天津市河北区2024-2025学年高二下学期3月月考物理试题（解析版）

这是一份天津市河北区2024-2025学年高二下学期3月月考物理试题（解析版），共15页。试卷主要包含了单选题，多选题，解答题等内容，欢迎下载使用。
一、单选题（每小题5分，共30分）
1. 以下说法正确的是（ ）
A. 变化的磁场能够在周围空间产生电场
B. 麦克斯韦预言并用实验证实了电磁波的存在
C. 验钞机和遥控器的工作均利用了红外线
D. 紫外线比无线电波频率小
【答案】A
【解析】A．根据麦克斯韦的电磁场理论可知，变化的磁场能够在周围空间产生电场，故A正确；
B．麦克斯韦首先从理论上预言了电磁波，赫兹利用实验证实了电磁波的存在，故B错误；
C．验钞机是利用紫外线使钞票上的荧光物质产生发光效应进行防伪的，遥控器的工作利用了红外线，故C错误；
D．各种射线的波长从大到小排序为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线，故紫外线比无线电波的波长小，频率大，故D错误。
故选A。
2. 关于课本中出现的几幅图片，下列依次的解释正确的是（ ）

A. 真空冶炼炉利用线圈产生的热量使金属熔化
B. 使用电磁炉加热食物可以用陶瓷锅
C. 用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯可以减小变压器铁芯中的涡流
D. 探雷器使用必须不断的移动，当探雷器静止在地雷上方时，将无法报警
【答案】C
【解析】A．真空冶炼炉利用涡流通过金属产生的热量使金属熔化，故A错误；
B．使用电磁炉加热食物时，陶瓷锅内没有自由电子，不能产生涡流，所以不可以，故B错误；
C．用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯，可以减小变压器铁芯中的涡流，故C正确；
D．探雷器的探头可以辐射电磁场，当探头靠近有金属部件的地雷时，会产生涡流，从而引发报警，故D错误。
故选C。
3. 水平桌面上放置着两个用同一根均匀金属丝制成的单匝线圈1和线圈2，半径分别为和（俯视图如图1所示）。竖直方向有匀强磁场，磁感应强度随时间变化的关系如图2所示。线圈中的感应电动势、电流强度、电功率分别用E、I、P表示，不考虑两个线圈间的影响，下列关系正确的是（ ）
A. ，B. ，
C. ，D. ，
【答案】A
【解析】由题意可得，两线圈的长度之比为
两线圈围成的面积之比为
由法拉第电磁感应定律
由图可知，线圈中的感应电动势之比为
由闭合电路的欧姆定律
由电阻定律得
两线圈的电阻之比为
可得，线圈中的电流强度之比为
线圈中的电功率之比为
故选A。
4. 如图所示是圆盘发电机的示意图，铜盘安装在水平的铜轴上，它的盘面恰好与匀强磁场垂直，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触。若铜盘半径为L，匀强磁场的磁感应强度为B，回路的总电阻为R，从左往右看，铜盘以角速度沿顺时针方向匀速转动。则（ ）
A. 由于穿过铜盘的磁通量不变，故回路中无感应电流
B. 回路中感应电流大小不变，为
C. 回路中有周期性变化的感应电流
D. 回路中感应电流方向不变，为
【答案】D
【解析】A．将圆盘看成由无数条辐向分布的导体棒组成的，圆盘在外力作用下这些导体棒切割磁感线，从而产生感应电动势，出现感应电流，故A错误；
BC．根据法拉第电磁感应定律，则有
所以产生的感应电动势大小不变，感应电流大小不变
感应电流大小为
故B、C错误；
D．根据右手定则可知，电流从D点流出，流向C点，因此电流方向从D向R再到C，即为，故D正确。
故选D。
5. 在如图甲、乙所示的电路中，电阻R和自感线圈L的电阻都小于灯泡的电阻，闭合S使电路达到稳定，灯泡Q发光。下列说法正确的是（ ）

A. 在电路甲中，断开S后，Q1立即熄灭
B. 在电路甲中，断开S后，Q1先变得更亮，然后渐渐变暗至熄灭
C. 在电路乙中，断开S后，Q2渐渐变暗至熄灭
D. 在电路乙中，断开S后，Q2先变得更亮，然后渐渐变暗至熄灭
【答案】D
【解析】AB．电阻R和自感线圈L的电阻都小于灯泡的电阻，所以在电路甲中，断开S后，Q1渐渐变暗至熄灭，故AB错误；
CD．在电路乙中，电路稳定后，经过自感线圈的电流较大，所以在电路乙中，断开S后，Q2先变得更亮，然后渐渐变暗至熄灭，故C错误，D正确；
故选D。
6. 如图甲所示，正方形导线框放置在垂直于纸面的匀强磁场中，以垂直纸面向内为磁场的正方向，匀强磁场的磁感应强度随时间变化的关系如图乙所示，用表示边受到的安培力，以水平向左为的正方向，能正确反映随时间变化的图像是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】，感应电动势为
为定值，感应电流为
为定值，安培力为，由于逐渐减小到零，故安培力逐渐减小到零，方向向左，为正；
内，感应电动势为
为定值，感应电流为
为定值，安培力，由于从0逐渐增加，故安培力从0逐渐增大，方向向右，为负；
在内，无感应电流，则无安培力；
同理在内，安培力逐渐减小到0，方向向左，为正．在内，安培力从0逐渐增大，方向向右，为负。
故选A。
二、多选题（每小题5分，共20分，每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的，全都选对的得5分，选对但不全的得3分，选错或不答的得0分）
7. 如图所示，一交流发电机的矩形线圈在磁感应强度的匀强磁场中绕轴以角速度匀速转动。已知线圈面积，匝数N=100匝，线圈电阻，外接电阻。则在线圈从图示位置转过的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 图示位置线框感应电动势瞬时值为
B. 通过电阻R的电流有效值为
C. 电压表的示数为
D. 通过电阻的电荷量
【答案】AD
【解析】A．图示位置线框感应电动势瞬时值为最大值，则有
故A正确；
B．结合上述，电动势的有效值为
则通过电阻R的电流有效值为
故B错误；
C．结合上述可知，电压表的示数为
故C错误；
D．在线圈从图示位置转过的过程中，感应电动势的平均值
感应电流的平均值
，
解得
故D正确。
故选AD。
8. 如图甲所示，一竖直单匝矩形导线框在匀强磁场中绕某一竖直固定轴匀速转动，若从导线框转动到中性面开始计时，通过导线框的磁通量随时间的变化关系如图乙所示，则下列说法中正确的是（ ）
A. 时，导线框中感应电动势最大
B. 与时，导线框中的电流环绕方向相同
C. 导线框中交变电流电动势的有效值为
D. 时，导线框中感应电动势的瞬时值为
【答案】AD
【解析】A．时，磁通量为零，磁通量的变化率最大，所以导线框中感应电动势最大，故A正确；
B．根据楞次定律，时，导线框中的电流顺时针方向，时，导线框中的电流逆时针方向，故B错误；
C．由图可知，
角速度
感应电动势最大值
导线框中交变电流电动势的有效值为，故C错误；
D．导线框中感应电动势的瞬时值
时，导线框中感应电动势的瞬时值为，故D正确。
故选AD。
9. 如图为通过变压器降压给用户供电的示意图，变压器的输入电压一定。如果变压器上的能量损失可以忽略，滑动变阻器滑片向上移动时，对图中各表的读数变化说法正确的是（ ）
A. 电流表A1、A2读数变小
B. 电流表A1的读数不变，A2的读数变小
C. 电压表V1、V2的读数不变
D. 电压表V2的读数变大，V3的读数变大
【答案】AC
【解析】C．变压器的输入电压一定，由变压器规律
所以电压表、示数不变，C正确；
AB．滑动变阻器滑片向上移动时，滑动变阻器接入电路中的阻值变大，电流表的示数
变小，由变压器规律
变小，A正确，B错误；
D．电压表的示数
变大，D错误。
故选AC。
10. 如图所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图，图中变压器均可视为理想变压器，图中电表均为理想交流电表。设发电厂输出的电压一定，两条输电线总电阻用R0表示。则当进入用电高峰时（ ）
A. 电压表V1、V2的示数均不变，电流表A2的示数增大，电流表A1的示数减小
B. 电压表V2、V3的示数之差与电流表A2的示数的比值不变
C. 电压表V3、V4示数的比值不变，电流表A2的示数增大，电流表A3的示数增大
D. 电压表V3、V4的示数均减小，线路损耗功率增大，发电厂的输出功率增大
【答案】BCD
【解析】A．发电厂输出的电压一定，则电压表V1的示数不变，根据
可知，升压变压器次级电压一定，即电压表V2示数不变，当进入用电高峰时，降压变压器次级消耗的功率变大，则次级电流变大，即电流表A3的示数增大，则初级电流变大，即输电线上的电流变大，即电流表A2的示数增大，根据
可知，升压变压器初级电流变大，即电流表A1的示数变大，选项A错误；
B．电压表V2、V3的示数之差等于导线上的电压损失，则与电流表A2的示数的比值等于导线上的电阻R0的值，不变，选项B正确；
C．电压表V3、V4示数的比值等于降压变压器原副线圈的匝数比，则比值不变，结合A的分析可知，电流表A2的示数增大，电流表A3的示数增大，选项C正确；
D．因输电线电流变大，则输电线上的电压以及功率损失变大，因升压变压器次级电压一定，可知降压变压器初级电压减小，次级电压减小，即电压表V3、V4的示数均减小，线路损耗功率增大，用户消耗的功率也变大，则升压变压器器的输入电流变大，则发电厂的输出功率增大，选项D正确。
故选BCD。
三、解答题（本题共3道题，共50分）
11. 饭卡是学校等单位最常用的辅助支付手段，其内部主要部分是一个多匝线圈，当刷卡机发出电磁信号时，置于刷卡机上的饭卡线圈的磁通量发生变化，发生电磁感应，产生电信号，其原理可简化为如图所示。设线圈的匝数为1000匝，每匝线圈面积均为，线圈的总电阻为，线圈连接一电阻，其余部分电阻不计。线圈处磁场的方向不变，其大小按如图所示的规律变化，
（1）请计算时间内MN间的电压和电阻R产生的焦耳热；
（2）请计算时间内，通过电阻R的电荷量。
【答案】（1），；（2）
【解析】（1）0～0.1s时间内，由法拉第电磁感应定律,线圈产生的感应电动势为
根据闭合电路欧姆定律，则有
解得
时间内
电阻R产生的焦耳热为
（2）0.1～0.4s时间内，根据法拉第电磁感应定律有
根据闭合电路欧姆定律有
则通过电阻R的电荷量为
结合图像可得
12. 如图所示，足够长的平行金属导轨MN、PQ相距L=0.5m，导轨平面与水平面夹角α=37°，导轨电阻不计。磁感应强度B=2T的匀强磁场垂直导轨平面斜向上，长L=0.5m的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量m=0.1kg、电阻R=5Ω。两金属导轨的上端接定值电阻R=5Ω。金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5。现将金属棒由静止释放，不计空气阻力，g=10m/s2（sin37°=0.6，cs37°=0.8）。求：
（1）金属棒下滑的最大速度vm的大小；
（2）已知金属棒由静止释放到达到最大速度的过程中，通过金属棒ab横截面的电荷量q=0.3C，求这个过程中金属棒ab所产生的电热Qab？
【答案】（1）2m/s；（2）0.2J
【解析】（1）对金属棒进行分析，当金属棒所受外力的合力为0时，速度达到最大，根据平衡条件有
此时的感应电动势
此时的感应电流
解得
（2）金属棒由静止释放到达到最大速度的过程中，感应电动势的平均值
感应电流的平均值
，
解得
根据能量守恒定律有
金属棒ab所产生的电热
解得
13. 如图所示，用一小型交流发电机向远处用户供电，已知发电机线圈匝数N=500匝，面积，线圈匀速转动的角速度ω=100πrad/s，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，经高压输电，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用，两根输电导线的总电阻为R=5Ω，变压器可视为理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为，若用户区标有“220V，8.8kW”的电动机恰能正常工作。发电机线圈电阻不可忽略，其它导线的电阻值均可忽略。
（1）求交流发电机产生电动势的最大值；
（2）求输电线路上损耗的电功率；
（3）若升压变压器原、副线圈匝数比为，求交流发电机线圈上的热功率Pr。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）电动势的最大值为
（2）设降压变压器原、副线圈的电流分别为、，电动机恰能正常工作，有
由于
解得
所以输电线路上损耗电功率为
（3）由于
可得
升压变压器副线圈两端电压为
又由
可得
电动势有效值为
则交流发电机线圈电阻r电压为
根据升压变压器副线圈电流关系
可得
则，交流发电机线圈上的热功率为