武汉市武昌区2023-2024学年高二下学期3月月月考
物 理 试 卷
考试时间：2024年3月22日上午10:30—11:45
一、选择题:本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~10题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
1．下列关于电磁波的说法正确的是（ ）
A．根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围也一定产生变化的电场
B．在LC振荡电路中，电容器极板上的电荷量最大时电路中的电流最小
C．在真空中无线电波、红外线、可见光、紫外线的波长依次变短，速度依次变小
D．在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫作调谐
2．利用油膜法可粗略地测定分子的大小和阿伏加德罗常数。若已知滴油酸的总体积为，一滴油酸形成的油膜面积为，油酸的摩尔质量为，密度为，则每个油酸分子的直径和阿伏加德罗常数分别为（球的体积公式）（ ）
A．， B．，
C．， D．，
3．如图甲和图乙为两个发电机设备与外接电路，两者仅电刷样式不同，其它部件均完全相同，线圈以相同的角速度在匀强磁场中旋转，从图示位置（该位置线圈平面与中性面垂直）开始计时，在一个周期T的时间内，下列说法错误的是（ ）
A．两图中，R两端的电压有效值、流过R的电流有效值大小相等
B．在时间内，两者流过R的电荷量相等
C．在时间内，两者流过R的电流方向相同
D．在时间内，两者电阻R上产生的焦耳热相等
4．在 LC振荡电路中，t1时刻和t2时刻电感线圈中的磁感线和电容器中极板的带电情况分别如图所示， 则下列说法中正确的是（ ）
A．在t2时刻电容器正在充电
B．在t1时刻磁场能转化为电场能
C．在t1时刻电路中的电流处在减小状态
D．在t2时刻电路中感应电流方向与电路电流方向相反
5．如图，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示。F>0为斥力，F<0为引力。a、b、c、d为x轴上四个特定的位置。现把乙分子从a处由静止释放，则（ ）
A．乙分子从a运动到c，分子间作用力一直增大
B．乙分子从a运动到d，分子间作用力先增大后减小再增大
C．乙分子从a运动到d，两分子间的分子势能先增大后减小
D．乙分子从a运动到d，在b点时两分子间的分子势能最小
6．如图所示，在光滑绝缘水平桌面上建立一个直角坐标系，在坐标系的第一、四象限的两块区域内分别存在垂直桌面向下、向上的匀强磁场，磁感应强度大小均为1.0T，磁场边界线的方程为。在水平桌面上静置一个长1m、宽0.5m的矩形单匝导线框abcd，其电阻，ab，dc边与x轴平行，在拉力F的作用下，线框从图示位置开始沿x轴正方向以大小为1m/s的速度匀速穿过整个磁场区域，下列说法正确的是（ ）
A．bc边到达x = 0.25m时，线框中的感应电流最大
B．拉力F的最大功率为0.5W
C．整个过程中拉力F所做的功为
D．整个过程中线框产生的焦耳热为
7．如图所示，理想变压器原线圈ab端输入交流电电压的瞬时表达式为，e为副线圈cd的中心抽头，D1、D2为理想二极管（具有单向导电性，正向电阻为零，反向电阻无穷大），定值电阻R=10Ω，S为开关。已知变压器原、副线圈的匝数比为20:1，下列说法正确的是（ ）
A．输入交流电的频率为100Hz
B．开关闭合时，电阻两端的电压为11V
C．开关闭合时，原线圈ab的输入功率为3.025W
D．开关断开后，副线圈cd两端的电压为0
8．如图甲所示连接电路，在闭合开关S的同时开始采集数据，当电路达到稳定状态后断开开关。图乙是由传感器得到的电压u随时间t变化的图像。三个灯泡完全相同，不考虑温度对灯泡电阻的影响，不计电源内阻及电感线圈L的电阻。下列说法正确的是（ ）
A．开关S闭合瞬间，流经灯和的电流大小相等
B．开关S闭合瞬间至断开前，流经灯的电流保持不变
C．开关S断开瞬间，流经灯的电流方向改变，故闪亮一下再熄灭
D．根据题中信息，可以推算出
9．图中为一理想变压器，其原线圈与一电压有效值不变的交流电源相连：P为滑动头。现令P从均匀密绕的副线圈最底端开始，沿副线圈匀速上滑，直至白炽灯L两端的电压等于其额定电压为止。用I1表示流过原线圈的电流，I2表示流过灯泡的电流，U2表示灯泡两端的电压，N2表示灯泡消耗的电功率（这里的电流、电压均指有效值：电功率指平均值）。下列4个图中，能够正确反映相应物理量的变化趋势的是（ ）
10．在如图所示的电路中，理想变压器的匝数比，定值电阻，，滑动变阻器R的最大阻值为。在c、d两端输入正弦式交变电流，电压的表达式为。当滑片P从a端滑到b端的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．电阻的功率一直增大
B．理想变压器的最大输出功率为
C．当滑片Р滑至b端时，整个电路的功率达到最大
D．电流表示数的最小值为
二、非选择题:本题共5小题,共60分题
11．（8分）（1）下列说法中正确的是 ；
A．布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的无规则运动
B．气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增加
C．一定量的100℃水变成100℃水蒸气，其分子势能增加
D．只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低
（2）用油膜法估测分子直径的实验步骤如下：
A．向浅盘中倒入适量的水，并向水面均匀地撒入痱子粉
B．将1mL纯油酸加入酒精中，得到2×103mL的油酸酒精溶液
C．把玻璃板放在方格纸上，计算出薄膜的面积S
D．将配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下50滴溶液的体积
E．把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓
F．按照得到的数据，估算出油酸分子的直径
①上述步骤中，正确的顺序是 （填步骤前的字母）；
②如图所示为描出的油膜轮廓，坐标纸中正方形小方格的边长为20mm，油膜的面积约为 m2；
③已知50滴溶液的体积为2mL，估算油酸分子的直径约为 m（保留两位有效数字）。
12．（9分）现代社会，喝酒不开车已经成为基本行为准则。某款酒精检测仪如图甲所示，核心部件为酒精气体传感器，其电阻R与酒精气体浓度c的关系如图乙所示。某同学想利用该酒精气体传感器设计一款酒精检测仪，除酒精气体传感器外，在实验室中找到了如下器材：
A．蓄电池（电动势E＝2 V，内阻r＝0.6 Ω）
B．表头G（满偏电流6.0 mA，内阻未知）
C．电流表A（满偏电流10 mA，内阻未知）
D．电阻箱R1（最大阻值999.9 Ω）
E．电阻箱R2（最大阻值999.9 Ω）
F．开关及导线若干
（1）该同学设计的测量电路如图丙所示，为将表头G的量程扩大为原来的10倍，他进行了如下操作：先断开开关S1、S2、S3，将R1、R2调到最大值。合上开关S1，将S3拨到2处，调节R2，使表头G满偏，电流表A示数为I。此时合上开关S2，调节R1和R2，当电流表A仍为I时，表头G示数如图丁所示，此时R1为108.0 Ω，则改装电表时应将R1调为 Ω，改装结束后断开所有开关。
（2）该同学若将图丙中开关S1、S2合上，而将S3拨到1处，电阻箱R2的阻值调为14.0 Ω，酒精气体浓度为零时，表头G的读数为 mA。
（3）完成步骤（2）后，某次在实验室中测试酒精浓度时，表头指针指向5.0 mA。已知酒精浓度在0.2～0.8 mg/mL之间属于“酒驾”；酒精含量达到或超过0.8 mg/mL属于“醉驾”，则该次测试的酒精浓度范围属于 （选填“酒驾”或“醉驾”）。
（4）使用较长时间后，蓄电池电动势降低，内阻增大，可调整 （“R1”或“R2”），使得所测的酒精气体浓度仍为准确值。
13．（10分）某星球可以近似看作一个半径为R的球体，它有稳定的大气层（大气层厚度比行星半径小得多），其表面附近的大气压强为p，空气的平均摩尔质量M，空气分子间的平均距离为d。已知大气压强是由于大气的重力而产生的，该星球表面的重力加速度为g，阿伏加德罗常数为NA。每一个空气分子平均占据的空间视为一个立方体。求该星球表面大气层的：
（1）空气分子的平均密度ρ；
（2）空气分子总数n；
（3）厚度h。
14．（15分）如图所示，足够长的两平行光滑金属导轨MN、PQ水平放置，两导轨间的距离，导轨右侧与原、副线圈匝数之比的理想变压器相连。导轨中间分布有磁感应强度大小的匀强磁场，磁场边界为正弦曲线，单个磁场边界的宽度为。导体棒ab在水平外力作用下以的速度沿导轨水平向右匀速滑动，导体棒始终与导轨垂直且接触良好，变压器副线圈所接电阻，其余电阻不计，电压表和电流表均为理想交流电表。求：
（1）试求导体棒ab两端的最大电压的大小；
（2）电压表的示数，电流表的示数；
（3）ab棒运动10m过程中水平外力对ab棒所做的功。
15．（18分）为将川西地区丰富的清洁能源“运输”至成都大运会场馆，电力工人们有条不紊地开展500千伏线路加装串抗工程作业。据介绍，该工程在不新增输电通道的情况下，通过加装串抗技术提升供电能力。该工程建成投运后，将增加成都地区供电能力150万千瓦，有力提升大运会清洁电供应保障能力。某远距离输电装置如图所示，矩形导线框绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生电压为的交流电，通过理想升压变压器和理想降压变压器进行远距离输电。已知输电线路总电阻，理想降压变压器的原、副线圈匝数之比为25：10，降压变压器副线圈接入一台内阻的电动机，其两端的电压，机械效率。导线框及其余导线电阻均不计，电表均为理想电表，求
（1）电动机的机械功率；
（2）输电线上损失的功率；
（3）电流表的示数。武汉市武昌区2023-2024学年高二下学期3月月月考物理参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B B C A B D C AD BC BC
11．ACD BDAECF 0.022 （每空2分，共8分）
12．（1）6.0 （2分） （2）2.0 （2分） （3）醉驾（2分） （4）R2（3分）
13．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）每个分子占据一个边长为d的小立方体，各小立方体紧密排列，设空气的摩尔体积为V，则有:V=NAd3 （1分）
又: （1分）
解得: （1分）
（2）设该星球大气层中气体的质量为m，星球的表面积为S，则:S=4πR2 （1分）
由大气压强产生的原因可知:mg=pS （1分）
大气层的空气分子总数: （1分）
解得: （1分）
（3）由于该星球大气层的厚度远远小于半径，所以有
（2分）
解得
（1分）
14．（1）；（2），；（3）
【详解】（1）导体棒ab两端的最大电压的大小为
（3分）
（2）在导体棒向右匀速运动的过程中，因磁场边界为正弦曲线，则切割有效长度满足正弦函数关系式，为
（1分）
所以棒中感应电动势瞬时值表达式为
（2分）
为正弦交流电，则感应电动势有效值为
（1分）
故电压表的示数为12V；
根据
（2分）
其中
可得
（1分）
则有
（1分）
故电流表的示数为3A。
（3）根据功能关系可知，ab棒运动10m过程中水平外力对ab棒所做的功等于电阻在这段过程产生的焦耳热，则有
（2分）
可得
（2分）
可知ab棒运动10m过程中水平外力对ab棒所做的功为。
15．（1）990W；（2）20W；（3）5.6A
【详解】（1）设通过电动机的电流为I，由题意得： （2分）
其中：
解得： （2分）
则： （2分）
（2）设降压变压器原线圈两端的电压为，通过输电线路得电流为，由题意得： （2分）
解得： （2分）
输电线路损耗的功率： （2分）
（3）两变压器均为理想变压器，则升压变压器得输入功率为
（2分）
由题交变电动势的表达式的式子可知，发电机的输出电压峰值为，则升压变压器的输入电压为
（2分）
电流表的读数为升压变压器得输入电流，可得
（2分）
