河北省邢台市五岳联盟2023-2024学年高二上学期12月月考物理试卷（ 含答案解析 ）

2023—2024学年高二（上）第三次月考物理本试卷满分100分，考试用时75分钟。注意事项：1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。4.本试卷主要考试内容：人教版选择性必修第二册。一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28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.如图甲所示，把小灯泡与教学用发电机相连接，匀速转动手柄带动线圈在两磁极之间转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图乙所示，小灯泡正常发光。下列说法正确的是（）A.t=0时刻，线圈位于中性面B.t=0.01s时，穿过线圈的磁通量的变化率为零C.当线圈平面转到中性面时，穿过线圈的磁通量的变化率最大D.若加大线圈的转速，则小灯泡的亮度变暗【答案】A【解析】【详解】A．从图中可知，t=0时刻，穿过线圈的磁通量最大，磁感应强度垂直于线圈平面，线圈位于中性面，A正确；B．t=0.01s时，穿过线圈的磁通量为0，磁通量的变化率最大，B错误；C．当线圈平面转到中性面时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为0，C错误；D根据可知，加大线圈的转速，产生的电动势的最大值增大，有效值增大，小灯泡的功率变大，灯泡变亮，D错误。故选A。2.如图所示，a、b、c为三根与纸面垂直的固定长直导线，其截面位于等边三角形的三个顶点上，bc沿水平方向，导线中均通有大小相等的电流，方向如图所示，则导线a受到的安培力方向（）A.竖直向上 B.竖直向下 C.水平向左 D.水平向右【答案】C【解析】【详解】因“同向电流相互吸引，异向电流相互排斥”，则b对a吸引，方向沿ab方向；c对a排斥，方向沿ca方向，因两个力等大且互成120°角，可知合力方向水平向左故选C。3.在学校食堂就餐刷卡时，听到“嘀”的声音，表示刷卡成功。餐卡内部有由电感线圈L和电容C构成的LC振荡电路。刷卡时，读卡机向外发射某一特定频率的电磁波，IC卡内的LC振荡电路产生电谐振，线圈L中产生感应电流，给电容C充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输。若某时刻线圈产生的磁场方向和电容器内的电场方向如图所示，下列说法正确的是（）A.该时刻电容器正在放电 B.电路中电流正在增大C.线圈中的磁场能正在增大 D.电容器内的电场强度正在增大【答案】D【解析】【详解】根据右手螺旋定则可知，线圈中电流方向从上到下，而电容器两极板间电场从下到上，可知电容器正在充电，电流正在减小，线圈的磁场能正在减小，电容器带电量增加，则两板间电场强度正在增大，选项ABC错误，D正确。故选D。4.如图甲所示，交流发电机的矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，穿过该线圈的磁通量φ随时间t的变化规律如图乙所示。线圈的匝数为10，电流表A可看作理想电流表。下列说法正确的是（）A.1min内电流方向改变30次 B.时感应电动势最大C.t=0.5s时交流电流表示数为零 D.线圈感应电动势的最大值为2V【答案】D【解析】【详解】A．由图像可知周期为所以1min内经历30个周期，一个周期电流方向变两次，故1min内电流方向改变60次，故A错误；B．根据法拉第电磁感应定律，由图乙知时，磁通量的变化率为零，所以此时感应电动势为零，最小，故B错误；C．交流电流表示数为有效值，不等于零，故C错误；D．由图乙知，则交流发电机线圈转动一周的过程中，线圈中感应电动势的最大值为故D正确。故选D。5.“西电东送”就是把煤炭、水能、风能资源丰富的西部省区的能源转化成电力资源，输送到电力紧缺的东部沿海地区。远距离输电的电路示意图如图所示，升压变压器和降压变压器均为理想变压器且都有一个线圈可调，发电厂输出电压恒定，升压变压器和降压变压器之间输电线的总电阻R不变。在用电高峰期，用户耗电量的增大导致实际用户电压偏低，下列方案能使用户电压恢复并且能使输电线上消耗的功率减小的方案是（）A.仅将P1上调一点 B.仅将P2上调一点C.将P1、P2都下调一点 D.将P1上调一点、P2下调一点【答案】C【解析】【详解】设升压变压器的线圈匝数为、，降压变压器的线圈匝数为、，发电厂输出的电的电压不变，根据理想变压器两端的电压比等于匝数比，可得升压变压器的输出电压为将用户电阻等效在输电线上的电阻为把输电电路等效为闭合电路，有用电高峰的时候，变小，导致变大，从而用户耗电量的增大导致实际用户电压偏低，故将P1、P2都下调一点，减小，减小，可以使变小，能使输电线上消耗的功率减小，且使用户电压恢复。故选C。6.一个LC振荡电路中，线圈的自感系数为L，电容器的电容为C，电路的振荡周期为T。从电容器上电压达到最大值Um开始计时，在时间内，电路中的平均电流为（）A. B. C. D.【答案】C【解析】【详解】振荡电路电容器两端的电压如图振荡电路的振荡周期为从电压到最大值Um开始，在时间内，电量为平均电流为故选C。7.转速传感器用来检测齿轮旋转速度，为汽车自动控制系统提供关键数据。转速传感器结构示意图如图甲所示，当齿轮转动时会导致感应线圈内磁通量变化，产生感应电流。当齿轮从图甲中位置开始计时，0~0.2s内车载电脑显示的电流信号如图乙所示，该齿轮共有12个凸齿。下列说法正确的是（）A.齿轮的转速为5r/sB.齿轮的旋转周期为2.4sC.t=0.1s时，感应线圈内磁通量变化率最大D.0.05s~0.15s内，感应线圈内磁通量的变化率先变大后变小【答案】B【解析】【详解】B．由图乙可知，电流信号的周期为0.2s，而齿轮共有12个凸齿，则齿轮的旋转周期为故B正确；A．齿轮的转速为故A错误；C．由图乙可知，t=0.1s时，感应电流为零，则感应电动势为零，所以感应线圈内磁通量的变化率为零，故C错误；D．0.05s~0.15s内，感应电流先减小后增大，则感应电动势先减小后增大，所以感应线圈内磁通量的变化率先变小后变大，故D错误。故选B。二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。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.车辆智能道闸系统的简化原理图如图甲所示，预埋在地面下的地感线圈L和电容器C构成LC振荡电路，当车辆靠近地感线圈时，线圈自感系数变大，使得振荡电流频率发生变化，检测器将该信号发送至车牌识别器，从而向闸机发送起杆或落杆指令。某段时间振荡电路中的电流一时间关系图像如图乙所示，则下列有关说法正确的是（）A.t1时刻电容器两端的电压为零B.时间内，线圈的磁场能逐渐增大C.汽车靠近线圈时，振荡电流的频率变小D.t3~t4时间内，汽车正在靠近地感线圈【答案】AC【解析】【详解】A．t1时刻电流最大，电容器极板上所带电荷量为0，根据可知，电容器两端的电压为零，A正确；B．时间内，电流减小，电流产生磁场，所以磁场能逐渐减小，B错误；C．当车辆靠近线圈时，线圈自感系数变大，根据可知，振荡电流的频率变小，C正确；D．从图乙中可知，在t3~t4时间内，震荡电流频率变大，根据可知，线圈自感系数变小，因为车辆靠近线圈时，线圈自感系数变大，所以D错误。故选AC。9.如图所示，间距为L的光滑平行直导轨倾斜固定放置，导轨平面的倾角为导轨上端接有阻值为R的定值电阻。垂直于导轨平面向上的有界磁场Ⅰ、Ⅱ的磁感应强度大小均为B，磁场的边界均垂直于导轨，两个磁场的宽度均为d，磁场Ⅰ的下边界与磁场Ⅱ的上边界间的距离也为d。质量为m、有效电阻为R的金属棒ab垂直导轨放置，离磁场Ⅰ上边界的距离为2d，由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与导轨垂直并接触良好，金属棒进入两个磁场时的速度相同，导轨电阻不计，重力加速度大小为g，则（）A.金属棒出磁场Ⅰ时的速度大小为B.金属棒通过磁场Ⅰ的过程中，通过电阻R的电荷量为C.金属棒通过磁场Ⅱ的过程中，金属棒克服安培力做的功与电阻R中产生的焦耳热相等D.金属棒通过两个磁场过程中，电阻R中产生的焦耳热为【答案】AD【解析】【详解】A．根据金属棒进两个磁场时速度相同可知，金属棒出磁场Ⅰ时的速度与金属棒从静止开始运动d距离时的速度相同，由可得故A正确；B．金属棒通过磁场Ⅰ的过程中，通过电阻的电量故B错误；C．金属棒通过磁场Ⅱ的过程中，金属棒克服安培力做的功与整个回路产生的焦耳热相等，C错误；D．设电阻上产生的焦耳热为，根据能量守恒有解得故D正确。故选AD。10.如图所示，利用一内阻不计的交流发电机通过理想变压器向定值电阻、供电。已知发电机线圈的匝数为N，面积为S，转动的角速度为，所在磁场的磁感应强度为B，理想交流电流表A、理想交流电压表V的示数分别为I、U，则（）A.从图示位置开始计时，发电机产生的感应电动势瞬时值B.发电机产生交流电压有效值为C.若发电机线圈的角速度变为，则电压表V的示数变为D.若发电机线圈的角速度变为，则电流表A的示数变【答案】BC【解析】【详解】A．图示位置为中性面位置，从中性面位置开始计时，发电机产生的感应电动势瞬时值为故A错误；B．发电机产生的交流为正弦式交流电，根据正弦式交流电电压有效值与峰值的关系有故B正确；CD．若发电机线圈的角速度变为，则变压器原线圈电压变为U1变为原来的一半，根据理想变压器规律，知变压器副线圈电压U2变为原来的一半，根据欧姆定律知变压器副线圈电流I2减为原来的一半，则原线圈电流I1也减为原来的一半，则电流表A的示数变，电压表的示数为则电压表V的示数变为，故C正确，D错误。故选BC。三、非选择题：共54分。11.把被测的力学量（如位移、力、速度等）转换成电容变化进而转变成电信号变化的传感器称为电容传感器。如图所示，当开关S从“1”拨到“2”时，由线圈L与电容C构成的回路中产生振荡电流，当被测物体在左、右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动，电容器的电容发生变化，振荡电流的频率发生变化。当被测物体向左移动时，电容器的电容___________，振荡电流的频率___________；某瞬间，电容器正在充电，则线圈的自感电动势正在___________。（均填“增大”或“减小”）【答案】①增大②.减小③.增大【解析】【详解】[1]根据平行板电容器电容的决定式可知，当被测物体向左移动时，增大，电容增大。[2]根据可知，电容增大，频率减小。[3]振荡电流的变化如图当电容器充电时，电流减小，但电流变化率增大，根据自感电动势定义式可知，自感电动势增大。12.力敏电阻被广泛应用于汽车电子、医疗设备以及工业机器人等领域。为了研究现有一可视为纯电阻的力敏电阻（型号FSR408）的电阻值随着表面所受压力的变化而变化的情况，新华中学课外兴趣小组的同学设计的实验电路如图所示，已知该力敏电阻的电阻值在100Ω~3000Ω之间变化。除了型号为FSR408的力敏电阻外，兴趣小组现有的器材还有：直流电源E（电动势约为6V，内阻约为1Ω）；电压表（量程为6V，内阻约为3kΩ）；电压表（量程为15V，内阻约为5kΩ）；电流计（量程为3mA，内阻为11Ω）；滑动变阻器R1（最大阻值为10Ω，额定电流为3A）；滑动变阻器R2（最大阻值为1kΩ，额定电流为0.5A）；开关及导线若干。（1）实验中要求尽量减小误差，应保证电表在测量时其最大示数超过量程的一半，则滑动变阻器应选择____（填“R1”或“R2”），电压表应选择____（填“”或“”）。（2）为了在实验中使电流计符合实验要求，需要给电流计____（填“串”或“并”）联一个阻值为____Ω的定值电阻，就可以将该电流计改装为量程36mA的电流表。（3）使用该电路测量时，由于电压表不是理想电表，因此测量值____（填“大于”或“小于”）真实值。（4）已知力敏电阻（型号FSR408）的电阻值随着表面所受压力的增大而减小。实验中先将滑动变阻器的滑片P移至左端，再闭合开关S1，在给该力敏电阻施加较大的压力时，开关S2需要处于____（填“断开”或“闭合”）状态。移动滑片P至合适位置，若此时电压表示数为量程的三分之二，电流表示数为量程的四分之三，则此时力敏电阻对应的阻值为____Ω（结果保留三位有效数字）。【答案】①.R1②.③.并④.1⑤.小于⑥.闭合⑦.148【解析】【详解】（1）[1][2]为了便于操作，则滑动变阻器应选择R1，为了保证电压表在测量时其最大示数超过量程的一半，电压表应选择。（2）[3][4]为了在实验中使电流表符合实验要求，需要给电流表并联一个小阻值的定值电阻，根据欧姆定律有解得（3）[5]使用该电路测量时，由于电压表的分流，使得电流测量值大于通过力敏电阻的真实电流，因此测量值小于真实值。（4）[6][7]根据题意可知，给该力敏电阻施加较大的压力时，力敏电阻的阻值较小，流过力敏电阻的电流较大，电流表应选择大量程，对应的开关S2需要闭合；根据欧姆定律，力敏电阻对应的阻值13.如图甲所示，某建筑物的入口为自动感应门，门框上沿中央安装有传感器。其工作原理如图乙所示，O为传感器位置，虚线围成的矩形是传感器的感应范围。当人或物体在感应范围内运动时，感应门立即以的加速度匀加速开门，而后立即以同样大小的加速度匀减速运动，当门的速度刚好为零时门完全开启（门打开后，保持打开状态不变，直到设定的时间内没有人或物体在感应范围内运动时关闭）。已知每扇门的宽度为OA是感应范围的轴线。（1）求门在开启过程中最大运动速度的大小；（2）当某人以的速度沿AO走向感应门，该人进门时入口宽度（每扇门各自移动了1m），求AO的长度y。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）根据运动学规律可知，门开启过程中匀加速阶段的位移根据对称性有解得（2）门开启过程中匀加速阶段的时间设该人从到的过程中所用时间为，门先做匀加速后做匀减速运动，则解得该人匀速运动，则解得14.如图所示，一个直径为D的半圆形线框，从上往下看，以ab为轴逆时针匀速转动，周期为T，ab的左侧有垂直于纸面向里（与ab垂直）的匀强磁场，磁感应强度大小为B。M和N是两个集流环，负载电阻为R，线框电阻为R0，摩擦和其他部分的电阻均不计，从图示位置开始计时。求：（1）线框转过时间内外力做的功；（2