河南省周口市太康县第二中学2022-2023学年高二下学期3月月考物理试题（解析版）

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（考试用时75分钟 试卷满分100分）
注意事项：
1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2.本试卷主要考试内容:选择性必修二 1-3章。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共计24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 如图甲所示为“海影号”电磁推进实验舰艇，舰艇下部的大洞使海水前后贯通。如图乙所示为舰艇沿海平面的截面简化图，其与海水接触的两侧壁M和N分别连接舰艇内电源的正极和负极，使M、N间海水内电流方向为，此时加一定方向的磁场，可使M、N间海水受到磁场力作用而被推出，舰艇因此向左前进。关于所加磁场的方向，下列说法正确的是（ ）
A. 垂直纸面向外B. 垂直纸面向里C. 水平向右D. 水平向左
【答案】A
【解析】
【详解】海水中电流方向从M流向N，船向左运动，则船受到海水的作用力向左，根据牛顿第三定律可知，海水所受的安培力方向向右，再根据左手定则可知，磁场方向应为垂直纸面向外，A正确。
故选A。
2. 我国是世界上最早发现磁现象的国家，指南针的发明为世界的航海业做出了巨大的贡献，关于磁现象，下列说法正确的是（ ）
A. 奥斯特提出了分子电流假说，法拉第发现了电流磁效应
B. 若带电粒子带负电，且沿地球赤道平面射向地心，则由于地磁场的作用将向西偏转
C. 地磁场可能是由带正电的地球自转形成的
D. 指南针的南极指向地理的北极
【答案】B
【解析】
【详解】A．安培提出了分子电流假说，奥斯特发现了电流磁效应，故A错误；
B．若粒子带负电，且沿地球赤道平面射向地心，根据左手定则，地磁场会使沿地球赤道平面内射来的宇宙射线在洛伦兹力作用下向西偏转，故B正确；
C．地球自转方向自西向东，地球的南极附近是地磁场的北极，由安培定则可知地球带负电，故C错误；
D．指南针的南极指向地理的南极，地磁的北极，故D错误。
故选B。
3. 如图所示，圆形虚线框内有一垂直纸面向里的匀强磁场，是以不同速率对准圆心入射的正电子或负电子的运动径迹，a、b、d三个出射点和圆心的连线分别与竖直方向成、、的夹角，则下列判断正确的是（ ）
A. 沿径迹运动的粒子均为正电子
B. 沿径迹运动的粒子在磁场中运动时间最短
C. 沿径迹运动的粒子速率之比为
D. 沿径迹运动的粒子在磁场中运动时间之比为
【答案】D
【解析】
【详解】A．由左手定则可判断沿径迹，运动的粒子均带负电，A项错误；
B．由于正电子和负电子的电量q和质量m均相等，粒子在磁场中做匀速圆周运动，则有
解得
可知四种粒子周期相等，而沿径迹运动的粒子偏转角最大，圆心角也最大，设偏转角为θ，由
可知沿径迹运动的粒子在磁场中运动时间最长，B项错误；
C．设圆形磁场半径为r，根据几何关系可得沿径迹，运动的粒子轨道半径分别为，，根据
可得
C项错误；
D．由前述分析可知，运动时间之比为偏转角之比所以
D项正确。
故选D。
4. 如图所示，为空间站霍尔推进器的简化图，在很窄的圆环空间内有沿半径向外的磁场Ⅰ，其磁感应强度大小可近似认为处处相等；垂直圆环平面加有匀强磁场Ⅱ和垂直圆环平面向里的匀强电场（图中没画出），磁场Ⅰ与磁场Ⅱ的磁感应强度大小相等。已知电子质量为m、电荷量为e，若电子恰好可以在圆环内做半径为R、速率为v的匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A. 电子沿逆时针方向运动B. 垂直环平面的磁场Ⅱ方向为垂直圆环平面向里
C. 电场强度大小为D. 质子也可以在圆环内做半径为R、速率为v的匀速圆周运动
【答案】B
【解析】
【详解】A．电子由于带负电，故所受电场力垂直圆环平面向外，由平衡条件可知，电子受磁场Ⅰ的洛伦兹力方向垂直圆环平面向里，根据左手定则可知，电子在圆环内沿顺时针方向运动，A错误；
B．电子在圆环内受到磁场Ⅱ的洛伦兹力提供电子做圆周运动的向心力，有
解得
由左手定则可知，磁场Ⅱ的方向为垂直圆环平面向里，B正确；
C．电子在垂直环平面方向受力平衡，则有
解得
故C错误；
D．质子带正电，不能在圆环内做半径为R、速率为v的匀速圆周运动，D错误。
故选B。
5. 如图所示，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在线圈a的右上方固定一竖直螺线管b，螺线管与电源和滑动变阻器串联。若将滑动变阻器的滑片P向上滑动（线圈a始终静止），下列说法正确的是（ ）
A. 线圈a有缩小的趋势B. 线圈a对水平桌面的压力将减小
C. 线圈a受到水平向右的静摩擦力D. 线圈a中将产生俯视逆时针方向的感应电流
【答案】B
【解析】
【详解】AD．当滑动触头P向上移动时电阻增大，通过线圈b的电流减小，穿过线圈a的磁通量减小，根据楞次定律可知，线圈a中感应电流方向俯视为顺时针，根据“增缩减扩”可知，线圈a应有扩张的趋势，AD错误；
BC．开始时线圈a对桌面的压力等于线圈a的重力，当滑动触头向上滑动时，可以用“等效法”，即将线圈a和b看作两个条形磁铁，不难判断此时两磁铁互相吸引，故线圈a受到斜向右上的安培力，即线圈a对水平桌面的压力将减小，同时受到水平向左的静摩擦力，B正确，C错误。
故选B。
6. 如图所示，处于磁感应强度大小、方向水平向右的匀强磁场中的金属细框竖直放置在两水银槽中，框的质量，水平细杆CD长。一电源通过开关S与两水银槽相连，闭合开关S瞬间，细框跳起（细框跳起瞬间安培力远大于重力），跳起的最大高度。不计空气阻力，重力加速度取。则开关S闭合瞬间，通过细杆CD的电荷量为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】细框向上跳起的过程中
跳起的速度大小
开关S闭合瞬间，因安培力远大于重力，则由动量定理有
通过细杆的电荷量
解得
故选C。
7. 下列关于教材中四幅插图的说法正确的是（ ）
A. 图甲是回旋加速器的示意图，当增大交流电压时，粒子获得的最大动能不变，所需时间变短
B. 图乙中，当手摇动柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，且和磁铁转得一样快
C. 图丙是真空冶炼炉，当炉外线圈通入高频交流电时，线圈中产生大量热量，从而冶炼金属
D. 图丁是微安表的表头，在运输时要把两个正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁驱动原理
【答案】A
【解析】
【详解】A．设回旋加速器D形盒的最大半径为，当粒子从回旋加速器飞出时，有
得
可得粒子的最大动能
显然粒子获得的最大动能与加速电压无关，所以粒子获得的最大动能不变，当加速电压增大时，由于粒子在磁场中运动的周期不变，而粒子在加速器中运动的周数变少，则粒子达到最大动能所需时间将变短，故A正确；
B．根据电磁驱动原理，当手摇动柄使得蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，但比磁铁转得慢，故B错误；
C．当真空冶炼炉炉外线圈通入高频交流电时，铁块中将产生涡流，从而在铁块内产生大量热量，使金属熔化，从而冶炼金属，故C错误；
D．在运输时要把微安表的两个正、负接线柱用导线连在一起，这是为了保护电表指针，利用了电磁阻尼原理，故D错误。
故选A。
8. 如图所示，用一个日光灯上拆下来的镇流器（线圈）、两节的干电池、电键以及导线若干，几位同学手牵手连到电路的C、D两端，会产生“触电”的感觉，则以下说法正确的是（ ）
A. “触电”是发生在电键K闭合的瞬间
B. “触电”是由感应起电引起的
C. “触电”时通过人体的电流方向是
D. 干电池的电压让人感到“触电”
【答案】C
【解析】
【详解】ABD．两节的干电池，当电键K闭合时，电流很小，不会有“触电”的感觉；电键K断开的瞬间镇流器的电流发生变化，由于镇流器的自感作用产生瞬间的高压，使人有“触电”的感觉，ABD错误；
C．根据前面分析电键K断开的瞬间，镇流器的自感作用阻止电流的减小，所以此时镇流器中的感应电流方向与原电流方向相同，即通过人体的电流方向是，C正确。
故选C。
二、多项选择题：本题共4小题(每小题6分，共24分)。在每小题所给的四个选项中，有多项符合题目要求。全都选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
9. 2022年6月17日，我国新一代战舰预计将会配备电磁轨道炮，其原理可简化为如图所示（俯视图）装置。两条平行的水平轨道被固定在水平面上，炮弹（安装于导体棒ab上）由静止向右做匀加速直线运动，到达轨道最右端刚好达到预定发射速度v，储能装置储存的能量恰好释放完毕。已知轨道宽度为d，长度为L，磁场方向竖直向下，炮弹和导体杆ab的总质量为m，运动过程中所受阻力为重力的k（）倍，储能装置输出的电流为I，重力加速度为g，不计一切电阻、忽略电路的自感。下列说法正确的是（ ）
A. 电流方向由b到a
B. 磁感应强度的大小为
C. 整个过程通过ab的电荷量为
D. 储能装置刚开始储存的能量为
【答案】BCD
【解析】
【详解】A．导体杆ab向右做匀加速直线运动，受到的安培力向右，根据左手定则可知，流过导体杆的电流方向由a到b，故A错误；
B．导体杆ab向右做匀加速直线运动，根据运动学公式可得
根据牛顿第二定律可得
又
联立解得磁感应强度的大小为
故B正确；
C．整个过程的运动时间为
整个过程通过ab的电荷量为
故C正确；
D．由于不计一切电阻、忽略电路的自感，根据能量守恒可知，储能装置刚开始储存的能量为
故D正确。
故选BCD。
10. 半径分别为和同心圆导轨固定在同一水平面内，一长为，电阻为的均匀直导棒置于圆导轨上面，的延长线通过圆导轨中心，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的定值电阻和电容为的电容器，直导体棒在水平外力作用下以角速度绕逆时针匀速转动，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. 电容器的板带正电
D. 电容器所带电荷量为
【答案】BCD
【解析】
【详解】AC．根据右手定则可判断金属棒中电流从B流向A，金属棒相当于电源，所以金属棒A端相当于电源的正极，所以电容器的板带正电，故A错误，C正确；
B．金属棒两端产生的电动势为
金属棒两端电压为
故B正确；
D．电容器所带电荷量为
故D正确。
故选BCD。
11. 如图所示，理想变压器原副线圈的匝数比为2：1，原线圈接有阻值为40Ω的定值电阻R1，左端接在正弦式交流电源上，其电压瞬时值表达式为，副线圈接有总阻值为40Ω的滑动变阻器R2，初始时滑片在滑动变阻器R2正中央，若电压表和电流表均为理想电表，下列说法正确的是（ ）
A. 副线圈交变电流的频率为50Hz
B. 交流电流表的示数为5.5A
C. 若将R2的滑片向上移动，则交流电压表的示数变大
D. 当R2的阻值调到20Ω时，副线圈输出功率最大
【答案】AC
【解析】
【详解】A．由正弦式交流电的电压瞬时值表达式可知
，
则副线圈交变电流频率为，A正确；
B．根据理想变压器电压、电流与匝数的关系可知
，
由串联电路电压规律有
且副线圈电压
联立以上各式可解得
A
B错误；
C．若将的滑片向上移动，副线圈电阻增大，可先假设不变，那么减小，由可知，变小，这样会使得两端电压减小，增大，则也会增大，C正确；
D．采用等效电源法，将与原副线圈等效为电源的内阻，则
当外电阻等于电源内阻时，电源输出功率最大，即当阻值调到时，副线圈输出功率最大，D错误。
故选AC。
12. 某电磁感应式无线充电系统原理如图所示，当下方送电线圈两端a、b接上的正弦交变电流后，会在上方临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间的能量传递。若该装置等效为一个无漏磁的理想变压器：送电线圈的匝数为，受电线圈匝数为，且。两个线圈中所接的电阻的阻值都为R，当该装置给手机充电时，测得两端的电压为两端电压的三分之一，下列说法正确的是（ ）
A. 受电线圈两端输出电压为
B. 流过送电线圈、受电线圈的电流之比为
C. 电阻和所消耗的功率之比为
D. 端输入电压不变，若减小的阻值，受电线圈的输出电压不受影响
【答案】AB
【解析】
【详解】B．由于变压器的原、副线圈匝数比为，根据
可得原、副线圈的电流比为，选项B正确；
C．根据可知电阻R1和R2消耗的功率之比为，选项C错误；
A．设，由得
然后再结合R1两端的电压为cd两端电压的三分之一，则有
得
选项A正确；
D．ab端输入电压不变，若减小的阻值，则原线圈的输入电压变大，由于两线圈的匝数不变，故受电线圈的输出电压将变大，选项D错误。
故选AB。
三、实验题（共2小题，22分）
13. 霍尔元件是一种重要的磁传感器，“用霍尔元件测量磁场的实验中，把载流子为电子e的霍尔元件接入电路，如图甲所示，电流为I，方向向左，长方体霍尔元件长宽高分别为，处于竖直向上的恒定匀强磁场B中。
（1）根据电流方向判断载流子应向____________（填“左”或“右”）侧运动，该元件的前后极板M、N，电势较高的是____________板（填“M”或“N”）；
（2）某同学在实验时，改变电流的大小，记录了不同电流下对应的值，如下表：
请根据表格中的数据，在乙图中画出图像；____
（3）已知该霍尔元件单位体积中自由载流子个数为，电量，利用公式，再根据画出的图像信息可得磁场____________T（保留2位有效数字）。
【答案】 ①. 右 ②. M ③. ④. 0.016
【解析】
【详解】（1）[1]载流子为电子e的霍尔元件，电子带负电，定向移动速度方向与电流方向相反，所以载流子应向右；
[2]根据左手定则可判断载流子打在N极板，所以该元件的前后极板M、N，电势较高的是M；
（2）[3]请根据表格中的数据，在乙图中画出图像如图
（3）[4]电压稳定时有
带入可得
可知斜率为
代入数据解得
14. 在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。
（1）为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是______。
A.控制变量法B.等效替代法C.演绎法D.理想实验法
（2）观察变压器的铁芯，它的结构和材料是______。
A.整块硅钢铁芯 B.整块不锈钢铁芯 C.绝缘的铜片叠成 D.绝缘的硅钢片叠成
（3）观察两个线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数______（填“多”或“少”）。
（4）为了保证安全，低压交流电源的电压不要超过______。（填字母）
A.2V B.12V C.50V
（5）在实际实验中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，用电表测得副线圈的“0”和“4”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______。（填字母）

（6）实验中原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别，原因不可能为______。（填字母代号）
A.原、副线圈上通过的电流发热
B.铁芯在交变磁场作用下发热
C.变压器铁芯漏磁
D原线圈输入电压发生变化
【答案】 ①. A ②. D ③. 少 ④. B ⑤. C ⑥. D
【解析】
【详解】（1）[1] 保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。探究两个变量之间的关系时保持其他变量不变，这个探究过程采用的科学探究方法是控制变量法.
故选A。
（2）[2] 观察变压器的铁芯，由于涡流在导体中会产生热量，所以它的结构是绝缘的硅钢片叠成，故D正确，ABC错误；
故选D。
（3）[3] 观察两个线圈的导线，发现粗细不同，根据
可知，匝数少的电流大，则导线越粗，即导线粗的线圈匝数少。
（4）[4] 为了人体安全，低压交流电源的电压不要超过12V；
故选B。
（5）[5] 若是理想变压器，则由
原线圈的“0”和“8”两个接线柱，用电表测得副线圈的 “0”和“4“两个接线柱原副线圈匝数比2：1，副线圈电压为3V，则原线圈的电压为6V，考虑到不是理想变压器，有漏磁等现象，则原线圈的电压可能大于6V，可能为7V。
故选C。
（6）[6] AB．原副线圈上通过的电流发热，铁芯在交变磁场作用下发热，都会使变压器输出功率发生变化，从而导致电压比与匝数比有差别，故AB不符合题意；
C．变压器铁芯漏磁，从而导致电压比与匝数比有差别，故C不符合题意；
D．原线圈输入电压发生变化，不会影响电压比和匝数比，故D符合题意。
故选D。
四、解答题（共2小题，共计30分）
15. 如图所示，两根足够长的金属光滑导轨平行放置，导轨平面与水平面成角，间距，导轨M，P两端接有阻值的电阻，质量的金属棒垂直导轨放置，金属棒和导轨电阻均不计。整个装置放在磁感应强度的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向上。金属棒由静止开始沿框架下滑到刚开始匀速运动时，通过电阻R上的电荷量。（取重力加速度）
（1）金属棒匀速运动时的速度v的大小；
（2）导体棒从静止滑到刚开始匀速运动时金属棒沿导轨平面运动的距离x；
（3）导体棒从静止滑到刚开始匀速运动时产生的焦耳热和经历的时间。
【答案】（1）5m/s；（2）10m；（3），
【解析】
【详解】（1）金属棒速度最大时，有
其中
解得
（2）电荷量的计算公式
其中
解得
则
（3）根据能量守恒定律可得
解得
根据动量定理
又
联立解得
16. 2022年3月31日，杭州2022年亚运会、亚残运会56个竞赛场馆全面竣工并通过赛事功能综合验收，此次杭州亚运会也在亚运史上首次实现100%绿色电力供应。为确保杭州亚运会100%绿电供应，浙江电力交易中心已组织两次绿电交易，将青海柴达木盆地、甘肃嘉峪关等古丝绸之路上的绿色电能，通过特高压线路输送至浙江，让丝绸之路上的光，点亮亚运的灯。图为某组同学研究远距离输电过程的装置图，矩形导线框绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的交变电动势。导线框与理想升压变压器相连进行远距离输电，要求输电线上损失的功率为输电功率的4%。理想降压变压器的原、副线圈匝数之比为6：1，降压变压器副线圈接入亚运会设备，设备的额定电压为220 V，额定电流为12 A。只考虑输电线路的电阻，电表均为理想电表，若此设备恰好正常工作。求：
（1）电流表的读数；
（2）升压变压器原、副线圈的匝数比。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）设升压变压器输入端电压、电流分别为、，降压变压器输出端电压、电流分别为、
代入数据可得
（2）设高压输电线上的电流大小为，则由
得
则升压变压器原、副线圈的匝数比为
1.3
2.2
3.0
3.7
4.4
10.2
17.3
236
29.1
34.6