山东省实验中学2024-2025学年高三上学期12月月考 物理试题

这是一份山东省实验中学2024-2025学年高三上学期12月月考 物理试题，共16页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题，未知等内容，欢迎下载使用。
一、单选题（本大题共8小题）
1．下列与电磁感应有关的现象中说法正确的是（ ）
A．甲图中，当蹄形磁体顺时针转动（从上往下看）时，铝框将沿顺时针方向转动
B．乙图中，真空冶炼炉的炉外线圈通入高频交流电时，线圈会产生大量热量使金属熔化，从而冶炼金属
C．丙图中磁电式仪表，把线圈绕在铝框骨架上，起到电磁驱动的作用
D．图丁中，铜盘在转动过程中，当手持蹄形磁体靠近铜盘时，铜盘的转速不变
2．某种交变电流的电流随时间变化的图线如图所示，上下两部分的图像均为正弦函数的一部分，其最大值如图中所示，则此交变电流的有效值为（ ）
A．2AB．C．3AD．
3．某种发电机的原理如图所示，矩形线圈处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，可绕与磁场方向垂直的固定轴匀速转动，转速为n转/秒。已知线圈的匝数为N，ab边长为，bc边长为，线圈总电阻为r，线圈与阻值为R的外电路连接，交流电压表为理想电表，则（ ）
A．图示位置穿过线圈的磁通量最大，为
B．图示位置线框中无电流，电压表示数为0
C．从图示位置转过的过程中，通过电阻的电荷量为
D．从图示位置转过的过程中，产生的热量为
4．如图所示，在理想自耦变压器的输入端和输出端分别连接阻值为 R1=2Ω、R2=8Ω的定值电阻，原线圈匝数为n1=100匝，副线圈匝数n2可通过触片P进行调节，已知原线圈接在稳定的交流电源上，电动势的表达式为，电源内阻r=6，电压表、电流表均为理想电表。则当n2=50匝时，通过电阻R1的电流为（ ）

A．4.5AB．5.5AC．6.5AD．7.5A
5．如图甲所示，某同学做自感现象的实验。自感线圈L的直流电阻为RL， 和是完全相同的两个小灯泡，R为滑动变阻器，现调节滑动变阻器R的阻值大于RL的阻值。在实验时，先闭合开关S，待稳定状态后又突然断开S，下列说法正确的是 （ ）
A．在闭合S瞬间，因为R的阻值大于RL的阻值，所以灯先亮
B．在突然断开S瞬间，先熄灭，会闪亮一下再熄灭
C．在突然断开S瞬间，灯会闪亮一下，然后与灯一起熄灭
D．若将自感线圈L换成如图乙的双线绕法线圈，则观察到的自感现象会更明显
6．如图所示装置中，线圈和缠绕在硅钢片制成的铁芯上，两导体杆分别放在如图所示的磁场中。导体杆原来静止。当导体杆做如下哪些运动时，杆将向右移动（ ）
A．向右匀速运动B．向右减速运动C．向左加速运动D．向左减速运动
7．如图所示，在荧光屏MN上方分布着水平方向的匀强磁场，方向垂直纸面向里。距离荧光屏d处有一粒子源S，能够在纸面内不断地向各个方向同时发射电荷量为q，质量为m，速率为v的带正电粒子，不计粒子的重力及粒子间的相互作用，已知粒子做圆周运动的半径为d，则（ ）
A．粒子能打到屏上的区域长度为
B．能打到屏上最左侧的粒子所用的时间为
C．粒子从发射到打到屏上的最长时间为
D．同一时刻发射的粒子打到屏上的最大时间差
8．如图所示，在半径为R的圆形区域内充满磁感应强度为B的匀强磁场，MN是一竖直放置的感光板。从圆形磁场最高点P以速度v垂直磁场射入大量的带正电的粒子，且粒子所带电荷量为q、质量为m。不考虑粒子间的相互作用力，关于这些粒子的运动，下列说法中正确的是（ ）
A．只要对着圆心入射，出射后均可垂直打在MN上
B．对着圆心入射的粒子，其出射方向的反向延长线不一定过圆心
C．对着圆心入射的粒子，速度越大在磁场中通过的弧长越长，时间也越长
D．只要速度满足，沿不同方向入射的粒子出射后均可垂直打在MN上
二、多选题（本大题共4小题）
9．半径分别为，r和3r的同心圆形导轨固定在同一水平面内，一长为2r。电阻为R的均匀金属棒MN置于圆导轨上，NM的延长线通过圆导轨中心O，在两环之间接阻值分别为、的两定值电阻，装置的俯视图如图所示，整个装置位于匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向竖直向下，金属棒在水平外力作用下以角速度绕圆心O顺时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持良好接触，导轨电阻不计。下列说法正确的是（ ）
A．金属棒中电流从N流向MB．金属棒转动产生的电动势为
C．电阻中电流为D．水平外力做功的功率为
10．如图所示为某小型发电站高压输电示意图，发电站输出的电压不变；升压变压器输出电压为，输电线电流为，降压变压器原、副线圈两端的电压分别为和，为了测高压电路的电压和电流，在输电线路的起始端接入电压互感器和电流互感器，若不考虑变压器和互感器自身的能量损耗，所有的电表均为理想电表，则（ ）
A．①为电流表，②为电压表
B．采用高压输电可以增大输电线中的电能损耗
C．提高输送电压，则输电线电流减小
D．电厂输送电功率为
11．如图所示，一质量为m、长为L的金属杆ab，以一定的初速度从一光滑平行金属轨道的底端向上滑行，轨道平面与水平面成角，轨道平面处于磁感应强度为B、方向垂直轨道平面向上的磁场中，两导轨上端用一阻值为R的电阻相连，轨道与金属杆ab的电阻均不计，金属杆向上滑行到某一高度后又返回到底端，则金属杆（ ）
A．在上滑过程中的平均速度小于
B．在上滑过程中克服安培力做的功大于下滑过程中克服安培力做的功
C．在上滑过程中电阻R上产生的焦耳热等于减少的动能
D．在上滑过程中通过电阻R的电荷量大于下滑过程中流过电阻R的电荷量
12．如图所示，两条光滑平行的固定金属导轨，导轨所在平面与水平面夹角为，导轨电阻可忽略不计；导轨间有一垂直于导轨所在平面向上的匀强磁场，其边界ab、cd均与导轨垂直。现将两相同的导体棒PQ、MN先后自导轨上同一位置由静止释放，运动过程中PQ、MN始终与导轨垂直且接触良好。已知PQ进入磁场时加速度恰好为零，从PQ进入磁场时开始计时，MN中电流记为I，MN两端电势差记为U，则下列图像可能正确的是（ ）
A．B．C．D．
三、实验题（本大题共2小题）
13．多用电表可以用来测电压、测电流、测电阻、检验二极管的导电性能，还能用来判断电路故障。
(1)关于多用电表的使用，下列说法中正确的是________（选填选项前的字母）；
A．使用欧姆表时，欧姆表盘中值电阻代表欧姆表的内阻
B．在使用欧姆挡进行短接调零时，指针指向刻度盘的最左端
C．使用多用电表前，需调整指针定位螺丝，使指针指到零刻度
D．用欧姆挡测电阻时，改变不同倍率的欧姆挡后，需要重新进行欧姆调零
(2)某同学利用多用电表测量一个未知电阻的阻值，第一次选择的欧姆挡“”，发现表针偏转角度极小（即偏转至靠近刻度盘最左端附近）。应调节至电阻挡“ ”的档位（选填1、10、1000）；
(3)某同学使用多用电表测量二极管的正向电阻，应选择何种连接方式________。
A．B．
14．有一电流表A，量程为1mA，内阻约为100Ω，要求测量其内阻。可选用的器材有：电阻箱，最大阻值为99999.9Ω；滑动变阻器甲，最大阻值为10kΩ；滑动变阻器乙，最大阻值为2kΩ；电源，电动势约为2V，内阻不计；电源，电动势约为6V，内阻不计；开关2个；导线若干。
采用的测量电路图如图所示，实验步骤如下：
a．断开和，将R调到最大；
b．闭合，调节R使电流表A满偏；
c．闭合，调节使电流表A半偏，此时可以认为电流表A的内阻。
试问：
(1)为了使测量尽量精确，滑动变阻器R应该选择 ；电源E应该选择 。
(2)认为内阻，此结果与真实值相比 （选填“偏大”“偏小”或“相等”）。
四、解答题（本大题共1小题）
15．所示，线圈的面积是，共有100匝；线圈电阻为，外接电阻，匀强磁场的磁感应强度为，当线圈以的转速匀速旋转时，若从线圈处于中性面开始计时，求：
(1)线圈转过时电动势的瞬时值多大；
(2)线圈每转过一周，外力所做的功；
(3)线圈转过的过程中流过电阻的电量。
五、未知（本大题共2小题）
16．风力发单作为新型环保新能源，近几年来得到了快速发展，如图所示风车阵中发电机输出功率为，输出电压为，用户需要的电压是，长距离输电线电阻为。若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求：
（1）长距离输电线上的电流多大；
（2）升压变压器原副线圈匝数比以及降压变压器原副线圈匝数比
17．如图所示，在xOy坐标系的第Ⅰ象限内充满了沿y轴负方向的匀强电场，第Ⅳ象限内充满了垂直纸面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q的带正电粒子，从y轴上的P点以垂直于y轴和电场的初速度进入匀强电场，一段时间后经过x轴上的Q点进入匀强磁场，进入磁场时的速度方向与x轴正方向成角，已知，若粒子在磁场中运动一段时间后恰好能再回到电场，不计粒子重力。求：
（1）带电粒子进入匀强磁场时的速度；
（2）磁感应强度B的大小；
（3）粒子从离开P点到第三次经过x轴所需的时间。
六、解答题（本大题共1小题）
18．如图所示，倾角为、绝缘、光滑、无限长的斜面上相距为的水平虚线、间有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B，“日”字形闭合导体线框沿斜面放置，边平行于边，线框宽为L，到的距离为，将金属框由静止释放，边和边都恰好匀速通过磁场。已知、、边的电阻分别为、、，其它部分电阻不计，运动中线框平面始终与磁场垂直，边始终平行，不计空气阻力，重力加速度大小为g。求：

(1)边和边通过磁场的速度大小之比；
(2)金属框的质量；
(3)整个线框穿过磁场过程中，段电阻中产生的焦耳热。
参考答案
1．【答案】A
【详解】A．根据电磁驱动原理可知，当蹄形磁体顺时针转动（从上往下看）时，铝框也顺时针转动，A正确；
B．真空冶炼炉外线圈通入高频交流电时，周围空间产生高频磁场，炉内的金属内部就产生很强的涡流，从而冶炼金属，B错误；
C．磁电式仪表，把线圈绕在铝框骨架上，线圈通电受力后带动铝框转动，铝框内产生涡流，在电磁阻尼的作用下，线圈很快停止摆动，C错误；
D．铜盘在转动过程中，当手持蹄形磁体靠近铜盘时，铜盘中产生涡流，铜盘受到电磁阻尼作用，铜盘的转速变小，D错误。选A。
2．【答案】A
【详解】根据交变电流有效值的定义，可得，解得，选A。
3．【答案】D
【详解】A．图示位置穿过线圈的磁通量最大，根据磁通量的公式可知，故A错误；
B．图示位置，电流瞬时值为0，但有效值不为0，电压表示数不为0，B错误；
C．从图示位置转过的过程中，通过电阻的电荷量为，故C错误；
D．感应电动势的有效值为，产生的热量为，故D正确；选D。
4．【答案】B
【详解】电源电动势有效值为E=220V，设通过R1的电流为I1，则变压器初级电压
U1=E-I1(R1+r)
则
解得
I1=5.5A
故选B。
5．【答案】C
【详解】A．在闭合S瞬间，因为自感，所以灯先亮，A错误；
BC．滑动变阻器R的阻值大于RL的阻值，则电路稳定后，灯所在支路的电流大于灯支路的电流，则会闪亮一下，但、灯同时熄灭，B错误，C正确；
D．由于两个线圈的绕向相同，但电流方向相反，所以其磁场方向相反。两者磁性强度相同，磁场方向相反，相互抵消，所以螺线管内没有磁场，两股导线中原电流的磁通量相互抵消，没有自感现象，D错误；选C。
6．【答案】D
【详解】A．匀速运动时，中感应电流恒定，中磁通量不变，穿过的磁通量不变，中无感应电流产生，保持静止，A错误；
B．向右减速运动时，和棒构成的回路中有顺时针方向减小的电流，铁芯中有逆时针方向减小的磁场，和棒构成的回路中有从d到c的感应电流，由左手定则可知，棒向左移动，B错误；
C．向左加速运动时，和棒构成的回路中有逆时针方向增大的电流，铁芯中有顺时针方向增大的磁场，和棒构成的回路中有从d到c的感应电流，由左手定则可知，棒向左移动，C错误；
D．向左减速运动时，和棒构成的回路中有逆时针方向减小的电流，铁芯中有顺时针方向减小的磁场，和棒构成的回路中有从c到d的感应电流，由左手定则可知，棒向右移动，D正确。选D。
7．【答案】D
【详解】
A．粒子能打到屏上的区域长度为，A错误；
B．打到屏上最左侧的粒子所用的时间为，，解得，B错误；
CD．粒子从发射到打到屏上的最长时间为，粒子从发射到打到屏上的最短时间为，，时间差为，解得，，C错误，D正确。选D。
8．【答案】D
【详解】A B．带电粒子的运动轨迹是圆弧，根据几何知识可知，对着圆心入射的粒子，其出射方向的反向延长线也一定过圆心，只有轨道半径为R的粒子出射后可垂直打在MN上，，AB错误；
C．由洛伦兹力作为向心力可得，可知，对着圆心入射的粒子，速度越大，在磁场中轨迹半径越大，弧长越长，轨迹对应的圆心角越小，由，可知，运动时间t越短，，C错误；
D．当速度满足，粒子的轨迹半径为r=R，入射点、出射点、O点与轨迹的圆心构成菱形，射出磁场时的轨迹半径与最高点的磁场半径平行，如图所示
粒子的速度一定垂直打在MN板上，D正确。选D。
9．【答案】BD
【详解】A．根据右手定则可知，金属棒中电流方向是从M流向N，选项A错误；
BC．金属棒转动产生的电动势为，金属棒中电流大小为，则电阻中电流大小为，选项B正确，C错误；
D．根据能量守恒定律可知，外力做功的功率等于电路消耗的电功率，即，选项D正确。选BD。
10．【答案】CD
【详解】A．由图可知①和互感器接在火线和零线之间，为电压表，②及互感器接在同一条线上，测得是电流，为电流表，A错误；
BC．由，可知采用高压输电减少输电线中的电流，由，可知减少输电线路上的损耗，B错误，C正确；
D．若不考虑变压器自身的能量损耗，电厂输送电功率为，D正确。选CD。
11．【答案】AB
【思路点拨】本题考查电磁感应的功能关系；解决这类问题的关键时分析受力，进一步确定运动性质，并明确判断各个阶段及全过程的能量转化。
【详解】A．由于上滑过程中，物体做加速减小的变减速直线运动，平均速度小于，A正确；
B．经过同一位置时：下滑的速度小于上滑的速度，下滑时棒受到的安培力小于上滑所受的安培力，则下滑过程安培力的平均值小于上滑过程安培力的平均值，所以上滑导体棒克服安培力做功大于下滑过程克服安培力做功，B正确；
C．上滑过程中，减小的动能转化为焦耳热和棒的重力势能；故上滑过程中电阻R上产生的焦耳热小于减小的动能；故C错误；
D．根据感应电量经验公式知，上滑过程和下滑过程磁通量的变化量相等，则通过电阻R的电量相等，D错误。选AB。
12．【答案】BC
【详解】AB．已知PQ进入磁场时加速度恰好为零，则PQ在磁场一直匀速运动，由法拉第电磁感应定律，PQ产生的感应电动势不变，由闭合电路欧姆定律，电路中的电流不变。由右手定则，PQ中电流方向从Q到P，MN中电流方向从M到N。设时MN中电流为，若PQ刚出磁场后经一段时间后MN才进入磁场，由右手定则，MN中电流方向从N到M，即此时电流立即反向。MN刚进磁场时的速度与PQ刚进磁场时相同，MN进入磁场后仍匀速运动，因此电流大小不变，A错误，B正确；
C．PQ刚进磁场时，MN两端的电势差记为，若PQ还未离开磁场时MN已进入磁场，根据题设此时两导体棒速度相等，回路电流为零，MN两端的电势差（导体棒切割磁场产生的电动势）为，两导体棒均未离开磁场前做匀加速运动，电动势均匀增大，当PQ离开磁场时，MN的速度大于其刚进入磁场时的速度，其两端的电势差U发生突变，且略大于，此后MN做加速度减小的减速运动，MN两端的电势差逐渐减小，C正确；
D．只有两导体棒同时在磁场中运动时，MN两端的电势差才等于，但不会恒定不变，D错误。选BC。
13．【答案】(1)CD，(2)1000，(3)A
【详解】（1）A．使用欧姆表“”档时，欧姆表盘中值电阻代表欧姆表的内阻，但使用其他挡位时，欧姆表的内阻等于欧姆表盘中值电阻乘以倍率，A错误；
B．在使用欧姆挡进行短接调零时，流经表头的电流最大，指针指向刻度盘的最右端，B错误；
C．使用多用电表前，需调整指针定位螺丝，使指针指到零刻度线，C正确；
D．用欧姆表测电阻时，改变不同倍率的欧姆挡后，欧姆表的内阻发生了变化，所以需要重新进行欧姆调零，D正确。选CD。
（2）选择欧姆表“”挡时，发现表针偏转角度极小，说明流经表头的电流很小，待测电阻较大，因此要选择更大的挡位，选填1000。
（3）多用电表欧姆挡内部电源正极连接黑表笔，电流从黑表笔流出，这样可以使用多用电表测量二极管的正向电阻。选A。
14．【答案】(1)甲；，(2)偏小
【详解】（1）[1]为减小误差，电流表的电阻应远远小于滑动变阻器的电阻，要求R的阻值很大，R应选滑动变阻器甲；
[2]为了使滑动变阻器接入电路的阻值较大，电源选择电动势较大的；
（2）根据闭合电路的欧姆定律及电路特点可得，闭合，调节R使电流表满偏，闭合，调节使电流表半偏，电路中的总电流，故，通过电阻箱的电流，根据并联电路的特点知，若认为内阻，结果比真实值偏小。
15．【答案】(1)，(2)25J，(3)
【详解】（1）根据题意可得，从线圈处于中性面开始计时，线圈中感应电动势的瞬时表达式为，线圈转过时，电动势的瞬时值为
（2）由闭合电路欧姆定律可得，其中，联立解得，线圈每转过一周，外力所做的功等于整个回路产生的焦耳热，则有，代入数据解得
（3）线圈转过的过程中，线圈转过角度为，流过电阻R的电量为，解得
16．【答案】（1）；（2）1∶20；240∶11。
【详解】（1）由题意可知输电线损耗功率为
由热功率公式，代入数据解得输电线电流大小为
（2）原线圈中输入电流大小为，所以升压变压器原副线圈匝数比为，这样由变压器规律得升压后电压大小为，到达降压变压器原线圈的电压大小为，所以降压变压器原副线圈匝数比为
17．【答案】（1）；（2）；（3）
【详解】（1）粒子在Q点进入磁场时速度为，沿x方向的分速度vx=v0=vcs30°，得
（2）粒子恰好能回到电场，即粒子在磁场中轨迹的左侧恰好与y轴相切，设半径为R，根据几何关系可得R（1+sin30°）=3L，解得R=2L，根据洛伦兹力提供向心力可得，联立可得磁感应强度的大小
（3）粒子在电场和磁场中做周期性运动，轨迹如图
粒子从P到Q的时间为，在磁场中做一次圆周运动的时间 ，粒子从离开P点到第三次经过x轴所需的时间
18．【答案】(1)，(2)，(3)
【详解】（1）设cd边进入磁场时速度大小为，cd边中电流大小为，则有，设线框质量为m，对线框有，联立解得，设ef边进入磁场时速度大小为，ef边中电流大小为，则有，对线框有，联立解得，则cd边和ef边通过磁场的速度大小之比为
（2）对线框，从静止下滑至cd边刚进入磁场过程，线框加速度大小a，则有，，解得，，
（3）cd边、ef边穿过磁场过程中，回路中产生的焦耳热相同设为Q，则有，cd边穿过磁场和ef边穿过磁场过程过程，ab边产生的焦耳热分别为和，则有，，整个线框穿过磁场过程中，ab中产生的焦耳热为