重庆市兼善中学2023-2024学年高二下学期3月月考模拟物理试题（原卷版+解析版）

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一、单项选择题：本大题共 7 个小题，每小题 4 分，共 28 分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求。
1. 有“中国天眼”美誉的FAST是目前世界最大口径的射电望远镜，它是一种用于接收和研究天体发射的电磁波的特殊装置。下列关于电磁波的说法正确的是（ ）
A. 电磁波在真空中也能传播
B. 电磁波能传播信息，不能传播能量
C. 射线的波长比红外线的波长更长
D. 麦克斯韦用实验证实了电磁波的存在
【答案】A
【解析】
【详解】A．电磁波的传播不需要介质，在真空中也能传播，故A项正确；
B．电磁波不仅能传播信息，也可以传播能量，故B项错误；
C．由电磁波谱可知，红外线的波长比X射线的波长，故C项错误；
D．赫兹用实验证实了电磁波的存在，故D项错误。
故选A。
2. 关于热学中的一些基本概念，下列说法正确的是（ ）
A. 0℃的水变成0℃的冰时，体积增大，分子势能减小
B. 悬浮微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数就越多，布朗运动越明显
C. 在使两个分子间的距离由很远（）减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先减小后增大，分子势能不断增大
D. 内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和
【答案】A
【解析】
【详解】A．0℃的水变成0℃的冰时，体积增大，并且放热，内能减小，因温度不变，分子平均动能不变，则分子势能减小，故A正确；
B．悬浮微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数就越多，受力越趋于平衡，布朗运动越不明显，故B错误；
C．将一个分子从无穷远处（）无限靠近另外一个分子，分子力先增加后减小再增加，分子力先表现为引力，做正功，后表现为斥力做负功，分子势能先减小后增大，故C错误；
D．内能是物体中所有分子热运动所具有的动能和分子势能的总和，故D错误。
故选A。
3. 关于下列四种传感器的说法中正确的是（ ）
甲∶装有酒精气体传感器的酒驾检测仪
乙∶监测水中悬浮颗粒污染程度的监测器
丙∶自动门上的传感器
丁∶测量血压的压力传感器
A. 酒精气体传感器主要由感应器、压力传感器、电阻、电容等组成的
B. 监测水中悬浮颗粒污染程度的监测器是利用热敏电阻和压力传感器制造而成的
C. 自动门上的传感器，能探测到较远距离的人体发出的微弱红光
D. 测量血压压力传感器是把压力信号转化为光信号的一种装置
【答案】A
【解析】
【详解】A．酒精气体传感器主要由感应器、压力传感器、电阻、电容等组成的，故A正确；
B．监测水中悬浮颗粒污染程度监测器是利用光敏电阻制造而成的，故B错误；
C．自动门上的传感器是一种红外线传感器，能探测到较远距离的人体发出的微弱红外线，故C错误；
D．测量血压的压力传感器是把压力信号转化为电信号的一种装置，故D错误。
故选A。
4. 如图所示的电路中，L是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，、和是三个完全相同的灯泡，E是内阻不计的电源，在时刻，闭合开关S，电路稳定后在时刻断开开关S，规定以电路稳定时流过、的电流方向为正，分别用、表示流过和的电流，则下图中能定性描述电流I随时间t变化关系的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】当闭合电键时，因为线圈与D1相连，所以电流I1会慢慢增大，D2这一支路立即就有电流，当电键断开时，线圈阻碍电流的减小，而且D1、D2、D3组成回路，所以通过D1的电流不会立即消失，会从原来慢慢减小，且方向不变，通过D1的电流也流过D2，I2反向，逐渐减小，由于电路稳定时通过D1的电流大于D2的电流，所以D2和D3都会闪亮一下。
故选C。
5. 闭合回路中的交变电流在一个周期内的图像如图所示，其中图线的cd段为正弦曲线的四分之一，则该交变电流的有效值为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】设该交变电流的有效值为，则有
解得
A
故选B。
6. 如图所示，在边长为的正三角形区域内有垂直直面向外的匀强磁场，一边长为的菱形单匝金属线框的底边与在同一直线上，菱形线框的。使线框保持恒定的速度沿平行于方向匀速穿过磁场区域。以边刚进磁场时为零时刻，规定导线框中感应电流沿顺时针方向时为正，则感应电流与时间的关系图线可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】线框进入磁场时，根据楞次定律可以判断出感应电流的方向为顺时针，所以感应电流为正值，由于边与边平行，所以边进入磁场后线框切割磁感线的有效长度一直为
根据
可知，有效切割长度不变，电流都不变。
线框全部进入磁场后，由几何关系可知，a点即将从AC边穿出，在穿出磁场过程中根据楞次定律，可判断出感应电流方向为逆时针，所以电流为负值。
线框在穿出磁场的过程中有效切割长度从0开始增大到后又逐渐减小到0，
根据
可知，电流先增大后减小。
故选B。
7. 一个理想的自耦变压器左端通过定值电阻和电流表接交变电源，电源电压随时间变化的关系为，右端接入如图所示电路，、为定值电阻，为滑动变阻器，电压表和电流表均为理想交流电表。，，的最大电阻也为，不计导线的电阻。下列说法正确的是（ ）

A. 该自耦变压器属于升压变压器
B. 滑动变阻器的触头向上滑动时，电压表的示数减小
C. 当自耦变压器的可动端逆时针转动时，电流表的示数增大
D. 滑动变阻器的触头调至最上端，当电流表示数、电压表示数时，变压器原、副线圈的匝数比为
【答案】C
【解析】
【详解】A．该自耦变压器的原线圈匝数为整个线圈的总匝数，副线圈的匝数为可动端与线圈下端之间的匝数，原线圈匝数大于副线圈匝数，是降压变压器，故A错误；
B．设右端电路的总电阻为R，在功率不变的前提下，自耦变压器及右侧的电路可等效为一接在原线圈电路的电阻，有
原、副线圈的电流关系
则
当滑动变阻器的触头向上滑动时，R增大，增大，所以分得的电压增大，即原线圈两端电压增大，所以副线圈两端电压增大，电压表的示数增大，故B错误；
C．当自耦变压器的可动端逆时针转动时，增大，减小，原线圈电路中总电阻减小，电流增大，电流表的示数增大，故C正确；
D．设原、副线圈匝数比为k，则原线圈电压
副线圈电流
由欧姆定律得
解得
故D错误。
故选C。
二、多项选择题：本题共 3 小题，每小题 5 分，共 15 分．每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得 5 分，选对但不全得 3 分，有选错的得 0 分。
8. 内壁光滑，水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于环口直径的带正电小球，以速度沿逆时针方向匀速转动，如图所示，若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比增加的变化磁场，设运动过程中小球带电量不变，则以下说法正确的是
A. 小球对玻璃环的压力一定不断增大
B. 小球受到的磁场力一定不断增大
C. 小球先沿逆时针方向减速运动一段时间后沿顺时针方向加速运动
D. 电场力对小球先做负功后做正功
【答案】CD
【解析】
【详解】因为玻璃圆环所在处有均匀变化的磁场，在周围产生稳定的旋涡电场，对带正电的小球做功．由楞次定律，判断电场方向为顺时针方向．在电场力作用下，小球先沿逆时针方向做减速运动，后沿顺时针方向做加速运动．电场力对小球先做负功后做正功。小球在水平面内沿轨迹半径方向受两个力作用：环的弹力FN和磁场的洛伦兹力F＝Bqv，而且两个力的矢量和时刻等于小球做圆周运动的向心力．考虑到小球速度大小的变化和方向的变化以及磁场强弱的变化，弹力FN和洛伦兹力F不一定始终在增大．故CD正确，AB错误。
9. 八中科技节上，小明制作了一个风力发电机模型如图1所示。空气流动带动风叶下方磁铁旋转，引起线圈中磁通量发生变化，产生交变电流。某稳定风速环境下，电压传感器上得到的发电机电动势随时间变化的关系如图2所示，则（ ）
A. 该交流电的频率为
B. 风力发电机电动势的有效值为
C. 若仅增大风速，使磁铁转速加倍，则电动势表达式为
D. 将击穿电压为的电容器接到电压传感器两端，在各种风速环境下电容器均安全工作
【答案】AC
【解析】
【详解】A．由图像可得交流电的周期是 ，则根据
可得该交流电的频率为2.5Hz，A正确；
B．由图像可得交流电的电动势的最大值，根据
可得风力发电机电动势的有效值为，B错误；
C．转动的角速度
则电动势的瞬时表达式为
使磁铁转速加倍时，转动的角速度加倍，产生的电动势的最大值加倍，则
C正确；
D．因为风速增大，磁铁转速加大，则产生的交流电的电动势就会增大，有可能电动势大于15V，所以击穿电压为15V的电容器接到电压传感器两端,在各种风速环境下电容器不一定安全工作，D错误。
故选AC。
10. 如图所示，半径为L的导电圆环（电阻不计）绕垂直于圆环平面、通过圆心O的金属轴以角速度逆时针匀速转动。圆环上接有电阻均为r的三根金属辐条OA、OB、OC，辐条互成120°角。在圆环圆心角的范围内（两条虚线之间）分布着垂直圆环平面向外、磁感应强度大小为B的匀强磁场，圆环的边缘通过电刷P和导线与一个阻值也为r的定值电阻相连，定值电阻的另一端通过导线接在圆环的中心轴上，在圆环匀速转动过程中，下列说法中正确的是（ ）
A. 通过定值电阻的电流为
B. 定值电阻两端的电压为
C. 圆环转动一周，定值电阻产生的热量为
D. 金属辐条OA、OB、OC进出磁场前后，辐条中电流的大小不变，方向改变
【答案】AC
【解析】
【详解】ABD．由题意知，三根金属辐条始终有一根在磁场中切割磁感线，切割磁感线的金属辐条相当于内阻为r的电源，另外两根金属辐条和定值电阻R并联，故辐条进出磁场前后电流的大小、方向均改变，电路的总电阻为
圆环匀速转动时感应电动势为
所以定值电阻两端的电压为
通过定值电阻R0的电流为
故A正确，BD错误；
C．圆环转动一周，定值电阻R0产生的热量为
故C正确；
故选AC。
三、实验题：本大题共 2 个小题，共 15 分。
11. 油酸酒精溶液的浓度为每1000mL油酸酒精溶液中有油酸0.5mL，用滴管向量筒内滴50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加1mL。若把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成单分子油膜的形状如图所示。（结果均保留2位有效数字）
（1）若每一小方格的边长为10mm，则油膜的面积为_______。
（2）每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为_______。
（3）根据上述数据，估算出油酸分子的直径为_______m。
（4）为了尽可能准确地估测出油酸分子的大小，下列措施可行的是_______。（多选）
A. 油酸浓度适当大一些B. 油酸浓度适当小一些
C. 油酸扩散后立即绘出轮廓图D. 油酸扩散并待其收缩稳定后再绘出轮廓图
【答案】（1）
（2）
（3） （4）BD
【解析】
【小问1详解】
每个小方格的面积为
面积超过正方形面积一半的正方形的个数为80个，则油膜的面积约为
【小问2详解】
每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积
【小问3详解】
把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，则分子的直径为
【小问4详解】
AB．为了能形成单分子油膜，油酸浓度应适当小些，选项Ａ错误，Ｂ正确；
CD．绘制轮廓图应在油酸扩散稳定后进行，选项D正确，C错误。
故选BD。
12. 在“探究变压器原、副线圈电压与匝数关系”的实验中：
（1）下列仪器中不需要的是______。（填写字母）
A. 干电池B. 磁铁
C. 低压交流电源D. 多用表
（2）实验时原线圈接在电源上，用多用电表测量副线圈的电压，下列操作正确的是______。
A 原线圈接直流电压，多用电表用直流电压挡
B. 原线圈接直流电压，多用电表用交流电压挡
C. 原线圈接交流电压，多用电表用交流电压挡
D. 原线圈接交流电压，多用电表用直流电压挡
（3）若某次实验中用匝数匝、匝的变压器，测得的电压，的电压，据此可知______（填“”或“）是原线圈匝数。
（4）造成（3）中的误差的原因可能为______。（填字母代号）
A. 原线圈上的电流发热B. 副线圈上的电流发热
C. 变压器铁芯漏磁D. 原线圈输入电压发生变化
（5）为了减小能量传递过程中的损失，铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成。作为横档的铁芯Q的硅钢片应按照下列哪种方法设计______。
A. B. C. D.
【答案】（1）AB （2）C
（3）
（4）ABC （5）D
【解析】
【小问1详解】
“探究变压器线圈两端电压与匝数的关系”的实验，需要器材是学生电源，提供低压交流电，同时还需要交流电压表来测量电压及可拆变压器和导线，结合题目给定的器材，图A是干电池，B是条形磁铁，C学生电源，提供低压交流电，D是多用电表，用来测交流电流和电压，结合器材需求可知，仪器中不需要的是AB。
【小问2详解】
根据实验原理可知，原线圈应接交流电压，副线圈接电压表，应接入交流电压挡。
故选C。
【小问3详解】
若某次实验中用匝数匝、匝的变压器，测得的电压，的电压，匝数之比近似等于电压之比，则有
结合变压器不是理想的，存在有漏磁、线圈电阻大、铁芯发热、导线发热等电能损耗，即副线圈电压小于原线圈电压的一半，则一定是原线圈，为副线圈。
【小问4详解】
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正确；
C．变压器铁芯漏磁，从而导致电压比与匝数比有差别，故C正确；
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错误。
故选ABC。
【小问5详解】
根据题意可知，由于变压器工作时会在铁芯Q中存在变化的磁通量，为了减小能量传递过程中的损失，应尽可能使铁芯Q中不产生较大的涡流，如图所示

应通过相互绝缘的硅钢片使平行于的各平面和平行于的各平面都不能形成闭合回路，所以作为横档的铁芯Q的硅钢片应按照平行于平面的形式设计。
故选D。
四、计算题：本大题共 3 个小题，共 42 分。
13. 如图甲所示，一个面积为S，阻值为r的圆形金属线圈与阻值为2r的电阻R组成闭合回路。在线圈中存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示，图中和已知，导线电阻不计。在至时间内，求：
（1）感应电动势的大小，及ab两点的电势高低；
（2）ab两点间的电势差。
【答案】（1），a点电势高；（2）
【解析】
【详解】（1）根据法拉第电磁感应定律有
其中
，
代入得到
根据楞次定律结合安培定则可知，电流方向由到，a点电势高。
（2）根据闭合回路欧姆定律
及
，
可得
14. 如图所示为交流发电机示意图，匝数为的矩形线圈，边长分别为和，内阻为，在磁感应强度的匀强磁场中绕轴以的角速度匀速转动，线圈与阻值为的外电阻相连接。求：
（1）开关S断开时，电压表示数；
（2）开关S闭合时，电压表和电流表示数；
（3）通过外电阻的电流的最大值以及外电阻上所消耗的电功率；
（4）由图示位置转过60°的过程中，通过外电阻的电荷量。
【答案】（1）50V；（2）2A，40V ；（3），80W；（4）
【解析】
【详解】（1）由于交流发电机产生的感应电动势最大值为
所以开关S断开时，电压表示数为电动势有效值
（2）开关S闭合时，由闭合电路欧姆定律得电流有效值为
电压有效值
即电流表示数为2A，电压表示数为40V。
（3）通过外电阻的电流的最大值为
外电阻上所消耗的电功率为
（4）通过外电阻的电荷量
15. 如图，间距为的两平行光滑金属导轨水平放置。区域内有方向竖直向上、大小为的匀强磁场。初始时刻，磁场外的细金属杆以初速度向右运动，磁场内的细金属杆处于静止状态，两金属杆在运动过程中始终与导轨垂直，且在磁场内不相碰。已知金属杆出磁场时的速度为，金属杆的质量分别为，两金属杆在导轨间的电阻均为，忽略感应电流产生的磁场以及导轨的电阻，求：
（1）金属杆的最大加速度大小；
（2）初始时刻金属杆距磁场左边界的最小距离；
（3）若初始时刻仅改变磁场左边界的位置，令金属杆距左边界的距离为金属杆依然在磁场外，），要求金属杆能出磁场，且不与金属杆相撞，则的取值有何要求？
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）金属杆刚进入磁场时，金属杆的加速度最大，当细金属杆以初速度向右刚进入磁场时，产生的动生电动势为
电流的大小为
金属杆的最大加速度大小为
（2）设两杆在磁场内运动时的速度差为，当同时在磁场内运动时，回路中的感应电动势
则两杆受到的安培力
初始时刻距磁场左边界的距离为最小距离，当出磁场时恰好未与N相撞，有
对N由动量定理有
解得
（3）若初始时刻仅改变磁场左边界的位置，令金属杆距左边界的距离为，则光滑导轨上的N出磁场时的速度仍为，根据动量守恒定律得
解得N出磁场时，M的速度大小为
由题意可知，此时M到cd边的距离为
若要保证M出磁场后不与N相撞，则有两种临界情况：
①M减速出磁场，出磁场的速度刚好等于N的速度，一定不与N相撞，对M，根据动量定理有
电量为
解得
②M运动到cd边时，恰好减速到零，则对M由动量定理有
电量为
解得
综上所述，M出磁场后不与N相撞条件下k的取值范围为