2023鄄城县一中高二下学期4月月考物理试题含解析

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2022-2023学年高二下学期4月物理考试一、单项选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。每小题只有一个选项符合题目要求。1. 如图所示，链球比赛属田径中的投掷竞远运动，链球由金属材料制造。某次比赛在菏泽举行，链球出手前某时刻恰好绕竖直轴水平转动（俯视逆时针转动）。则此时（　　）A. 安培力的方向与转动方向相反 B. 手握的一端电势与拴球的一端相等C. 手握的一端电势比拴球的一端低 D. 手握的一端电势比拴球的一端高【答案】D【解析】【详解】BCD．由于地磁场的竖直分磁场方向竖直向下，根据右手定则可知，手握的一端电势比拴球的一端高，故BC错误，D正确；A．由于没有构成回路，所以没有感应电流，没有安培力的作用，故A错误。故选D。2. 如图甲所示，标有“6V，3W”的灯泡和标有“，7V”的电容器并联到交流电源上，电压表为交流电压表，交流电源的输出电压如图乙所示，下列判断正确的是（　　）A. 时，线圈中的磁通量变化率最大B. 灯泡可能会被烧毁C. 电压表的示数在不断变化D. 电容器可能被击穿【答案】D【解析】【详解】A．时，感应电动势为零，线圈处于中性面，所以线圈中的磁通量最大，此时线圈中的磁通量变化率最小，故A错误；B．根据图乙可得交流电源的输出电压有效值为恰好等于灯泡的额定电压，所以灯泡正常发光，故B错误；C．交流电压表的示数为有效值，即恒为6V不变，故C错误；D．交流电源输出电压最大值所以电容器可能被击穿，故D正确。故选D。3. 如图所示，图甲、图乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示的电压按正弦规律变化，下列说法正确的是（　　）A. 图甲电压的有效值为311VB. 图甲电压的瞬时值表达式为C. 图乙电压的有效值小于220VD. 图乙是直流电【答案】C【解析】【详解】AC．从图甲可知其有效值为由于对应相同时刻，图甲电压比图乙电压大，根据有效值的定义可知，图甲有效值要比图乙有效值大，故A错误，C正确；B．由图可知所以图甲电压的瞬时值表达式为故B错误；D．由于图乙中表示的电流方向都随时间变化，因此图乙为交流电，故D错误。故选C。4. 如图所示，A、B是两个完全相同的电热器，A通以图甲所示的方波交变电流，B通以图乙所示的正弦交变电流，则在相同时间T内两电热器的消耗的电能之比等于（　　）A.  B.  C.  D. 【答案】A【解析】【详解】设图甲中电流有效值为，则解得图乙是正弦交流电的有效值为根据可知，在相同时间T内两电热器消耗的电能之比为。故选A。5. 图甲为新能源电动汽车的无线充电原理图，M为匝数匝的受电线圈，N为送电线圈。当送电线圈N接交变电流后，在受电线圈内产生了与线圈平面垂直的磁场，其磁通量随时间t变化的规律如图乙。下列说法正确的是（　　）A. 受电线圈的最大磁通量为0.01WbB. 受电线圈产生的电动势的有效值为C. 在时刻，受电线圈产生的电动势为20VD. 在时刻，受电线圈产生的电动势为【答案】B【解析】【详解】A．由图可知受电线圈的最大磁通量为故A错误；B．根据正弦交变电流特征可知，受电线圈产生的电动势最大值为所以受电线圈产生的电动势得有效值为故B正确；CD．由图乙可知，在时刻磁通量变化率为0，由法拉第电磁感应定律可知，此时受电线圈产生的电动势为，故CD错误。故选B。6. 如图所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈总电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中轴以角速度匀速转动，外电路电阻为R。下列说法正确的是（　　）A. 当线圈由图示位置转过的过程中，通过电阻R的电荷量为B. 从图示位置转过这段时间穿过线圈磁通量的变化量大小为2BSC. 当线圈由图示位置转过的过程中，电阻R上所产生的热量为D. 从图示位置开始计时，电阻R两端电压瞬时值表达式为【答案】C【解析】【详解】A．由、、由图示位置转过所用的时间解得电荷量为故A错误；B．图示位置磁通量为从图示位置转过时磁通量为则从图示位置转过这段时间穿过线圈磁通量的变化量大小为0，故B错误；C．电流的有效值为由图示位置转过所用的时间电阻R产生的焦耳热故C正确；D．从图示位置开始计时，感应电动势的瞬时值从图示位置开始计时，电阻R两端电压瞬时值表达式为故D错误。故选C。7. 如图所示为由一干电池、铜线框和磁铁组成的简易电动机，此装置中的铜线框能从静止开始转动起来，那么（　　）A. 无论磁铁的N，S极如何，从上往下看，铜线框顺时针方向转动B. 无论磁铁的N，S极如何，从上往下看，铜线框逆时针方向转动C. 若磁铁上方为N极，从上往下看，铜线框顺时针方向转动D. 若磁铁上方为S极，从上往下看，铜线框顺时针方向转动【答案】C【解析】【详解】从图乙中可以看出，线框中的电流方向向下，若磁铁的N极向上，则右侧铜线受到的安培力方向向外，左侧铜线受到的安培力方向向里，故从上往下看，铜线框沿顺时针方向转动；同理，磁铁的S极向上，铜线框沿逆时针方向转动。故选C。8. 如图所示，在xOy直角坐标系中的第二象限有垂直坐标平面向里的匀强磁场，第四象限有垂直坐标平面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小均为。直角扇形导线框半径为L、总电阻为R，在坐标平面内绕坐标原点O以角速度逆时针匀速转动。线框从图中所示位置开始转动一周的过程中，则线框（　　）A. 消耗的电功率不变B. 在时间内，线框中感应电流沿逆时针方向C. 感应电流的有效值为D. 在转动过程中受到的安培力始终不变【答案】AC【解析】【详解】ABC．设线框转动周期为T，从图示的位置开始计时。在时间内，根据楞次定律可知线框中感应电流沿顺时针方向，线框产生的感应电动势大小为感应电流大小为在时间内，线框中感应电流沿逆时针方向，线框产生的感应电动势大小为感应电流大小为在时间内，线框中感应电流沿逆时针方向，线框产生的感应电动势大小为感应电流大小为在时间内，线框中感应电流沿顺时针方向，线框产生的感应电动势大小为感应电流大小可知线框转动的过程中，线框内产生的感应电流大小不变，方向周期性变化；根据可知线框消耗的电功率不变；线圈感应电流的有效值为，故AC正确，B错误；D．线圈在转动过程中受到的安培力方向时刻发生变化，故D错误。故选AC。二、多项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得6分，选对但不全的得4分，有选错的得0分。9. 如图所示是法拉第圆盘发电机的示意图：铜质圆盘安装在水平铜轴上，圆盘位于两磁极之间，圆盘平面与磁感线垂直。两铜片C、D分别与转动轴和圆盘的边缘接触。从左往右看，铜盘沿顺时针方向匀速转动，CRD 平面与铜盘平面垂直。如果圆盘的半径为r，匀速转动的周期为T，圆盘全部处在一个磁感应强度为B的匀强磁场之中。下列说法中正确的是（　　）A. 电阻R中电流方向向上B. 回路中有周期性变化的感应电流C. 圆盘转动产生的感应电动势为D. 若铜盘转速增大为原来的2倍，则R的电功率也将增大为原来的2倍【答案】AC【解析】【详解】A．圆盘转动时，根据右手定则可知，圆盘电流方向由圆心流向边缘，则电阻R中电流方向向上，故A正确；B．圆盘转动时，产生的感应电动势大小、方向均不变，则回路中的感应电流恒定不变，故B错误；C．圆盘转动产生的感应电动势为故C正确；D．根据若铜盘转速增大为原来的2倍，可知角速度增大为原来的2倍，感应电动势增大为原来的2倍，感应电流增大为原来的2倍，则R的电功率也将增大为原来的4倍，故D错误。故选AC。10. 如图甲所示电路中，灯泡电阻为， A1、A2为完全相同的电流传感器（内阻不计）。闭合开关K，得到如图乙所示的图像，电源电动势为E，内阻r，则（　　）A. B. C. 断开开关时，小灯泡会明显闪亮后逐渐熄灭D. 闭合开关时，自感线圈中电流为零，其自感电动势也为零【答案】AB【解析】【详解】AB．由图乙可知，当时，自感线圈中电流为零，流过灯泡支路的电流为，根据闭合回路欧姆定律有当时，电路稳定，两支路电流相等为，根据闭合回路欧姆定律有联立解得
 故AB正确；C．由图乙可知，电路稳定后，两支路电流相等，则断开开关时，小灯泡不会闪亮，而是逐渐熄灭，故C错误；D．闭合开关时，自感线圈中电流为零，但由于电流变化，自感电动势不为零，故D错误。故选AB11. 面积均为S的两个电阻相同的线圈，分别放在如图甲、乙所示的磁场中，甲图中是磁感应强度为的匀强磁场，线圈在磁场中以周期T绕轴匀速转动，乙图中磁场变化规律为，从图示位置开始计时，则（　　）A. 两线圈的磁通量变化规律相同B. 两线圈中感应电动势达到最大值的时刻不同C. 经相同的时间t（），两线圈产生的热量相同D. 从此时刻起，经时间，通过两线圈横截面的电荷量不同【答案】AC【解析】【详解】A．甲图中的磁通量变化规律为乙图中磁通量的变化规律为故A正确；BCD．由于两线圈的磁通量变化规律相同，则两线圈中感应电动势的变化规律相同，达到最大值的时刻也相同，有效值E也相同，又因两线圈电阻相同，所以也相同，经过时间，通过两线圈横截面的电荷量也相同，故C正确，BD错误。故选AC。12. 如图所示，在圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场。甲、乙两带电粒子（不计重力）先后以相同的速度从同一点垂直磁场射入，粒子飞出磁场区域时，甲速度方向偏转，乙的速度偏转了，忽略两粒子间的相互作用，则下列说法正确的是（　　）A. 甲、乙两粒子比荷比为B. 甲、乙两粒子的运动时间之比为C. 甲、乙两粒子的运动半径之比为D. 甲、乙两粒子的运动角速度之比为【答案】ABD【解析】【详解】CD．设圆形磁场的半径为，根据题意可知甲、乙两粒子在磁场中的轨道半径分别为，则甲、乙两粒子的运动半径之比为根据可知甲、乙两粒子的运动角速度之比为故C错误，D正确；A．根据洛伦兹力提供向心力可得可得可知甲、乙两粒子的比荷比为故A正确；B．根据可知甲、乙两粒子的运动时间之比为故B正确。故选ABD。三、非选择题：本题共6小题，共44分。13. 学习了法拉第电磁感应定律后，为了定量验证在磁通量变化量相同时，感应电动势E与时间成反比，甲乙两位同学共同设计了如图所示的一个实验装置：线圈和光电门传感器固定在长木板的轨道上，强磁铁和挡光片固定在可运动的小车上。每当小车在轨道上运动经过光电门时，光电门会记录下挡光片的挡光时间，同时触发接在线圈两端的电压传感器记录下在这段时间内线圈中产生的平均感应电动势E。利用小车末端的弹簧将小车以不同的速度从轨道的最右端弹出，就能得到一系列的感应电动势E和挡光时间。（1）观察和分析该实验装置可看出，在实验中，每次测量的时间内，磁铁相对线圈运动的距离都相同，从而实现了控制不变______________________。（2）在得到测量数据之后，为了验证E与成反比，甲乙两位同学分别采用两种办法处理数据。甲同学采用计算法：算出______________________，若该数据基本相等，则验证了E与成反比；乙同学用作图法：用纵坐标表示感应电动势E，用横坐标表示______________，利用实验数据，在坐标系中描点连线，若图线是过坐标原点的倾斜直线，则也可验证E与成反比。【答案】    ①. 磁通量变化量∆Φ    ②. 感应电动势E与挡光时间的乘积    ③. 挡光时间∆t的倒数【解析】【详解】（1）[1]为了定量验证感应电动势E与时间成反比，我们应该控制磁通量的变化量∆Φ不变，所以在实验中，每次测量的时间内，磁铁相对线圈运动的距离都相同，从而实现了控制通过线圈的磁通量的变化量不变。（2）[2][3]为了验证E与时间成反比，甲同学采用计算法：算出感应电动势E和挡光时间的乘积，若该数据基本相等，则验证了E与成反比；第二种是作图法：在直角坐标系中作感应电动势E与挡光时间的倒数关系图线，若图线是基本过坐标原点的倾斜直线，则也可验证E与成反比。14. 如图所示，固定在匀强磁场中的正方形导线框边长为l，其中边是电阻为R的均匀电阻丝，其余三边是电阻可忽略的铜导线，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里。现有一段长短、粗细、材料均与边相同的电阻丝架在线框上，并以恒定速度v从边滑向边。在滑动过程中与导线框的接触良好。当滑过的距离时，通过段电阻丝的电流是多大？【答案】【解析】【详解】在滑动过程中产生的感应电动势为当滑过的距离时，aP段电阻为，bP段电阻为，两段电阻并联，有根据闭合电路的欧姆定律得根据并联电路中电流分配的规律有15. 如图所示电路中，AD、CN为平行金属导轨，相距L以为分界线，左侧光滑，右侧粗糙，左右两侧一定距离处各有一金属导体棒和。导轨用导线和外侧电源相接，S为开关。整个装置位于水平面上，导轨AD、CN之间有匀强磁场。磁感应强度为，导体棒、；质量分别为m，2m，在整个过程中接入电路的有效电阻不变，阻值分别为R、2R，均垂直的置于金属导轨上，与粗糙导轨间动摩擦因数为μ。现将开关K闭合瞬间又马上断开，金属获得瞬时速度开始在导轨上运动。（导体棒启动瞬间，不计摩擦的影响）。重力加速度为g。导轨电阻不计，求：（1）开关闭合瞬间，通过导体棒的电荷量q；（2）当金属棒以速度通过边界时，金属棒恰好以速度到达D、N，则运动了多长时间到边界。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）根据动量定理可知，时间内处于磁场中的导体棒故在开关闭合的瞬间有解得（2）导体棒在通电的瞬间有，对对、并联，在开关闭合的瞬间的电流关系为联立可知开关断开后，、组成回路，则对对联立解得的运动时间16. 如图，在坐标系的第二象限存在匀强磁场，磁场方向垂直于平面向里；第三象限内有沿轴正方向的匀强电场；第四象限的某圆形区域内存在一垂直于平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为第二象限磁场磁感应强度的倍。一质量为、带电荷量为的粒子以速率自轴的A点斜射入磁场，经轴上的点以沿轴负方向的速度进入电场，然后从轴负半轴上的点射出，最后粒子以沿着轴正方向的速度经过轴上的点。已知，，，，不计粒子重力。（1）求第二象限磁感应强度的大小；（2）求粒子由至过程所用的时间；（3）试求粒子在第四象限圆形磁场区域的轨迹半径、及该圆形磁场区域的最小面积。【答案】（1）；（2）；（3），【解析】【详解】（1）由题意画出粒子轨迹图，如图所示粒子在第二象限做匀速圆周运动，设粒子在第二象限磁场中做匀速圆周运动的半径为，由牛顿第二定律有由几何关系有可得联立以上各式得（2）设粒子在第二象限磁场中运动的时间为，AC弧对应的圆心角为，由几何关系知解得由运动学公式有粒子在第三象限做类平抛运动，设粒子在第三象限电场中运动的时间为，y轴方向分运动为匀速直线运动有解得所以粒子由至过程所用的时间为（3）粒子在到过程中，轴方向匀加速运动的加速度为，有则有则设粒子在第四象限磁场中做匀速圆周运动的半径为，由牛顿第二定律有结合（1）解得故粒子在第四象限运动的轨迹必定与、速度所在直线相切，由于粒子运动轨迹半径为，故粒子在第四象限运动的轨迹是如图所示的轨迹圆该轨迹圆与速度所在直线相切于点、与速度所在直线相切于点，连接，由几何关系可知由于点、点必须在磁场内，即线段在磁场内，故可知磁场面积最小时必定是以为直径如图所示的圆。即面积最小的磁场半径为则有