北京市2024-2025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北京高二物理学情检测一、单选题（共42分）1.如图（a）→（b）→（c）→（d）→（e）过程是交流发电机发电的示意图。线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上，用导体制成的两个电刷分别压在两个滑环上，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路连接。下列说法正确的是（）A.图（a）中，线圈平面与磁感线垂直，磁通量变化率最大B.从图（b）开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系是C.当线圈转到图（c）位置时，感应电流最小，且感应电流方向改变D.当线圈转到图（d）位置时，感应电动势最大，cd边感应电流方向为c→d【答案】C【解析】A．图（a）中，线圈在中性面位置，故穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为0，故A错误；B．从线圈在中性面位置开始计时的表达式才是，故B错误；C．当线圈转到图（c）位置时，线圈在中性面位置，故穿过线圈的磁通量最大，产生的感应电流最小为零，电流方向将改变，故C正确；D．当线圈转到图（d）位置时，磁通量最小，磁通量的变化率最大，故感应电动势最大，cd边感应电流方向为d→c，故D错误。故选C。2.正弦式交流电压随时间变化的图像如图所示。下列说法正确的是（）A.电压的有效值为B.1s内电流方向改变50次C.电压瞬时值的表达式为D.若将该交流电压加在阻值的电阻两端，则电阻消耗的功率是200W【答案】C【解析】A．电压的有效值为选项A错误；B．周期为0.02s，每个周期内电流方向改变2次，则1s内电流方向改变100次，选项B错误；C．因为可知电压瞬时值的表达式为选项C正确；D．若将该交流电压加在阻值的电阻两端，则电阻消耗的功率是选项D错误。故选C。3.如图所示，把茶杯压在一张白纸上，第一次用水平力迅速将白纸从茶杯下抽出；第二次以较慢的速度将白纸从茶杯下抽出。下列说法中正确的是（）A.第二次拉动白纸过程中，纸对茶杯的摩擦力大一些B.第一次拉动白纸过程中，纸对茶杯的摩擦力大一些C.第二次拉出白纸过程中，茶杯增加的动量大一些D.第一次拉出白纸过程中，纸给茶杯的冲量大一些【答案】C【解析】AB．两次拉动中，茶杯和纸之间均发生相对滑动，因此受到的均为滑动摩擦力，因压力不变，则由f=μFN可知，两次拉动时纸给茶杯的摩擦力相同，故AB错误；C．第二次慢拉动白纸过程中，摩擦力作用时间长，则产生的冲量较大，根据动量定理可知，茶杯获得的动量大一些，故C正确；D．第一次迅速拉动白纸过程中，摩擦力作用时间短，故纸给茶杯的冲量小一些，故D错误。故选C。4.通过一阻值R=100Ω的电阻的交变电流如图所示，其周期为1s．电阻两端电压的有效值为（）A.12V B.4V C.15V D.8V【答案】B【解析】根据电流的热效应计算电流的有效值：可得流过电阻电流的有效值：A电阻两端电压的有效值为：V故B正确．5.如图，是高压输电线，图中两电表示数分别是220V和10A，已知甲图中原副线圈匝数比为100∶1，乙图中原副线圈匝数比为1∶10，则（）A.甲图中的电表是电压表，输电电压为2200VB.甲图是电流互感器，输电电流是100AC.乙图中的电表是电压表，输电电压为22000VD.乙图是电流互感器，输电电流是100A【答案】D【解析】根据变压器电压比等于匝数比，电流比等于匝数比的反比，可知甲图是电压互感器，乙图是电流互感器，则甲图中的电表是电压表，乙图中的电表是电流表；对甲图有可得输电电压为对乙图有可得输电电流为故选D。6.把线圈、电容器、小灯泡、开关、交流电源AC分别组成甲、乙两电路，闭合开关后（）A.甲中抽去线圈铁芯，灯泡变亮 B.甲中交流电频率增加，灯泡变亮C.乙中有电荷流过电容器极板间 D.乙中电容器右极板右移，灯泡变亮【答案】A【解析】A．甲中抽去线圈铁芯，则感抗变小，线圈对交流电的阻碍作用减小，灯泡变亮，故A正确；B．甲中交流电频率增加，则感抗变大，线圈对交流电的阻碍作用增强，灯泡变暗，故B错误；C．乙中电容器极板间为绝缘材料，所以乙中没有电荷流过电容器极板间，故C错误；D．乙中电容器右极板右移，根据，可知电容器电容减小，则容抗变大，对电流的阻碍作用增强，灯泡变暗，故D错误。故选A。7.我国女子短道速滑队曾在世锦赛上实现女子3000m接力三连冠。观察发现，“接棒”的运动员甲提前站在“交捧”的运动员乙前面，并且开始向前滑行，待乙追上甲时，乙猛推甲一把，使甲获得更大的速度向前冲出。在乙推甲的过程中，忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用，下列说法正确的是（）A.甲的动量变化量与乙的动量变化量相同B.甲对乙的冲量大小一定等于乙对甲的冲量大小C.甲的速度变化量与乙的速度变化量相等D.甲、乙运动员组成的系统机械能守恒【答案】B【解析】AC．在乙推甲的过程中，忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用，相互作用的过程中甲与乙组成的系统满足动量守恒定律，甲、乙的动量变化一定大小相等方向相反，由于不知道甲乙的质量关系，则不能确定甲的速度变化量的大小与乙的速度变化量大小的关系，且甲乙速度变化量的方向相反，故AC错误；B．根据牛顿第三定律可知，在乙推甲的过程中甲对乙的作用力大小等于乙对甲的作用力大小，作用时间相等，根据可知，甲对乙的冲量一定与乙对甲的冲量等大反向，故B正确；D．由于乙推甲的过程中，要消耗体内的化学能转化为系统的机械能，所以系统的机械能不守恒，故D错误。故选B。8.如图所示，理想变压器原线圈接在的交流电源上，副线圈接三个阻值相同的电阻R，不计电表内电阻影响。闭合开关S后（）A.电流表的示数减小B.电压表的示数减小C.电压表的示数不变D.电流表的示数不变【答案】A【解析】开关S闭合时，副线圈总的电阻减小，由于变压器的匝数比和输入的电压都不变，所以输出的电压也不变，即V1示数不变，但因副线圈的总电阻减小，则副线圈的总电流增大，则原线圈的电流增大，故A1的示数变大；由于副线圈的电流增大，故串联在副线圈的电阻R两端的电压增大，而副线圈的总电压不变，所以副线圈并联部分的电压减小，即的示数减小，故电流表的示数减小，故A正确，BCD错误。故选A。9.如今手机已经成为必不可少的通讯工具，躺着看手机，有时会出现手机滑落砸到眼睛的情况。若一部质量200g的手机，从离人眼约20cm的高度无初速掉落，砸到眼睛后手机未反弹，眼睛受到手机的冲击时间约为0.01s，g取10m/s2，下列分析正确的是（）A.手机对眼睛的冲量方向竖直向上B.全过程手机重力的冲量大于眼睛对手机的作用力冲量C.手机对眼睛的作用力大小约为42ND.全过程手机动量的变化量大小约为【答案】C【解析】A．手机对眼睛的作用力竖直向下，则手机对眼睛的冲量方向竖直向下，故A错误；BC．手机未接触眼睛之前做自由落体运动，由公式可得，手机接触眼睛瞬间的下落时间为由公式可得，全过程手机重力的冲量大小约为手机未接触眼睛之前做自由落体运动，由公式可得，手机接触眼睛瞬间的速度大小为取向下为正方向，设手机对眼睛的作用力大小约为，由动量定理有解得则故全过程手机重力的冲量等于眼睛对手机的作用力冲量，故B错误、C正确；D．全过程手机初状态的速度为0，末状态速度仍为0，则全过程手机动量的变化量大小为0，故D错误。故选C。10.质量为5kg的物体做直线运动，其速度—时间图像如图所示，则物体在前10s内和后10s内所受合外力的冲量分别是（）A.， B.， C.0， D.0，【答案】D【解析】由图像可知，在前10s内初、末状态的动量相同由动量定理知在后10s内末状态的动量由动量定理得故选D。11.LC振荡电路是一种简单且常见电路，在测量、自动控制、无线电通信及遥控等许多领域有着广泛的应用。如图甲所示，规定回路中顺时针方向的电流为正，电流i随时间t变化的规律如图乙所示。则下列说法正确的是（）A.t1时刻，电容器中向下电场最强B.t2时刻，电容器极板不带电C.在t1~t2时间内，电容器正在充电D.在t2~t3时间内，振荡电路中磁场能正在向电场能转化【答案】C【解析】A．t1时刻电路中电流最大，电容器放电结束，则电容器中的场强为零，故A错误；B．时刻电路中电流为零，电容器极板带电量最大，选项B错误；C．在时间内，电流从最大减到零，可知电容器正在充电，选项C正确；D．在时间内，电流从零增加到最大，可知电容器放电，振荡电路中电场能正在向磁场能转化，选项D错误。故选C。12.如图甲所示，在变化的磁场中放置一个闭合电路，电路里产生了感应电流；如图乙所示，空间存在变化的磁场，其周围产生感应电场。下列说法正确的是（）A.甲、乙两图一定能持续产生电磁波B.甲图从上向下看，电子在回路中沿顺时针方向运动C.甲图中使用不导电的塑料线绕制线圈，线圈中依然存在电场D.乙图说明，任何磁场周围都会产生电场，与闭合回路是否存在无关【答案】C【解析】A．若甲、乙两图中的磁场均匀变化，就会产生稳定的电场，稳定的电场不会产生磁场，就不会产生电磁波，故A错误；B．甲图从上向下看，根据楞次定律可知，感应电流沿顺时针方向，电子在回路中沿逆时针方向运动，故B错误；C．甲图中使用不导电的塑料线绕制线圈，由于磁场是变化的，所以在线圈中依然存在电场，故C正确；D．变化的磁场周围产生电场是一种普遍存在的现象，与闭合电路是否存在无关；但稳定磁场周围不会产生电场，故D错误。故选C。13.如图所示为一个加速度计的原理图。滑块可沿光滑杆移动，滑块两侧与两根相同的轻弹簧连接；固定在滑块上的滑动片M下端与滑动变阻器R接触良好，且不计摩擦；两个电源的电动势E相同，内阻不计。两弹簧处于原长时，M位于R的中点，理想电压表的指针位于表盘中央。当P端电势高于Q端时，指针位于表盘右侧。将加速度计固定在水平运动的被测物体上，则下列说法正确的是（）A.若M位于R的中点右侧，P端电势低于Q端B.电压表的示数随物体加速度的增大而增大，但不成正比C.若电压表指针位于表盘左侧，则物体速度方向向右D.若电压表指针位于表盘左侧，则物体加速度方向向右【答案】D【解析】A．由题意可知，M位于R中点位置时与两电源间的电势相等，设R的中点电势为零，则M位于R的中点右侧，P端电势高于Q端电势，A错误；B．由欧姆定律及电阻定律可知，P端与Q端电势差与指针偏离R中点的距离x成正比，B错误；C．已知电压表指针位于表盘左侧，只能确定加速度的方向，不能确定速度的方向，C错误；D．已知电压表指针位于表盘左侧，滑块左侧弹簧压缩、右侧弹簧伸长，滑块所受合力向右，故物体加速度方向向右，D正确。14.动量守恒定律是一个独立的实验定律，它适用于目前为止物理学研究的一切领域。运用动量守恒定律解决二维问题时，可以在相互垂直的x、y两个方向上分别研究。如图所示，质量分别为和的球1和球2构成一系统，不考虑系统的外力作用。球1以速度（方向沿x轴正向）与静止的球2发生弹性碰撞，若速度不在两球球心的连线上，碰撞之后两球的速度、都会偏离的方向，偏角分别为、。下列说法正确的是（）A.两小球在球心连线方向动量不守恒B.两小球的相互作用力方向与速度方向共线C.两小球碰后速度大小满足D.两小球碰后速度大小满足【答案】C【解析】A．碰撞为弹性碰撞，动量守恒和机械能守恒，则两小球在球心连线方向动量守恒，A错误；B．对球1，由动量定理得与不共线，故两小球的相互作用力方向与方向共线，与方向不共线，B错误；C．规定x轴的正方向为正方向，x轴方向的动量守恒表达式如下规定y轴的正方向为正方向，y轴方向的动量守恒表达式如下C正确；D．球1以速度（方向沿x轴正向）与静止的球2发生完全弹性碰撞，机械能守恒，则D错误；故选C。二、实验题（共18分）15.某班物理实验课上，同学们用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。（1）下列说法正确的是_______。A．为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数B．变压器原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡”C．可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响D．测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量E．变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈F．变压器开始正常工作后，若不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用（2）一位同学实验时，观察两个线圈的导线，发现粗细不同。他选择的原线圈为800匝，副线圈为400匝，原线圈接学生电源的正弦交流输出端，所接电源为“”挡位，测得副线圈的电压为。则下列叙述中可能符合实际情况的一项是___________。A．原线圈导线比副线圈导线粗B．学生电源实际输出电压大于标注的“”C．原线圈实际匝数与标注“800”不符，应大于800匝D．副线圈实际匝数与标注“400”不符，应小于400匝E．变压器的铁芯B没有安装在铁芯A上，导致铁芯没有闭合（3）变压器铁芯是利用由相互绝缘的薄硅钢片平行叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，如图所示。①图中，硅钢片应平行于___________。A．平面B．平面C．平面D．平面②这样设计的原因是___________。A．增大涡流，提高变压器的效率B．减小涡流，提高变压器的效率C．增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量（4）理想变压器是一种理想化模型。如图所示，心电图仪（将心肌收缩产生的脉动转化为电压脉冲的仪器，其输出部分可以等效为虚线框内的交流电源和定值电阻串联）与一理想变压器的原线国连接，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，将可变电阻R的阻值调大的过程中，当________时，R获得的功率最大。【答案】（1）CDF（2）B（3）DB（4）【解析】（1）[1]A．为确保实验安全，应该降低输出电压，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，故A错误；B．变压器只能改变交流电的电压，原线圈输入交流电压，副线圈输出交流电压，应用多用电表的“交流电压挡”测量，故B错误；C．研究变压器电压和匝数的关系，用到控制变量法，可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，故C正确；D．为了保护电表，测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量，故D正确。EF．变压器的工作原理是电磁感应现象，即不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用，不是铁芯导电，传输电能，故E错误，F正确；故选CDF。（2）[2]A．原副线圈的粗细不影响变压器的电压比与匝数比的关系，故A错误；B．根据理想变压器的匝数比与电压的关系有若学生电源实际输出电压大于标注的“8V”，则副线圈的输出电压大于4V，故B正确；C．若原线圈实际匝数与标注“800”不符，应大于800匝，根据匝数比关系可知，副线圈的电压小于4.0V，故C错误；D．若副线圈实际匝数与标注“400”不符，应小于400匝，根据匝数比关系可知，副线圈的电压小于4.0V，故D错误；E．变压器铁芯B没有安装在铁芯A上，导致铁芯没有闭合，则得出副线圈的电压为0，故E错误；故选B。（3）①[3]磁感线环绕的方向沿着闭合铁芯，根据楞次定律及右手螺旋定则，产生的涡旋电流的方向垂直于图示变压器铁芯的正面，即与图示abcd面平行，为了减小涡流在铁芯中产生的热量，相互绝缘的硅钢片应平行于平面aehd，故选D；②[4]这样设计的原因是减小涡流，提高变压器的效率，故选B；（4）[5]把变压器和R等效为一个电阻，当作电源内阻，当内外电阻相等即时，输出功率最大，根据得代入，可得16.如图甲所示，让两个小球在斜槽末端碰撞来验证动量守恒定律。（1）关于本实验，下列做法正确的是_____（填选项前的字母）。A.实验前，调节装置，使斜槽末端水平B.选用两个半径不同的小球进行实验C.用质量大的小球碰撞质量小的小球（2）图甲中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，首先，将质量为m1的小球从斜槽上的S位置由静止释放，小球落到复写纸上，重复多次。然后，把质量为m2的被碰小球置于斜槽末端，再将质量为m1的小球从S位置由静止释放，两球相碰，重复多次。分别确定平均落点，记为M、N和P（P为m1单独滑落时的平均落点）。a．图乙为实验的落点记录，简要说明如何确定平均落点_____；b．分别测出O点到平均落点的距离，记为OP、OM和ON。在误差允许范围内，若关系式_____成立，即可验证碰撞前后动量守恒。（3）受上述实验的启发，某同学设计了另一种验证动量守恒定律的实验方案。如图丙所示，用两根不可伸长的等长轻绳将两个半径相同、质量不等的匀质小球悬挂于等高的O点和O′点，两点间距等于小球的直径。将质量较小的小球1向左拉起至A点由静止释放，在最低点B与静止于C点的小球2发生正碰。碰后小球1向左反弹至最高点A′，小球2向右摆动至最高点D。测得小球1，2的质量分别为m和M，弦长AB=l1、A′B=l2、CD=l3。推导说明，m、M、l1、l2、l3满足_____关系即可验证碰撞前后动量守恒。【答案】（1）AC（2）用圆规画圆，尽可能用最小的圆把各个落点圈住，这个圆的圆心位置代表平均落点m1OP=m1OM＋m2ON（3）ml1=−ml2＋Ml3【解析】（1）A．实验中若使小球碰撞前、后的水平位移与其碰撞前，后速度成正比，需要确保小球做平抛运动，即实验前，调节装置，使斜槽末端水平，故A正确；B．为使两小球发生的碰撞为对心正碰，两小球半径需相同，故B错误；C．为使碰后入射小球与被碰小球同时飞出，需要用质量大的小球碰撞质量小的小球，故C正确。故选AC。（2）[1]用圆规画圆，尽可能用最小的圆把各个落点圈住，这个圆的圆心位置代表平均落点。[2]碰撞前、后小球均做平抛运动，由可知，小球的运动时间相同，所以水平位移与平抛初速度成正比，所以若m1OP=m1OM＋m2ON即可验证碰撞前后动量守恒。（3）设轻绳长为L，小球从偏角θ处静止摆下，摆到最低点时的速度为v，小球经过圆弧对应的弦长为l，则由动能定理有由数学知识可知联立两式解得若两小球碰撞过程中动量守恒，则有mv1=−mv2＋Mv3又有，，整理可得ml1=−ml2＋Ml3三、解答题（共40分）17.如图所示，交流发电机的矩形金属线圈处于磁感应强度的匀强磁场中，其边长，匝数（图中只画出1匝），线圈的总电阻，线圈可绕垂直于磁场且过和边中点的转轴以角速度匀速转动。线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F（集流环）焊接在一起，并通过电刷与阻值的定值电阻连接。电路中其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计。（1）求线圈中感应电动势的最大值；（2）从线圈平面与磁场方向平行位置开始计时，写出线圈中感应电流随时间变化的关系式；（3）求线圈转动过程中，电阻上的发热功率。【答案】（1）（2）（3）【解析】（1）线圈产生感应电动势的最大值解得（2）根据闭合电路欧姆定律可知，线圈中感应电流的最大值从线圈平面与磁场方向平行位置开始计时，线圈中感应电流瞬时值解得（3）通过电阻的电流的有效值电阻上产生的发热功率得18.某个小水电站发电机的输出功率为100kW，发电机的电压为250V。通过升压变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻为，在用户端用降压变压器把电压降为220V。要求在输电线上损失的功率控制在5kW（即用户得到的功率为95kW）。根据实际需求，某同学设计了如图所示的输电线路示意图。升压变压器、降压变压器均视为理想变压器，请你帮他计算：（1）输电线上通过的电流；（2）升压变压器输出的电压；（3）降压变压器的匝数比。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】（1）根据电功率公式可得输电线上通过的电流（2）升压变压器输出的电压（3）降压变压器输入的电压根据降压变压器的匝数比19.质量为和的两个物体在光滑的水