安徽省安庆九一六高级中学2024-2025学年高二下学期3月月考物理试卷

安庆九一六学校2024-2025学年度第二学期 高二年级3月月考物理试卷 本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，满分100分，考试时间75分钟。 第Ⅰ卷(选择题，共42分) 一、单项选择题 （共8小题，每小题4分,共32分） 1．某同学研究自感现象时，设计了如图所示的电路，自感线圈的直流电阻小于小灯泡电阻，则下列有关现象正确的是（　　） A．电键闭合时，灯泡逐渐变亮 B．电键闭合时，灯泡立即变亮 C．电键断开时，灯泡逐渐熄灭 D．电键断开时，灯泡闪亮后再熄灭 2．高速铁路列车通常使用磁刹车系统，磁刹车工作原理可简述如下：将磁铁的N极靠近一块正在以逆时针方向旋转的圆形铝盘，使磁感线总垂直射入铝盘时，铝盘随即减速，如图所示，圆中磁铁左方铝盘的甲区域朝磁铁方向运动，磁铁右方的乙区域朝离开磁铁方向运动，下列说法中正确的是（     ） A．铝盘甲区域的感应电流会产生垂直纸面向里的磁场 B．磁场与感应电流的作用力，会产生将铝盘减速旋转的阻力 C．感应电流在铝盘产生的内能，是将铝盘减速的最主要原因 D．若将实心铝盘转换成布满小空洞的铝盘，则磁铁对布满空洞的铝盘减速效果比实心铝盘的效果更好 3．如图，理想变压器原、副线圈的匝数比，电源交流电压为，副线圈两端电压为，保持不变，下列说法正确的是（　　） A．开关闭合前， B开关闭合前，原、副线圈电流之比为 C．开关闭合后，流过副线圈的电流减小 D．开关闭合后，电源的输出功率减小 4．关于涡流，下列说法中错误的是（　　） A．真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置 B．家用电磁炉是利用涡流使锅体发热的 C．阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动 D．变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能增大涡流 5． 如图所示，在磁感应强度大小为、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，长为的金属杆在平行金属导轨上以速度向右匀速滑动。金属导轨电阻不计，金属杆与导轨的夹角为，电阻为，间电阻为，、两点间电势差为，、两点电势分别为、，则下列正确的是（　　） A．， B．， C．， D．， 6．如图所示，水平放置的两条电阻不计的光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，当MN在外力作用下向左匀加速运动运动时，PQ的电流方向及运动情况是（　　） A．P→Q，向右运动 B．Q→P，向右运动 C．P→Q，向左运动 D．Q→P，向左运动 7．如图所示，蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴OO′转动。从上往下看磁铁作逆时针转动时，则（   ） A．线圈将作逆时针转动，转速与磁铁相同 B．线圈将作逆时针转动，转速比磁铁小 C．线圈中产生恒定电流 D．线圈中感应电流方向始终是 abcda 8.磁单极子是理论物理中指一些仅带有极或极单一磁极的磁性物质，它们的磁感线分布类似于点电荷的电场线分布，如图所示。以一个极的磁单极子为球心，半径为的球面的磁通量为，此磁单极子从上向下以恒定速度沿轴线穿过半径为的导体圆环时，该磁单极子到达圆环中心时圆环中的感应电动势大小为（    ） A． B． C． D． 二、多项选择题 (共2小题，每小题5分,共10分，全部选对得5分，选对但不全的得3分) 9．力传感器固定在天花板上，一不可伸长的细绳上端悬挂于力传感器，下端系在边长为的正方形金属框的一个顶点上，金属框的一条对角线水平，其下方有方向垂直金属框所在平面的匀强磁场，如图所示。已知金属框的质量为，构成金属框的导线单位长度的阻值为，磁感应强度的大小随时间的变化关系为，重力加速度大小为，则（　　） A．时力传感器的示数为0 B．时力传感器的示数为 C．内通过金属框的电荷量为 D．内通过金属框的电荷量为 10．如图所示，空间存在磁感应强度大小相等、方向分别垂直于光滑绝缘水平面向上和向下的匀强磁场，正方形导线框从紧靠磁场的位置 I以某一初速度垂直边界进入磁场，运动到位置Ⅱ时完全进入左侧磁场，运动到位置Ⅲ（线框各有一半面积在左、右两个磁场中）时速度恰好为0。设从位置Ⅰ到位置Ⅱ、从位置Ⅱ到位置Ⅲ的过程中，通过线框某一横截面的电荷量分别为、，线框中产生的焦耳热分别为，。则（　　） A． B．C． D． 第Ⅱ卷(非选择题，共58分) 三、实验题（本题共2小题，每空2分，共16分） 11．在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。 (1)观察变压器的铁芯，它的结构和材料是 ；（填字母） A．整块硅钢铁芯 B．整块不锈钢铁芯C．绝缘的铜片叠成D．绝缘的硅钢片叠成 (2)以下给出的器材中，本实验需要用到的是 ；（填字母） A．干电池 B．学生电源 C．直流电压表D．多用电表 (3)为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是 。 A．演绎法 B．等效替代法 C．控制变量法 D．理想实验法 (4)某次实验中得到实验数据如下表所示，表中分别为原、副线圈的匝数，、分别为原、副线圈的电压，通过实验数据分析，你的结论是 。 实验次数 n1/匝 n2/匝 U1/V U2/V 1 1200 400 12.1 3.98 2 800 400 12.0 5.96 3 200 100 11.9 5.95 (5)原、副线圈上的电压之比是否等于它们的匝数之比呢？发现上述实验数据没有严格遵从这样的规律，分析下列可能的原因，你认为正确的是 。（填字母） A．变压器线圈中有电流通过时会发热 B．原、副线圈的电压不同步 C．铁芯在交变磁场的作用下会发热 D．原线圈中电流产生的磁场能在向副线圈转移过程中有损失 12．一水平放置、直径为d的金属圆盘绕过其圆心O的竖直轴在竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中匀速转动，盘边缘上固定一竖直的挡光片，盘转动时挡光片从一光电数字计时器的光电门的狭缝中经过，如图甲所示。乙为光电数字计时器的示意图，光源A中射出的光可照到B中的接收器上，若A、B间的光路被遮断，显示器C上可显示出光线被遮断的时间t。圆盘直径用20分度的游标卡尺测得，结果如图丙所示（只画了部分图）；挡光片的宽度用螺旋测微器测得，结果如读数显示器图丁所示（只画了部分图）。由图可知： （1）圆盘的直径d为 mm； （2）挡光片的宽度L为 mm； （3）金属圆盘中心O与边缘的电压为 。（用字母B、d、L、t表示） 四、计算题（3小题，第13小题12分，第14小题14分，第15小题16分） 13．如图所示，匝数匝的矩形线圈，线圈总电阻，其边长为，。外电路电阻，匀强磁场磁感应强度的大小线圈绕垂直于磁感线的轴以角速度匀速转动。试求： （1）从此位置开始计时，它的感应电动势的瞬时值表达式； （2）在时间内R上消耗的电能。 14．如图所示为倾角θ=30°的光滑绝缘斜面，水平虚线1、2间存在垂直斜面向上的匀强磁场，水平虚线2、3间存在垂直斜面向下的匀强磁场，两磁场的磁感应强度大小均为B，且两虚线之间的距离均为d。质量m=0.4kg、边长d=1.0m、阻值R=2.0Ω的正方形线框由虚线1上方静止释放，正方形线框的ab边与虚线1平行，ab边到虚线1的距离L=1.6m，正方形线框的ab边越过虚线1瞬间刚好匀速，经过一段时间，线框在虚线23间恰好再次匀速，重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力。求： (1)磁感应强度B的大小； (2)线框的ab边从虚线1到虚线2过程通过线框横截面的电荷量； (3)线框从开始释放至ab边到达虚线3过程产生的焦耳热。 15.如图所示，足够长的光滑水平长直金属导轨放在磁感应强度大小为的匀强磁场中，导轨平面位于水平面内，匀强磁场的方向与轨道面垂直，轨道宽，将一质量为、电阻为的导体棒垂直静置于导轨上。当开关与接通时，导体棒与电源相连，电源电动势，电源内阻不计；开关与接通时，所接电容器的电容（耐压值足够大）；开关与接通时有足够长的光滑水平长直金属导轨放在磁感应强度大小为的匀强磁场中，导轨平面位于水平面内，匀强磁场的方向与轨道面垂直，轨道宽导轨上有一根静止的导体棒，质量为、电阻。若开关的切换与电流的换向均可在瞬间完成，不计导轨的电阻，导体棒在运动过程中始终与导轨接触良好。 (1)若开关始终接，求导体棒开始运动到达到稳定速度的过程中，导体棒的最终速度大小。 (2)若开关先接，当导体棒运动到速度为时立即与接通，求稳定后电容器所带电荷量；（结果保留2位小数） (3)若开关先接，当导体棒运动到速度为时立即与接通，稳定后，求导体棒、各自的速度大小与通过导体棒的电荷量大小。 高二年级3月月考物理试卷第 5 页 共 5 页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 高二物理3月考试参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B B B D B A B B AC AD 1．B 【详解】AB．线圈由于自感现象通电时电流会逐渐增加，但灯泡所在支路没有自感线圈，电流可以突变。则电键闭合时，灯泡立即变亮。故A错误，B正确； CD．电键断开时，线圈中的电流不能突变，需要逐渐减小，则在灯泡和线圈组成的回路中，线圈充当电源的作用放电，故灯泡电流方向会变成自右向左的，但灯泡与二极管串联，二极管通反向电流时电阻极大，故灯泡会直接熄灭。故CD错误。 故选B。 2．B 【详解】A．铝盘甲区域中的磁通量向里增大，由楞次定律可知，甲区域感应电流方向为逆时针方向，则此感应电流的磁场方向垂直纸面向外，故A错误； BC．由“来拒去留”可知，磁场与感应电流的作用力，会产生将铝盘减速旋转的阻力，会使铝盘减速，故B正确，C错误； D．改成空洞铝盘，电阻变大，电流变小，阻碍效果更差，故D错误。 故选B。 3．B 【详解】A．开关S闭合前，原线圈两端的电压小于，故 A选项错误； B．原副线圈的电流之比与匝数成反比，故 B选项正确； C．开关闭合后，原线圈的电压增大，故副线圈的电压也增大，导致副线圈的电流增大，原线圈的电流也会随之增大，C选项错误； D．开关闭合后电源的电流增大，输出电压不变，故输出功率变大，D选项错误。 故选B。 4．D 【详解】A．真空冶炼炉是利用高频电流在金属内产生涡流，从而产生大量的热量来熔化金属的装置，选项A正确，不符合题意； B．家用电磁炉是利用涡流使锅体发热的，选项B正确，不符合题意； C．根据楞次定律的推论，可知阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动，故C正确，不符合题意； D．变压器的铁芯总是工作在变化的磁场中，会使铁芯产生涡流，可以用相互绝缘的硅钢片叠成铁芯来减小涡流，故D错误，符合题意。 故选D。 5．B 【详解】根据右手定则可知M点电势高于N点，即 感应电动势 可得MN间的电势差 故选B。 6．A 【详解】当MN在外力作用下向左匀加速运动运动时，根据右手定则和安培定则可知，线圈中电流产生的磁场向上穿过线圈，且穿过线圈的磁通量增加；根据楞次定律可知，线圈感应电流产生的磁场方向向下，根据右手螺旋定则可知通过金属棒PQ的电流方向由P→Q，根据左手定则可知，金属棒PQ受到的安培力向右，则金属棒PQ向右运动。 故选A。 7．B 【详解】AB．磁铁开始逆时针转动时，线圈内磁通量增加，为了阻碍线圈中磁通量的增加，根据楞次定律可知线圈随磁铁逆时针转动，但转速比磁铁小，A错误，B正确； CD．在磁铁的转动过程中，穿过线圈正面磁通量会增大或减小，也会出现穿过线圈反面磁通量增加或减小的情况，所以线圈中的感应电流方向始终在变化，CD错误。 故选B。 8．B 【详解】以磁单极子为球心，半径为的球面的磁通量为，设距磁单极子距离为处的磁感应强度为，有 磁单极子到达圆环中心时，相当于圆环切割磁感线，产生感应电动势为 代入可得 故选B。 9．AC 【详解】根据题意，由磁感应强度的大小随时间的变化关系可知，穿过线圈的磁通量变大，由楞次定律可知，线圈中的干感应电流方向为逆时针，根据法拉第电磁感应定律可得，线圈中的感应电动势为 整个线圈的电阻为 则感应电流为 AB．根据题意，由磁感应强度的大小随时间的变化关系可得，时，磁感应强度为 由左手定则可知，线框受到竖直向上的安培力，由图可知，等效长度为 则由公式可得，线框受到的安培力为 又有 则有 则细绳对线框的拉力为0，即力传感器的示数为0，故B错误，A正确； CD．根据题意，由公式可得，内通过金属框的电荷量为 故D错误，C正确。 故选AC。 10．AD 【详解】AB．根据电荷量的计算公式可得 从位置Ⅰ到位置Ⅱ磁通量的变化量为 ΔΦ1=BS 在位置Ⅲ时磁通量为零，所以从位置Ⅱ到位置Ⅲ磁通量的变化为ΔΦ2=BS 所以q1：q2=1：1，故A正确，B错误； CD．设初速度为v0，完全进入磁场时的速度大小为v； 取向右为正方向，从位置Ⅰ到位置Ⅱ，根据动量定理可得 即Bq1L=mv0-mv 取向右为正方向，从位置Ⅱ到位置Ⅲ的过程中，根据动量定理可得 即2Bq2L=mv 联立解得 根据功能关系可得， 所以Q1：Q2=5：4，故C错误，D正确。 故选AD。 11．(1)D (2)BD (3)C (4)在误差允许的范围内，变压器原副线圈的电压比与匝数比相等，即 (5)ACD 【详解】（1）观察变压器的铁芯，它的结构和材料是绝缘的硅钢片叠成。 故选D。 （2）变压器正常工作需要交流电，因此本实验中需要用交流电源和交流电压表（多用电表），不需要干电池和直流电压表。 故选BD。 （3）为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是控制变量法。 故选C。 （4）由实验数据可知：第1次有 第2次有 第3次有 由以上计算可知，在误差允许的范围内，变压器原副线圈的电压比与匝数比相等，即。 （5）A．变压器线圈中有电流通过时会发热，线圈则有直流电阻，在线圈上会产生电压降，使输出电压减小，故A正确； B．原、副线圈的电压是否同步，对输出电压无影响，故B错误； C．铁芯在交变磁场的作用下会发热，使变压器输出的电能小于输入电能，使输出的电压减小，故C正确； D．原线圈中电流产生的磁场能在向副线圈转移过程中有损失，即有漏磁现象，由能量守恒定律可知，使输出电压减小，故D正确。 故选ACD。 12． 248.15 9.970 【详解】（1）[1]圆盘的直径d：主尺248mm游标尺（不需要估读）：30.05mm相加等于248.15mm； （2）[2]挡光片的宽度L：主尺9.5mm，副尺（需要估读）47.00.01mm相加等于9.970mm； （3）[3]根据感应电动势 13．（1）；（2） 【详解】（1）感应电动势的峰值 根据题意可得 （2）电动势的有效值 R两端电压 R上消耗的电能为 14．(1)1T (2)0.5C (3)7J 【详解】（1）设线框的ab边刚到达虚线1时的速度为，则线框进入磁场前由机械能守恒定律得 解得 ab边越过虚线1瞬间，线框中产生的感应电动势为 又线框中的感应电流为 线框所受的安培力大小为 ab边越过虚线1瞬间，线框匀速运动，由力的平衡条件得 解得 （2）线框ab边由虚线1至虚线2过程， 代入相关已知数据，解得 （3）线框在虚线2、3间匀速时，线框的速度大小为，线框中的感应电动势为 又线框中的感应电流为 线框所受的安培力大小为 再次匀速时，由力的平衡条件得 解得 线框ab边由虚线1至虚线3过程由能量守恒得 15.(1) (2) (3)，， 【详解】（1）开关接时，杆中初始有从流向的电流，由左手定则可以判断出杆受到向右的安培力，初始时杆向右加速；随着杆向右的速度增大，其产生的切割电动势也在逐渐增大，并逐渐与电源电动势相互抵消，因此杆做向右的加速度减小的加速直线运动。当切割电动势大小上等于电源电动势时，杆将不受安培力，一直向右做匀速直线运动。设其最终运动速度为则有     解得 （2）设杆稳定时的速度为，此时电容的电压为，通过杆的电荷量与电容带电量相等，均为，稳定时切割电动势与电容电压大小相等并且相互抵消，则有，     对杆使用动量定理     联立可得 由电容器的定义式可知 联立上面所有等式可得 解得， 带入数据解得 （3）稳定时，MN与PQ均做匀速直线运动，速度大小分别为与，任意时刻回路中的电流为，通过的总电荷量为，稳定时回路中电流为零，则有     对两杆分别使用动量定理 ， ， 联立上面所有等式可得，， 代入数据解得，， 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$