广东省广州市广东实验中学越秀学校2023-2024学年高二下学期3月段考物理试题（含解析）

广东实验中学越秀学校2023学年第二学期3月段考
高二物理试题
一、单项选择题（本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。）
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．在图1中，运动员落地总是要屈腿，在图2中两人在冰面上，甲推乙后，两人向相反方向滑去，在图3中运动员用球棒把垒球以等大速率击打出去，在图4中一小物块与水平圆盘保持相对静止一起做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（　　）
A．图1目的是为了减小地面对人的作用力 B．图2中甲对乙的冲量和乙对甲的冲量相同
C．图3中球棒对垒球的冲量为零 D．图4中小物块动量不变
3．图甲为交流发电机的示意图，磁场可视为水平方向的匀强磁场，电阻R = 5Ω，线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，输出的交变电压随时间变化的图像如图乙所示，不计线圈电阻。以下判断正确的是（ ）
A．电流表的示数为10A
B．线圈转动的角速度为πrad/s
C．t = 0.02s时，电刷P的电势低于电刷Q的电势
D．t = 0.01s时，穿过线圈平面的磁通量最大
4．电蚊拍用来杀灭蚊子，原理如图所示，由稳恒直流电源提供的电压被高频转换器转换成的低压交流电压，再将其加在变压器的原线圈上，副线圈连接电蚊拍的高压电击网，电击网上电压峰值可达到2400V，一旦蚊子触碰到电击网就会被杀灭。假设图中电压表为理想电表，变压器可看成理想变压器。下列说法中正确的是（　　）
A．电压表示数为3V
B．电击网上电压的频率为
C．原、副线圈的匝数比为
D．将直流电源直接连接在变压器的原线圈上电蚊拍仍然能正常工作
5．某电热器接在的交流电源上，其内部电路示意图如图甲所示，当电热丝被加热到一定温度后，装置P使电热丝两端的电压变为如图乙所示的波形，此时理想交流电压表的示数为（ ）
A． B． C． D．
6．如图所示，L为电阻可忽略的线圈，R为电阻，C为电容器，开关S处于闭合状态。现突然断开S，并开始计时，电路工作过程中，同时会向外辐射电磁波。下列选项中能正确反映LC回路中电流i（顺时针方向为正）、电容器中电场E（竖直向下为正）、以及两极板间电势差随时间变化的图像是（　　）
A． B．
C． D．
7．如图所示，一自耦变压器接在交流电源上，V1、V2为理想电压表。下列说法正确的是（　　）
A．若P不动，滑片F向下滑动时，V1示数不变，V2示数变小
B．若P不动，滑片F向下滑动时，灯泡消耗的功率变大
C．若F不动，滑片P向上滑动时，V1示数不变，V2示数变大
D．若F不动，滑片P向上滑动时，灯泡消耗的功率变小
8．如图所示交流发电机的输出电压U1一定，通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向远处用户供电，输电线的总电阻为R。T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1，它的输出电压和输出功率分别为U2和P2；T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3，它的输出电压和输出功率分别为U4和P4。下列说法正确的是（　 ）
A．当用户的用电器增多时，U2减小，U4减小
B．当用户的用电器增多时，P1增大，P3减小
C．输电线上损失的功率为
D．要减小线路的损耗，应增大升压变压器的匝数比，同时应增大降压变压器的匝数比
二、多项选择题（本题共4小题，每小题6分，共24分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分。）
9．为了安全，轿车中都装有安全气囊，当发生剧烈碰撞时，安全气囊启动为驾驶员提供保护。关于安全气囊的作用下列说法正确的是（　　）
A．减小了驾驶员的动量变化量
B．增大了驾驶员与安全气囊的作用时间
C．减小了驾驶员的动量变化率
D．减小了驾驶员受到撞击力的冲量
10．LC振荡电路既可产生特定频率的信号，也可从复杂的信号中分离出特定频率的信号，是许多电子设备中的关键部件。如图所示，某时刻线圈中磁场方向向上，且电路中的电流正在增加，下列说法正确的是（　　）
A．电容器上极板带负电 B．电路中的电场能正在增大
C．电路中的电流方向为由a到b D．电容器两极板间的电场强度正在减小
11．一质量为的物块静止在水平地面上，物块与水平地面间的动摩擦因数为0.2。现给物块一水平方向的外力F，F随时间t变化的图线如图所示，若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取，则（　　）
A．时间内，重力的冲量为零
B．在的时间内，物块受到的摩擦力的冲量方向不变
C．时物块的动量大小为
D．时物块的动量大小为
12．如图，发电机的矩形线圈长为、宽为L，匝数为N，放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，理想变压器的原、副线圈匝数分别为、和，两个副线圈分别接有电阻和，当发电机线圈以角速度匀速转动时，理想电流表读数为I，不计线圈电阻，下列说法正确的是（　　）
A．通过电阻的电流为 B．电阻两端的电压为
C．与的比值为 D．发电机的功率为
三、非选择题（本题共3小题，共44分）
13．（10分）在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，某同学采用了如图所示的可拆式变压器进行研究，图中各接线柱对应的数字表示倍率为“×100”的匝数。
（1）对于实验过程，下列说法正确的有 ；
A．为便于探究，应该采用控制变量法
B．变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡”
C．使用多用电表测电压时，先用最大量程挡试测，再选用适当的挡位进行测量
D．因为实验所用电压较低，通电时可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路
（2）李辉同学正确组装变压器后，把的学生交流电源接到原线圈“2”“8”接线柱，副线圈接线“0”“1”接线柱，如图所示，在确认电路连接无误的情况下，接在副线圈两端的交流电压表的实际读数可能是 ；
A． B． C． D．
（3）实验时，小沈听到变压器内部有轻微的“嗡嗡”声，他做出如下猜想，正确的是 ；
A．“嗡嗡”声来自交变电流在线圈中产生变化磁场时发出的
B．“嗡嗡”声来自副线圈中电流流动的声音
C．交变电流的磁场对铁芯有吸、斥作用，使铁芯振动发声
D．若去掉铁芯，“嗡嗡”声马上消失，也能完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验
（4）该同学正确组装变压器后，用匝数和匝的变压器实际测量数据如下表：
Ua/V 1.80 2.80 3.80 4.90
Ub/V 4.00 6.01 8.02 9.98
根据测量数据可判断连接交流电源的原线圈是 （填或）；
（5）如图所示为可拆变压器，现将原、副线圈套在铁芯A的两臂上，原线圈与正弦交流电源相连，由于实验疏忽，未将铁芯B安装在铁芯A上形成闭合铁芯，用理想电压表测得副线圈电压；若将该电源与副线圈相连，测得原线圈电压为，则该交流电源的电压( )
A．大于 B．等于 C．小于 D．等于
14．（16分）某理想变压器原线圈a和副线圈b的匝数比为，原线圈接在交流电源上，交流电源的电压随时间的变化规律如图中余弦图线所示，副线圈中“12V，6W”的灯泡L恰好正常发光，电阻。求：
（1）流过电阻的电流；
（2）电阻R的阻值。
15．（18分）2023 年6月4日6时33分，神舟十五号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。如图甲所示，返回舱在距离地表约10km的高度打开降落伞，速度减至8m/s后保持匀速向飞运动。在距离地面的高度约1m时，返回舱底部配备的4台着陆反推发动机开始点火竖直向下喷气，使返回舱的速度在0.2s内由8m/s降到2m/s。假设反推发动机工作时主伞与返回舱之间的绳索处于松弛状态，此过程返回舱的质量变化和受到的空气阻力均忽略不计。返回舱的总质量为3×103kg，g取10m/s2。

（1）求反推发动机工作过程中返回舱动量变化量的大小；
（2）为了估算反推发动机工作过程中返回舱受到的平均推力大小，A、B两位同学给出了如下两种不同的解法。
A同学的解法： 设反推发动机受到的推力为F，根据动量定理 FΔt=mv2-mv1 解得 B同学的解法： 设反推发动机受到的推力为F，根据动量定理 (F-mg)Δt=mv2-mv1 解得
请分析判断以上两种解法是否正确。若不正确，请说明错误原因。
（3）若已知反推发动机喷气过程中返回舱受到的平均推力大小为F，喷出气体的密度为ρ，4台发动机喷气口的直径均为D，喷出气体的重力忽略不讳，喷出气体的速度远大于返回舱运动的速度。求喷出气体的速度（用题目给出的符号表示）。
参考答案：
1．B
【解析】
A．均匀变化的电场产生恒定的磁场，均匀变化的磁场产生恒定的电场，A项错误；
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，B项正确；
C．在真空中电磁波传播速度相同，C项错误；
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制，D项错误。
故选B。
2．A
【解析】
A．运动员落地总是要屈腿，可以延长与地面作用的时间，在人动量变化量确定的情况下，时间变长则可以减小地面对人的作用力，故A正确；
B．图2中甲对乙的冲量和乙对甲的冲量大小相等，方向相反，所以冲量不同，故B错误；
C．图3中由于球运动方向发生变化，则动量变化，根据动量定理知球棒对垒球的冲量不为零，故C错误；
D．图4中小物块运动方向时刻变化，则动量大小不变，方向改变，故D错误。
故选A。
3．C
【解析】
A．由图像可知输出电压最大值为
输出电压有效值为
根据闭合电路欧姆定律可知电流表的示数为
A错误；
B．根据图像可知线圈转动的周期为
线圈转动的角速度为
B错误；
C．t = 0.02s时，线圈转动一周位置如题图，根据右手定则可判断电流从电刷Q流出，从电刷P流入，所以电刷P的电势低于电刷Q的电势，C正确；
D．t = 0.01s时，线圈平面和磁感线平行，穿过线圈平面的磁通量为零，D错误。
故选C。
4．C
【解析】
A．电压表测量的是原线圈两端的电压有效值，则电压表示数为
故A错误；
B．根据题意可知，电击网上电压的频率为
故B错误；
C．原、副线圈的匝数比为
故C正确；
D．将直流电源直接连接在变压器的原线圈上，穿过副线圈的磁通量不发生变化，在副线圈中不产生电磁感应现象，没有电压输出，电蚊拍不能正常工作，故D错误。
故选C。
5．D
【解析】设题图乙对应的电压有效值为U，则有
解得
故选D。
6．D
【解析】AB．因为L为一电阻可忽略的线圈，可知当开关闭合时，电容器带电量为零，通过线圈L的电流向下；断开S后，电流在LC电路中开始振荡，电容器开始充电，电流方向沿逆时针方向（负方向）且电流大小逐渐减小，故A、B错误；
CD．断开S后，电容器开始充电，b板带正电荷且逐渐增加，即负方向的电场强度逐渐增加；则两极板间电势差逐渐增大，且为负方向，故C错误，D正确。
故选D。
7．A
【解析】
AB．设变压器的输入电压为U1，输出电压为U2；若P不动，滑片F向下移动时，输入电压U1不变，根据变压比公式
由于n2减小，故输出电压U2也减小，故灯泡消耗的功率变小，V2的示数也变小，故A正确，B错误；
CD．若F不动，根据变压比公式
输入电压U1不变，则输出电压U2也不变，滑片P向上滑动时，电阻R减小，根据闭合电路欧姆定律，电路中电流增大，小灯泡两端电压也增大，由
PL＝ULI
可知，灯泡消耗的功率变大，由
U＝U2－UL
可知，电压表V2示数变小，故CD错误。
故选A。
8．D
【解析】
A．交流发电机的输出电压U1一定，匝数不变，根据
则U2不变，故A错误；
B．当用户的用电器增多时，用户消耗的电功率变大，则输入功率增大，即P3变大，故B错误；
C．输电线上损失的功率为
故C错误；
D．输送功率一定时，根据
，
则要减小线路的损耗，应增大输送电压，又U1一定，应增大升压变压器的匝数比，由
U2增大，I2减小，所以U3增大，用户电压U4不变，根据
应增大降压变压器的匝数比，故D正确。
故选D。
9．BC
【解析】A．动量的变化量等于末动量减去初动量，可知，在碰撞过程中，驾驶员的动量变化量一定，故A错误；
B．由于安全气囊的缓冲作用，碰撞过程中，增大了驾驶员与安全气囊的作用时间，故B正确；
D．根据动量定理有
结合上述可知，在碰撞过程中，驾驶员的动量变化量一定，则驾驶员受到撞击力的冲量一定，故D错误；
C．根据动量定理有
则有
结合上述可知，在碰撞过程中，驾驶员的动量变化量一定，而碰撞过程中，增大了驾驶员与安全气囊的作用时间，可知，减小了驾驶员的动量变化率，故C正确。
故选BC。
10．AD
【解析】AC．根据安培定则，线圈中的电流从下到上，此时电流正在增加，表明电容器正在放电，所以上极板带负电，下极板带正电，电流方向从b流向a，故A正确，C错误；
B．由于电容器正在放电，根据能量守恒定律分析，能量正在从电场能转化为磁场能，电场能减小，磁场能增大，故B错误；
D．电容器正在放电，电场能减小，两极板间的电场强度正在减小，故D正确。
故选AD。
11．CD
【解析】A．时间内，重力的冲量为
A错误；
B．由图像与坐标轴围成的面积表示冲量，设时，物体速度为0，由动量定理知
内，随时间变化的表达式为
当时
时，物块受到力的冲量为
代入得
故时物体的速度减为0，所以在内摩擦力方向改变，在的时间内，物块受到的摩擦力的冲量方向改变，B错误；
C．内，根据牛顿第二定律
代入得
时物块的动量大小为
C正确；
D．内，随时间变化的表达式为
当时
图像与坐标轴围成的面积表示冲量，时，物块受到力的冲量为
根据动量定理
代入得时物块的速度大小为
D正确；
故选CD。
12．BC
【解析】AB．由题知理想电流表读数为I，则根据欧姆定律
U1= IR1
根据变压器电压与匝数的关系有
，
代入数据有
U0= ，U2=
再由欧姆定律有
U2= I2R2
可计算出
I2=
综上可知，A错误、B正确；
C．由于矩形线圈产生的交变电流直接输入原线圈，则有
Emax= NB2L2ω，U0= = NBL2ω
由选项AB知
U0=
则
C正确；
D．由于变压器为理想变压器则有
P0= P1 + P2= U1I + U2I2= I2R1 + U2I2
代入选项ABC公式有
P0=
由于矩形线圈产生的交变电流直接输入原线圈，则发电机的功率为P0，D错误。
故选BC。
13． AC C C A
【解析】（1）A．为便于探究，应该采用控制变量法，故A正确；
B．变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡”，故B错误；
C．使用多用电表测电压时，先用最大量程挡试测，再选用适当的挡位进行测量，故C正确；
D．虽然实验所用电压较低，但是通电时不可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路，这样可减小实验误差，避免发生危险，故D错误。
故选AC。
（2）把的学生交流电源接到原线圈“2”“8”接线柱（相当于600匝），副线圈接线“0”“1”接线柱（相当于100匝），则有
若变压器为理想变压器，则原线圈电压为
故选C。
（3）ABC．听到变压器内部有轻微的“嗡嗡”声，其原因是交变电流的磁场对铁芯有吸、斥作用，使铁芯振动发声，故AB错误，C正确；
D．若去掉铁芯，“嗡嗡”声马上消失，变压器中没有磁路，就不能完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验，故D错误。
故选C。
（4）由表中数据可知
考虑到实验中所用变压器并非理想变压器，即存在功率损失，使得原、副线圈的电压之比大于匝数之比，所以原线圈的匝数为，副线圈的匝数为。
（5）因未将铁芯B安装在铁芯A上形成闭合铁芯，则变压器存在漏磁问题。设该变压器的效率为，原线圈与副线圈的匝数比为k，电源电压为U，则当原线圈与正弦交流电源相连时，副线圈的电压为
当该电源与副线圈相连时，原线圈的电压为
联立解得
由于，则电源电压
故选A。
14．（1）；（2）
【解析】（1）灯泡正常发光，则有
原副线圈中电流关系有
解得
，
（2）交流电的有效电压为
设原线圈电压为,副线圈上电压为，则有
，
原副线圈电压与匝数的关系为
解得
15．（1）1.8×104kg m/s；（2）都不正确；A同学忽略了重力；B同学，解题过程中力的正方向与速度的正方向不一致；（3）
【解析】（1）规定竖直向下为正方向，喷气过程中返回舱动量变化量为
喷气过程中返回舱动量变化量的大小为1.8×104kg m/s；
（2）甲、乙两同学的解法均不正确，甲同学忽略了重力，乙同学没有规定正方向，解题过程中力的正方向与速度的正方向不一致，正确解法如下：
设返回舱受到的平均推力为F，取竖直向下为正方向，根据动量定理得
(mg-F)Δt=mv2-mv1
解得
（3）以Δt时间内喷出的气体为研究对象，设喷出气体的速度为v，则每台发动机喷出气体的质量为
对4台发动机喷出的气体，由动量定理可得
根据牛顿第三定律可得
解得