【物理】陕西省榆林市2024-2025学年高二下学期3月月考试题（解析版）

这是一份【物理】陕西省榆林市2024-2025学年高二下学期3月月考试题（解析版），共15页。试卷主要包含了选择题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题：本题共10小题，共46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，每小题4分，第8~10题有多项符合题目要求。每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。
1. 下列符合物理学史实的是（ ）
A. 奥斯特发现了电磁感应现象
B. 楞次通过大量的实验，得到了判定感应电流方向的方法
C. 法拉第发现了电流的磁效应
D. 法拉第最先发现决定感应电动势大小的规律，即法拉第电磁感应定律
【答案】B
【解析】A．奥斯特发现了电流的磁效应。故A错误；
B．楞次通过大量的实验，得到了判定感应电流方向的方法。故B正确；
CD．法拉第发现了电磁感应现象，后来纽曼、韦伯在对理论和实验资料进行严格分析后，先后指出：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，后人称之为法拉第电磁感应定律。故CD错误。
2. 如图所示，a、b是两个用同样的导线制成的单匝圆形闭合线圈，线圈半径。匀强磁场垂直于线圈平面，且磁感应强度随时间均匀减小。下列判断正确的是（ ）
A. 线圈a、b中感应电流均为逆时针方向
B. 线圈a、b的感应电动势之比是
C. 线圈a、b的电阻之比是
D. 线圈a、b的感应电流之比是
【答案】D
【解析】A．根据楞次定律，磁感应强度减小，磁通量减小，a、b线圈都产生顺时针方向的电流，A错误；
B．根据法拉第电磁感应定律得
所以线圈a、b的感应电动势之比为
B错误；
C．根据电阻定律得
所以线圈a、b的电阻之比为
C错误；
D．根据欧姆定律得
所以线圈a、b的感应电流之比为
D正确。
3. 如图甲所示，矩形线圆abcd在匀强磁场中匀速转动产生交变电流，其电动势随时间t变化的图像如图乙所示，线圈电阻，电阻，则下列说法正确的是（ ）
A. 图示位置产生的感应电动势最大
B. 时，电流表的示数为0
C. 该交变电流电动势的有效值为14V
D. 矩形线圈的转速为
【答案】D
【解析】A．由可知，当与垂直时感应电动势最大，图示位置与平行，A错误；
B．电流表的示数为有效值，依题意可知，B错误；
C．由乙图可知，该交变电流电动势的有效值为，C错误；
D．由得转速为，D正确。
故选D。
4. 如图所示的理想自耦变压器，原线圈接正弦交流电压U，滑片P1与线圈接触且置于线圈的正中间，滑片P2置于滑动变阻器R的正中间，定值电阻的阻值为R0，电流表、电压表均为理想电表，下列说法正确的是（ ）
A. 仅把P1向下移动少许，电压表的示数增大
B. 仅把P2向下移动少许，电流表的示数增大
C. 把P1、P2均向上移动少许，电源的输出功率减小
D 把P1向下移动少许，P2向上移动少许，电流表示数可能不变
【答案】D
【解析】A．仅把P1向下移动少许，副线圈的匝数减小，根据理想变压器原理，副线圈两端电压变小，即电压表示数减小，故A错误；
B．仅把P2向下移动少许，副线圈两端电压不变，R的接入值增大，则流过副线圈的电流减小，原线圈电流变小，即电流表的示数减小，故B错误；
C．把P1、P2均向上移动少许，副线圈的电压增大，R的接入值减小，电流增大，负载的功率增大，则电源的输出功率增大，故C错误；
D．把P1向下移动少许，把P2向上移动少许，副线圈的电压减小，负载的电阻减小，负载的功率可能不变，电源的输出功率可能不变，电流表示数可能不变，故D正确。
故选D。
5. 如图甲所示，纸面内固定放置一带缺口的刚性金属圆环，从圆环的缺口处引出两根导线，与电阻R两端相连构成闭合回路。圆环内有垂直于纸面变化的磁场，变化规律如图乙所示（规定磁场方向垂直纸面向外为正方向），不计金属圆环及导线的电阻，下图可能正确表示回路中的电流I（规定顺时针方向为电流的正方向）随时间t变化关系的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】根据图乙可知时间内磁感应强度的变化情况不变，则电流大小不变，根据楞次定律（增反减同）可知电流方向为逆时针方向，同理时间内磁感应强度的变化情况不变，则电流大小不变，根据楞次定律（增反减同）可知电流方向为顺时针方向。
故选B。
6. 如图所示，直线MN上方有垂直纸面向里的匀强磁场，电子1从磁场边界上的a点垂直MN和磁场方向射入磁场，经t1时间从b点离开磁场。之后电子2也由a点沿图示方向以相同速率垂直磁场方向射入磁场，经t2时间从a、b连线的中点c离开磁场，则为（ ）
A. 3B. 2C. D.
【答案】A
【解析】粒子在磁场中都做匀速圆周运动，根据题意画出粒子的运动轨迹，如图所示
电子1垂直射进磁场，从b点离开，则运动了半个圆周，ab即为直径，c点为圆心，电子2以相同速率垂直磁场方向射入磁场，经t2时间从a、b连线的中点c离开磁场，根据
得，轨迹半径
可知粒子1和2的半径相等，根据几何关系可知，为等边三角形，则粒子2转过的圆心角为60°，所以粒子1运动的时间
粒子2 运动的时间
所以
故选A。
7. 如图所示，光滑绝缘水平面上的虚线区域存在方向竖直向下的匀强磁场，磁场中有一运动的矩形线圈，当线圈运动到右边长与磁场的右边界重合时，用F的外力将线圈匀速拉出匀强磁场。现改变矩形线圈在磁场中运动的初速度，同样当线圈运动到右边长与磁场的右边界重合时，用3F的外力将线圈匀速拉出匀强磁场，下列说法正确的是（ ）
A. 线圈离开磁场的过程中，感应电流按逆时针方向流动
B. 线圈先后两次离开磁场所用的时间之比为1∶3
C. 两次通过线圈同一截面的感应电荷量之比为3∶1
D. 先后两次线圈中产生的焦耳热之比为1∶3
【答案】D
【解析】A．线圈离开磁场的过程中，线圈的磁通量减小，由楞次定律知，感应电流按顺时针方向流动，故A错误；
B．由平衡条件得，
所以
线圈先后两次离开磁场所用的时间之比为
故B错误；
C．由知，先后两次通过线圈同一截面的感应电荷量之比为1∶1，故C错误；
D．由功能关系知，
先后两次线圈中产生的焦耳热之比为
故D正确。
8. 如图所示，L是自感系数很大的线圈。其直流电阻忽略不计。A和B是两个相同的小灯泡。下列说法正确的是（ ）
A. 开关S由断开变为闭合后，A灯泡先亮一下后逐渐熄灭
B. 开关S由断开变为闭合后，B灯泡先亮一下后逐渐熄灭
C. 开关S刚断开时，a点电势低于b点电势
D. 开关S刚斯开时，流过B灯泡的电流方向向右
【答案】BC
【解析】AB．闭合开关，灯泡A、B立即变亮，但灯泡B由于线圈L自感现象逐渐消失，通过L的电流逐渐增大，B上电流逐渐减小到零，B先亮一下后逐渐熄灭，此时A灯变得更亮，故A错误，B正确；
CD．断开开关，灯泡B与线圈L形成回路，由于线圈L产生自感电动势，电流方向为顺时针方向，则a点电势低于b点电势，流过B灯泡的电流方向向左，故C正确，D错误。
故选BC。
9. 如图，正方形区域abcd内有垂直于纸面向里的匀强磁场，比荷相等的两个带电粒子甲和乙，从ab边的中点垂直于ab射入磁场，之后分别从a点和c点射出磁场，不计粒子重力，则（ ）
A. 甲带正电，乙带负电
B. 甲、乙做圆周运动的半径之比为1：4
C. 甲、乙做圆周运动的周期之比为1：1
D. 甲做圆周运动的时间比乙短
【答案】AC
【解析】A．由甲、乙分别从a点和c点射出磁场，由左手定则可知甲带正电，乙带负电，故A正确；
B．作出甲、乙运动的轨迹图，如图由几何关系得
解得
，θ=53°
则半径之比为R甲：R乙=1∶5，故B错误；
C．根据得周期之比为1：1，故C正确；
D．甲、乙做圆周运动的时间与它们轨迹的圆心角成正比，所以做圆周运动的时间之比为180：53，故D错误。
10. 如图所示，在水平桌面上有一金属圆环，在它圆心正上方有一条形磁铁（极性不明），当条形磁铁下落时，可以判定（ ）
A. 环中将产生俯视顺时针方向的感应电流
B. 环对桌面的压力将增大
C. 环有面积缩小的趋势
D. 磁铁将受到竖直向下的电磁作用力
【答案】BC
【解析】A．由于磁铁的极性不明，无法确定环中感应电流的方向，故A错误；
B．磁铁靠近圆环，穿过环的磁通量增大，根据楞次定律的推论可知，环有面积减小和远离磁铁的趋势，故环对桌面的压力将增大，故BC正确；
D．根据力作用是相互的，可知，磁铁受到环对它施加的竖直向上的作用力，故D错误。
二、实验题（本大题共2小题，共14.0分。第一小题8分，第二小题6分）
11. 如图1所示是“研究电磁感应现象”的实验装置。
（1）如果在闭合开关时发现灵敏电流表的指针向右偏了一下，那么合上开关后，将A线圈迅速插入B线圈中，电流表指针将______（选填“向左”“向右”或“不”）偏转。
（2）连接好电路后，并将A线圈插入B线圈中，若要使灵敏电流表的指针向左偏转，可采取的操作是______（多选）。
A. 插入铁芯B. 拔出A线圈
C. 变阻器的滑片向左滑动D. 断开开关S瞬间
（3）G为指针零刻度在中央的灵敏电流表，连接在直流电路中时的偏转情况如图2甲所示，即电流从电流表G的左接线柱进入时，指针也从中央左偏．今把它与一线圈串联进行电磁感应实验，则图乙中的条形磁体的运动方向是向______（选填“上”或“下”）；图丙中的条形磁体下端为______（选填“N”或“S”）极。
【答案】（1）向右 （2）BD （3）下 S
【解析】（1）已知闭合开关瞬间，B线圈中的磁通量增加，产生的感应电流使灵敏电流表的指针向右偏转；当开关闭合后，将A线圈迅速插入B线圈中时，B线圈中的磁通量增加，所以产生的感应电流也应使灵敏电流表的指表向右偏转。
（2）要使灵敏电流表的指针向左偏转，则B线圈中的磁通量应减小。
A．插入铁芯时，B线圈中的磁通量增加，故A错误；
B．拔出A线圈时，B线圈中的磁通量减小，故B正确；
C．变阻器的滑片向左滑动时，变阻器接入电路阻值减小，通过A线圈电流增大，B线圈中的磁通量增大，故C错误；
D．断开开关S瞬间，A线圈电流减小，B线圈中的磁通量减小，故D正确。
故选BD。
（3）[1]题图乙中灵敏电流表指针向左偏，可知线圈中感应电流的方向是顺时针（俯视），由安培定则可知，感应电流的磁场方向向下，条形磁体的磁场方向向上，由楞次定律可知，磁通量增加，则图乙中的条形磁体的运动方向是向下；
[2]题图丙中灵敏电流表指针向右偏，则线圈中感应电流的方向为逆时针（俯视），由安培定则可知，感应电流的磁场方向向上，条形磁体向上拔出，即磁通量减小，由楞次定律可知，条形磁体的磁场方向应该向上，所以条形磁体上端N极，下端为S极。
12. 在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。
（1）观察变压器铁芯，它的结构和材料是（ ）；（填字母）
A. 整块硅钢铁芯B. 整块不锈钢铁芯
C. 绝缘的钢片叠成D. 绝缘的硅钢片叠成
（2）以下给出的器材中，本实验需要用到的是（ ）；（填字母）
A. 干电池B. 学生电源
C. 直流电压表D. 多用电表
（3）为实现探究目的，保持原线圆输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是（ ）
A. 演绎法B. 等效替代法
C. 控制变量法D. 理想实验法
【答案】（1）D （2）BD （3）C
【解析】（1）为减小涡流，变压器的铁芯的结构和材料是绝缘的硅钢片叠成。故选D。
（2）实验探究“变压器的电压与匝数的关系”需使用交流电源，故需使用学生电源，需使用多用电表测量交流电压，不需要使用干电池、直流电压表。
故选BD。
（3）为实现探究目的，保持原线圆输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是控制变量法。故选C。
三、解答题（本大题共3小题，共40.0分。第一小题12分，第二小题14分，第三小题14分）
13. 如图所示，ab＝50cm．ad＝20cm，匝数为100匝的矩形线圈。线圈电阻r＝1．外电路电阻R＝9，磁感应强度B＝0.2T。线圈绕垂直于磁感线的轴以角速度50rad/s匀速转动。
（1）从此位置开始计时，它的感应电动势的瞬时值表达式；
（2）1min内R上消耗的电能；
（3）线圈由如图位置转过30°的过程中，通过R的电量为多少。
【答案】（1）；（2）27000J；（3）0.1C
【解析】（1）线框从磁通量最小位置开始转动，因此感应电动势的瞬时值表达式为
（V）
（2）电动势有效值为
1min内R上消耗的电能为
（3）线圈由如图位置转过30°的过程中
通过R的电量为
14. 如图所示，导体框架的平行导轨间距d＝1m，框架平面与水平面夹角α＝30°，框架处于匀强磁场中且足够长。匀强磁场方向垂直框架平面向上，磁感应强度的大小B＝0.2T，导体棒ab的质量m＝0.2kg，R＝0.1Ω，导体棒水平跨在导轨上，与导轨接触良好，从静止开始无摩擦滑动，其它电阻不计。（g取10m/s2）求：
（1）导体棒ab下滑的最大速度的大小
（2）导体棒以最大速度下滑时，ab棒上的电热功率。
（3）若导体棒从静止开始至最大速度过程中通过导体回路电量为1.6C，回路产生的焦耳热是多少？
【答案】（1）2.5m/s；（2）2.5W；（3）0.175J
【解析】（1）导体棒切割磁感线产生的感应电动势
E＝Bdv
感应电流
导体棒受到的安培力
导体棒匀速运动时速度最大，由平衡条件得
代入数据解得最大速度大小
v＝2.5m/s
（2）导体棒以最大速度下滑时感应电动势为
E＝Bdv＝0.5V
ab棒上的热功率
（3）由法拉第电磁感应定律得
平均感应电流
通过回路的电荷量
解得导体棒下滑的距离
x＝0.8m
从导体棒开始下滑到最大速度过程，由能量守恒定律得
代入数据解得回路产生的焦耳热Q＝0.175J
15. 如图所示，在直角坐标系xOy中，第一象限有竖直向上的匀强电场，第二、四象限有垂直纸面向里的匀强磁场。质量为m、电荷量为-q的粒子从x轴上的M点以速度v0沿y轴正方向进入第二象限，经y轴上N点沿x轴正方向射入第一象限，再从x轴上P点进入第四象限，经y轴上的Q点（图中未画出）射出磁场。已知匀强磁场的磁感应强度大小均为（d为已知量），粒子在P点的速度与x轴正方向成45°角，不计粒子的重力。求：
（1）ON的长度；
（2）匀强电场的场强大小和OP的长度；
（3）PQ的长度和粒子在第四象限中运动的时间。
【答案】（1）d （2），2d （3），
【解析】（1）粒子的运动轨迹如图所示
设粒子在磁场中的轨迹半径为，则
解得
所以
（2）粒子进入电场中做类平抛运动，则，，
联立以上各式解得
水平方向有
联立以上各式解得
（3）根据几何关系有
所以
又
联立以上各式可得
所以
所以