江苏省南京市镇江地区联合体2023-2024学年高二下学期3月学情检测物理试卷（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE1高二年级第二学期三月学情检测物理试题一、单项选择题（共10题，每题4分，共计40分，每题只有一个选项最符合题意。）1.中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角，“以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图。结合上述材料，下列说法正确的是（）A.地理南、北极与地磁场的南、北极重合B.地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近C.地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行D.地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子无力的作用〖答案〗B〖解析〗A．根据题意可知，地理南、北极与地磁场存在一个夹角，为磁偏角，故两者不重合，故A错误；B．磁感线是闭合的，所以地球内部也存在磁场，由图磁场方向可知地磁南极在地理的北极附近，地磁北极在地理的南极附近，故B正确；C．由于地磁场的磁场方向沿磁感线切线的方向，故只有赤道处地磁场的磁场方向才与地面平行，故C错误；D．射线是带电的粒子，在赤道处，运动方向垂直磁场方向，根据左手定则可得射向赤道的粒子受到洛伦兹力的作用，故D错误。故选B。2.如图所示，在边界PQ上方有垂直纸面向里的匀强磁场，一对正、负电子同时从边界上的O点沿与PQ成角的方向以相同的速度v射入磁场中，则正、负电子（）A.在磁场中的运动时间相同 B.在磁场中运动的位移相同C.出边界时两者的速度相同 D.正电子出边界点到O点的距离更大〖答案〗C〖解析〗A．两粒子在磁场中运动周期为则知两个离子圆周运动的周期相等。根据左手定则分析可知，正离子逆时针偏转，负离子顺时针偏转，作出两粒子的运动轨迹，如图所示两粒子重新回到边界时正离子的速度偏向角为2π-2θ，轨迹的圆心角也为2π-2θ，运动时间同理，负离子运动时间时间不相等，故A错误；BD．根据洛伦兹力提供向心力，则有得由题q、v、B大小均相同，则r相同，根据几何知识可得，重新回到边界的位置与O点距离S=2rsinθr、θ相同，则S相同，故两粒子在磁场中运动的位移大小相同，方向不同，故BD错误；C．正负离子在磁场中均做匀速圆周运动，速度沿轨迹的切线方向，根据圆的对称性可知，重新回到边界时速度大小与方向相同，故C正确。故选C。3.利用质谱仪可以分析同位素，如图所示，电荷量均为q的同位素碘131和碘127质量分别为m1和m2，从容器A下方的小孔S1进入电势差为U的电场，初速度忽略不计，经电场加速后从S2射出，垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片D上。则照相底片上碘131和碘127与S2之间的距离之比为（）A. B. C. D.〖答案〗C〖解析〗粒子在电场中加速时，有qU＝mv2设粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径为R，则有Bqv＝联立以上两式解得所以照相底片上碘131和碘127与S2之间的距离之比为故选C。4.如图所示，匝正方形闭合金属线圈abcd边长为，电阻为。线圈处于磁感应强度大小为的匀强磁场中，绕着与磁场垂直且与线圈共面的轴以角速度匀速转动，ab边距轴。则（）A.若从图示时刻开始计时，则感应电动势的一表达式：B.感应电动势的有效值为：C.从图示时刻开始转动的过程中，线圈中流过的电荷量为：D.从图示时刻开始转动的过程中，线圈产生的焦耳热为：〖答案〗C〖解析〗AB．感应电动势的最大值为解得有效值为由图可知，此时线圈平面与磁场方向平行，开始计时e的瞬时值表达式为故A、B错误；C．从图示时刻开始转动的过程中，平均感应电动势为平均感应电流通过电阻R的电荷量为联立解得故C正确；D．电流的有效值为从图示时刻开始转动所用时间为从图示时刻开始转动产生的焦耳热为解得故D错误。故选C。A.α粒子在磁场中做圆周运动的周期逐渐变大B.α粒子被加速是从磁场中获得能量C.α粒子从D形盒射出时的动能Ek=D.交流电源的频率为〖答案〗C〖解析〗A．根据洛伦兹力提供向心力有解得则周期为可知周期不变，故A错误；B．由于洛伦兹力并不做功，被加速的粒子不可能从磁场中获得能量，而离子通过电场时有qU=∆Ek故离子是从电场中获得能量，故B错误；C．根据洛伦兹力提供向心力有解得α粒子获得的最大动能故C正确；D．交变电场的周期应与带电粒子运动的周期相等，而带电粒子在匀强磁场中运动的周期所以交变电流周期应为，故D错误。故选C。6.下列有关磁现象的四种模型对应的物理规律，说法正确的是（）A.电磁炮的基本原理是电能转化为机械能，是一种安培力做正功的电动机模型B.磁块在铝管中由静止开始下落做的是自由落体运动C.对甲图，双线绕法可减小绕线的漏磁现象，以此来减小磁场能的损失D.对于丁图，磁场的变化导致磁通量变化，激发出感生电场，使电子受电场力而运动，形成感应电流的本质是电磁阻尼〖答案〗A〖解析〗A．电磁炮的基本原理是电能转化为机械能，是一种安培力做正功的电动机模型，故A正确；B．铝管可以看做闭合回路，磁块能产生磁场，在下落的过程中会由于电磁感应现象，产生涡流与电磁阻尼，不能做自由落体运动，故B错误；C．双线绕法可减小电磁感应现象，以此来减小电阻的感抗，故C错误；D．对于丁图，磁场变化导致磁通量变化，激发出感生电场，使电子受电场力的作用而加速运动，形成感应电流，其本质是电磁驱动，故D错误。故选A。7.如图所示，两个完全相同的灯泡A、B与定值电阻的阻值均为R，L为自感系数很大的线圈，其直流电阻小于R。下列说法中正确的是（  ）A.S闭合时，B灯先亮，稳定后A灯比B灯暗B.S闭合时，B灯先亮，稳定后两灯一样亮C.S由通路断开时，A灯逐渐熄灭，B灯立即熄灭D.S由通路断开时，B灯会闪亮一下再逐渐熄灭〖答案〗D〖解析〗AB．S闭合时，B灯先亮，A灯支路由于线圈自感电动势阻碍电流的增加，则电流逐渐变大，则A灯逐渐亮起来，因A灯所在支路直流电阻较小，可知最后稳定后A灯较亮，故AB错误；CD．S由通路断开时，原来通过B灯的电流立即消失，而A灯支路由于线圈产生自感电动势阻碍电流减小，则线圈相当电源，在A灯、电阻R以及B灯中重新形成回路，由于断开前A灯电流较大，则使得B灯会闪亮一下再逐渐熄灭，故C错误，D正确。8.图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为理想交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向匀速转动，产生的电动势随时间变化的图像如图乙所示。已知发电机线圈电阻为，外接一只阻值为的电阻，不计电路的其它电阻，则（）A.电流表的示数为0.31AB.0.02s时线圈平面与磁场方向垂直C.线圈转动的角速度为D.在线圈转动一周过程中，线圈电流方向改变50次〖答案〗B〖解析〗A．电动势的有效值为电流表的示数为干路电流，则有故A错误；B．根据图乙可知，0.02s时刻，感应电动势的瞬时值为0，表明0.02s时刻，线圈处于中性面，此时线圈平面与磁场方向垂直，故B正确；C．线圈转动的角速度为故C错误；D．线圈每经过中性面一次，电流改变一次，可知，在线圈转动一周过程中，线圈电流方向改变2次，故D错误。9.空间中存在方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图（a）中虚线所示，一硬质细导线的电阻率为、横截面积为，将该导线做成半径为的圆环固定在纸面内，圆心在上。时磁感应强度的方向如图（a）所示。磁感应强度随时间的变化关系如图（b）所示，则在到的时间间隔内（）A.圆环所受安培力的方向始终不变B.圆环中的感应电流始终沿逆时针方向C.圆环中的感应电流大小为D.圆环中的感应电动势大小为〖答案〗C〖解析〗AB．根据B-t图像，由楞次定律可知，线圈中感应电流方向一直为顺时针；在t0时刻，磁场的方向发生变化，故安培力方向在t0时刻发生变化，t=0至t=t0时段，安培力向左；t=t0至t=t1时段，安培力向右，故AB错误；CD．由闭合电路欧姆定律得又根据法拉第电磁感应定律得由电阻定律有联立解得故C正确，D错误。10.如图所示，某小型水电站发电机的输出功率，发电机的电压，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻，在用户端用降压变压器把电压降为。已知输电线上损失的功率，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是（）A.降压变压器的匝数比 B.降压变压器原线圈的电压C.升压变压器的匝数比 D.用户得到的电流〖答案〗B〖解析〗由输电线上损失的功率可得根据可得升压变压器的输出电压为则升压变压器的匝数比为降压变压器原线圈的电压为则降压变压器的匝数比为根据可得用户得到的电流为故选B。二、非选择题：共5题，共60分。（其中第12题~第15题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后〖答案〗的不能得分；有数值计算时，〖答案〗中必须明确写出数值和单位。）11.某同学完成“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验。他在实验室找到下列器材：A.可拆变压器（铁芯、两个已知匝数的线圈）B.条形磁铁C.开关、导线若干D.交流电压表E.直流电源F.低压交流电源（1）在本实验中，上述器材不需要的是______（填器材序号字母）；（2）实验室的可拆变压器如图所示。为了减小铁芯中的涡流，顶部铁芯条的硅钢片应平行于（）A.平面abcd B.平面abfe C.平面abgh D.平面aehd（3）该同学做实验时，保持原、副线圈的匝数不变，改变原线圈的输入电压，并对原线圈电压和副线圈电压做了测量，得到下表。组别123456782.304.606.698.8110.813.1015.2117.311.132.283.344.385.46.517.598.64根据表格数据，指出存在的安全隐患是______，有一组数据的记录不符合要求，是第______组；（4）该小组同学将原线圈接在交流电源上，将副线圈接在电压传感器（可视为理想电压表）上，观察到副线圈电压随时间t变化图像如图所示（周期未发生变化），在保证安全的前提下，该同学在时间内可能进行了下面哪个操作______。（选填选项前的字母）A.减少了原线圈匝数B.减少了副线圈的匝数C.增加了交流电源的频率〖答案〗（1）BE（2）D（3）使用低压交流电源的电压超过12伏5（4）A〖解析〗（1）探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验是用电磁感应定律原理，当初级线圈中通有交流电流时，会在铁芯中产生交流磁通，这个磁通会在次级线圈中感应出电压（或电流），所以不需要条形磁铁和直流电源，故填BE。（2）由图可知，根据楞次定律和右手螺旋定则，产生的涡旋电流的方向与面abcd平行，为了减小涡流在铁芯中产生的热量，相互绝缘的硅钢片应垂直面abcd，即平行于面aehd，故选D。[2]从数据记录的结果看，所有电压都是保留的两位小数，只有第五组的数据是保留了一位小数，故第五组数据的记录不符合要求，故填5。（4）根据理想变压器原副线圈电压与匝数关系得由图可知，副线圈的电压变大，那么当减少了原线圈的匝数，则副线圈的电压变大；当减少了副线圈的匝数，则副线圈的电压变小；当增加了交流电源的频率，则副线圈的电压不变。故选A。12.如图所示，金属杆的质量为m，长为l，通过的电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面为θ角斜向上，结果静止于水平导轨上。求：（1）金属杆受到的摩擦力；（2）金属杆对导轨的压力。〖答案〗（1）f=BIlsinθ，（2）FN=mg-BIlcosθ〖解析〗（1）对导体棒作受力分析有F安=BIl根据共点力的平衡有f=F安sinθ=BIlsinθ（2）竖直方向的受力有mg=FN+F安y=FN+BIlcosθ整理得FN=mg-BIlcosθ13.如图导体棒受外力作用在圆形轨道所围磁场中绕端点O以角速度，沿逆时针匀速转动。磁场区域的半径为，第一和第三象限的磁感应强度为，第二和第四象限的磁感应强度为，磁场均垂直于轨道平面，方向如图，导体棒两端分别与圆心O和金属导轨良好接触，接入电路中的电阻为，外电路电阻，电阻与圆心O和导轨上的N点连接，不计一切摩擦。求：（1）图中所示时刻导体棒OM两点之间的电势差；（M为此时导轨上的接触点）（2）图中理想电流表的示数（结果保留1位小数）；（3）为了维持导体棒匀速转动，外力在1分钟内做的功。〖答案〗（1）24V；（2）1.2A；（3）4320J〖解析〗（1）图中时刻，根据法拉第电磁感应定律得OM两点之间的电势差（2）若从导体棒刚进入第一象限开始计时，规定中电流向右为正方向，则AV根据有效值的定义可得解得电流表的示数（4）为了维持导体棒匀速转动，外力在1分钟内做的功14.如图，P、Q是两根固定在水平面内的光滑平行金属导轨，间距为L，导轨足够长且电阻可忽略不计。图中EFGH矩形区域有一方向垂直导轨平面向上、感应强度大小为B的匀强磁场。在时刻，两均匀金属棒a、b分别从磁场边界EF、GH进入磁场，速度大小均为；一段时间后，流经a棒的电流为0，此时，b棒仍位于磁场区域内。已知金属棒a、b相同材料制成，长度均为L，电阻分别为R和3R，a棒的质量为m，b棒的质量未知。在运动过程中两金属棒始终与导轨垂直且接触良好，a、b棒没有相碰，则：（1）时刻a棒产生的电动势大小为多少？方向？（2）时间内，通过b棒横截面的电荷量是多少？（3）时间内，b棒产生的焦耳热为多少？〖答案〗（1），方向由E指向F；（2）；（3）〖解析〗（1）由题知，a进入磁场的速度方向向右，a棒产生的电动势大小为方向由E指向F。（2）根据左手定则，可知a受到的安培力向左，b受到的安培力向右，由于流过a、b的电流一直相等，故两个力大小相等，则a与b组成的系统动量守恒。由题知，时刻流过a的电流为零时，说明a、b之间的磁通量不变，即a、b在时刻达到了共同速度，设为v。由题知，金属棒a、b相同材料制成，长度均为L，电阻分别为R和3R，根据电阻定律有得已知a的质量为m，设b的质量为，则有联立解得取向右为正方向，根据系统动量守恒有得