安徽省A10联盟2024-2025学年高二下学期3月阶段考（B）物理试卷（解析版）

这是一份安徽省A10联盟2024-2025学年高二下学期3月阶段考（B）物理试卷（解析版），共16页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
满分100分，考试时间75分钟。请在答题卡上作答。
一、选择题：本大题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合要求的。
1. 关于下列四幅图的说法正确的是（ ）
A. 图甲中可判断出通过电阻的电流从a流向b
B. 图乙中回旋加速器是利用磁场对运动电荷的作用使带电粒子加速
C. 图丙中电磁炉面板采用陶瓷材料，发热部分为铁锅底部
D. 图丁中铜盘自由转动，当蹄形磁体靠近铜盘时，铜盘的转速不变
【答案】C
【解析】A．图甲中根据左手定则可知，带正电离子受到向下的洛伦兹力，带负电离子受到向上的洛伦兹力，则B板带正电，A板带负电，通过电阻的电流从b流向a，故A错误；
B．图乙中回旋加速器是利用电场对运动电荷的作用使带电粒子加速，故B错误；
C．图丙中为了让面板不发热，电磁炉面板采用陶瓷材料；铁锅产生涡流，发热部分为铁锅底部，故C正确；
D．铜盘在转动过程中，当手持蹄形磁体靠近铜盘时，铜盘中产生涡流，铜盘受到电磁阻尼作用，铜盘的转速变小，故D错误。
故选C。
2. 如图所示，在竖直虚线MN左侧空间存在垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，单匝矩形线圈abcd的面积为S，cd边与MN重合，且绕cd边以角速度匀速转动。从图示位置开始计时，下列说法正确的是（ ）
A. 线圈中产生的是正弦式交变电流
B. 图示位置的电流方向沿顺时针
C. 图示位置的瞬时电动势为
D. 线圈中电动势的有效值为
【答案】D
【解析】A．线圈绕该有界匀强磁场转动的过程中，在一个周期的时间内，只有半个周期产生感应电流，故线圈产生的电流不是正弦式交变电流，故A错误；
BC．图示位置线圈未切割磁感线，瞬时电动势为0，无电流，故BC错误；
D．分析可知，在一个周期的时间内，只有半个周期产生感应电流，且电动势最大值为，根据有效值定义有
联立解得
故D正确。
故选D。
3. 一种延时继电器的示意图如图所示，铁芯上有两个线圈A和B，线圈A与电源连接，线圈B的两端连接在一起构成一个闭合电路。在断开开关S的时候，弹簧K并不能立即将衔铁D拉起而使触头C立即离开，而是过一段时间后触头C才能离开，因此得名延时继电器。下列说法错误的是（ ）
A. 该延时继电器的主要原理是电磁感应
B. 闭合开关S后，线圈B中一直有电流
C. 若线圈B不闭合，断开S的瞬间不再有延时效应
D. 断开S的瞬间，线圈B中产生感应电流，阻碍铁芯中磁场减弱
【答案】B
【解析】AD．闭合S的瞬间，线圈A产生磁场，吸引衔铁，使触头C闭合；断开开关S的瞬间，穿过线圈B的磁通量发生变化，此时B线圈中产生感应电流，阻碍铁芯中磁场减弱并继续吸引衔铁，以致过一段时间后触头C才能离开，起到延时断电效应，因此该延时继电器的主要原理是电磁感应，故AD正确，不满足题意要求；
B．闭合S的瞬间，穿过线圈B的磁通量发生变化，此时B线圈中有感应电流；但是开关闭合稳定后，穿过线圈B的磁通量不发生变化，此时B线圈中无感应电流，故B错误，满足题意要求；
C．若线圈B不闭合，断开S的瞬间B线圈中无感应电流产生，则无延时效应，故C正确，不满足题意要求。
4. 如图所示，竖直面内有正交的匀强电场和匀强磁场，其中电场的方向与水平方向的夹角为。一带电油滴以一定的初速度沿电场方向射入，恰好做直线运动。已知磁感应强度为，油滴的质量为、电荷量为，重力加速度为。则下列判断正确的是（ ）
A. 油滴带负电B. 带电油滴做匀加速直线运动
C. 初速度的大小为D. 电场强度的大小为
【答案】C
【解析】A．根据左手定则可知，油滴受洛伦兹力方向斜向左上，可知油滴带正电，选项A错误；
B．带电油滴做直线运动，洛伦兹力不变，则一定是匀速直线运动，选项B错误；
CD．由平衡可知，
解得初速度的大小为
电场强度的大小为
选项C正确，D错误。
故选C。
5. 用一内阻不计，电动势为12V的电源给电动机M供电。闭合开关S，电动机开始工作，电动机中电流I随时间t变化的图像如图乙所示，当电流稳定时电动机正常工作，下列说法正确的是（ ）
A. 电动机线圈的电阻为8Ω
B. 电动机消耗的电功率为14.4W
C. 电动机的输出功率为3.6W
D. 电动机线圈的发热功率为1.6W
【答案】D
【解析】A．由图乙可知电动机刚开始转动时的电流
由欧姆定律得电动机的电阻
故A错误；
B．由图乙可知电动机正常工作时的电流
则电动机消耗的电功率
故B错误；
CD．电动机正常工作时的发热功率
电动机正常工作时输出功率
故C错误，D正确。
故选D。
6. 如图所示，一块蹄形磁铁放在水平桌面上，磁极间的磁场可视为匀强磁场，一根重力为G的直导体棒水平悬挂在磁铁的两极之间，棒与磁感应强度的方向垂直，导体棒在匀强磁场中的有效长度为L。当导体棒中通过的电流为I时，导体棒向蹄形磁铁外侧开口处偏转，棒仍处于匀强磁场中，静止时悬线与竖直方向的夹角为。下列说法错误的是（ ）
A. 导体棒中的电流方向为从1流向2
B. 若电流大小加倍，再次稳定后夹角也将加倍
C. 该匀强磁场的磁感应强度的大小为
D. 仅将磁场方向在竖直面内逆时针旋转30°，悬线的拉力将变小
【答案】B
【解析】A．由题图可知，导体棒所在处的磁场方向竖直向上，导体棒向蹄形磁铁外侧开口处偏转，受到的安培力水平向右，根据左手定则可知，导体棒中的电流方向为从1流向2，故A正确，不满足题意要求；
BC．根据受力平衡可得
可得该匀强磁场磁感应强度的大小为
可知若电流大小加倍，再次稳定后夹角的正切值也将加倍，但不是夹角也将加倍，故B错误，满足题意要求；C正确，不满足题意要求；
D．磁场方向变化前，安培力与重力方向垂直，悬线的拉力大小为
仅将磁场方向在竖直面内逆时针旋转30°，则安培力大小不变，方向也逆时针旋转30°，此时安培力与重力的夹角增大为，根据平行四边形定则可知，安培力与重力的合力减小，则悬线的拉力大小变小，故D正确，不满足题意要求。
故选B。
7. 两圆环A、B置于同一水平面上，其中A为均匀带电绝缘环，B为导体环。当A以如图所示的方向绕其中心转动的角速度发生变化时，B中产生如图所示方向的感应电流，下列说法正确的是（ ）
A. A可能带正电且转速增大
B A可能带负电且转速增大
C. 若A带正电，B有收缩的趋势
D. 若A带负电，B有扩张的趋势
【答案】A
【解析】A．若A带正电，逆时针转动产生逆时针方向的电流，A内磁场方向垂直纸面向外，A外磁场方向垂直纸面向里，当转速增大时，穿过B的磁通量向外增大，根据楞次定律（增反减同）可知，B中产生顺时针方向的电流，故A正确；
B．若A带负电，逆时针转动产生顺时针方向的电流，A内磁场方向垂直纸面向里，A外磁场方向垂直纸面向外，当转速增大时，穿过B的磁通量向里增大，根据楞次定律（增反减同）可知，B中产生逆时针方向的电流，故B错误；
C．若A带正电，逆时针转动产生逆时针方向的电流，与图示B中电流方向相反，异向电流相互排斥，B环有扩张的趋势，故C错误；
D．若A带负电，逆时针转动产生顺时针方向的电流，与图示B中电流方向相同，同向电流相互吸引，B环有收缩的趋势，故D错误。
故选A。
8. 竖直平面内有一电场，电场线分布如图所示，Ox轴竖直向下，一带负电的小球从O点由静止释放沿Ox轴正向运动，从O到A运动的过程中，下列关于小球的机械能EJ、动能Ek、电场的电势φ及电场强度E随小球运动的位移x变化的图像，可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】D．从O到A运动过程中，随小球运动的位移x变化，电场强度E先增大后减小，且O和A点的电场强度不为零，故D错误；
A．小球受到竖直向上的电场力先增大后减小，还受到重力，电场力一直做负功，故小球的机械能减小，小球的机械能EJ随位移x变化的图像的斜率
故A正确；
B．小球的动能Ek随位移x变化的图像的斜率
小球合力先变小后变大，故B错误；
C．沿着电场线方向，电势一直降低，故C错误。
故选A。
二、选择题：本大题共2小题，每小题5分，共10分。在每小题给出的选项中，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。
9. 远距离输电示意图如图所示，若采用110kV高压输电，输电线上电压下降了，损耗的电功率为；在保持输送的电功率和输电线电阻都不变的条件下，改用1100kV特高压输电，输电线上电压下降了，损耗的电功率变为。不考虑其他因素的影响，下列说法正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】BC
【解析】AB．根据，
可得
可知110kV高压输电改成1100kV特高压输电，电压提高了10倍，故损失电压变为原来的0.1倍，即
故A错误，B正确；
CD．根据
由于电压提高了10倍，故损耗的电功率变为原来的0.01倍，即
故C正确，D错误。
10. 空间中存在竖直方向的匀强磁场，取竖直向下为正方向，磁场中有一单匝矩形金属线框。情况一：将线框固定在水平面内，穿过线框的磁通量随时间的变化情况如图甲所示。情况二：线框绕过其中心的轴以某一角速度转动，穿过线框的磁通量随时间的变化情况如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 图甲情况中时刻线框中无电流
B. 图甲情况下0~2s内线框内电流方向改变一次
C. 情况一与情况二中线框产生的感应电流最大值之比为
D. 情况一与情况二在2s内线框产生的热功率之比为
【答案】CD
【解析】AB．图甲情况中0~2s内磁通量变化率不为零且保持不变，感应电流不为零且大小和方向均不变，故AB错误；
C．情况一与情况二中线框产生的感应电动势最大值分别为，
感应电流最大值之比为
故C正确；
D．情况一与情况二在2s内线框产生的热功率之比为
故D正确。
故选CD。
三、实验题：本大题共2小题，共16分。
11. 小明同学在实验室进行“探究变压器原、副线圈电压与匝数关系”实验。他准备了可拆变压器（如图）、低压交流电源、多用电表、开关和导线若干。
（1）交变电压是周期性变化的，实际上多用电表测量的是电压的______（填“最大值”“有效值”或“平均值”）；
（2）在实验中得到实验数据如表所示，表中分别为原、副线圈的匝数，分别为原、副线圈的电压，通过实验数据分析，你的结论是：在误差允许的范围内，____________；
（3）从（2）问表格中数据发现没有严格遵循变压器原、副线圈电压与匝数的关系，其原因不可能是______。
A. 原、副线圈通过电流时发热
B. 铁芯在交变磁场作用下发热
C. 变压器铁芯漏磁
D. 原线圈输入交变电流的频率发生变化
【答案】（1）有效值 （2）变压器原副线圈的电压比与匝数比相等 （3）D
【解析】（1）交变电压是周期性变化的，实际上多用电表测量的是电压的有效值。
（2）由实验数据可知，第1次有，
第2次有，
第3次有，
由以上计算可知，在误差允许的范围内，变压器原副线圈的电压比与匝数比相等。
（3）实验时由于变压器不是理想变压器，由于线圈有电阻，则原、副线圈上通过的电流发热；铁芯在交变磁场作用下产生涡流发热；变压器铁芯漏磁等都会使得变压器输出功率小于输入功率，使得原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比总有差别；而原线圈输入交变电流的频率发生变化不会影响原、副线圈电压与匝数的关系。
故选D。
12. 某实验小组利用铜片、锌片和苹果制作了一个水果电池，他们测量水果电池的电动势和内阻，并探究电极间距对和的影响，实验电路图如图甲所示。已知电流表的内阻，量程为0~1mA，电阻箱阻值的变化范围为0~9999Ω。
（1）连接电路后，开关闭合前电阻箱的阻值应调节到______（填“最大”“最小”或“任意”）值；
（2）调节电阻箱，改变电路中的电流，利用测量数据作出图像，其中电压为电阻箱两端电压；
（3）保持铜片和锌片插入苹果中的深度不变，依次增加铜片与锌片的间距，先后得到图像如图乙中（a）、（b）、（c）、（d）所示；
（4）由图乙可知：在该实验中，随电极间距的增大，该水果电池的电动势______，内阻______；（均填“增大”“减小”或“不变”）
（5）曲线（c）对应的水果电池电动势E=______V，内阻r=______Ω。（均保留3位有效数字）
【答案】（1）最大 （4）不变 增大 （5）0.980（0.975~0.985） 425（418~432）
【解析】（1）[1]滑动变阻器在电路中起限流作用，为了确保电路安全，开关闭合前电阻箱接入电路的阻值要调至最大。
（4）[2][3]根据闭合电路欧姆定律有
根据电源的图像可知，纵截距表示电源的电动势，斜率的绝对值表示电源和电流表的内阻，当保持铜片和锌片插入苹果中的深度不变，依次增加铜片与锌片的间距，先后得到图像如图乙中（a）、（b）、（c）、（d）所示图像，图像斜率的绝对值依次增大，图像纵轴截距不变，可知，随电极间距的增大，电动势不变，内阻逐渐增大。
（5）[4]结合上述，根据图像可知，曲线（c）对应的水果电池电动势大小
[5]由于
结合曲线（c）有
解得
四、计算题：本大题共3题，共42分。
13. 如图所示为交流发电机示意图，匝数的矩形线圈，边长分别为30cm和20cm，内阻为5Ω，在磁感应强度的匀强磁场中绕轴以的角速度匀速转动，线圈和外部的电阻相连接，闭合开关S，求：
（1）电阻R上所消耗的电功率是多少；
（2）由图示位置转过30°的过程中，通过R的电量是多少。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）该交流发电机产生的感应电动势最大值为
电动势有效值为
则电路电流为
则电阻R上所消耗的电功率
（2）由图示位置转过30°的过程中，通过R上的电量为
14. 如图所示，足够长平行金属导轨MN、PQ与水平面间的夹角，其宽度，导轨下端MP之间连接的电阻，上端NQ之间连接的电阻，整个装置处于垂直导轨平面向下的匀强磁场中。一根质量、电阻、长度的金属杆ab在导轨上由静止释放，下滑距离前已达到稳定速度。已知金属杆运动过程中始终与导轨接触良好，导轨电阻不计，金属杆与导轨间的动摩擦因数，，，重力加速度大小取。
（1）求磁感应强度B的大小；
（2）当金属杆的速度时，求金属杆的加速度大小；
（3）在金属杆从静止释放到下滑距离的过程中，求电路产生的总焦耳热。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）当金属杆ab达到稳定速度时，金属杆所受的重力沿斜面的分力、摩擦力和安培力达到平衡状态，设金属杆的速度为v时，有
，，
外电阻为
联立可得安培力大小为
处于稳定状态时，根据平衡条件可得
代入数据解得
（2）当金属杆的速度时，安培力大小为
根据牛顿第二定律可得
代入数据解得
（3）在金属杆从静止释放到下滑距离的过程中，根据能量守恒可得
代入数据解得电路产生的总焦耳热为
15. 如图所示，平面直角坐标系xOy的第一象限内充满着沿y轴负方向的匀强电场，电场强度大小，第三象限内充满着垂直于坐标平面向外的匀强磁场。一质量为m、电量为q的带正电粒子以初速度从y轴上点垂直射入匀强磁场，从x负半轴进入第二象限，接着从y轴上点与y轴正方向成角进入第一象限，最后从x轴上的D（图中未画出）点射出电场。不计粒子重力，求：
（1）磁感应强度的大小；
（2）粒子从A点运动到C点所用的时间；
（3）D点的位置坐标。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）根据几何关系知
解得
根据洛伦兹力提供向心力
联立解得
（2）粒子在磁场中偏转的圆心角为，故运动时间为
在第二象限做匀速直线运动，位移大小为
故运动时间为
粒子从A点运动到C点所用的时间为
（3）粒子在第一象限做类斜抛运动，根据牛顿第二定律
解得
竖直方向初速度大小为
根据运动学规律
解得（负值舍去）
水平方向匀速运动，故
故D点的位置坐标为