四川省成都市成华区某校2023-2024学年高二下学期4月月考物理试题

高2022级物理第Ⅰ卷（选择题共46分）一、选择题：本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8~10题有多项符合题目要求，每题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。1.为了探究自感现象，某同学设计了如图所示的电路，A、B为两个完全相同的灯泡，L为带铁芯的线圈，其电阻与小灯泡的电阻相等，、为理想二极管（反向电阻极大，正向电阻为0），R为定值电阻，电源的电动势为E。现闭合开关S，B灯立刻变亮，由于二极管的单向导电性，A灯始终不亮，待电路稳定后，下列说法正确的是（）A.断开开关S后，灯泡A仍然不亮B.断开开关S后，灯泡B逐渐熄灭C.断开开关S后，灯泡A闪亮一下后逐渐熄灭D.断开开关S的瞬间，线圈L两端的电压等于E【答案】C【解析】【详解】AC．断开开关S后，流过灯泡A的电流方向反向，二极管导通，所以A灯会闪亮一下在渐渐熄灭，故A错误,C正确；B．断开开关S后，流过灯泡B的电流立刻反向，由于二极管的单向导通性，B灯立即熄灭，故B错误；D．稳定时，线圈L两端的电压小于电源电动势E，断开开关S的瞬间，线圈L两端的电压小于E，故D错误。故选C。2.在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨，导轨跟大线圈M相接，如图所示。导轨上放一根导线ab，磁感线垂直于导轨所在平面。若使N线圈中产生顺时针方向的感应电流，ab导体棒的运动可能是（）A.向右匀速运动 B.向右加速运动C向左减速运动 D.向左加速运动【答案】D【解析】【详解】A．导线ab匀速向右运动时，导线ab产生的感应电动势和感应电流恒定不变，大线圈M产生的磁场恒定不变，穿过小线圈N中的磁通量不变，没有感应电流产生，故A错误；B．导线ab加速向右运动时，导线ab中产生的感应电动势和感应电流增大，由右手定则判断出ab电流方向由a→b，根据安培定则判断可知：M产生的磁场方向：垂直纸面向里，穿过N的磁通量增大，由楞次定律判断得知：线圈N产生逆时针方向的感应电流，故B错误；C．导线ab减速向左运动时，导线ab中产生的感应电动势和感应电流变小，由右手定则判断出来ab电流方向由b→a，根据安培定则判断可知：M产生的磁场方向：垂直纸面向外，穿过N的磁通量变小，由楞次定律判断得知：线圈N产生逆时针方向的感应电流，故C错误；D．导线ab加速向左运动时，导线ab中产生的感应电动势和感应电流增加，由右手定则判断出来ab电流方向由b→a，根据安培定则判断可知：M产生的磁场方向：垂直纸面向外，穿过N的磁通量增大，由楞次定律判断得知：线圈N产生顺时针方向的感应电流，故D正确。故选D。3.1831年10月28日，法拉第展示人类历史上第一台发电机圆盘发电机，如图为法拉第圆盘发电机的示意图，铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触，圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中，圆盘以角速度ω顺时针旋转（从上往下看），则（）A.圆盘转动过程中电流沿b到a的方向流过电阻RB.圆盘转动过程中Q点电势比Р点电势低C.若圆盘转动的角速度变为原来的3倍，R上产生的热功率也变为原来的3倍D.圆盘转动过程中产生的电动势大小与圆盘半径的平方成正比【答案】D【解析】【详解】AB．圆盘转动可等效看成无数轴向导体切割磁感线，若从上向下看圆盘顺时针转动，根据右手定则可知圆盘中心电势比边缘要高，即Q相当于电源的正极，Q点电势比P点电势高，电流沿a到b的方向流过电阻R，故AB错误；D．根据法拉第电磁感应定律，可知感应电动势为故圆盘转动过程中产生的电动势大小与圆盘半径的平方成正比，故D正确；C．R上产生的热功率为若圆盘转动的角速度变为原来的3倍，R上产生的热功率也变为原来的9倍，故C错误。故选D。4.风力发电将成为福建沿海实现“双碳”目标的重要途径之一。如图甲，风力发电装置呈现风车外形，风吹向叶片驱动风轮机转动，风轮机带动内部匝数为N的矩形铜质线圈在水平匀强磁场中，以角速度ω绕垂直于磁场的水平转轴顺时针匀速转动产生交流电，发电模型简化为图乙。已知N匝线圈产生的感应电动势的最大值为。则（）A.当线圈转到图示位置时产生的感应电流方向为DCBAB.当线圈转到竖直位置时电流表的示数为零C.当线圈转到图示位置时磁通量的变化率最大D.当线圈转到图示位置时磁通量最大【答案】C【解析】【详解】A．当线圈转到题图示位置时，根据右手定则，可知产生的感应电流方向为ABCDA，故A错误；B．当线圈转到竖直位置时，感应电流的瞬时值为零，但电流表测量的是有效值，示数不为零，故B错误；CD．当线圈转到题图示位置时，线圈与中性面垂直，磁通量最小，为零，磁通量变化率最大，故C正确，D错误。故选C。5.如图甲所示，是一种振动发电装置，它的结构是一个套在辐向形永久磁铁槽中的半径为、匝数为20的线圈，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布（其右视图如图乙所示）。线圈所在位置磁感应强度的大小均为，线圈的电阻为，它的引出线接有的小电珠L，其它电阻均不计。外力推动线圈框架的P端，使线圈沿轴线做往复运动，便有电流通过电珠。当线圈速度随时间变化的规律如图丙、丁所示（v取向右为正），其中图丙所示速度按正弦规律变化，下列说法正确的是（）A.线圈两种运动的小灯泡亮度相同B.线圈按丁图情况运动产生的电动势是恒定不变的C.线圈按丙图情况运动产生的电动势的瞬时值表达式为D.线圈按丙图情况运动，灯泡两端的电压为【答案】C【解析】【详解】A．线圈两种运动过程中速度变化情况不同，根据法拉第电磁感应定律可得产生的感应电动势随时间的变化不同，则感应电动势的有效值不同，则小灯泡亮度不相同，故A错误；B．根据法拉第电磁感应定律可得感应电动势为由于图丁中线圈v随时间变化，则感应电动势会发生变化，故B错误；C．线圈按丙图情况运动时，速度随时间变化情况为产生的电动势的瞬时值表达式为故C正确；D．线圈按丙图情况运动时，电动势有效值感应电流有效值为则灯泡两端的电压为故D错误。故选C。6.如图所示，有一等腰直角三角形的区域，其斜边长为2L，高为L。在该区域内分布着如图所示的磁场，左侧磁场方向垂直纸面向外，右侧磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小均为B。一边长为L、总电阻为R的正方形导线框abcd，从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域。取沿顺时针的感应电流方向为正，则下列表示线框中电流i随bc边的位置坐标x变化的图象正确的是（）A. B. C. D.【答案】D【解析】【分析】首先根据楞次定律判断出感应电流的方向。再分段确定线框有效的切割长度，分析线框中感应电动势的大小与位置坐标的关系。线框的电阻一定，感应电流与感应电动势成正比。【详解】边的位置坐标在过程，线框边有效切线长度为感应电动势为感应电流根据楞次定律判断出来感应电流方向沿，为正值。在过程，边和边都切割磁感线，产生感应电动势，穿过线框的磁通量增大，总的磁感线方向向里，根据楞次定律判断出来感应电流方向沿，为负值，线框有效切线长度为，感应电动势为感应电流在过程，线框边有效切线长度为感应电动势为感应电流根据楞次定律判断出来感应电流方向沿，为正值。由图示图象可知，D正确，ABC错误。故选D。【点睛】本题关键确定线框有效的切割长度与x的关系，再结合数学知识选择图象。7.在如图甲所示的虚线框内有匀强磁场，设图甲所示磁场方向为正，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。边长为l，电阻为R的正方形均匀线框abcd有一半处在磁场中，磁场方向垂直于线框平面，此时线框ab边的发热功率为P，则（）A.线框中的感应电动势为B.线框中感应电流为C.线框边的发热功率为D.端电势高于端电势【答案】B【解析】【详解】A．根据法拉第电磁感应定律，线框中的感应电动势为故A错误；B．ab边的发热功率为解得线框中感应电流为故B正确；C．线框边的发热功率为故C错误；D．由楞次定律判断可知，线框中感应电流方向为逆时针，则b端电势高于a端电势，故D错误。故选B。8.如图所示，水平面内有磁场，相邻磁场区域的磁场方向相反，每个同向磁场区域的宽度均为l，每个磁场区域的磁感应强度的大小均为B，方向均垂直于水平面，整个磁场向左以速度v水平匀速运动。矩形导线框abcd始终静置于水平面，ad、bc边与虚线边界平行，矩形导线框宽ab＝l，长ad＝L，电阻为R，关于矩形导线框受磁场安培力的方向大小，下列说法正确的是（）A.安培力方向向左B.安培力方向向右C.安培力的大小为D.安培力的大小为【答案】AD【解析】【详解】AB．依题意，磁场水平向左运动，导线框相对磁场向右运动，由楞次定律的“阻碍”作用，易知安培力方向向左。故A正确；B错误；CD．依题意，导线框的ad、bc两边始终处于相邻的两磁场中，由右手定则可知两边产生的感应电动势方向始终保持一致，根据法拉第电磁感应定律可知ad、bc边切割磁感线产生的感应电动势大小为感应电流根据左手定则可知，ad、bc边所受安培力方向始终相同，导线框所受安培力为联立，可得故C错误；D正确。故选AD。9.如图所示为一理想变压器，b接原线圈中间的抽头，S为单刀双掷开关，当开关打到b时原线圈的匝数是打到a时的一半。P是滑动变阻器的滑动触头，U为加在原线圈两端的交流电压，I为原线圈的输入电流，则（）A.其它条件不变，当开关从b打到a，输入电流I变大B.其它条件不变，当开关从a打到b，输入电流I变大C.其它条件不变，电压U增大，则输入电流I变大D.其它条件不变，变阻器电阻R增大，则输入电流I变大【答案】BC【解析】【详解】A．其它条件不变，当开关从b打到a，原线圈匝数增加。根据可知副线圈电压减小，副线圈电流减小，根据可知原线圈电流变小，A错误；B．其它条件不变，当开关从a打到b，原线圈匝数减小。根据可知副线圈电压增大，副线圈电流增大，根据可知原线圈电流变大，B正确；C．其它条件不变，电压U增大，即原线圈电压增大，根据可知副线圈电压增大，副线圈电流增大，根据可知原线圈电流变大，C正确；D．其它条件不变，变阻器电阻R增大，则副线圈电流变小，根据可知原线圈电流变小，即输入电流I变小，D错误。故选BC。10.如图所示两半径为r的圆弧形光滑金属导轨置于沿圆弧径向的磁场中，磁场所在的平面与轨道平面垂直．导轨间距为L，一端接有电阻R，导轨所在位置处的磁感应强度大小均为B，将一质量为的金属导体棒PQ从图示位置（导轨的半径与竖直方向的夹角为θ）由静止释放，导轨及金属棒电阻均不计，下列判断正确的是（）A.导体棒PQ有可能回到初始位置B.导体棒PQ第一次运动到最低点时速度最大C.导体棒PQ从静止到最终达到稳定状态，电阻R上产生的焦耳热为D.导体棒由静止释放到第一次运动到最低点的过程中，通过R的电荷量【答案】CD【解析】【详解】A．导体棒运动过程中不断克服安培力做功，将机械能转化为电能，因此导体棒不可能回到初始位置，A错误；B．导体棒PQ第一次运动到最低点时所受合力与速度反向，速度不可能最大，B错误；C．导体棒最后一定静止在最低点，根据能量守恒定律得电阻R上产生的焦耳热等于重力势能的减少量，即C正确；D．导体棒PQ从静止释放到第一次运动到最低点的过程中，通过R的电荷量为D正确。故选CD。二、非选择题：本题共5小题，共54分。11.在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中，请回答下列问题。（1）为弄清灵敏电流表指针摆动方向与电流方向的关系，可以使用一个已知正负极性的直流电源进行探究。某同学想到了多用电表内部某一挡，含有直流电源，他应选用多用电表的___________（选填“欧姆”、“直流电流”、“直流电压”、“交流电流”或“交流电压”）挡，对灵敏电流表进行测试，由实验可知当电流从正接线柱流入电流表时，指针向右摆动。（2）该同学先将多用电表的红表笔接灵敏电流表的正接线柱。再将黑表笔___________（选填“短暂”或“持续”）接灵敏电流表的负接线柱。若灵敏电流表的指针向左摆动，说明电流由电流表的___________（选填“正”或“负”）接线柱流入灵敏电流表的。（3）实验中，该同学将磁铁某极向下从线圈上方插入线圈时，发现电流表的指针向右偏转，请在图中用箭头画出线圈电流方向并用字母N、S标出磁铁的极性___________。（4）另一位同学利用图乙所示的实验器材来研究电磁感应现象及判定感应电流方向。在给出的实物图中，已用实线作为导线连接了部分实验电路。①请用实线作为导线从箭头1和2处开始完成其余部分电路的连接__________；②将L1插入L2后，下列实验操作产生的感应电流与合上开关时产生的感应电流方向相同的是___________。A．闭合开关，稳定后拔出软铁棒B．闭合开关，稳定后拔出线圈L1C．闭合开关，稳定后使变阻器滑片P左移D．闭合开关，稳定后断开开关【答案】①.欧姆②.短暂③.负④.⑤.⑥.C【解析】【详解】（1）[1]根据题意可知，实验要使用电表内部某一挡，含有直流电源，只有多用电表的欧姆挡有电源，所以需要选用多用电表欧姆挡对灵敏电流表进行测试；（2）[2]灵敏电流表量程太小，欧姆表内部电源电压相对较大，若电流超过电流表量程，长时间通电会损坏电流表，故应短暂接触灵敏电流表的负接线柱；[3]欧姆表红表笔连接电源的负极，灵敏电流表的指针向左摆动，说明电流从电流表的负接线柱流入。（3）[4]电流表的指针向右偏转，说明电流从正接线柱流入电流表，感应电流的磁场方向向下，根据楞次定律可知，原磁场方向向上，故插入的磁铁下端为S极，如图所示（4）[5]将线圈L2与电流计串联形成回路，将电源、开关、滑动变阻器、线圈L1串联形成另一个回路，实物图如图所示[6]ABD．根据题意，闭合开关时，穿过线圈L2的磁通量增大，产生的感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，而拔出软铁棒、拔出线圈L1、断开开关S，穿过线圈L2的磁通量均减小，产生的感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，故ABD错误；C．当使滑动变阻器滑片P左移，电流增大，穿过线圈L2的磁通量增大，产生的感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，故C正确。故选C。12.某电阻的阻值大约为70Ω，为了更精确地测量其阻值，该同学采用伏安法。实验室备有下列器材：A．电压表V1（量程3V，内阻约为15kΩ）；B．电压表V2（量程15V，内阻约为75kΩ）；C．电流表A1（量程250mA，内阻约为0.2Ω）；D．电流表A2（量程50mA，内阻约为1Ω）；E．滑动变阻器R（最大阻值150Ω）；F．电池组E（电动势为3V，内阻不计）；G．开关S，导线若干为减小实验误差，电压表应选用___________，电流表应选用___________（填器材前面的序号），实验电路应选图___________（填“甲”或“乙”）。若该同学选择器材、连接电路等操作均正确，则电阻的测量值___________（填“大于”“小于”或“等于”）其真实值。【答案】①.A②.D③.乙④.小于【解析】【详解】[1]由于电动势为3V，则电压表应选用A；[2]根据欧姆定律可得最大电流约为则电流表应选用D；[3]根据为了减小误差，电流表应采用外接法，则实验电路应选图乙；[4]电流表应采用外接法，由于电压表的分流作用，使得通过电流表的电流大于通过待测电阻的真实电流，根据欧姆定律可知电阻的测量值小于其真实值。13.用单位长度电阻为r=0.05Ω/m导线绕制一个n=100匝、边长a=0.20m的正方形线圈，线圈两端与阻值R=16Ω的电阻连接构成的闭合回路，如图甲所示。线圈处在均匀磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度B的大小随时间变化的关系如图乙所示。求：（1）在0~1.0×102s时间内，通过R的电荷量是多少；（2）求交变电流的有效值。【答案】（1）1.0×102C；（2）【解析】【详解】（1）在0~1.0×102s时间内的感应电动势线圈内阻通过电阻R的电流所以在0~t1时间电阻R的电荷量（2）在T=3.0×102s时间内通过电阻R产生的电热为设交变电流的有效值为I，则有求得14.如图所示，两磁极之间匀强磁场沿水平方向，磁场磁感应强度大小为；面积S=0.5m2、匝数n=20匝的矩形闭合导线框ABCD处于磁场中，线圈平面与磁场平行；线框通过电刷、升压变压器、降压变压器给一只“12V20Ω”的灯泡供电，升压变压器原线圈串联一电流表。当线框绕垂直于磁场的轴以的角速度匀速转动时，灯泡正常发光。已知两变压器均为理想变压器，升压变压器的原、副线圈匝数比，线框、输电线路的电阻都不计。求：（1）从图示位置计时，线框中电动势的瞬时值表达式；（2）降压变压器的原、副线圈匝数比；（3）电流表的读数。【答案】（1）(V)；（2）（3）【解析】【详解】（1）电动势最大值从垂直中性面位置开始计时，故瞬时值为(V)（2）升压变压器的输入电压为升压变压器的