陕西省西安市部分学校联考2024-2025学年高二下学期3月月考物理试题（解析版）

这是一份陕西省西安市部分学校联考2024-2025学年高二下学期3月月考物理试题（解析版），共23页。试卷主要包含了考试结束后将答题卡收回等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1.本试卷满分100分，考试时间75分钟。
2.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
3.回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。回答非选择题时，将答案直接写在答题卡上。
4.考试结束后将答题卡收回。
第I卷（选择题）
一、单项选择题（共10小题，每小题3分，共30分）
1. 有“海上充电宝”之称的南鲲号是一个利用海浪发电的大型海上电站，其发电原理是海浪带动浪板上下摆动，从而驱动发电机转子转动，其中浪板和转子的链接装置使转子只能单方向转动。图图示时刻线圈平面与磁场方向平行，若转子带动线圈逆时针转动并向外输出电流，则下列说法正确的是（ ）

A. 线圈转动到如图所示位置时a端电势低于b端电势
B. 线圈转动到如图所示位置时电流方向发生变化
C. 线圈转动到如图所示位置时感应电流最大
D. 线圈产生电动势大小与海浪波动的频率无关
【答案】C
【解析】A．根据右手定则，图示位置的感应电流从a端流出，可知，a端为等效电源的正极，即线圈转动到如图所示位置时a端电势高于b端电势，故A错误；
B．如图所示位置，穿过线圈的磁通量为0，该位置与中性面垂直，电流只有在经过中性面位置时，电流方向才发生变化，即线圈转动到如图所示位置时电流方向不发生变化，故B错误；
C．结合上述，图示位置，穿过线圈的磁通量为0，感应电动势最大，感应电流最大，故C正确；
D．根据正弦式交流电产生的原理可知，从图示位置计时的感应电动势为
可知，线圈产生的电动势大小与海浪波动的频率有关，故D错误。
故选C。
2. 某国产品牌电动汽车配备基于电容器的制动能量回收系统，它有效增加电动汽车的续航里程。其工作原理为踩下驱动踏板时电池给电动机供电，松开驱动踏板或踩下刹车踏板时发电机工作回收能量。为进一步研究，某兴趣小组设计如图甲的模型。导线框abcd所在处剖面图如图乙所示，在磁极与圆柱形铁芯之间形成辐射状的磁场，导线框的ab、dc边经过处的磁感应强度大小均相同，导线框可在两金属半圆A、D内侧自由转动，且接触良好，当导线框在如图所示位置时（ ）。
A. 松开驱动踏板或踩下刹车踏板，应该是接通开关1
B. 踩下驱动踏板，导线框将会顺时针转动
C. 松开驱动踏板，电容器上板带负电
D. 松开驱动踏板，半圆环A、D两端输出的是交流电
【答案】C
【解析】A．由于工作原理为踩下驱动踏板时电池给电动机供电，线圈在安培力作用下开始转动，此时应该接通开关1，松开驱动踏板或踩下刹车踏板时发电机工作回收能量，线圈转动切割磁感线，产生感应电动势，线圈开始对电容器充电，此时应该接通开关2，故A错误；
B．结合上述，踩下驱动踏板时接通开关1，导线框中有沿的电流，根据左手定则可知，磁场对dc边的安培力方向向右，磁场对ab边的安培力方向向左，导线框将会逆时针转动，故B错误；
C．松开驱动踏板时接通开关2，导线框逆时针转动，根据右手定则可知，导线框切割磁感线产生的感应电流方向沿，导线框为一个等效电源，a端为等效电源的负极，可知，电容器上板带负电，故C正确；
D．松开驱动踏板时接通开关2，导线框逆时针转动，根据右手定则可知，导线框中的感应电流总是从金属半圆A端进入导线框后再从金属半圆D端流出，可知，半圆环A、D两端输出的是直流电，故D错误。
故选C。
3. 如图所示，空间区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，其磁感应强度大小，为磁场的右边界。磁场内一匝数的正方形闭合金属导线框平行于纸面放置，线框的边长，其右边与磁场边界重合。时刻线框从图示位置开始逆时针（俯视）绕以角速度匀速转动，此过程中感应电动势E随时间t变化的图像可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】线圈产生的电动势最大值为
线圈转动的周期为
在0~内，即0~时间内，线圈产生的电动势为
在内，即时间内，线圈处于磁场外部，产生的电动势一直为0，在即时间内，线圈产生的电动势为
故选D。
4. 如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比，原线圈电路中为定值电阻，副线圈电路中R为滑动变阻器，灯泡、完全相同。当闭合开关、断开开关且输入端的电压为U时，两灯泡均正常发光；断开开关、闭合开关，电路输入端的电压为，调节滑动变阻器使其接入电路的阻值为R时两灯泡也均正常发光，则前、后两种情况下（ ）
A. 输入端的输入功率之比为B. 输入端的电压之比为
C. 与R消耗功率之比为D.
【答案】D
【解析】B．当闭合开关、断开开关且输入端的电压为U时，变压器原、副线圈电压比
灯泡正常发光有
故有
当断开开关、闭合开关，电路输入端的电压为时，变压器原、副线圈两端电压比
灯泡正常发光有
故有
故
B项错误；
A．两种情况下流过灯泡的电流均为额定电流，即两种情况下输入端的电流都相等，根据可知输入功率之比
A项错误；
C．根据
，
解得
C项错误；
D．当闭合开关、断开开关且输入端的电压为U时，变压器原、副线圈电流比
两灯泡正常发光有，
解得
当断开开关、闭合开关，电路输入端的电压为时，变压器原、副线圈电流比
两灯泡正常发光有，
解得
故
根据
解得
D项正确。
故选D。
5. 近年来，无线充电技术得到了广泛应用。如图为某种无线充电器的简化原理图。由于发射线圈与接收线圈处于两个分离的装置中，穿过接收线圈的磁通量少于发射线圈的磁通量。已知发射线圈与接收线圈的匝数分别为1210和55，当发射线圈接入220V交流电源时，接收线圈输出电压为9V。忽略其他损耗，下列说法正确的是（ ）
A. 发射线圈与接收线圈的电流之比为1:22
B. 发射线圈与接收线圈中交变电流的频率之比为2:1
C. 穿过接收线圈的磁通量变化率是穿过发射线圈的90%
D. 只要发射线圈接入电压为220V，接收线圈输出电压均为9V
【答案】C
【解析】AC．若没有漏磁，发射线圈与接收线圈的电压之比等于其匝数之比，则有
解得
U2=10V
由于实际上有漏磁，接收线圈的电压实际只达到了9 V，故可知发射线圈与接收线圈的电流之比不是匝数的反比，即不是1:22，因为理论上接收线圈中的输出电压为10V，而实际上只有9V，因此可得穿过接收线圈的磁通量变化率是穿过发射线圈的90%，故A错误，C正确；
B．发射线圈与接收线圈中磁通量变化的频率相同，则可得发射线圈与接收线圈中交变电流的频率之比为1:1，故B错误；
D．无线充电利用的是电磁感应，因此必须使用交变电压，若使用恒定直流电，将不会产生变化的磁场，接收线圈中也就不会有电压产生，故D错误。
故选C。
6. 如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其单匝矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO'匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与R=10 Ω的电阻连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电压表，示数是10 V。图乙是矩形线圈中磁通量Φ随时间t变化的图像，则（ ）
A. 电阻R上的电功率为20 W
B. t=0.02 s时，R两端的电压瞬时值为零
C. R两端的电压u随时间t变化的规律是u=14.1cs 100πt（V）
D. 通过R的电流i随时间t变化的规律是i=14.1cs 50πt（A）
【答案】C
【解析】A．R上消耗的电功率为
故A错误；
B．0.02s时，磁通量为零，而磁通量的变化率最大，此时R两端瞬时电压最大，故B错误；
C．R两端电压最大值为
线圈转动的角速度为
故R两端电压表达式为
故C正确；
D．根据C选项可得电流
故D错误。
故选C。
7. 某个智能玩具的声响开关与LC电路中的电流有关，如甲图所示为玩具内的LC振荡电路部分。已知线圈自感系数，电容器电容，取电容器上极板带正电，下极板带负电开始放电时为时刻，规定甲图中电流方向为正，电路中电流如乙图所示，则（ ）
A. LC振荡电路的周期
B. 在时刻时，电容器上极板带正电
C. 在时间内，电容器C正在放电，电场能正转化为磁场能
D. 在时间内，电容器C正在放电，电路中电流方向为顺时针
【答案】C
【解析】A．根据
解得
故A错误；
B．在时刻，电流达到最大，电容器放电结束，随后电容器充电，由于时刻电容器开始放电时，上极板带正电，下极板带负电，所以在时刻时，电容器下极板带正电，上极板带负电，故B错误；
C．在时间内，电流正在增大，磁场能正在增大，则电场能正转化为磁场能，电容器C正在放电，故C正确；
D．在时间内，电流正在减小，磁场能正在减小，电场能正在增大，电容器C正在充电，电路中电流方向为逆时针，故D错误。
故选C。
8. 某种除颤器的简化电路，由低压直流电源经过电压变换器变成高压电，然后整流成几千伏的直流高压电，对电容器充电，如图甲所示。除颤时，经过电感等元件将脉冲电流（如图乙所示）作用于心脏，实施电击治疗，使心脏恢复窦性心律。某次除颤过程中将电容为20 μF的电容器充电至6.0 kV，电容器在时间t0内放电至两极板间的电压为0。其他条件不变时，下列说法正确的是（ ）
A. 放电时，电流方向为顺时针
B. 线圈的自感系数L越小，放电脉冲电流的放电时间越长
C. 电容器的电容C越小，电容器的放电时间越长
D. 在该次除颤过程中，流经人体的电荷量约为120 C
【答案】A
【解析】A．由题意知，电容器上极板带正电，故放电时，电流方向为顺时针，A正确；
BC．振荡电路的周期为
T＝2π
电容器在时间t0内放电至两极板间的电压为0，即
t0＝＝
则线圈的自感系数越小、电容器的电容C越小，放电脉冲电流的放电时间就越短，故B、C错误；
D．除颤过程中将电容为20 μF的电容器充电至6.0 kV，则电荷量为
Q＝CU＝2×10-5×6 000 C＝0.12 C
故D错误。
9. 如图甲所示，电路中的电流正在变大，保持不变，改变电容器的电容，回路中电容器两端的电压变化如图乙所示，则下列说法正确的是（ ）

A. 回路中的磁场能正在变小
B. 电路2的电容为电路1中电容的2倍
C. 电路2中电容器的最大电荷量与电路1中电容器的最大电荷量相等
D. 电路2的电流最大时电路1的电流也一定最大
【答案】D
【解析】A．回路中电流正在增大，电容器正在放电，电场能转化为磁场能，则回路中的磁场能正在变大，故A错误；
B．根据可知，电路2的电容为电路1中电容的4倍，故B错误；
C．根据电容的定义式可得，由于最大电压相同，电路2中的电容为电路1中电容的4倍，可知电路2对应的电容器最大电荷量是电路1最大电荷量的4倍，故C错误；
D．电路2的电流最大时电路1的电流也最大，故D正确。
故选D。
10. 金属探测仪内部电路可简化为线圈与电容器构成的LC振荡电路。某时刻线圈中磁场方向和电容器极板间电场方向如图所示，在该时刻下列说法正确的是（ ）
A. 经过M点的电流方向向右
B. 电容器的带电量在减少
C. 电路中的电流在减小
D. 电路中磁场能正在向电场能转化
【答案】B
【解析】根据右手螺旋定则可知，线圈中电流方向从上到下，经过M点的电流方向向左，而电容器两极板间电场从上到下，可知电容器正在放电，电流正在增大，电路中电场能正在向磁场能转化，线圈的磁场能正在增大，电容器带电量减小，故B正确，ACD错误。
故选B。
二、多项选择题（共4小题，每小题4分，共16分）
11. 一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图所示．则下列说法中正确的是（ ）
A. 时刻，线圈处在中性面
B. 时刻，的变化率为0
C. 时刻，感应电动势为0
D. 从时间内，线圈转过的角度是
【答案】ACD
【解析】AC．由图像可知t＝0、t＝0.02s、t＝0.04s时刻线圈平面位于中性面位置，最大
故
E＝0
故AC正确；
B．t＝0.01s时刻线圈平面与磁感线平行，最小，最大，故E最大，故B错误；
D．从图像可知，从t＝0.01s时刻至t＝0.04s时刻线圈旋转周，转过的角度为，故D正确。
故选ACD
12. 如图所示为一台教学用手摇式交流发电机，当缓慢摇动大皮带轮手柄时，连接在发电机上的小灯泡就会一闪一闪地发光。若已知大皮带轮半径为，小皮带轮半径为，摇动手柄的角速度为，且摇动过程中皮带不打滑，则下列说法正确的是（ ）
A. 发电机产生的交变电流的频率为
B. 小灯泡闪烁的频率为
C. 小灯泡的瞬时功率等于通过小灯泡的电流、电压二者有效值的乘积
D. 发电机启动阶段，当手柄转速加倍后，小灯泡的功率变为原来的4倍
【答案】ABD
【解析】A．大皮带轮和小皮带轮边沿线速度大小相等，则有
解得小皮带轮的角速度
再由
可知发电机线圈转动的频率
此即为发电机产生的交变电流的频率，故A正确；
B．小灯泡发光频率只与电流频率有关，它在一个周期内会闪烁两次，所以闪烁的频率
故B正确；
C．小灯泡闪烁，也就是小灯泡亮度时刻变化，说明小灯泡的瞬时功率是时刻变化的，而电流、电压二者有效值的乘积是定值，故小灯泡的瞬时功率不一定等于通过小灯泡的电流、电压二者有效值的乘积，故C错误；
D．由题意知加倍，由
可知电压最大值加倍，由
可知小灯泡的功率变为原来的4倍，故D正确。
故选ABD
13. 某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压为，输出功率为500kW。输电线上电流为8A，损失的功率为4kW，其余线路电阻不计，用户端电压，功率88kW。储能站电路电流为51A，升压变压器的匝数比，所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的是（ ）
A. 输电线总电阻
B. 发电机输出电压
C. 用户增加时，用户得到的电压降低
D. 升压变压器的匝数比
【答案】BCD
【解析】A．输电线上电流为8A，由功率公式可得
A错误；
B．用户端电压，功率88kW，可得
输电线上电流为8A，由理想变压器原、副线圈电流与匝数关系公式可得，降压变压器的匝数比
由理想变压器原、副线圈电压与匝数关系公式可得
可知升压变压器副线圈上电压
可知升压变压器原线圈上电压
B正确；
C．当用户增加时，可知
增大，则输电线上电流增大，输电线上电压降增大，则减小，用户得到的电压降低，C正确；
D．储能站功率为
可得
储能站电路电流为51A，则有
由理想变压器原、副线圈电压与匝数关系公式可得
D正确。
故选BCD。
第II卷（非选择题）
三、实验题（共3小题，总分24分）
14. 某实验小组利用传感器来探究弹力与弹簧伸长的关系。如图甲所示，先将轻弹簧上端通过力传感器固定在水平的长木板A上，下端自由下垂，将距离传感器轻轻靠近轻弹簧下端。当力传感器示数为零时，距离传感器的示数为x0；然后再将轻弹簧下端与距离传感器固定，下面连接轻质木板B，距离传感器可以测量出其到力传感器的距离x，木板B下面用轻细绳挂住一小桶C。
（1）逐渐往小桶C内添加细沙，记录相应的力传感器的示数F和距离传感器的示数x。作出图像如图乙所示。由图及相关信息可知，弹簧的劲度系数k=_________N/m。
（2）将该弹簧应用到电子秤上，如图丙所示（两根弹簧）。闭合开关S，称不同物体的质量时，滑片P上下滑动，通过电子显示器得到示数。弹簧处于自然伸长状态时，滑片P位于R的最上端，通过验证可知，电子显示器的示数I与物体质量m的关系为（a、b均为常数，k为轻弹簧的劲度系数），则滑动变阻器R的长度L=_________，电源电动势E=_________。（保护电阻和滑动变阻器最大阻值均为R0，电源内阻不计，已知当地重力加速度为g）
【答案】（1）100 （2）
【解析】（1）弹簧的原长为，由弹簧的弹力与其形变量的关系可得
可知图像的斜率表示弹簧的劲度系数，则有
（2）[1][2]当所称的物体质量为零时，有
此时由电路结构可得
联立解得电源电动势
当所称的物体质量最大时，弹簧被压缩L，此时有
，
联立解得
15. “饮酒不开车”是司机必须遵守的交通法规。图甲是呼气式酒精检测仪的简化电路原理图。图中电源电动势。，内阻不计，电压表量程为0~15 V且内阻很大，电阻箱的阻值范围为0~999 Ω，为酒精气体传感器，其阻值随气体中酒精浓度的变化规律如图乙所示。规定气体中酒精浓度在： ，之间为酒驾，等于或超过 ，为醉驾。测试仪使用前应先调零，即当气体中酒精浓度为0时，调节电阻箱 ，使电压表的示数 调零后 的值保持不变。
（1）调零后接入电路中的阻值为________Ω。（保留三位有效数字）
（2）当电压表示数 时， 消耗的电功率为________W。（保留两位有效数字）
（3）在某次检测中，电压表示数 ，经分析该司机属于_________。 （填“正常”“酒驾”或“醉驾”）
（4）若电池使用时间较长，有明显的内阻，则测出酒精的浓度将________（填“偏大”“偏小”或“不变”）
【答案】（1）200 （2） （3）酒驾 （4）偏小
【解析】（1）[1]根据图乙知调零后为100Ω，根据闭合电路欧姆定律，推得
接入电路中的阻值为
（2）[2]当电压表示数 时，两端电压为2V,回路中的电流为
故消耗的电功率为
（3）[3]在某次检测中，电压表示数 ，两端电压为2.5V，回路中的电流为
此时在电路中的阻值为
对照图乙查询知气体中酒精浓度在之间，故司机属于酒驾。
（4）[4]若电池使用时间较长，有明显的内阻，则测出的偏大，则测出的酒精的浓度将偏小。
16. 某同学利用微波发射器和接收器研究电磁波。发射器可发射频率为10GHz的一定强度电磁波，接收器可显示接收到电磁波的强度。
（1）如图（a）所示，接收器和发射器置于同一直线上，在发射器和接收器前均加装一偏振片，此时接收器显示接收到的信号最强。若接收器按图示方向沿轴线转动，接收到信号的强度发生变化，由此说明电磁波属于______（填“横波”或“纵波”），若从接受的信号最强开始旋转的过程中，接受的信号强度变化情况是______。
（2）如图（b）所示，在发射器和接收器之间放置一块带双缝的金属平板，接收器沿虚线移动时，接收器接收到信号的强弱会发生变化。这种现象是电磁波的______（“偏振”、“干涉”或“衍射”）现象，接收器接收到的信号相邻两次最强位置之间的距离______（填“几乎相等”、“中间大两侧小”或“中间小两侧大”），若双缝的两条缝之间距离减小，接收器接收到的信号相邻两次最强位置之间的距离______（填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】（1）横波 先减弱后增强 （2）干涉 几乎相等 变大
【解析】（1）[1]根据题意可知在旋转偏振片后接收到信号的强度发生变化，由此说明电磁波属于横波；
[2]若从接受的信号最强开始旋转的过程中，接受的信号强度变化情况是先减弱后增强；
（2）[3]在发射器和接收器之间放置一块带双缝的金属平板，接收器沿虚线移动时，接收器接收到信号的强弱会发生变化，这种现象是电磁波的干涉现象。
[4]根据双缝干涉条纹间距公式
可知接收器接收到的信号相邻两次最强位置之间的距离几乎相等；
[5]根据双缝干涉条纹间距公式
若双缝的两条缝之间距离减小，可知接收器接收到的信号相邻两次最强位置之间的距离变大。
四、计算题（共30分）
17. 如图所示，水平导体棒的质量，长，接入电路的阻值，其两个端点分别搭接在竖直平行正对放置的两光滑金属圆环上，两圆环半径均为，电阻均不计。阻值为的电阻用导线（电阻可忽略）与圆环相连接，理想交流电压表V（未画出）接在电阻两端。整个空间有磁感应强度大小、方向竖直向下的匀强磁场。导体棒在外力作用下以速率绕两圆环的中心轴匀速转动。时，导体棒在圆环最低点，重力加速度。
（1）推导出电阻两端电压随时间变化的表达式；
（2）求时间内，通过电阻的电荷量和外力做的功。
【答案】（1） （2）2C，
【解析】（1）时，导体棒在圆环最低点，速度方向与磁感线垂直，此时导体棒切割磁感线产生的感应电动势最大，有
经过时间，导体棒端点与圆环圆心的连线转过的角度
此时导体棒垂直磁感线的分速度
此时导体棒切割磁感线产生的感应电动势
通过电阻的电流的最大值
电阻两端电压的最大值
电阻两端电压随时间变化的表达式为
。
（2）导体棒做圆周运动的周期
时间内，通过电阻的电荷量
时间内，电流的有效值
导体棒和电阻产生的总焦耳热
导体棒增加的重力势能
根据能量守恒定律可知，外力做的功
18. 如图所示的LC电路中，电容C为，电感L为1mH。已充电的平行板电容器两极板水平放置。开关S断开时，极板间有一带负电灰尘恰好静止。当时闭合开关S，灰尘在电容器内运动，重力加速度g取10m/s2。求：
（1）LC电路中电磁振荡的周期；
（2）当时，带电灰尘的加速度大小；
（3）如电容器两板电压最大为，则在内的平均电流大小和方向。
【答案】（1）；（2）；（3），逆时针方向
【解析】（1）由电磁振荡的周期公式可得
（2）开关断开时，灰尘恰好静止，则有
当时，电流
电荷量最大但电场的方向与开始时相反，则有
解得
（3）如电容器两板电压最大为，则电容器带电量最大值为
由于
则在内平均电流大小
开关S断开时，极板间带负电灰尘恰好静止，则电容器的上极板带正电，则在内的电流的方向是逆时针方向。
19. 如下图所示是一个小型交流发电机的示意图。线框abcd处于匀强磁场中，已知ab=bc=20cm，B=T，线圈匝数n=50，线圈电阻r=5Ω，外电路负载电阻R=5Ω，线圈以120r/min的转速匀速转动。所示电流表和电压表均为理想交流电表。求：
（1）若从线圈平面与磁场垂直的位置开始计时，感应电动势瞬时表达式；
（2）电流表和电压表的示数；
（3）由图示位置转过60°角的过程中产生的平均感应电动势的大小。
【答案】（1） （2）4V，0.8A （3）V
【解析】（1）线圈转动产生的是正弦交流电，最大值为
由题意可知
联立代入数据可得
由于从垂直中性面位置开始计时，故电动势的瞬时表达式为
（2）由有效值计算公式
，
由闭合电路欧姆定律，回路中电流为
（3）由图示位置转过60°角的过程中磁通量的变化量为
产生的平均感应电动势为
其中
联立可解得
V