2022-2023学年山东省淄博第四中学高二下学期4月月考物理试题 解析版

这是一份2022-2023学年山东省淄博第四中学高二下学期4月月考物理试题 解析版，共22页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题，第三象限轨道半径分别为等内容，欢迎下载使用。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。
1. 关于传感器，下列说法正确的是（ ）
A. 传感器能将非电学量按一定规律转换成电学量
B. 金属热电阻是一种可以将电学量转换为热学量的传感器
C. 干簧管是能够感知电场的传感器
D. 热敏电阻的阻值都是随温度的升高而减小
答案：A
解析：A．传感器作为一种将其它形式的信号与电信号之间的转换装置，能将非电学量按一定规律转换成电学量。故A正确；
B．金属热电阻是将热学量转换为电学量的一种传感器，故B错误。
C．干簧管是把磁场的强弱转化为电路的通断的传感器，故C错误。
D．热敏电阻的阻值不一定随温度的升高而减小，故D错误。
故选A。
2. 关于电磁波下列说法正确的是（ ）
A. 麦克斯韦通过实验验证了“变化的电场产生磁场”和“变化的磁场产生电场”，并证实了电磁波的存在
B. 医院里常用X射线照射病房和手术室进行消毒
C. 一切物体都在辐射红外线，这种辐射与物体的温度有关
D. 电磁波的传播需要介质，其在介质中的传播速度等于光速
答案：C
解析：A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证明了电磁波的存在且测得了波速，故A错误；
B．X射线都有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体；对人体有一辐射，故不能用来消毒，故B错误；
C．一切物体都在不停地向外辐射红外线，这种辐射与物体的温度有关，物体的温度越高，辐射的红外线就越强，故C正确；
D．电磁波的传播不需要介质，电磁波在真空中的传播速度等于光速， 故D错误；
故选C。
3. 电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器．如图甲所示为电吉他的拾音器的原理图，在金属弦的下方置有一个连接到放大器的螺线管．一条形磁铁固定在管内，当拨动金属弦后，螺线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转为声音信号，若由于金属弦的振动，螺线管内的磁通量随时间的变化如图乙所示，则对应感应电流的变化为（ ）
A. B.
C. D.
答案：D
解析：A．根据法拉第电磁感应定律
感应电动势跟磁通量的变化率成正比，感应电流为
图像切线的斜率是磁通量的变化率，时，切线斜率是最大的，感应电动势最大，感应电流
最大，而A项t=0时，感应电流为零，所以A项错误；
B．当时，图像切线的斜率为零，感应电动势为零，感应电流为零，而B项中在时，感应电流不为零，所以B项错误；
C．当时，图像切线的斜率为最大，切线斜率的方向与t=0时的切线斜率方向相反，感应电动势最大，感应电流最大，所以C项错误；
D．当时，图像切线的斜率为零，感应电动势为零，感应电流为零，当时，图像切线的斜率为最大，感应电动势最大，感应电流最大，所以D项正确。
故选D。
4. 如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场中，两个分别与水平地面成37°和的光滑绝缘斜面交于A点，BC长度为5m。现分别从A点由静止释放可视为质点的甲、乙两带电小物块，运动一段距离后均在斜面上的某位置与斜面分离。已知甲、乙两物块的比荷大小之比为，不计两物块间的库仑力，重力加速度取，，。若甲物块沿斜面下滑到距A点2m处与斜面分离，则乙物块与斜面分离的位置距A点的距离为（ ）
A. 2.5mB. 2.125mC. 1.5mD. 1.125m
答案：C
解析：甲物块沿斜面下滑到距A点s甲=2m处与斜面分离
乙物块与斜面分离
又
联立得
又
解得
s乙=1.5m
故选C。
5. 如图所示，空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图甲中虚线所示。正方形金属线圈固定在纸面内，电阻为R，边长为a。线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中。t=0时磁感应强度的方向如图甲所示，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示，在t=0到1.5t0的时间间隔内（ ）
A. 线圈中感应电流方向先顺时针后逆时针
B. t0时刻电流不为0，安培力为0
C. 线圈所受安培力的最大值为
D. 线圈所受安培力的冲量大小为
答案：B
解析：A．在内垂直纸面向里的磁场在减小，由楞次定律可知，线圈会产生顺时针方向电流。在内垂直纸面向外的磁场增大，由楞次定律可知，线圈会产生顺时针方向电流。A错误；
B．线圈产生的电动势恒定，大小为
则线圈中感应电流大小为
t0时刻电流不为0，磁感应强度为零，安培力
B正确；
C．线圈所受安培力的合力对应的有效长度为
则安培力的最大值为
故C错误；
D．在内，安培力的冲量向左，为
在内，安培力的冲量向右，大小为
则总的冲量大小为
D错误。故选B。
6. 图中T是绕有两组线圈的闭合铁心，线圈的绕向如图所示，D是理想的二极管，金属棒ab可在两条平行的金属导轨上沿导轨滑行，磁场方向垂直纸面向里，若电流计G中有电流通过，则ab棒的运动可能是（ ）
A. 向左匀速运动B. 向右匀速运动
C. 向左匀加速运动D. 向右匀加速运动
答案：C
解析：AB．ab棒若做匀速移动，ab棒产生稳定的感应电动势，在右边的回路中产生稳定的感应电流，则左边线圈中产生稳定的磁场，在左边线圈中不产生感应电流，故AB错误；
C．导体棒向左加速移动，感应电流逐渐增大，根据右手定则，感应电流的方向由a到b，根据右手螺旋定则，在右边线圈中产生从上到下的磁场，则在左侧线框中产生从下到上的磁场且不断增强，根据楞次定律，通过电流计的电流方向从上到下，正好正向通过二极管，故C正确；
D．导体棒向右加速移动，感应电流逐渐增大，根据右手定则，感应电流的方向由b到a，根据右手螺旋定则，在右边线圈中产生从下到上的磁场，则在左侧线框中产生从上到下的磁场且不断增强，根据楞次定律，通过电流计的电流方向应该从下到上，但是由二极管反向电阻很大，因此电路中无电流，故D错误。
故选C。
7. 如图所示为某小型发电站高压输电示意图。发电机输出功率恒定，变压器均为理想变压器。在输电线路的起始端接入甲乙两个互感器（均为理想器材），两互感器原线圈的匝数比分别为200：1和1：20，降压变压器原副线圈的匝数比为200：1，电压表的示数为220V，电流表的示数为5A，输电线路总电阻，则下列说法正确的是（ ）
A. 互感器甲是电流互感器，互感器乙是电压互感器
B. 输电线路上损耗的功率约占输电总功率的4.5%
C. 用户端的电压为200V
D. 用户使用的用电设备增多，流过电流互感器的电流减小
答案：B
解析：A．互感器甲并联在零火线上，所以是电压互感器，互感器乙串联在电路中，是电流互感器，故A错误；
B．电流表的示数为5A，互感器原、副线圈的匝数比1：20，则线路上电流I=100A，线路上损耗的功率
电压表的示数为220V，匝数比为200：1，所以输送电压U=44000V，功率
P=UI=4400kW
则输电线路上损耗的功率约占输电总功率的
故B正确；
C．降压变压器初级电压
用户端的电压
选项C错误；
D．用户使用的用电设备增多，用户回路电流变大，则输送电流变大，流过电流互感器的电流变大，故D错误。
故选B。
8. 如图所示，固定金属圆环半径为L，在金属圆环的四个面积均等区域中有两个区域分别存在方向相反、磁感应强度大小均为B的匀强磁场。长为L的导体棒OA一端与圆环中心O点重合，另一端与圆环接触良好，在圆环和O点之间接一定值电阻R，其它电阻不计。当导体棒以角速度绕O点在纸面内匀速转动时，回路中产生的交变电流的有效值为（ ）
A. B. C. D.
答案：C
解析：导体棒切割磁感线产生的感应电动势为
根据题意导体棒在转动一周的时间T过程中只有一半的时间切割磁感线产生感应电流，所以有
解得
故选C。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 下图中关于磁场中的四种仪器的说法中正确的是（ ）
A. 甲图中回旋加速器加速带电粒子的最大动能与回旋加速器的半径无关
B. 乙图中不改变质谱仪各区域的电场磁场时击中光屏同一位置的粒子比荷相同
C. 丙图中自由电荷为负电荷的霍尔元件通上如图所示电流和加上如图磁场时N侧带负电荷
D. 丁图长宽高分别为a、b、c的电磁流量计流量Q一定，加上如图所示磁场，前后两个金属侧面的电压与a、b无关
答案：BCD
解析：A．回旋加速器中，由牛顿第二定律有
粒子射出时的动能为
联立解得
所以回旋加速器加速带电粒子的最大动能与回旋加速器的半径有关，故A错误；
B．带电粒子在加速电场中，由动能定理可得
带电粒子在复合场中，由共点力平衡条件可得
带电粒子在磁场中运动，由牛顿第二定律可得
联立解得
所以不改变质谱仪各区域的电场磁场时击中光屏同一位置的粒子比荷相同，故B正确；
C．丙图中自由电荷为负电荷的霍尔元件通上如图所示电流和加上如图磁场时，由左手定则可知，负电荷所受的洛伦兹力方向向左，所以N侧带负电荷，故C正确；
D．最终正负离子会受到电场力和洛伦兹力而平衡，即
而水的流量为
联立可得
所以前后两个金属侧面的电压与流量Q、磁感应强度以及c有关，与a、b无关，故D正确。
故选BCD。
10. 如图所示电路中，和是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其直流电阻可不计。在开关S接通和断开时，下列说法正确的是（ ）
A. S接通时，先达到最亮，稳定后与亮度相同
B. S接通时，先达到最亮，稳定后熄灭
C. 电路稳定后断开S时，先熄灭，闪亮后熄灭
D. 电路稳定后断开S时，闪亮后与一起熄灭
答案：BC
解析：AB．由于线圈的自感作用，S接通的瞬间通过线圈的电流很小相当于断路，此时通过的电流等于和R上电流之和，所以先达到最亮，后由于线圈的自感效应慢慢减小，通过的电流会慢慢减小，稳定后由于线圈的直流电阻可不计，此时被短路会熄灭，A错误，B正确；
CD．电路稳定后断开S的瞬间，由于L的自感作用，瞬间会产生很强的自感电动势，此时L和构成自感回路，由于不在回路中，所以会立即熄灭，而会闪亮，然后再熄灭，C正确，D错误。
故选BC。
11. 已知一理想的LC振荡电路中电流变化规律与单摆振动的变化规律同步，若在电容器开始放电时计时（此时摆球位于最大位移处），则（ ）
A. 单摆势能最大时，LC振荡电路中的电场能最大，磁场能为零
B. 单摆速度逐渐增大时，LC振荡电路中的电场能逐渐减小，磁场能逐渐增大
C. 单摆动能最大时，LC振荡电路的电容器刚放完电，电场能为零，电路中电流为零
D. 单摆速度逐渐减小时，LC振荡电路的电容器处于充电过程，电路中电流逐渐增大
答案：AB
解析：依题意得：
单摆的重力势能、LC振荡电路中的电场能、电容器的电荷量三个物理量同步变化；
单摆的动能、单摆的速度、LC振荡电路中的磁场能、回路的电流强度四个物理量同步变化；
A．单摆势能最大时，LC振荡电路中电场能、电容器的电荷量也最大，单摆的动能、单摆的速度、LC振荡电路中的磁场能、回路的电流强度都等于零，A正确；
B．单摆速度逐渐增大时，单摆的动能、LC振荡电路中的磁场能、回路的电流强度都增大，单摆的重力势能、LC振荡电路中的电场能、电容器的电荷量都减小，B正确；
C．单摆动能最大时，回路的电流强度最大，C错误；
D．单摆速度逐渐减小时，回路的电流强度也减小，D错误；
故选AB。
12. 如图甲所示，两固定平行且光滑金属轨道、与水平面成，M、P之间接电阻箱R，电阻箱的阻值范围为，导轨所在空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度为。质量为m的金属杆水平放置在轨道上，其接入电路的电阻值为r。现从静止释放杆，测得最大速度为。改变电阻箱的阻值R，得到与R的关系如图乙所示。已知轨道间距为，重力加速度取，轨道足够长且电阻小计（，）。则（ ）
A. 金属杆滑动时产生的感应电流方向是
B. 金属杆的质量为
C. 金属杆的接入电阻
D. 当时，杆匀速下滑过程中R两端电压为
答案：AC
解析：A．由右手定则可知杆中电流方向为，故A正确；
BC．当速度达到最大时，导体棒的加速度为零，即受力平衡，由平衡条件可知
解得
结合图像可得
，
故B错误，C正确；
D．当时，结合图像可知最终的速度为，则可知此时得电动势为
根据串联电路得分压原理可得杆匀速下滑过程中R两端电压为
故D错误。
故选AC。
第Ⅱ卷（共60分）
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 利用通电导线在磁场中受到的安培力与磁感应强度的关系可以测定磁感应强度的大小。实验装置如图所示，弹簧测力计下端挂一矩形线圈，宽为l，匝数为N，线圈平面与纸面平行。线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面。当开关未闭合时弹簧测力计的示数为（不计连接线框的导线对线框的作用力），它表示的是________；再闭合开关，调节滑动变阻器的滑动片使电流表读数为I，电流方向如图所示，此时弹簧测力计的示数增大为，由此可知磁感应强度的方向垂直纸面向________（选填：“里”或“外”），大小为___________（用题目中所给出的物理量表示）。
答案： ①. 矩形线圈的重力 ②. 里 ③.
解析：[1]当开关未闭合时，线框中没有电流，不受安培力作用，则弹簧秤读数等于矩形线圈的重力。
[2]闭合开关，弹簧秤读数增大，说明线框受向下的安培力，由左手定则可知，磁感应强度的方向垂直纸面向里。
[3]由平衡条件有
解得
14. 某兴趣小组用如图甲所示的可拆变压器进行“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验。
（1）下列说法正确的是___________。
A． 变压器工作时，通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈
B． 变压器工作时在原线圈上将电能转化为磁场能，在副线圈上将磁场能转化为电能
C． 理想变压器的输入功率等于输出功率，没有能量损失
D． 变压器副线圈上不接负载时，原线圈两端电压为零
（2）实际操作中将电源接在原线圈的“0”和“800”两个接线柱之间，测得副线圈的“0”和“400”两个接线柱之间的电压为3.0V，则可推断原线圈的输入电压可能为___________。
A． 3V B． 5.3V C． 6.0V D． 6.2V
（3）图乙为某电学仪器原理图，图中变压器为理想变压器。左侧虚线框内的交流电源与串联的定值电阻可等效为该电学仪器电压输出部分，该部分与一理想变压器的原线圈连接；一可变电阻R与该变压器的副线圈连接，原、副线圈的匝数分别为、。在交流电源的电压有效值不变的情况下，调节可变电阻R的过程中，当=___________时，R获得的功率最大。
答案： ①. BC ②. D ③.
解析：（1）[1]A．变压器是通过互感工作，而不是通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈，故A错误；
B．变压器工作时在原线圈上将电能转化为磁场能，在副线圈上将磁场能转化为电能，故B正确；
C．理想变压器忽略能量损失，原线圈输入功率全部转到副线圈输出功率，故C正确；
D．变压器的原线圈两端电压由发电机提供，则副线圈上不接负载时，原线圈两端电压不变，不为0，故D错误。
故选BC。
（2）[2]若是理想变压器，则变压器线圈两端的电压与匝数的关系为
当变压器的原线圈接“0”和“800”两个接线柱之间，副线圈的“0”和“400”两个接线柱时，可知原副线圈匝数比为2:1，副线圈电压为3V，则原线圈电压应该为6V；实际操作中，不是理想变压器，需要考虑损失部分，则原线圈所接电压大于6V。
故选D。
（3）[3]把变压器和R等效为一个电阻R1，R0当做电源内阻，当内外电阻相等时，即
此时，输出功率最大，根据
得
将公式
代入上式，可得
从而得出
此时获得的功率最大。
15. 如题图，平行金属导轨倾斜放置，间距d=0.2m，与水平面夹角θ=30º，导轨上端接有定值电阻R0=2Ω，电源电动势E=3V，内阻r=1Ω。导轨中间整个区域有垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度B=2T。闭合开关后，将一质量为m=0.1kg的导体棒ab垂直导轨放置，导体棒接入电路中的电阻R=2Ω，导体棒处于静止状态。导轨电阻不计，重力加速度g=10m/s2，求：
（1）导体棒的电流大小；
（2）斜面对导体棒的摩擦力大小。
答案：（1）；（2）0.26N
解析：（1）由闭合回路欧姆定律：
解得
（2）导体棒受到的安培力
导体棒沿斜面方向平衡，则
解得
f=0.26N
16. 最新华为手机采用了无线充电技术，电磁感应式无线充电系统原理如图(a)所示，给送电线圈中通以变化的电流，就会在邻近的受电线圈中产生感应电流，从而实现充电器与用电装置之间的能量传递．某受电线圈的匝数n= 100匝，电阻r=1.0Ω，c、d两端接一阻值R=4.0Ω的电阻，当送电线圈接交变电流后，在受电线圈内产生了与线圈平面几乎垂直的磁场，其磁通量随时间变化的规律如图(b)所示．求：（结果均保留2位有效数字）
（1）到时间内，通过电阻的电荷量；
（2）在一个周期内，电阻产生的热量．
答案：（1）（2）
解析：（1）受电线圈感应电动势得平均值为：
通过电阻的平均电流为：
通过电阻的电荷量为：
联立解得：
（2）受电线圈中产生的电动势的最大值为：
通过电阻的电流的最大值为：
电阻在一个周期内产生的热量为：
联立解得：
17. 如图所示，两足够长且不计电阻的光滑平行导轨固定在水平地面上，间距，导轨区域有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为，两根金属棒甲和乙垂直放在导轨上且始终与导轨保持良好接触。已知金属棒甲和乙质量分别是、，有效电阻分别是、。金属棒乙被一根不可伸长的结实细线牵住。时刻给金属棒甲一个向右的、大小为的初速度，让金属棒甲运动起来。求：
（1）时刻金属棒甲两端的电压；
（2）金属棒甲运动过程中的速度v与位移x的关系式；
（3）当金属棒甲速度为时剪断细线，剪断细线后乙棒中产生的焦耳热。
答案：（1）；（2）；（3）
解析：（1）甲开始运动瞬间产生的感应电动势
回路的电流
甲开始运动瞬间，其两端的电压等于乙棒两端的电压
（2）设甲向右运动x时的速度为v，则根据动量定理得
联立解得
代入数据，解得金属棒甲运动过程中的速度v与位移x的关系式
当时金属棒甲停止，由上式得当时金属棒甲停止。因此可得
（3）若甲向右运动的速度为时剪断细线，此后甲做减速运动，乙做加速运动，当两棒速度相等时达到稳定状态。由动量守恒定律可知
解得
回路中损失的机械能
根据能量守恒定律，回路产生热量Q等于损失的机械能，即
乙棒产生焦耳热
18. 如图，直角坐标系xOy中，在第一象限内有沿y轴负方向的匀强电场；在第三、第四象限内分别有方向垂直于坐标平面向里和向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q（q>0）的粒子从y轴上P点（0、h）以初速度v0垂直于y轴射入电场，再经x轴上的Q点沿与x轴正方向成45°角进入磁场。粒子重力不计。
（1）求匀强电场的场强大小E；
（2）要使粒子能够进入第三象限，求第四象限内磁感应强度B的大小范围；
（3）若第四象限内磁感应强度大小为，第三象限内磁感应强度大小为，且第三、第四象限的磁场在y=-L（L>2h）处存在一条与x轴平行的下边界MN（图中未画出），则要使粒子能够垂直边界MN飞出磁场，求L的可能取值。
答案：（1）；（2）；（3）
解析：（1）在第一象限内，粒子在电场力作用下做类平抛运动
由运动学规律有
，
由牛顿第二定律有：
联立解得
（2）粒子在点的速率
，
可得的距离为
粒子进入第四象限后做匀速圆周运动，如答图所示，轨迹恰与轴相切时，对应恰能够进入第三象限的磁感应强度最大值
由牛顿第二定律有
由几何关系有
联立以上各式解得
故的大小范围为
（3）由洛伦兹力提供向心力可知
粒子在第四、第三象限轨道半径分别为
，
易知：粒子由点进入第四象限后运动半周进入第三象限，作出粒子在第四、第三象限的可能运动轨迹如答图所示
要让粒子垂直边界飞出磁场，则满足的条件为
结合题意
解得