四川省安宁河联盟2023-2024学年高二下学期4月期中联考物理试卷（原卷版+解析版）

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考试时间75分钟，满分100分
注意事项：
1.答题前，考生务必在答题卡上将自己的学校、姓名、班级、准考证号用0.5毫米黑色签字笔填写清楚，考生考试条形码由监考老师粘贴在答题卡上的“条形码粘贴处”。
2.选择题使用2B铅笔填涂在答题卡上对应题目标号的位置上，如需改动，用橡皮擦擦干净后再填涂其它答案；非选择题用0.5毫米黑色签字笔在答题卡的对应区域内作答，超出答题区域答题的答案无效；在草稿纸上、试卷上答题无效。
3.考试结束后由监考老师将答题卡收回。
一、单项选择题（本题共8小题，每小题4分，共32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. 下列关于电磁现象的说法中，正确的是（ ）
A. 变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成是为了增大涡流
B. 搬运电流表时将正负接线柱用导线连在一起是利用了电磁阻尼的原理
C. 机场用于安全检查的安全门能够检查出毒贩携带的毒品
D. 摇动手柄使蹄形磁铁转动时，铝框会和磁铁同向转动且转得比磁铁快
【答案】B
【解析】
【详解】A．在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象，要损耗能量，不用整块的硅钢铁芯，其目的是减小涡流，故A错误；
B．在运输过程中，由于振动会使指针不停摆动，可能使指针损坏，将接线柱用导线连在一起，相当于把表的线圈电路组成闭合电路，在指针摆动过程中线圈切割磁感线产生感应电流，利用电磁阻尼原理，阻碍指针摆动，防止指针因撞击而变形，故B正确；
C．安检门利用涡流探测人身上携带的金属物品原理是：线圈中交变电流产生交变的磁场，会在金属物品产生交变的感应电流，而金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流，引起线圈中交变电流发生变化，从而被探测到，可知，安检门不能检查出毒贩携带的毒品，故C错误；
D．摇动手柄使蹄形磁铁转动，由电磁驱动原理可知，铝框会和磁铁同向转动，但比磁铁转的慢，故D错误。
故选B
2. 如图所示，一边长L=10cm、匝数N=100匝、电阻r=2的正方形金属线框ABCD与阻值R=8的电阻组成闭合回路，其内三角形ECD区域存在垂直于纸面且随时间均匀变化的磁场（以垂直于纸面向外为正），E是AB边的中点，导线电阻不计，则t=0.1s时，通过电阻R的电流大小和方向是（ ）
A. 0B. 5.0A，a到b
C. 2.5A，a到bD. 2.5A，b到a
【答案】D
【解析】
【详解】由图可知磁场先向外减小，再向里增大，根据楞次定律知该电流由b到a通过R；
由法拉第电磁感应定律得感应电动势为
V=25V
由闭合电路的欧姆定律可知
A
故选D。
3. 如图所示，两个完全相同的小灯泡D1、D2分别与电感线圈和电阻串联后并联到电源的两端。已知电感线圈的自感系数很大，其直流电阻可忽略不计。则下列说法正确的是（ ）
A. 闭合瞬间，两灯同时亮
B. 断开前后，灯D2中的电流方向相反
C. 断开瞬间，灯D1立即熄灭
D. 断开瞬间，灯D2不会闪亮
【答案】B
【解析】
【详解】A．闭合开关S的瞬间，D2当中马上就有了电流，D2立即变亮，D1所在的电路上，线圈L会发生自感现象，产生自感电动势，阻碍电流的增大，所以通过D1的电流逐渐增大，即D1逐渐变亮，故A错误；
B．闭合开关S，D2中电流从b到a，断开开关，线圈L中产生自感电动势，L就相当于电源，且自感电流的大小和方向与原电流相同，D2中电流从a到b，故B正确；
CD．由于电感线圈的直流电阻可忽略不计，闭合开关S，待电路稳定后通过D1的电流大于通过D2的电流，断开开关S后，D1所在电路的电流从原来的电流开始减小，所以D1逐渐熄灭，D2闪亮一下再逐渐熄灭，故CD错误。
故选B。
4. 如图所示，足够长的光滑平行金属导轨倾斜放置，倾角，导轨间距。导轨间存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度，其上端接一阻值的电阻。现有一质量，接入电阻的导体棒垂直于导轨，在一平行于导轨方向的恒力作用下，以的速度沿导轨匀速下滑。导轨电阻不计，重力加速度取，，，则外力F的大小和方向是（ ）
A. ，平行于导轨向上
B. ，平行于导轨向下
C. ，平行于导轨向下
D. ，平行于导轨向上
【答案】A
【解析】
【详解】由题意，导体棒在外力作用下沿导轨匀速下滑，在平行导轨平面的方向上，受到外力F，沿导轨平面向上的安培力，以及导体棒重力的分力的共同作用，根据平衡条件有
结合
联立以上式子，代入相关已知数据求得
负号说明外力F的方向与重力沿导轨平面向下的方向相反，即外力F的大小为2N，平行于导轨向上。
故选A。
5. 如图所示为一交变电压随时间变化的图像，根据图中数据可得此交变电压的有效值为（ ）
A. VB. 7 V
C. VD. V
【答案】C
【解析】
【详解】根据有效值的概念可得
解得
故选C。
6. 四川凉山安宁河谷地区风力资源丰富，安装了许多风力发电装置。某科研小组模拟的风力发电机发电简易模型如图所示。风轮机叶片通过升速齿轮箱带动发电机线圈在磁感应强度大小的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，其中矩形线圈匝数为匝，面积为，线圈总电阻，小灯泡电阻，电流表为理想表。线圈从图示位置转过过程中，通过电流表的电荷量为（ ）
A. 0.15 C
B.
C.
D.
【答案】C
【解析】
【详解】从图示位置开始，线圈转过过程中，磁通量的变化量
根据法拉第电磁感应定律
根据闭合电路欧姆定律
根据电流强度定义
联立解得
0.075C
故选C。
7. 如图所示，空间某区域有垂直纸面向里的匀强磁场，磁场宽度为L=0.2 m，磁感应强度大小B=0.3 T。现有一直径为D=L=0.2 m、电阻为r =0.6 Ω的圆形导线框，从图示位置开始计时，在外力作用下以v =1 m/s水平向右匀速穿过磁场区域。选逆时针方向为正方向，线框中感应电流随时间变化的图像是（其中，A、B选项为圆弧曲线，C、D选项为正弦曲线。） （ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】在过程，线框进入磁场，所用时间为
此过程线框的磁通量向里增大，根据楞次定律可知，感应电流为逆时针方向。此过程有效切割长度为圆周的弦长，所以感应电流大小大小按圆周弦长大小变化规律变化。在过程，线框出磁场，所用时间为
此过程线框的磁通量向里减少，根据楞次定律可知，感应电流为顺时针方向。此过程有效切割长度为圆周的弦长，所以感应电流大小大小按圆周弦长大小变化规律变化。故BCD错误，A正确。
故选A。
8. 如图所示，绝缘水平面上固定有两根足够长的光滑平行导轨，导轨间距为，左端连接阻值为R的定值电阻，一质量为m、电阻为r的导体棒垂直导轨放置，空间存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场。现给导体棒一个水平向右的初速度，导体棒在运动过程中始终与导轨接触良好，导轨电阻不计，当导体棒通过的位移为时，下列说法正确的是（ ）
A. 导体棒做匀减速直线运动
B. 从上往下看，回路中产生逆时针方向的电流
C. 通过导体棒某截面电荷量为
D. 导体棒的速度为
【答案】D
【解析】
【详解】A．导体棒速度减小，感应电动势减小，电流减小，所受安培力减小，加速度减小，导体棒做变减速直线运动，故A错误；
B．根据楞次定律可知，从上往下看，回路中产生顺时针方向的电流，故B错误；
C．通过导体棒某截面的电荷量为
故C错误；
D．安培力
根据动量定理
即
结合
得
故D正确。
故选D。
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。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）
9. 关于电磁振荡与电磁波，下列说法正确的是（ ）
A. LC振荡电路中，若线圈中的磁场在减弱，则电容器在充电
B. 均匀变化的磁场能产生均匀变化的电场
C. 物体的温度越高，辐射出的红外线越强
D. 接收电磁波时，通过调制使接收电路中产生的振荡电流最强
【答案】AC
【解析】
【详解】A．LC振荡电路中，若线圈中的磁场在减弱，电场能在增加，所以电荷量在增加，则电容器在充电，故A正确；
B．根据麦克斯韦理论，均匀变化的电场产生稳定的磁场，均匀变化的磁场产生稳定的电场，故B错误；
C．物体的温度越高，辐射出的红外线越强，故C正确；
D．只有电路发生电谐振时，接收电路中振荡电流最强，故D错误。
故选AC。
10. 图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，电阻R=3Ω。线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动。从某位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示，以下判断正确的是（ ）
A. 线圈通过图甲所示位置时电流方向发生改变
B. t=0时刻，线圈的磁通量随时间的变化率最大
C. 线圈匀速转动的转速为50 r/s
D. 电阻R电功率为6W
【答案】BC
【解析】
【详解】A．线圈通过图甲所示位置时与中性面垂直，电流方向不改变，故A错误；
B．由乙图知，t=0时，交流电有最大值，线圈平面与磁场方向平行，穿过线圈的磁通量的变化率最大，故B正确；
C．由图乙可知周期为s，则转速为
r/s
故C正确；
D．由图可知电流最大值为A，则有效值为
A
则电功率为
W
故D错误。
故选BC。
11. 如图甲所示电路中，L为“4V，3W”的灯泡，定值电阻阻值为5Ω，R为光敏电阻，其阻值随光照强度增大而减小，变压器为理想变压器，原副线圈的匝数比为1:3，各电表均为理想电表。当原线圈一侧接如图乙所示的交变电压，用某一强度的光照射光敏电阻时，灯泡恰好正常发光，则（ ）
A. 电流表的示数为
B. 此时光敏电阻R的阻值为16Ω
C. 若增大光照强度，电压表示数变小
D. 若增大光照强度，电流表的示数变大
【答案】BD
【解析】
【详解】A．原线圈电压的有效值
根据电压匝数关系有
解得
定值电阻两端电压
副线圈中的电流
根据电流匝数关系有
解得
故A错误；
B．此时光敏电阻R的阻值
其中
解得
故B正确；
C．若增大光照强度，光敏电阻接入阻值减小，原线圈两端电压一定，根据电压匝数关系可知，电压表示数一定，故C错误；
D．若增大光照强度，光敏电阻接入阻值减小，副线圈电路总电阻减小，副线圈中电流增大，根据电流匝数关系可知，原线圈电流增大，则电流表的示数变大，故D正确。
故选BD。
三、实验探究题（本题共2小题，共15分。）
12. 安宁河联盟校某物理实验小组探究“影响感应电流方向的因素”。
（1）如图甲所示，小组成员用试触的方法确定电流方向与电流计指针偏转方向的关系。实验表明，如果电流从正接线柱流入，指针将向右偏转；从负接线柱流入，指针将向左偏转。
（2）如图乙所示，将条形磁铁从螺线管中拔出的过程中，感应电流产生的磁场方向______（选填“向上”或“向下”），电流计指针______（选填“向左”或“向右”）偏转。
（3）如图丙所示，将条形磁铁插入螺线管的过程中，电流计指针______（选填“向左”或“向右”）偏转。
【答案】 ①. 向下 ②. 向左 ③. 向左
【解析】
【详解】（2）[1][2] 将条形磁铁的N极从螺线管拔出时，磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流产生的磁场方向向下,螺线管中感应电流沿顺时针（俯视）方向，即电流由“-”接线柱流入灵敏电流计，则指针向左偏转。
（3）[3] 将条形磁铁的S极插入螺线管的过程中，磁通量增大，由楞次定律可知，螺线管中感应电流沿顺时针（俯视）方向，即电流由“-”接线柱流入灵敏电流计，则指针向左偏转。
13. 某物理兴趣小组利用可拆变压器探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系：
（1）关于变压器，下列说法正确的是
A. 变压器工作时副线圈交流电的频率与原线圈交流电的频率相等
B 使用多用电表测副线圈电压时，应选用“直流电压挡”
C. 测量电压时，先用最大量程挡试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量
D. 因为实验所用电压较低，通电时可用手直接接触裸露的导线、接线柱等检查电路
（2）考虑变压器工作时有能量损失，实验测得的原、副线圈的电压比与原、副线圈的匝数比之间的关系为U1U2_______（选填“>”、“=”或者“
（3） ①. 3：2 ②. 4
【解析】
【小问1详解】
A．根据变压器的改装原理可知，变压器工作时只是改变电压，不改变频率，故A错误；
B．变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡”测量，故B错误；
C．测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量，防止烧坏电压表，故C正确；
D．虽然实验所用电压较低，但是通电时不可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路，这样可减小实验误差，避免发生危险，故D错误。
故选AC
【小问2详解】
根据变压器原理可知，原副线圈两端电压之比等于原副线圈匝数之比，即变压器原、副线圈电压应与其匝数成正比，实验中由于变压器的铜损、磁损和铁损，导致变压器的铁芯损失一部分能量，所以副线圈上的电压的实际值一般略小于理论值，所以原线圈与副线圈的电压之比一般大于原线圈与副线圈的匝数之比。
【小问3详解】
[1][2]把变压器和R等效为一个电阻R1，R0当作电源内阻，电源的输出功率
当时，即内外电阻相等时，输出功率最大，即可变电阻上消耗的电功率最大，根据
得
由
可得
解得该变压器原、副线圈的匝数比为
可变电阻上消耗的最大电功率为
四、计算题（本题共3小题，共38分。解答应当写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的，不能得分。）
14. 如图所示，交流发电机的矩形线圈abcd的面积为0.04 m2，线圈匝数N=100匝，电阻r=1 Ω。线圈在磁感应强度B=0.2 T的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，在发电机的输出端接一个电阻R和理想交流电压表，R=9 Ω。从图示位置开始计时，线圈转过30°时回路中的瞬时电流为1 A。求：
（1）感应电动势的峰值和瞬时值的表达式；
（2）理想交流电压表的示数。
【答案】（1） ，；（2）
【解析】
【详解】（1）由中性面开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为
线圈转过30°时回路中的瞬时电流为1 A，由得
由，解得
故
（2）感应电动势的有效值为
由得
理想交流电压表测的是电阻R的电压
15. 某村在较远的地方建立了一座小型水电站，利用如图所示电路为村上供电。某时刻测得发电机的输出功率为80 kW，输出电压为250 V，输电线上线上损耗的电功率为2 kW。已知该村的用电电压是220 V，输电线的总电阻为5 Ω。变压器均视为理想变压器的情况下，求：
（1）高压输电线的电流I2；
（2）降压变压器的原、副线圈的匝数比（可用分数表示）；
（3）若此时该村工厂用电功率为60kW，其余用电器均为“220 V，60 W”的照明电灯，则此时有多少盏灯泡正常发光？
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）由题意可知
得
变压器视为理想变压器，则
线路上损失的电压为
降压变压器原线圈电压
由 ，得
（3）设最多安装n个60W电灯，有
解得
16. 如图所示，平行金属导轨由粗糙的倾斜部分和光滑的水平部分平滑连接而成，导轨倾斜部分动摩擦因数，与水平面的夹角。开始时，导体棒cd静止在水平导轨左侧，其右侧有磁感应强度、方向竖直向上的匀强磁场。现将导体棒ab从高的倾斜轨道上由静止释放，冲上水平导轨后与导体棒cd发生弹性碰撞。导体棒ab的质量，电阻，导体棒的质量，电阻。两导体棒长度和导轨间距均为，且在运动过程中始终与导轨垂直并接触良好，金属导轨电阻忽略不计，重力加速度取，，，求：
（1）导体棒ab与导体棒发生弹性碰撞后的瞬间，ab的速度大小和的速度大小；
（2）从导体棒ab与导体棒发生弹性碰撞后至最终稳定的过程中，导体棒ab产生的焦耳热；
（3）上述（2）问过程中，通过导体棒的电荷量。
【答案】（1）1m/s， 4m/s ；（2）1.8J ；（3）2C
【解析】
【详解】（1）导体棒ab由h处静止下滑，由动能定理得
解得
v0=3m/s
导体棒ab与导体棒cd发生弹性碰撞，由动量守恒定律和机械能守恒定律得
解得
，
（2）导体棒ab与导体棒发生弹性碰撞后，在光滑的水平导轨上运动，直至两导体棒稳定，由动量守恒定律得
解得
该过程中，系统产生的焦耳热
解得
导体棒中产生的焦耳热
（3）导体棒与导体棒发生弹性碰撞后，在光滑的水平导轨上运动，直至两导体棒稳定，以导体棒为对象，由动量定理得
－BILΔt =m2v－m2v2
解得
q=IΔt=2C