诸城繁华中学2022级高二下学期第1次月考
物 理 试 题 答案 2024.3
1．解析：选B 穿过线框的磁通量增加，磁场方向垂直于纸面向里，根据楞次定律知，线框中感应电流的方向沿逆时针方向，故A错误；线框匀速运动，则拉力为F＝BIL＝BL＝，故B正确；ad边两端的电压是路端电压，为BLv，故C错误；克服安培力做的功为W＝F安L＝L＝，故D错误．
2．解析：选D 金属棒AB切割磁感线产生的感应电动势E＝BLv，电路中的电流I＝，由牛顿第二定律得，BIL＝ma，a＝，因为v变小，故金属棒AB的加速度减小，D正确，A、B、C错误．
3.解析：选C 准确理解“阻碍”含义，当磁场减弱时，线框内产生感应电流，感应电流产生的磁场阻碍磁通量变化，线框面积将扩大，而最大即为圆形，B错误，C正确；线框悬线拉力未变，A错误；线框各边受的安培力与线框共面，向线框外侧，线框不会产生转动效果，D错误．
4．解析：选B 闭合开关S的瞬间，L3立即变亮，因通过二极管的电流为正向电流，所以灯泡L2立刻亮，而线圈L阻碍灯泡L1所在支路的电流增大，所以灯泡L1慢慢变亮，综上知，L1逐渐变亮，L2、L3均立即变亮，A错误，B正确；断开开关S的瞬间，流过二极管的电流为反向电流，则L2立即熄灭，线圈L与灯泡L1、L3构成回路，因线圈L产生感应电动势，所以灯泡L1、L3均将由亮变暗；由于L的电阻不计，电流稳定时各支路的电流是相等的，所以断开S后通过L1、L3的电流从原来的大小开始减小，L1与L3都不会闪亮一下，C、D错误．
5．解析：选B 电压表测量的为交流电的有效值，故任意时刻的示数都是电阻R2两端的电压，故不为零，故A错误；升压变压器输入端电压有效值为220 V，根据电压与匝数成正比知，副线圈两端电压为22 000 V，所以输电线中的电流I＝＝ A＝30 A，输电线损失的电压ΔU＝IR＝30×50 V＝1 500 V，输电线路损耗功率ΔP＝ΔUI＝1 500×30 W＝45 kW，故B正确；当传感器R2所在处出现火警时其阻值减小，副线圈中电流增大，定值电阻的分压增大，所以电压表V的示数减小，故C错误；当传感器R2所在处出现火警时，副线圈电流增大，根据电流与匝数成反比知输电线上的电流增大，故D错误．
6.解析：选C 该电路的输入功率为4盏灯的功率总和，即Pab＝5 W＋5 W＋5 W＋10 W＝25 W．通过L1的电流I1＝1 A，根据输入功率等于输出功率可得U1I1＝20 W，解得U1＝20 V，故电源输入电压Uab＝U1＋UL1＝25 V．故选C．
7．B
8、解析：选D 因在0～t0时间内棒做匀加速直线运动，故在t0时刻F2大于棒所受的安培力，在t0以后，外力保持F2不变，安培力逐渐变大，导体棒做加速度越来越小的加速运动，当加速度a＝0，即导体棒所受安培力与外力F2相等后，导体棒做匀速直线运动，A错误；根据平衡条件可得FA＝F2，而FA＝BIL＝，解得vm＝，B错误；设在0～t0时间内导体棒的加速度为a，导体棒的质量为m，t0时刻导体棒的速度为v，通过导体棒横截面的电量为q，则有a＝，F2－＝ma，F1＝ma，联立解得a＝，C错误；通过导体棒横截面的电荷量q＝，而ΔΦ＝BΔS＝BLt0，联立解得q＝，D正确．
9. 解析：选AD 当合上开关S的一瞬时，线圈M产生的磁场向右，穿过线圈P的磁通量从无到有增加，则线圈P里感应电流磁场向左，根据右手螺旋定则可得电流方向a→b，故A符合题意，B不符合题意；当断开开关S的一瞬时，线圈M产生的磁场消失，穿过线圈P的磁通量从有到无减小，则线圈P里感应电流磁场向右，根据右手螺旋定则可得电流方向b→a，故C不符合题意，D符合题意．
10．解析：选CD 根据正弦式交流电最大值和有效值的关系可知，·＝·T，解得图乙中电压的有效值为110 V，A选项错误；电压表的示数为有效值，根据理想变压器电压和匝数的关系可知，＝，解得电压表示数U2＝22 V，B选项错误；R处出现火警时，阻值减小，流过的电流增大，故变压器输入电流增大，电流表示数增大，C选项正确；根据功率公式得，P＝I2R0，电阻R0消耗的电功率增大，D选项正确．
11．解析：选AC 根据左手定则可知，正离子向a侧偏转，则仪器显示a侧电势比c侧电势高，故A正确；根据qvB＝q可得U＝BDv，可知显示仪器的示数与污水中离子浓度无关，故B错误；若污水从右侧流入测量管，则受磁场力使得正离子偏向c侧，则c端电势高，显示器显示为负值，将磁场反向，则受磁场力使得正离子偏向a侧，则显示为正值，故C正确；污水流量Q＝Sv＝πD2×＝，则污水流量Q与U成正比，与D有关，与L无关，故D错误．
12．解析：选BC 导体棒在磁场外运动时，由图乙得：a1＝＝5 m/s2，由牛顿第二定律知：a1＝g sin α，可得α＝30°，故A错误；小灯泡正常发光时，I＝＝0.5 A，导体棒中的电流也为I＝0.5 A，导体棒达到最大速度时，I＝，其中R灯＝＝6 Ω，R12＝＝2 Ω，由图乙知最大速度为vm＝10 m/s，解得B＝0.5 T，故B正确；达到最大速度时，mg sin α＝BIl，解得m＝0.05 kg，故C正确；导体棒在磁场中滑行的距离x＝12.5－a1t2＝10 m，通过小灯泡的总电荷量q＝＝＝0.5 C，故D错误．
13、（每空2分，共12分）【答案】 球形 单分子油膜 直径
【详解】（1）[1][2][3]这种粗测方法是将每个分子视为球形，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为单分子油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的直径。
（2）[4]一滴酒精溶液中含有纯油酸的体积为
[5]形成油膜的面积
[6]油酸分子的直径
14、（每空2分，共8分）【答案】 3.0 闪亮一下再逐渐熄灭 b→a 13.5
【详解】（1）[1]由图可知，零时刻通过电感线圈L的电流为I0=1.5A
由欧姆定律 解得RL=﹣R=Ω﹣1.0Ω=3.0Ω
（2）[2]电路中电灯的电阻R1=5.0Ω，则通过灯泡的电流IL=A=1.2A＜1.5A
开关S接通一段时间后，L相当于一直流电阻，由以上的分析可知，L中的电流大于灯泡中的电流，断开瞬间，L相当于电源，给灯泡供电，灯泡将闪亮一下再逐渐熄灭；
（3）[3]断开开关后，L中的电流方向不变，所以通过电灯的电流方向为 b→a方向；
（4）[4]断开开关后，通过线圈的最大电流为1.5A，则线圈的自感电动势
E’=I（R+R1+RL）=1.5×（1.0+5.0+3.0）V=13.5V
15（3+3+3=9分）【答案】（1）8 V；（2）2.88 W；（3）0.004 C
【详解】（1）由瞬时值表达式可知线圈中感应电动势的最大值
（2）产生的交流电的电流有效值
小灯泡消耗的电功率P=I2R=2.88 W
（3）0～时间内电流的平均值
通过小灯泡的电荷量
16、（7+4=11分）【答案】（1）38.4kW；（2）240V
（1）所有电灯正常发光时消耗的功率
当灯正常发光时，降压变压器副线圈两端电压
降压变压器原、副线圈两端电压之比 解得
两变压器之间输电线上的电流
输电线总电阻
输电线上损失的功率
所以
即所购发电机额定功率不得低于38.4kW。
（2）要保证所有灯能正常发光，则升压变压器副线圈两端电压
故升压变压器原线圈两端电压
17．（6+6=12分）答案：(1)0.8 N(2)1.2 J
解析：(1)由图乙可知，金属棒ab刚进入磁场时速度v0＝4 m/s，
此时，感应电动势E＝BLv0 感应电流I＝
安培力的大小F安＝BIL 解得F安＝＝0.8 N.
(2)设金属棒在磁场中最大速度为vm，此时安培力与恒力F大小相等，则有F＝
代入数据解得vm＝10 m/s
设金属棒通过磁场的过程中回路产生的总热量为Q，由功能关系，得
Fd＝mv－mv＋Q解得Q＝2 J
所以电阻R产生的热量QR＝Q＝1.2 J.
18．（2+6=8分）①，②匀加速直线运动，
解析：①导体杆切割磁感线产生电动势，则电容器两端电压为
电荷量为
②对导体杆由牛顿第二定律得
其中
整理得
则导体杆做匀加速直线运动，导体杆在时间t内通过的位移诸城繁华中学2022级高二下学期第1次月考
物 理 试 题 2024.4
一、单项选择题(本题共8小题，每小题3分，共24分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)
1．如图所示，垂直于纸面的匀强磁场磁感应强度为B.纸面内有一正方形均匀金属线框abcd，其边长为L，总电阻为R，ad边与磁场边界平行，线框在水平向左的拉力作用下以速度v匀速进入磁场，则在线框进入磁场的过程中( )
A．线框中感应电流的方向沿顺时针方向
B．拉力的大小等于
C．ad边两端的电压为BLv
D．克服安培力做的功为
2．如图所示，绝缘水平面上有两条平行光滑长直导轨，导轨左端接有电阻R，电阻为r的金属棒AB垂直跨放在导轨上且与导轨接触良好，其他电阻不计，两导轨间存在竖直向下的匀强磁场．给AB以水平向右的初速度v0并开始计时，下面四幅反映AB的速度v随时间t变化规律的图象中，可能正确的是( )
3.用柔软的细金属丝弯成一个矩形闭合线框，用绝缘细线将其悬挂起来，如图所示，若匀强磁场与线框平面垂直，开始时磁场很强，当磁场均匀减弱时，下列说法正确的是( )
A．细线可能断掉 B．线框将会收缩
C．线框可能变成圆形 D．线框绕过a的竖直轴转动
4．如图所示，电路中有三个相同的灯泡L1、L2、L3，电感线圈L的电阻可忽略，D为理想二极管，下列说法正确的是( )
A．闭合开关S的瞬间，L3立即变亮，L1、L2逐渐变亮
B．闭合开关S的瞬间，L2、L3立即变亮，L1逐渐变亮
C．断开开关S的瞬间，L2立即熄灭，L1先变亮一下然后才熄灭
D．断开开关S的瞬间，L2立即熄灭，L3先变亮一下然后才熄灭
5．图甲所示为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器，升压变压器原、副线圈匝数比为1∶100，其输入电压如图乙所示，远距离输电线的总电阻为50 Ω.降压变压器右侧部分为火灾报警系统原理图，其中R1为一定值电阻，R2为用半导体热敏材料制成的传感器，当温度升高时其阻值变小，电压表V可以显示加在报警器两端的电压(报警器未画出).未出现火警时，升压变压器的输入功率为660 kW.下列说法中正确的是( )
A．0.01 s时刻，电压表的示数是0 V
B．未出现火警时，远距离输电线路损耗的功率为45 kW
C．当传感器R2所在处出现火警时，电压表V的示数变大
D．当传感器R2所在处出现火警时，输电线上的电流变小
6．如图所示为含有理想变压器的电路，图中的三个灯泡L1、L2、L3都标有“5 V 5 W”字样，L4标有“5 V 10 W”字样，若它们都正常发光，不考虑导线的能耗，则该电路的输入功率Pab和输入电压Uab应为( )
A．20 W 25 V B．20 W 20 V
C．25 W 25 V D．25 W 20 V
7．空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，一圆形硬质导线固定在纸面内，如图（甲）所示。磁感应强度B随时间t的变化关系如图（乙）所示，时刻磁场方向垂直纸面向里。取纸面内垂直连线向上为安培力的正方向，在时间内，圆形导线劣弧受到该磁场对它的安培力F随时间t的变化关系图为（ ）
A． B．
C． D．
8．如图甲所示，间距为L的光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B，轨道左侧连接一定值电阻R.垂直导轨的导体棒ab在水平外力F作用下沿导轨运动，F随t变化的规律如图乙所示．在0～t0时间内，棒从静止开始做匀加速直线运动．乙图中t0、F1、F2为已知，棒接入电路的电阻为R，轨道的电阻不计．则下列说法正确的是( )
A．在t0以后，导体棒一直做匀速直线运动
B．导体棒最后达到的最大速度大小为
C．在0～t0时间内，导体棒的加速度大小为
D．在0～t0时间内，通过导体棒横截面的电量为
二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分．在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求．全选对的得4分，选对但不全得2分，有选错的得0分)
9. 如图所示，线圈M和线圈P绕在同一个铁芯上．在开关S闭合、断开的过程中，有关通过电流表的感应电流方向，下列判断正确的是( )
A．开关闭合瞬间，电流方向a→b
B．开关闭合瞬间，电流方向b→a
C．开关断开瞬间，电流方向a→b
D．开关断开瞬间，电流方向b→a
10．如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数之比为5∶1，原线圈接入图乙所示的电压，副线圈接火灾报警系统(报警器未画出)，电压表和电流表均为理想电表，R0为定值电阻，R为半导体热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小．下列说法中正确的是( )
A．图乙中电压的有效值为220 V
B．电压表的示数为44 V
C．R处出现火警时电流表示数增大
D．R处出现火警时电阻R0消耗的电功率增大
11．去年底，我省启动“263”专项行动，打响碧水蓝天保卫战．暗访组在某化工厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，测量管由绝缘材料制成，其长为L、直径为D，左右两端开口，匀强磁场方向竖直向下，在前后两个内侧面a、c固定有金属板作为电极．污水充满管口从左向右流经测量管时，a、c两端电压为U，显示仪器显示污水流量Q(单位时间内排出的污水体积).则( )
A．a侧电势比c侧电势高
B．污水中离子浓度越高，显示仪器的示数将越大
C．若污水从右侧流入测量管，显示器显示为负值，将磁场反向则显示为正值
D．污水流量Q与U成正比，与L、D无关
12．如图甲所示，AB、CD是间距l＝1 m的足够长的光滑平行金属导轨，导轨平面与水平面夹角为α，在虚线下方的导轨平面内存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场，导轨电阻不计，长为1 m的导体棒ab垂直AB，CD放置在导轨上，导体棒电阻R＝2 Ω；AB、CD右侧连接一电路，已知灯泡L的规格是“3 V 1.5 W”，定值电阻R1＝3 Ω、R2＝6 Ω，在t＝0时，将导体棒ab从某一高度由静止释放，导体棒的速度—时间图象如图乙所示，其中OP段是直线，PM段是曲线，M点后是水平直线．若导体棒沿导轨下滑12.5 m时，导体棒达到最大速度，并且此时灯泡L正常发光．假设灯泡的电阻恒定不变，重力加速度g＝10 m/s2，则下列说法正确的是( )
A．α＝37°
B．匀强磁场的磁感应强度大小B为0.5 T
C．导体棒的质量为0.05 kg
D．从导体棒由静止释放至速度达到最大的过程中，通过小灯泡的电荷量为1 C
三、非选择题(本题共6小题，共60分)
13．在粗测油酸分子大小的实验中，具体操作如下：
① 取油酸mL注入250 mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到250 mL的刻度为止，摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸的酒精溶液；
② 用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒达到 mL为止，恰好共滴了100滴；
③ 在边长约40cm的浅水盘内注入约2cm深的水，将细石膏粉均匀地撒在水面上，再用滴管吸取油酸的酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴溶液，酒精挥发后，油酸在水面上尽可能地散开，形成一层油膜，膜上没有石膏粉，可以清楚地看出油膜轮廓；
④ 待油膜形状稳定后，将准备好的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上绘出油酸膜的形状；
⑤ 将画有油酸膜形状的玻璃板放在边长为1.0 cm的方格纸上，算出完整的方格有67个，大于半格的有14个，小于半格的有19个。
（1）这种粗测方法是将每个分子视为 ，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为 ；这层油膜的厚度可视为油酸分子的 。
（2）利用上述具体操作中的有关数据可知一滴油酸的酒精溶液含油酸为 ，油膜面积为 ，求得的油酸分子直径为 m。（结果全部取2位有效数字）
14．图甲为某同学研究自感现象的实验电路图，用电流传感器显示各时刻通过线圈L的电流。电路中电灯的电阻R1=5.0Ω，定值电阻R=1.0Ω，A、B间电势差UAB=6.0V，开关S原来闭合，电路处于稳定状态，在t1=1.0×10﹣3s时刻断开开关S，该时刻前后电流传感器显示的电流I随时间t变化的图线如图乙所示。
（1）线圈L的直流电阻RL= Ω；（结果保留两位有效数字）
（2）闭合开关一段时间后，开关断开时，看到的现象是 ；
（3）断开开关后，通过电灯的电流方向 （填：a→b或b→a）。
（4）断开开关瞬间，线圈产生的自感电动势为 V。
15．（9分）如图甲所示，一固定矩形导体线圈水平放置，线圈两端接一小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场。已知线圈匝数n=100匝，电阻r=1.0 Ω，所围成的矩形的面积S=0.040 m2，小灯泡的电阻R=9.0 Ω，磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为，其中Bm为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期。不计灯丝电阻值随温度的变化，求：（1）线圈中产生感应电动势的最大值；（2）小灯泡消耗的电功率；
（3）在磁感应强度变化的时间内，通过小灯泡的电荷量。
16．（11分）为保证教学工作正常开展，防止停电事故发生，学校计划购置一台应急备用发电机。要求如下：一是要保证全校88间教室所有日光灯能正常发光；二是为避免噪音干扰，发电机需远离教学区；三是尽量利用已有设备和线路。为此，物理老师调查后得到以下数据：学校每间教室有日光灯10盏，每盏40W，额定电压均为220V；发电机安装位置距离并网接口约500米，此段所用电线每米电阻约，其余部分电阻不计；学校已有升压变压器和降压变压器各一台，升压变压器匝数比为，降压变压器的匝数比为，两变压器均可视为理想变压器，物理老师画出示意图如图所示。则：
（1）购买的发电机功率P应不小于多少？
（2）发电机输出的电压U是多少才能保证日光灯正常发光？
17．(12分)如图甲所示，水平面上固定着两根间距L＝0.5 m的光滑平行金属导轨MN、PQ，M、P两点间连接一个阻值R＝3 Ω的电阻，一根质量m＝0.2 kg、电阻r＝2 Ω的金属棒ab垂直于导轨放置．在金属棒右侧两条虚线与导轨之间的矩形区域内有磁感应强度大小B＝2 T、方向竖直向上的匀强磁场，磁场宽度d＝5.2 m．现对金属棒施加一个大小F＝2 N、方向平行导轨向右的恒力，从金属棒进入磁场开始计时，其运动的v t图象如图乙所示，运动过程中金属棒与导轨始终保持良好接触，导轨电阻不计．求：
(1)金属棒刚进入磁场时所受安培力的大小F安；
(2)金属棒通过磁场过程中电阻R产生的热量QR.
18．（8分）水平面上有两根足够长的光滑平行金属导轨，两导轨间距为d，在导轨上有质量为m的导体杆。整个装置处于方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中。现用一水平恒力F向右拉动导体杆由静止开始运动，杆与轨道之间的摩擦和空气阻力，以及导轨的电阻均可忽略不计。假设导轨长度足够长，磁场的范围也足够大，在整个运动过程中杆与轨道保持垂直且良好接触。若导体杆的电阻可忽略不计，在导轨之间接有一电容为C的不带电的电容器，如图乙所示，在电容器不会被击穿的情况下，
①电容器极板上积累的电荷量与金属棒速度大小v的关系；
②请分析说明导体杆运动的性质，并求出导体杆在时间t内通过的位移s大小。
