2023-2024学年湖北省黄冈市黄梅国际育才高级中学高二（上）月考物理试卷（12月）（含解析）

2023-2024学年湖北省黄冈市黄梅国际育才高级中学高二（上）月考物理试卷（12月）
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1.将物体水平抛出，在物体落地前不计空气阻力( )
A. 动量的方向不变 B. 动量变化量的方向改变
C. 相等时间内动量的变化相同 D. 相等时间内动量的变化越来越大
2.下列现象利用电磁感应的原理说法不正确的有( )
A. 如图甲所示，真空冶炼炉外有线圈，线圈中通入高频交流电，炉内金属能迅速熔化
B. 如图乙所示，安检门可以检测金属物品，如携带金属刀具经过时，会触发报警
C. 如图丙所示，阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动
D. 如图丁所示，变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能增大涡流
3.如图，一人用恒定的拉力拉着行李箱在水平路面上匀速前进，拉力与水平方向成角，在时间内，以下看法正确的是
( )
A. 行李箱所受拉力的冲量方向水平向左
B. 行李箱受所拉力的冲量大小是
C. 行李箱所受摩擦力的冲量大小为
D. 行李箱所受合力的冲量大小为
4.如图所示，圆形区域内存在垂直纸面向内的匀强磁场，和是圆的两条相互垂直的半径，一带电粒子从点沿方向进入磁场，从点离开。若该粒子以同样的速度从点点为弧上任意一点平行于方向进入磁场，则
( )
A. 粒子带负电
B. 该粒子从之间某点离开磁场
C. 该粒子仍然从点离开磁场
D. 入射点越靠近点，粒子运动时间越长
5.“人工肺”呼吸机是治疗新冠肺炎重症的重要设备。一呼吸机接在电压随时间变化的规律为的交流电源上，正常工作时电流为，则( )
A. 该交流电的周期为 B. 该交流电每秒内电流方向变化次
C. 该交流电的电压最大值为 D. 该呼吸机正常工作时的功率为
6.图甲为原、副线圈匝数比的理想变压器，为定值电阻，为光敏电阻光照越强电阻越小，为电阻不变的灯泡，电流表和电压表均为理想交流电表，变压器的原线圈两端接有按图乙所示的正弦式交变电压，下列说法正确的是( )
A. 图乙交变电压的表达式为
B. 在时，示数为，示数为
C. 电键闭合后，电流表示数减小
D. 电键闭合后，增加的光照强度，灯泡变暗
7.三个用同样的细导线做成的刚性闭合线框，正方形线框的边长与圆线框的直径相等，圆线框的半径与正六边形线框的边长相等，如图所示。把它们放入磁感应强度随时间线性变化的同一匀强磁场中，线框所在平面均与磁场方向垂直，正方形、圆形和正六边形线框中感应电流的大小分别为和。则( )
A. B. C. D.
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.如图所示，、是两个完全相同的灯泡，是电阻为零的纯电感，且自感系数很大。是电容较大且不漏电的电容器，下列判断正确的是( )
A. 闭合时，灯亮后逐渐熄灭，灯逐渐变亮
B. 闭合时，灯、灯同时亮，然后灯变暗，灯变得更亮
C. 闭合，电路稳定后，断开时，灯突然亮一下，然后熄灭，灯立即熄灭
D. 闭合，电路稳定后，断开时，灯突然亮一下，然后熄灭，灯逐渐熄灭
9.如图甲所示，一个匝数的圆形导体线圈，面积，线圈总电阻。在线圈中存在面积的垂直线圈平面向外的匀强磁场区域，磁感应强度随时间变化的关系如图乙所示。一个的电阻与线圈两端、相连接，则下列说法正确的是( )
A. 端电势比端高
B. 端电势比端低
C. 在内回路产生的电能为
D. 在内电阻上产生的焦耳热为
10.如图，利用理想变压器进行远距离输电，发电厂的输出电压恒定，输电线路的电阻不变，当用电高峰到来时( )
A. 输电线上损失的功率增大
B. 电压表的示数减小，电流表的示数增大
C. 电压表的示数增大，电流表的示数减小
D. 用户功率与发电厂输出功率的比值减小
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
11.某同学做“验证动量守恒定律”的实验装置如图甲所示，请回答下列问题：
实验室准备了两种遮光条，用螺旋测微器测量遮光条的宽度如图乙所示，其读数为_______；用分度的游标卡尺测量遮光条的宽度如图丙所示，其读数为________，为了减小实验误差，两遮光条应选用遮光条___________填“”或“”．
测得两滑块、带有遮光条的质量分别为和，实验中，用细线将两滑块、连接使轻弹簧压缩后静止，然后烧断细线，轻弹簧将两滑块、弹开，测得两滑块、上的遮光条通过光电门的时间分别为、若两滑块、弹开的过程中系统动量守恒，则需要验证的关系式为__________ 用题中所给符号表示．
12.一课外实验小组用如图甲所示的电路测定电池组的电动势和内阻，为单刀开关，为单刀双掷开关，为电源，为滑动变阻器。
闭合调节滑动变阻器，将分别接到和得到多组数据，描点后得到图乙的电池组的关系图像，由图像可得电池组的电动势为_____。
图像Ⅰ斜率绝对值的物理意义为_____；图像Ⅱ斜率绝对值的物理意义为_____。电压表可视为理想电表
A.电源内阻 电流表内阻 电源内阻与电流表内阻之和
四、计算题：本大题共2小题，共25分。
13.如图所示，电阻为的正方形单匝线圈的边长为，边与匀强磁场边缘重合。磁场的宽度等于线圈的边长，磁感应强度大小为。在水平拉力作用下，线圈以的速度向右穿过磁场区域。求线圈在上述过程中
感应电动势的大小；
所受拉力的大小；
感应电流产生的热量。
14.滑板是年轻人喜欢的运动项目。滑板爱好者及滑板总质量，以的初速度沿斜坡匀加速滑下，斜坡的倾角，经的时间下滑位移到达坡底。将人和滑板整体看作质点，设其在下滑过程中所受阻力的大小不变，重力加速度取，求下滑过程中
滑板及人的加速度的大小；
滑板及人受到的阻力的大小；
滑板及人受到的重力的冲量大小。
五、综合题：本大题共1小题，共15分。
15.如图所示，坐标平面第Ⅰ象限内存在水平向左的匀强电场，在轴左侧区域存在宽度为的垂直于纸面向里的匀强磁场含边界，磁感应强度为，大小可调节。现有比荷为的带正电粒子从轴上的点以一定初速度垂直轴射入电场，且以速度大小、方向与轴正方向成经过点进入磁场，，，不计粒子重力。求：
粒子在点进入电场的初速度；
要使粒子不从边界射出，则磁感应强度的取值范围；
当磁感应强度为某值时，粒子经过磁场后，刚好可以回到点，则此磁感应强度的大小是多少？
答案和解析
1.【答案】
【解析】A.做平抛运动的物体在落地前速度的方向不断变化，根据
可知动量的方向变化，故A错误；
根据动量定理可知，平抛运动的物体动量的变化量等于重力的冲量，而重力冲量的方向没变，总是竖直向下，且相同时间内重力冲量的大小也没有变，故动量变化量的方向不变，相同时间内的大小也没变，故C正确，BD错误。
故选C。
2.【答案】
【解析】【分析】电磁感应：闭合电路的磁通量发生变化，从而产生感应电动势的现象．从能的转化上看是其他形式的能转化为电能。真空冶炼炉中的线圈通有高频电流，从而在线圈中产生很强的变化的电磁场，最终导致炉内金属产生涡流，使其达到很高的温度；安检门是利用涡流探测人随身携带的金属物品，即是利用电磁感应的原理来工作的。
在电和磁这一部分中，学到了很多电学设备，每个设备的制成原理是经常考查的知识点．要在理解的基础上，记住这些基础知识．
【解答】真空冶炼炉外有线圈，线圈中通入高频交流电，炉内的金属中产生涡流，涡流产生的热量使金属熔化，说法正确，不满足题意要求；
B.安检门可以检测金属物品，是因为安检门中的线圈有交变电流，产生了变化的磁场，当有金属物品通过时，会在金属物品中产生感应电流，而金属物品中感应电流产生的磁场会引起线圈中交变电流发生变化，从而被探测到进行报警，说法正确，不满足题意要求；
C.阻尼摆经过磁场时在阻尼摆的铝盘中会产生感应电动势，从而产生感应电流，磁场对感应电流的安培力总是阻碍阻尼摆的运动，说法正确，不满足题意要求；
D.变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成，是为了减小涡流，减小损耗，说法错误，满足题意要求。
故选D。
3.【答案】
【解析】【分析】
根据动量定理求出合外力的冲量；根据冲量的公式，计算各力冲量大小。
本题考查动量定理以及冲量的定义，解决本题的关键掌握冲量的公式，知道冲量等于力与时间的乘积。
【解答】
根据冲量的定义可知，行李箱所受拉力的冲量方向与拉力方向相同，大小为，故AB错误；
C.行李箱所受摩擦力大小不为，时间不为，故摩擦力的冲量不为，故C错误；
D.由于行李箱匀速前进，根据动量定理可知，合力的冲量大小为，故D正确。
4.【答案】
【解析】【分析】
由粒子可以进入磁场，得到在点的偏转方向，进而得到电荷带电性质；再根据粒子速度方向及粒子运动的两点得到粒子运动半径，进而得到出射点及偏转角度，从而得到运动时间。
带电粒子在匀强磁场中做圆周运动，一般由几何关系得到半径，在根据牛顿第二定律得到半径的表达式，进而联立求解相关问题。
【解答】
解：带电粒子从点沿方向进入磁场，从点离开，那么粒子在点向右上方偏转，则由左手定则可判定：粒子带正电，故A错误；
一个带电粒子从点沿方向进入磁场，那么，粒子做圆周运动在点的径向垂直于；又有和互相垂直，且粒子从点离开，则由、及圆周运动在、两点的半径构成的四边形为正方形，如图所示，所以，粒子在磁场中做圆周运动的半径为扇形区域的半径；那么只要点在之间，粒子圆周运动轨迹的两条半径与扇形区域的两条半径构成菱形，那么，粒子转过的中心角一定等于，所以，粒子仍然从点离开磁场，故B错误；C正确；
D.粒子做圆周运动的半径、速度不变，那么粒子做圆周运动的周期不变，所以，点越靠近点，偏转角度越小，运动时间越短，故D错误。
故选C。
5.【答案】
【解析】【分析】
根据电压的变化规律可知交流电的最大值和角速度，即可求得有效值和周期，在一个周期内电流方向改变两次，计算呼吸机的功率时用交流电的有效值即可。
本题主要考查了正弦交变电流，知道交流电在每个周期内电流方向改变两次，正确区分交流电的最大值和有效值，计算功率时用交流电的有效值。
【解答】
A.由题可知，该交流电的周期，故A错误；
B.正弦交流电一个周期内电流方向变化两次，所以该交流电每秒内电流方向变化次，故B错误；
C.由题可知，该交流电电压的最大值为 ，故C错误；
D.该交流电的有效值为，此时电流的值为，可得正常工作时的功率，故D正确。
故选D。
6.【答案】
【解析】【分析】
由变压器原理可得变压器原、副线圈中的电流之比，输入、输出功率之比，和闭合电路中的动态分析类似，可以根据的变化，确定出总电路的电阻的变化，进而可以确定总电路的电流的变化的情况，在根据电压不变，来分析其他的原件的电流和电压的变化的情况。
电路的动态变化的分析，总的原则就是由部分电路的变化确定总电路的变化的情况，再确定其他的电路的变化的情况，即先部分后整体再部分的方法。
【解答】
A.原线圈接入如图乙所示，，所以频率为，原线圈接入电压的最大值是，图乙交变电压的表达式为，故A错误；
B. 所以原线圈接入电压的有效值是，理想变压器原、副线圈匝数比为：，示数为，示数加两端的电压为 ，故B错误；
C.电键闭合后，负载电阻减小，副线圈的电流增大，原线圈电流增大，电流表示数增大，故C错误；
D.阻值随光强增大而减小，导致并联部分分压电压减小，电流减小，灯泡亮度变暗，故D正确。
故选D。
7.【答案】
【解析】解：设圆的半径为，则圆的周长为，面积，正方形的周长为，面积，正六边形的周长为，面积，
根据电阻定律有：
根据电磁感应定律有：
根据闭合电路欧姆定律有：
代入周长与面积可知：
故C正确，ABD错误；
故选：。
根据电阻定律与电磁感应定律，结合电阻定律可解得。
本题考查法拉第电磁感应定律，解题关键掌握电阻定律与法拉第电磁感应定律的应用。
8.【答案】
【解析】【分析】
解决本题的关键知道电感器对电流的变化有阻碍作用，难度不大。
电感器对电流的变化有阻碍作用，当电流增大时，会阻碍电流的增大，当电流减小时，会阻碍其减小；电容器在电路中电流变化时，也会发生充电和放电现象，此时可理解为有电流通过了电容器。
【解答】
当闭合时，通过自感线圈的电流逐渐增大而产生自感电动势，相当于断路，电容较大，相当于短路，当电流稳定时，短路，电容断路，故A灯先亮后逐渐熄灭，灯逐渐变亮；当断开时，灯泡与自感线圈组成了闭合回路，灯泡中的电流先增大后减小至零，故闪亮一下熄灭，电容器与灯泡组成闭合回路，电容器放电，故灯泡逐渐熄灭，选项 AD正确，BC错误。
故选AD。
9.【答案】
【解析】解：、线圈产生的电动势：，电流，则两端的电压大小：，
由图可知，向外的磁场增强，由楞次定律可知，产生的感应电流为顺时针方向，点的电势低于点的电势，端的电势为比端电势低，故A错误，B正确；
C、内电路产生的电能，故C正确；
D、内电阻上产生的焦耳热为：，故D错误；
故选：。
由法拉第电磁感应定律可以求出感应电动势，并由楞次定律判断线圈两端电势的高低；由楞次定律可以判断出感应电流方向，然后判断电势高低；
根据电源提供的电能公式求电磁感应提供的电能；
由焦耳定律可以求出焦耳热。
本题考查了求电动势、电荷量、电势、焦耳热等，应用法拉第电磁感应定律、欧姆定律、电流定义式、焦耳定律即可正确解题。
10.【答案】
【解析】【分析】
理想变压器的输入功率由输出功率决定，输出电压有输入电压决定；明确远距离输电过程中的功率、电压的损失与哪些因素有关，明确整个过程中的功率、电压关系。理想变压器电压和匝数关系。
【解答】
A.当深夜用电高峰到来时，用户消耗的功率变大，则电流表读数变大，根据变压器的电流关系可知输电线上的电流变大，输电线上损耗的功率变大，故A正确；
B.电流表变大，因为发电厂的输出电压恒定，则升压变压器的次级电压不变，即电压表的示数不变，故B错误；
C.输电线上的电流变大，故输电线上的电压损失变大，降压变压器的初级电压减小，次级电压也减小，即电压表的示数减小，故C错误；
D.用户消耗的功率占发电厂输出总功率的比例，因为输电线上的电流增大，则电压损失增大，不变，所以用户消耗的功率占发电厂输出总功率的比例减小，故D正确。
故选AD。
11.【答案】；；；
【解析】【分析】
根据螺旋测微器和游标卡尺读数规则读数，平均速度越接近瞬时速度，误差越小；
根据动量守恒定律列出等式，确定需要验证的关系式。
【解析】
螺旋测微器读数为；
游标卡尺读数为；
本实验用遮光条通过光电门的平均速度作为滑块的瞬时速度，遮光条越短，遮光条经过光电门的时间越短，平均速度越接近瞬时速度，误差越小，故选遮光条；
设两遮光条的宽度均为，根据动量守恒定律有：，则需要验证的关系式为：。
12.【答案】 ，
【解析】图像的纵截距表示电源电动势，为。
当接时，电流表内接，图像斜率的绝对值表示电源内阻；当接时，电流表外接，图像斜率的绝对值表示电源内阻与电流表内阻之和。所以后者图像斜率的绝对值大于前者，因此图像Ⅰ斜率绝对值的物理意义为电源内阻，故选A。图像Ⅱ斜率绝对值的物理意义为电源内阻与电流表内阻之和，故选C。
13.【答案】解：感应电动势，
代入数据得
感应电流，
拉力的大小等于安培力，
解得，
代入数据得
运动时间，
焦耳定律
解得，
代入数据得

【解析】对于电磁感应现象中涉及电路问题的分析方法是：确定哪部分相对于电源，结合法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律、以及安培力的计算公式列方程求解。
14.【答案】解：根据匀变速直线运动规律
解得
根据牛顿第二定律，有
解得
重力的冲量大小
答：滑板及人的加速度的大小为；
滑板及人受到的阻力的大小为；
滑板及人受到的重力的冲量大小为。
【解析】本题综合考查了牛顿第二定律和运动学公式，知道加速度是联系力学和运动学的桥梁，通过加速度可以由运动求力，也可以由力求运动。
15.【答案】 ； ；
【解析】粒子在电场中只受水平向左的电场力作用，故粒子做类平抛运动，竖直方向做匀速运动，故有
粒子在磁场中只受洛伦兹力作用做匀速圆周运动，故有
解得
粒子恰好不从 边界射出时的运动轨迹如图甲所示

根据几何关系可得
解得
所以磁感应强度
若要粒子不从 边界射出，则
粒子离开磁场运动到点的过程做匀速直线运动，故粒子运动轨迹如图乙所示

根据粒子在磁场中做匀速圆周运动可得粒子出磁场时速度与 轴正方向的夹角为 ；设出磁场处为 点，则由几何关系有
所以
所以
根据洛伦兹力提供向心力可得
所以
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