四川省南充市仪陇县2023-2024学年高二下学期5月月考物理试题（解析版）

这是一份四川省南充市仪陇县2023-2024学年高二下学期5月月考物理试题（解析版），共16页。试卷主要包含了5毫米黑色字迹笔书写．等内容，欢迎下载使用。
（时间75分钟，满分100分）
注意事项：
（1）答题前将姓名、考号等填在答题卡指定位置．
（2）所有解答内容均需涂、写在答题卡上．
（3）选择题须用2B铅笔将答题卡相应题号对应选项涂黑，若需改动，须擦净另涂．
（4）填空题、解答题在答题卡对应题号位置用0.5毫米黑色字迹笔书写．
第Ⅰ卷（选择题，共46分）
一、本大题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个选项最符合题意。
1. 安检门是一个用于安全检查的“门”，“门框”内有线圈，线圈中通有变化的电流。如果金属物品通过安检门，金属物品中会被感应出涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而报警，关于安检门的说法正确的是（ ）
A. 安检门能检查出毒贩携带的毒品
B. 如果“门框”的线圈中通上恒定电流，安检门也能正常工作
C. 安检门能检查出旅客携带的金属水果刀
D. 安检门工作时，主要利用了电流的热效应原理
【答案】C
【解析】ABC．安检门利用涡流探测人身上携带的金属物品的原理：线圈中的交变电流产生交变的磁场，会在金属物品中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，则安检门可以检查出旅客携带的金属水果刀，而不能检查出毒贩携带的毒品，若“门框”的线圈中通上恒定电流，而不是交变电流则无法产生感应电流，安检门不能正常工作。故AB错误，C正确；
D．安检门工作时，主要利用了电磁感应原理，故D错误。
2. 图1和图2中曲线分别描述了某物理量随分之间的距离变化的规律，为平衡位置。现有如下物理量：①分子势能，②分子间引力，③分子间斥力，④分子间引力和斥力的合力，则曲线对应的物理量分别是（ ）

A. ①③②B. ②④③C. ④①③D. ①④③
【答案】D
【解析】根据分子处于平衡位置（即分子之间距离为）时分子势能最小可知，曲线I为分子势能随分子之间距离r变化的图像；
根据分子处于平衡位置（即分子之间距离为）时分子力为零，可知曲线Ⅱ为分子力随分子之间距离r变化的图像；
根据分子之间斥力随分子之间距离的增大而减小较引力变化快，可知曲线Ⅲ为分子斥力随分子之间距离r变化的图像。
D正确，故选D。
3. 如图，A、B、C是完全相同的灯泡，L为自感线圈（直流电阻不可忽略），E为电源（内阻不计），S为开关。下列说法正确的是（ ）
A. 闭合开关，B、C先亮，A后亮，稳定后A最暗
B. 闭合开关，C先亮，A、B逐渐变亮
C. 断开开关，A、B、C都逐渐熄灭
D. 断开开关，B会闪亮一下再逐渐熄灭
【答案】A
【解析】AB．闭合开关，灯泡B、C立即变亮，由于线圈的自感，与线圈串联的灯泡A将逐渐变亮，稳定后，直流电阻不可忽略线圈相当于一定值电阻，则通过灯泡A的电流小于通过灯泡B的电流，灯泡C最亮，灯泡A最暗，B错误，A正确；
CD．断开开关，灯泡C立即熄灭，由于线圈的自感，灯泡A、B与线圈构成新的回路，新回路中的电流将由线圈中原来的电流逐渐减小为0，即灯泡A、B逐渐熄灭，且灯泡B不会闪亮一下，CD错误。
故选A。
4. 关于电磁波、传感器，下列说法中正确是（ ）
A. 变化的电场一定在周围空间产生变化的磁场
B. 麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在
C. 话筒是一种能够将电信号转换为声音信号的传感器
D. 各种频率的电磁波在真空中以不同的速度来传播
【答案】B
【解析】A．变化的电场一定在周围空间产生磁场，周期性变化的电场才会在周围空间产生周期性变化的磁场，故A错误；
B．麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证实了电磁波的存在，故B正确；
C．话筒是一种能够将声音信号转换为电信号的传感器，故C错误；
D．各种频率的电磁波在真空中以光速来传播，故D错误。
故选B。
5. 如图表示LC振荡电路某时刻情况，下列说法中正确的是（ ）
A. 电容器正在充电
B. 电路中的磁场能正转换为电场能
C. 电路中的电流正在增大
D. 若只增大电容器极板距离，则振荡周期变大
【答案】C
【解析】根据电容器极板电性以及线圈产生磁场方向可推知此时电容器正在放电，电感线圈中的电流正在增大，电场能转化为磁场能；根据电容的决定式
可知只增大电容器极板距离，则电容减小，根据振荡周期公式
可知振荡周期变小。
故选C。
6. 如图所示，线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的电动势（V）。线圈与理想升压变压器相连进行远距离输电，理想降压变压器的原、副线圈匝数之比为25∶11，降压变压器副线圈接入一台电动机，电动机恰好正常工作，且电动机两端电压为220V，输入功率为1100W，电动机内阻为8.8Ω，输电线路总电阻为25Ω，线圈及其余导线电阻不计，电表均为理想电表，则（ ）
A. 图示位置线圈的磁通量变化率为零
B. 电动机的机械功率为800W
C. 输电线路损失的电功率为121W
D. 升压变压器原、副线圈匝数之比为1∶10
【答案】C
【解析】A．图示位置线圈产生的感应电动势最大，磁通量变化率最大，故A错误；
B．通过电动机的电流为
电动机的热功率为
电动机的机械功率为
故B错误；
C．根据理想变压器原、副线圈电流关系可得输电线路的电流为
所以输电线路损失的电功率为
故C正确；
D．降压变压器原线圈两端电压为
升压变压器副线圈两端电压为
升压变压器原线圈两端电压为
所以升压变压器原、副线圈匝数之比为
故D错误。
故选C。
7. 如图圆形导体线圈 a平放在水平桌面上，在 a的正上方固定一竖直螺线管 b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片 P 向下滑动下列表述正确的是（ ）
A. 线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流B. 穿过线圈a的磁通量变小
C. 线圈a对水平桌面的压力 FN 将增大D. 线圈a有扩大的趋势
【答案】C
【解析】AB．将滑动变阻器的滑片 P 向下滑动，则通电螺线管中的电流变大，产生的磁场变强，线圈a中的磁通量变大，且磁场方向向下，根据楞次定律“增反减同”，能判断出线圈a中产生俯视逆时针方向的感应电流，AB均错误；
C．穿过线圈a中的磁通量变大，根据“来拒去留”可判断螺旋管对线圈有排斥的作用力，所以线圈a对水平桌面的压力 FN 将增大，C正确；
D．穿过线圈a中的磁通量变大，根据“增缩减扩”可判断线圈a有缩小的趋势，D错误。
故选C。
二、本大题3小题，每小题6分，共18分．在每小题给出的四个选项中有多个选项符合题目要求，全部选对得6分，选对但不全得3分，有错的得0分。
8. 甲、乙、丙、丁四幅图分别是回旋加速器、磁流体发电机、速度选择器、质谱仪的结构示意图，下列说法中正确的是（ ）
A. 图甲中增大两盒间电势差可增大出射粒子的最大动能
B. 图乙中可以判断出通过R的电流方向为从b到a
C. 图丙中粒子沿直线PQ运动的条件是
D. 图丁中在分析同位素时，轨迹半径最小的粒子对应质量最大
【答案】BC
【解析】A．当粒子在磁场中的轨道半径等于D形盒半径时，粒子的动能最大，则有
可得粒子最大速度为
粒子最大动能为
可知粒子获得的最大动能与加速电压无关，故A错误；
B．根据左手定则可以判断正离子会向B极板偏转，负离子会向A极板偏转，B极板带正电，A极板带负电，则通过R的电流方向为从b到a，故B正确；
C．图丙中粒子沿直线 PQ运动的条件是
可得
故C正确；
D．粒子经过加速电场，根据动能定理可得
粒子进入匀强磁场做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力得
联立可得
可知图丁中在分析同位素时，轨迹半径最小的粒子对应质量最小，故D错误。
故选BC。
9. 如图所示．一半径为R圆形边界，圆心为O，直径相互垂直，圆内有垂直圆面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为，一质量为m、电荷量为q的粒子从A点，以某一初速度平行于射入磁场，一段时间后从M点射出．不计粒子的重力，已知A点到直径的距离为，则下列说法正确的是（ ）
A. 粒子带正电
B. 粒子在磁场中的运行时间为
C. 粒子的初速度为
D. 若粒子保持速度大小不变，从N点沿着方向射入匀强磁场中，则粒子将从A点离开磁场
【答案】BC
【解析】A．粒子从A点以某一初速度平行于射入磁场，一段时间后从M点射出，根据左手定则可判断粒子带负电，故A错误；
BC．已知A点到直径的距离为，由几何关系知
粒子轨迹如图
由几何关系知
则粒子的圆心角
粒子的轨迹半径为
根据洛伦兹力提供向心力
，
解得
，
粒子在磁场中的运行时间为
故BC正确；
D．若粒子保持速度大小不变，从N点沿着方向射入匀强磁场中，由几何关系知粒子将从P点离开磁场，故D错误。
故选BC。
10. 如图，足够长的平行光滑导轨电阻不计，导轨所在的平面与水平面的夹角为θ，整个空间存在与导轨平面垂直向上的匀强磁场B。导轨上部接有两个阻值相同的电阻，开关S处于断开状态。电阻不计的金属棒垂直导轨放置，与两导轨接触良好。金属棒沿导轨匀速下滑，某一时刻闭合开关S。金属棒速度v、回路电功率P、流经金属棒的电流i以及金属棒的加速度a随时间变化的图像（取沿斜面向下为正方向）符合实际的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】AC
【解析】AD．由题知，开始时金属棒沿导轨匀速下滑，则有
当闭合开关S总电阻减小，则在此时安培力大于重力沿斜面向下的分力，有
可知导体棒做加速度减小的减速运动，最后做匀速直线运动，故A正确、D错误；
B．回路电功率
当闭合开关S总电阻减小，则此时回路的功率
则回路的功率逐渐减小，当导体棒做匀速运动，此时回路总电流和初始相同，但是电路总电阻变小，因此功率变小，故B错误；
C．刚开始时流经金属棒的电流有
当闭合开关S总电阻减小，则此时的电流大于最开始时的电流，有
则流经金属棒的电流逐渐减小，最终导体棒做匀速运动，根据导体棒的受力可知此时的电流与开关S未闭合时的电流一样大，故C正确；
故选AC。
第Ⅱ卷（非选择题，共54分）
三、实验题（本大题2小题．每空2分，共12分。）
11. 油酸酒精溶液的浓度为每1000mL油酸酒精溶液中有油酸0.3mL。用滴管向量筒内滴50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加1mL。若把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成单分子油膜的形状如图所示。（结果保留两位有效数字）
（1）若每一小方格的边长为10mm，则油酸薄膜的面积为___________m2。
（2）每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为___________m3。
（3）根据上述数据，估算出油酸分子的直径为___________m。
（4）为了尽可能准确地估测出油酸分子的大小，下列措施可行的是___________。
A. 油酸浓度适当大一些
B. 油酸浓度适当小一些
C. 油酸扩散后立即绘出轮廓图
D. 油酸扩散并待其收缩稳定后再绘出轮廓图
【答案】（1） （2） （3） （4）BD
【解析】（1）若每一小方格的边长为10mm，由图中可知轮廓中大约为个小方格，则油酸薄膜的面积为
（2）每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为
（3）油酸分子的直径为
（4）为能形成单分子油膜，油膜浓度应适当小些；应油酸扩散并待其收缩稳定后再绘出轮廓图。
12. 霍尔元件可以把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量。某学习小组利用砷化镓霍尔元件（载流子为电子）研究霍尔效应，实验原理如图所示，匀强磁场垂直于元件的工作面，工作电源为霍尔元件提供恒定电流1，电流通过1、3测脚时，2、4测脚间将产生霍尔电压。
（1）2、4测脚中电势高的是________（选填“2”或“4”）测脚。
（2）设该元件单位体积中自由电子的个数为n，元件厚度为d，磁感应强度为B，电子电荷量为e，当通以恒定电流I时，霍尔电压与B的关系式为__________。
【答案】（1）2 （2）
【解析】（1）由题意可知载流子为电子，根据左手定则可知电子在洛伦兹力作用下向右侧面偏转，则2、4测脚中电势高的是2测脚。
（2）设左右两侧面距离为，根据受力平衡可得
又
，
联立可得
四、本大题3小题，共42分．要求写出必要的文字说明、主要方程式和重要的演算步骤，有数值计算的题，结果必须有明确的数值和单位，只有最后结果的不给分。
13. 如图所示，两平行金属导轨间的距离，导轨与水平面的夹角，在导轨所在区域内分布垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为，导轨的一端接有电动势，内阻的直流电源。一根与导轨接触良好，质量为的导体棒ab垂直放在导轨上，ab棒恰好静止。ab棒与导轨接触的两点间的电阻，不计导轨的电阻，g取，，，求：
（1）ab棒上的电流大小；
（2）ab棒受到的安培力大小；
（3）ab棒受到的摩擦力大小和方向。
【答案】（1）1.5A；（2）0.3N；（3）0.18N；方向沿导轨向下
【解析】（1）根据闭合电路的欧姆定律可得
（2）根据安培力的计算公式可得安培力的大小为
（3）重力沿导轨斜面向下的分力大小为
则根据平衡条件可知摩擦力沿着导轨斜面向下，有
解得
方向沿导轨斜面向下。
14. 如图所示，匀强磁场的磁感应强度，边长的正方形线圈abcd共200匝，线圈总电阻，线圈绕垂直于磁场的对称轴匀速转动，角速度，外电路中电阻，电阻，求：
（1）由图示位置（线圈平面与磁场平行）开始，经过任意时间t时感应电动势的瞬时值表达式：
（2）理想交流电压表的示数U；
（3）由图示位置开始计时，经周期内通过的电荷量q。
【答案】（1）；（2）3V；（3）0.125C
【解析】（1）线圈转动产生最大感应电动势为
由图可知线圈处于平行于磁场的位置，则感应电动势的瞬时值表达式为
（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
则电路电流为
则理想交流电压表的示数为
（3）周期内通过干路某一横截面的电荷量为
则通过的电荷量为
15. 如图所示，一个以坐标原点为圆心、半径为R的圆形有界区域Ⅰ内存在磁感应强度大小为、方向垂直于纸面向外的匀强磁场，其边界上有一粒子源，在纸面内沿不同方向向区域Ⅰ内连续射入大量电荷量为、质量为m的带电粒子，部分粒子经磁场偏转后沿x轴水平射入右侧匀强电场和匀强磁场叠加的区域Ⅱ中，其内磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里，电场强度大小为E（未知）、方向沿y轴负方向。已知这部分带电粒子在区域Ⅰ中做圆周运动的半径，在区域Ⅱ中做匀速直线运动，粒子的重力和粒子间的相互作用均不计。
（1）求匀强电场强度的大小E；
（2）求该粒子源的位置坐标；
（3）若区域Ⅱ的长度为L，求这部分粒子从射入区域Ⅰ到离开区域Ⅱ的总时间。
【答案】（1）；（2）（，）；（3）
【解析】（1）带电粒子在区域Ⅰ中做圆周运动的半径，根据洛伦兹力提供向心力有
解得
区域Ⅱ中做匀速直线运动，则有
解得
（2）带电粒子在区域Ⅰ中做圆周运动的半径，如图
根据几何关系可知
解得
°
则入射粒子与竖直方向的夹角为
°=30°
入射点坐标为
（3）粒子在区域Ⅰ中做圆周运动的时间为
在区域Ⅱ中做匀速直线运动，时间为
则总时间为