精品解析：内蒙古自治区呼和浩特市剑桥中学2023-2024学年高二下学期4月月考物理试题

剑桥中学2023—2024学年第二学期 高二年级物理第二次月考 试卷 注意事项： 1.答题前填写好自己的姓名、班级、等信息 2.请将答案正确填写在答题卡上 一、单选题（每题4分，共32分） 1. 电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图所示．现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是 A. 从a到b，上极板带正电 B. 从a到b，下极板带正电 C. 从b到a，上极板带正电 D. 从b到a，下极板带正电 2. 如下图所示，有一边长为L的正方形导线框，质量为m，由高H处自由落下，其下边ab进入匀强磁场区后，线圈开始做减速运动，直到其上边cd刚刚穿出磁场时，速度减为ab边刚进入磁场时速度的一半，此匀强磁场的宽度也是L，则线框在穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热为( ) A. 2mgL B. 2mgL＋mgH C. 2mgL＋mgH D. 2mgL＋mgH 3. 在闭合线圈上方有一条形磁铁自由下落，直至穿过线圈的过程中，下列说法中正确的是（  ） A. 磁铁在下落过程中机械能守恒 B. 磁铁的机械能增加 C. 磁铁的机械能有时增加有时减少 D. 线圈增加的内能是由磁铁减少的机械能转化而来的 4. 在科学研究中，科学家常将未知现象同已知现象进行比较，找出其共同点，进一步推测未知现象的特性和规律．法国物理学家库仑在研究异种电荷的吸引力问题时，曾将扭秤的振动周期与电荷间距离的关系类比单摆的振动周期与摆球到地心距离的关系．已知单摆摆长为l，引力常量为G，地球质量为M，摆球到地心的距离为r，则单摆振动周期T与距离r的关系式为（　　） A. B. C. D. 5. 两个电流随时间的变化关系如图所示，把它们通入相同的电阻中，则在1s内两电阻消耗的电功之比等于（　　） A. B. 1 ： 2 C. 1 ： 4 D. 1 ： 1 6. 弹簧振子做简谐运动，其振动图象如图所示，则： A. t1、t2时刻振子的速度大小相等，方向相反 B. t1、t2时刻振子加速度大小相等，方向相反 C. t2、t3时刻振子的速度大小相等，方向相反 D. t2、t3时刻振子的加速度大小相等，方向相同 7. 如图，足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面成θ角(0＜θ＜90°)，其中MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计．金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，ab棒接入电路的电阻为R，当流过ab棒某一横截面的电量为q时，棒的速度大小为v，则金属棒ab在这一过程中(　　) A. 运动的平均速度大小为 B. 下滑的位移大小为 C. 产生的焦耳热为qBLv D. 受到的最大安培力大小为 8. 一个做简谐运动的弹簧振子，周期为，振幅为，已知振子从平衡位置第一次运动到处所用的最短时间为，从最大正位移处第一次运动到所用的最短时间为，那么与的大小关系正确的是（　　） A. B. C. D. 无法判断 二、多选题（每题6分，共24分，漏选得3分，多选，错选不得分） 9. 一个质点在平衡位置O点附近做机械振动。若从O点开始计时，经过3s质点第一次经过M点如图所示；再继续运动，又经过2s它第二次经过M点；则该质点第三次经过M点还需要的时间是（　　） A. 8s B. 4s C. 14s D. s 10. 如图所示，变压器的原、副线圈的匝数比一定，原线圈的电压为U1时，副线圈的输出电压为U2，L1、L2、L3为三只完全相同的电灯，开始时，电键K开启，然后当电键K闭合时（　　） A. 电压U1不变，U2变大 B. 电灯L1变亮，L2变暗 C. 电灯L1变暗，L2变亮 D. 原线圈中的电流变大 11. 如图所示，电阻为r的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以某一角速度ω匀速转动。t=0时，线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则（　　） A. 1 s内电路中的电流方向改变了次 B. 滑片P向下滑动时，电压表的读数不变 C. 线圈匀速转动的角速度ω变大时，电流表的读数也变大 D. t=0时，线圈中的感应电动势最大 12. 如图所示，闭合矩形导体线框abcd从高处自由下落，在ab边开始进入匀强磁场到cd边刚进入磁场这段时间内，线框的速度v随时间t变化的图像可能是图中的 A. B. C. D. 四、解答题（13题12分，14题12分，15题8分，16题12分，共44分） 13. 如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一匝数为N的矩形线圈，其面积为S，电阻为r，线圈两端外接一电阻为R的用电器和一个交流电压表。若线圈绕对称轴以角速度做匀速转动，则线圈从图示位置转过90°的过程中，求： （1）感应电动势的最大值； （2）交流电压表的示数； （3）通过电阻的电量； （4）电阻产生的热量。 14. 如图所示，两根平行金属导轨固定在同一水平面内，间距为L，导轨左端连接一个电阻。一根质量为m、电阻为r的金属杆ab垂直放置在导轨上。在杆的右方距杆为d处有一个匀强磁场，磁场方向垂直于导轨平面向下，磁感应强度为B．对杆施加一个大小为F、方向平行于导轨的恒力，使杆从静止开始运动，已知杆到达磁场区域时速度为v，之后进入磁场恰好做匀速运动。不计导轨的电阻，假定导轨与杆之间存在恒定的阻力。求： (1)导轨对杆ab的阻力大小f； (2)杆ab进入磁场区域后通过的电流及其方向； (3)导轨左端所接电阻的阻值R。 15. 一质点简谐运动的振动图像如图所示。 （1）分别写出该质点振动的振幅、周期、初相。 （2）写出该质点简谐运动的表达式，并求出当t=1s时质点的位移。 16. 发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户，如果升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器。 （1）画出上述输电全过程的线路图； （2）若发电机的输出功率是100kW，输出电压是250V，升压变压器的原、副线圈的匝数比为1：25，求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流； （3）若输电导线中的电功率损失为输入功率的4%，求输电导线的总电阻； （4）计算降压变压器的输出功率。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 剑桥中学2023—2024学年第二学期 高二年级物理第二次月考 试卷 注意事项： 1.答题前填写好自己的姓名、班级、等信息 2.请将答案正确填写在答题卡上 一、单选题（每题4分，共32分） 1. 电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图所示．现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是 A. 从a到b，上极板带正电 B. 从a到b，下极板带正电 C. 从b到a，上极板带正电 D. 从b到a，下极板带正电 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】由图知，穿过线圈的磁场方向向下，在磁铁向下运动的过程中，线圈的磁通量在增大，故感应电流的磁场方向向上，再根据右手定则可判断，流过R的电流从b到a，电容器下极板带正电，所以A、B、C错误，D正确． 2. 如下图所示，有一边长为L的正方形导线框，质量为m，由高H处自由落下，其下边ab进入匀强磁场区后，线圈开始做减速运动，直到其上边cd刚刚穿出磁场时，速度减为ab边刚进入磁场时速度的一半，此匀强磁场的宽度也是L，则线框在穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热为( ) A. 2mgL B. 2mgL＋mgH C. 2mgL＋mgH D. 2mgL＋mgH 【答案】C 【解析】 【详解】设线框ab边刚进入磁场时速度大小为v，对于线框自由下落过程，根据机械能守恒定律得 解得 从线框开始下落到cd刚穿出匀强磁场的过程，根据能量守恒定律得焦耳热为： 故C正确。 故选C。 3. 在闭合线圈上方有一条形磁铁自由下落，直至穿过线圈的过程中，下列说法中正确的是（  ） A. 磁铁在下落过程中机械能守恒 B. 磁铁的机械能增加 C. 磁铁的机械能有时增加有时减少 D. 线圈增加的内能是由磁铁减少的机械能转化而来的 【答案】D 【解析】 【详解】ABC．磁铁下落过程中受到线圈的阻力作用，机械能减小，故ABC错误； D．磁铁由于受线圈的阻力作用机械能减小，同时线圈中感应电流发热，产生内能，则由能量守恒知线圈中增加的内能是由磁铁减少的机械能转化而来的，故D正确。 故选D。 4. 在科学研究中，科学家常将未知现象同已知现象进行比较，找出其共同点，进一步推测未知现象的特性和规律．法国物理学家库仑在研究异种电荷的吸引力问题时，曾将扭秤的振动周期与电荷间距离的关系类比单摆的振动周期与摆球到地心距离的关系．已知单摆摆长为l，引力常量为G，地球质量为M，摆球到地心的距离为r，则单摆振动周期T与距离r的关系式为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】单摆的周期为 其中摆球所在处的重力加速度为 联立两式可得 故选B。 5. 两个电流随时间的变化关系如图所示，把它们通入相同的电阻中，则在1s内两电阻消耗的电功之比等于（　　） A. B. 1 ： 2 C. 1 ： 4 D. 1 ： 1 【答案】B 【解析】 【详解】（a）图中交变电流的有效值为 （b）图中交变电流的有效值为 根据 可知消耗的电功之比为 故选B。 6. 弹簧振子做简谐运动，其振动图象如图所示，则： A. t1、t2时刻振子的速度大小相等，方向相反 B. t1、t2时刻振子加速度大小相等，方向相反 C. t2、t3时刻振子的速度大小相等，方向相反 D. t2、t3时刻振子的加速度大小相等，方向相同 【答案】A 【解析】 【详解】A由图线可知，t1、t2时刻振子的速度大小相等，方向相反，选项A正确； B．t1、t2时刻振子位移相同，故恢复力相同，加速度大小相等，方向相同，选项B错误； C．t2、t3时刻振子的速度大小相等，方向相同，均向下，选项C错误； D．t2、t3时刻振子的加速度大小相等，方向相反，选项D错误； 故选A. 7. 如图，足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面成θ角(0＜θ＜90°)，其中MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计．金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，ab棒接入电路的电阻为R，当流过ab棒某一横截面的电量为q时，棒的速度大小为v，则金属棒ab在这一过程中(　　) A. 运动的平均速度大小为 B. 下滑的位移大小为 C. 产生的焦耳热为qBLv D. 受到的最大安培力大小为 【答案】B 【解析】 【详解】金属棒ab开始做加速度逐渐减小的变加速运动，不是匀变速直线运动，平均速度大于v，故A错误．由 可知：下滑的位移 ；故B正确；产生的焦耳热Q=I2Rt=qIR，而这里的电流I比棒的速度大小为v时的电流 小，故这一过程产生的焦耳热小于qBLv．故C错误；金属棒受到的安培力，故D错误；故选B． 点睛：本题考查了电磁感应与力学的综合，关键理清金属棒的运动规律，能知道求电量时要用法拉第电磁感应定律求平均电动势. 8. 一个做简谐运动的弹簧振子，周期为，振幅为，已知振子从平衡位置第一次运动到处所用的最短时间为，从最大正位移处第一次运动到所用的最短时间为，那么与的大小关系正确的是（　　） A. B. C. D. 无法判断 【答案】B 【解析】 【详解】根据振子远离平衡位置时速度减小，靠近平衡位置时速度增大，可知振子从平衡位置第一次以最短时间运动到处的平均速度大于从最大正位移处第一次运动到处的平均速度，而路程相等，则t1<t2，故ACD错误，B正确。 故选B。 二、多选题（每题6分，共24分，漏选得3分，多选，错选不得分） 9. 一个质点在平衡位置O点附近做机械振动。若从O点开始计时，经过3s质点第一次经过M点如图所示；再继续运动，又经过2s它第二次经过M点；则该质点第三次经过M点还需要的时间是（　　） A. 8s B. 4s C. 14s D. s 【答案】CD 【解析】 【详解】设题图中a、b两点为质点振动过程的最大位移处，若在开始计时时刻，质点从O点向右运动，O→M过程历时3s，M→b→M运动过程历时2s，则 T=16s 质点第三次经过M点还需要的时间 Δt3=T－2s=（16－2）s=14s 若在开始计时时刻，质点从O点向左运动，O→a→O→M运动过程历时3s，M→b→M运动过程历时2s，则 质点第三次经过M点还需要的时间 故选CD。 10. 如图所示，变压器的原、副线圈的匝数比一定，原线圈的电压为U1时，副线圈的输出电压为U2，L1、L2、L3为三只完全相同的电灯，开始时，电键K开启，然后当电键K闭合时（　　） A. 电压U1不变，U2变大 B. 电灯L1变亮，L2变暗 C. 电灯L1变暗，L2变亮 D. 原线圈中的电流变大 【答案】BD 【解析】 【详解】A．原线圈与发电机相连，电压不变，由于输入的电压的大小和变压器的匝数比不变，所以变压器的输出的电压始终不变，故A错误； B．当K接通后，电路的总电阻减小，总电流变大，根据 可知电灯L1的功率变大，即电灯L1变亮，电灯L1电压变大。由于输出的电压不变，所以灯泡L2的电压减小，电流减小，L2变暗，故B正确，C错误； D．当K接通后，副线圈电路的总电阻减小，总电流变大，而变压器的匝数比不变，所以原线圈中的电流增大，故D正确。 故选BD。 【点睛】输出电压是由输入电压和匝数比决定的，输入的功率的大小是由输出功率的大小决定的，电压与匝数成正比，电流与匝数成反比。 11. 如图所示，电阻为r的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以某一角速度ω匀速转动。t=0时，线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则（　　） A. 1 s内电路中的电流方向改变了次 B. 滑片P向下滑动时，电压表的读数不变 C. 线圈匀速转动的角速度ω变大时，电流表的读数也变大 D. t=0时，线圈中的感应电动势最大 【答案】AC 【解析】 【详解】A．交流电的频率为 1s内电流方向改变2f次，即次。故A正确； B．滑片P向下滑动时，外电阻增大，电流减小，电源内阻分压减小，所以电压表示数变大。故B错误； C．线圈内产生的电动势的最大值为 当线圈匀速转动的角速度变大时，电动势变大，电流表的示数变大。故C正确； D．t=0时，线圈位于中性面位置，此时线圈中的感应电动势为零。故D错误。 故选AC。 12. 如图所示，闭合矩形导体线框abcd从高处自由下落，在ab边开始进入匀强磁场到cd边刚进入磁场这段时间内，线框的速度v随时间t变化的图像可能是图中的 A. B. C. D. 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．ab边刚进入磁场时，若所受的安培力与重力平衡，则线框做匀速运动，速度不变，故A正确； BC．ab边刚进入磁场时，若所受的安培力小于重力，线框做加速运动，随着速度的增大，由安培力公式 得知，安培力增大，由 可知加速度减小，则线框做加速度减小的加速运动，图线的斜率逐渐减小，故B错误、C正确； D．ab边刚进入磁场时，若所受的安培力大于重力，线框做减速运动，随着速度的减小，有 可知安培力减小，加速度减小，则线框做加速度减小的减速运动，图线的斜率逐渐减小，故D正确。 故选ACD。 四、解答题（13题12分，14题12分，15题8分，16题12分，共44分） 13. 如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一匝数为N的矩形线圈，其面积为S，电阻为r，线圈两端外接一电阻为R的用电器和一个交流电压表。若线圈绕对称轴以角速度做匀速转动，则线圈从图示位置转过90°的过程中，求： （1）感应电动势的最大值； （2）交流电压表的示数； （3）通过电阻的电量； （4）电阻产生的热量。 【答案】（1）；（2）；（3）；（4） 【解析】 【详解】（1）感应电动势的最大值 （2）电流的有效值 交流电压表的示数 （3）通过电阻的电量为 又 解得 （4）线圈从图示位置转过90°的过程中，时间为 电阻产生的热量 14. 如图所示，两根平行金属导轨固定在同一水平面内，间距为L，导轨左端连接一个电阻。一根质量为m、电阻为r的金属杆ab垂直放置在导轨上。在杆的右方距杆为d处有一个匀强磁场，磁场方向垂直于导轨平面向下，磁感应强度为B．对杆施加一个大小为F、方向平行于导轨的恒力，使杆从静止开始运动，已知杆到达磁场区域时速度为v，之后进入磁场恰好做匀速运动。不计导轨的电阻，假定导轨与杆之间存在恒定的阻力。求： (1)导轨对杆ab的阻力大小f； (2)杆ab进入磁场区域后通过的电流及其方向； (3)导轨左端所接电阻的阻值R。 【答案】(1)；(2)，自a流向b；(3) 【解析】 【分析】 【详解】(1)杆进入磁场前做匀加速运动，有 解得导轨对杆的阻力 (2)杆进入磁场后做匀速运动，有 杆ab所受的安培力 解得杆ab中通过的电流 杆中的电流方向自a流向b。 (3)杆产生的感应电动势 杆中的感应电流 解得导轨左端所接电阻的阻值 15. 一质点简谐运动的振动图像如图所示。 （1）分别写出该质点振动的振幅、周期、初相。 （2）写出该质点简谐运动的表达式，并求出当t=1s时质点的位移。 【答案】（1）A=8cm,T=0.2s,；（2）, 【解析】 【详解】（1）由质点振动图像可得 A=8cm，T=0.2s， （2）依题意 质点简谐运动表达式为 当t=1s时，有 16. 发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户，如果升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器。 （1）画出上述输电全过程的线路图； （2）若发电机的输出功率是100kW，输出电压是250V，升压变压器的原、副线圈的匝数比为1：25，求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流； （3）若输电导线中的电功率损失为输入功率的4%，求输电导线的总电阻； （4）计算降压变压器的输出功率。 【答案】（1） （2）6250V，16A （3）15.625Ω （4）96kW 【解析】 【小问1详解】 输电全过程的线路图如图 【小问2详解】 由得升压变压器的输出电压为 由 可得输送电流为 【小问3详解】 能耗为 由 得输电导线的总电阻为 代入数据得 【小问4详解】 变压器都是理想变压器，降压变压器的输出功率为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $