2023-2024年山东省威海市乳山市银滩高级中学高二3月月考物理试题（解析版）

2023-2024学年度第二学期高二3月模块检测物理试题一、单选题1.下列现象中利用的原理不是利用电磁感应的是（）A.如图甲所示，真空冶炼炉外有线圈，线圈中通入高频交流电，炉内的金属能迅速熔化B.如图乙所示，安检门可以检测金属物品，如携带金属刀具经过时，会触发报警C.如图丙所示，放在磁场中的玻璃皿内盛有导电液体，其中心放一圆柱形电极，边缘内壁放一环形电极，通电后液体就会旋转起来D.如图丁所示，用一蹄形磁铁接近正在旋转的铜盘，铜盘很快静止下来【答案】C【解析】真空冶炼炉外中的线圈中通有高频交流电，从而在线圈中产生很强的变化的电磁场，最终导致炉内金属产生涡流，使得金属到达很高的温度从而熔化，利用了电磁感应的原理，故A正确，不符合题意；安检门利用涡流探测人身上携带的金属物品，原理是：线圈中交变电流产生的磁场，会在金属物品中产生变化的感应电流，而金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流，引起线圈中交变电流发生变化，从而被探测到，即利用了电磁感应的原理来工作，故B正确，不符合题意；放在磁场中的玻璃皿内盛有导电液体，其中心放一圆柱形电极，边缘内壁放一环形电极，从而使得圆柱形电极与边缘形成电流，电流在磁场中受到安培力的作用而发生转动，不是利用电磁感应的原理，故C错误，符合题意；用一蹄形磁铁接近正在旋转的铜盘，铜盘内部将会产生涡流，从而会很快静止下来，利用了电磁感应的原理，故D正确，不符合题意；故选C。2.如图所示，通过水平绝缘传送带输送完全相同的铜线圈，线圈等距离排列，且与传送带以相同的速度匀速运动。为了检测出个别未闭合的不合格线圈，让传送带通过一固定匀强磁场区域，磁场方向垂直于传送带运动方向，根据穿过磁场后线圈间的距离，就能够检测出不合格线圈。通过观察图形，判断下列说法正确的是（）A.若线圈闭合，进入磁场时，线圈中感应电流方向从上向下看为逆时针B.若线圈闭合，传送带以较大速度匀速运动时，磁场对线圈的作用力较大C.从图中可以看出，第个线圈是不合格线圈D.从图中可以看出，第个线圈是不合格线圈【答案】B【解析】若线圈闭合，进入磁场时，穿过线圈的磁通量向上增大，由楞次定律可知，线圈中的感应电流的磁场方向向下，所以感应电流的方向从上向下看是顺时针，故A错误；根据法拉第电磁感应定律，传送带以较大速度匀速运动时，线圈中产生的感应电动势较大，则感应电流较大，磁场对线圈的作用力较大，故B正确；由题图知第、、、、个线圈位置均匀，则都发生了相对滑动，而第个线圈没有向后滑动，则第个线圈不闭合，没有产生感应电流，是不合格线圈，故CD错误。故选B。3.如图所示，为一个单匝闭合矩形金属线框，已知的长度，的长度，线框电阻，图中虚线为匀强磁场的右边界（磁场左边界足够远），与线框的边平行，且将边等分，磁场的磁感应强度大小、方向垂直线框平面向里。时线框由图示位置开始绕边以角速度匀速转动，下列关于线框中感应电流随时间变化的图像可能正确的是（图像中只画了一个周期，图线均为正弦曲线，实线表示实际电流，虚线表示没有电流）（）A. B.C. D.【答案】A【解析】当线框从图示位置转过时，线框中的感应电动势和感应电流最大，且最大感应电动势,最大感应电流,线框转动周期，在线框从图示位置转动的一个周期中，在最初转过的和最后转过的，所对应时间为最初的和最后的时间内，由于线框在磁场方向的投影面积不变，即穿过线框的磁通量保持不变，因此在这两段时间内线框中没有感应电流，而在一个周期内中间的时间内，感应电流按正弦规律变化。故选A。4.如图甲所示，螺线管匝数，横截面积，螺线管导线电阻，电阻，磁感应强度的图像如图乙所示（以向右为正方向），下列说法正确的是（）A.通过电阻的电流方向不变 B.通过电阻的电荷量为C.电阻两端的电压为 D.时点的电势为【答案】D【解析】由法拉第电磁感应定律得，一个周期的时间内，前半个周期与后半个周期的电动势（电流）大小相等、方向相反，所以通过的电流方向在变化，故A错误；通过电阻的电荷量为，故B错误；电阻上的电压，故C错误；内点比点电势高，点的电势为，内，点比点电势低，点的电势为，故D正确。故选D。5.现代科学研究中常用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场加速电子设备。电子感应加速器主要由上、下电磁铁磁极和环形真空室组成。当电磁铁绕组通以变化的电流时，产生变化的磁场，穿过真空室所包围的区域内的磁通量也随时间变化，这时真空室空间内就产生涡旋电场，电子将在涡旋电场作用下得到加速。如图所示（上部分为侧视图、下部分为真空室的俯视图），若电子被“约束”在半径为的圆周上运动，当电磁铁绕组通有图中所示的电流时（）A.若电子沿逆时针运动，保持电流的方向不变，当电流增大时，电子将加速B.若电子沿顺时针运动，保持电流的方向不变，当电流增大时，电子将加速C.若电子沿逆时针运动，保持电流的方向不变，当电流减小时，电子将加速D.被加速时电子做圆周运动的周期不变【答案】A【解析】当电磁铁绕组通有图中所示的电流时，由安培定则知，将产生向上的磁场，当电磁铁绕组中电流增大时，根据楞次定律和安培定则可知，这时真空室空间内将产生顺时针方向的涡旋电场，电子沿逆时针方向运动，电子将加速，故A正确，BC错误。由于电子被“约束”在半径为的圆周上运动，由，知，电子加速后，电子做圆周运动的周期减小，故D错误。故选A。6.如图所示的电路中，为一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，、是两个完全相同的灯泡，是内阻不计的电源。时刻，闭合开关，经过一段时间后，电路达到稳定，时刻断开开关。、分别表示灯泡和中的电流，规定图中箭头所示方向为电流正方向，以下各图中能定性描述电流随时间变化关系的是（）A. B. C. D.【答案】A【解析】当闭合时，的自感作用会阻碍通过其本身的电流变大，电流从流过，当的阻碍作用变小时，中的电流变大，中的电流变小至零；中的电流为电路总电流，电流流过时，电路总电阻较大，电流较小，当中电流为零时，电流流过与，总电阻变小，电流变大至稳定。当断开时，马上熄灭，与组成回路，由于的自感作用，闪亮后慢慢熄灭，电流反向且减小，BCD错误，A正确，故选A。7.如图所示，水平面上足够长的平行直导轨左端连接一个耐高压的平行板电容器，竖直向下的匀强磁场分布在整个空间。导体杆在恒力作用下从静止开始向右运动，在运动过程中导体杆始终与导轨接触良好。若不计一切摩擦和电阻，那么导体杆所受安培力以及运动过程中的瞬时速度随时间的变化关系图正确的是（）A. B. C. D.【答案】C【解析】导体杆在恒力作用下从静止开始向右运动，切割磁感线产生感应电动势，电容器充电，由于不考虑电阻，电容器两端电压与电动势相等，设充电电流为，则有，则安培力为，对导体杆由牛顿第二定律有，即，得，即导体杆做匀加速直线运动，则安培力恒定，故选C。8.半径为的圆形边界内分布有垂直圆所在平面的磁场,垂直纸而向里的磁感应强度大小为,垂直纸面向外的磁感应强度大小为,如图所示．为八分之一圆导线框,其总电阻为，以角速度绕轴逆时针匀速转动,从图中所示位置开始计时,用表示导线框中的感应电流（顺时针方向为正）,线框中感应电流随时间变化图像可能是（）A. B.C. D.【答案】B【解析】当线圈转过时，产生的感应电流为顺时针方向，电动势，感应电流；当线圈转过时，产生的感应电动势为零，感应电流为零；当线圈转过时，产生的感应电流为逆时针方向，电动势，感应电流；当线圈转过时，产生的感应电动势为零，感应电流为零；当线圈转过时，产生的感应电流为顺时针方向，电动势，感应电流；当线圈转过时，产生的感应电动势为零，感应电流为零；当线圈转过时，产生的感应电流为逆时针方向，电动势，感应电流；当线圈转过时，产生的感应电动势为零，感应电流为零；故选B.9.如图甲所示，、两个金属圆环通过导线相连构成回路，在环中加垂直于环面的匀强磁场，磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，磁感应强度垂直于环面向里为正，则下列说法正确的是A.内，、两环中的磁场方向相反B.时刻，环中磁通量为零C.内，环中电流始终沿顺时针方向D.内，环中的磁通量先增大后减小【答案】A、C【解析】内，环中磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知、环中的感应电流沿逆时针方向，根据安培定则可知环中感应电流的磁场方向垂直于纸面向外，故选项A符合题意；时刻，环中磁通量的变化率最大，感应电流最大，因此环中感应电流的磁通量不为零，故选项B不符合题意；内，环中磁通量先向里减小，后向外增大，根据楞次定律可知环中感应电流方向始终沿顺时针方向，因此环中的感应电流方向始终沿顺时针方向，故选项C符合题意；内，环中磁通量的变化率先减小后增大，因此环中感应电流先减小后增大，环中磁通量先减小后增大，故选项D不符合题意．10.如图所示，、两灯泡与两电阻的阻值均为。闭合、，电路稳定后，两灯亮度相同，则（）A.只断开，两灯亮度不变B.在只断开的瞬间，电流从C.只断开，灯立即熄灭，灯闪亮一下再熄灭D.只断开，灯立即熄灭，灯闪亮一下再熄灭【答案】A、B【解析】电路稳定后，两灯亮度相同，故只断开，电路结构不变，两灯亮度不变，故A正确；只断开，由于自感现象，电流从经过灯构成回路，灯立即熄灭，由于原来电阻中电流与灯中电流相等，则灯不会闪亮一下，而是逐渐熄灭，故B正确，CD错误。故选AB。11.如图，光滑平行金属导轨倾斜固定放置，导轨上端接有定值电阻，垂直于导轨的虚线、间有垂直于导轨平面向上的匀强磁场，一金属棒与导轨垂直放置。金属棒第一次在图中位置由静止释放，恰好能匀速通过磁场；第二次在位置由静止释放，出磁场前，金属棒已匀速。金属棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，金属棒和导轨的电阻不计，则金属棒通过磁场的过程中，第二次与第一次相比（）A.通过磁场的时间短 B.通过电阻的电量小C.电阻上产生的焦耳热大 D.金属棒受到的安培力冲量大【答案】A、C【解析】由于第一次匀速通过，则第二次通过平均速度比第一次大，时间短，故A正确；由，可知，由于两次相同，因此通过电阻的电量相等，故B错误；根据能量守恒可知，回路中产生的焦耳热等于金属棒减少的机械能，由于第二次减少的机械能多，因此第二次相对于第一次，电阻上产生的焦耳热大，故C正确；安培力的冲量，因此两次金属棒受到的安培力冲量大小相等，故D错误。故选AC。12.如图所示在光滑水平面上用恒力拉质量的单匝均匀正方形铜线框，边长为，在位置以速度进入磁感应强度为的匀强磁场并开始计时，若磁场的宽度为（），在时刻线框到达位置速度又为并开始离开匀强磁场．此过程中图象如图所示，则（）A.时，线框右侧边的两端电压为B.在时刻线框的速度为C.线框完全离开磁场的瞬间位置速度一定比时刻线框的速度大D.线框从位置进入磁场到完全离开磁场位置过程中，线框中产生的电热为【答案】B、D【解析】时，边切割磁感线相当于电源，线框右侧边的两端电压为外电压，感应电动势：，外电压，故A项不合题意.根据图象可知在时间内，线框做匀加速直线运动，合力等于，则在时刻线框的速度为，故B项符合题意.因为时刻和时刻线框的速度相等，进入磁场和穿出磁场的过程中受力情况相同，故线框完全离开磁场时的速度与时刻的速度相等，故C项不合题意.因为时刻和时刻线框的速度相等，进入磁场和穿出磁场的过程中受力情况相同，故线框完全离开磁场时的速度与时刻的速度相等，进入磁场克服安培力做的功和离开磁场克服安培力做的功一样多.线框在位置和位置时的速度相等，从位置到位置过程中外力做的功等于克服安培力做的功，即有，所以线框穿过磁场的整个过程中，产生的电热为，故D项符合题意.三、实验题13.如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置。（1）将图中所缺的导线补接完整_________________________。（2）如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏转了一下，那么合上开关后进行下述操作时可能出现的情况是：①将通电线圈迅速插入感应线圈时，灵敏电流计指针将_________________________。②通电线圈插入感应线圈后，将滑动变阻器的滑片迅速向左滑动时，灵敏电流计指针将________。（3）在实验时，如果感应线圈两端不接任何元件，则感应线圈电路中将______________。A.因电路不闭合，无电磁感应现象B.有电磁感应现象，但无感应电流，只有感应电动势C.不能用楞次定律和安培定则判断感应电动势方向D.可以用楞次定律和安培定则判断感应电动势方向（4）如图所示，、分别表示通电线圈和感应线圈，若感应线圈中产生顺时针方向的感应电流，可能是因为__________。A.通电线圈中通入顺时针方向的电流，且正从感应线圈中取出B.通电线圈中通入顺时针方向的电流，且其中的铁芯正被取出C.通电线圈中通入顺时针方向的电流，且正将滑动变阻器接入电路的阻值调小D.通电线圈中通入逆时针方向电流，且正在断开电源【答案】（1）；（2）向右偏转；向左偏转；（3）BD；（4）AB【解析】（1）连线如图所示（2）由题可知，在闭合开关时电流增大，磁通量增大，则灵敏电流表的指针向右偏转，由此可知，若磁通量减小，则灵敏电流表的指针向左偏转。所将通电线圈迅速插入感应线圈时通过的磁通量增大，故电流表指针向右偏转；通电线圈插入感应线圈后，将滑动变阻器的滑片迅速向左滑动时，滑动变阻器的有效电阻增大，通过线圈的电流减小，故磁通量也减小，故灵敏电流计指针将向左偏转。（3）只要穿过感应线圈的磁通量发生变化，就会产生电磁感应现象，就有感应电动势，但电路不闭合，无感应电流。用楞次定律和安培定则可以判断感应电动势的方向。故选BD。（4）通电线圈中通入顺时针方向的电流，根据安培定则可知，产生向里的磁场，此时若从感应线圈中取出，则通过线圈磁通量减小，根据楞次定律可知，感应线圈中产生顺时针方向的感应电流，故A符合题意；通电线圈中通入顺时针方向的电流，根据安培定则可知，产生向里的磁场，此时取出其中的铁芯，则通过线圈磁通量减小，根据楞次定律可知，感应线圈中产生顺时针方向的感应电流，故B符合题意；通电线圈中通入顺时针方向的电流，根据安培定则可知，产生向里的磁场，此时正将滑动变阻器接入电路的阻值调小，则通过线圈的电流增大，产生向里的磁场增大，故通过线圈磁通量增大，根据楞次定律可知，感应线圈中产生逆时针方向的感应电流，故C不符合题意；通电线圈中通入逆时针方向的电流，根据安培定则可知，产生向外的磁场，此时正在断开电源，则通过线圈磁通量减小，根据楞次定律可知，感应线圈中产生逆时针方向的感应电流，故D不符合题意。故选AB。14.某学习小组在“研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”实验中采用了如图甲所示的实验装置。（1）实验需用螺旋测微器测量挡光片的宽度，如图乙所示，___________。（2）在实验中，让小车以不同速度靠近螺线管，记录下光电门挡光时间内感应电动势的平均值，改变速度多次实验，得到多组数据。这样的实验设计满足了物理实验中常用的“控制变量法”，你认为小车以不同速度靠近螺线管过程中不变的量是：在时间内___________。（3）得到多组与的数据之后，若以为纵坐标、为横坐标画出图象，发现图象是一条曲线，不容易得出清晰的实验结论，为了使画出的图象为一条直线，最简单的改进办法是以___________为横坐标。（4）根据改进后画出的图象得出的结论是：在误差允许的范围内___________。（5）其他条件都不变，若换用匝数加倍的线圈做实验，根据实验数据所作出的那条直线，其斜率___________（填“减半”“不变”或“加倍”）。【答案】（1）（）；（2）穿过线圈的磁通量的变化量；（3）；（4）感应电动势与磁通量变化率成正比（或者在磁通量变化量相同的情况下，感应电动势与时间成反比）；（5）加倍【解析】（1）螺旋测微器固定刻度为，可动刻度为，所以最终读数为（2）在挡光片每次经过光电门的过程中，磁铁与线圈之间相对位置的改变量都一样，穿过线圈磁通量的变化量都相同。（3）根据，因不变，与成正比，横坐标应该是。（4）感应电动势与磁通量变化率成正比（或者在磁通量变化量相同的情况下，感应电动势与时间成反比）。（5）匝数加倍后，产生的感应电动势加倍，图象纵坐标加倍横坐标不变，所以新图象的斜率加倍。四、解答题15.如图所示，一根电阻为的导线弯成一个圆形线圈，圆半径，圆形线圈质量，此线圈放在绝缘光滑的水平面上，在y轴右侧有垂直于线圈平面的匀强磁场．若线圈以初动能沿轴方向滑进磁场，当进入磁场时，线圈中产生的电能．求：（1）此时线圈的运动速度；（2）此时线圈与磁场左边缘两交接点间的电压；（3）此时线圈加速度大小．【答案】（1）；（2）；（3）【解析】（1）设线圈的速度为，根据能量守恒定律得:，解得：；（2）线圈切割磁感线的有效长度：，电动势：，电流：，两点间电压：；（3）由牛顿第二定律：，解得线圈加速度大小：；16.如图是某学习小组在空旷的场地上做“摇绳发电实验”的示意图。他们将一铜芯线像甩跳绳一样匀速摇动，铜芯线的两端分别通过细铜线与灵敏交流电流计相连。摇绳的两位同学的连线与所在处的地磁场（可视为匀强磁场）垂直。摇动时，铜芯线所围成半圆周的面积，转动角速度，用电流计测得电路中电流，电路总电阻，取，。（1）求该处地磁场磁感应强度；（2）从铜芯线所在平面与该处地磁场平行开始计时，求其转过四分之一周的过程中，通过电流计的电荷量；（3）求铜芯线转动一周的过程中，电路产生的焦耳热。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】（1）铜芯线中产生的是正弦交流电，则，，，解得；（2）从铜芯线与地面平行开始至铜芯线转动四分之一周的过程中，，，，解得；（3）铜芯线转动一周，电路中产生的焦耳热，，解得；17.如图甲所示，固定平行金属导轨、与水平面成角倾斜放置，其电阻不计，相距为，导轨顶端与电阻相连，。在导轨上垂直导轨水平放置一根质量为、电阻为的导体棒。距离导轨顶端，导体棒与导轨间的动摩擦因数；在装置所在区域加一个垂直导轨平面向上的磁场，其磁感应强度和时间的函数关系如图乙所示。（取）（1）前内，施加外力使导体棒保持静止，求通过导体棒的电流的大小和方向；（2）前内，哪段时间内静止释放导体棒（不施加外力），释放时导体棒能处于平衡状态？（3）后静止释放导体棒，已知棒滑到底部前已达到最大速度并匀速下滑到底部，此过程中通过的电量。求的大小、以及此过程中电阻上产生的热量。【答案】（1），由到；（2）；（3），【解析】（1）由题意知，根据法拉第电磁感应定律可得前产生的感应电动势：，根据闭合电路欧姆定律有电流为：，根据楞次定律可知感应电流的方向为到；（2）导体棒所受摩擦力为：，当导体棒刚要向下滑动时，摩擦力方向沿导轨向上，安培力最小值有：，解得：，当导体棒刚要向上滑动时，摩擦力方向沿导轨向下，安培力最大值有：，解得：，由图乙可知在内的函数关系式为：，故当时，，