四川省眉山市仁寿县多校2024-2025学年高二下学期4月期中 物理试题（含解析）

23级高二上学期期中校校联考
物理试题
满分100分，考试时间75分钟。
一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分）
1．家用电器通常不能直接接到380V的动力电路上，某种电器要求接到交变电压是的电源上使用，交变电压是由矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的。对于交变电压u，下列说法正确的是（　　）
A．用电压表测该电压其示数为
B．将该电压加在220的电阻两端，则该电阻消耗的电功率为220W
C．电流方向每秒改变50次
D．交流电的频率为50Hz，当t=0.1s时
2．某交流电源可在改变其输出电流的频率的同时保持其输出电压不变，现用此电源对如图所示的电路供电，灯A、B、C分别与电容C0、电感线圈L、定值电阻R串联，此时三只灯泡亮度相同。现保持电压不变，让频率变为原来的两倍，则三只灯泡的亮度变化是（　　）
A．A灯比原来亮
B．B灯比原来亮
C．C灯比原来亮
D．A、B、C三灯亮度仍然相同
3．电磁波已广泛运用于很多领域。下列关于电磁波的说法符合实际的是（　　）
A．根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度
B．常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机
C．电磁波不能产生衍射现象
D．变化的电场一定产生变化的磁场
4．如图所示，一正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，沿OO′观察，线圈逆时针转动，已知匀强磁场的磁感应强度为B，线圈匝数为n，边长为l，总电阻为R，转动的角速度为ω，则当线圈转至图示位置时（　　）
A．线圈中感应电流方向为abcda
B．线圈中感应电流为
C．穿过线圈的磁通量的变化率为0
D．线圈ab边所受的安培力的大小为，方向垂直纸面向外
5．如图所示为一理想变压器，其中a、b、c为三个额定电压相同的灯泡，电源电压。电源电压有效值为灯泡额定电压的4倍，三个灯泡刚好都正常发光。下列说法正确的是（　　）
A．三个灯泡的额定电压为2V
B．变压器原、副线圈匝数比为5：2
C．流过灯泡c的电流，每0.02s方向改变一次
D．此时灯泡a和b消耗的电功率之比为2：3
6．如图所示，一个竖直方置，匝数为n的矩形线圈abcd在水平向右的匀强磁场中以角速度ω匀速转动，转轴OO′与磁场方向垂直，线圈面积为S，磁感应强度大小为B，下列说法正确的是（　　）
A．线圈平面与磁场垂直时，磁通量为零
B．线圈平面与磁场垂直时，磁通量变化最快
C．线圈平面与磁场平行时，磁通量变化率最大
D．感应电动势最大值为BSω
7．某兴趣小组自制一小型发电机，使线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴转动，穿过线圈的磁通量随时间t按正弦规律变化的图象如图所示，线圈转动周期为T，线圈产生的电动势的最大值为。则（　　）
A．在时，线圈中产生的电流最大中
B．在时，线圈中的磁通量变化率最大
C．线圈中电动势的瞬时值
D．增大线圈转速，线圈中感应电动势的有效值不变
二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题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，有选错的得0分)
8．一矩形线圈绕垂直于匀强磁场方向、并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化情况如图所示，则下列说法中正确的是（ ）
A．每当感应电动势e变换方向时，穿过线圈的磁通量的绝对值都为最小
B．时刻穿过线圈的磁通量变化率为零
C．该图是从线圈平面与磁场方向平行时刻开始计时的
D．时刻穿过线圈的磁通量最大
9．如图所示，理想变压器的原副线圈上接入了四只完全相同的小灯泡，灯泡的阻值相同且恒定不变为2 Ω．原线圈一侧接电压为12 V的正弦交流电源，所有灯泡都处于正常发光状态．则（　　）
A．原副线圈匝数比为2︰1 B．原副线圈匝数比为1︰2
C．变压器输入电功率为9 W D．变压器输入电功率为18 W
10．如图所示，导体棒ab的两个端点分别搭接在两个竖直放置、半径相等的金属圆环上，两圆环所在空间处于方向竖直向下的匀强磁场中，圆环通过电刷与导线c、d相接。c、d两个端点接在匝数比n1：n2=10：1的理想变压器原线圈两端，变压器副线圈接一滑动变阻器R0，导体棒ab绕与ab平行的水平轴(即两圆环的中心轴，轴与环面垂直)OO’以角速度匀速转动．如果滑动变阻器连入电路的阻值为R时，电流表的示数为I，ab棒、圆环及接触电阻均不计，下列说法正确的是（　　）
A．变压器原线圈两端的电压
B．滑动变阻器上消耗的功率为
C．取ab在环的最低端时t=0，则导体棒ab中感应电流的表达式是
D．若c、d间改接电阻R’后电流表的示数不变，ab棒转过90°的过程中流过ab棒的电荷量可能为
三、实验题：本题共2小题，共12分。
11．在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器结构如图甲所示。
(1)变压器的铁芯，它的结构和材料是__________。（填字母）
A．整块硅钢铁芯 B．整块不锈钢铁芯
C．绝缘的铜片叠成 D．绝缘的硅钢片叠成
(2)观察两个线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数 。（填“多”或“少”）
(3)用匝数匝和匝的变压器，实验测量数据如表：
1.80 2.80 3.80 4.90
4.00 6.01 8.02 9.98
根据测量数据可判断原线圈匝数为 匝。（填“400”或“800”）
(4)图乙为某电学仪器原理图，图中变压器为理想变压器。左侧虚线框内的交流电源与串联的定值电阻可等效为该电学仪器电压输出部分，该部分与一理想变压器的原线圈连接；一可变电阻R与该变压器的副线圈连接，原、副线圈的匝数分别为、，在交流电源的电压有效值不变的情况下，调节可变电阻R的过程中，当 时，R获得的功率最大。
12．油酸酒精溶液的浓度为每1000mL油酸酒精溶液中有油酸0.5mL，用滴管向量筒内滴100滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加1mL。若把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成单分子油膜的形状如图所示。（以下计算结果均保留1位有效数字）
(1)若每一小方格的边长为10mm，则油酸薄膜的面积为 。
(2)每一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为 mL。
(3)根据上述数据，估算出油酸分子的直径为 m。
(4)为了尽可能准确地估测出油酸分子的大小，下列哪些措施是可行的______。
A．油酸浓度适当大一些
B．油酸浓度适当小一些
C．油酸扩散后立即绘出轮廓图
D．油酸扩散并待其收缩稳定后再绘出轮廓图
四、计算题：本题共3小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
13．（12分）如图甲所示，理想变压器原，副线圈匝数比，原线圈接在一电源上，副线圈接有一阻值的定值电阻。交流电压表和交流电流表均为理想电表。当电源电压随时间变化如图乙所示的正弦曲线时，求：
（4分）（1）电压表示数U；
（4分）（2）电流表示数I；
（4分）（3）原线圈的输入功率P。
14．（14分）如图所示，线圈的面积是，共有100匝；线圈电阻为1Ω，外接电阻，匀强磁场的磁感应强度为T，当线圈以50r/s的转速匀速旋转时，求
（3分）（1）若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；
（6分）（2）电路中电压表和电流表的示数各是多少？
（3分）（3）从计时开始，线圈转过的过程中，通过外电阻的电量为多少？
15．（16分）如图所示，某小型水电站发电机的输出功率P=100kW，发电机的输出电压为U1=250V，经升压变压器升压后向远处输电，输电线总电阻R线=8Ω，在用户端用降压变压器把电压降为U4=220V。已知输电线上损失的功率P线=5kW，假设两个变压器均是理想变压器，试求
（5分）（1）整个输电网络的输电效率（即用户实际消耗的功率占电源输出功率的百分比）；
（5分）（2）降压变压器的匝数比n3：n4；
（6分）（3）若因用户增加导致用户消耗功率达到211.2kW，且要求用户电压U4不变，输电网络的输电效率不能太低，则可调整发电机输出功率和降压变压器的匝数比以满足要求，求调整后降压变压器原、副线圈的匝数比和发电机的输出功率。
23级高二上学期期中校校联考
物理参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B A A B D C B BC AC BD
1．B
【详解】A．电压表读数为有效值，故其示数应为
A错误；
B．电阻消耗的功率为
B正确；
C．该交流电的频率为
该交流电的周期为
电流方向改变次数n为
联立解得
C错误；
D．由C分析可知，交流电的频率为50Hz，当t=0.1s时有
D错误。
故选B。
2．A
【详解】由于频率变为原来的两倍，即交流电的频率变大，根据
可得线圈的感抗变大，B灯比原来暗；
根据
可得电容器的容抗变小，A灯比原来亮；
而频率对电阻没影响，C灯亮度不变。故A正确，BCD错误。
故选A。
【点睛】当交变电流的频率变大时，线圈的感抗变大，电容器的容抗变小，因此A变亮，B变暗。又因为电阻在直流和交流电路中起相同的作用，故C灯亮度不变。
3．A
【详解】A．由于波源与接受者的相对位移的改变，而导致接受频率的变化，称为开普勒效应，所以可以判断遥远天体相对于地球的运动速度。故A正确；
B．常用的遥控器通过发出红外线脉冲信号来遥控电视机。故B错误；
C．电磁波能产生衍射现象。故C错误；
D．由麦克斯韦电磁场理论可知均匀变化的电场产生恒定的磁场。故D错误。
故选A。
4．B
【详解】A．依题意，当线圈转至图示位置时，ab边的瞬时速度垂直于纸面向外，由右手定则可判断线圈中感应电流方向为adcba。故A错误；
B．当线圈转至图示位置时，感应电动势为
线圈中感应电流为
故B正确；
C．根据法拉第电磁感应定律，可得
可知，穿过线圈的磁通量的变化率不为0。故C错误；
D．线圈ab边所受的安培力的大小为
联立，可得
方向垂直纸面向里。
故D错误。
故选B。
5．D
【详解】A．电源电压有效值
三个灯泡的额定电压为
故A错误；
B．三个灯泡刚好都正常发光，此时原线圈两端的电压为
副线圈两端的电压为
则变压器原、副线圈匝数比为
故B错误；
C．周期
而变压器不会改变交变电流的周期，故每0.02s电流方向改变两次，故C错误；
D．根据
因为a、b此时都能正常发光，故电压都为额定电压，根据
此时灯泡a和b消耗的电功率之比为2：3，故D正确。
故选D。
6．C
【详解】AB．磁场与线圈垂直时磁通量最大，感应电动势为零，磁通量的变化率为零，磁通量变化最慢，故AB错误；
CD．磁场与线圈平行时，磁通量为零，感应电动势最大，磁通量的变化率最大，感应电动势最大值为
故C正确，D错误。
故选C。
7．B
【详解】A．在时，磁场方向与线圈平面垂直，此时磁通量最大，但产生感应电流为0，故A错误；
B．在时，线圈中的磁通量为0，但感应电动势最大，由法拉第电磁感应定律
可知此时磁通量的变化率最大，故B正确；
C．t=0时，磁通量为0，线圈与磁感线的方向平行，此时的感应电动势线圈中的感应电动势最大，设为Em，所以线圈中电动势的瞬时值表达式为
故C错误；
D．线圈转速增大为原来2倍，则线圈中最大电动势为
可知最大电动势也增大2倍，所以感应电动势的有效值也增大2倍，即增大线圈转速，线圈中感应电动势的有效值增大，故D错误；
误；
故选B。
8．BC
【详解】A．每当e转换方向时，线圈与磁场垂直，线圈通过中性面时，磁通量最大，A错误；
B．t1时刻感应电动势为零，线圈通过中性面，磁通量最大，线圈平面和磁场方向垂直，磁通量的变化率为零，B正确；
C．由图可知，开始时刻，电动势最大，故应是从线圈平面与磁场方向平时的时刻开始计时，C正确；
D．t4时刻感应电动势最大，线圈通过与中性面垂直位置，磁通量最小，D错误。
故选ABC。
9．AC
【详解】AB．设灯泡正常发光电流为I，原线圈电流为I，副线圈电流为2I，根据变压器原理，匝数比与电流成反比，所以匝数比为2：1，A正确B错误．
CD．设灯泡正常发光电压为U，有 ，解得： ，所以副线圈电流 ，所以变压器输入功率为 ，C正确D错误．
10．BD
【详解】A．由变压器原副线圈两端得电压电流公式可知
得
因
得
故A错误；
B．由
故B正确；
C．ab在环的最低端时t=0，则导体棒ab中感应电流的表达式是
故C错误；
D．在cd端接电阻后，原电路得电压仍然不变是
因此电流表的示数不变可知电阻
故选项D可化为
而有电荷量得公式
交流电得电流最大值
旋转90度
联立可得
故D正确。
故选BD。
11．(1)D
(2)少
(3)800
(4)
【详解】（1）变压器的铁芯，它的结构和材料是绝缘的硅钢片叠成。
故选D。
（2）根据变流比可知，匝数少的线圈电流大，则应用较粗的导线，即导线粗的线圈匝数少。
（3）观察发现，总是略小于的一半，考虑变压器不是理想变压器，有漏磁现象，故是原线圈电压，根据变压比可知，原线圈匝数为800匝。
（4）将左侧虚线框内的交流电源与串联的定值电阻R0可等效为一个新电源，根据题意等效电动势为，内阻为R0，将右侧实线框 的变压器与可变电阻R等效为一个用电器，等效电阻为
理想变压器不消耗功率，则等效电阻消耗的功率等于可变电阻R消耗的功率，则有
根据数学函数规律可知，当效电阻等于可变电阻R时，消耗功率最大，则有
结合上述解得
12．(1)
(2)
(3)
(4)BD
【详解】（1）每个正方形的面积为
面积超过正方形面积一半的正方形的个数为80个，则油酸膜的面积约为
（2）每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积为
mL= mL
（3）把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，则分子的直径为
（4）为能形成单分子油膜，油膜浓度应适当小些；绘制轮廓图应在油酸扩散稳定后进行。
故选BD。
13．（1）20V；（2）2A；（3）40W
【详解】（1）由图乙知正弦交流电原线圈两端电压的有效值为
U1=30V
根据匝数比公式
解得电压表示数
（2）电流表示数
（3）根据匝数比公式
解得
原线圈的输入功率
14．（1）；（2）50A；200V（3）C
【详解】（1）线圈转动的角速度
感应电动势的最大值
从中性面开始计时瞬时值表达式为
（2）电动势的有效值为
电流表示数
电压表示数
（3）根据
从计时开始，线圈转过的过程中
15．（1）；（2）；（3）；240kW
【详解】（1）输电效率
（2）输电线电流I3，由
得
对用户，由
得
由理想变压器的电流与匝数的关系可得
（3）由输电线路的关系
，
可得
U2=4000V
当用户消耗功率达到P′=211.2kW后
，
，
解得
由
可得
由于I2′=I3′，发电机的输出功率为