2022-2023学年四川省南充市嘉陵第一中学高二下学期第一次月考试题物理含解析

2022-2023学年度高二上期第一次月考

物理试题答案

考试时间：90分钟；   满分：100分

一、单选题（每题5分，共35分）

1．一电器中的变压器可视为理想变压器，它将220 V交变电流改变为110 V．已知变压器原线圈匝数为1200，则副线圈匝数为(　　)

A．200   B．400

C．600   D．1 200

答案　C

解析　根据变压器的变压规律＝得，n2＝n1＝×1200＝600，选项B正确．

2．如图所示，通电导线旁边同一平面有矩形线圈abcd。则（　　）

A．若线圈向右平动，其中感应电流方向是adcba

B．若线圈竖直向下平动，无感应电流产生

C．当线圈以ab边为轴转动时，其中感应电流方向是adcba

D．当线圈向导线靠近时，其中感应电流方向是abcda

3．图甲和乙是教材中演示自感现象的两个电路图，L1和L2为电感线圈。实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮。而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同。下列说法正确的是（　　）

A．图甲中，A1与L1的电阻值相同

B．图甲中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电流

C．图乙中，变阻器R与L2的电阻值相同

D．图乙中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等

3．C

【详解】A．断开开关S1瞬间，线圈L1产生自感电动势，阻碍电流的减小，通过L1的电流反向通过A1，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗，说明IL1>IA1，即RL1<RA1，A错误；

B．题图甲中，闭合开关S1，电路稳定后，因为RL1<RA1，所以A1中电流小于L1中电流，B错误；

C．题图乙中，闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同，说明变阻器R与L2的电阻值相同，C正确；

D．闭合S2瞬间，通过L2的电流增大，由于电磁感应线圈L2产生自感电动势，阻碍电流的增大，则L2中电流与变阻器R中电流不相等，D错误。

故选C。

4．一单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动．在转动过程中，线框中的最大磁通量为Φm，最大感应电动势为Em.下列说法中正确的是 (　　)

A．当磁通量为零时，感应电动势为零

B．当磁通量减小时，感应电动势在减小

C．当磁通量等于0.5Φm，感应电动势等于0.5Em

D．角速度ω等于

答案　D

解析　根据正弦交变电流的产生及其变化规律(设从中性面开始)，e＝Emsin ωt＝BSωsin ωt＝Φmωsin ωt可知D是正确的．

5．如图3所示是一交变电流的i－t图像，则该交变电流的有效值为 (　　)

图3

A． A        B．2 A        C.  A      D.4 A

   答案　A

解析　设该交变电流的有效值为I，由有效值的定义得()2Rt1＋IRt2＝I2RT，而T＝t1＋t2，代入数据解得I＝ A，故A正确．

6．如图甲所示，在阻值为R的电阻左侧连接一个电容为C的电容器，在R的右侧连接一个环形导体，环形导体的电阻为r，所围的面积为S。环形导体中有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小随时间变化的规律如图乙所示，连接电路的导线电阻不计，在0~t0时间内电容器（　　）

A．上极板带正电，所带电荷量为

B．上极板带负电，所带电荷量为

C．上极板带正电，所带电荷量为

D．上极板带负电，所带电荷量为

6．C

【详解】由题图乙可知

B增大，根据楞次定律知，感应电流沿逆时针方向，故电容器上极板带正电，感应电动势为

电容器两端电压为

所以电容器所带电荷量为      Q=CU

故选C。

7．如下图所示，有一边长为L的正方形导线框，质量为m，由高H处自由落下，其下边ab进入匀强磁场区后，线圈开始做减速运动，直到其上边cd刚刚穿出磁场时，速度减为ab边刚进入磁场时速度的一半，此匀强磁场的宽度也是L，则线框在穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热为(  )

A．2mgL B．2mgL＋mgH

C．2mgL＋mgH D．2mgL＋mgH

7．D

【详解】设线框ab边刚进入磁场时速度大小为v，对于线框自由下落过程，根据机械能守恒定律得

解得

从线框开始下落到cd刚穿出匀强磁场的过程，根据能量守恒定律得焦耳热为：

故D正确。

故选D。

8．如图4所示，M是一小型理想变压器，接线柱a、b接在正弦交流电源上．变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，其阻值随温度的升高而减小．电流表为值班室的显示器，显示通过R1的电流，电压表显示加在报警器上的电压(报警器未画出)，R3为一定值电阻．当传感器R2所在处出现火警时，以下说法中正确的是 (　　)

图4

A.的示数不变，的示数增大

B.的示数减小，的示数增大

C.的示数不变，的示数增大

D.的示数不变，的示数减小

答案　D  电压是输入决定输出，故U1不变，变压器匝数未变，故副线圈电压U不变，R3不变，R2减小，分析电路知R1、R2并联再与R3串联，比值法分电压知U2减小。故选D

多选题（每题5分，选对但不全得3分，共15分）

9．某发电站用11 kV的交变电压输电，输送功率一定，输电线的电阻为R，现若用变压器将电压升高到330 kV送电，下列选项正确的是(　　)

A．因I＝，所以输电线上的电流增为原来的30倍

B．因I＝，所以输电线上的电流减为原来的

C．因P＝，所以输电线上损失的功率增为原来的900倍

D．若要使输电线上损失的功率不变，可将输电线的半径减为原来的

答案　BD

解析　输送功率P＝UI一定，输送电压升高后，输电线上的电流变为原来的＝，A错误，B正确；P损＝I2R，损失功率变为原来的()2＝，P＝，其中U不是输送电压，是损失电压，C错误；输电线的半径变为原来的，根据公式R＝ρ，输电线的电阻变为原来的900倍，P损＝I2R，输电线上损失的功率保持不变，D正确．

10．如图5甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图像如图乙中曲线a、b所示，则 (　　)

图5

A．t＝0时刻线圈平面均与中性面重合

B．曲线a、b对应的线圈转速之比为2∶3

C．曲线a表示的交变电动势频率为25 Hz

D．曲线b表示的交变电动势有效值为10 V

答案　AC

解析　线圈位于中性面时，磁通量最大，电动势为零，A正确；转速之比等于周期的反比，故该比值为3∶2，B错误；频率为周期的倒数，a的周期为0.04 s，频率为25 Hz，C正确；正弦交变电流的电动势的有效值为E＝＝，已知Ea＝ V，且ωb＝ωa，故可知Eb＝× V＝5 V，D错误．

11．如图所示，电阻不计间距为L 的光滑平行金属导轨水平放置，导轨左端接有阻值为R的电阻连接，以导轨的左端为原点，沿导轨方向建立x轴，导轨处于竖直向下的磁感应强度大小为B的匀强磁场中．一根电阻也为R，质量为m的金属杆垂直于导轨放置于 处，不计金属杆与轨道间的接触电阻，现给金属杆沿x轴正方向的初速度 ，金属杆刚好能运动到处，在金属杆运动过程中 (   )

A．通过电阻R的电荷量

B．金属杆克服安培力所做的功为

C．金属杆上产生的焦耳热为

D．金属杆运动的时间为

11．AB

【详解】整个过程中通过导体截面的电荷量为：q=It=，故A正确；根据动能定理可得，金属杆克服安培力所做的功等于动能的减小，即W安=mv02，选项B正确；金属杆克服安培力所做的功为等于整个过程中回路中产生的焦耳热，即W安=Q=mv02，所以金属杆上产生的焦耳热为：Q1= ，故C错误；金属杆运动中所受的安培力，则随速度的减小，安培力减小，加速度减小，即金属棒做加速度减小的减速运动，若金属棒做匀减速运动，则运动时间为，则因为金属棒做加速度减小的减速运动，可知平均速度小于，运动的时间大于，故D错误．

故选AB．

12．如图甲所示，矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁场的方向与导线框所在的平面垂直，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，规定垂直于纸面向里为磁场的正方向，逆时针方向为感应电流i的正方向，水平向右为ad边所受安培力F的正方向，则图中可能正确的是（　　）

A． B．

C． D．

12．AD

【详解】AB．由图乙可知，在0~1s内，磁感应强度方向为正向且均匀增大，根据法拉第电磁感应定律可知，产生恒定的感应电流，根据楞次定律可知，感应电流的方向为逆时针，同理，在1~3s内，感应电流恒定，沿顺时针方向，在3~4s内，感应电流恒定，沿逆时针方向，故B错误，A正确；

CD．在0~1s内，ad边的电流方向为a→d，根据左手定则可知，安培力的方向为水平向右，根据安培力的计算公式有F安=BIL，其中I恒定不变，B随着t均匀增大，则F安随着t均匀增大，同理，1~2s内，安培力水平向左且均匀减小，2~3s内安培力水平向右且均匀增大，3~4s内安培力水平向左且均匀减小，故C错误，D正确。

故选AD。

三、实验题（每空2分，共10分）

13．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指针的偏转情况如图甲中所示，即电流从灵敏电流表G的左接线柱流进时，指针从中央向左偏。今把它与一线圈串联进行电磁感应实验，则图乙中的条形磁铁的运动方向是向___________（填“上”或“下”）；图丙中的条形磁铁下端为___________（填“N”或“S”）极。

14．根据如图6所示的某振子的振动图像，填空作答：

图6

t1＝0.5 s时刻振子相对平衡位置的位移 （      ）

t2＝1.5 s时刻振子相对平衡位置的位移 （      ）

将位移随时间的变化规律写成x＝Asin (ωt＋φ)的形式（    ）

四、解答题（共3小题，共40分）

15.(12分)如图11所示为交流发电机示意图，匝数为n＝100匝的矩形线圈，边长分别为10 cm和20 cm，内阻为5 Ω，在磁感应强度B＝0.5 T的匀强磁场中绕OO′轴以50 rad/s的角速度匀速转动，线圈外部和20 Ω的电阻R相连接．求：

图11

(1)S断开时，电压表的示数；

(2)开关S闭合时，电压表和电流表的示数；

(3)通过电阻R的电流的最大值是多少？电阻R上所消耗的电功率是多少？

答案　(1)50 V　(2)40 V　2 A　(3)2 A　80W

解析　(1)感应电动势的最大值

Em＝nBSω＝100×0.5×0.1×0.2×50 V＝50 V

S断开时，电压表的示数为电源电动势的有效值E＝＝50 V.

(2)当开关S闭合时，由闭合电路欧姆定律得

I＝＝ A＝2 A

U＝IR＝2×20 V＝40 V.

(3)通过R的电流的最大值Im＝I＝2 A.

电阻R上所消耗的电功率P＝UI＝40×2 W＝80 W.

16（14分）．如图所示，MN、PQ是两根足够长的光滑平行金属导轨，导轨间距为，导轨所在平面与水平面夹角，M、P间接阻值为的电阻。匀强磁场的方向与导轨所在平面垂直，磁感应强度大小为。质量为、阻值为的金属棒放在两导轨上，在平行于导轨的恒定拉力作用下，从静止开始向上运动。已知金属棒与导轨始终垂直并且保持良好接触，导轨电阻不计，导轨和磁场足够大，重力加速度取，求：

（1）当金属棒的速度为时的加速度；

（2）金属棒能获得的最大速度；

（3）若金属棒从开始运动到获得最大速度在导轨上滑行的距离是3m，这一过程中金属棒上产生的焦耳热。

16．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）当金属棒的速度为时，电动势为

根据闭合电路欧姆定律有

以金属棒为对象，根据牛顿第二定律可得

又

联立解得金属棒的加速度为

（2）当金属棒受力平衡时，加速度为0，速度最大，此时有

代入数据解得

（3）若金属棒从开始运动到获得最大速度在导轨上滑行的距离是3m，该过程根据动能定理可得

该过程回路产生的焦耳热为

则金属棒上产生的焦耳热为

联立解得

17．(12分)如图15所示，在距离水平地面h＝0.8 m的虚线的上方，有一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场．正方形线框abcd的边长l＝0.2 m，质量m＝0.1 kg，电阻R＝0.08 Ω.一条不可伸长的轻绳绕过轻光滑滑轮，一端连线框，另一端连一质量M＝0.2 kg的物体A(A未在磁场中)．开始时线框的cd边在地面上，各段绳都处于伸直状态，从如图所示的位置由静止释放物体A，一段时间后线框进入磁场运动，已知线框的ab边刚进入磁场时线框恰好做匀速运动．当线框的cd边进入磁场时物体A恰好落地，此时将轻绳剪断，线框继续上升一段时间后开始下落，最后落至地面．整个过程线框没有转动，线框平面始终处于纸面内，g取10 m/s2.求：

图15

(1)匀强磁场的磁感应强度B的大小．

(2)线框从开始运动至到达最高点，用了多长时间？

(3)线框落地时的速度多大？

答案　(1)1 T　(2)0.9 s　(3)4 m/s

解析　(1)设线框到达磁场边界时速度大小为v，由机械能守恒定律可得：

Mg(h－l)＝mg(h－l)＋(M＋m)v2

代入数据解得：v＝2 m/s

线框的ab边刚进入磁场时，

感应电流：I＝

线框恰好做匀速运动，有：

Mg＝mg＋IBl

代入数据解得：B＝1 T.

(2)设线框进入磁场之前运动时间为t1，有：

h－l＝vt1

代入数据解得：t1＝0.6 s

线框进入磁场过程做匀速运动，所用时间：

t2＝＝0.1 s

此后轻绳拉力消失，线框做竖直上抛运动，

到达最高点时所用时间：

t3＝＝0.2 s

线框从开始运动至到达最高点，所用时间：

t＝t1＋t2＋t3＝0.9 s

(3)线框从最高点下落至磁场边界时速度大小为2 m/s，线框所受安培力大小也不变，即

IBl＝(M－m)g＝mg

因此，线框穿出磁场过程还是做匀速运动，离开磁场后做竖直下抛运动．

由机械能守恒定律可得：

mv＝mv2＋mg(h－l)

代入数据解得线框落地时的速度：v1＝4 m/s.

11．     下     S

【详解】[1] 图乙中指针向左偏，可以知道线圈中感应电流的方向是顺时针（俯视），感应电流的磁场方向向下，条形磁铁的磁场方向向上，由楞次定律可知，磁通量增加，条形磁铁向下插入。

 [2] 图丙中可以知道指针向右偏，则线圈中感应电流的方向为逆时针（俯视），感应电流的磁场方向向上，条形磁铁向上拔出，即磁通量减小，由楞次定律可知，条形磁铁的磁场方向应该向上，所以条形磁铁上端为N极，下端为S极。

12．    

13．（1）0.5A， 电流方向a→b；（2）t=1s

【详解】（1）根据电磁感应定律可知，金属棒开始滑动前，感应电动势为

由闭合电路欧姆定律可得

又由右手定则，可知电流方向为a→b；

（2）当金属棒受到的安培力等于摩擦力时，金属棒将开始滑动，即有

代入数据，解得

由图像可知，当t=1s时，磁感应强度为2T，金属棒开始滑动。

14．（1）   (2)    (3)

【详解】（1）匀速时产生的感应电动势：E=BLv

对线框根据欧姆定律可得：  

ab边受到的安培力大小为：FA=BIL

根据共点力的平衡可得：FA=F

解得： ；

（2）线框进入磁场过程中有：  

根据闭合电路的欧姆定律可得：  

根据电荷量的计算公式可得：；

（3）线框通过磁场过程，由能量守恒定律得：3FL=Q+mv2

线框中产生的焦耳热：Q=3FL- ．

15．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）当金属棒的速度为时，电动势为

根据闭合电路欧姆定律有

以金属棒为对象，根据牛顿第二定律可得

又

联立解得金属棒的加速度为

（2）当金属棒受力平衡时，加速度为0，速度最大，此时有

代入数据解得

（3）若金属棒从开始运动到获得最大速度在导轨上滑行的距离是3m，该过程根据动能定理可得

该过程回路产生的焦耳热为

则金属棒上产生的焦耳热为

联立解得