重庆市杨家坪中学2023-2024学年高二下学期第一次月考物理试题（Word版附解析）

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第Ⅰ卷：选择题（共43分）
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，只有一项是符合题目要求的。
1. 许多科学家通过艰苦的实验来探究自然的物理规律，在物理学发展中为人类的科学事业做出了巨大贡献，值得我们敬仰。下列描述中不符合物理学史实的是（ ）
A. 奥斯特发现的电流的磁效应，证实电现象与磁现象是有联系的
B. 法拉第发现电磁感应现象，用“力线”形象地描述了电磁场
C. 安培测出了电磁波在真空中的速度，证实了麦克斯韦电磁场理论
D. 英国物理学家麦克斯韦建立了经典电磁场理论
【答案】C
【解析】
【详解】A．奥斯特发现的电流的磁效应，证实电现象与磁现象是有联系的，故A正确；
B．法拉第发现电磁感应现象，用“力线”形象地描述了电磁场，故B正确；
C．赫兹测出了电磁波在真空中的速度，证实了麦克斯韦电磁场理论，故C错误；
D．英国物理学家麦克斯韦建立了经典电磁场理论，故D正确。
本题选错误的，故选C。
2. 图为一质点做简谐运动位移随时间变化的图像，由图可知，在t=4s 时刻，质点的（ ）
A. 速度为零，位移为正的最大值
B. 速度为零，位移为负的最大值
C. 速度为正的最大值，位移为零
D. 速度为负的最大值，位移为零
【答案】A
【解析】
【详解】在时，质点的位移为正向最大，质点的速度为零，而加速度方向总是与位移方向相反，大小与位移大小成正比，则加速度为负向最大值；
A. 速度为零，位移为正的最大值与分析相符，故A正确；
B. 速度为零，位移为负的最大值与分析不符，故B错误；
C. 速度为正的最大值，位移为零与分析不符，故C错误；
D. 速度为负的最大值，位移为零与分析不符，故D错误．
3. 在图乙的电路中，通入如图甲所示的交变电流，此交变电流的每个周期内，前三分之一个周期电压按正弦规律变化。已知电阻R的阻值为12Ω，电表均为理想电表。下列判断正确的是（ ）
A. 电压表的示数为6V
B. 该交变电流的有效值为
C. 电阻R一个周期内产生的热量一定大于9J
D. 电流表的示数为0.6A
【答案】A
【解析】
【详解】AB．前三分之一个周期交变电流的有效值为
设该交变电流的有效值为U，根据等效热值法有
解得
电压表测量的是交变电流的有效值，所以其示数为6V，故A正确，B错误；
C．电阻R一个周期内产生的热量为
故C错误；
D．电流表的示数为
故D错误。
故选A。
4. 如图所示的电路中，A，B，C是三个完全相同的灯泡，L是自感系数很大的电感，其直流电阻与定值电阻R阻值相等，D是理想二极管．下列判断中正确的是（ ）
A. 闭合开关S的瞬间，灯泡A和C同时亮
B. 闭合开关S的瞬间，只有灯泡C亮
C. 闭合开关S后，灯泡A，B，C一样亮
D. 断开开关S的瞬间，灯泡B，C均要闪亮一下再熄灭
【答案】B
【解析】
【详解】AB．闭合电键S，线圈的电流要增大，线圈中产生自感电动势阻碍电流的增大，闭合电键S的瞬间，通过线圈的电流为零，灯泡A不亮；理想二极管具有单向导电性，灯泡B不亮；灯泡C与电阻相连，闭合电键S的瞬间灯泡C立即发光，故A错误，B正确；
C．闭合电键S后，灯泡B不亮；稳定时，线圈中不产生感应电动势，L的直流电阻与定值电阻R阻值相等，则稳定后A、C一样亮，故C错误；
D．断开电键S的瞬间，C中原来的电流要立即减至零；线圈中电流要减小，线圈产生自感电动势阻碍电流的减小，线圈中电流不会立即消失，这个自感电流通过B、C形成回路，B、C中电流比线圈中小；稳定时灯泡B不亮，A、C一样亮；则断开电键S灯B要闪亮一下熄灭，灯AC逐渐熄灭，故D错误；
故选B。
5. 我国自主研制的C919 飞机机长38.9米、翼展35.8米，北京地区地磁场的竖直分量约为4.5×10-5T，水平分量约为：3.0×10-5T。该机在北京郊区水平试飞速度为声速（约 330m/s） 的0.8倍。有关C919飞机的说法正确的是（ ）
A. C919飞机往北飞的时候，西面机翼的电势较低。两侧机翼的最大电势差约为0.42伏
B. C919飞机往南飞的时候，西面机翼的电势较低。两侧机翼的最大电势差约为0.26伏
C. 无论C919飞机往哪个方向飞，都是左边机翼的电势较低。两侧机翼的最大电势差约为0.26伏
D. 无论C919飞机往哪个方向飞，都是右边机翼的电势较低。两侧机翼的最大电势差约为0.42伏
【答案】D
【解析】
【详解】北京地区地磁场的竖直分量竖直向下，当飞机在北半球水平飞行时，飞机切割磁感线产生感应电动势，由右手定则可知：机翼左端的电势比右端的电势高。无论C919飞机往哪个方向飞，都是右边机翼的电势较低。由法拉第地电磁感应定律
E=BLv
可得两翼尖间的电势差
故选D。
6. 杨家坪中学供电系统中有如图所示回路，理想变压器原、副线圈分别接有额定功率为P的完全相同的灯泡a、b、c。当输入电压为时，三个灯泡均正常发光。下列说法正确的是（ ）
A. 变压器原、副线圈的匝数比为1∶2
B. 变压器原、副线圈的匝数比为3∶1
C. 灯泡的额定电压为
D. 原线圈中的电流为
【答案】C
【解析】
【详解】AB．由题意可知三个灯泡的额定电流相同，当三个灯泡均正常发光时，变压器原、副线圈电流之比为1∶2，所以变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，故AB错误；
D．变压器输入的总功率为3P，所以原线圈电流为
故D错误；
C．灯泡的额定电压为
故C正确。
故选C。
7. 如题图所示，正方形区域MNPQ内有垂直纸面向里的匀强磁场，在外力作用下，一正方形闭合刚性导线框沿QN方向匀速运动，t=0时刻，其四个顶点M´、N´、P´、Q´恰好在磁场边界中点，下列图像中能反映线框所受安培力F的大小随时间t变化规律的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】第一段时间从初位置到M′N′离开磁场，图甲表示该过程的任意一个位置
切割磁感线的有效长度为M1A与N1B之和，即为M1M′长度的2倍，此时电动势
E=2Bvtv
线框受的安培力
F=2BIvt=
图像是开口向上的抛物线，如图乙所示
线框的右端M2N2刚好出磁场时，左端Q2P2恰与MP共线，此后一段时间内有效长度不变，一直到线框的左端与M′N′重合，这段时间内电流不变，安培力大小不变；最后一段时间如图丙所示
从匀速运动至M2N2开始计时，有效长度为
A′C′=l−2vt′
电动势
E′=B(l−2vt′)v
线框受安培力
F′=
图像是开口向上的抛物线，故选B。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全选对得5分，选对但不全得3分，有错选或不选的得0分。
8. 调压变压器是一种自耦变压器，它的构造如图所示。线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，AB间加上正弦交流电压U，移动滑动触头P的位置，就可以调节输出电压。在输出端连接了滑动变阻器R和理想交流电流表，变阻器的滑动触头为Q，则（ ）
A. 保持P的位置不动，将Q向下移动时，电流表的读数变小
B. 保持P的位置不动，将Q向下移动时，电流表的读数变大
C. 保持Q的位置不动，将P沿顺时针方向移动时，电流表的读数变大
D. 保持Q的位置不动，将P沿顺时针方向移动时，电流表的读数变小
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．保持P的位置不动，即是保持变压器的原、副线圈的匝数比不变，则滑动变阻器R两端的电压不变，当将Q向下移动时，连入电路的电阻的阻值变大，因而电流减小，故A正确，B错误 ；
CD．保持Q的位置不动，即是保持滑动变阻器R连入电路的阻值不变，将P沿顺时针方向移动时，变压器的原线圈的匝数不变，副线圈的匝数减少，滑动变阻器R两端的电压将减小，所以电流表的读数变小，故D正确，C错误。
故选AD。
9. 万州二中高二某学习小组为模拟远距离输电，用一台内阻为r=1的交流发电机给4个小灯泡供电，如图所示，取实验室理想升压变压器的匝数比为，理想降压变压器的匝数比为，用电阻较大铁导线为输电线，总电阻R=16。若4个“10V，2.5W”的小灯泡均正常发光，假设小灯泡电阻不变，则（ ）
A. 输电线上损失的电功率为1W
B. 发电机的电动势为11V
C. 若两盏灯由于质量问题发生断路故障，则I1变为
D. 若两盏灯由于质量问题发生断路故障，则I1变为是
【答案】AC
【解析】
【详解】A．四盏灯的电流为
输电线的电流为
输电线上损失的电功率为
故A正确；
B．依题意，可得
又
所以
根据闭合电路欧姆定律，有
又
，
联立可得
故B错误；
CD．小灯泡电阻为
两盏灯断路后，降压变压器副线圈电阻为
由欧姆定律，可得
根据理想变压器匝数与电流的关系，有
输电线中的电流
同理，有
解得
根据理想变压器匝数与电压的关系，有
，
又
对升压变压器原线圈电路，由闭合电路欧姆定律可得
联立可得
故C正确，D错误。
故选AC。
10. 如图所示，间距的平行光滑金属导轨固定在水平面内，垂直于导轨的虚线的左、右两侧存在垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小分别为、。质量、阻值的金属棒a静止在虚线左侧足够远的位置，质量、阻值的金属棒b静止在虚线的右侧。时刻，金属棒a以初速度、金属棒b以初速度沿导轨运动，t时刻，金属棒a达到最大速度。已知a、b两棒的长度均为d，且始终与导轨垂直并接触良好，导轨电阻不计。则在a、b棒的运动过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 通过金属棒a的最大电流为B. 金属棒a的最大速度
C. 时间内通过金属棒b的电荷量为D. 时间内金属棒b上产生的焦耳热为
【答案】ACD
【解析】
【详解】A．时刻，通过金属棒a的电流最大，由法拉第电磁感应定律得
通过金属棒a的最大电流为
故A正确；
B．金属棒a达到最大速度时，回路中的感应电动势为0，即
根据
可知金属棒b受到的安培力为金属棒a受到的安培力的2倍，则运动过程中金属棒b的动量变化量的大小为金属棒a动量变化量的大小的2倍，即
解得
，
故B错误；
C．金属棒b，由动量定理得
时间内通过金属棒b的电荷量为
故C正确；
D．根据能量守恒
时间内金属棒b上产生的焦耳热为
故D正确。
故选ACD。
第Ⅱ卷：非选择题（共57分）
三、实验题：本题共2小题，第11题6分，第12题10分，共16分。
11. 如图是某实验小组在研究磁通量变化时感应电流方向实验中的部分操作示意图，图甲所示是电流通过灵敏检流计时指针的偏转情况，图乙是磁铁从线圈中抽出时灵敏检流计指针的偏转情况．
（1）图甲电路中串联定值电阻R主要是为了_____
A．减小电路两端的电压，保护电源
B．增大电路两端的电压，保护电源
C．减小电路中的电流，保护灵敏检流计
D．减小电路中的电流，便于观察灵敏检流计的读数
（2）实验操作如图乙所示，当磁铁向上抽出时，检流计G中指针是_____偏（填“左”或“右”）；继续操作如图丙所示，判断此时条形磁铁的运动是______线圈（填“插入”或“抽出”）．
【答案】（1）C；（2）右，抽出
【解析】
【详解】试题分析：根据楞次定律，通过磁通量的变化判断感应电流的方向，以及通过感应电流的方向判断磁通量是增加还是减小．
解：（1）电路中串联定值电阻，目的是减小电流，保护灵敏检流计．故C正确，A、B、D错误．
（2）在乙图中，当磁铁向上抽出，磁通量减小，根据楞次定律知，感应电流的磁场与原磁场方向相同，则流过电流计的电流方向为从下往上，所以检流计指针向右偏．在丙图中，知感应电流流过检流计的方向是从上而下，则感应电流的磁场方向向上，与原磁场方向相同，知磁通量在减小，即磁铁抽出线圈．
故答案（1）C；（2）右，抽出．
【点评】解决本题的关键掌握楞次定律的内容，并且能灵活运用．
12. 甲、乙两组同学用伏安法先后测量同一节干电池（电动势约为1.5伏、内阻约为几欧姆）的电动势和内阻，设计的电路图如图甲、乙所示。
(1)由于乙组同学的电压表V2量程为0.25 V，内阻为2.2 kΩ，设计电路时，他想把电压表的量程扩大到原来的5倍，需要串联的电阻R1=___________kΩ。
(2)两组同学测量数据后将其描绘到U-I图上，如图甲、乙所示，根据甲组同学写出的U-I，关系可知：电动势的测量值E甲=1.40 V，内阻的测量值r甲=3.01 Ω。根据乙组同学画出的U-I图可以计算，电动势的测量值E乙=___________V，内阻的测量值r乙=___________Ω。（结果均保留3位有效数字）
(3)如果考虑电压表和电流表的内阻，甲组的测量图像与真实图像的关系正确的是___________，乙组的测量图像与真实图像的关系正确的是___________。
(4)如果认为甲组测量后乙组再进行测量时，电源的电动势和内阻都不变，且忽略实验操作中的偶然误差，根据甲、乙两组同学的数据可计算电源的真实内阻r=___________Ω。
【答案】 ①. 8.8 ②. ③. ④. B ⑤. A ⑥.
【解析】
【详解】(1)[1]需要串联的电阻

(2)[2]由图乙可得U-I关系为U=-0.782I+0.297，当I=0时U=0.297V，则此时电动势测量值
E=0.297×5≈1.49V
[3]内阻的测量值

(3)[4][5]如果考虑电压表和电流表的内阻，甲组中由于电压表的分流作用，使得电流的测量值偏小，但是短路电流不变，则测量图像与真实图像的关系正确的是B图；乙组中由于电流表内阻的影响，使得内阻测量值偏大，但是电动势是准确的，则测量图像与真实图像的关系正确的是A。
(4)[6]由图甲可知电源的短路电流为
或者直接读出横截距；
即由图乙知道电动势的准确值为
故电源内阻为
四、计算题：本题共3小题，第13题10分，第14题13分，第15题18分，共41分。
13. 如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=1 T，边长L=10cm的正方形线圈abcd共200匝，线圈总电阻r=1Ω，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，角速度rad/s，外电路电阻R1=12Ω，R2=4Ω，求：
(1) 由图示位置(线圈平面与磁感线平行)开始，转过任意角α时的瞬时感应电动势的值表达式；
(2)理想交流电压表的示数；
(3)由图示位置开始,求线圈转过1/4周期内通过R2的电荷量q2是多少?
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）由图可知线圈处于平行于磁场的位置，由此可知从此开始转过任意角度时有：，故转过任意角度时感应电动势的瞬时值表达式为：，其中，即：
（2）由题意及电路结构可知电路的总电阻为：，电源电动势的有效值为：，由闭合电路欧姆定律可得理想交流电压表的示数：
（3）周期内通过干路某一横截面的电荷量：，周期内通过的电荷量：
14. 如图所示，MN、PQ是两根足够长的光滑平行金属导轨，导轨间距为，导轨所在平面与水平面夹角，M、P间接阻值为的电阻。匀强磁场的方向与导轨所在平面垂直，磁感应强度大小为。质量为、阻值为的金属棒放在两导轨上，在平行于导轨的恒定拉力作用下，从静止开始向上运动。已知金属棒与导轨始终垂直并且保持良好接触，导轨电阻不计，导轨和磁场足够大，重力加速度取，求：
（1）当金属棒的速度为时的加速度；
（2）金属棒能获得的最大速度；
（3）若金属棒从开始运动到获得最大速度在导轨上滑行的距离是3m，这一过程中金属棒上产生的焦耳热。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）当金属棒的速度为时，电动势为
根据闭合电路欧姆定律有
以金属棒为对象，根据牛顿第二定律可得
又
联立解得金属棒的加速度为
（2）当金属棒受力平衡时，加速度为0，速度最大，此时有
代入数据解得
（3）若金属棒从开始运动到获得最大速度在导轨上滑行的距离是3m，该过程根据动能定理可得
该过程回路产生的焦耳热为
则金属棒上产生的焦耳热为
联立解得
15. 如图甲所示，在竖直平面内有一宽度为L的匀强磁场区域，其上下边界水平，磁场的方向垂直竖直平面向里，磁感应强度大小为B。从t=0时开始，一质量为m的单匝正方形闭合金属框abcd在竖直向上的恒力作用下，从静止开始向上运动，ab边刚进入磁场时，速度大小为v1；当线框的cd边离开磁场时马上撤去恒力，此时线框恰与挡板碰撞，速度立刻减为0，碰撞时间忽略不计。线框上升和下落的过程中速度大小与时间的关系如图乙所示，图中v1和v2均为已知。已知线框的边长为L、总电阻为R，在整个运动过程中线框平面始终在该竖直平面内，且ab边保持水平，重力加速度为g，求：
（1）上升过程中，线框ab边刚进入磁场时的电流大小I1；
（2）上升过程中，线框所受恒力大小F；
（3）整个运动过程中，线框产生的焦耳热Q；
（4）从t=0时开始到线框向下运动至完全离开磁场的时间t总。

【答案】（1）；（2）；（3）；（4）
【解析】
【详解】（1）ab边进入磁场瞬间，产生的电动势为
由闭合电路欧姆定律有
联立解得
（2）由图乙可知，ab边进入磁场瞬间，线框开始做匀速直线运动，则有
且
联立解得
（3）上升通过磁场过程中，有
联立可得
下落通过磁场的过程中，有
解得
则整个运动过程中，线框产生的焦耳热为
（4）从静止到ab边进入磁场的过程中，有
联立解得
上升通过磁场过程中，有
解得
下落通过磁场的过程中，对其中任一阶段有
可得
解得
则有