海南省农垦中学2023-2024学年高二下学期4月月考物理试卷B卷(含答案)

这是一份海南省农垦中学2023-2024学年高二下学期4月月考物理试卷B卷(含答案)，共24页。试卷主要包含了单选题，多选题，计算题，实验题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为2:1，原线圈输入的交流电压瞬时值的表达式为，定值电阻的阻值为，电阻箱的初始阻值为，灯泡L阻值恒为。下列说法正确的是( )
A.电流表的示数为
B.逐渐增大的阻值，功率逐渐变大
C.当时，副线圈功率达到最大
D.若将换为一个理想二极管，则灯泡L两端电压的有效值为
2．某同学将一段金属丝弯成如图1所示的平面线圈，已知圆形区域的面积为，五角星形区域的面积为，连接圆和五角星部分区域的面积忽略不计。现将该线圈沿垂直于磁场的方向放入一匀强磁场（垂直纸面向里的方向为磁场的正方向），且磁场磁感应强度B随时间t变化的规律如图2所示。则下列图像中能正确描述线圈两端点间电势差U随时间t变化规律的是令( )
A.
B.
C.
D.
3．下列现象说明分子做无规则运动的是( )
A.水沸腾时冒出的“白汽”在空气中做无规则运动
B.把少许碳素墨水滴入水中，在显微镜下可以观察到碳颗粒的无规则运动
C.阳光从缝隙射入教室，在阳光下看到尘埃不停地运动
D.经过搅拌，沙粒在水中杂乱地运动
4．光滑绝热的活塞把密封的圆筒容器分成水平A、B两部分，这两部分充有温度相同的气体，平衡时，现将A中气体温度加热到127℃，B中气体温度降低到27℃，待重新平衡后，这两部分气体体积之比为( )
A.B.C.D.
5．一弹簧振子的位移y随时间t变化的关系式为，位移y的单位为m，时间t的单位为s。下列说法中正确的是( )
A.弹簧振子的振幅为0.2mB.弹簧振子的周期为1.25s
C.在时刻，振子的加速度必最大D.在任意0.2s内，振子的路程均为0.1m
6．三棱镜横截面如图所示，，，AC面涂有反光涂层。一细束光从O垂直AB边射入棱镜，经AC面反射到BC面，在BC面上恰好发生全反射。则该棱镜的折射率为( )
A.2B.C.D.
7．如图，水平导线中有电流I通过，导线正下方的电子初速度的方向与电流I的方向相同，则电子将( )
A.沿路径a运动，轨迹是圆B.沿路径a运动，轨迹半径越来越大
C.沿路径a运动，轨迹半径越来越小D.沿路径b运动，轨迹半径越来越小
8．下列说法中正确的是( )
A.图甲是一束复色光进入水珠后传播的示意图，其中a束光在水珠中传播的速度一定小于b束光在水珠中传播的速度
B.图乙是一束单色光进入平行玻璃砖后传播的示意图，当入射角i逐渐增大到某一值后不会再有光线从面射出
C.图丙是双缝干涉示意图，若只减小屏到挡板间的距离L，两相邻亮条纹间距离将减小
D.图丁是检测工件表面平整程度时得到的图样，利用了光的衍射原理
9．如图为某一类型质谱仪的结构示意图，在两平行电极板间有一匀强电场，电场强度为E，在电极板的右端有一阻隔板，板上有一小孔只能让没有偏向的带电粒子穿过，整个仪器置于磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场中。一带电粒子由电极板的左端，对准小孔、平行于电极板射入，从小孔射出后，粒子打在板上距离小孔为d的位置，忽略粒子重力，则此粒子的比荷为( )
A.B.C.D.
10．半导体材料的导电物质称为载流子，载流子可以是正电荷，也可以为负电荷。如图所示，一块长为a、宽为b、高为c的长方体半导体器件，其内载流子单位体积的个数为n，沿方向通有恒定电流I。在空间中施加一个磁感应强度为B、方向沿一x方向的匀强磁场，半导体上、下表面之间产生稳定的电势差U，下列说法正确的是( )
A.该半导体器件上表面电势高于下表面电势
B.电势差U与载流子数密度n成正比
C.载流子所带电荷量为
D.若将磁场方向变为方向，霍尔电压U不变
二、多选题
11．关于洛伦兹力的应用，下列说法正确的是( )
A.图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，要想粒子获得的最大动能增大，可增加电压U
B.图乙是磁流体发电机的结构示意图，可以判断出A极板是发电机的负极，B极板是发电机的正极
C.图丙是速度选择器，带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是
D.图丁是质谱仪的主要原理图。其中、、在磁场中偏转半径最大的是
12．兼善中学“物理魔法社”的同学研究通电直导线在磁场中受力情况的小实验，装置如图所示，台秤上放一光滑平板，其左边固定一轻质挡板，一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来，此时台秤读数为；现在磁铁上方中心偏左位置固定一导体棒，当导体棒中通入方向垂直纸面向里的电流后，台秤读数为；则以下说法正确的是( )
A.弹簧长度将变长B.弹簧长度将变短C.D.
13．如图所示，正方形导线框的边中点O和边中点分别接有接线柱，两接线柱通过导线与阻值为R的定值电阻相连。的左侧有方向垂直纸面向里的匀强磁场，右侧有方向垂直纸面向外的匀强磁场，两磁场的磁感应强度均为B。从某时刻开始，正方形导线框绕过的轴以恒定角速度ω转动，初始边速度方向垂直纸面向外。已知正方形导线框边长为L，正方形导线框、接线柱、导线的电阻均不计，下列说法正确的是( )
A.正方形导线框的边越过向右转动时电流方向为
B.定值电阻消耗的电功率为
C.流过正方形导线框边的电流有效值为
D.正方形线框产生的感应电动势最大值为
14．如图所示，半径为L的导体环固定在水平面上，导体环的总电阻为，整个空间存在垂直导体环平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一长为、阻值可忽略的导体棒MN可绕导体环上的M点在水平面内转动，时刻导体棒由与导体环相切的位置，在外力的控制下沿逆时针的方向以恒定的角速度ω转动。导体棒与导体环接触良好，接触点用O表示，导体棒转过30°时为状态①，导体棒转过90°时为状态②。下列说法正确的是( )
A.状态①，MO两端的电压为
B.状态②，MO两端的电压为
C.状态①与状态②流过导体棒的电流之比为9：20
D.状态①与状态②，导体棒所受的安培力之比为9：20
三、计算题
15．如图所示，线圈的面积是，共有匝，线圈电阻，外接电阻，匀强磁场的磁感应强度为，当线圈以匀速旋转时，求：
（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）线圈每转过一周，整个电路中产生的焦耳热；
（3）从计时开始，线圈转过的过程中，通过外电阻的电量为多少。
16．如图在第一象限内存在沿y轴负方向的匀强电场，在第二、三、四象限内存在垂直平面向外的匀强磁场。一带正电粒子从x轴上的M点以速度沿与x轴正方向成60°角射入第二象限，恰好垂直于y轴从N点进入匀强电场，从x轴上的P点再次进入匀强磁场，且P点速度，已知磁场的范围足够大，，粒子的比荷为，不计粒子重力及一切阻力。求：
（1）匀强磁场的磁感应强度B的大小；
（2）匀强电场的电场强度E的大小；
（3）粒子从P点进入匀强磁场再次到达x轴的位置与M点的距离以及经历的时间。
17．如图所示，绝热汽缸长度为L，绝热活塞可以无摩擦滑动。汽缸底部与活塞正中间用薄隔板隔开，隔板左边为真空，右边为理想气体，活塞静止在汽缸口。大气压强为，整个系统不漏气，活塞面积为S、厚度不计。求：
（1）将隔板抽开，系统稳定时活塞与汽缸底部的距离（这个过程中气体温度不变）；
（2）将隔板抽开，将汽缸逆时针缓缓转过，使汽缸口朝上，活塞重力产生的压强为大气压强的一半。缓慢拉动活塞，使活塞恢复到汽缸口，此时的热力学温度为初态的，最终对活塞施加的作用力大小。
18．如图甲所示，两个中心线共线的平行板电容器均水平放置。MN两板间电压，板间充满垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度。先后有大量相同带电粒子沿两板中心线从左侧水平飞入MN间，粒子质量，电荷量。研究发现CD两板间加如图乙所示的周期性电压时，沿直线穿过MN并沿中心线进入CD之间的粒子，偏移量最大的粒子恰好能从极板右侧边缘飞出。已知两电容器板长均为，MN间距，粒子重力不计。
（1）沿直线穿过MN的粒子速度大小是多少？
（2）若MN间电压，打在M板上的粒子速度最大值是多少？
（3）沿直线穿过MN，并沿中心线进入CD之间的粒子，从CD右侧飞出的粒子动能最小值是多少？
四、实验题
19．小红用如图甲所示的装置探究“影响感应电流方向的因素”，螺线管与电流计构成闭合电路，条形磁铁N极朝下，请回答下列问题：
（1）要想使电流计指针发生偏转，即有感应电流产生，小红进行了以下三种操作，其中可行的是_______。
A.螺线管不动，磁铁静止放在螺线管中
B.螺线管不动，磁铁插入或拔出螺线管
C.磁铁与螺线管保持相对静止，一起匀速向上运动
（2）在（1）的研究中，小红发现电流计指针偏转方向会有不同，也就是感应电流方向不同，根据（1）中的操作，则感应电流方向与下列哪个因素有关_______。
A.螺线管的匝数
B.磁铁的磁性强弱
C.磁铁相对螺线管运动的方向
（3）在（1）的研究中，小红发现电流计摆动幅度大小会有不同，也就是感应电流大小不同，根据（1）中的操作，则感应电流大小与下列哪些因素有关_______。
A.螺线管的匝数
B.磁铁的磁性强弱
C.磁铁相对螺线管运动的方向
20．某同学模仿“用油膜法测分子直径”的实验方案来估测小黄米（可视为球形小颗粒）的直径。实验步骤如下：
①先用量筒测量出一定数量小黄米的体积为V；
②再将其平铺在水平的坐标纸上，使小黄米紧挨着排成单层结构；
③用铅笔描绘出边缘的轮廓如图；
④撤去小黄米，进行数据处理。
（1）坐标纸上每个小正方形方格的边长为L，轮廓所围的面积为_______；
（2）该同学估测出小黄米的直径为_______；
（3）用量筒测量小黄米的体积V比小黄米的实际体积_______（填“偏大”、“偏小”或“没有偏差”）；
（4）试验后发现绝大多数小黄米不是标准的球形，该因素将导致测量值比将小黄米看作球形的直径_______（填“偏大”或“偏小”）；
（5）该同学重复几次实验，每次计算出小黄米的直径都在1mm左右，若用10分度的游标卡尺测量其直径，_______（填“能”或“不能”）使相对误差小于。（）
参考答案
1．答案：C
解析：A.设副线圈电压为，原线圈电压为，两端电压为，则
设灯泡电流为I，灯泡电阻与电阻箱的阻值相同，电阻箱的电流也为I，则
联立解得
即电流表的示数为。故A错误；
B.逐渐增大的阻值，则负载阻值增大，把负载等效成一个电阻串联在原线圈中，则串联电路总阻值增大，则总电流减小，根据
可知功率逐渐变小。故B错误；
C.把负载等效成一个电阻串联在原线圈中，其等效阻值设为R，则
又
，，
联立解得
R的功率为
可知，当时，R的功率最大，即副线圈功率达最大。则
解得
故C正确；
D.若将换为一个理想二极管，则原线圈只有一半时间里有电压且与左端输入电压相同，原线圈电压有效值设为，则
解得
则灯泡L两端电压的有效值不为。故D错误。
故选C。
2．答案：A
解析：由楞次定律可知，圆形线圈内产生的电动势与五角星线圈内产生的电动势方向相反。所以，整个线圈的“有效面积”为
结合图2，由法拉第电磁感应定律可得线圈内所产生的感应电动势为
因外电路断路且由楞次定律结合图2可知，在内
故选A。
3．答案：B
解析：A.水沸腾时冒出的“白汽”在空气中的无规则运动是由于空气的对流等形成的，不能说明分子在做无规则运动，选项A错误；
B.少许碳素墨水滴入水中，在显微镜下观察到的碳颗粒在做布朗运动，它是分子热运动的反映，可以说明分子在做无规则运动，选项B正确；
C.阳光下的尘埃的运动是由于空气的对流形成的，不属于分子热运动，选项C错误；
D.沙粒在水中的运动是由于搅拌引起的水的流动形成的，不能说明分子的热运动，选项D错误。
故选B。
4．答案：B
解析：根据理想气体状态方程，对A部分气体有
对B部分气体有
因为
，，
所以
故选B。
5．答案：C
解析：A.从位移y随时间t变化的关系式为，可知振子离开平衡位置的最大距离为0.1m，其振幅为0.1m，故A错误；
B.从关系式可知其振动周期为
故B错误；
C.从位移y随时间t变化的关系式为，当在0.2s时振子的位移为
可知此时振子位移最大，回复力最大，加速度最大，故C正确；
D.弹簧振子的运动是变加速运动，并不是任意相等时间路程就相等，不能保证在任意0.2s内，振子的路程均为0.1m，故D错误。
故选C。
6．答案：C
解析：做出光路图，如图所示
根据几何关系，光线到达AC面的入射角为，则反射角为30°，根据几何关系，光线在BC面的入射角为，因为光线在BC面上恰好发生全反射，则
故选C。
7．答案：B
解析：由安培定则得电子所在导线下方的磁场垂直纸面向外，据左手定则判断出电子所受的洛伦兹力向下，即沿路径a运动，且向下运动的过程中因离导线变远，磁感应强度B变小，由
解得
知半径r变大。
故选B。
8．答案：C
解析：A.由折射率和光的传播速度之间的关系可知，折射率越大，介质中传播速度越小，从图中可以看出b在水中偏折更大，即b的折射率大于a的折射率，则a在水中的传播速度大于b的传播速度，A错误；
B.由光路图可知，无论入射角i多大，光线不可能在面上发生全反射，故总有光线从面射出，B错误；
C.根据双缝干涉相邻两亮条纹的间距公式可知，只减小屏到挡板间距离，两相邻亮条纹间距离将减小，C正确；
D.检测工件表面平整程度时得到的图样，利用的是薄膜干涉原理，D错误。
故选C。
9．答案：C
解析：粒子在两平行电极板间运动时，受平衡力作用
粒子在磁场中偏转时，洛伦兹力提供向心力
解得
故选C。
10．答案：C
解析：A.沿方向通有恒定电流，若器件为N型半导体，载流子为负电荷，则电荷移动方向沿方向，磁感应强度方向沿方向，根据左手定则可知，负电荷向上偏转，故上表面电势低于下表面电势，故A错误；
BC.若器件为P型半导体，半导体上、下表面之间产生稳定的电势差时，电场力与洛伦兹力平衡，则有
根据电流的微观意义可知
解得
可知电势差U与载流子数密度n成反比。
解得载流子所带电荷量为
故B错误，C正确；
D.若将磁场方向变为方向，霍尔电压为
故D错误。
故选C。
11．答案：BD
解析：A.图甲是用来加速带电粒子的回旋加速器的示意图，当粒子在磁场中的半径达到最大时，有
可得粒子的最大动能为
可知粒子获得的最大动能与所加的电压没有关系，故A错误；
B.图乙是磁流体发电机的结构示意图，根据左手定则可知，带正电粒子向下偏转，带负电粒子向上偏转，故A极板是发电机的负极，B极板是发电机的正极，故B正确；
C.图丙是速度选择器，根据受力平衡可得
解得
带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是，且速度方向由P到Q，故C错误；
D.图丁是质谱仪的主要原理图，粒子经过加速电场时，根据动能定理可得
解得
粒子在磁场中由洛伦兹力提供向心力可得
解得
可知其中、、在磁场中偏转半径最大的是，故D正确。
故选BD。
12．答案：BD
解析：AB.以导体棒为研究对象，根据左手定则判断可知，其所受安培力斜向右下方，根据牛顿第三定律可知，磁铁受到导体棒对它的作用力斜向左上方，则磁铁将向左运动，弹簧被压缩，长度变短，故A错误，B正确；
CD.由于磁铁受到导体棒对它的作用力斜向左上方，则可知磁铁对弹簧秤的压力减小，因此有
故C错误，D正确。
故选BD。
13．答案：AB
解析：A.正方形导线框的边越过向右转动时，由右手定则可知，电流方向为，A正确；
BD.由电磁感应定律可得线框产生的最大电动势为
交流电的有效值为
定值电阻消耗的电功率为
B正确；D错误；
C.因ab与cd处于并联关系，因此流经正方形导线框边的电流有效值为
C错误。
故选AB。
14．答案：BC
解析：导体棒转过30°（状态①）时，两点之间的距离为点的速度，则MO两端的电压，A错误。导体棒转过90°（状态②）时，两点之间的距离为点的速度，则MO两端的电压，B正确。状态①时，电路的总电阻，流过导体棒的电流，导体棒所受的安培力大小；状态②时，电路的总电阻，流过导体棒的电流，导体棒所受的安培力大小；状态①与状态②流过导体棒的电流之比为9：20，状态①与状态②导体棒所受的安培力大小之比为9：40，C正确，D错误。
15．答案：（1）（2）500J（3）
解析：（1）最大值为
从中性面开始计时，瞬时值表达式为
（2）电动势的有效值为
由能量关系知
（3）根据
可得线圈转过的过程中通过外电阻的电量为
16．答案：（1）（2）（3），
解析：（1）设粒子从M点做圆周运动到N点，圆的半径为，根据洛伦兹力提供向心力
由几何关系
解得
（2）粒子离开电场时，设粒子从P点进入磁场时速度与x轴正方向夹角为θ，则有
解得
又
对带点粒子，沿电场方向有
根据几何关系
解得
（用动能定理，解答亦可）
（3）在电场中粒子做类平抛运动可得
解得
从P点进入磁场由洛伦兹力提供向心力可得
解得
设再次到达x轴的位置为可得
则与M点相距为
圆周运动的周期为
从P到点经历时间为
17．答案：（1）（2）
解析：（1）汽缸内理想气体开始状态压强为
体积为
将隔板抽开，设系统稳定时活塞与汽缸底部的距离为，此时理想气体压强为
体积为
根据玻意耳定律有
解得
（2）设汽缸内理想气体开始状态温度为，则由题意可知，活塞恢复到汽缸口时理想气体温度为
体积为
设此时理想气体压强为，根据理想气体状态方程有
解得
对活塞根据平衡条件可得
解得
18．答案：（1）50m/s（2）195m/s（3）
解析：（1）沿直线穿过MN的粒子，电场力和洛伦兹力平衡，则有
代入数值解得
（2）设打在M板上的粒子速度最大为，对应于最大半径R，由洛伦兹力提供向心力可得
有几何关系可得
联立解得
（3）沿直线穿过MN，并沿中心线进入CD之间的粒子，粒子在CD之间的运动时间为
沿直线穿过MN并沿中心线进入CD之间的粒子，偏移量最大的粒子恰好能从极板右侧边缘飞出；可知时刻进入电场的偏移量最大，设粒子垂直于平行板方向的速度为，时刻进入电场的图像如图所示
设内粒子的侧移量为，CD板间距为，根据图像可知最大侧移量为
时刻进入电场的偏移量最小，进入电场的图像如图所示
由图像可知，有电场作用时的侧移量为
电场力对粒子做功最小设为，则有
对粒子由动能定理得
解得从CD右侧飞出的粒子最小动能为
19．答案：（1）B（2）C（3）AB
解析：（1）A.螺线管不动，磁铁静止放在螺线管中，穿过螺线管的磁通量不变，不会产生感应电流，选项A错误；
B.螺线管不动，磁铁插入或拔出螺线管，穿过螺线管的磁通量发生变化，则会产生感应电流，选项B正确；
C.磁铁与螺线管保持相对静止，一起匀速向上运动，穿过螺线管的磁通量不变，不会产生感应电流，选项C错误；
故选B。
（2）感应电流方向与磁铁相对螺线管运动的方向有关，而螺线管的匝数和磁铁的磁性强弱只能影响感应电流的大小；故选C。
（3）感应电流方向与磁铁相对螺线管运动的方向有关，螺线管的匝数和磁铁的磁性强弱影响感应电流的大小；故选AB。
20．答案：（1）（2）（3）偏大（4）偏小（5）不能
解析：（1）由图数出轮廓所含方格数，可得轮廓所围的面积为
（2）由题意可得小黄米的直径为
（3）因为小黄米之间有间隙，所以用量筒测量小黄米的体积V比小黄米的实际体积要偏大；
（4）因为绝大多数小黄米不是标准的球形，所以小黄米紧挨着排成单层结构时，所占据的面积偏大，所以求出小黄米的直径偏小；
（5）因为10分度的游标卡尺分度值为0.1mm，所以最小相对误差为
所以不能使相对误差小于。