湖南省永州市第一名校2023-2024学年高二下学期3月月考物理试题

试卷更新日期：2024-04-02 类型：月考试卷

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一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。

1. 关于电磁场和电磁波，下列说法中正确的是（）

A、变化的电场一定在周围空间产生变化的磁场 B、各种频率的电磁波在真空中以不同的速度传播 C、电磁波和机械波都依赖于介质才能传播 D、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

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2. 如图所示的电路中，灯泡 $A_{1}$ 和 $A_{2}$ 的规格相同。先闭合开关 $S$ ，调节电阻 $R$ ，使两个灯泡的亮度相同，再调节电阻 $R_{l}$ ，使它们都正常发光，然后断开开关 $S$ 。下列说法正确的是（）

A、断开开关 $S$ 后， $A_{1}$ 灯闪亮后熄灭 B、断开开关 $S$ 的瞬间， $A_{1}$ 灯电流反向 C、断开开关后，电路中的电能来自于线圈储存的磁场能 D、重新接通电路， $A_{1}$ 和 $A_{2}$ 同时亮起，然后 $A_{1}$ 灯逐渐熄灭

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3. 如图所示，一圆形线圈内通有顺时针方向的恒定电流 $I$ 。在其正下方的光滑绝缘水平面上，一个正方形金属框从 $A$ 点以大小为 $v$ 的初速度向右滑行，经过 $B$ 点（与 $A$ 点关于虚线对称）后继续向前运动。若不计空气阻力，下列说法正确的是（）

A、恒定电流 $I$ 在圆形线圈轴线上产生的磁场方向垂直线圈平面向外 B、向右滑行的正方形金属框内磁通量不变化 C、正方形金属框运动过程中，有感应电流产生 D、向右滑行的正方形金属框内磁通量先垂直纸面向外，后垂直纸面向里

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4. 如图甲所示，螺线管匝数 $n = 1000$ ，横截面积 $S = 0 ． 02 m^{2}$ ，电阻 $r = 1 Ω$ ，螺线管外接一个阻值 $R = 4 Ω$ 的电阻，电阻的一端 $b$ 接地。现有一方向平行于螺线管轴线向左的磁场穿过螺线管，磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，则（）

A、在 $0 \sim 4 s$ 时间内， $R$ 中有电流从a流向b B、在 $t = 4 s$ 时穿过螺线管的磁通量为 $0 ． 08 W b$ C、在4： $6 s$ 时间内，通过 $R$ 的电流大小为 $10 A$ D、在4： $6 s$ 时间内， $R$ 两端电压 $U_{a b} = 40 V$

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5. 如图甲所示为一交变电压随时间变化的图像，每个周期内，前二分之一周期电压按正弦规律变化，后二分之一周期电压恒定。若将此交流电连接成如图乙所示的电路，电阻 $R$ 阻值为 $50 Ω$ ，则（）

A、理想电压表读数为 $50 V$ B、理想电流表读数为 $0 ． 8 A$ C、电阻 $R$ 消耗的电功率为 $45 W$ D、电阻 $R$ 在50秒内产生的热量为 $2025 J$

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6. 如图所示为一种获得高能粒子的装置原理图，环形管内存在垂直于纸面、磁感应强度大小可调的匀强磁场（环形管的宽度非常小），质量为 $m$ 、电荷量为 $q$ 的带正电粒子可在环中做半径为 $R$ 的圆周运动。 $A 、 B$ 为两块中心开有小孔且小孔距离很近的平行极板，原来电势均为零，每当带电粒子经过A板刚进入A、B之间时，A板电势升高到 $+ U, B$ 板电势仍保持为零，粒子在两板间的电场中得到加速，每当粒子离开B板时，A板电势又降为零，粒子在电场中通过一次次加速使得动能不断增大，而在环形区域内，通过调节磁感应强度大小可使粒子运行半径 $R$ 不变。已知极板间距远小于 $R$ ，则下列说法正确的是（）

A、环形区域内匀强磁场的磁场方向垂直于纸面向里 B、粒子在绕行的整个过程中，A板电势变化的频率越来越大 C、粒子从A板小孔处由静止开始在电场力作用下加速，绕行 $N$ 圈后回到A板时的速度大小为 $\sqrt{\frac{N q U}{m}}$ D、粒子绕行第 $5$ 圈时，环形区域内匀强磁场的磁感应强度为 $\frac{1}{R} \sqrt{\frac{5 m U}{q}}$

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7. 如图所示，在 $x$ 轴上方存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁场的磁感应强度为 $B$ ，在 $x O y$ 平面内，从原点 $O$ 处与 $x$ 轴正方向成 $θ$ 角 $(0 < θ < π)$ ，以速率 $v$ 发射一个带正电的粒子（重力不计），则下列说法正确的是（）

A、若 $v$ 一定， $θ$ 越大，则粒子在磁场中运动的时间越短 B、若 $v$ 一定， $θ$ 越大，则粒子离开磁场的位置距 $O$ 点越近 C、若 $θ$ 一定， $v$ 越大，则粒子在磁场中运动的时间越短 D、若 $θ$ 一定， $v$ 越大，则粒子在磁场中运动的角速度变大

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二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得5分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分。

8. 图为高压输电的原理图，由于输电距离长，输电线上必然产生电能损耗。相比传统输电的钢芯铝绞线，新型的碳纤维软铝导线除了具有重量轻、强度大、耐腐蚀等优势外，还能有效减小传输电阻。下图中两个变压器均视为理想变压器，在发电厂输出功率和输出电压 $U_{1}$ 都不改变的条件下，若将输电线由传统导线更换成电阻更小的新型碳纤维软铝导线，下列叙述正确的是（）

A、两输电线左端电压 $U_{2}$ 减小 B、两输电线右端电压 $U_{3}$ 增大 C、输电线上的电流不变 D、输电线上损耗的能量减小

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9. 如图所示，理想变压器的原线圈接在 $u = 220 \sqrt{2} s i n 100 π t (V)$ 的交流电源上，副线圈接有 $R = 55 Ω$ 的负载电阻，原、副线圈匝数之比为 $4 : 1$ ，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是（）

A、原线圈的输入功率为 $55 W$ B、电流表的读数为 $1 A$ C、电压表的读数为 $55 V$ D、通过电阻 $R$ 的交变电流频率是 $100 H z$

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10. 如图所示为某汽车上的加速度电容传感器的俯视图。质量块左、右侧分别连接电介质、轻质弹簧，弹簧与电容器固定在外框上，质量块可带动电介质相对于外框无摩擦左右移动，电容器与供电电源连接，并串联计算机的信号采集器。下列说法正确的是（）

A、电介质插入极板间越深，则电容器电容越大 B、在汽车向右匀加速直线运动过程中，弹簧处于拉伸状态 C、在汽车向左匀速直线运动过程中电路中有电流 D、在汽车向右做加速度增大的加速运动过程中，电路中有逆时针方向的充电电流

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11. 如图所示，三个有界匀强磁场的磁感应强度大小均为B，方向分别垂直纸面向外、向里和向外，磁场宽度均为 $L$ ，在磁场区域的左侧边界处，有一边长为 $L$ 的正方形导体线框，总电阻为 $R$ ，且线框平面与磁场方向垂直。现用垂直磁场边界的水平力 $F$ 使线框以速度 $v$ 匀速穿过磁场区域，以初始位置为计时起点，规定电流沿逆时针方向时的电动势 $E$ 为正，磁感线垂直纸面向里时的磁通量 $Φ$ 为正值，水平力 $F$ 向右为正。下列能反映线框中的磁通量 $Φ$ 、感应电动势 $E$ 、水平力 $F$ 和电功率 $P$ 随时间 $t$ 的变化规律的图像是（）

A、 B、 C、 D、

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三、实验题：本题共1小题，前两空每空2分，后两空每空3分，共10分。

12. 某同学利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性，制作了一个简易的汽车低油位报警装置。

(1)、该同学首先利用多用电表欧姆“ $\times 100$ ”挡粗测该热敏电阻在常温下的阻值，示数如图甲所示，则此时热敏电阻的阻值为 $R_{T} =$ Ω。

(2)、该同学为了进一步探究该热敏电阻阻值随温度变化的关系，设计了如图乙所示的实验电路，定值电阻 $R_{0} = 2 ． 0 k Ω$ ，则在闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于最（选填“左”或“右”）端；在某次测量中，若毫安表 $A_{1}$ 的示数为 $2 ． 25 m A, A_{2}$ 的示数为 $1 ． 50 m A$ ，两电表可视为理想电表，则热敏电阻的阻值为 $k Ω$ 。

(3)、该同学利用此热敏电阻设计的汽车低油位报警装置如图丁所示，其中电源电动势 $E = 6 ． 0 V$ ，定值电阻 $R = 1 ． 8 k Ω$ ，长为 $l = 50 c m$ 的热敏电阻下端紧靠在油箱底部，不计报警器和电源的内阻。当流过报警器的电流 $I \geq 2 ． 4 m A$ 时报警器开始报警，若测得报警器报警时油液内热敏电阻的温度为 $3 0^{∘}$ ，油液外热敏电阻的温度为 $7 0^{∘}$ ，则油液的警戒液面到油箱底部的距离约为cm。

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四、解答题：本题共3小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）

13. 如图所示，线圈面积为 $0 ． 05 m^{2}$ ，共100匝，线圈总电阻为 $1 Ω$ ，与阻值为 $R = 9 Ω$ 的外电阻相连，线圈在 $B = \frac{2}{π} T$ 的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的 $O O^{'}$ 轴以转速 $n = 300 r / m i n$ 匀速转动，从线圈处于中性面开始计时，求：

(1)、线圈转过 $\frac{1}{60} s$ 时电动势的瞬时值；

(2)、线圈转过 $\frac{1}{30} s$ 的过程中，通过电阻的电荷量；

(3)、线圈匀速转一周外力做的功。

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14. 如图所示，无限长平行金属导轨位于水平面内，间距 $L = 0 ． 5 m$ ，导轨左端 $c d$ 处接有阻值 $R = 0 ． 4 Ω$ 的电阻，空间中存在磁感应强度大小为 $B = 0 ． 2 T$ 的匀强磁场，磁场方向竖直向下。质量 $m = 0 ． 1 k g$ 、有效电阻 $r = 0 ． 1 Ω$ 的导体棒 $a b$ 静止在导轨上，某时刻开始受到大小为 $F = 0 ． 1 N$ 、方向向右的水平外力作用，导体棒 $a b$ 沿导轨向右运动，当通过导体棒 $a b$ 的电荷量为 $1 C$ 时，已经开始做匀速运动，之后撤去外力 $F$ ，导体棒 $a b$ 最终静止。导体棒 $a b$ 始终与导轨垂直且接触良好，线框的电阻不计，不计摩擦及空气阻力。求：

(1)、导体棒 $a b$ 向右匀速运动的速度大小；

(2)、撤去外力到最终静止的过程中，导体棒 $a b$ 上产生的焦耳热；

(3)、导体棒 $a b$ 从静止开始向右运动的过程中，通过导体棒 $a b$ 的电荷量为 $1 C$ 时，导体棒的位移 $x$ 。

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15. 如图所示， $x O y$ 平面直角坐标系中第一象限存在垂直于纸面向外的匀强磁场（未画出），第二象限存在沿 $x$ 轴正方向的匀强电场 $E_{0}$ ，第四象限交替分布着沿 $- y$ 方向的匀强电场和垂直 $x O y$ 平面向里的匀强磁场，电场、磁场的宽度均为 $L$ ，边界与 $y$ 轴垂直，电场强度 $E = \frac{m v_{0}^{2}}{q L}$ ，磁感应强度分别为 $B 、 2 B 、 3 B \dots \dots$ ，其中 $B = \frac{m v_{0}}{7 q L}$ 。一质量为 $m$ 、电量为 $+ q$ 的粒子从点 $M (- L, 0)$ ，以平行于 $y$ 轴的初速度 $v_{0}$ 进入第二象限，恰好从点 $N (0, 2 L)$ 进入第一象限，然后又垂直 $x$ 轴进入第四象限，多次经过电场和磁场后轨迹恰好与某磁场下边界相切。不计粒子重力，求：

(1)、电场强度 $E_{0}$ 的大小；

(2)、粒子在第四象限中第二次进入电场时的速度大小及方向（方向用与 $y$ 轴负方向夹角的正弦表示）；

(3)、粒子在第四象限中能到达距 $x$ 轴的最远距离。

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