辽宁省沈阳市东北育才学校高中部2023-2024学年高二上学期第二次月考物理试卷
展开这是一份辽宁省沈阳市东北育才学校高中部2023-2024学年高二上学期第二次月考物理试卷,共8页。试卷主要包含了选择题,非选择题等内容,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,有选错的得0分。
1.如图所示,把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁两极的正上方,导线可以自由转动,当导线通入图示方向电流I时,导线的运动情况是(从上往下看)( )
A.顺时针方向转动,同时下降
B.顺时针方向转动,同时上升
C.逆时针方向转动,同时下降
D.逆时针方向转动,同时上升
2.如图是演示自感现象的电路,A1与A2是完全相同的灯泡,电阻均为R,在开关断开、K1闭合时,两灯的亮度一样。现闭合K2,待电路稳定后,突然断开K1的瞬间( )
A.A1立即熄灭
B.A1突然变亮,而后逐渐熄灭
C.有电流流过A2,方向向左
D.有电流流过A1,方向向左
3.如图所示,D为理想二极管,R为滑动变阻器,C1、C2为电容器,且电容相等,P、Q为带电粒子,开关S闭合后,P、Q均处于静止状态,下列说法正确的是( )
A.C1、C2所带的电荷量不相等
B.保持开关S闭合,将滑动变阻器的滑片下滑,P加速向上运动,Q仍静止
C.保持开关S闭合,将滑动变阻器的滑片上滑,P加速向下运动,Q仍静止
D.保持开关S闭合,将滑动变阻器的滑片上滑,P加速向下运动,Q也加速向下运动
如图所示的区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为B。一扇形闭合导线框,电阻为R、半径为L、圆心角为60°,绕顶点O(位于磁场边界)在纸面内匀速转动,角速度为ω。线框中连接一理想交流电流表(未画出),则交流电流表的示数为( )
A.2BL2ω2R B.2BL2ω4R C.3BL2ω3R D.3BL2ω6R
5.笔记本电脑机身和显示屏对应部位分别有磁体和霍尔元件。当显示屏开启时磁体远离霍尔元件,电脑正常工作;当显示屏闭合时磁体靠近霍尔元件,屏幕熄灭,电脑进入休眠状态。如图所示,一块宽为a、高为b、长为c的矩形半导体霍尔元件,元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子,当显示屏闭合时元件处于垂直于上表面、方向向下的匀强磁场B中,当通入方向向右的电流I后,元件的前、后表面间出现电压U,以此控制屏幕的熄灭。则下列说法错误的是( )
A.前表面的电势比后表面的高
B.前、后表面间的电压U与I无关
C.前、后表面间的电压U与b成反比
D.自由电子受到的洛伦兹力大小为
6.如图所示,圆心为O、半径为的金属圆形轨道固定在水平面内,长度为的直导体棒OA置于圆导轨上面,金属圆形轨道内存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度的大小,直导体棒O端和圆轨道引出导线分别与电阻、和电容器相连。导体棒在外力作用下绕O点以角速度顺时针匀速转动。已知导体棒的电阻,,,电容器的电容,不计金属圆形导轨电阻,下列说法中正确的是( )
A.通过导体棒的电流为
B.M板带负电
C.外力做功的功率为
D.电容器极板的带电荷量
7.某铁路安装有一种电磁装置可以向控制中心传输信号,以确定火车的位置和运动状态,其原理是将能产生匀强磁场的磁铁安装在火车首节车厢下面,如图甲所示(俯视图),当它经过安放在两铁轨间的线圈时,线圈便产生一个电信号传输给控制中心。线圈边长分别为l1和l2,匝数为n,线圈和传输线的电阻忽略不计。若火车通过线圈时,控制中心接收到线圈两端的电压信号u与时间t的关系如图乙所示(ab、cd均为直线),t1、t2、t3、t4是运动过程的四个时刻,则火车( )
A.在t2~t3时间内做匀速直线运动
B.在t3~t4时间内做匀减速直线运动
C.在t1~t2时间内加速度大小为u2-u1Bl1(t2-t1)
D.在t1~t2内和在t3~t4内阴影面积相等
8.如图电路所示,灯泡A、B完全相同,灯泡L与灯泡A的额定功率相同,额定电压不同。在输入端接上的交流电压,三个灯泡均正常发光,电流表的示数为1A,电流表的示数为1.5A,电路中变压器、电流表均为理想的,则正确的是( )
A.变压器原、副线圈匝数比
B.变压器原、副线圈匝数比
C.灯泡L的额定电压为10V
D.灯泡L的额定电压为15V
如图所示,边长为L的等边三角形ABC内有垂直纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场,D是AB边的中点,一质量为m、电荷量为的带负电的粒子从D点以速度v平行于BC边方向射入磁场,不考虑带电粒子受到的重力,则下列说法正确的是( )
A.粒子可能从B点射出
B.若粒子垂直BC边射出,则粒子做匀速圆周运动的半径为
C.若粒子从C点射出,则粒子在磁场中运动的时间为
D.若粒子从AB边射出,则粒子的速度越大,在磁场中运动的时间越短
10.如图,abcd是位于竖直平面内用粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框,它的下方有一个垂直纸面向外的匀强磁场,MN、PQ为磁场的上下水平边界,两边界间的距离与正方形的边长均为L,线框从某一高度开始下落,恰好能匀速进入磁场。不计空气阻力,以bc边进入磁场时为起点,在线框通过磁场的过程中,线框中的感应电流i、bc两点间的电势差Ubc、线框所受的安培力F、线框产生的焦耳热Q分别随下落高度h的变化关系可能正确的是( )
二、非选择题:(本题共5小题,共54分)
11.(6分)在实验室中探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系时,同学们发现了以下几个问题,并展开了讨论。
(1)观察变压器的铁芯,发现它的结构和材料是
A.整块硅钢铁芯 B.整块不锈钢铁芯 C.绝缘的硅钢片叠成
(2)观察原副线圈的导线,发现粗细不同,导线粗的线圈匝数
(填“多”或“少”);
(3)实验中将电源接在原线圈两个接线柱之间,调整原副线圈的匝数之比为2:3,用电压表测得副线圈的两个接线柱之间的电压为3.0V,则原线圈的输入电压可能为
A.1.8V B.2.0V C.2.2V
12.(8分)某小组的同学想将一量程为3 V的电压表甲改装成量程为15 V的电压表乙。
(1)先用多用表的欧姆挡测量电压表甲的内阻,机械调零后,将欧姆挡的选择开关置于“×10”,发现指针偏角过小,应将选择开关置于 (选填“×100”或“×1”),并进行欧姆调零。正确操作后,欧姆表的指针如图所示,则电压表甲的内阻的读数
为 Ω。
(2)为了进一步精确测量电压表甲的内阻,他在实验室中找到了其他的器材,有:
A.两节新的干电池;
B.电阻箱R(最大阻值9 999.9 Ω)
C.电流表(量程2 mA,内阻为200 Ω)
D.开关1个,导线若干
①按右上图连接电路。
②在闭合开关前,某同学将电阻箱的阻值调到 (选填“零”或“最大”)。
③闭合开关,调节电阻箱,读出多组电阻箱的阻值R,以及对应的电流表的读数I。
④以1I为纵坐标,以R为横坐标,作出1I-R图像。
⑤若图像为直线且纵截距为0.63 mA-1,斜率为0.35 V-1,不考虑电源的内阻,则该电压
表的内阻的测量值为RV= Ω。
13.(10分)如图甲所示,长、宽分别为L1、L2的矩形金属线框位于竖直平面内,其匝数为n,总电阻为r,可绕其竖直中心轴O1O2转动。线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D(集流环)焊接在一起,并通过电刷和定值电阻R相连。线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场,磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图乙所示,其中B0、B1和t1均为已知量。在0~t1时间内,线框保持静止,且线框平面和磁场垂直;t1时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度ω匀速转动。求:
(1)0~t1时间内通过电阻R的电流大小;
(2)线框匀速转动后,在转动一周的过程中电流通过电阻R产生的热量;
(3)线框匀速转动后,从图甲所示位置转过60°的过程中,通过电阻R的电荷量。
14.(15分)如图甲所示,在直角坐标系中的0≤x≤L区域内有沿y轴正方向的匀强电场,右侧有以点(2L,0)为圆心、半径为L的圆形磁场区域,与x轴的交点分别为M、N。在xOy平面内,从电离室产生的质量为m、带电荷量为e的电子以几乎为零的初速度从P点飘入加速电场中,加速后以速度v0经过右侧极板上的小孔Q点沿x轴正方向进入匀强电场,已知O、Q两点之间的距离为,电子飞出电场后从M点进入圆形磁场区域,进入磁场时取t=0,在圆形区域内加如图乙所示变化的磁场(以垂直于纸面向外为正方向,图中B0是未知量),最后电子从N点飞出,不考虑电子的重力。求:
(1)加速电场的电压U;
(2)电子运动到M点时的速度大小和方向;
(3)磁场变化周期T满足的关系式。
15.(15分)如图所示,有两根光滑平行导轨,左侧为位于竖直平面的金属圆弧,右侧为水平直导轨,圆弧底部和直导轨相切,两条导轨水平部分在同一水平面内,两导轨的间距为d=0.5 m,导轨的左侧接着一个阻值为R=2 Ω 的定值电阻,水平导轨的ABNM区域存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B=2 T,虚线AM和BN垂直于导轨,BN右边无磁场,AB和MN的长度均为x=1.5 m,两根金属棒a、b垂直放置在导轨上,质量均为m=0.2 kg,接入电路的电阻均为r=2 Ω,金属棒a从圆弧轨道距水平轨道高h=0.8 m处由静止滑下,与静止在圆弧底部的金属棒b发生弹性碰撞,碰撞后金属棒b进入磁场区域,最终通过BN虚线,继续向右运动。不计金属导轨的电阻,求:
(1)金属棒b刚进入磁场区域时的速度大小;
(2)整个运动过程中金属杆a上产生的焦耳热(此结果保留两位小数)。
2023-2024学年度上学期高二年级第二次月考 参考答案
1. A 2. D 3.C 4.D 5.B 6.D 7.D 8.BD 9.BC 10.ABD
11. C 少 C
12.(1)×100 1500 (2)最大 1 600
13.解析 (1)0~t1时间内,线框中的感应电动势E=nΔΦΔt=nL1L2(B1-B0)t1
根据闭合电路欧姆定律可知,通过电阻R的电流I=ER+r=nL1L2(B1-B0)(R+r)t1。
(2)线框产生感应电动势的最大值Em=nB1L1L2ω
感应电动势的有效值E=22nB1L1L2ω
通过电阻R的电流的有效值I=2nB1L1L2ω2(R+r)
线框转动一周所需的时间t=2πω
此过程中,电阻R产生的热量Q=I2Rt=πRωnB1L1L2R+r2。
(3)线框从图甲所示位置转过60°的过程中,
平均感应电动势E=nΔΦΔt=nB1L1L22Δt平均感应电流I=nB1L1L22Δt(R+r)
通过电阻R的电荷量q=IΔt=nB1L1L22(R+r。
14.(1)在加速电场中,从P点到Q点,由动能定理
可得
(2)电子从Q点到M点做类平抛运动,有
电子运动至M点时解得
解与x轴正方向的夹角为60°;
(3)电子在磁场中的运动具有周期性,轨迹如图所示
电子到达N点符合要求的空间条件为(n=1,2,3…)
电子在磁场中做圆周运动的轨道半径解得(n=1,2,3…)
电子在磁场变化的半个周期内恰好转过三分之一圆周,同时在MN间的运动时间是磁场变化周期的整数倍时,可使粒子到达N点且速度满足题设要求,应满足的时间条件是
所以T应满足的条件为(n=1,2,3…)
15.(1)金属棒a由高h=0.8 m处从静止沿轨道滑下,由机械能守恒定律得
mgh=12mv02解得v0=4 m/s
此后a与b发生弹性碰撞,由动量守恒定律和机械能守恒定律可知
mv0=mv1+mv2
12mv02=12mv12+12mv22 解得v1=0,v2=v0=4 m/s
即金属棒b刚进入磁场区域的速度大小是4 m/s。
金属棒b在从A到B做减速运动,由动量定理得
-BIdΔt=mv-mv2又IΔt=q=ER总Δt
E=BxdΔtR总=r+RrR+r=3 Ω
联立解得v=1.5 m/s
由能量守恒定律得Q总=12mv22-12mv2解得Q总=1.375 J
在金属棒a上产生的焦耳热Qa=16Q总=0.23J。
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