2025_2026学年河南省南阳市方城县第一高级中学高二下学期3月第一周学情自测物理试卷 [含解析]

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2、答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3、考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分）
1. 下列关于教材中四幅插图的说法正确的是（ ）
A. 图甲：金属探测器通过使用恒定电流的长柄线圈来探测地下是否有金属
B. 图乙：摇动手柄使得蹄形磁体转动，则铝框会同向转动，但转速小于蹄形磁体转速
C. 图丙：真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈中会因为电流的热效应产生大量热量，从而冶炼金属
D. 图丁：使用电磁炉加热食品可以用陶瓷锅
【答案】B
【解析】
【详解】A．金属探测器通过使用交变电流的长柄线圈来探测地下是否有金属，故A错误；
B．摇动手柄使得蹄形磁体转动，铝框会同向转动产生电磁驱动现象，但铝框转速小于蹄形磁体转速，否则就不会有感应电流，也就没有安培力产生驱动，故B正确；
C．真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，由于电磁感应，在金属块中产生涡流，从而产生热量进行冶炼金属。故C错误；
D．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D错误；
故选B。
2. 在如图所示的电路中，电阻R小于灯泡电阻的阻值，自感线圈L的电阻值可认为是零，下列关于该电路自感现象的分析正确的是（ ）
A. 在接通开关时，灯泡立刻亮起
B. 在接通开关时，灯泡缓慢亮起
C. 接通开关稳定后再断开开关，通过灯泡的电流会反向
D. 接通开关稳定后再断开开关，灯泡会闪亮一下再缓缓熄灭
【答案】B
【解析】
【详解】AB．当开关接通瞬间，电阻R支路：无自感元件，电流能瞬间达到稳定值；线圈L与灯泡串联的支路：线圈L会因电流突然增大产生自感电动势，从而阻碍电流的增大，所以该支路电流只能逐渐增大。因此，灯泡的电流是逐渐增大的，灯泡会缓慢亮起，而非“立刻亮起”。故A错误，B正确；
C．接通开关稳定后再断开开关，电源被切断，电阻R中原来的电流马上消失，线圈L因电流突然减小产生自感电动势，阻碍电流减小，根据楞次定律“增反减同”原理可知，自感电动势方向与原电流方向相同。此时线圈L相当于“临时电源”，与灯泡、电阻R构成新的回路，所以线圈L的自感电流方向与原电流方向一致，即灯泡的电流方向与原来相同，并非反向，故C错误；
D．接通开关稳定后再断开开关，线圈产生自感电动势阻碍灯泡中电流的减小，所以断开开关瞬间灯泡中电流不变，灯泡会逐渐熄灭，不会出现先闪亮一下再缓缓熄灭的现象，故 D错误。
故选B。
3. 如图所示，用一根漆包线绕成一个匝数为n匝，边长为L的正方形导线框abcd，形成一个闭合回路，导线框的总电阻为R，放在绝缘的光滑水平桌面上。现将导线框以垂直于边框ad的速度v，向左匀速拉入一边界与边框ad平行的有界匀强磁场区域，磁场方向垂直桌面向下，磁感应强度为B，磁场宽度大于L。在导线框拉入磁场的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 导线框中感应电流的方向为顺时针方向
B. 导线框中产生的感应电动势大小为BLv
C. 导线框所受安培力的大小为
D. 整个过程中，通过导线框的电荷量为
【答案】D
【解析】
【详解】A．在导线框拉入磁场的过程中，磁场方向垂直桌面向下，穿过导线框的磁通量增加，根据楞次定律可知，导线框感应电流的方向为逆时针方向，故A错误；
B．导线框中产生的感应电动势大小为
故B错误；
C．导线框中感应电流大小为
导线框所受安培力的大小
故C错误；
D．整个过程中，通过导线框的电荷量为
故D正确。
故选D。
4. 如图所示，由交流发电机、定值电阻R、交流电流表A组成的闭合回路，线圈ABCD逆时针方向转动，图示位置磁感线与线圈平面平行，下列说法正确的是（ ）
A. t3、t4时刻线圈中感应电动势最小
B. t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变
C. 线圈转到图示位置时，线圈中磁通量变化率为零
D. 线圈转动到图中位置时，感应电流方向为A-B-C-D-A
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据图乙，由交流发电机工作原理可知，在t4时刻，穿过线圈的磁通量为零，但磁通量变化率却最大，则线圈中产生的感应电动势最大，故A错误；
B．由图乙知线圈在t1、t3时刻，穿过线圈的磁通量最大，线圈位于中性面，线圈中感应电流方向改变，故B正确；
C．线圈转到图示位置时，穿过线圈中磁通量为零，但磁通量变化率却最大，故C错误；
D．线圈ABCD逆时针方向转动，根据右手定则可判断知当线圈转动到图中位置时，感应电流方向为D-C-B-A-D，故D错误。
故选B。
5. 如图所示的理想变压器电路中，定值电阻R1=2Ω，滑动变阻器R2的最大值为10Ω，阻值恒定的小灯泡L的规格为“6V、6W”，电流表是理想交流电表，通入电流表的电流方向每秒改变100次，变压器ab端接入的正弦式交流电压最大值为V，当R2=6.5Ω时，小灯泡正常发光，下列说法正确的是（ ）
A. 变压器ab端电压的瞬时值表达式为u= sin 5πt（V）
B. 变压器原、副线圈匝数比为1：5
C. 小灯泡正常发光时变压器输出功率最大
D. 若将R2的滑片自上而下滑动，电流表示数先增大后减小。
【答案】C
【解析】
【详解】A．电流表电流方向每秒改变100次，可知周期为T=0.02s，则变压器ab端电压的瞬时值表达式为，故A错误；
B．通过灯泡电流
则
则
联立解得，故B错误；
C．将变压器原线圈输入端等效电阻大小为
题意知
则当时，变压器输出功率最大，解得，故C正确；
D．因为
若将R2的滑片自上而下滑动，阻值减小，可知一直减小，故一直增大，一直增大，电流表示数一直变大，故D错误。
故选 C。
6. 如图所示，足够长的平行光滑金属导轨固定在水平面上，导轨左端接有定值电阻，整个空间存在垂直导轨平面向上的匀强磁场，导轨上静置一金属棒，金属棒和导轨电阻均不计。现给金属棒一个向右的初速度，设金属棒向右运动的位移大小为x时，速度大小为v，加速度大小为a，通过定值电阻的电荷量为q，金属棒克服安培力做功的功率为P，则下列四个图像中可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】C．导体棒切割磁感线，产生感应电流，根据左手定则可知棒受安培力向左，开始向右做减速运动。设磁感应强度为B，棒长为L，定值电阻阻值为R，产生的感应电动势为
感应电流大小
导体棒所受安培力
通过电阻的电荷量
可知与成正比，C错误；
A．对导体棒由动量定理
联立上述两式可解得
即速度与位移为线性递减函数，故A正确；
B．由牛顿第二定律
联立上式化简得
即加速度随的图像也为线性递减函数，B错误；
D．克服安培力的功率
即功率与为二次函数，D错误。
故选A。
7. 如图所示，正方形线框边长，质量，电阻，水平放置在粗糙绝缘水平面上，开始时线框边紧靠匀强磁场左边界，平行的边界与之间存在方向竖直向下的匀强磁场，磁场宽度为，磁感应强度大小，现对线框施加一水平向右的拉力F，使线框以的加速度由静止开始匀加速进入匀强磁场，当线框边到达磁场左边界时，撤去拉力，当线框边到达磁场右边界时，线框速度恰好减为零。已知重力加速度g取，线框与水平面间的动摩擦因数，下列说法正确的是（ ）
A. 整个过程中线框达到的最大速度为
B. 整个过程中线框中感应电流的最大值为
C. 线框进入磁场过程中拉力的功率与时间的函数关系为
D. 线框从边刚离开边界到边抵达边界经历的时间为
【答案】C
【解析】
【详解】A．线框先以加速，撤去拉力后，线框在摩擦力作用下减速，则在撤去拉力时线框速度最大，由运动学公式得
解得
故A错误；
B．当线框速度最大时，其感应电动势最大
由欧姆定律得
联立解得
故B错误；
C．线框进入磁场得过程中，由牛顿第二定律得
其中
，
代入数据得
则线框进入磁场过程中拉力的功率与时间的函数关系为
故C正确；
D．在撤去拉力后到ab边刚到达PQ的过程中，由牛顿第二定律得
由运动学得
解得ab边到达PQ时线框速度
线框从ab边离开PQ到cd边抵达PQ的过程中，由动量定理得
其中
由微元法可知
解得
故D错误。
故选C。
二、多项选择题（第8~10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分，共18分）
8. 扫地机器人是智能家用电器的一种，它利用自身携带的小型吸尘部件进行吸尘清扫，如图表所示为某款扫地机器人的铭牌标有的数据，则该扫地机器人（ ）
A. 工作额定电流为2A
B. 以额定功率工作时，每分钟消耗电能为2400J
C. 以额定电压工作时，电机的内阻为10Ω
D. 电池充满电后储存的总电荷量为5000C
【答案】AB
【解析】
【详解】A．由铭牌标有的数据可知工作额定电流为
故A正确；
B．以额定功率工作时，每分钟消耗电能为
故B正确；
C．由于扫地机器人是非纯电阻负载，所以以额定电压工作时，应满足
可得
故C错误；
D．电池充满电后储存的总电荷量为
故D错误。
故选AB。
9. 如图，足够长的“”形光滑金属框架固定在水平面内，金属框架所在空间分布有范围足够大、方向竖直向上的匀强磁场。时刻，一足够长导体棒在水平拉力作用下，以速度沿金属框架角平分线从点开始向右匀速运动，已知金属框架和导体棒单位长度的电阻相等。下列关于整个回路的电动势电流，拉力拉力的功率随时间变化的图像正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】BD
【解析】
【详解】A．设三角形框架的顶角为，导体棒匀速运动的速度为v，单位长度的电阻为R，当运动时间为t时，导体棒的位移为
x=vt
则连入电路的导体的长度为
连入电路的框架的长度为
则回路中的电动势为
故A错误；
B．电流为
可知电流为一定值，故B正确；
C．因导体棒做匀速运动，则外力F与安培力平衡，则有
故C错误；
D．拉力的功率
故D正确。
故选BD
10. 如图所示，宽度为的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度，匝数为、边长为的正方形线圈，在外力作用下以磁场中心线为中心左右做简谐振动，从图示位置开始计时，简谐运动速度随时间变化的规律为，线圈始终有一条边在磁场中，线圈两端通过电刷和导轨相连并与变压器输入线圈相连，副线圈接有电阻为的纯电阻用电器，变压器原、副线圈匝数比为，不计线圈及导轨电阻，下列说法正确的是（ ）
A. 交流电频率为B. 电压表示数为
C. 电流表示数为D. 外力任意做的功为
【答案】BD
【解析】
【详解】A．线框始终只有一边切割磁感线，但是线框做简谐运动，故出现切割磁感线的边不同的情况，线框中线和磁场中线重叠时，电流方向会突变反向，假设线框最初向右运动，线框中电流顺时针为正方向，则线框中电流图片如图所示，则产生的交流电频率时线框线圈简谐运动的频率的2倍，即，故A错误；
B．线圈产生的感应电动势峰值为
有效值为
变压器输入电压
又
求得
即电压表的示数为，故B正确；
C．电流表的示数为，故C错误；
D．因1s等于交流电周期的整数倍，外力任意1s做的功等于用电器产生的焦耳热，即，故D正确。
故选BD。
三、实验题（本题共2小题，共14分）
11. 某实验小组把一只满偏电流Ig=3mA，内阻Rg=100Ω的灵敏电流计，改装成双量程电压表（0~3V和0~15V）。该小组根据电表改装原理设计电路图如图，请结合电路图完成下列问题：
（1）选0~3V量程时应该使用________两个接线柱；选0~15V量程时应该使用________两个接线柱（选填“AB”、“AC”）；
（2）若要达到改装目，图中两个电阻的阻值应为：R1=________Ω，R2=________Ω。
【答案】（1） ①. AB ②. AC
（2） ①. 900 ②. 4000
【解析】
【小问1详解】
[1][2]根据欧姆定律可得AB和AC接线柱对应量程分别为
，
可知
则选0~3V量程时应该使用AB两个接线柱；选0~15V量程时应该使用AC两个接线柱。
【小问2详解】
[1][2]若要达到改装目的，则有
，
解得
，
12. 在“探究变压器线圈两端电压与匝数的关系”的实验中，实验室中备有下列可供选择的器材
A．可拆变压器（铁芯、两个已知匝数的线圈）
B．条形磁铁
C．直流电源
D．多用电表
E、开关、导线若干
（1）上述器材在本实验中不必用到的是_________（填器材前的序号）；
（2）本实验中还需要用到的器材有__________．
【答案】 ①. BC ②. 低压交流电源
【解析】
【分析】
【详解】[1][2]本实验中不必用到的是条形磁铁和直流电源，本实验中还需用到的器材有低压交流电源。
四、计算题（本题共3小题，共计40分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13. 如图所示，有一对与水平面夹角为的足够长平行倾斜粗糙导轨，两导轨间距，顶端间连一电阻，，在导轨与电阻构成的回路中有垂直轨道平面向下的匀强磁场，其磁感应强度大小。在导轨上横放一质量，电阻，长度也为的导体棒，导体棒与导轨始终接触良好，导体棒与导轨间动摩擦因素，又在导轨、的顶端通过导线连接一面积为，总电阻也为，匝数的带铁芯线圈（线圈中轴线沿竖直方向），在线圈内加上沿竖直方向，且均匀增加的磁场（图中未画出），连接线圈电路上的开关K处于断开状态。不计导轨电阻，取，，。求
（1）从静止释放导体棒，导体棒能达到的最大速度是多少；
（2）导体棒从静止释放到稳定运行的这段时间内，流过电阻R的电荷量，那么导体棒下滑的距离x及R上产生的焦耳热是多少；
（3）现闭合开关K，为使导体棒静止于倾斜导轨上，那么在线圈中所加磁场的磁感应强度的方向及变化率大小取值范围是多少？
【答案】（1）5m/s
（2）6m，8.75J
（3）竖直向下，
【解析】
详解】（1）对棒受力分析，根据时
电流为
可知导体棒做加速度减小的加速运动，当导体棒加速度为0时，速度达到最大值，有
解得
（2）导体棒达到最大速度后匀速运动即达到稳定运行，设导体棒下滑的距离为x，整个电路产生的焦耳热为，根据，，
可得
解得
导体棒从释放到稳定运行过程中，根据能量守恒
解得
则R上产生的焦耳热为
（3）设线圈中产生的感应电动势为，流过导体棒的电流为，对导体棒进行受力分析，导体棒静止，导体棒中通过的电流方向由e到f，当线圈产生得电动势较大时，导体棒有上滑的趋势，则摩擦力沿斜面向下，有
解得
此时，电路中的总电流为，
电动势为
解得
当线圈产生得电动势较小时，导体棒有下滑的趋势，则摩擦力沿斜面向上，有
解得
此时，电路中的总电流为，
解得
综上可得，由楞次定律可得，线圈中的磁场方向竖直向下。
14. 2023年10月，国内某品牌发布全液冷超级充电桩，可实现“一秒一公里”的充电速度。总电源到充电桩的简化电路图如图所示。已知总电源输出频率为50Hz的正弦式交流电，升压变压器原线圈两端电压，输电线的总电阻，降压变压器的匝数比，变压器均视为理想变压器。若给汽车充电时该充电桩获得的电压1000V，功率为600kW，则
（1）输电线的总电阻消耗的功率为多少？
（2）升压变压器的匝数比为多少？
【答案】（1）40kW
（2）
【解析】
【小问1详解】
根据
解得流经充电桩电流的有效值为
则流过输电线的电流
则输电线的总电阻r消耗的功率为
【小问2详解】
题意可知
则
故升压变压器的匝数比为
15. 如图，两根足够长的平行光滑金属导轨固定在水平面上，导轨间距为L=0.5m。虚线PQ垂直导轨，其右侧存在垂直导轨平面竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B=2T。两根长度相同的金属棒a、b垂直于导轨放置，金属棒a与PQ的距离为0.5m，金属棒b与PQ的距离为11m，金属棒a、b的质量分别为m1=0.2kg、m2=0.8kg，其接入电路的电阻分别为R1=0.5Ω、R2=2Ω。初始时刻同时给两金属棒大小相等、方向相反的初速度v0=5m/s，两金属棒相向运动，且始终没有发生碰撞，当金属棒a到达PQ处时回路中电流趋于零（可认为电流恰好为零）。运动过程中两金属棒始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨电阻。求：
（1）初始时刻金属棒b的加速度大小；
（2）从初始时刻到金属棒a到达PQ处的过程中，通过金属棒a的电荷量；
（3）整个过程中金属棒b产生的焦耳热。
【答案】（1）5m/s2
（2）1.6C （3）9.28J
【解析】
【小问1详解】
初始时刻，回路中感应电动势
根据欧姆定律得
对金属棒b，根据牛顿第二定律有
解得
【小问2详解】
当金属棒a到达PQ处时回路中电流恰好为零，此时两金属棒速度相等，以水平向左为正方向，由动量守恒定律得
解得，方向向左
对金属棒a由动量定理有
由
解得
【小问3详解】
从初始时刻到金属棒到达PQ处，由、、
可得
解得
假设金属棒b最终停在磁场区域，对金属棒b由动量定理有
解得
由
解得
由于
故金属棒b最终停在磁场区域，金属棒a出磁场后以向左做匀速运动，由能量守恒定律得整个回路中产生热量
则整个过程金属棒b产生热量