湖北省问津联盟2024-2025学年高二下学期3月联考物理试题（解析版）

这是一份湖北省问津联盟2024-2025学年高二下学期3月联考物理试题（解析版），共16页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
考试时间：2025年3月20日上午10：30-11：45 试卷满分：100分
一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~10题有多项符合题目要求。每小题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1. 以下说法正确的是（ ）
A. 灵敏电流计在运输时不需要用导体把两个接线柱连在一起
B. 法拉第最早引入了电场概念，并提出用电场线表示电场
C. 洛伦兹提出了电磁场理论，预言了电磁波的存在
D. 远距离输电时，为了减小输电电流，就要降低输电电压
【答案】B
【解析】A．灵敏电流计在运输时总要用导体把正负接线柱连起来是为了避免指针因剧烈摆动而损坏，利用的原理是电磁阻尼，故A错误；
B．法拉第最早引入了电场概念，并提出用电场线表示电场，故B正确；
C．麦克斯韦提出了电磁场理论，并预言了电磁波的存在，故C错误；
D．在输送功率不变时，提高输电电压，由可知，输电线的电流减小，可知输电线的电流变小，在输电线电阻不变时，由可知，输电线上损失的功率变小，故D错误；
故选B。
2. 某兴趣小组自制一小型发电机，使线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴转动（如图甲），穿过线圈的磁通量Φ随时间t按正弦规律变化的图像如图乙所示，线圈转动周期为T，线圈产生的电动势的最大值为．则（ ）
A. 在时，线圈中磁通量最大，感应电动势也最大
B. 在时，线圈中的磁通量为零，但磁通量的变化率最大
C. 在时间内，通过线圈导线截面的电荷量为零
D. 从图甲所示位置开始计时，线圈产生感应电动势瞬时值表达式为
【答案】B
【解析】A．在时，磁场方向与线圈平面垂直，此时穿过线圈的磁通量最大，但产生感应电流为0，A项错误；
B．在时，穿过线圈的磁通量为0，但感应电动势最大，由法拉第电磁感应定律，可知此时穿过线圈的磁通量的变化率最大，B项正确；
C．时间内，线圈中磁通量的变化量为，根据
电荷量不为零，C项错误；
D．时，穿过线圈的磁通量为0，线圈与磁感线的方向平行，此时线圈中的感应电动势最大，设为，所以线圈中感应电动势的瞬时值表达式为
D项错误。
故选B。
3. 如图所示，水平桌面内固定一金属导线做成的心形摆件，该摆件由两个半圆形导线和一个V形导线组成，其中为边长为L的等边三角形，M、N为两部分导线连接点，空间存在磁感应强度大小为B、竖直向下的匀强磁场，从M、N点引出导线，向摆件中通以恒定电流I，摆件受到的安培力大小为（ ）
A.
B.
C.
D. 不知上下两部分的电阻大小关系，无法求解
【答案】B
【解析】电流从M点流到N点，有效长度为L，根据安培力公式可知
故选B。
4. 如图所示，理想变压器原线圈接在（V）的交流电源上，电表为理想交流电表，此时原、副线圈的匝数比为2∶3，则（ ）
A. 电压表的示数为VB. 电容器C所在的支路电流为零
C. 增大R的阻值，电源的输出功率减小D. 向上滑动滑片P，电压表示数变大
【答案】C
【解析】A．变压器输入电压的有效值为VV
根据理想变压器原、副线圈电压与匝数比的关系
可得V
电压表测量的是有效值，故电压表的示数为72V，故A错误；
B．变压器输出的是交流电，因此电容器不是断路而是通路，故B错误；
C．增大R的阻值，输出电压不变，，变压器输出功率减小，变压器输入功率也减小，则电源的输出功率减小，故C正确。
D．向上滑动滑片P，原线圈匝数增加，输入电压不变，根据理想变压器原、副线圈电压与匝数比的关系
可知减小，所以电压表示数减小，故D错误；
故选C。
5. 如图甲所示为某小区进口处的智能道闸系统，其简化示意图如图乙所示，两个车辆检测器的电感线圈分别铺设在自动栏杆前、后的地面下，检测器内部的电容器与电感线圈构成LC振荡电路，振荡电流如图丙所示，当汽车接近或离开线圈时，使线圈的自感系数发生变化，从而引起振荡电路中的电流频率发生变化，车辆检测器检测到这个变化就发出电信号，“通知”车牌识别器对车辆身份进行鉴别。然后控制自动栏杆抬起或落下，在图丙中，下列说法正确的是（ ）
A. 时刻电容器两端电压为最大值
B. 时间内，电场能转化为磁场能
C. 若汽车靠近线圈时线圈自感系数增大，则振荡电流的频率升高
D. 时间内，电容器上的电荷量增加
【答案】D
【解析】A．时刻振荡电流最大，说明电容器放电完毕，电容器不带电，两端电压为零，故A错误；
B．时间内，电流逐渐减小，电容器充电，磁场能转化为电场能，故B错误；
C．汽车靠近线圈；相当于给线圈加铁芯，自感系数增大，由，知频率减小，故C错误；
D．时间内电流在减小，说明电容器在充电，电荷量增加，故D正确。
故选D。
6. 光纤通信有传输容量大、衰减小、抗干扰性及保密性强等多方面的优点，我国的光纤通信起步较早，现已成为技术先进的几个国家之一。如图甲是光纤的示意图，图乙是光纤简化示意图（内芯简化为长直玻璃丝，外套简化为真空）。一束激光由光导纤维左端的点O以的入射角射入一直线光导纤维内，恰好在光导纤维的侧面A点（侧面与过O的法线平行）发生全反射，如图乙所示。下列说法中正确的是（ ）
A. 光纤内芯的折射率比外套的小
B. 光纤材料的折射率
C. 若增大在O点的入射角α，折射光线到侧面后也能发生全反射
D.
【答案】B
【解析】A．激光在内芯和外套的界面上发生全反射，所以内芯是光密介质，外套是光疏介质，即光纤内芯的折射率比外套的大，故A错误；
D．光在O点折射，满足
在A点恰好发生全反射有，可求
故，D错误；
B．由，又
可得，，则光纤的折射率
，B正确；
C．增大α，在侧面上的入射角变小，侧面上的入射角小于临界角，不在发生全反射，C错误。
故选B。
7. 如图甲所示，正方形线圈内有垂直于线圈的匀强磁场，已知线圈匝数，，边长m，线圈总电阻Ω，线圈内磁感应强度随时间的变化情况如图乙所示。设图示的磁场方向为正方向，则下列有关线圈的电动势e、感应电流i（逆时针方向为正）、焦耳热Q以及边受到的安培力F（取向下为正方向）随时间t的变化图像正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】A．0~3s内产生的感应电动势为
方向为逆时针，同理3~5s内产生的感应电动势为，方向为顺时针，A错误；
B．0~3s内的感应电流大小为
方向为逆时针（正值），同理3~5s内感应电流大小为，方向为顺时针（负值），B错误；
C．边受到的安培力大小为
可知0~3s内
即图象为正比例函数，图象斜率为1，方向向下；3~5s内，，N
3~4s方向向上；4~5s内，方向向下，C正确；
D．线圈产生的焦耳热为，0~3s，
3~5s内产生的热量为
D错误。
故选C。
8. 关于以下四幅图说法正确的是（ ）
A. 图甲，将开关断开时，灯泡A一定闪亮一下后再熄灭
B. 图乙，断开开关S后，弹簧K不会立刻将衔铁D拉起而断电
C. 图丙，真空冶炼炉接高频交流电源后能在炉体内产生涡流发热加热金属使金属熔化
D. 图丁，电子沿逆时针方向运动，为了使电子加速，电磁线圈中的电流应该变大
【答案】BD
【解析】A．线圈的直流电阻和灯泡电阻满足时，开关断开时，灯泡A闪亮一下后再熄灭，故A错误；
B．将S断开，导致穿过线圈B的磁通量减小变慢，根据楞次定律可知，产生有延时释放D的作用，故B正确；
C．真空冶炼炉的工作原理是炉中金属产生涡流使炉内金属熔化，不是炉体产生涡流，故C错误；
D．电磁体线圈中电流变大，产生磁感应强度变大，由楞次定律可知，进而产生的感生电场方向是顺时针方向，电子受感生电场的力与运动方向相同，电子的速度增大，故D正确。
9. 用某种单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到的干涉条纹如图甲所示，改变双缝间的距离或改变双缝到光屏的距离后，干涉条纹变为如图乙所示，图中虚线是亮纹中心的位置。则（ ）
A. 双缝间的距离变大
B. 双缝间的距离变小
C. 增加双缝与光屏间的距离
D. 减少双缝与光屏间的距离
【答案】BC
【解析】由题图可知，图乙干涉条纹间距大于图甲干涉条纹间距，根据可知，双缝间的距离变小或增加双缝与光屏间的距离。
10. 日常带皮套的智能手机是利用磁性物质和霍尔元件等起到开关控制作用。打开皮套，磁体远离霍尔元件手机屏幕亮；合上皮套，磁体靠近霍尔元件屏幕熄灭。如图所示，一块宽度为d、长为l、厚度为h的霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子。水平向右大小为I的电流通过元件时，手机套合上，元件处于垂直于上表面、方向向下且磁感应强度大小为B的匀强磁场中，元件的前、后表面产生稳定电势差U，以此来控制屏幕熄灭。下列说法正确的是（ ）
A. 前表面的电势比后表面的电势低
B. 自由电子所受洛伦兹力的大小为
C. 增大霍尔元件中的电流，霍尔电压增大
D. 元件内单位体积的自由电子数为
【答案】CD
【解析】A．元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，通入水平向右大小为I的电流时，电子向左运动，由左手定律可得电子受洛伦兹力的作用往后表面偏转，故前表面的电势比后表面的电势高，故A错误；
B．元件的前、后表面产生稳定电势差时，自由电子受到的洛伦兹力大小与电场力平衡即
故B错误；
C．由，解得
，电流微观表达式
可得霍尔电压
即霍尔电压与电流强度成正比，故电流增大，霍尔电压增大，故C正确；
D．由电流的微观表达式
又
解得元件内单位体积的自由电子数为，故D正确。
故选CD。
二、非选择题：本题共5小题，共60分
11. 某同学利用如图所示的实验电路研究电磁感应现象。
（1）闭合电键的瞬间，发现电流计的指针向右偏转，下列操作中能使电流计的指针向右偏转的是______
A. 闭合电键后再断开电键
B. 闭合电键后将滑动变阻器的滑动触头P向右滑动
C. 闭合电键后将a线圈从b线圈中抽出的瞬间
（2）闭合电键电路稳定后，断开电键的瞬间，线圈a和线圈b中电流的磁场方向______（选填“相同”或“相反”）。
（3）某同学第一次将滑动变阻器的触头P从变阻器的左端快速滑到右端，第二次将滑动变阻器的触头P从变阻器的左端慢慢滑到右端，发现电流计指针摆动的幅度大小不同，原因是______。
【答案】（1）B （2）相同 （3）磁通量变化率不同
【解析】（1）A．闭合电键的瞬间，穿过线圈的磁通量增大，电流计的指针向右偏转；闭合电键后再断开电键，磁通量减小，指针向左偏转，故A错误；B．闭合电键后将滑动变阻器的滑动触头P向右滑动，磁通量增大，指针向右偏转，故B正确；C．闭合电键后将a线圈从b线圈中抽出的瞬间，磁通量减小，指针向左偏转，故C错误。
（2）断开电键的瞬间，线圈a中电流减小，磁场减弱，磁通量减小，由楞次定律可知线圈a和线圈b中电流的磁场方向相同。
（3）某同学第一次将滑动变阻器的触头P从变阻器的左端快速滑到右端，第二次将滑动变阻器的触头P从变阻器的左端慢慢滑到右端，发现电流计的指针摆动的幅度大小不同，原因是线圈中的磁通量变化率不同。
12. 山东省有全国最大的温室智能化育苗蔬菜基地，蔬菜育苗过程对环境要求严格，温室内的空气温湿度、土壤温湿度、二氧化碳浓度以及光照强度等都很重要。其中光照强度简称照度，可以反映光的强弱，光越强，照度越大，照度单位为勒克斯（1x）。蔬菜生长适宜的照度为4000~25000lx，为了控制照度，科技人员设计了图甲所示的智能光控电路，当照度低于4000lx时，启动照明系统进行补光。

（1）智能光控电路核心元件是光敏电阻，某同学如图乙连接各元件，测量光敏电阻在不同照度时的电阻，则在闭合电路开关前应该把滑动变阻器滑到________（选填“1”或“2”）端；请根据图乙在虚线框内画出对应的电路图_______；

（2）通过测量得出了电阻随照度变化的规律如图丙所示，由图可判断光敏电阻的阻值与照度___________反比例函数关系（选填“满足”或“不满足”）；
（3）该同学用上述光敏电阻连接成图甲所示的控制电路，其中电源电动势，内阻，定值电阻，电阻箱的阻值调节范围是0~999.9Ω，光敏电阻的电压U增加到2.0V时光照系统开始工作，为了使光敏电阻在照度降低到4000lx时，自动控制系统开始补光，电阻箱的阻值应该调节为________ Ω；
（4）该光控装置使用较长时间后电源内阻变大，使得自动控制系统正常工作时的最小照度___________4000lx（选填“大于”“小于”或“等于”）。
【答案】（1）2 （2）不满足 （3）65.0 （4）小于
【解析】（1）[1][2]为了保证电路的安全应将滑动变阻器滑到2端，从而使光敏电阻两端的电压为零；根据实物图可得电路图为

（2）[3]根据图像可知纵坐标与横坐标的乘积不是一个常数，所以光敏电阻的阻值与照度不满足反比例函数关系；
（3）[4]根据闭合电路欧姆定律
根据图像可知在照度降低到4000lx时，对应的阻值为
又有
其中
U=2V
联立可得
（4）[5]光控装置使用较长时间后电源内阻变大，根据闭合电路欧姆定律可知，总电流变小，R0两端的电压变小，从而导致自动控制系统正常工作时的最小照度小于4000lx。
13. 如图所示，某发电机的输出功率为W，输出电压为250V，输电线路总电阻Ω，理想升压变压器的匝数比，为使用户获得220V电压。求：
（1）输电线路损失的功率为多大？
（2）降压变压器的匝数比是多少？
【答案】（1）W （2）
【解析】（1）根据理想变压器电压关系
可得V
理想变压器输出功率等于输入功率，即W
则输电线上的电流A
则输电线路损失的功率为：W
（2）降压变压器的输入电压为：V
根据降压变压器电压关系可得：
14. 如图所示，MN和PQ是电阻不计的平行金属导轨，其间距为L，导轨弯曲部分光滑，平直部分粗糙，二者平滑连接，右端接一个阻值为R的定值电阻。平直部分导轨左边区域有宽度为d、方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。质量为m、接入电路的电阻为2R的金属棒从高度为h处由静止释放，到达磁场右边界处恰好停止。已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为μ，金属棒与导轨垂直且接触良好，重力加速度为g。求：
（1）金属棒进入磁场的瞬间，金属棒两端的电压；
（2）金属棒在磁场运动过程中，金属棒产生的焦耳热；
（3）金属棒在磁场中运动的时间t．
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）金属棒沿弯曲部分下滑过程中，机械能守恒，由机械能守恒定律得
得
导体棒切割磁感线产生的电动势
金属棒两端的电压
联立方程可解得
（2）金属棒运动全过程，由能量守恒有
其中
，
故金属棒产生的焦耳热
（3）对金属棒在磁场中运动，由动量定理有
故金属棒在磁场中运动时间
15. 如图所示，在平面直角坐标系xOy的第一、二象限内有垂直于坐标平面向外的匀强磁场，在第三、四象限内有平行于坐标平面斜向下的匀强电场，电场方向与x轴负方向的夹角为45°，从坐标原点O向第二象限内射出一个质量为m、电荷量为－q的带电粒子，粒子射出的初速度大小为v0，方向与x轴负方向的夹角也为45°，此粒子从O点射出后第三次经过x轴的位置P点离O点的距离为d，粒子第二次在电场中运动后恰好从O点离开电场，不计粒子重力，求：

（1）磁感应强度B的大小；
（2）电场强度E的大小；
（3）粒子从O点射出到第一次回到O点所经历的时间。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）设粒子在第一次在磁场中做圆周运动的半径为r，带负电粒子运动轨迹如图所示

由几何关系
即
由牛顿第二定律可得
可得
（2）粒子第二次进入电场做类平抛运动，则
qE=ma
解得
（3）粒子在磁场中运动的时间
粒子第一次在电场中运动的时间
其中
则
则粒子从O点射出到第一次回到O点所经历的时间