重庆市长寿中学2023-2024学年高二下学期第一次月考物理试卷（Word版附解析）

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考试时间：75分钟 满分：100分
一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1. 有“中国天眼”美誉的FAST是目前世界最大口径的射电望远镜，它是一种用于接收和研究天体发射的电磁波的特殊装置。下列关于电磁波的说法正确的是（ ）
A. 电磁波在真空中也能传播
B. 电磁波能传播信息，不能传播能量
C. 射线的波长比红外线的波长更长
D. 麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在
【答案】A
【解析】
【详解】A．电磁波的传播不需要介质，在真空中也能传播，故A项正确；
B．电磁波不仅能传播信息，也可以传播能量，故B项错误；
C．由电磁波谱可知，红外线的波长比X射线的波长，故C项错误；
D．赫兹用实验证实了电磁波的存在，故D项错误。
故选A。
2. 下列四幅图的说法中正确的是（ ）
A. 图甲真空冶炼炉外的线圈通入高频交流电时，炉外线圈中会产生大量热量
B. 图乙回旋加速器是利用磁场使带电粒子“转圈”、恒定电场进行加速的仪器
C. 图丙毫安表运输时把正负接线柱用导线连在一起是利用电磁阻尼保护表头
D. 图丁摇动手柄使蹄形磁铁转动，则铝框会和磁铁同向共速转动
【答案】C
【解析】
【详解】A．图甲真空冶炼炉外的线圈通入高频交流电时，金属中会产生涡流，产生大量热量，故A错误；
B．图乙回旋加速器是利用磁场使带电粒子“转圈”、交变电场进行加速的仪器，故B错误；
C．图丙毫安表运输时把正负接线柱用导线连在一起是利用电磁阻尼保护表头，故C正确；
D．图丁摇动手柄使蹄形磁铁转动，由电磁驱动原理可知，则铝框会和磁铁同向转动，但比磁铁转动慢，故D错误。
故选C。
3. 振荡电路的振荡周期为T，时刻电流方向如图所示，此时电容器不带电.下列图像正确的是（ ）
A. 电流的周期性变化图像（以顺时针方向电流为正）
B. 电容器极板a的带电荷量周期性变化图像
C. 线圈中磁场能周期性变化图像
D. 极板间电场强度周期性变化图像（以由a指向b为正）
【答案】D
【解析】
【详解】根据题意，时刻，极板上电荷量为零，电场强度为零，电场能为零，磁场能最强，振荡电流最大，电容器即将进行反向充电，电场强度增大且由b指向a，由于能量是标量，所以线圈中磁场能的图像应该始终在横轴上方，故D正确，ABC错误。
4. 有两个完全相同的定值电阻，其中一个通有如图的交变电流，（图中曲线为余弦曲线的一部分），另一个通有大小为的恒定电流，实验发现，在2s时间内这两个电阻产生的热量相等，则图中a的值等于（ ）
A. B. 3C. D. 2
【答案】B
【解析】
【详解】根据题意分析，2s时间内这两个电阻产生的热量相等，根据焦耳定律有
解得
故选B。
5. 如图甲所示，阻值为R=8Ω的电阻与阻值为r=2Ω的单匝圆形金属线圈连接成闭合回路。金属线圈的面积S=1.0m2，在线圈中存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示，导线的电阻不计，则前2s时间内（ ）
A. 流过电阻R的电流方向为从E到FB. 流过电阻R的电流大小为0.4A
C. 通过电阻R的电荷量为0.2CD. 电阻R上产生的热量为0.64J
【答案】D
【解析】
【详解】A．由楞次定律可知：通过R的电流方向为F→E；选项A错误；
B．由法拉第电磁感应定律得：感应电动势
感应电流
选项B错误；
C．前2s时间内通过电阻R的电荷量
选项C错误；
D．电阻R上产生的热量
选项D正确；
故选D。
6. 如图所示，竖直平面内有一半径为R的圆形区域，其圆心为O，最高点为P，该区域内存在垂直圆面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B。在圆形区域右侧竖直放置一粒子收集器， M、N为收集器上、下边缘的两点，MN与圆形区域在同一平面内，O与N在同一水平线上，，。从P点沿PO方向射入大量速率不等的同种粒子，粒子所带电荷量为q、质量为m。忽略粒子间的相互作用力和粒子重力，关于打在收集器MN上的粒子，下列说法正确的是（ ）

A. 粒子带负电
B. 粒子在磁场中运动的最短时间为
C. 打在收集器上的粒子的最小速率为
D. 从P点到 N点的粒子比从P点到 M点的粒子运动时间短
【答案】D
【解析】
【详解】A．根据题意可知，粒子在磁场中向右偏转，根据左手定则可知，粒子带正电，故A错误；
B．打到M、N两点的粒子轨迹如图所示

由图可知，粒子打到N点时，在磁场中的轨迹对应的圆心角最小，在磁场中的运动时间最小，则有
故B错误；
C．粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力可得
解得
由图可知粒子打到M点时，在磁场中的轨道半径最小，粒子的速度最小，根据几何关系可得
可得
则最小半径为
联立解得打在收集器上的粒子的最小速率为
故C错误；
D．由图可知，从P点到 N点的粒子在磁场中的运动时间小于从P点到 M点的粒子在磁场中的运动时间；离开磁场到打到收集器，从P点到 N点的粒子通过的位移小于从P点到 M点的粒子通过的位移，从P点到 N点的粒子的速度大于从P点到 M点的粒子的速度，则从P点到 N点的粒子从离开磁场到打到收集器所用时间小于从P点到 M点的粒子从离开磁场到打到收集器所用时间，故从P点到 N点的粒子比从P点到 M点的粒子运动时间短，故D正确。
故选D。
7. 如图所示，等腰三角形内分布有垂直于纸面向外的匀强磁场，它的底边在x轴上且长为2L，高为L。纸面内一边长为L的正方形导线框沿x轴正方向做匀速直线运动穿过匀强磁场区域，在t=0时刻恰好位于图中所示的位置。以顺时针方向为导线框中电流的正方向，在下面四幅图中能够正确表示电流—位移（）关系的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】在过程，磁通量增大，由楞次定律判断感应电流方向为顺时针方向，为正值，线圈切割有效长度均匀增加，线圈中的电流为
（）
在过程，磁通量先增大后减小，由楞次定律判断感应电流方向先为顺时针方向，为正值，后为逆时针方向，为负值；线圈中的电流为
（）
在过程，磁通量减小，由楞次定律判断感应电流方向为逆时针方向，为负值；线圈中的电流为
（）
故选C。
二、多项选择题（本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
8. 如图所示，两块平行板M、N带有异种电荷，两板中间有垂直纸面向里的匀强磁场，不计重力的a、b两离子从两板的左侧沿中线做匀速直线运动，经小孔O垂直进入另一匀强磁场（方向也垂直纸面向里），运行的半圆轨迹如图中虚线所示，最终两离子打到了隔板上被吸收。下列说法正确的是（ ）
A. 离子a带正电，离子b带负电
B. 板M带负电，板N带正电
C. 在右侧磁场中，离子a的运行时间小于离子b的运行时间
D. 洛伦兹力对离子a、b做正功
【答案】AC
【解析】
【详解】A．离子a向上偏转，由左手定则可知带正电；离子b向下偏转，由左手定则可知带负电，故A正确；
B．由左手定则知带正电的离子a在两平行板间受到的洛伦兹力垂直于板向上，离子从两板的左侧沿中线做匀速直线运动，则带正电的离子a所受电场力垂直于板向下，所以板M带正电，板N带负电，故B错误；
C．在右侧磁场中由，可得
由于
所以
在右侧磁场中，离子的运行时间
所以在右侧磁场中，离子a的运行时间小于离子b的运行时间，故C正确；
D．洛伦兹力方向始终与离子的速度方向垂直，洛伦兹力对离子a、b不做功，故D错误。
故选AC。
9. 一闭合矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化图像如图所示，则下列说法中正确的是（ ）
A. t=0时刻线圈平面与中性面平行
B. t=0.1s时刻，穿过线圈平面的磁通量变化率为零
C. t=0.2s时刻，线圈中有最大感应电动势
D. t=0.4s时刻，线圈中的感应电流为零
【答案】BC
【解析】
【详解】A.由图可知t=0时刻通过线圈的磁通量为0，此时线圈平面与磁场方向平行，与中性面垂直，选项A错误；
B. t=0.1s时刻通过线圈的磁通量最大，穿过线圈平面的磁通量变化率为零，选项B正确；
C. t=0.2s时刻通过线圈的磁通量为0，磁通量变化率最大，线圈中有最大感应电动势，选项C正确；
D. t=0.4s时刻，通过线圈的磁通量为0，磁通量变化率最大，线圈中有最大感应电动势，线圈中的感应电流最大，选项D错误。
故选BC。
10. 如图所示，变压器原、副线圈的匝数分别为，，原线圈与水平放置的间距的光滑金属导轨相连，导轨处于方向竖直向下、磁感应强度大小为的匀强磁场中，副线圈接阻值的电阻，原线圈串联一阻值也为的电阻，与导轨接触良好且始终垂直导轨的阻值、质量的导体棒在外力的作用下运动，其速度随时间变化的关系式为，已知导轨电阻和变压器的能量损耗均不计，导轨足够长，导体棒运动过程中不会与其他用电器相碰，电表均为理想电表，则（ ）
A. 电压表的示数为
B. 电流表的示数为
C. 变压器铁芯中磁通量变化率的最大值为
D. 在的时间内外力做的功为
【答案】CD
【解析】
【详解】AB．由速度随时间变化的关系式可得
，，
故导体棒产生的感应电动势的最大值为
电源电动势为
电动势的有效值为
设原线圈的输入电压为，副线圈的输出电压为，原线圈的输入电流为，副线圈的输出电流为，则对含有原线圈的回路由闭合电路欧姆定律有
由变压器的工作原理可知
、
对副线圈的回路，由欧姆定律有
由以上式子可解得
，，，
故电压表示数为
电流表示数为
所以AB错误；
C．根据
可知原线圈中磁通量变化率的最大值为
其中
由于变压器无能量损失，故是理想变压器，原线圈中的磁通量即为铁芯中的磁通量，所以C正确；
D．在
时间内，电路产生的焦耳热
根据能量守恒定律得
故
所以D正确
故选CD。
三、实验题（本题共2小题，第11题7分，第12题9分，共16分，把答案填在答题卷中的横线上）
11. 如图，这是研究自感现象的实验原理图，图中L是插有铁芯的自感线圈，A1、A2是规格相同的两个灯泡，回答下列问题：

（1）在闭合开关之前，应将滑动变阻器的滑片移到__________。（填“最左”或“最右”）端。
（2）闭合开关S，调节变阻器R1、R使得两个灯泡的亮度相同后断开开关，断开开关的瞬间，流过灯泡A1的电流方向__________（填“向左”或“向右”），流过灯泡A2的电流方向__________（填“向左”或“向右”）。
（3）要观察到断开电路时，灯泡A2亮一下再熄灭，滑动变阻器接入电路的电阻阻值应__________（填“大于”或“小于”）自感线圈L的电阻阻值。
【答案】 ①. 最左 ②. 向左 ③. 向右 ④. 大于
【解析】
【详解】（1）[1]滑动变阻器是限流式接法，在闭合开关之前，应将滑动变阻器的有效电阻调至最大，故滑片移到最左端。
（2）[2][3]断开开关的瞬间，线圈和滑动变组器R，两灯泡构成闭合回到路，因自感现象，线圈充当电源，线圈产生的感应电流与原电流同向，故流过灯泡A1的电流方向不变，向左，流过A2的电流方向反向，向右。
（3）[4]断开电路时，流过A2的电流等于A1的电流，要观察到灯泡A2亮一下再熄灭，即流过A2的电流变大大于断开前的电流，则滑动变阻器接入电路的电阻阻值应大于自感线圈L的电阻阻值。
12. 为了节能环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统，光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值R随光的照度I而发生变化的元件（照度可以反映光的强弱，光越强，照度越大，照度单位为lx）。某光敏电阻R在不同照度下的阻值如下表，并用计算机描绘出以电阻R为纵坐标、照度I为横坐标的阻值随照度变化的曲线如图：
（1）根据阻值变化曲线可得到照度为0.4lx时的光敏电阻阻值约为______kΩ。
（2）如右图为街道路灯自动控制电路，利用直流电源E为电磁铁供电，利用照明电源为路灯供电。为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，路灯应接在______（填“AB”或“CD”）之间；
（3）已知线圈的电阻为140Ω，直流电源E的电动势，内阻忽略不计。当线圈中的电流大于10mA时，继电器的衔铁将被吸合，滑动变阻器的阻值应调为______Ω时，才能使天色渐暗照度低于1.0lx时点亮路灯。
（4）为了更加节能，让天色更暗时，路灯点亮，变阻器的阻值应适当调______些（选填“大”或“小”）。
【答案】（1）4 （2）AB
（3）1460 （4）小
【解析】
小问1详解】
由图像可知当照度时，
【小问2详解】
根据线路图可知，当天亮时，照度越大，电阻R越小，控制电路中的电流越大，电磁铁的磁性越强，衔铁被吸合，灯放于AB时，将会熄灭，反之，天黑则亮。符合要求。
【小问3详解】
根据闭合电路欧姆定律
当照度为1.0lx时，电阻代入上式
解得
【小问4详解】
根据闭合电路欧姆定律
在其他条件不变情况下，为了更加节能，让天色更暗时，路灯点亮，则照度越小，R越大，所以应调小。
四、计算题（本题共3小题，第13题12分，第14题12分，第15题17分，共41分。在答题卡上作答，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤）
13. 如图所示，一小型发电机内有n＝100匝矩形线圈，线圈面积，线圈电阻可忽略不计。在外力作用下矩形线圈在B＝0.10T匀强磁场中，以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴逆时针转动，发电机线圈两端与的电阻构成闭合回路。（取3）
（1）判断如图所示位置线圈中的电流方向；
（2）写出从中性面开始计时电动势的瞬时值表达式；
（3）线圈匀速转动10s，求电流通过电阻R产生的焦耳热。
【答案】（1）电流方向为DCBAD；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）根据右手定则可判断如图所示位置线圈中的电流方向为DCBAD。
（2）线圈中感应电动势的最大值

从中性面开始计时电动势的瞬时值表达式为
（3）矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生正弦交变电流，电阻两端电压的有效值
经过电流通过电阻产生的焦耳热
解得
14. 如图所示，MN、PQ为足够长的平行金属导轨，匀强磁场垂直于导轨平面斜向上，一根金属杆在v=2m/s的速度沿导轨匀速向下滑动，下滑过程中始终与导轨垂直，且与导轨接触良好。M、P间连接一个电阻R=5.0，金属杆及导轨的电阻不计，已知导轨间距L=0.5m，磁感应强度B=1T。金属杆质量m=0.05kg，导轨平面与水平面间夹角，，，。
（1）求电阻R中电流I的大小；
（2）求金属杆与导轨间的滑动摩擦因数的大小；
（3）对金属杆施加一个垂直于金属杆且沿导轨平面向上的恒定拉力F=0.1N，若金属杆继续下滑x=2m后速度恰好减为0，求在金属杆减速过程中电阻R上产生的焦耳热。
【答案】（1）0.2A；（2）0.5；（3）0.1J
【解析】
【详解】（1）感应电动势为
由于金属杆及导轨的电阻不计，因此
（2）安培力大小为
由于金属棒匀速运动，根据平衡条件可得
代入数值解得
（3）从施加拉力F到金属棒停下的过程，由能量守恒定律得
代入数值得
Q=01J
15. 利用电磁场实现离子偏转是科学仪器中广泛应用的技术。如图所示，Oxy平面（纸面）的第一象限内有足够长且宽度为L、边界平行x轴且下边界与x轴重合的区域，该区域存在磁感应强度大小为B的匀强磁场，方向垂直纸面向里，在匀强磁场的上方存在沿y轴负方向的与磁场一样足够长的匀强电场。位于处的离子源能释放出质量为m、电荷量为q、速度方向沿x轴正方向的的正离子束。已知离子垂直进入磁场时的速度方向与x轴正方向成角，运动过程中恰好没有通过x轴。不计离子的重力及离子间的相互作用，并忽略磁场的边界效应。
（1）求离子进入磁场时速度大小；
（2）求电场强度E的大小；
（3）求离子第n次离开磁场时的运动总时间。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）离子运动过程中恰好没有通过x轴，运动轨迹如图所示
根据几何关系有
根据洛伦兹力提供向心力
解得离子进入磁场时速度大小
（2）离子在电场中的加速度大小为
沿电场方向，根据动力学公式有
解得
（3）设离子第一次在电场中运动的时间为，则
解得
设离子第一次在磁场中运动的时间为，则
离子离开磁场进入电场做类平抛运动，再进入磁场中运动，重复运动，所以离子第n次离开磁场时电场中运动总时间
离子第n次离开磁场时在磁场中运动总时间
离子第n次离开磁场时的运动总时间
照度I（lx）
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
电阻R（）
7.5
2.8
2.3
2.0
1.8