广东省惠州市博罗县博罗中学2023-2024学年高二下学期3月月考物理试卷（原卷版+解析版）

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一、单项选择题：本题7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项最符合题意。
1. 如图所示，2022年3月23日下午，神舟十三号乘组航天员在中国空间站成功上了“天宫课堂”第二课。航天员太空授课的画面通过电磁波传输到地面接收站，下列关于电磁波的说法正确的是（ ）
A. 牛顿根据电磁场理论预言了电磁波存在
B. 麦克斯韦通过实验证实了电磁波的存在
C. 电视机、收音机和手机接受的信号都属于电磁波
D. 电磁波不可以在真空中传播
【答案】C
【解析】
【详解】A．麦克斯韦根据电磁场理论预言了电磁波存在，故A错误；
B．德国物理学家赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故B错误；
C．电视机、收音机和手机接受的信号都属于电磁波，故C正确；
D．电磁波可以在真空中传播，故D错误。
故选C。
2. 如图，长直导线MN置于三角形金属线框abc上，彼此绝缘，线框被导线分成面积相等的两部分。导线通入由M到N的电流，当电流逐渐增大时，线框中（ ）
A. 磁通量变化量为零B. 没有产生感应电流
C. 感应电流方向为abcaD. 感应电流方向为acba
【答案】C
【解析】
【详解】AB．虽然线框被导线分成面积相等的两部分但离导线越远，磁场越弱。所以根据磁通量相互抵消一部分可得：导线通入由M到N的电流，当电流逐渐增大时，通过导线框的与下方磁场方向相同的磁通量增大，会产生感应电流，AB错误；
CD．根据MN中电流的方向，结合楞次定律则可判断abc中电流的方向感应电流方向为abca，C正确，D错误。
故选C。
3. 2021年9月3日，聂海胜示范了太空踩单车，如图甲所示。太空单车是利用电磁阻尼的一种体育锻炼器材，其原理如图乙所示。在铜质轮子的外侧有一些磁铁（与轮子不接触），在健身时带动轮子转动，磁铁会对轮子产生阻碍，磁铁与轮子间的距离可以改变。下列说法正确的是（ ）
A. 轮子受到的阻力大小与其材料电阻率无关
B. 若轮子用绝缘材料替换，也能保证相同的效果
C. 磁铁与轮子间距离不变时，轮子转速越大，受到的阻力越小
D. 轮子转速不变时，磁铁与轮子间距离越小，受到的阻力越大
【答案】D
【解析】
【详解】A．轮子（导体）在磁场中做切割磁感线的运动，会产生感应电动势和感应电流，根据楞次定律可知，磁场会对运动的轮子产生阻力，以阻碍轮子与磁场之间的相对运动，所以轮子受到的阻力主要来源于磁铁对它的安培力，安培力大小与电阻率有关，A错误；
B．轮子（导体）在磁场中做切割磁感线的运动，会产生感应电动势和感应电流，因此不能用绝缘材料替换，B错误；
C．磁铁与轮子间的距离不变时，轮子转速越大，产生的感应电流越大，轮子受到的阻力越大，C错误；
D．磁铁越靠近飞轮，飞轮处于的磁感应强度越强，所以在飞轮转速一定时，磁铁越靠近飞轮，飞轮上产生的感应电动势和感应电流越大，飞轮受到的阻力越大，D正确。
故选D。
4. 如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比n1:n2 = 10:1 。一个标有“10V、100W”的灯泡正常发光时，则理想变压器的（ ）
A. 输入电压 U1 =10VB. 输入功率 P1= 100W
C. 输入电流 I1= 10AD. 输出电流 I2= 1A
【答案】B
【解析】
【详解】A．灯泡正常发光，则灯泡的电压为10V，即变压器的输出电压为10V，根据变压器的电压关系
可知，变压器的输入电压为
故A错误；
B．灯泡正常发光，则灯泡达到额定功率100W，即变压器的输出功率为100W，则输入功率 P1等于输出功率也为100W，故B正确；
CD．灯泡正常发光，可得变压器的输出电流为
根据变压器的电流关系
可得，变压器的输入电流为
I1= 1A
故CD错误。
故选B。
5. 我国新能源汽车产业的高速增长使得市场对充电桩的需求越来越大，解决充电难题已经刻不容缓。无线充电的建设成本更低，并且不受场地限制等因素的影响，是解决充电难的途径之一、如图所示是某无线充电接收端电流经电路初步处理后的i-t图象，则该交变电流的有效值为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】设有效值为I，根据有效值的概念可知
解得
故选D。
6. 一质点做简谐振动，其位移x与时间t的关系曲线如图。由图可知（ ）
A. 质点振动的频率是4Hz
B. 质点振动的振幅是4cm
C. 在t=3s时，质点的速度为最大
D. 在t=4s时，质点所受的回复力为零
【答案】C
【解析】
【详解】A．由位移x与时间t的关系曲线可知周期为
频率为
故A错误；
B．质点的振幅等于振子的位移最大值，由位移x与时间t的关系曲线可知振幅为
故B错误；
C．在t=3s时，由图可知位移为零，回复力为零，质点加速度为零，质点的速度为最大，故C正确；
D．在t=4s时，由图可知位移最大，由公式
可知质点所受的回复力最大，故D错误。
故选C。
7. 图甲为某种车辆智能道闸系统的简化原理图：预埋在地面下的地感线圈L和电容器C构成LC振荡电路，当车辆靠近地感线圈时，线圈自感系数变大，使得振荡电流频率发生变化，检测器将该信号发送至车牌识别器，从而向闸机发送起杆或落杆指令。某段时间振荡电路中的电流如图乙，则下列有关说法错误的是（ ）

A. t1时刻电容器间的电场强度为最小值B. t1 ~ t2时间内，电容器处于充电过程
C. 汽车靠近线圈时，振荡电流频率变小D. 从图乙波形可判断汽车正靠近地感线圈
【答案】D
【解析】
【详解】A．时刻电流最大，线圈中磁场能最大，电容器中电场能最小，电容器间的电场强度为最小值，故A正确，不符合题意；
B．时间内，电流逐渐减小，线圈中磁场能减小，电容器中电场能增大，电容器处于充电过程，故B正确，不符合题意；
C．当车辆靠近地感线圈时，线圈自感系数变大，根据
可知周期变大，频率变小，故C正确，不符合题意；
D．从图乙波形可知周期越来越小，频率越来越大，汽车正远离地感线圈，故D错误，符合题意。
故选D。
二、多项选择题：本题有3小题，每题6分，共18分。每题多个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 如图为远距离输电示意图，发电机的输出电压U1和输电线的电阻和理想变压器匝数均不变，且n1：n2=n4：n3，当用户消耗的功率增大时，下列表述正确的是（ ）
A. 用户的总电阻增大
B. 用户两端的电压U4减小
C. U1：U2=U4：U3
D. 用户端增加的功率等于升压变压器多输入的功率
【答案】BC
【解析】
【详解】A、当用户的功率增大时，用电器增多，总电阻减小．故A错误；
B、当用电器增多时，功率增大，降压变压器的输出电流增大，则输电线上的电流增大，可知输电线上的电压损失增大，发电机的输出电压U1不变，则U2不变，可知降压变压器的输入电压减小，所以用户得到的电压U4减小．故B正确；
C、因为原副线圈的电压比等于匝数之比，则，．因为n1：n2=n4：n3，所以U1：U2=U4：U3．故C正确；
D、用户消耗功率等于发电机的输出功率减去输电线上损失的功率．故D错误．
故选BC．
【点睛】当用电器增多时，用户消耗的功率增大，根据降压变压器的输出电流的变化得出输电线上的电流变化，从而得出电压损失的变化，根据升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压和电压损失之和得出用户电压的变化．升压变压器的输出功率等于功率损失和降压变压器的输入功率之和．变压器的原副线圈的电压之比等于匝数之比．
9. 如图是电动充气泵结构示意图。其工作原理：电磁铁通入电流，弹簧片上下振动，通过橡皮碗对气室施加力的作用，达到充气目的。当电流从电磁铁的a端流入时，小磁体被吸引而向下运动，则（ ）
A. 小磁体下端为S极
B. 小磁体的下端为N极
C. a、b间接入的可能是交流电
D. a、b间接入的可能是恒定电流
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．根据安培定则可得电磁铁上端为极；根据异名磁极相吸可得小磁铁下端为极，故A错误，B正确。
CD．用交流电可以让电磁铁上端的磁极交替变化，从而让气室不断从外吸气，对目标充气。如果用直流电，小磁铁要么被吸引，要么被排斥远离，无法连续充气，故C正确，D错误。
故选BC。
10. 法拉第圆盘发电机示意图如图所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别于圆盘的边缘和铜轴接触，圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中，圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是（ ）
A. 若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定
B. 若从上往下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a到b的方向流动
C. 若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化
D. 若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R上的热功率也变为原来的2倍
【答案】AB
【解析】
【详解】A．圆盘转动产生的电动势
转动的角速度恒定，E不变，电流
电流大小恒定，A正确；
B．右手定则可知，回路中电流方向不变，从上往下看圆盘顺时针转动，由右手定则知，电流从边缘指向圆心，接着沿a到b的方向流动，B正确；
C．若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向不变，大小变化，C错误；
D．若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，回路电流变为原来2倍，根据电流在R上的热功率变为原来的4倍，D错误。
故选AB。
三、实验题：共2题，共16分
11. 利用“探究单摆摆长和周期关系”实验来测定当地的重力加速度。
（1）用游标卡尺测量小球直径d，如图所示，d=________cm；
（2）单摆悬挂在铁架台上，细线的上端悬挂方式正确的是图________（选填“甲”或“乙”）；
（3）用刻度尺测量摆线长度为L，摆球直径为d，则摆长为________（选填序号）；
A．L B．L+d C．
（4）某同学在单摆经过平衡位置时按下秒表记为“1”，同方向再次经过平衡位置时记为“2”，在数到“30”时停止秒表，读出这段时间t，算出周期。其他操作步骤均正确，他测得出的重力加速度________（选填“大于”、“等于”、“小于”）真实值。
【答案】 ①. 2.45 ②. 乙 ③. C ④. 大于
【解析】
【详解】（1）[1]游标卡尺的读数为
（2）[2]若采用图甲中细线的上端悬挂方式，则在摆动的过程中，摆长会发生变化，从而引起实验误差，所以细线的上端悬挂方式正确的是图乙。
（3）[3]摆长为悬点到球心的距离，即为摆线长度L加上摆球的半径，即。
故选C。
（4）[4]测量周期时，按照实验中的操作把29次全振动误认为是30次全振动，所测周期T偏小，所测重力加速度g偏大。
12. 功放内部的变压器一般为环状，简称环牛，如图所示。某同学利用环牛探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数之间的关系（环牛效率极高，可看成理想变压器）。

（1）测量环牛的初级（原）、次级（副）线圈匝数、的方法是：先在闭合铁芯上紧密缠绕匝漆包细铜线，并将理想交流电压表1接在细铜线两端；然后在初级线圈（左侧）上输入有效值为的低压交流电，再将理想交流电压表2连接在次级线圈（右侧）上，若理想交流电压表1的示数为，理想交流电压表2的示数为，则次级线圈的匝数___________；
（2）若在初级线圈（左侧）上接入电压瞬时值的电压，则连接在次级线圈（右侧）上理想交流电压表2的示数为___________V（计算结果保留三位有效数字）；
（3）由于变压器工作时有能量损失，实验中测得的原、副线圈的电压比___________（选填“大于”、“等于”或“小于”）原、副线圈的匝数比。
【答案】 ①. 280 ②. 110 ③. 大于
【解析】
【详解】（1）[1]由题意，根据理想变压器变压规律可得
解得
（2）[2]初级线圈所接交流电压的有效值为
则连接在次级线圈（右侧）上理想交流电压表2示数为
（3）[3]由于变压器工作时有能量损失，导致副线圈电压实际值比理论值小，即
所以
四、解答题：共3题，共38分。
13. 一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图（甲）所示。已知发电机线圈内阻为，外接一只电阻为的灯泡，如图（乙）所示，问：
（1）若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；
（2）电压表的示数为多少；
（3）如果使线圈转速加倍，则发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为多少。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）由图甲可知
若从线圈处于中性面开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式为
（2）电表示数为灯泡两端电压的有效值，由题图知电动势的最大值，有效值为
灯泡两端电压为
（3）如果使线圈转速加倍，根据
可知最大电压变为原来的4倍，即
则有效值为。电流的有效值
发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为
14. 饭卡是学校等单位最常用的辅助支付手段，其内部主要部分是一个多匝线圈，当刷卡机发出电磁信号时，置于刷卡机上的饭卡线圈的磁通量发生变化，发生电磁感应，产生电信号，其原理可简化为如图所示。设线圈的匝数为1000匝，每匝线圈面积均为，线圈的总电阻为，线圈连接一电阻，其余部分电阻不计。线圈处磁场的方向不变，其大小按如图所示的规律变化，（垂直纸面向里为正），
（1）请你判定0~0.1s时间内，流经电阻R的电流方向
（2）求0~0.1s时间内，电阻R产生的焦耳热；
（3）求0.1~0.4s时间内，通过电阻R的电荷量。
【答案】（1）从上到下；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）根据楞次定律“增反减同”可知0~0.1s时间内，流经电阻R的电流方向从上到下；
（2）由法拉第电磁感应定律有
0～0.1s时间内线圈产生的感应电动势为
根据闭合电路欧姆定律，则有
根据焦耳定律，可得0～0.1s时间内，电阻R产生的焦耳热为
（3）0.1～0.4s时间内，根据法拉第电磁感应定律有
根据闭合电路欧姆定律有
则通过电阻R的电荷量为
结合图像可得
15. 如图甲所示， 平行光滑金属轨道和置于水平面上，两轨道间距为，之间连接一定值电阻，为宽未知的矩形区域，区域内存在磁感应强度、竖直向上的匀强磁场。质量、电阻的导体棒以的初速度从进入磁场区域，当导体棒以的速度经过时，右侧宽度的矩形区域内开始加上如图乙所示的磁场，已知|。金属轨道和其他电阻都不计。求：
（1）导体棒刚进入匀强磁场时，导体棒两端的电势差的大小；
（2）导体棒从到过程中流过导体棒的电荷量与的大小。
（3）整个运动过程中，导体棒上产生的焦耳热。
【答案】（1）（2），；（3）
【解析】
【详解】（1）根据题意可知，导体棒刚进入匀强磁场时，感应电动势为
导体棒两端的电势差的大小
（2）根据题意，导体棒在磁场运动过程中，设任意小段时间，速度的变化量为，由动量定理有
两边求和有
解得
又有
，，
可得
解得
（3）根据题意，导体棒在磁场运动过程中，由能量守恒定律有
导体棒上的焦耳热
解得
由图乙可知，内磁场均匀减小，此过程导体棒的位移
则导体棒未进入，则感应电动势为
导体棒上产生的热为
磁场在之后保持不变，则导体棒进入之前回路中无感应电流，导体棒不产生热，导体棒进入后，假设导体棒能过停止在中，进入的距离为，同理可得
假设成立，由能量守恒定律有
解得
则整个运动过程中，导体棒上产生的焦耳热