四川省成都市树德光华校区2022-2023学年高二下学期物理4月月考试卷

试卷更新日期：2023-04-14 类型：月考试卷

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一、单选题（本题共6个小题，每小题3分，共18分）

1. 下列说法正确的是（）

A、若把一个在成都地区走时准确的摆钟搬到北京去，则走时会变慢 B、物体做简谐运动时经过平衡位置的加速度可能不等于0 C、物体做受迫振动时如果增大驱动力的频率，则物体做受迫振动的振幅会增大 D、物体做简谐运动时，回复力的方向与速度方向总是相反

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2. 航空母舰上飞机弹射起飞可以利用电磁驱动来实现，其原理如图所示，当固定线圈上突然通入直流电时，在光滑绝缘杆上靠近线圈左端放置的金属环被弹射出去，在闭合开关S瞬间，下列判断正确的是（）

A、从左侧看环中感应电流沿逆时针方向 B、电池正负极调换后，金属环将不能向左弹射 C、若将金属环放在线圈右侧再闭合开关S，环将向左运动 D、金属环的面积有收缩的趋势

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3. 某变电所将如图所示的正弦交流电降为220V供居民小区用电，则该变电所变压器（）

A、原、副线圈匝数比为500∶1 B、原线圈的导线比副线圈的要细 C、副线圈中电流的频率是0.5Hz D、输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和

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4. 如图所示，一根不计质量的弹簧竖直悬吊铁块M，在其下方吸引了一磁铁m，已知弹簧的劲度系数为k，磁铁对铁块的最大吸引力等于3mg，不计磁铁对其它物体的作用并忽略阻力，为了使M和m能够共同沿竖直方向作简谐运动，那么（）

A、它处于平衡位置时弹簧的伸长量等于 $\frac{2 (M + m) g}{k}$ B、振幅的最大值是 $\frac{2 (M + m) g}{k}$ C、弹簧弹性势能最大时，弹力的大小等于 $2 (M + m) g$ D、弹簧运动到最高点时，弹簧的弹力等于0

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5. 如图所示，竖直面内有一个闭合导线框ACD（由细软弹性电阻丝制成），端点A、D固定在以水平线段AD为直径的半圆形区域内有磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的有界匀强磁场。设导线框的电阻恒为r，圆的半径为R，用两种方式使导线框上产生感应电流。方式一：将导线与圆周的接触点C点以恒定角速度 $ω_{1}$ （相对圆心O）从A点沿圆弧移动至D点；方式二：以AD为轴，保持 $∠ A D C = 45 °$ ，将导线框以恒定的角速度 $ω_{2}$ 转90°，则下列说法不正确的是（）

A、方式一中，在C沿圆弧移动到圆心O的正上方时，导线框中的感应电动势为零 B、方式一中，在C从A点沿圆弧移动到图中 $∠ A D C = 30 °$ 位置的过程中，通过导线截面的电荷量为 $\frac{\sqrt{3} B R^{2}}{2 r}$ C、方式二中，回路中的电动势逐渐减小 D、两种方式回路中电动势的有效值之比 $\frac{E_{1}}{E_{2}} = \frac{ω_{1}}{ω_{2}}$

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6. 如图所示，在光滑绝缘的水平面上方，有两个方向相反的水平方向的匀强磁场，磁场范围足够大，磁感应强度的大小左边为2B，右边为3B，一个竖直放置的宽为L。长为3L、单位长度的质量为m、单位长度的电阻为r的矩形金属线框，以初速度v垂直磁场方向从图中实线位置开始向右运动，当线框运动到虚线位置（在左边磁场中的长度为L。在右边磁场中的长度为2L）时，线框的速度为 $\frac{1}{3} v$ ，则下列判断正确（）
的是（）

A、此时线框中电流方向为逆时针，线框中感应电流所受安培力为 $\frac{13 B^{2} L v}{24 r}$ B、线框刚好可以完全进入右侧磁场 C、此过程中通过线框截面的电量为 $\frac{16 m v}{5 B}$ D、此过程中线框产生的焦耳热为 $\frac{4}{9} m v^{2}$

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二、多选题（本题共6小题，每小题5分，共30分。每小题有多个选项符合题意，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，错选或者不答的得0分）

7. 下列说法正确的是（）

A、为了纪念安培对物理学的贡献，人们把通电导线在磁场中受到的力命名为“安培力”，并用安培定则来判断“安培力”的方向 B、法拉第发现了电磁感应现象并最早提出了“场”的概念 C、振动是波的成因，波是振动的传播 D、同一机械波的波速由振源决定，而与波的频率、波长、振幅无关

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8. 如图，矩形金属线框abcd放在光滑的绝缘水平桌面上，虚线为线框的对称轴，线框的ab边长为L，bc边长为d，线框的电阻为R，用绕过定滑轮的不可伸长的绝缘细线将线框和放在地面上的重物连接，开始时绳子刚好拉直没有张力，连接线框部分的细线水平，连接重物部分的细线竖直，重物的重力为G.现在虚线右侧加垂直于桌面的匀强磁场，让磁场的磁感应强度大小从0开始均匀增大，经过t时间重物刚好要离开地面，则下列判断正确的是（）

A、t时间末，磁场的磁感应强度大小为 $\frac{1}{L} \sqrt{\frac{2 G R t}{d}}$ B、t时间内，线框回路中的电流均匀增大 C、t时间内，线框中电流的功率随时间均匀增大 D、t时间内，线框ab边受到的安培力均匀增大

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9. 如图，两根足够长且相互平行的光滑长直金属导轨固定在与水平面成 $θ$ 的绝缘斜面上，在导轨的右上端分别接入阻值为R的电阻、电动势为E、内阻不计的电源和电容为C的电容器（电容器不会被击穿），导轨上端用单刀多掷开关可以分别连接电阻、电源和电容。质量为m、长为L、阻值也为R的金属杆ab锁定于导轨上，与导轨垂直且接触良好，解除ab锁定后，其运动时始终与CD平行，不计导轨的电阻和空气阻力，整个导轨处在垂直导轨平面向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，重力加速度g。则下列说法正确的是（）

A、当开关打到S₁同时解除对金属杆ab的锁定，则金属杆最大速度为 $\frac{2 m g R \sin θ}{B^{2} L^{2}}$ B、当开关打到S₂同时解除对金属杆ab的锁定，则金属杆ab一定沿轨道向下加速 C、当开关打到S₃同时解除对金属杆ab的锁定，则金属杆做变加速直线运动 D、当开关打到S₃同时解除对金属杆ab的锁定，则在t内金属杆运动的位移为 $\frac{m g t^{2} \sin θ}{2 (B^{2} L^{2} C + m)}$

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10. 一列波长大于1m的横波沿着x轴正方向传播，处在 $x_{1} = 0 m$ ， $x_{2} = 2 m$ 的两质点A、B的振动图像如图所示。由此可知（）

A、波长可能为 $\frac{8}{5} m$ B、最大波速为 $\frac{2}{3} m / s$ C、1.25s末A点的加速度大于B点的加速度 D、0.5s末A、B两质点的位移、速度相同

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11. 如图，理想变压器原线圈与定值电阻R₀=18Ω、一只理想二极管和电流表串联后接在 $u = 36 \sin 100 π t (V)$ 的交流电源上，理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头P₀初始位置在副线圈正中间，原、副线圈匝数比为n。定值电阻R₁=6Ω，滑动变阻器R的最大阻值为30Ω，滑片P₁初始位置在R=3Ω处。电流表、电压表均为理想交流电表，电源内阻不计，下列说法正确的是（）

A、若保持P₀位置不变，P₁向上滑动，则电压表示数变大，电流表示数变小 B、若保持P₁位置不变，P₀向下滑动，则电压表示数先变大后变小，电流表示数变小 C、若保持P₀位置不变，P₁向上滑动，当R=18Ω时，理想变压器的输出功率有最大值9W D、若保持P₁位置不变，P₀向下滑动，当n=3时，理想变压器的输出功率有最大值4.5W

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12. 如图所示，在水平面上有两条光滑的长直平行金属导轨MN、PQ，电阻忽略不计，导轨间距离为L，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨所在平面.质量均为m的两根金属a、b放置在导轨上，a、b接入电路的电阻均为R.轻质弹簧的左端与b杆连接，右端固定.开始时a杆以初速度v₀向静止的b杆运动，当a杆向右的速度为v时，b杆向右的速度达到最大值v_m ，此过程中a杆产生的焦耳热为Q，两杆始终垂直于导轨并与导轨接触良好，则b杆达到最大速度时（）

A、a杆受到的安培力为 $\frac{B^{2} L^{2} (v - v_{m})}{R}$ B、b杆受到弹簧的弹力为 $\frac{B^{2} L^{2} (v - v_{m})}{2 R}$ C、a、b杆与弹簧组成的系统机械能减少量为Q D、弹簧具有的弹性势能为 $\frac{1}{2} m v_{0}^{2} - \frac{1}{2} m v^{2} - \frac{1}{2} m v_{m}^{2} - 2 Q$

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三、实验题（共14分，第13题共6分，14题共8分）

13. 艾悟理老师在课堂上演示了如图所示的实验，电源电动势为1.5V，设人两手间电阻为200kΩ，L为自感系数很大的电感线圈。当开关S₁和S₂都闭合稳定时，电流表A₁、A₂的示数分别为0.6A和0.4A。当断开S₂ ，闭合S₁ ，电路稳定时电流表A₁、A₂的示数都为0.5A。实验前先将两开关都断开。

(1)、以下操作能使人有触电感觉的是（）

A、先将S₁和S₂闭合，稳定后再突然断开S₁ B、先将S₁和S₂闭合，稳定后再突然断开S₂ C、保持S₂断开，先闭合S₁ ，稳定后再突然断开S₁

(2)、按照（1）中所选择的方案进行操作，断开开关瞬间，A、B两点中电势较高的点是点，A、B间瞬时电压的最大值为kV（保留三位有效数字）。

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14. 某学习小组要测量一个电源的电动势及内阻。除该电源外还准备的器材有：一个电阻箱R（最大阻值99.9Ω），一个量程为“0~200mA”内阻是10Ω的电流表A，一个阻值为5Ω的定值电阻R₀ ，一个开关和若干导线

(1)、同学们利用欧姆表来核实电流表A及定值电阻R₀的阻值，已知它们的阻值都是准确的，当欧姆表两表笔与电阻R₀相连时，欧姆表指针恰好偏转到满刻度的 $\frac{4}{5}$ ，当欧姆表两表笔与电流表A相连时，欧姆表指针将偏转到满刻度的（用分数表示）

(2)、由于电流表A的量程较小，考虑到安全因素，同学们利用定值电阻R₀将该电流表进行改装，改装后的量程为。

(3)、设计的测量电路如下图所示。若实验中记录电阻箱的阻值R和电流表的示数I，并计算出 $\frac{1}{I}$ ，得到多组数据后描点作出R- $\frac{1}{I}$ 图线如图所示，则该电源的电动势E＝V，内阻r＝Ω。（结果保留两位有效数字）

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四、计算题（共38分，第15题共8分，第16题共12分，第17题18分）

15. 一列简谐横波沿x轴传播，某时刻其波形如图中实线所示，此时平衡位置位于x=0.3m处的质点向y轴负方向运动。 $Δ t = 0.06 s$ 后，其波形如图中虚线所示。

(1)、判断该波的传播方向；

(2)、求该波的最小频率；

(3)、若 $Δ t$ 大于该波周期的2倍、小于该波周期的3倍，求该波的波速。

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16. 为了提高自行车夜间行驶的安全性，树德中学的同学设计了两种发电装置为车灯供电。
方式一：如图甲所示，固定磁极N、S在中间区域产生匀强磁场，磁感应强度 $B_{1} = 0.1 T$ ，矩形线圈abcd固定在转轴上，转轴过ab边中点，与ad边平行，转轴一端通过半径 $r_{0} = 1.0 c m$ 的摩擦小轮与车轮边缘相接触，两者无相对滑动。当车轮转动时，可通过摩擦小轮带动线圈发电，使L₁、L₂两灯发光。已知矩形线圈N=100匝，面积 $S = 10 c m^{2}$ ，线圈abcd总电阻 $R_{0} = 2 Ω$ ，小灯泡电阻均为 $R = 2 Ω$ 。

方式二：如图乙所示，自行车后轮由半径 $R_{1} = 0.15 m$ 的金属内圈、半径 $r_{2} = 0.45 m$ 的金属外圈（可认为等于后轮半径）和绝缘辐条构成。后轮的内、外圈之间沿同一直径接有两根金属条，每根金属条中间分别接有小灯泡L₁、L₂ ，阻值均为 $R = 2 Ω$ 。在自行车支架上装有强磁铁，形成了磁感应强度 $B_{2} = 1 T$ 、方向垂直纸面向里的“扇形”匀强磁场，张角 $θ = 90 °$ 。

以上两方式，都不计其它电阻，忽略磁场的边缘效应。求：

(1)、“方式一”情况下，当自行车匀速骑行速度 $v = 6 m / s$ 时，小灯泡 $L_{1}$ 的电流有效值 $I_{1}$ ；

(2)、“方式二”情况下，当自行车匀速骑行速度 $v = 6 m / s$ 时，小灯泡 $L_{1}$ 的电流有效值 $I_{1}$ ；

(3)、在两种情况下，若自行车以相同速度匀速骑行，为使两电路获得的总电能相等，“方式一”骑行的距离S₁和“方式二”骑行的距离S₂之比。

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17. 如图所示，PMON与P’M’O’N’为放置在水平地面上的两条平行且足够长的直角金属导轨（其中PM、MO与P’M’、M’O’两两间用长度极短的绝缘材料平滑连接），两组导轨的间距均为L，导轨电阻忽略不计，OM倾角为 $53 °$ ， ON倾角为 $37 °$ ，整个装置处于磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中。初始时刻，导体棒ab体自由静止在右侧粗糙导轨上，并且恰好不下滑；导体棒cd在外力作用下静置于左侧光滑导轨上；导体棒ef静止在绝缘材料的左侧。已知B=1T，导体棒长度均为L=1m，电阻R均为 $0.1 Ω$ ， ab棒质量 $m = 0.7 k g$ ，导体棒始终与导轨垂直并接触良好，导体棒与导轨间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，不计空气阻力 $\sin 37 ° = 0.6$ ， $\cos 37 ° = 0.8 °$ 。求：

(1)、导体棒ab体与右侧导轨间的动摩擦因数 $μ$ ；

(2)、将导体棒cd由静止释放，当导体棒cd的质量不超过多少时，导体棒ab体始终处于静止状态；

(3)、若导体棒cd的质量取第（2）问中的最大值
①由静止释放开始计时，经过时间t=5s后，cd恰在MM’处达到最大速度，求在这段时间内ab体上产生的焦耳热。

②cd通过绝缘材料后与ef发生弹性碰撞（且未发生反弹），要使此后cd与ef之间的最大距离最大，试求导体棒ef的质量

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