2021-2022学年四川省资阳中学高二（下）3月月考物理试题 （解析版）

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2021-2022学年四川省资阳中学高二（下）3月月考物理试题  （解析版）一、选择题：本题共10小题，每小题4分，总分40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，第8-10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。1. 电磁学的成就极大地推动了人类社会的进步。下列说法正确的是（　　）A. 甲图中，奥斯特通过实验研究，总结出电磁感应现象中感应电流方向规律B. 乙图电路中，开关断开瞬间，灯泡会突然闪亮一下，并在开关处产生电火花C. 丙图中，在真空冶炼中，可以利用高频电流产生的涡流冶炼出高质量的合金D. 丁图中，楞次通过实验研究，发现了电流周围存在磁场【答案】C【解析】【分析】【详解】A．楞次总结出判断电磁感应现象中感应电流方向的规律，故A错误；B．乙图电路中，开关断开瞬间，灯泡立即熄灭，开关处电压等于电源的电动势加上自感电动势，开关处可能会产生电火花，故B错误；C．丙图中，在真空冶炼中，可以利用高频电流产生的涡流冶炼出高质量的合金，故C正确；D．奥斯特通过实验研究，发现了电流周围存在磁场，故D错误。故选C。2. 如图所示，三只完全相同的灯泡L1、L2、L3分别与电阻R、电感L、电容C串联，再并联到电压有效值不变、频率可调的交流电源上，当交变电流的频率为50Hz时，三只灯泡恰好正常发光。现仅将交变电流的频率降低到40Hz，则下列说法正确的是（　　）A. 三灯均变暗B. 三灯亮度均不变C. L1亮度不变、L2变亮、L3变暗D. L1亮度不变、L2变暗、L3变亮【答案】C【解析】【分析】【详解】将交变电流的频率降低时，电阻R的阻值不随频率而变化因电源交变电压不变，灯泡L1的电压不变，L1亮度不变；电感L的感抗减小，流过L2的电流增大，L2变亮；电容C的容抗增大，流过L3的电流减小，L3变暗。故选C。3. 如图甲所示，水平桌面上固定着一根绝缘的长直导线，矩形导线框abcd靠近长直导线静止放在桌面上。当长直导线中的电流按图乙所示的规律变化时（图甲中电流所示的方向为正方向），则（　　）
 A.  t1到t2时间内，线框内电流的方向为abcda，线框受力向右B. t2到t3时间内，线框内电流的方向为abcda，线框受力向左C. 0到t2时间内，线框内感应电流方向不变，线框受力方向也不变D. t1到t3时间内，线框内感应电流方向不变，线框受力方向改变【答案】D【解析】【详解】A．t1到t2时间内，根据安培定则可知导线框所在处的磁场方向垂直纸面向里，直导线中的电流减小，所以穿过线框的磁通量减小，根据楞次定律，可得线框中感应电流方向为abcda，根据左手定则可知导线框所受安培力向左，故A错误；B．同理t2到t3时间内，长直导线中的电流向下且增大，根据安培定则可知导线框所在处的磁场方向垂直纸面向外，直导线中的电流增大，所以穿过线框的磁通量增大，根据楞次定律，可得线框中感应电流方向为abcda，根据左手定则可知导线框所受安培力向右，故B错误；C．同理0到t1时间内，根据安培定则可知导线框所在处的磁场方向垂直纸面向里，直导线中的电流增大，所以穿过线框的磁通量增加，根据楞次定律，可得线框中感应电流方向为adcba，故0到t2时间内，线框内感应电流方向改变，故C错误；D．t1到t2时间内线框中感应电流方向为abcda，根据左手定则可知导线框所受安培力向左，t2到t3时间内线框中感应电流方向为abcda，根据左手定则可知导线框所受安培力向右，故t1到t3时间内，线框内感应电流方向不变，线框受力方向改变，故D正确。故选D。4. 正弦电流和方波电流随时间变化的关系图像如图所示，四图中电流的最大值均为，下列说法正确的是（　　）A. 图甲为交流电，频率为，电流有效值为B. 图乙为直流电，频率为，电流有效值为C. 图丙为直流电，频率为，电流有效值为D. 图丁为交流电，频率为，电流有效值为【答案】D【解析】【详解】A．由图甲可知，此电流为正选交流电，频率为电流有效值为故A错误；B．由图乙可知，此电流大小改变方向不变，不是交流电，频率为电流有效值为故B错误；C．由图丙可知，此电流大小改变方向不变，不是交流电，频率为根据电流的热效应有解得故C错误；D．由图丁可知，此电流为矩形交流电，频率为根据电流的热效应有解得故D正确。故选D。5. 在一小型交流发电机中，矩形金属线圈的面积为S，匝数为n，线圈总电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕轴（从上往下看逆时针转动）以角速度匀速转动，从如图甲所示的位置作为计时的起点，产生的感应电动势随时间的变化关系如图乙所示，矩形线圈与阻值为R的电阻构成闭合电路，下列说法中正确的是（    ）A. 在时间内，通过电阻R电流方向先向上然后向下B. 在时间内，穿过线圈的磁通量的变化量为零C. 时刻穿过线圈的磁通量的变化率大小为D. 在时间内，通过电阻R的电荷量为【答案】D【解析】【详解】A．在时间内根据右手定则可知电流方向不变，始终向上，A选项错误；B．在时间内，穿过线圈的磁通量由正向变为负向，磁通量的变化量为不为零，故B选项错误；C．时刻线圈产生的感应电动势最大，为，根据法拉第电磁感应定律所以磁通量的变化率大小为故C错误；D．在时间内，通过电阻R的电荷量故故D选项正确。故选D。6. 如图所示，理想变压器的输入端接交流电源，、和阻值相等。若当开关S断开时，通过的电流为，当开关S闭合时，通过的电流为，且，则变压器原、副线圈的匝数之比为（   ）A.  B.  C.  D. 【答案】B【解析】【详解】当通过R1的电流为I时有U - IR = U1，，根据理想变压器原副线圈电压与匝数比的关系有当通过R1的电流为时有，，根据理想变压器原副线圈电压与匝数比关系有联立解得U = 17IR，故选B。7. 如图所示，MN和PQ是两根足够长、电阻不计的相互平行、竖直放置的光滑金属导轨，匀强磁场垂直导轨平面。有质量和电阻的金属杆，始终与导轨垂直且接触良好。开始时，将开关S断开，让金属杆由静止开始下落，经过一段时间后，再将S闭合。金属杆所受的安培力、下滑时的速度分别用F、v表示；通过金属杆的电流、电量分别用i、q表示。若从S闭合开始计时，则F、v、i、q分别随时间t变化的图像不可能正确的是（　　）A.  B.  C.  D. 【答案】C【解析】【详解】让金属杆由静止开始自由下落，经过一段时间后具有速度v，闭合开关S后，回路产生感应电流，金属杆受到安培力竖直向上，可能有以下三种情况：若此刻安培力等于重力，金属杆做匀速运动，安培力、运动速度、电流都不变，通过金属杆的电量与时间成正比，此情况ABCD不可能正确；若此刻安培力大于重力，金属杆将做加速度减小的减速运动，直至匀速运动，安培力、运动速度、电流先变小后不变，通过金属杆的电量与时间不成正比，此情况BD可能正确；若此刻安培力小于重力，金属杆将做加速度减小的加速运动，直至匀速运动，安培力、运动速度、电流先变大后不变，通过金属杆的电量与时间不成正比，此情况A可能正确；当开关闭合时，金属杆速度不为0，电路中电流不为0，故C不可能，符合题意，ABD不符合题意。故选C。8. 两个有界匀强磁场宽度均为L，磁感应强度大小相等，磁场方向如图所示，有一电阻均匀的、边长为L的等腰直角三角形金属线框在垂直于磁场边界的外力F作用下匀速通过整个磁场区域，线框平面始终与磁场垂直，初始时刻，三角形金属线框的前端恰处在磁场左边界处，规定线框中的逆时针电流方向为正，垂直纸面向里的磁通量方向为正方向，则在穿过磁场的整个过程中，下列线框中的感应电流和穿过线框中的磁通量随位移变化的图像中可能正确的是（　　）A.  B. C.  D. 【答案】BD【解析】【分析】【详解】AB．在0~L过程中，由右手定则可知感应电流方向为逆时针，且电流大小线性增大，在L~2L过程中，电流为顺时针方向，且电流大小线性增大，故A错误，B正确；CD．在0~L过程中，根据则可知C错误，D正确。故选BD。9. 由相同材料的导线绕成边长相同的甲、乙两个正方形闭合线圈，两线圈的质量相等，但所用导线的横截面积不同，甲线圈的匝数是乙的2倍。现两线圈在竖直平面内从同一高度同时由静止开始下落，一段时间后进入一方向垂直于纸面的匀强磁场区域，磁场的上边界水平，如图所示。不计空气阻力，已知下落过程中线圈始终平行于纸面，上、下边保持水平。在线圈下边进入磁场后且上边进入磁场前，可能出现的是（　　）
 A 甲和乙都加速运动B. 甲和乙都减速运动C. 甲加速运动，乙减速运动D. 甲减速运动，乙加速运动【答案】AB【解析】【分析】【详解】设线圈到磁场的高度为h，线圈的边长为l，则线圈下边刚进入磁场时，有感应电动势为两线圈材料相等（设密度为），质量相同（设为），则设材料的电阻率为，则线圈电阻感应电流为安培力为由牛顿第二定律有联立解得加速度和线圈的匝数、横截面积无关，则甲和乙进入磁场时，具有相同的加速度。当时，甲和乙都加速运动，当时，甲和乙都减速运动，当时都匀速。故选AB。10. 如图所示，两根质量均为m的金属棒垂直地放在光滑的水平导轨上，左、右两部分导轨间距之比为1:2，导轨间左、右两部分有大小相等、方向相反的匀强磁场，两棒单位长度的电阻相同，不计导轨电阻，现用水平恒力F向右拉棒，在棒向右运动距离为s的过程中，棒上产生的焦耳热为Q，此时棒和棒的速度大小均为v，此时立即撒去拉力F，设导轨足够长且两棒始终在不同磁场中运动，则下列说法正确的是（    ）A. v的大小等于B. 撤去拉力F后，棒的最终速度大小为，方向向右C. 撤去拉力F后，棒的最终速度大小为，方向向右D. 撤去拉力F后，整个回路产生的焦耳热为【答案】CD【解析】【详解】A.根据动能定理可知由AB棒上产生的焦耳热Q可知,可解得A错误;B.去掉F后最终稳定时,两棒的电动势相等有对AB棒,应用动量定理,有对CD棒,应用动量定理,有联立可解得速度方向向左,B错误;C.有B项分析知,,速度方向向右,C正确;D.根据能量守恒可知D正确;故选CD。二.实验题（每空2分总分14分，11题6分，12题8分）11. 某同学用如图所示的实验器材探究电磁感应现象。他连接好电路并检查无误后，闭合电键的瞬间观察到电流表G指针向右偏转。电键闭合后：（1）将滑动变阻器的滑动触头快速向接线柱C移动，电流计指针将___________偏（填“左”、“右”或“不”）；（2）将线圈A中的铁芯快速抽出，电流计指针将___________（填“左偏”、“右偏”或“不偏”）；（3）在产生感应电流的回路中，相当于电源的器材是___________；【答案】    ① 右    ②. 左偏    ③. 线圈B【解析】【分析】【详解】(1)[1]闭合电键的瞬间，穿过副线圈的磁通量增加，电流表G指针向右偏转，这说明副线圈磁通量增加，指针向右偏；将滑动变阻器的滑动触头加速向接线柱C移动，原线圈电路电流增大，穿过副线圈的磁通量增大，电流计指针将右偏。(2)[2]将线圈A中的铁芯快速抽出，穿过副线圈的磁通量减小，电流计指针将左偏。(3)[3]在产生感应电流的回路中，图中器材中线圈B相当于电源。12. 某学习小组在“研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”实验中采用了如图甲所示的实验装置。
 （1）实验需用螺旋测微器测量挡光片的宽度△d，如图乙所示，△d=___________mm；（2）在实验中，让小车以不同速度靠近螺线管，记录下光电门挡光时间△t内感应电动势的平均值E，改变速度多次实验，得到多组数据。这样的实验设计满足了物理实验中常用的控制变量法”，你认为小车以不同速度靠近螺线管过程中不变的量是∶在△t时间内__________；（3）得到多组△t与E的数据之后，若以E为纵坐标、△t为横坐标画出E-△t图像，发现图像是一条曲线不容易得出清晰的实验结论，为了使画出的图像为一条直线，最简单的改进办法是以__________为横坐标；（4）根据改进后画出的图像得出的结论是∶在误差允许的范围内__________。【答案】    ①. 5.663#5.664#5.6655.666#5.667    ②. 穿过线圈的磁通量的变化量    ③.     ④. 感应电动势与磁通量变化率成正比（或者在磁通量变化量相同的情况下，感应电动势与时间成反比）【解析】【详解】（1）[1]螺旋测微器固定刻度为5.5mm，可动刻度为，所以最终读数为；（2）[2]在挡光片每次经过光电门的过程中，磁铁与线圈之间相对位置的改变量都一样，穿过线圈磁通量的变化量都相同。（3）[3]根据因不变，E与成正比，横坐标应该是。（4）[4]感应电动势与磁通量变化率成正比（或者在磁通量变化量相同的情况下，感应电动势与时间成反比）。三.计算题（总分46分）13. 如图所示，某发电机的输出功率为5×104 W，输出电压为250 V，输电线路总电阻R=60 Ω，理想升压变压器的匝数比n1：n2=1：20，为使用户获得220 V电压，求：（1）输电线路损失的功率为多大？（2）降压变压器的匝数比是多少？【答案】△P =6×103 W；【解析】【详解】（1）根据变压器电压关系: = 得，U2=5×103 V，变压器功率关系：P2=P1 ，输电线上的电流I2= =10 A ，输电线上的功率损失：△P=I22R=6×103 W（2）降压变压器的输入电压：U3=U2﹣I2R=4400 V 根据降压变压器电压关系： = = 14. 如图所示，两根平行的光滑金属导轨、，距离为L，与左侧从M，P间连接的电阻R构成一个固定的水平U型导体框架，导轨电阻不计且足够长。框架置于一个方向竖直向下，范围足够大的匀强磁场中，磁感应强度为B，磁场左侧边界是。质量为m、电阻为r、长度为L的导体棒垂直放置在两导轨上，并与导轨接触良好，给导体棒一个水平向右的初速度进入磁场区域，求：（1）导体棒进入磁场瞬间加速度的大小；（2）导体棒运动全过程中电阻R上产生的热量QR；（3）导体棒在磁场中运动的位移x。
 【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）根据法拉第电磁感应定律，导体棒进入磁场瞬间感应电动势为根据闭合电路欧姆定律得根据安培力公式得根据牛顿第二定律得联立解得导体棒进入磁场瞬间加速度为（2）电阻R与电阻r串联，根据焦耳定律公式可得又因为能量守恒得联立解得（3）当导体棒速度减为零时，由动量定理得又因联立解得变形得15. 如图所示，倾角为θ=37°的足够长的平行导轨顶端bc间、底端ad间分别连一电阻，其阻值为R1＝R2＝2r，两导轨间距为L=1m．在导轨与两个电阻构成的回路中有垂直于轨道平面向下的磁场，其磁感应强度为B1=1T．在导轨上横放一质量m=1kg、电阻为r=1Ω、长度也为L的导体棒ef，导体棒与导轨始终良好接触，导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ=0.5．在平行导轨的顶端通过导线连接一面积为S＝0.5m2、总电阻为r、匝数N=100的线圈(线圈中轴线沿竖直方向)，在线圈内加上沿竖直方向,且均匀变化的磁场B2(图中未画),连接线圈电路上的开关K处于断开状态，g=10m/s2,不计导轨电阻．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之后的一段时间内,电阻R1上产生的焦耳热为Q=0.5J,那么导体下滑的距离是多少？(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的取值范围？（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）【答案】⑴⑵⑶【解析】【详解】⑴对导体棒,由牛顿第二定律有                         ①其中                             ②由①②知,随着导体棒的速度增大,加速度减小,当加速度减至0时,导体棒的速度达最大，有                       ③⑵导体棒从静止释放到稳定运行之后的一段时间内,由动能定理有                ④根据功能关系有                          ⑤根据并联电路特点得                            ⑥由③④⑤⑥联立得                                ⑦⑶开关闭合后，导体棒ef受到的安培力         ⑧干路电流                ⑨电路的总电阻                  ⑩根据电路规律及⑨⑩得                     ⑪由⑧⑪联立得                             ⑫当安培力较大时         ⑬由⑫⑬得                            ⑭当安培力较小时         ⑮由⑫⑮得                          ⑯故为使导体棒静止于倾斜导轨上，磁感应强度的变化的取值范围为：                             ⑰根据楞次定律和安培定则知闭合线圈中所加磁场：若方向竖直向上，则均匀减小；若方向竖直向下，则均匀增强．