精品解析：山东省烟台市招远市第二中学2024-2025学年高二下学期第一次月考物理试题

2024—2025学年度第二学期期中学业水平诊断 高二物理 注意事项： 1.答题前，考生先将自己的姓名、考生号、座号填写在相应位置。 2.选择题答案必须用2B铅笔（按填涂样例）正确填涂；非选择题答案必须用0.5毫米黑色签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。 3.请按照题号在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。保持卡面清洁，不折叠、不破损。 一、本题共14小题，每小题3分，共42分。在每小题给出的四个选项中，1∼8题只有一项符合题目要求，9~14题有多项符合题目要求。全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分。 1. 现代生活中人类与电磁波结下了不解之缘，下列陈述中符合事实的是（　　） A. 真空中电磁波的传播速度小于光速 B. 麦克斯韦通过实验证实了电磁波的存在 C. 把手机放在抽成真空的玻璃盒中，手机能收到信号 D. 电磁波传播过程中，电场和磁场独立存在、没有关联 【答案】C 【解析】 【详解】A．真空中电磁波的传播速度等于光速，故A错误； B．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故B错误； C．电磁波在真空中可以传播，把手机放在抽成真空的玻璃盒中，手机能收到信号，故C正确； D．电磁波传播过程中，电场和磁场是相互关联，相互联系的，故D错误。 故选C。 2. 将铝管竖直放在桌面上，一块磁铁从其上端自由下落穿过铝管，在磁铁下落过程中，磁铁不与铝管相碰，忽略空气阻力。下列说法正确的是（ ） A. 磁铁做自由落体运动 B. 若磁铁磁性足够强，磁铁会停留在铝管中，永远落不下来 C. 若铝管足够长，则铝管对地面的压力先变大，最后恒定不变 D. 磁铁和铝管系统机械能守恒 【答案】C 【解析】 【详解】AD．磁铁下落过程中，铝管中磁通量发生变化，产生感应电流，根据楞次定律，感应电流产生磁场对磁铁作用力向上，磁铁不是做自由落体运动，机械能减小，故AD错误； BC．若磁铁磁性足够强或铝管足够长，磁铁先做加速度减小的加速运动，最后匀速下落；磁铁受到的磁场力先变大，后不变；则铝管对地面的压力先变大，最后恒定不变，故B错误，C正确。 故选C。 3. 单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示。则（　　） A. 线圈中时刻感应电动势最大 B. 线图中时刻感应电动势为零 C. 线图中0时刻感应电动势最小 D. 线圈从0至时间内平均感应电动势为 【答案】B 【解析】 【详解】AB．由图示图像可知，C时刻磁通量的变化率为零，感应电动势为零，故B正确，A错误； C．由图示图像可知，0时刻磁通量的变化率最大，感应电动势最大，故C错误； D．由法拉第电磁感应定律可知，线圈从0至时间内平均感应电动势为 故D错误。 故选B。 4. 如图1、2为“观察开关断开时灯泡的亮度”的演示实验电路图，和是带铁芯的线圈，其电阻忽略不计，、与是三个完全相同的灯泡，是理想二极管，为定值电阻。下列说法正确的是（　　） A. 闭合瞬间，不亮：断开瞬间，也不亮 B. 闭合瞬间，立即亮，随后亮度保持不变；断开瞬间，突然闪亮，随后逐渐变暗 C. 闭合瞬间，不亮，逐渐变亮；断开瞬间，闪亮一下，然后逐渐熄灭 D. 闭合瞬间，、同时亮；断开瞬间，、逐渐熄灭 【答案】C 【解析】 【详解】AB．闭合瞬间，由于线圈的电感作用，线圈支路相当于断路，所以闭合瞬间，亮，电路稳定后，被短路，线圈中电流不为零且大于闭合瞬间流过的电流，断开瞬间，线圈与形成闭合回路，线圈阻碍电流减小，产生感应电流，所以突然闪亮，随后逐渐变暗，故AB错误； CD．闭合瞬间，由于二极管和线圈的存在，所以不亮，逐渐变亮；断开瞬间，立即熄灭，线圈阻碍电流减小，产生感应电流，线圈、二极管和组成新的回路，所以闪亮一下，然后逐渐熄灭，故C正确，D错误。 故选C。 5. 如图1所示，无线充电技术是近年发展起来的新技术，电动汽车电池的无线充电原理可近似看成理想变压器，如图2所示。下列说法正确的是（　　） A. 两个线圈中电流大小一定相同 B. 两个线圈中电流的频率可能不同 C. 充电基座线圈接的电源是恒定的直流电 D. 充电基座线圈接的电源必须是交流电且、都闭合才能充电 【答案】D 【解析】 【详解】A．对于理想变压器两个线圈中电流与匝数成反比，故A错误； B．变压器不能改变交变电流的频率，两个线圈中电流的频率相同，故B错误； C．变压器不能改变直流电的电压，充电基座线圈接的电源是交变电流，故C错误； D．变压器不能改变直流电的电压，充电基座线圈接的电源必须是交流电且、都闭合才能充电，故D正确。 故选D。 6. 飞机在航母上弹射起飞可以利用电磁驱动来实现。电磁驱动的原理如图所示，当固定线圈上突然通过直流电流时，线圈附近的金属环会被弹射出去。现在固定线圈左侧的同一位置，先后放有分别用铜和铝制成的闭合金属环，已知两环的横截面积相等、形状相同，且电阻率，则合上开关S的瞬间，下列说法正确的是（　　） A. 铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力 B. 从左侧看环中的感应电流沿逆时针方向 C. 若将铜环放置在线圈右方，铜环将向左运动 D. 电池正负极调换后，金属环不能向左弹射 【答案】A 【解析】 【详解】A．由于铜环的电阻较小，故铜环中感应电流较大；故铜环受到的安培力要大于铝环，故A正确； B．线圈中电流为右侧流入，磁场方向为向左，在闭合开关的过程中，磁场变强，则由楞次定律可知，感应电流由左侧看为顺时针方向，故B错误； C．若铜环放在线圈右方，根据“来拒去留”可得，铜环将向右运动；故C错误； D．电池正负极调换后，金属环受力向左，故金属环向左弹出；故D错误。 故选A。 7. 某光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图所示，抛物线的方程为，其一部分处在一个沿水平方向的匀强磁场中，直线是磁场的上边界（如图中的虚线所示），一个质量为m的小金属块（可视为质点）从抛物线上处以初速度v沿抛物线下滑，假设抛物线足够长，a、b、m、v均采用国际单位制单位，重力加速度为g，则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热的总量是（　　） A. mgb B. C. D. 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】金属块在进入磁场和离开磁场的过程中，穿过金属块的磁通量发生变化，产生涡流，进而产生焦耳热，最后，金属块在直线以下的曲面上做往复运动。减少的机械能为 这些机械能最终完全转化为内能，ABC错误，D正确。 故选D。 8. 一电阻接到如图甲所示电源上，在一个周期内产生的热量为Q1；若该电阻接到图乙交流电源上（前周期为正弦曲线），在一个周期内产生的热量为Q2。则Q1︰Q2等于（　　） A. 2︰1 B. 5︰2 C. 10︰3 D. 12︰5 【答案】C 【解析】 【详解】设图甲中交变电流的有效值为，则根据有效值的计算式得 设图甲中交变电流的有效值为，则根据有效值的计算式得 则 故选C。 9. 如图1为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。线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向以角速度匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图2所示，下列结论正确的是（　　） A. 线圈从图1所示位置转过时的时刻是图2的计时0点 B. 线圈每经过图1所示位置1次，电流方向就改变1次 C. 若线圈的匝数为20，则电动势的最大值是 D. 若增大线圈转动的角速度，则磁通量变化率的最大值增大 【答案】CD 【解析】 【详解】A．线圈从图1所示位置转过时，穿过线圈的磁通量最大，对应图2中的0.1s这一时刻，故A错误； B．线圈每经过中性面一次，电流方向改变一次，而图1所示位置为线圈的峰值面，与线圈的中性面垂直，电流方向不变，故B错误； C．由图2可知该交流电的周期为 根据法拉第电磁感应定律，可得线圈产生感应电动势的最大值为 故C正确； D．根据法拉第电磁感应定律 可得磁通量变化率的最大值 所以，若增大线圈转动的角速度，则磁通量变化率的最大值增大，故D正确。 故选CD。 10. 如图所示，在竖直平面内有一直角坐标系，第一象限内存在方向垂直坐标平面向外的磁场，磁感应强度大小沿轴方向不变，沿轴正方向按照的规律变化。一质量、电阻、边长的正方形导线框在时刻边正好与轴重合，点与坐标原点的距离，此时将导线框以的速度沿与轴正方向成抛出，导线框运动一段时间后速度恰好减为0，整个运动过程导线框不转动，空气对导线框的阻力忽略不计，取重力加速度大小，、，下列说法正确的是（　　） A. 、边受到的安培力大小相等，方向相反 B. 当导线框速度为0时，点的纵坐标为 C. 在从抛出到速度为0的过程中，导线框产生的焦耳热为 D. 时导线框的速度大小为0 【答案】BC 【解析】 【详解】AB．分析可知边受到的安培力等大反向，边受到的安培力大小不相等（所处磁场强弱不同）、但方向相反，导线框的合安培力水平向左，则导线框在竖直方向做竖直上抛运动，水平方向做减速直线运动，当速度为0时，导线框上升的高度 a点的纵坐标 解得 A错误，B正确； C．根据能量守恒定律可得 解得Q＝1.8J C正确； D．当速度为0时，导线框已经运动的时间 之后导线框做自由落体运动，回路中没有感应电流，速度大小 解得 D错误。 故选BC。 11. 如图所示，竖直方向两光滑平行金属导轨间距为L，处于垂直纸面的匀强磁场中，磁感应强度为B，杆的质量为m，定值电阻为R，其余电阻不计，电容器电容为C（未充电），金属杆与导轨接触良好，开关K与触点Ⅰ或Ⅱ接通，现让金属杆沿导轨无初速度下滑，在金属杆下滑距离为h的过程中，对该过程下列说法正确的是（ ） A. 若开关K与触点Ⅰ接通，电阻R产生的焦耳热为mgh B. 若开关K与触点Ⅰ接通，通过电阻R的电荷量为 C. 若开关K与触点Ⅱ接通，杆的重力对杆的冲量为 D. 若开关K与触点Ⅱ接通，电容器所充的电能为 【答案】BC 【解析】 【详解】A. 若开关K与触点Ⅰ接通，由能量关系可知 则电阻R产生的焦耳热小于mgh，选项A错误； B. 若开关K与触点Ⅰ接通，通过电阻R的电荷量为 选项B正确； C. 若开关K与触点Ⅱ接通，则回路电流 由牛顿第二定律 解得 可知导体棒做匀加速运动，下落h时 重力的冲量 解得 选项C正确； D. 若开关K与触点Ⅱ接通， 根据动能定理可知 电容器所充的电能为 选项D错误。 故选BC。 12. 如图所示，水平放置、半径为的环形光滑玻璃圆管内，放置一直径略小于管口径（远远小于）的质量为、电荷量为的带负电小球。现在圆环区域内加上竖直向上的匀强磁场，当磁感应强度均匀变化时，在玻璃圆管内产生电场强度大小处处相等的感生电场（电场线闭合的涡旋电场），原来静止的小球将沿图示方向在管内做圆周运动，运动第一周用时为，小球可看作点电荷且电荷量保持不变。则下列说法正确的是（　　） A. 圆环区域内竖直向上的匀强磁场一定在均匀减小 B. 玻璃圆管内感生电场的电场强度大小为 C. 匀强磁场的磁感应强度随时间的变化率为 D. 小球第4次回到出发点时的速度大小为 【答案】CD 【解析】 【详解】A．带负电的小球逆时针旋转（俯视），可知产生的电场为顺时针方向，根据楞次定律可知，圆环区域内竖直向上的匀强磁场一定在均匀增加，选项A错误； B．根据， 可得玻璃圆管内感生电场的电场强度大小为 选项B错误； C．根据， 解得匀强磁场的磁感应强度随时间的变化率为 选项C正确； D．小球第4次回到出发点时的速度大小为 解得 选项D正确。 故选CD。 13. 如图所示，变压器为理想变压器，a、b、c、d为4个完全相同的灯泡，在间接入有效值不变的交流电压，开关S闭合时，4个灯泡亮度相同。下列说法正确的是（ ） A. 变压器原、副线圈的匝数比为2：1 B. 交流电压的有效值为此时一个灯泡电压的3倍 C. 开关S断开时，灯泡c变亮 D. 开关S断开时，灯泡a的亮度不变 【答案】AC 【解析】 【详解】AB．设每个灯泡的电流为I，电压为U，则初级电流为I，次级电流为2I，可得变压器原、副线圈的匝数比为 变压器初级电压 可得交流电压的有效值 U有效=4U 选项A正确，B错误； CD．变压器等效电阻为 开关S断开时，次级电阻变大，则等效电阻变大，则初级电流减小，两个灯泡上的电压减小，即灯泡a的亮度变暗，则变压器初级电压变大，次级电压变大，则灯泡c变亮，选项C正确，D错误。 故选AC。 14. 如图，光滑平行金属导轨由左右两侧倾斜轨道与中间水平轨道平滑连接而成，导轨间距为L。在左侧倾斜轨道上端连接有阻值为R的定值电阻。水平轨道间有宽均为d的两个匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ，磁感应强度分别为B和2B，方向相反；质量为m、长度为L、电阻为R的金属棒ab由左侧倾斜轨道上h高处静止释放，金属棒第二次从左侧进入磁场Ⅰ区后，最终恰停在两磁场区分界线处。不计金属导轨电阻，金属棒通过倾斜轨道与水平轨道交界处无机械能损失，重力加速度为g（　　） A. 金属棒第一次穿过磁场区域Ⅰ、Ⅱ的过程中，定值电阻上产生的焦耳热之比为1∶4 B. 金属棒第一次穿过磁场区域Ⅰ、Ⅱ的过程中，金属杆动量的变化量之比为1∶4 C. 金属棒先后两次穿过磁场区域Ⅱ的过程中，金属杆动能的变化量之比为2∶1 D. 金属棒第二次通过两磁场分界线时的速度为 【答案】BC 【解析】 【详解】导体棒从斜面第一次到水平面过程中，根据机械能守恒有 解得 当金属棒ab通过磁场Ⅰ时，通过导体棒的电荷量为 同理金属棒ab通过磁场Ⅱ时，通过导体棒的电荷量为 根据动量定理，通过磁场Ⅰ时，导体棒动量的变化量为 通过磁场Ⅱ时，导体棒动量的变化量为 故 导体棒从开始到停下来，3次通过磁场区域Ⅰ，两次通过磁场区域Ⅱ，则有 联立解得 A．金属棒第一次穿过磁场区域Ⅰ的过程中，根据能量守恒，可得ab棒与定值电阻上产生的焦耳热 同理金属棒第一次穿过磁场区域Ⅱ的过程中，ab棒与定值电阻上产生的焦耳热 故金属棒第一次穿过磁场区域Ⅰ、Ⅱ的过程中，定值电阻上产生的焦耳热之比为 A错误； B．金属棒第一次穿过磁场区域Ⅰ、Ⅱ的过程中，金属杆动量的变化量之比为 B正确； C．金属棒第二次穿过磁场区域Ⅱ的过程中，定值电阻上产生的焦耳热 金属棒先后两次穿过磁场区域Ⅱ的过程中，金属杆动能的变化量之比为 C正确； D．金属棒第二次通过两磁场分界线时的速度为 D错误。 故选BC。 二、本大题共2小题，共18分，把答案填在答题卡中指定的横线上。 15. 某兴趣小组在探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素 （1）图a中，将条形磁铁从图示位置先向上后向下移动一小段距离，出现的现象是______________。 A．灯泡A、B均不发光 B．灯泡A、B交替短暂发光 C．灯泡A短暂发光、灯泡B不发光 D．灯泡A不发光、灯泡B短暂发光 （2）通过实验得知：当电流从图b中电流计的正接线柱流入时指针向右偏转；则当磁体______________（选填“向上”或“向下”）运动时，电流计指针向右偏转。 （3）为进一步探究影响感应电流方向的因素，该小组设计了如图c的电路。 （4）若图c电路连接正确，在闭合开关前滑动变阻器滑片应移至最______________（选填“左”或“右”）端。 （5）若图c电路连接正确，开关闭合瞬间，指针向左偏转，则将铁芯从线圈P中快速抽出时，观察到电流计指针______________。 A．不偏转 B．向左偏转 C．向右偏转 【答案】 ①. B ②. 向上 ③. 左 ④. C 【解析】 【详解】（1）[1]条形磁铁向上移动一小段距离，穿过螺线管的磁感线减少，向下移动一小段距离，穿过螺线管的磁感线增加，移动方向不同，产生的感应电流方向不同，根据二极管具有单向导电性可知灯泡A、B交替短暂发光。 故选B。 （2）[2]当磁体向上运动时，穿过螺旋管的磁通量为竖直向下的减少，根据楞次定律，可知线圈中的感应电流产生的磁场竖直向下，根据右手螺旋定则可知电流从正接线柱流入，指针向右偏；故磁体向上运动。 （4）[3]闭合开关瞬间，电路中电流增多，电磁铁的磁性增强，穿过螺线管的磁感线增多，会产生感应电流，为了防止产生的感应电流过大烧坏电流表，闭合开关前需要将滑动变阻器的滑片移到最左端。 （5）[4]开关闭合瞬间，穿过螺线管的磁通量增多，根据题意可知指针向左偏转，所以将铁芯从线圈P中快速抽出时，穿过螺线管的磁通量减少，观察到电流计指针向右偏转。 故选C。 16. 某同学欲研究实验室可拆变压器工作时原线圈输入功率和副线圈输出功率之间的关系，可供选择的器材如下： a.可拆变压器（如图1中所示，原线圈接线柱标注0、4、8、12，副线圈接线柱标注0、1、2） b.学生电源 c.小灯泡（2.5V，2.0 W） d.交流电压表（量程0~30V） e.交流电压表（量程0~6V） f.交流电流表（量程0~0.3A） g.交流电流表（量程0~1.0A） h.滑动变阻器（0~5Ω） 实验电路如图2： （1）用笔画线代替导线将图1中的实物图补充完整________。 （2）连接好电路后，该同学将滑动变阻器滑片置于阻值最大处，学生电源电压调至20V，打开电源开关，调整滑动变阻器滑片位置，当灯泡较亮时，读出四个电表的示数分别为，，，，通过计算发现，可能的原因是________（填选项标号） A. 未考虑电压表的内阻 B. 未考虑电压表的内阻 C. 变压器漏磁 D. 由于涡流变压器铁芯发热 （3）继续调整滑动变阻器滑片位置，使灯泡更亮，测得四个电表的示数分别为、、、，则与的差值将________（忽略电流表内阻的影响，选填“增大”或“减小”）。 （4）若将可拆变压器上水平放置的铁芯拆下，则要使小灯泡能够正常发光，左侧原线圈应选择接线柱“0”与________（选填“4”或“12”）相连。 【答案】（1） （2）CD （3）增大 （4）4 【解析】 【小问1详解】 左侧原线圈应与电源交流输出相连，灯泡的额定电压为2.5V，额定功率为2W，额定电流为0.8A，正常工作时的电阻约为3Ω，滑动变阻器最大阻值为5Ω，电源电压为20V，故副线圈匝数接线柱应选择“0”“2”； 【小问2详解】 电压表的内阻对原线圈、的测量无影响，电压表的内阻对副线圈、的测量无影响，原线圈功率大于副线圈功率的原因是漏磁、涡流和导线发热，故选项CD正确，AB错误。 故选CD。 【小问3详解】 副线圈电流增大后，原线圈电流增大，磁场增强，涡流增大，变压器左右两侧功率差值增大； 【小问4详解】 可拆变压器上水平放置的铁芯拆下后漏磁增多，应减小原副线圈匝数比，选择“0”“4”接线柱。 三、本题共4小题，共40分。解答应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。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位。 17. 学校有一台应急备用发电机，内阻为，升压变压器的匝数比为，降压变压器的匝数比为，输电线的总电阻为，全校共22个教室，每教室用“ ”的灯6盏，要求所有灯都正常发光。 （1）发电机的输出功率多大？ （2）输电线上损耗的电功率多大？ 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 所有灯都正常工作时的总功率 由，解得用电器总电流 由，解得输电线上的电流 由，解得降压变压器上的输入电压 输电线上的电压损失 因此，升压变压器的输出电压 由，解得升压变压器的输入电压 由，解得升压变压器的输入电流 所以发电机的输出功率 【小问2详解】 输电线上损耗的电功率 18. 如图所示，N=50匝的矩形线圈abcd，ab边长l1=20cm，ad边长l2=25cm，放在磁感应强度B=0.4T的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO′轴以n=3000r/min的转速匀速转动，线圈电阻r=1Ω，外电路电阻R=9Ω，t=0时线圈平面与磁感线平行，ab边正转出纸外、cd边转入纸里。求： （1）t=0时感应电流的方向； （2）感应电动势的瞬时值表达式； （3）线圈转一圈外力做的功； （4）从图示位置转过90°的过程中流过电阻R的电荷量。 【答案】（1）线圈感应电流方向为adcba。；（2）314cos100πt (V)；（3）98.6 J；（4）0.1 C 【解析】 【详解】（1）根据右手定则，线圈感应电流方向为adcba。 （2）线圈的角速度 图示位置的感应电动势最大，其大小为 代入数据得 感应电动势的瞬时值表达式 （3）电动势的有效值 线圈匀速转动的周期 线圈匀速转动一圈，外力做功大小等于电功的大小，即 代入数据得 （4）从t=0起转过90°过程中，Δt内流过R的电荷量 代入数据得 19. 如图，ab和cd是两条竖直放置的长直光滑金属导轨，MN和M′N′是两根用细线连接的金属杆，其质量分别为m和2m，竖直向上的外力F作用在杆MN上，使两杆水平静止，并刚好与导轨接触；两杆的总电阻为R，导轨间距为l。整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨所在平面垂直。导轨电阻可忽略，重力加速度为g。在t＝0时刻将细线烧断，保持F不变，金属杆和导轨始终接触良好。求： （1）细线烧断后，任意时刻两杆运动的速度之比； （2）两杆分别达到的最大速度。 【答案】（1）；（2）， 【解析】 【详解】（1）细线烧断前对MN和M'N'受力分析，由于两杆水平静止，得出竖直向上的外力 F=3mg 设某时刻MN和M'N'速度分别为v1、v2，根据MN和M'N'动量守恒得出 mv1﹣2mv2=0 解得 ：1① （2）细线烧断后，MN向上做加速运动，M'N'向下做加速运动，由于速度增加，感应电动势增加，MN和M'N'所受安培力增加，所以加速度在减小。当MN和M'N'的加速度减为零时，速度最大。对M'N'受力平衡 BIl=2mg②，③，E=Blv1+Blv2 ④ 由①﹣﹣④得 、 20. 如图所示，间距为L=1m的光滑平行金属导轨被理想边界（图中虚线）分割成左右两部分，两侧均存在匀强磁场，右侧磁感应强度大小为B=0.2T，方向垂直于导轨平面竖直向下，左侧磁感应强度大小为2B，方向与右侧相反。垂直于导轨放置两根金属棒a、b，金属棒的质量均为m=0.1kg，电阻均为R=1Ω。某时刻，棒a以v0=5m/s的初速度向左运动，达到匀速运动后刚好碰到左侧xa=8m处的障碍物MN，立即被锁定不动。在整个运动过程中金属棒与导轨垂直且接触良好，导轨足够长且电阻不计。求： （1）整个运动过程中，导体棒中的最大电流； （2）金属棒a碰障碍MN前，电路中产生的总焦耳热； （3）整个运动过程中，金属棒b向右运动的距离。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）金属棒a刚以向左运动时，棒速度为零，以后两棒产生的电动势方向相反，回路中的电流变小。棒刚开始运动时，回路中的电流最大 （2）棒a向左运动的速度最小时，两棒刚好达到匀速，设a，b棒的速度分别为、，从棒开始运动到恰好碰到障碍物MN的过程中，分别对a、b应用动量定理，对a 对b 当棒a、b均做匀速运动时，二者组成的回路中的感应电流为零，有 联立解得 ， 根据能量守恒定律得 （3）a棒向左运动距离为的过程中，设棒运动的位移为，回路中的电荷量 由棒，根据动量定理有 整理得 解得 设棒被锁定后，棒运动的位移为，对棒应用动量定理有 回路中的电荷量 即 解得 整个运动过程中，棒向右运动的距离 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024—2025学年度第二学期期中学业水平诊断 高二物理 注意事项： 1.答题前，考生先将自己的姓名、考生号、座号填写在相应位置。 2.选择题答案必须用2B铅笔（按填涂样例）正确填涂；非选择题答案必须用0.5毫米黑色签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。 3.请按照题号在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。保持卡面清洁，不折叠、不破损。 一、本题共14小题，每小题3分，共42分。在每小题给出的四个选项中，1∼8题只有一项符合题目要求，9~14题有多项符合题目要求。全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分。 1. 现代生活中人类与电磁波结下了不解之缘，下列陈述中符合事实的是（　　） A. 真空中电磁波的传播速度小于光速 B. 麦克斯韦通过实验证实了电磁波的存在 C. 把手机放在抽成真空的玻璃盒中，手机能收到信号 D. 电磁波传播过程中，电场和磁场独立存在、没有关联 2. 将铝管竖直放在桌面上，一块磁铁从其上端自由下落穿过铝管，在磁铁下落过程中，磁铁不与铝管相碰，忽略空气阻力。下列说法正确的是（ ） A. 磁铁做自由落体运动 B. 若磁铁磁性足够强，磁铁会停留在铝管中，永远落不下来 C. 若铝管足够长，则铝管对地面的压力先变大，最后恒定不变 D. 磁铁和铝管系统机械能守恒 3. 单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转轴垂直于磁场，若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示。则（　　） A. 线圈中时刻感应电动势最大 B. 线图中时刻感应电动势为零 C. 线图中0时刻感应电动势最小 D. 线圈从0至时间内平均感应电动势为 4. 如图1、2为“观察开关断开时灯泡的亮度”的演示实验电路图，和是带铁芯的线圈，其电阻忽略不计，、与是三个完全相同的灯泡，是理想二极管，为定值电阻。下列说法正确的是（　　） A. 闭合瞬间，不亮：断开瞬间，也不亮 B. 闭合瞬间，立即亮，随后亮度保持不变；断开瞬间，突然闪亮，随后逐渐变暗 C. 闭合瞬间，不亮，逐渐变亮；断开瞬间，闪亮一下，然后逐渐熄灭 D. 闭合瞬间，、同时亮；断开瞬间，、逐渐熄灭 5. 如图1所示，无线充电技术是近年发展起来的新技术，电动汽车电池的无线充电原理可近似看成理想变压器，如图2所示。下列说法正确的是（　　） A. 两个线圈中电流大小一定相同 B. 两个线圈中电流的频率可能不同 C. 充电基座线圈接的电源是恒定的直流电 D. 充电基座线圈接的电源必须是交流电且、都闭合才能充电 6. 飞机在航母上弹射起飞可以利用电磁驱动来实现。电磁驱动的原理如图所示，当固定线圈上突然通过直流电流时，线圈附近的金属环会被弹射出去。现在固定线圈左侧的同一位置，先后放有分别用铜和铝制成的闭合金属环，已知两环的横截面积相等、形状相同，且电阻率，则合上开关S的瞬间，下列说法正确的是（　　） A. 铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力 B. 从左侧看环中的感应电流沿逆时针方向 C. 若将铜环放置在线圈右方，铜环将向左运动 D. 电池正负极调换后，金属环不能向左弹射 7. 某光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图所示，抛物线的方程为，其一部分处在一个沿水平方向的匀强磁场中，直线是磁场的上边界（如图中的虚线所示），一个质量为m的小金属块（可视为质点）从抛物线上处以初速度v沿抛物线下滑，假设抛物线足够长，a、b、m、v均采用国际单位制单位，重力加速度为g，则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热的总量是（　　） A. mgb B. C. D. 8. 一电阻接到如图甲所示电源上，在一个周期内产生的热量为Q1；若该电阻接到图乙交流电源上（前周期为正弦曲线），在一个周期内产生的热量为Q2。则Q1︰Q2等于（　　） A. 2︰1 B. 5︰2 C. 10︰3 D. 12︰5 9. 如图1为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。线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向以角速度匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图2所示，下列结论正确的是（　　） A. 线圈从图1所示位置转过时的时刻是图2的计时0点 B. 线圈每经过图1所示位置1次，电流方向就改变1次 C. 若线圈的匝数为20，则电动势的最大值是 D. 若增大线圈转动的角速度，则磁通量变化率的最大值增大 10. 如图所示，在竖直平面内有一直角坐标系，第一象限内存在方向垂直坐标平面向外的磁场，磁感应强度大小沿轴方向不变，沿轴正方向按照的规律变化。一质量、电阻、边长的正方形导线框在时刻边正好与轴重合，点与坐标原点的距离，此时将导线框以的速度沿与轴正方向成抛出，导线框运动一段时间后速度恰好减为0，整个运动过程导线框不转动，空气对导线框的阻力忽略不计，取重力加速度大小，、，下列说法正确的是（　　） A. 、边受到的安培力大小相等，方向相反 B. 当导线框速度为0时，点的纵坐标为 C. 在从抛出到速度为0的过程中，导线框产生的焦耳热为 D. 时导线框的速度大小为0 11. 如图所示，竖直方向两光滑平行金属导轨间距为L，处于垂直纸面的匀强磁场中，磁感应强度为B，杆的质量为m，定值电阻为R，其余电阻不计，电容器电容为C（未充电），金属杆与导轨接触良好，开关K与触点Ⅰ或Ⅱ接通，现让金属杆沿导轨无初速度下滑，在金属杆下滑距离为h的过程中，对该过程下列说法正确的是（ ） A. 若开关K与触点Ⅰ接通，电阻R产生的焦耳热为mgh B. 若开关K与触点Ⅰ接通，通过电阻R的电荷量为 C. 若开关K与触点Ⅱ接通，杆的重力对杆的冲量为 D. 若开关K与触点Ⅱ接通，电容器所充的电能为 12. 如图所示，水平放置、半径为的环形光滑玻璃圆管内，放置一直径略小于管口径（远远小于）的质量为、电荷量为的带负电小球。现在圆环区域内加上竖直向上的匀强磁场，当磁感应强度均匀变化时，在玻璃圆管内产生电场强度大小处处相等的感生电场（电场线闭合的涡旋电场），原来静止的小球将沿图示方向在管内做圆周运动，运动第一周用时为，小球可看作点电荷且电荷量保持不变。则下列说法正确的是（　　） A. 圆环区域内竖直向上的匀强磁场一定在均匀减小 B. 玻璃圆管内感生电场的电场强度大小为 C. 匀强磁场的磁感应强度随时间的变化率为 D. 小球第4次回到出发点时的速度大小为 13. 如图所示，变压器为理想变压器，a、b、c、d为4个完全相同的灯泡，在间接入有效值不变的交流电压，开关S闭合时，4个灯泡亮度相同。下列说法正确的是（ ） A. 变压器原、副线圈的匝数比为2：1 B. 交流电压的有效值为此时一个灯泡电压的3倍 C. 开关S断开时，灯泡c变亮 D. 开关S断开时，灯泡a的亮度不变 14. 如图，光滑平行金属导轨由左右两侧倾斜轨道与中间水平轨道平滑连接而成，导轨间距为L。在左侧倾斜轨道上端连接有阻值为R的定值电阻。水平轨道间有宽均为d的两个匀强磁场区域Ⅰ、Ⅱ，磁感应强度分别为B和2B，方向相反；质量为m、长度为L、电阻为R的金属棒ab由左侧倾斜轨道上h高处静止释放，金属棒第二次从左侧进入磁场Ⅰ区后，最终恰停在两磁场区分界线处。不计金属导轨电阻，金属棒通过倾斜轨道与水平轨道交界处无机械能损失，重力加速度为g（　　） A. 金属棒第一次穿过磁场区域Ⅰ、Ⅱ的过程中，定值电阻上产生的焦耳热之比为1∶4 B. 金属棒第一次穿过磁场区域Ⅰ、Ⅱ的过程中，金属杆动量的变化量之比为1∶4 C. 金属棒先后两次穿过磁场区域Ⅱ的过程中，金属杆动能的变化量之比为2∶1 D. 金属棒第二次通过两磁场分界线时的速度为 二、本大题共2小题，共18分，把答案填在答题卡中指定的横线上。 15. 某兴趣小组在探究感应电流的产生条件和影响感应电流方向的因素 （1）图a中，将条形磁铁从图示位置先向上后向下移动一小段距离，出现的现象是______________。 A．灯泡A、B均不发光 B．灯泡A、B交替短暂发光 C．灯泡A短暂发光、灯泡B不发光 D．灯泡A不发光、灯泡B短暂发光 （2）通过实验得知：当电流从图b中电流计的正接线柱流入时指针向右偏转；则当磁体______________（选填“向上”或“向下”）运动时，电流计指针向右偏转。 （3）为进一步探究影响感应电流方向的因素，该小组设计了如图c的电路。 （4）若图c电路连接正确，在闭合开关前滑动变阻器滑片应移至最______________（选填“左”或“右”）端。 （5）若图c电路连接正确，开关闭合瞬间，指针向左偏转，则将铁芯从线圈P中快速抽出时，观察到电流计指针______________。 A．不偏转 B．向左偏转 C．向右偏转 16. 某同学欲研究实验室可拆变压器工作时原线圈输入功率和副线圈输出功率之间的关系，可供选择的器材如下： a.可拆变压器（如图1中所示，原线圈接线柱标注0、4、8、12，副线圈接线柱标注0、1、2） b.学生电源 c.小灯泡（2.5V，2.0 W） d.交流电压表（量程0~30V） e.交流电压表（量程0~6V） f.交流电流表（量程0~0.3A） g.交流电流表（量程0~1.0A） h.滑动变阻器（0~5Ω） 实验电路如图2： （1）用笔画线代替导线将图1中的实物图补充完整________。 （2）连接好电路后，该同学将滑动变阻器滑片置于阻值最大处，学生电源电压调至20V，打开电源开关，调整滑动变阻器滑片位置，当灯泡较亮时，读出四个电表的示数分别为，，，，通过计算发现，可能的原因是________（填选项标号） A. 未考虑电压表的内阻 B. 未考虑电压表的内阻 C. 变压器漏磁 D. 由于涡流变压器铁芯发热 （3）继续调整滑动变阻器滑片位置，使灯泡更亮，测得四个电表的示数分别为、、、，则与的差值将________（忽略电流表内阻的影响，选填“增大”或“减小”）。 （4）若将可拆变压器上水平放置的铁芯拆下，则要使小灯泡能够正常发光，左侧原线圈应选择接线柱“0”与________（选填“4”或“12”）相连。 三、本题共4小题，共40分。解答应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。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位。 17. 学校有一台应急备用发电机，内阻为，升压变压器的匝数比为，降压变压器的匝数比为，输电线的总电阻为，全校共22个教室，每教室用“ ”的灯6盏，要求所有灯都正常发光。 （1）发电机的输出功率多大？ （2）输电线上损耗的电功率多大？ 18. 如图所示，N=50匝的矩形线圈abcd，ab边长l1=20cm，ad边长l2=25cm，放在磁感应强度B=0.4T的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO′轴以n=3000r/min的转速匀速转动，线圈电阻r=1Ω，外电路电阻R=9Ω，t=0时线圈平面与磁感线平行，ab边正转出纸外、cd边转入纸里。求： （1）t=0时感应电流的方向； （2）感应电动势的瞬时值表达式； （3）线圈转一圈外力做的功； （4）从图示位置转过90°的过程中流过电阻R的电荷量。 19. 如图，ab和cd是两条竖直放置的长直光滑金属导轨，MN和M′N′是两根用细线连接的金属杆，其质量分别为m和2m，竖直向上的外力F作用在杆MN上，使两杆水平静止，并刚好与导轨接触；两杆的总电阻为R，导轨间距为l。整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨所在平面垂直。导轨电阻可忽略，重力加速度为g。在t＝0时刻将细线烧断，保持F不变，金属杆和导轨始终接触良好。求： （1）细线烧断后，任意时刻两杆运动的速度之比； （2）两杆分别达到的最大速度。 20. 如图所示，间距为L=1m的光滑平行金属导轨被理想边界（图中虚线）分割成左右两部分，两侧均存在匀强磁场，右侧磁感应强度大小为B=0.2T，方向垂直于导轨平面竖直向下，左侧磁感应强度大小为2B，方向与右侧相反。垂直于导轨放置两根金属棒a、b，金属棒的质量均为m=0.1kg，电阻均为R=1Ω。某时刻，棒a以v0=5m/s的初速度向左运动，达到匀速运动后刚好碰到左侧xa=8m处的障碍物MN，立即被锁定不动。在整个运动过程中金属棒与导轨垂直且接触良好，导轨足够长且电阻不计。求： （1）整个运动过程中，导体棒中的最大电流； （2）金属棒a碰障碍MN前，电路中产生的总焦耳热； （3）整个运动过程中，金属棒b向右运动的距离。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $