辽宁省名校联盟2024-2025学年高二下学期3月联考 物理试题（含解析）

辽宁省名校联盟2024-2025学年高二下学期3月联考物理试题
一、单选题（本大题共7小题）
1．下列物理量中，哪个物理量的单位不是“伏特”（　　）
A．电势 B．电动势 C．电势差 D．电势能
2．一矩形线框在匀强磁场中绕着与磁场垂直且与线框共面的轴匀速转动，线框中感应电动势随时间变化的图像如图所示，下列说法中正确的是（　　）
A．感应电动势的有效值为
B．感应电动势的瞬时值表达式为
C．此交变电流的频率为0.2 Hz
D．时，线框平面与磁场方向平行
3．如图所示，A，B是两个完全相同的小灯泡，是自感系数很大且电阻不计的电感线圈，电源内阻不计。若最初S是断开的，那么下列描述中正确的是（　　）
A．刚闭合S时，A灯立即亮，B灯延迟一段时间才亮
B．刚闭合S时，A灯延迟一段时间才亮，B灯立即亮
C．闭合S，电路稳定后，A灯变得比刚闭合S时更亮，B灯则会熄灭
D．闭合S，电路稳定后再断开S时，A灯会闪亮一下再熄灭
4．小型直流电动机（其线圈内阻为）与规格为“4V 4W”的小灯泡并联，再与阻值的电阻串联，然后接至的恒压电源上，如图所示，小灯泡恰好正常发光，电动机正常工作，下列说法正确的是（　　）
A．通过电动机的电流为0.6A B．电动机消耗的总功率为10W
C．电动机的输出功率为2W D．电动机的效率为
5．半导体材料的发展为霍尔效应的实际应用提供了高质量的换能器。如图所示，一块宽为，厚为，长为的长方体N型半导体，导电粒子为负电子，单位体积内自由电子数为，通入方向向右的恒定电流，将元件置于垂直上表面向下的匀强磁场中，磁感应强度为，元件的前、后表面间出现电压，其绝对值为。则（　　）
A．前表面的电势比后表面的电势低
B．若选择单位体积内自由电荷数值较大的半导体，其他条件相同，则更大
C．若选择宽度更小的半导体，其他条件相同，则更大
D．若选择厚度更小的半导体，其他条件相同，则更大
6．电磁俘能器可在汽车发动机振动时利用电磁感应发电实现能量回收，结构如图甲所示。两对永磁铁可随发动机一起上下振动，每对永磁铁间有水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小均为，磁场中，边长为、总电阻为的单匝正方形线圈竖直固定在减震装置上。某时刻磁场分布与线圈位置如图乙所示，永磁铁振动时磁场分界线不会离开线圈。如图乙，某时刻永磁铁相对线框竖直向上运动时，其速度大小为。下列说法正确的是（　　）
A．线圈中感应电流的方向为顺时针方向
B．线圈中电流的大小等于
C．线圈受到的安培力大小为
D．线圈受到的安培力大小为
7．如图所示，半径为的金属圆环，接有电阻均为的三根导电辐条、、，绕垂直于圆环平面、通过圆心的轴以角速度匀速转动，圆环上辐条互成角。圆环内，在圆心角为的扇形区域内存在垂直圆环平面向下磁感应强度为的匀强磁场，圆环及其他电阻不计，下列说法正确的是（　　）
A．当辐条在磁场中转动时，辐条上的热功率为
B．当辐条在磁场中转动时，辐条上的热功率为
C．当辐条在磁场中转动时，辐条上的热功率为
D．当辐条在磁场中转动时，辐条上的热功率为
二、多选题（本大题共3小题）
8．电磁学知识在科技生活中有广泛的应用。如图甲所示，磁块在铝管中由静止开始下落，与其所蕴含原理相同的是（　　）
A．图乙，直流电源驱动电动自行车电动机的工作过程
B．图丙，使用的有线话筒，往往在其外面套上金属外衣
C．图丁，运动的导体（转盘）处在通电线圈产生的磁场中
D．图戊，磁电式仪表里面的线圈常常用铝框做骨架
9．如图所示，两根长直导线竖直插入光滑绝缘水平桌面上的、两小孔中，为、连线的中点，连线上的、两点关于点对称。导线均通有大小相等、方向向上的电流。已知长直导线在周围产生的磁场的磁感应强度（式中是常数、是导线中的电流、为点到导线的距离）。一带负电的小球以初速度从点出发沿、连线运动到点，运动中小球一直未离开桌面。小球从点运动到点的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．小球做变速运动 B．小球做匀速直线运动
C．小球对桌面的压力一直在减小 D．小球对桌面的压力一直在增大
10．如图甲所示，平行光滑长直导轨、水平放置，间距，两导轨左端之间接有一定值电阻，导轨电阻不计。导体棒ab垂直于导轨放在距离导轨左端处，质量，接入电路的电阻，竖直方向的匀强磁场范围足够大，选竖直向下为正方向。从时刻开始磁感应强度随时间的变化关系如图乙所示，内ab棒固定不动。时给ab棒一个向右的速度，同时施加一方向水平的外力，使ab棒做的匀减速运动。下列说法正确的是（　　）
A．前2 s内电路中感应电流的大小为1.0 A
B．前3 s内通过金属棒中电流方向由到
C．前2 s内通过电阻的电荷量为3 C
D．ab棒向右运动且位移等于6.4 m时外力
三、实验题（本大题共2小题）
11．在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，某同学利用如图甲所示可拆式变压器进行研究。
（1）实验过程中，变压器的原、副线圈选择不同的匝数，利用多用电表测量相应电压并记录，如图乙，根据表格中的数据，在实验误差允许的范围内，可得出原、副线圈两端电压与匝数的关系为 （用、、和表示）。
（2）对于实验过程，下列说法中正确的有______。
A．本探究实验采用了控制变量法
B．变压器工作时副线圈电流的频率与原线圈不相同
C．因为实验所用电压较低，通电情况下可用手接触裸露的导线、接线柱
D．测量原、副线圈的电压时，可用直流电压表
（3）通过分析实验数据发现，每次实验，变压器副线圈输出电压总比理论值小，下列可能的原因，你认为不正确的是______。
A．变压器线圈中有电流通过时会发热
B．原线圈中电流产生的磁场能在向副线圈转移过程中有损失
C．原线圈输入电压发生变化
D．铁芯在交变磁场的作用下会发热
12．某同学自制了一个两挡位（“”“”）的欧姆表，其内部结构如图所示，通过调节滑动变阻器滑片的位置（分别置于“端”或“端”），虚线框内可实现电流表量程的改变。可用器材如下：
A．干电池（电动势，内阻不计）；
B．电流表G（满偏电流，内阻）；
C．定值电阻（阻值）；
D．滑动变阻器；
E．定值电阻、；
F．开关一个，红、黑表笔各一支，导线若干。
（1）黑表笔应该接在 （填“①”或“②”）接线柱。
（2）当滑片置于端，开关S置于端时，虚线框内电流表的量程是，此时为欧姆表的一挡位；当滑片置于端，开关S置于端时为欧姆表另一挡位，那么滑动变阻器的总阻值为 ，定值电阻的阻值为 。
四、解答题（本大题共3小题）
13．如图所示，由均匀的电阻丝制成的直径的圆形导线框，放在垂直导线框平面的匀强磁场中，磁感应强度大小，将、两点接入电源（内阻为）两端，通电线框所受安培力大小为，电阻丝单位长度的电阻。求：
（1）通电时理想电流表的示数；
（2）电源的电动势。
14．如图所示，在的空间中存在沿轴负方向的匀强电场，在第四象限的空间中，存在匀强磁场，磁场方向垂直平面（纸面）向外。有一带正电的粒子，经过轴上处的点时速率为、方向沿轴正方向，后经过轴上处的点进入磁场，偏转后垂直于轴从点（图中未画出）离开磁场，电场强度和磁感应强度均未知，不计粒子重力及阻力。求：
（1）粒子在磁场运动过程中离轴的最大距离；
（2）粒子从到的总时间。
15．如图所示，足够长的光滑等宽金属导轨固定在一水平面内，导轨宽度为，有垂直导轨平面向下的匀强磁场布满导轨，磁感应强度大小为。甲、乙、丙三个金属棒，依次跨放在导轨上，金属棒与导轨垂直、质量均为，金属棒接入电路的阻值分别为、、。其中乙、丙棒由绝缘轻杆连接。忽略导轨的电阻、所有摩擦以及金属棒和轻杆的可能形变和轻杆的质量，金属棒与导轨始终接触良好。现让金属棒甲在棒乙左侧以开始运动。
（1）求甲棒以速度运动瞬间，流过甲棒的电流大小；
（2）以甲棒获得速度开始到运动一段时间后乙棒速度为，求这一过程中甲棒产生的热量；
（3）甲棒以速度开始，为避免相撞，求甲棒距离乙棒的距离最小值。
参考答案
1．【答案】D
【详解】根据定义可知，电势、电动势、电势差的单位都是“伏特”，而电势能的单位是焦耳，所以单位不是“伏特”的是电势能，D正确。
2．【答案】B
【详解】由题图可知，线框中感应电动势的最大值为，其有效值为，A错误；由题图可知，角速度为，感应电动势瞬时值表达式为，B正确；，C错误；在时，，所以线圈平面与磁场方向垂直，D错误。
3．【答案】C
【详解】闭合S，电源开始给电路供电，所以灯泡A、B会同时变亮，A、B错误；待电路稳定后，由于线圈的电阻不计，B灯相当于与一段导线并联被短路，所以B灯将会熄灭，电源只给A灯供电，A灯将变得更亮，C正确；再断开S时，A灯与电路断开将立即熄灭，而B灯与电感线圈构成闭合电路，由于线圈的自感现象，B灯会先亮一下后再熄灭，D错误。
【关键点拨】自感现象的“三种状态”“一个特点”
1、“三种状态”
（1）通电瞬间可把电感线圈看成断路；
（2）断电瞬间电感线圈相当于电源，其电流由原值逐渐减小，不会发生突变（必须有闭合回路）；
（3）电流稳定时，电感线圈相当于导体电阻，理想线圈电阻为零，相当于导线。
2、“一个特点”
发生自感现象时，电流不发生“突变”。
4．【答案】C
【详解】小灯泡正常发光，则通过小灯泡的电流，通过电阻的电流，通过电动机的电流，A错误；电动机消耗的总功率，B错误；电动机线圈内阻的热功率
电动机的输出功率，C正确；电动机的效率，D错误。
5．【答案】D
【思路导引】本题考察霍尔效应，霍尔效应的题目可以先判断载流子的电性，在判断载流子在磁场中运动时受到的洛伦兹力的方向，当载流子受到的静电力与洛伦兹力平衡时，导体的两端面才会形成稳定的电势差。
【详解】根据左手定则可知，负电子受洛伦兹力指向后表面，可知前表面的电势比后表面高，A错误；由洛伦兹力和电场力平衡，再结合电流微观表达式，可得，可知电压U与宽度无关；选择单位体积内自由电荷数值较大的半导体，其他条件相同，则更小；选择厚度更小的半导体，其他条件相同，则更大，B、C错误，D正确。
6．【答案】D
【详解】永磁铁相对线圈上升，即线圈相对磁铁向下，根据右手定则，线圈中感应电流的方向为逆时针方向，A错误；ab和cd均切割磁感线，产生的电动势，所以电流为，B错误；ab和cd都受到安培力且方向相同，所以，C错误，D正确。
7．【答案】A
【详解】当辐条在磁场中转动时，辐条产生电动势，辐条和并联，总电阻为，电路总电阻为，辐条上的电流，热功率，A正确，B错误；当辐条在磁场中转动时，辐条产生电动势，辐条和并联，总电阻为，电路总电阻为，辐条上的电流，辐条上的电流，辐条热功率，C、D错误。
8．【答案】CD
【详解】图甲，磁铁在铝管中下落，原理是电磁阻尼。图乙，电动机的线圈通电后因受安培力作用而运动，A错误；图丙，静电屏蔽可以防止干扰信号从话筒线上侵入，B错误；图丁、戊，无论运动的导体还是铝框在磁场中都受到安培阻力作用，是电磁阻尼，C、D正确。
【知识归纳】电磁阻尼与电磁驱动的比较
电磁阻尼 电磁驱动
不同点 成因 由于导体在磁场中运动而产生感应电流，从而使导体收到安培力 由于磁场相对导体运动引起磁通量的变化而产生感应电流，从而使导体受到安培力
效果 安培力的方向与导体相对磁场的运动方向相反，阻碍导体运动 导体所受安培力的方向与导体运动方向相同，促进导体运动
能量转化 导体克服安培力做工，其他形式的能转化为电能，最终转化为内能 由于电磁感应，磁场能转化为电能，通过安培力做功，部分电能转化为导体的机械能，从而对外做功
相同点 两者都是电磁感应现象，都遵循楞次定律，都是安培力阻碍引起感应电流的磁场与导体间的相对运动
9．【答案】BC
【详解】已知长直导线在周围产生的磁场的磁感应强度，根据安培定则，结合磁感应强度的叠加原理可知，直线上靠近处的磁场方向垂直于向里，靠近处的磁场方向垂直于向外，磁场先减小，过点后反向增大，根据左手定则可知，带负电的小球受到的洛伦兹力，方向开始时竖直向下，大小逐渐减小，过点后洛伦兹力的方向向上，大小逐渐增大，小球在竖直方向受力平衡，则桌面对小球的支持力逐渐减小，根据牛顿第三定律可知，小球对桌面的压力一直在减小，C正确，D错误；结合上述可知，由于桌面光滑，小球仅在竖直方向上受到重力、洛伦兹力与支持力作用，在沿速度方向不受外力作用，小球所受外力的合力为0，则小球将做匀速直线运动，A错误，B正确。
10．【答案】AD
【详解】前2 s内电路中感应电动势，由闭合电路欧姆定律，前2 s内电路中感应电流为1.0A，A正确；前3s内穿过闭合回路的磁通量先向下减小后向上增加，则由楞次定律可知，电流方向由到，B错误；根据，前2 s内通过电阻的电荷量为2C，C错误；根据牛顿第二定律有，由运动学公式，联立解得，D正确。
11．【答案】（1）；　（2）A；　（3）C
【详解】（1）通过分析表中数据可得出结论，在误差允许的范围内，原副线圈的电压比与匝数比相等，即.
（2）当一个物理量与多个物理量相关时，应采用控制变量法，探究该物理量与某一个物理量的关系，A正确；由理想变压器原理可知，理想变压器原、副线圈两端的交变电流的频率相同，B错误；通电情况下不可用手接触裸露的导线、接线柱，因为会产生误差，C错误；变压器的电压是交流电压，因此不能用直流电压表，D错误。
（3）变压器线圈中有电流通过时会发热，线圈有直流电阻，在线圈上会产生分压，使输出电压减小，A正确，不符合题意；原线圈中电流产生的磁场能在向副线圈转移过程中有损失，即有漏磁现象，由能量守恒定律可知，使输出电压减小，B正确，不符合题意；原线圈输入电压发生变化，对原、副线圈电压的比值不会有影响，C错误，符合题意；铁芯在交变磁场的作用下会发热，使变压器输出的电能小于输入电能，使输出的电压减小，D正确，不符合题意。
12．【答案】（1）②；　（2）9；141
【详解】（1）根据“红进黑出”规律可知，欧姆表的黑表笔应与内部电源正极相连，所以黑表笔应该接在②接线柱。
（2）虚线框内的电流表，滑片置于端时，G满偏，定值电阻较小，此时干路电流较大，即此时为大量程，由于欧姆表的内阻等于中值电阻，等于电源电动势与改装电流表内阻之和，滑片置于端时，欧姆表内阻较小，即中值电阻较小，可知，此时对应欧姆表小倍率；同理，当滑片置于端时，电流表为小量程，对应欧姆表大倍率，倍率变化为10倍，所以端电流表小量程为端电流表大量程的，即端电流表小量程。将电流表由改装为，由并联结构有
代入数据得，当滑片置于端，开关S置于端时，结合上述可知，若设虚线框内改装后的电流表总内阻为，则有，又有欧姆表内阻，所以
13．【答案】（1）0.4A；　（2）0.4V
【详解】（1）设通过优弧的电流为，则通过劣弧的电流为，
有，，
解得。
（2）根据闭合电路欧姆定律有，
根据电阻并联规律有，
且，
解得。
14．【答案】（1）；　（2）
【详解】（1）粒子运动的轨迹如图所示
设粒子从到的时间为，刚进入磁场时速度与轴正方向夹角为，
则有，，，
解得，，，
最大距离，
解得。
（2）粒子在电场中运动的时间，
粒子在磁场中运动速度，
粒子在磁场中运动的时间，
解得，
Ｐ1到D的总时间，
综上可得。
15．【答案】（1）；　（2）；　（3）
【详解】（1）甲棒以速度运动瞬间，
产生的电动势为，
回路总电阻，
根据闭合电路欧姆定律可知，
流过甲棒的电流大小为，
联立解得。
（2）由于通过甲棒的电流等于通过乙、丙两棒的电流之和，可知甲棒受到的安培力与乙、丙两棒受到的安培力之和大小相等，方向相反，则甲、乙、丙三棒组成的系统满足动量守恒定律，
则有，
根据能量守恒定律，
则有，
甲棒产生的热量，
联立解得。
（3）当甲、乙、丙共速时距离有最小值，
此时由动量守恒有，
对甲，由动量定理有，
又有，，
联立解得。