广东省广州市广雅中学2022-2023学年高二物理下学期3月月考试题（Word版附解析）

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2022学年下学期高二年级3月阶段性测试物理本试卷共4页，共15小题，满分100分。考试用时75分钟注意事项：1．答卷前，考生务必将自己的姓名、班级、考生号、和座位号填写在答题卡上。用2B铅笔在答题卡相应位置上填涂考生号。2．作答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目选项的答案信息点涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案。答案不能答在试卷上。3．非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答，答案必须写在答题卡上各题目指定区域内相应位置上；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新答案；不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答无效。4．考生必须保证答题卡的整洁。考试结束后，将试卷和答题卡一并交回。一、单项选择题，本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确。1. 如图所示，关于电磁现象，下列说法正确的是（　　）A. 甲图，用细金属丝将直导线水平悬挂在磁铁的两极间，当通以如图所示的电流时，导线会向左摆动一定角度B. 乙图，是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，铁块中产生涡流，从而产生大量热量，冶炼金属C. 丙图，通电线圈在磁场作用下转动，机械能转化为电能D. 丁图，当用力让线圈发生转动时，电流表就有电流通过，利用此原理可制成电动机【答案】B【解析】【详解】A．甲图，用细金属丝将直导线水平悬挂在磁铁的两极间，当通以如图所示的电流时，根据左手定则可知导线受到向右的安培力，导线会向右摆动一定角度，A错误；B．乙图，是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，铁块中产生涡流，铁块中产生大量热量，从而冶炼金属，B正确；C．丙图，通电线圈在磁场作用下转动，电能转化为机械能，C错误；D．丁图，当用力让线圈发生转动时，线圈磁通量发生变化，产生感应电动势，电流表就有电流通过，利用此原理可制成发电机，D错误。故选B。2. 如图，直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于ab边向上．当金属框绕ab边以角速度ω逆时针转动时，a、b、c三点的电势分别为Ua、Ub、Uc．已知bc边的长度为l．下列判断正确的是（　　）A. Ua＞Uc，金属框中无电流B. Ub＞Uc，金属框中电流方向沿a﹣b﹣c﹣aC. Ubc=﹣Bl2ω，金属框中无电流D. Ubc=Bl2ω，金属框中电流方向沿a﹣c﹣b﹣a【答案】C【解析】【详解】试题分析：因为当金属框绕轴转运时，穿过线圈abc的磁通量始终为0，故线圈中无感应电流产生，选项BD错误；但对于bc与ac边而言，由于bc边切割磁感线，故bc边会产生感应电动势，由右手定则可知，c点的电势要大于b点的电势，故Ubc是负值，且大小等于Bl×=Bl2ω，故选项C正确；对于导体ac而言，由右手定则可知，c点的电势大于a点的电势，故选项A错误，所以选项C是正确的．考点：导合格切割磁感线产生感应电动势．【名师点睛】该题既可以通过法拉第电磁感应定律得出线圈abc的感应电流情况，又可以通过对bc边和ac边的研究，看它们切割磁感线时产生感应电动势的大小，判断导线端点的电势大小情况． 3. 某研究性学习小组的同学设计的电梯坠落应急安全装置如图所示，在电梯挂厢上安装永久磁铁，并在电梯的井壁上铺设闭合线圈，这样可以在电梯突然坠落时减小对电梯内乘客的伤害。当电梯中的永久磁铁坠落至图示位置时（　　）A. 该安全装置使电梯停在空中B. 线圈A、B中的感应电流方向相反C. 只有线圈A在阻碍电梯下落D. 只有线圈B在阻碍电梯下落【答案】B【解析】【详解】A．电梯速度为零时，穿过两线圈的磁通量均没有变化，根据楞次定律可知，线圈对电梯均没有力的作用，该安全装置并不能使电梯停在空中，故A错误；B．当电梯运动时，穿过两线圈的磁通量方向相同，一个增加一个减少，根据楞次定律可知，两线圈产生的感应磁场方向相反，根据安培定则可知，两线圈产生的感应电流方向相反，故B正确；CD．由上知，两线圈均产生感应电流，感应电流产生的磁场，均阻碍电梯的运动，故CD错误。故选B。4. 一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交流电源上，在一个周期内产生的热量为，该电阻上电压的峰值均为u0，周期均为T，如图所示。则Q方∶Q正等于（　　）A. 1∶ B. ∶1 C. 1∶2 D. 2∶1【答案】D【解析】【分析】【详解】由有效值概念知，一个周期内产生的热量可得故D正确，ABC错误。故选D。5. 如图所示是发电厂通过升压变压器进行高压输电，接近用户端时再通过降压变压器降压给用户供电的示意图（图中变压器均可视为理想变压器。图中电表均为理想交流电表）。设发电厂输出的电压一定，两条输电线总电阻用表示，变阻器R相当于用户用电器的总电阻。当用电器增加时，相当于R变小，则当用电进入高峰时，下列说法错误的是（　　）A. 电压表、的读数均不变，电流表的读数增大，电流表的读数减小B. 电压表、的读数均减小，电流表、的读数均增大C. 电压表、的读数之差与电流表的读数的比值不变D. 输电线路损耗的功率增大【答案】A【解析】【详解】AB．因发电厂的输出电压一定，因此可知升压变压器的原线圈的电压不变，即不变，由可知升压变压器的副线圈的电压不变，即电压表的示数不变；进入用电高峰，电阻R降低，假设电压表的电压不变，由可知电流表得电流增大，由可知电流表降压变压器得输入端得电流增大，即电流表的示数增大，由可知输入电流增大，即电流表示数增加；由可知降压变压器原线圈的电压降低，即电压表降低，由可知降压变压器的副线圈的电压降低，即降低，故A错误，B正确；C．电流表的读数之差与电流表的读数的比值不变，等于输电线的电阻值，故C正确；D．根据，又输电线上的电流增大，电阻不变，所以输电线上的功率损失增大，故D正确。由于本题选择错误的，故选A。6. 如图所示，电路中有两个相同的灯泡、，电感线圈L的电阻可忽略。下列说法正确的是（　　）A. 闭合开关S的瞬间，、L2逐渐变亮B. 闭合开关S的瞬间，立即变亮，逐渐变亮，最终比亮C. 断开开关S的瞬间，L1、一起缓慢熄灭D. 断开开关S瞬间，L1缓慢熄灭，先变亮一下然后才熄灭【答案】C【解析】【详解】A B．闭合开关S的瞬间，灯泡L2立刻亮，而线圈L阻碍灯泡L1所在支路的电流增大，所以灯泡L1慢慢变亮，因为电感线圈L的电阻可忽略，所以最终与一样亮，故AB错误；C D．由于L的电阻不计，电流稳定时各支路的电流是相等的，所以断开S后通过L1、L2的电流从原来的大小开始减小，所以、一起缓慢熄灭，C正确，D错误。故选C。7. 如图甲所示，光滑导轨水平放置在与水平方向成角斜向下的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示（规定斜向下为正方向），导体棒垂直导轨放置，除电阻R的阻值外，其余电阻不计，导体棒在水平外力作用下始终处于静止状态。规定的方向为电流的正方向，水平向右的方向为外力的正方向，斜向右下方为安培力的正方向，则在时间内，能正确反映电阻R的热功率P、流过导体棒的电流i、导体棒所受水平外力F及安培力随时间t变化的图像正确的是（　　）A.  B. C.  D. 【答案】C【解析】【详解】B．由法拉第电磁感应定律，有由图乙知，B的变化率不变，即保持不变，则感应电动势保持不变，电路中电流不变，B错误；A．根据，电阻R的热功率P恒定不变，A错误；C．根据楞次定律判断可知中感应电流从b到a，当B为负值时，安培力的方向垂直于磁感线斜向右下方，根据平衡条件可知，外力水平向左，为负值，大小为B为正值时，外力水平向右，为正值，大小为C正确；D．根据安培力可知，导体棒所受安培力随B的变化而变化，D错误。故选C。二、多项选择题，本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。8. 半径分别为r和2r的同心圆导轨固定在同一水平面内，一长为r，电阻为R的均匀直导棒AB置于圆导轨上面，BA的延长线通过圆导轨中心O，装置的俯视图如图所示，整个装置位于一匀强磁场中，磁感应强度的大小为B，方向竖直向下，在两环之间接阻值为R的定值电阻和电容为C的电容器，直导体棒在水平外力作用下以角速度绕O逆时针匀速转动，在转动过程中始终与导轨保持的良好接触，导轨电阻不计，下列说法正确的是（　　）A. 金属棒中电流从A流向B B. 金属棒两端电压为C. 电容器的M板带正电 D. 电容器所带电荷量为【答案】CD【解析】【详解】A．根据右手定则可知，金属棒AB逆时针切割磁感时，产生的感应电流应该是从B向A，故A错误；B．据E感=以及v=rω可得切割磁感线时产生的电动势E感=切割磁感线的导体相当于电源，则AB两端的电压相当于电源的路端电压，根据闭合电路欧姆定律可知故B错误；C．切割磁感线的AB相当于电源，在AB内部电流方向由B向A，故金属棒A相当于电源正极，故与A接近的电容器M板带正电，故C正确；D．由B分析知，AB两端的电压为，好电容器两端的电压也是，故电容器所带电荷量Q=CU=故D正确。故选CD。9. 如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数分别为匝、匝和匝，原线圈串联一个电阻，并接入内阻不计的正弦交流电源，其电动势为E且保持不变；两个副线圈分别接电阻和。开关S断开时，理想电流表读数为；开关S闭合时，理想电流表读数为。不计线圈电阻，则（　　）A.  B. C.  D. 【答案】BD【解析】【详解】AB．开关S断开时，理想电流表读数为，且匝、匝，故得由可得故A错误，B正确；CD．由输出功率等于输入功率，可知得即由则故C错误，D正确。故选BD。10. 在如图所示的甲、乙、丙中除导体棒ab可动外，其余部分均固定不动。甲图中的电容器C原来不带电，设导体棒、导轨和直流电源的电阻均可忽略，导体棒和导轨间的摩擦不计。图中装置均在水平面内，且都处于方向垂直水平面（即纸面）向下的匀强磁场中，导轨足够长，今给导体棒一个向右的初速度v0，导体棒的最终运动状态是（　　）A. 三种情况下，导体棒最终均静止B. 图甲、丙中导体棒最终将以不同的速度做匀速运动；图乙中导体棒最终静止C. 图甲、丙中，导体棒最终将以相同的速度做匀速运动D. 甲、乙两种情况下，电阻R上产生的焦耳热一定不同【答案】BD【解析】【详解】ABC．题图甲中，导体棒向右运动切割磁感线产生感应电流而使电容器充电，当电容器极板间电压与导体棒产生的感应电动势相等时，电路中没有电流，导体棒不受安培力，其向右做匀速运动；题图乙中，导体棒向右运动切割磁感线产生感应电流，通过电阻R转化为内能，导体棒速度减小，当导体棒的动能全部转化为内能时，导体棒静止；题图丙中，导体棒先受到向左的安培力作用向右做减速运动，速度减为零后再在安培力作用下向左做加速运动，当导体棒产生的感应电动势与电源的电动势相等时，电路中没有电流，导体棒向左做匀速运动，故AC错误，B正确；D．题图甲中，导体棒的部分动能转化为内能，题图乙中，导体棒的动能全部转化为内能，故有Q甲<Q乙，故D正确。故选BD三、实验题（共16分）11. 某实验小组在“探究影响感应电流方向因素”实验中，利用如图所示的实物电路进行探究。（1）将实物电路连接完整______。（2）电路连接完成后，闭合开关瞬间，发现灵敏电流计的指针向右偏转了一下。指针停止摆动后，开关保持闭合状态，将滑动变阻器的滑片迅速向右滑动，灵敏电流计指针将____________；保持滑动变阻器滑片不动，将线圈A从线圈B中迅速拔出时，灵敏电流计指针将________________。（两空均选填“向左偏转”“向右偏转”或“不偏转”）（3）进一步实验，为探究感应电流方向的规律，应研究原磁场方向、磁通量的变化情况、____________三者的关系。在实验过程中，除了查清流入灵敏电流计的电流方向与指针偏转方向之间的关系之外，还应查清_____________（选填“A”“B”或“A和B”）中导线的绕制方向。（4）某同学在完成实验后未断开开关，也未把A、B两线圈和铁芯分开放置。在拆除电路时突然被电击了一下，则被电击是在拆除______________（选填“A”或“B”）线圈所在电路时发生的。分析可知，要避免电击发生，在拆除电路前应_____________（选填“断开开关”或“把A、B线圈分开放置”）。【答案】    ①.     ②. 向左偏转    ③. 向左偏转    ④. 感应电流产生的磁场方向    ⑤. A和B    ⑥. A    ⑦. 断开开关【解析】【详解】（1）[1] 实验电路图如图所示（2）[2]依题意“闭合开关开关瞬间，发现灵敏电流计的指针向右偏转了一下”，说明穿过线圈B的磁通量增加时，灵敏电流计的指针向右偏转。将滑动变阻器的滑片迅速向右滑动，电阻变大，电流变小，产生的磁场减弱，则穿过线圈B的磁通量变小，灵敏电流计的指针将向左偏转；[3]保持滑动变阻器滑片不动，将线圈A从线圈B中迅速拔出时，则穿过线圈B的磁通量变小，灵敏电流计的指针将向左偏转。（3）[4]为探究感应电流方向的规律，应研究原磁场方向、磁通量的变化情况、感应电流产生的磁场方向三者的关系。[5]在实验过程中，除了查清流入灵敏电流计的电流方向与指针偏转方向之间的关系之外，还应查清线圈A和B中导线的绕制方向。（4）[6]在拆除线圈A时，A中的电流快速减小，由于自感作用，线圈A会产生很大的自感电动势，导致该同学被电击一下。[7]要避免电击发生，应在拆除电路前先断开开关。12. 在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中，（1）下列器材需要的有___________。A．干电池组   B．滑动变阻器   C．直流电压表  D．多用电表   E．学生电源（2）在实验中，某同学保持原线圈的电压以及副线圈的匝数不变，仅增加原线圈的匝数，副线圈两端的电压将___________（选填“增大”“减小”或“不变”）。（3）如图，当左侧线圈“0”“16”间接入9 V电压时，右侧线圈“0”“4”接线柱间输出电压可能是___________。A．3.1 V  B．2.5 V  C．2.0V   D．1.8V【答案】    ①. DE    ②. 减小    ③. CD【解析】【详解】（1）[1]AE．因为变压器两端要接入交流电源，才能起到变压的作用，所以不能用干电池，要用由交流输出的学生电源，故A错误，E正确；B．本实验不需要滑动变阻器，故B错误；CD．测量交流电压不能用直流电压表，要用多用电表，故C错误，D正确。故选DE；（2）[2]因为原副线圈的电压之比满足即所以保持原线圈的电压以及副线圈的匝数不变，仅增加原线圈的匝数时，副线圈两端的电压将减小；（3）[3] 因为当左侧线圈“0”“16”间接入9 V电压时，左侧线圈匝数为16n，右侧线圈接“0”“4”接线柱时，右侧线圈匝数为4n，所以当变压器为理想变压器时满足则因为实际情况时，变压器有漏磁，且线圈有焦耳热产生，故右侧输出电压应该小于2.25V。故选CD。四、解答题（共38分）13. 如图所示，垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t均匀变化。正方形硬质金属框abcd放置在磁场中，金属框平面与磁场方向垂直，电阻，边长。求（1）在到时间内，金属框中的感应电动势E；（2）在到时间内，金属框中电流I的大小和方向；（3）时，金属框ab边受到的安培力F的大小和方向。【答案】（1）0.08V；（2）0.8A，顺时针方向；（3）0.016N，方向垂直于ab向左【解析】【详解】（1）在到的时间内，磁感应强度的变化量，设穿过金属框的磁通量变化量为，有由于磁场均匀变化，金属框中产生的电动势是恒定的，有联立可得（2）设金属框中的电流为I，由闭合电路欧姆定律，有代入数据得由楞次定律及右手螺旋定则可知，金属框中电流方向为顺时针。（3）由图可知，时，磁感应强度为，金属框ab边受到的安培力代入数据得方向垂直于ab向左。14. 如图所示为一交流发电机的原理示意图，其中矩形线圈的边长，，匝数，线圈的总电阻，线圈在磁感强度的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，转速。线圈两端通过电刷E，F与阻值的定值电阻连接。计算时取3。（1）从线圈经过中性面开始计时，写出线圈中感应电动势随时间变化的函数表达式；（2）求此发电机在上述工作状态下的输出功率；（3）求从线圈经过中性面开始计时，经过时间通过电阻R的电荷量。 【答案】（1）；（2）；（3）0.2C【解析】【详解】（1）线圈经过中性面开始计时，则（2）电动势的有效值为发电机在上述工作状态下的输出功率解得（3）从线圈经过中性面开始计时，经过时间，感应电动势的平均值感应电流的平均值根据电流的定义式有解得q=0.2C15. 如图所示，在倾角的光滑斜面上，存在着两个磁感应强度大小相等、方向分别垂直斜面向上和垂直斜面向下的匀强磁场，两磁场宽度均为L，一质量为m、边长为L 的正方形线框的ab边距磁场上边界MN为L处由静止沿斜面下滑，ab边刚进入上侧磁场时，线框恰好做匀速直线运动。ab边进入下侧磁场运动一段时间后也做匀速直线运动。重力加速度为g。求： （1）ab边刚越过两磁场的分界线PQ时线框受到的安培力的大小；（2）线框再次匀速运动时的速度大小；（3）线框穿过上侧磁场的过程中产生的热量Q。 【答案】（1）；（2）；（3）。【解析】【详解】（1）线框进入磁场前沿斜面做匀加速运动，根据动能定理解得线框刚进入磁场时的速度为线框ab边进入磁场时产生的电动势为线框中的电流为ab边受到的安培力大小为线框匀速进入磁场，则有ab边刚越过PQ时，cd也同时越过了MN，则线框上产生的电动势线框中的电流为线框中ab边、cd边都受到安培力，则线框所受的安培力大小为（2）设线框再次匀速运动时的速度大小为，根据平衡条件解得（3）线框穿过上侧磁场的过程，根据能量守恒定律有解得线框穿过上侧磁场过程中产生的热量为