2022-2023学年湖南省衡阳市第八中学高二下学期第二次月考试题 物理 （解析版）

衡阳市八中2021级高二下期第二次月考

物理试卷

命题人：

注意事项：本试卷满分为100分，时量为90分钟

一、单选题(6×4分)

1．如图所示，螺线管B套在螺线管A外边，螺线管A经过滑动变阻器和开关与电源相连构成直流电路；螺线管B接电流计构成闭合回路。某同学发现开关S接通瞬间，电流表指针向右偏转，则（ ）

A．开关闭合电路达到稳定后，突然断开开关瞬间，电流表指针向右偏转

B．开关闭合后，螺线管A向上移动，电流表指针向左偏转

C．开关闭合后，螺线管A中铁芯向上拔出，电流表指针向右偏转

D．开关闭合后，滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表指针向左偏转

2．如图甲所示，边长为10cm的100匝正方形线框在匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴oo/匀速转动，线框中的磁通量随时间变化的规律如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）

A．时刻，线圈中的电流方向发生改变 

B．匀强磁场的磁感应强度大小为0.02T

C.  线框中感应电动势的最大值为

D．线框转动的角速度为

3．如图所示，为某一交流电的电流-时间图像（前半周期为正弦交流电），

则一周期内该电流的有效值为 

A．      B．        C．       D．

4．如图甲所示为某一电磁炮原理示意图，图中有直流电源、电容器，线圈套在中空并内侧光滑的绝缘管上，将直径略小于管内径的金属小球静置于管内。开关S接1使电容器完全充电，开关接2时开始计时，通过线圈的电流随时间的变化规律如图乙所示，金属小球在0~t1时间内被加速发射出去（t1时刻刚好运动到右侧管口）。在0~t1时间内，下列说法正确的是（    ）

A．小球的加速度一直增大 B．小球中产生的涡流一直减小

C．线圈中产生的磁场方向向左      D．电容器储存的电能全部转化为小球的动能

5.如图所示，两同心圆环A、B置于同一水平面上，其中B为均匀带负电的绝缘环，A为导体环.当B绕环心转动时，导体环A产生顺时针方向的电流且具有扩张的趋势，则 B 的转动情况是( @21@    )

A.逆时针加速转动         B.逆时针减速转动

C.顺时针加速转动         D.顺时针减速转动

6．如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为3:1，电路中的5个灯泡完全相同，当A、B端输入如图乙所示的正弦交变电压时，每个灯泡消耗的电功率均为18W，下列说法正确的是（　　）

A．每个灯泡两端的电压为24V            B．通A通过定值电阻R的阻值为150Ω

C．过每个灯泡的电流为0.5               D．定值电阻R的电功率为45W

二、多选题(4×5分，选对未选全得3分)

7．下列说法正确的是（　　）

A．温度较高的物体，其分子平均动能较大，分子平均速度不一定大

B．1g的任何物质所含的分子数都相同                          C．布朗运动不是分子的无规则运动

D．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大

8.某小型发电站高压输电的示意图如图所示.已知升压变压器和降压变压器均为理想变压器,升压变压器的输入功率为20kW,用户获得的功率为19.75kW,输电线的总电阻为10Ω.在输电线路上接入一个电流互感器,其原、副线圈的匝数之比为1∶10.下列说法中正确的是              (　   )

A.电流表的示数为1A

B.升压变压器的输出电压U2=4000V

C.其他条件不变,用户数增多,输电线上损耗的功率将减小

D.用电高峰期，为了让用户能够正常用电，可将<m>P</m>向上滑

9．地磁场对宇宙高能粒子有偏转作用，从而保护了地球的生态环境。赤道平面的地磁场简化为如图所示，o为地球球心、R为地球半径。地磁场只分布在半径为R和2R的两边界之间的圆环区域内，磁感应强度大小均为B，方向垂直纸面向里。假设均匀分布的带正电高能粒子以相同速度垂直MN沿赤道平面射向地球。已知粒子质量均为m、电荷量均为q，不计粒子的重力及相互作用力。下列说法正确的是（　　）

A．粒子无论速率多大均无法到达MN右侧地面

B．若粒子速率小于，入射到磁场的粒子均无法到达地面

C．若粒子速率为，入射到磁场的粒子恰好有一半可以到达地面

D．若粒子速率为，正对着o处入射的粒子恰好可以到达地面

10、如图所示,在水平面上有一方向竖直向下的足够宽的矩形匀强磁场区域,磁感应强度B0=0.2T,区域长度L=3 m,在紧靠磁场的左边界处的水平面上放置一正方形线框,匝数n=10,边长a=1 m,线框电阻R=1Ω,质量m=1 kg.现在线框上作用一水平恒力F,使线框从静止开始向右进入磁场中,已知恒力F的大小为10N,线框与水平面间的动摩擦因数μ=0.2,整个线框完全进入磁场前已经匀速运动,且当线框刚全部进入磁场时,磁场开始以B=0.2+0.2t(T)的规律变化,在线框从静止开始进入磁场到线框右边刚到达磁场右边界过程中，g取10m/s2,下列说法正确的是（      ）

A、通过线框的电荷量为3C      B、通过线框的电荷量2C

C、线框产生的焦耳热8J        D、线框产生的焦耳热6J

三、实验题(共16分)

11、在“用油膜法估测分子的大小”实验中：

（1）某该同学将一滴油酸酒精溶液滴入事先洒有均匀痱子粉的水槽中，待油膜充分散开后，在玻璃板上描出油膜的轮廓，该油膜的面积是8.0×10-3m2；已知油酸酒精溶液中油酸浓度为0.2%，400滴油酸酒精溶液滴入量筒后的体积是1.2ml，则油酸分子直径为______m。（结果保留两位有效数字）

（2）某同学在用油膜法估测分子直径实验中，计算结果明显偏小，可能是由于(    )

       A．求每滴体积时，1mL的溶液的滴数多记了10滴

       B．水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开

       C．计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理

       D．错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算

（3）若已知纯油酸的密度为ρ，摩尔质量为M，在测出油酸分子直径为d后，还可以继续测出阿伏加德罗常数NA=                  （用题中给出的物理量符号表示）。      

(4)该实验体体现了理想化模型的思想，实验中我们的理想假设有______。

A．把油酸分子视为球形                   B．油酸在水面上充分散开形成单分子油膜

C．油酸分子是紧挨着的没有空隙           D．油酸不溶于水

12．酒驾严重危害了公共交通安全，打击酒驾现象已成为日常。如题图甲为交警使用的某种酒精检测仪，核心部件为酒精气体传感器，其电阻R1与酒精气体浓度x的关系如图乙所示。

（1）某同学自行设计了简易酒精检测仪，如图丙所示，用到的器材有酒精气体传感器、电源（电动势为9.0V，内阻未知）、电流表（满偏电流为100mA，内阻为9.5Ω），闭合开关，周围无酒精气体，发现电流表刚好满偏，则电源内阻为___________Ω；用该仪器___________（选填“能”“不能”）检测酒驾；

（2）另一位同学查阅酒精检测仪说明书时看到题表，他根据自己的理解将酒精检测仪的内部电路简化为题图丁。只有绿灯亮表示被测试者非酒驾，红绿灯一起亮表示被测试者酒驾。图丁中电源电动势为9.0V，内阻不计，R2为定值电阻，R1为酒精气体传感器，L1、L2是彩色小灯泡，颜色一红一绿，小灯泡电压达到0.7V才会发光，则红灯为___________（选填“L1、L2”），当红灯刚亮时通过其的电流为___________A（保留两位有效数字）。

四、解答题(共40分)

13．如图所示是小型交流发电机的示意图，线圈绕垂直于匀强磁场方向的水平轴沿逆时针方向匀速转动，角速度为，匀强磁场磁感应强度大小为，线圈匝数匝，面积为，总电阻为，外接电阻为，V为理想交流电压表。在时刻，穿过线圈的磁通量为零，回答下列问题：

（1）写出发电机产生电动势瞬时值表达式并求交流电压表的示数；

（2）从时刻开始线圈平面转过30°的过程中，求通过电阻的电荷量；

（3）从图示位置转过1800角过程中，求电阻R上的热功率。

14、如图所示，两根间距为1m的金属导轨由两部分组成，虚线??左侧部分的导轨水平且足够长，??右侧导轨向上弯曲，??左侧存在磁感应强度大小为3T的竖直向上的匀强磁场，??右侧不存在磁场，导轨上端?、 ?间接有阻值2Ω的定值电阻 ? .金属棒乙静止在导轨?、?处，??与磁场边界??的距离为1m ，??右侧导轨光滑，左侧粗糙( ??处也粗糙)，现将金属棒甲从弯曲导轨上距水平导轨0.2m高处由静止释放，金属棒甲进入磁场的一瞬间，金属棒乙刚好要滑动，最终金属棒甲与乙发生碰撞并粘在一起，向左滑行的最大距离为0.1 m . 已知运动过程中两金属棒与导轨始终垂直且接触良好，导轨电阻不计，两金属棒质量相等，接入电路的电阻均为2Ω，与导轨??左侧部分间的动摩擦因数均为0.1，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度?取10m/s2，求：

(1) 金属棒甲的质量；(2) 在整个过程中，电阻?上产生的焦耳热.

15.如图所示，矩形区域abcd的ab长度为L、bc边足够长，虚线af的左侧等腰三角形区域有垂直矩形平面向外的匀强磁场（边界有磁场），磁感应强度大小为B；虚线的右侧区域有沿da方向的匀强电场，电场强度大小未知。a处的粒子源可沿ab边发射速度大小不同的同种带正电的粒子，粒子的质量为m，电量为e，重力不计。

(1)若已知电场强度大小为E，要使粒子能进入电场区域，求粒子最大初速度v1及在电磁场运动的总时间；

(2)要使粒子能通过b点射出磁场，求粒子初速度v2；

(3)如果电场强度适当，粒子能从ad边射出，求粒子能从ad射出的最大速度v3。

第二次月考参考答案与解析

一、二：选择题（6×4 + 4×5 =44）

三、（每空2分，共16分）

11、7.5×10-10m   AC          ABC

12、0.5    不能     L1     0.28

详解：

1、【答案】B

【详解】开关S接通瞬间，磁通量增加，电流表指针向右偏转，说明磁通量增加会引起电流表右偏，反之左偏。

A．开关闭合电路达到稳定后，突然断开开关瞬间，穿过螺线管B的磁通量减少，所以电流表指针向左偏转，A错误。

B．开关闭合后，螺线管A向上移动，穿过螺线管B的磁通量减少，所以电流表指针向左偏转，B正确；

C．开关闭合后，螺线管A中铁芯向上拔出，穿过螺线管B的磁通量减少，所以电流表指针向左偏转， C错误；

D．开关闭合后，滑动变阻器的滑片向右滑动，电阻减小，电流增大，穿过螺线管B的磁通量增加，电流表指针向右偏转，D错误；

2【答案】C

【详解】A．由题图分析可知，时刻，线框平面与中性面垂直的位置，而交变电流是在中性面位置电流的方向发生改变，故A项错误；

B．由      解得       故B项错误；

D线框中感应电动势的最大值       故选D。

C．线框转动的角度      故C项错误；

3【答案】A

【详解】设交流电电流的有效值为I，周期为T，电阻为R．则有： 解得：I=I0  ．

4【答案】B

【详解】A．磁场强弱程度与通过线圈的电流成正比，则在时间内，电流在增大，但变化率在减小，所以线圈的磁通量在增大，但磁通量的变化率逐渐减小，由法拉第电磁感应定律

可知感应电动势减小，所以小球受到的感应电场的电场力也逐渐减小，由牛顿第二定律可知加速度也减小，故A错误；

B．由图甲可知时间内，电容器上极板为正极板，所以线圈中左侧电流向下，根据安培定则可知线圈中产生的磁场方向向右，故B错误；

C．时间内，电流的变化率减小，则小球内磁通量的变化率减小，根据法拉第感应定律可知，小球内的涡流减小，故C正确；

D．电容器放电过程中，变化的磁场在空间中产生变化的电场，然后以电磁波的形式传递出去，散失了一部分能量，所以电容器储存的电能不能全部转化为小球的动能，故D错误。

5【答案】C【解析】解：由图可知，为均匀带负电绝缘环，中的电流方向与旋转的方向相反；
产生顺时针方向的电流，由右手螺旋定则可知，感应电流的磁场的方向向里，根据楞次定律可知，产生的磁场的方向向外且增大或者向里且减小；
具有扩展趋势，根据平行反向通电直导线相互排斥的规律，环与环的电流方向相反，故B环产生逆时针方向的电流。
根据安培定则可知，的电流的方向为逆时针方向，所以环旋转的方向为顺时针方向，产生的磁场向外，结合前面的判断，故应加速转动。故选：C
环转动时产生等效电流，若电流产生的磁场使中的磁通量发生变化，则可以在中产生感应电流；根据楞次定律可判断的转动情况．
 

6【答案】B

根据图乙可知端的输入电压有效值为，设每个灯泡两端的电压为，因为，所以定值电阻两端的电压为，则有，解得，选项A错误
副线圈的输出电流为，原线圈的输入电流为，通过定值电阻的电流与通过每个灯泡的电流相同，定值电阻两端的电压为，可知，定值电阻的功率为，选项B正确、错误。故选。

每个灯泡的功率为，通过每个灯泡的电流，选项B错误

7、ACD

8【答案】BD

9.AB　[解析] 输电线上损失的功率P损=20 kW-19 kW=1000 W,输电线上的电阻R=10 Ω,根据P损=I2R,解得输电线中的电流为I=5A,由于电流互感器原、副线圈的匝数之比为1∶10,故流过电流表的电流为0.5 A,错;升压变压器为理想变压器,故升压变压器的输出功率为20 kW,根据P=U2I,解得升压变压器的输出电压U2=4000 V,B正确;其他条件不变,用户数增多,则用户总电阻减小,用户的总功率P4增大,因P3=P4,P3=U3I,所以输电电流I增大,根据P损=I2R可知,输电线损耗的功率将会增大,C错误.

降压变压器原、副线圈电压比,故用户端电压U4=U3,其他条件不变,将P上移,则n3增大,会导致U4变大,D错误;

9、【答案】BC

【详解】A．射入方向在地球下表面以下的粒子，只要速率合适，粒子可到达MN右侧地面。故A错误；

D.若粒子的速率为，则粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力，有

     解得 

若粒子正对着O处入射，且恰好可以到达地面，其轨迹如图所示

设该轨迹半径为，由几何关系可得

     解得        故D错误；

B．若粒子的速率为，则粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力，有      解得  

若粒子的射入方向在正对O处以上，根据左手定则可知，其粒子的轨迹为向上偏转，则入射到磁场的粒子均不可能到达地面，故B正确；

C．若粒子速率为，由洛伦兹力提供向心力得         解得 

由C项的分析可知，此时若粒子正对着O处入射，则恰好可以到达地面；而在对着O处以上的方向入射的粒子，因为向上偏转，均不能到达地面；而在对着O处以下的方向入射的粒子均会达到地面。综上所述，入射到磁场的粒子恰好有一半可以到达地。故C正确。   故选BC。

10、AC

AB进入磁场，当线框匀速运动有，，由闭合电路欧姆定律及法拉第电磁感应定律，得，，所以，，进入过程有，线框全部在磁场中，由感生电动势引起电流，，，四条边所受安培力合力为零，有，可得，线框做匀加速直线运动，有，，，所以；故A对；
CD.进入磁场过程，有，解得，线框全部在磁场中有，所以，故C正确。  

11、（1）根据题意有

所以油酸分子的直径为

（3）

12【详解】（1）[1][2]当酒精浓度为零时，R1为，电流表刚好满偏，则电源内阻为

当酒精浓度增大时，总电阻减小，电流超过满偏值，说明该仪器不能检测酒驾。

（2）[3]当酒精浓度增大时，R1减小，根据“串反并同”，灯泡L1电压增大，达到0.7V会发光，说明L1是红灯。

[4]当红灯刚亮时，小灯泡电压达到0.7V，两端电压为8.3V，此时阻值为，则红灯电流为

13、（12分）（1），6.4V；（2）；（3）5.12W

【详解】（1）交流发电机产生电动势随时间的变化关系是

      3分

交流电压表显示出的是路端电压有效值，故示数为

       3分

（2）从时刻转过30°的过程中，通过电阻的电荷量为

      3分

（3）电阻R上的热功率

                  3分

14、（16分）（1）设两金属棒的质量均为，金属棒甲刚进入磁场时速度大小为，
金属导轨间的距离，金属棒甲下滑的高度
金属棒甲，由动能定理得：，代入数据解得：            2分
金属棒甲刚进入磁场的一瞬间切割磁感线产生的感应电动势：
由闭合电路的欧姆定律可知，感应电流：
通过金属棒乙的电流：                    3分

对金属棒乙，由平衡条件得：              代入数据解得：       2分
（2）设金属棒甲与乙碰撞前的速度大小为，
以向左为正方向，对金属棒乙，由动量定理得：      其中：      2分
通过金属棒的电荷量：                 2分
由题意可知，是、间的距离，，       代入数据解得：          1分
设碰撞上后瞬间甲、乙的共同速度为，碰撞过程系统内力远大于外力，碰撞过程系统动量守恒，
以向左为正方向，由动量守恒定律得：       代入数据解得：     1分
金属棒甲从运动到的过程中，电阻上产生的焦耳热：

               代入数据解得：     1分
金属棒甲、乙粘在一起向左运动的过程中，电阻上产生的焦耳热：

           其中：，   代入数据解得：    1分
电阻上产生的总焦耳热：             1分
 

15、（12分）解：（1）通过点进入电场区域的粒子速度最大，其半径 

则由：   解得                3分

磁场中：    电场中              3分
（2）要使粒子能通过点射出磁场，则粒子应从点运动到点，再从中点水平向右进入电场，在电场中先做匀减速直线运动，后做匀加速直线运动，最后原速回到，又从点运动到点，可画出运动轨迹图，设从点离开磁场的粒子半径为，轨迹如图，
       
则：            则由：            解得；     3分
（3）只有当粒子第一次从电场返回磁场且不从和两边离开磁场时，粒子才有可能经电场偏转通过，
即粒子第一次返回磁场的半径满足：
设粒子从点射入磁场时的速度为，    则：     解得     3分