通量的变化量大小为
线圈从图示位置转过180的过程中，流过电阻R的电荷量为
（3）感应电动势的有效值为
感应电流有效值为
电阻R上产生的热量为
其中
线圈转动一周的过程中，电阻R上产生的热量为
17．答案：（1），（2），
解析：（1）粒子从PQ边离开磁场时的临界运动轨迹如图甲、乙所示：
由几何知识可知
，
粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得
解得
粒子速度的最大值为
粒子速度的最小值为
（2）由粒子从边离开磁场区域的临界运动轨迹可知，粒子转过的最大圆心角
最小圆心角
粒子做圆周运动的周期
则粒子在磁场中运动的最长时间
粒子在磁场中运动的最短时间
18．答案：（1），电流方向由d到c（2）1.33T（3）见解析
解析：（1）在时刻根据牛顿第二定律有
且由图可知，时，代入得
由右手定则，cd棒的电流方向是由d到c。
（2）由题知cd棒做匀加速直线运动，经过时间t，cd棒速度为
此时
则cd棒的安培力为
由牛顿第二定律得
由以上各式整理得
由图线可知
，
代入得
（3）①当mn左侧的匀强磁场与倾斜轨道平行斜向上时，ef棒受力如图所示
当
时，ef棒在倾斜轨道上的速度达到最大，之后ef棒飞离轨道，由于
联立解得
②当mn左侧的匀强磁场与倾斜轨道平行斜向下时，ef棒受力如图所示
当
时，ef棒在倾斜轨道上的速度达到最大，之后ef棒减速并最终停在导轨上，且
联立解得