湖北省武昌实验中学2023-2024学年高二下学期3月月考物理试卷(含答案)

这是一份湖北省武昌实验中学2023-2024学年高二下学期3月月考物理试卷(含答案)，共19页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．下列关于电磁波的说法正确的是( )
A.根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围也一定产生变化的电场
B.在LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量最大时电路中的电流最小
C.在真空中无线电波、红外线、可见光、紫外线的波长依次变短，速度依次变小
D.在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫作调谐
2．利用油膜法可粗略地测定分子的大小和阿伏加德罗常数。若已知n滴油酸的总体积为V，一滴油酸形成的油膜面积为S，油酸的摩尔质量为μ，密度为ρ，则每个油酸分子的直径d和阿伏加德罗常数分别为（球的体积公式）( )
A.，B.，
C.，D.，
3．如图甲和图乙为两个发电机设备与外接电路，两者仅电刷样式不同，其它部件均完全相同，线圈以相同的角速度在匀强磁场中旋转，从图示位置（该位置线圈平面与中性面垂直）开始计时，在一个周期T的时间内，下列说法错误的是( )
A.两图中，R两端的电压有效值、流过R的电流有效值大小相等
B.在时间内，两者流过R的电荷量相等
C.在时间内，两者流过R的电流方向相同
D.在时间内，两者电阻R上产生的焦耳热相等
4．在LC振荡电路中，时刻和时刻电感线圈中的磁感线和电容器中极板的带电情况分别如图所示，则下列说法中正确的是( )
A.在时刻电容器正在充电
B.在时刻磁场能转化为电场能
C.在时刻电路中的电流处在减小状态
D.在时刻电路中感应电流方向与电路电流方向相反
5．如图，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示。为斥力，为引力。a、b、c、d为x轴上四个特定的位置。现把乙分子从a处由静止释放，则( )
A.乙分子从a运动到c，分子间作用力一直增大
B.乙分子从a运动到d，分子间作用力先增大后减小再增大
C.乙分子从a运动到d，两分子间的分子势能先增大后减小
D.乙分子从a运动到d，在b点时两分子间的分子势能最小
6．如图所示，在光滑绝缘水平桌面上建立一个直角坐标系，在坐标系的第一、四象限的两块区域内分别存在垂直桌面向下、向上的匀强磁场，磁感应强度大小均为1.0 T，磁场边界线的方程为。在水平桌面上静置一个长1 m、宽0.5 m的矩形单匝导线框abcd，其电阻边与x轴平行，在拉力F的作用下，线框从图示位置开始沿x轴正方向以大小为1 m/s的速度匀速穿过整个磁场区域，下列说法正确的是( )
A.bc边到达时，线框中的感应电流最大
B.拉力F的最大功率为0.5 W
C.整个过程中拉力F所做的功为
D.整个过程中线框产生的焦耳热为
7．如图所示，理想变压器原线圈ab端输入交流电电压的瞬时表达式为，e为副线圈cd的中心抽头，为理想二极管（具有单向导电性，正向电阻为零，反向电阻无穷大），定值电阻，S为开关。已知变压器原、副线圈的匝数比为20:1，下列说法正确的是( )
A.输入交流电的频率为100Hz
B.开关闭合时，电阻两端的电压为11V
C.开关闭合时，原线圈ab的输入功率为3.025W
D.开关断开后，副线圈cd两端的电压为0
二、多选题
8．如图甲所示连接电路，在闭合开关S的同时开始采集数据，当电路达到稳定状态后断开开关。图乙是由传感器得到的电压u随时间t变化的图像。三个灯泡完全相同，不考虑温度对灯泡电阻的影响，不计电源内阻及电感线圈L的电阻。下列说法正确的是( )
A.开关S闭合瞬间，流经灯和的电流大小相等
B.开关S闭合瞬间至断开前，流经灯的电流保持不变
C.开关S断开瞬间，流经灯的电流方向改变，故闪亮一下再熄灭
D.根据题中信息，可以推算出
9．图中为一理想变压器，其原线圈与一电压有效值不变的交流电源相连：P为滑动头。现令P从均匀密绕的副线圈最底端开始，沿副线圈匀速上滑，直至白炽灯L两端的电压等于其额定电压为止。用表示流过原线圈的电流，表示流过灯泡的电流，表示灯泡两端的电压，表示灯泡消耗的电功率（这里的电流、电压均指有效值：电功率指平均值）。下列4个图中，能够正确反映相应物理量的变化趋势的是( )
A.B.
C.D.
10．在如图所示的电路中，理想变压器的匝数比，定值电阻，，滑动变阻器R的最大阻值为。在c、d两端输入正弦式交变电流，电压的表达式为。当滑片P从a端滑到b端的过程中，下列说法正确的是( )
A.电阻的功率一直增大
B.理想变压器的最大输出功率为
C.当滑片Р滑至b端时，整个电路的功率达到最大
D.电流表示数的最小值为
三、实验题
11．（1）下列说法中正确的是_______；
A.布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的无规则运动
B.气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增加
C.一定量的100℃水变成100℃水蒸气，其分子势能增加
D.只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低
（2）用油膜法估测分子直径的实验步骤如下：
A.向浅盘中倒入适量的水，并向水面均匀地撒入痱子粉
B.将1mL纯油酸加入酒精中，得到的油酸酒精溶液
C.把玻璃板放在方格纸上，计算出薄膜的面积S
D.将配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下50滴溶液的体积
E.把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓
F.按照得到的数据，估算出油酸分子的直径
①上述步骤中，正确的顺序是______（填步骤前的字母）；
②如图所示为描出的油膜轮廓，坐标纸中正方形小方格的边长为20mm，油膜的面积约为______；
③已知50滴溶液的体积为2mL，估算油酸分子的直径约为______m（保留两位有效数字）。
12．现代社会，喝酒不开车已经成为基本行为准则。某款酒精检测仪如图甲所示，核心部件为酒精气体传感器，其电阻R与酒精气体浓度c的关系如图乙所示。某同学想利用该酒精气体传感器设计一款酒精检测仪，除酒精气体传感器外，在实验室中找到了如下器材：
A.蓄电池（电动势，内阻）
B.表头G（满偏电流6.0 mA，内阻未知）
C.电流表A（满偏电流10 mA，内阻未知）
D.电阻箱（最大阻值999.9 Ω）
E.电阻箱（最大阻值999.9 Ω）
F.开关及导线若干
（1）该同学设计的测量电路如图丙所示，为将表头G的量程扩大为原来的10倍，他进行了如下操作：先断开开关，将调到最大值。合上开关，将拨到2处，调节，使表头G满偏，电流表A示数为I。此时合上开关，调节和，当电流表A仍为I时，表头G示数如图丁所示，此时为108.0 Ω，则改装电表时应将调为_______Ω，改装结束后断开所有开关。
（2）该同学若将图丙中开关合上，而将拨到1处，电阻箱的阻值调为14.0 Ω，酒精气体浓度为零时，表头G的读数为_______mA。
（3）完成步骤（2）后，某次在实验室中测试酒精浓度时，表头指针指向5.0 mA。已知酒精浓度在0.2～0.8 mg/mL之间属于“酒驾”；酒精含量达到或超过0.8 mg/mL属于“醉驾”，则该次测试的酒精浓度范围属于_______（选填“酒驾”或“醉驾”）。
（4）使用较长时间后，蓄电池电动势降低，内阻增大，可调整_______（“”或“”），使得所测的酒精气体浓度仍为准确值。
四、计算题
13．某星球可以近似看作一个半径为R的球体，它有稳定的大气层（大气层厚度比行星半径小得多），其表面附近的大气压强为p，空气的平均摩尔质量M，空气分子间的平均距离为d。已知大气压强是由于大气的重力而产生的，该星球表面的重力加速度为g，阿伏加德罗常数为。每一个空气分子平均占据的空间视为一个立方体。求该星球表面大气层的：
（1）空气分子的平均密度ρ；
（2）空气分子总数n；
（3）厚度h。
14．如图所示，足够长的两平行光滑金属导轨MN、PQ水平放置，两导轨间的距离，导轨右侧与原、副线圈匝数之比的理想变压器相连。导轨中间分布有磁感应强度大小的匀强磁场，磁场边界为正弦曲线，单个磁场边界的宽度为。导体棒ab在水平外力作用下以的速度沿导轨水平向右匀速滑动，导体棒始终与导轨垂直且接触良好，变压器副线圈所接电阻，其余电阻不计，电压表和电流表均为理想交流电表。求：
（1）试求导体棒ab两端的最大电压的大小；
（2）电压表的示数，电流表的示数；
（3）ab棒运动10m过程中水平外力对ab棒所做的功。
15．为将川西地区丰富的清洁能源“运输”至成都大运会场馆，电力工人们有条不紊地开展500千伏线路加装串抗工程作业。据介绍，该工程在不新增输电通道的情况下，通过加装串抗技术提升供电能力。该工程建成投运后，将增加成都地区供电能力150万千瓦，有力提升大运会清洁电供应保障能力。某远距离输电装置如图所示，矩形导线框绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生电压为的交流电，通过理想升压变压器和理想降压变压器进行远距离输电。已知输电线路总电阻，理想降压变压器的原、副线圈匝数之比为25:10，降压变压器副线圈接入一台内阻的电动机，其两端的电压，机械效率。导线框及其余导线电阻均不计，电表均为理想电表，求：
（1）电动机的机械功率；
（2）输电线上损失的功率；
（3）电流表的示数。
参考答案
1．答案：B
解析：A.均匀变化的电场产生恒定的磁场，均匀变化的磁场产生恒定的电场，A项错误；
B.在LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量最大时电路中的电流最小，B项正确；
C.在真空中电磁波传播速度相同，C项错误；
D.在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫作调制，D项错误。
故选B。
2．答案：B
解析：一个油酸分子的体积为，故直径；
油酸的摩尔体积为
一个油酸分子的体积为
故
故选B。
3．答案：C
解析：ABD.根据题意可知，图甲产生的是正弦交流电，图乙中，由于电刷的原因，线圈中电流方向不变，大小随时间正弦变化；由于两图它部件均完全相同，线圈以相同的角速度在匀强磁场中旋转，则感应电动势的最大值相同，R两端的电压有效值、流过R的电流有效值大小相等，在时间内，两者流过R的电荷量相等，在时间内，两者电阻R上产生的焦耳热相等，故ABD正确；
C.由图示位置开始转动，两图电流方向相同，在时，图甲线圈中电流方向改变，图乙线圈中电流方向不变，故B错误。
本题选错误的，故选C。
4．答案：A
解析：
5．答案：B
解析：
6．答案：D
解析：线框向右匀速运动过程中，当线框的bc边到达处时，前后两边都切割磁感线，产生的感应电动势最大、感应电流最大，此时感应电流大小为，A错误；由选项A的分析知，当bc边到达处时，感应电流最大、导线框受到的安培力最大，由于线框做匀速运动，则有，B错误；线框向右匀速运动过程中，回路中产生的感应电流随时间变化的图像如图所示（规定逆时针方向为正），在0~0.5 s和1~1.5 s的过程中感应电流有效值为，在0.5~1 s的过程中感应电流的有效值为，由于导线框做匀速直线运动，则整个过程中拉力F所做的功等于整个过程中线框产生的焦耳热，，C错误，D正确。
7．答案：C
解析：由可知，输入交流电的频率为50Hz，故A错；开关闭合时，由可知，，又，，故，因变压器及二极管均为5.5V，故B错；开关闭合时，电阻R消耗的功率，因变压器及二极管均为理想，故变压器的输入功率等于电阻消耗的电功率，故C对；由可知，开关断开后，副线圈cd两端的电压，故D错。
8．答案：AD
解析：AB.开关S闭合瞬间，由于电感线圈的强烈阻碍作用，灯没有电流通过，灯和串联，流经灯和的电流相等，设每个灯泡的电阻为R，故
稳定后灯和并联再与串联，流过的电流为
故A正确，B错误;
C.开关S断开瞬间，由于电感线圈阻碍电流减小的作用，由电感线圈继续为灯和提供电流，又因为电路稳定的时候，流经灯和的电流相等，所
以灯逐渐熄灭，故C错误；
D.开关S闭合瞬间，灯和串联，电压传感器所测电压为两端电压，由欧姆定律
电路稳定后，流过的电流为
开关$断开瞬间，电感线圈能够为和提供与之前等大电流，故其两端电压为
所以
故D正确。
故选AD。
9．答案：BC
解析：C、副线圈是均匀密绕的且滑动头匀速上滑，说明副线圈的匝数在均匀增大，由变压器的变压比得均匀增大(k为单位时间增加的匝数)，故C正确。
B、灯泡两端的电压由零增大时其电阻增大，因灯泡两端电压随时间均匀增大，故的图象与灯泡的图像相似，故B正确。
D、灯泡的功率先增大的快(电阻小)后增大的慢(电阻大)，故D错误。
A、原线圈功率等于灯泡功率是增大的，所以原线圈电流一定增大，故A错误。
故选:BC。
10．答案：BC
解析：C.由电压的表达式为可知电压的有效值为
等效电路图如图所示
其中
由图可知当滑片P从a端滑到b端的过程中滑动变阻器的阻值变小，有
故原线圈的电流不断变大，又因为
所以当滑片P滑至b端时，整个电路的功率达到最大，故C正确；
A.由电路图可知原线圈电压为
随原线圈电流增大而减小，则电阻两端电压为
随原线圈电压减小而减小，电阻的功率为
故电阻的功率一直减小，故A错误；
D.当滑片P从a端滑到b端的过程中，原线圈的电流不断变大，即电流表的示数不断变大，即当滑片位于a端时，电流表的示数最小，此时滑动变阻器的阻值为3Ω，原线圈电流为
故D错误；
B、由等效电路图可知，输出功率最大时满足
此时原线圈电压与R两端电压相等，输出功率为
故B正确。
故选BC。
11．答案：（1）ACD（2）①BDAECF②0.022③
解析：（1）A.布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的无规则运动，故A正确；
B.温度反映分子热运动的剧烈程度，气体的温度升高，气体分子的平均速率增加，但并不是每个气体分子运动的速率都增加，故B错误；
C.一定量的100℃水变成100℃水蒸气，其温度不变，分子的平均动能不变，但该过程是汽化现象，需要吸热，则分子的内能增加，所以其分子势能必定增加，故C正确；
D.温度是分子热运动的平均动能的标志，所以减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低，故D正确。
故选ACD。
（2）上述步骤中，正确的顺序是BDAECF。
根据描出的油膜轮廓，小于半格的舍弃，大于半格的算一格，共有55格，坐标纸中正方形小方格的边长为20mm，则油膜的面积约为
一滴油酸酒精溶液中含有油酸的体积为
则油酸分子的直径约为
12．答案：（1）6.0（2）2.0（3）醉驾（4）
解析：（1）合上电键，将拨到2处，调节，使表头G满偏，电流表A示数为I。则表头G与电流表A串联，可知
合上电键，调节和，当电流表A仍为I时，表头G与并联，由图丁可知表头G的示数
则中的电流
由，解得表头的内阻
将表头G的量程扩大为原来的10倍，则与表头并联的电阻中的电流为
则由，解得改装电表时应将调为
（2）改装电流表的内阻为
由图乙可知酒精气体浓度为零时，传感器的电阻为
由闭合电路欧姆定律可得电路中总电流
则表头G的读数为
（3）某次在实验室中测试酒精浓度时，表头指针指向，电路中总电流
由闭合电路欧姆定律可得
解得传感器的电阻
由图乙可知酒精浓度为，所以该次测试的酒精浓度属于范围醉驾。
（4）由闭合电路欧姆定律可知
使用较长时间后，蓄电池电动势降低，内阻增大，要想所测的酒精气体浓度仍为准确值，则电路中电流不变，则需要把调小，使电路中总电阻减小。
13．答案：（1）（2）（3）
解析：（1）每个分子占据一个边长为d的小立方体，各小立方体紧密排列，设空气的摩尔体积为V，则有:
又:
解得:
（2）设该星球大气层中气体的质量为m，星球的表面积为S，则:
由大气压强产生的原因可知:
大气层的空气分子总数:
解得:
（3）由于该星球大气层的厚度远远小于半径，所以有
解得
14．答案：（1）（2），（3）
解析：（1）导体棒ab两端的最大电压的大小为
（2）在导体棒向右匀速运动的过程中，因磁场边界为正弦曲线，则切割有效长度满足正弦函数关系式，为
所以棒中感应电动势瞬时值表达式为
为正弦交流电，则感应电动势有效值为
故电压表的示数为12V；
根据
其中
可得
则有
故电流表的示数为3A。
（3）根据功能关系可知，ab棒运动10m过程中水平外力对ab棒所做的功等于电阻R在这段过程产生的焦耳热，则有
可得
可知ab棒运动10m过程中水平外力对ab棒所做的功为。
15．答案：（1）990W（2）20W（3）5.6A
解析：（1）设通过电动机的电流为I，由题意得：
其中：
解得：
则：
（2）设降压变压器原线圈两端的电压为，通过输电线路得电流为，由题意得：
解得：
输电线路损耗的功率：
（3）两变压器均为理想变压器，则升压变压器得输入功率为
由题交变电动势的表达式的式子可知，发电机的输出电压峰值为，则升压变压器的输入电压为
电流表的读数为升压变压器得输入电流，可得