山东省多校2024-2025学年高二下学期3月月考物理试题（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE12024—2025学年高二3月联考物理试题考试时间为90分钟，满分100分注意事项：1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考场号、座位号、准考证号填写在答题卡上。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。一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24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.下列各情况中，线圈都以角速度ω绕图中的转动轴匀速转动，磁场均为匀强磁场，其中不能产生正（余）弦式交变电流的是（）A. B.C. D.【答案】A【解析】A．线框从图中位置转到线框完全在磁场中过程中产生的感应电流大小恒定不变，框完全在磁场中转到图中位置过程中，电流方向相反，但大小恒定不变，产生的是不是正（余）弦交变电流，故A正确；B．图中均能产生余弦式交变电流，故B错误。C．图中均能产生正弦式交变电流，故C错误；D．图中均能产生正弦式交变电流，故D错误．故选A。2.如图甲所示，矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，其电动势随时间变化的图像如图乙所示，线圈电阻，定值电阻的阻值，下列说法正确的是（）A.图示位置产生的感应电动势最大B.时，电流表的示数为0C.电阻两端电压为D.矩形线圈的转速为【答案】D【解析】A．图示位置，穿过线圈的磁通量最大，但磁通量变化率为0，则产生的感应电动势为0，故A错误；B．电流表的示数为电流有效值，所以时，电流表的示数不为0，故B错误；C．由图乙可知，电动势有效值则电阻两端电压，故C错误；D．由图乙可知，周期则矩形线圈的转速，故D正确。故选D。3.电磁俘能器可在汽车发动机振动时利用电磁感应发电实现能量回收，结构如图甲所示。两对永磁铁可随发动机一起上下振动，每对永磁铁间有水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小均为B．磁场中，边长为L的正方形线圈竖直固定在减震装置上。某时刻磁场分布与线圈位置如图乙所示，永磁铁振动时磁场分界线不会离开线圈。关于图乙中的线圈。下列说法正确的是（）A.穿过线圈的磁通量为B.永磁铁相对线圈上升越高，线圈中感应电动势越大C.永磁铁相对线圈上升越快，线圈中感应电动势越小D.永磁铁相对线圈下降时，线圈中感应电流的方向为顺时针方向【答案】D【解析】A．根据图乙可知此时穿过线圈的磁通量为0，故A错误；BC．根据法拉第电磁感应定律可知永磁铁相对线圈上升越快，磁通量变化越快，线圈中感应电动势越大，故BC错误；D．永磁铁相对线圈下降时，根据安培定则可知线圈中感应电流的方向为顺时针方向，故D正确。故选D。4.理想变压器的原线圈通过a或b与频率为f、电压为u的交流电源连接，副线圈接有三个支路，如图所示（光敏电阻的阻值随着光照增加而减少）。当S接a时，三个灯泡均发光。若（）A.电容C增大，L1灯泡变亮 B.频率f增大，L2灯泡变亮C.RG上光照增强，L3灯泡变暗 D.S接到b时，三个泡均变暗【答案】A【解析】A．电容增大，对交流电的阻碍作用减小，则L1灯泡变亮，故A正确；B．频率f增大，则电感的阻碍作用增大，则L2灯泡变暗，故B错误；C．光敏电阻光照增强，阻值减小，由于各支路电压不变，则L3灯泡电流增大，变亮，故C错误；D．S接到b时，根据变压比可知，副线圈电压增大，则三个泡均变亮，故D错误。故选A。5.如图甲为旋转电枢式交流发电机的原理图，单匝矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与可变电阻R连接，与R并联的交流电压表为理想电表，当时电压表示数是10V，线圈内阻不计。图乙是矩形线圈磁通量随时间t变化的图像。则（）A.可变电阻R消耗的电功率为20W B.1s内电流方向变化50次C.图甲所示位置的电流瞬时值为 D.磁通量的最大值为【答案】C【解析】A．由题知，电压表示数是10V，即为变电流电压的有效值，则可变电阻R消耗的电功率为故A错误；B．由图可知，交变电流的周期为0.02s，频率为50Hz，所以1s内电流方向变化100次，故B错误；C．图甲所示位置磁通量为零，感应电动势最大，感应电流最大，则有则此时电流为故C正确；D．由乙图可知，周期为0.02s，则角速度为根据可得故D错误。故选C。6.、为两个完全相同的定值电阻，两端的电压随时间周期性变化的规律如图甲所示，两端的电压随时间按正弦规律变化如图乙所示，则两电阻在一个周期T内产生的热量之比为（）A. B. C. D.【答案】A【解析】对，根据有效值定义有同理，对有根据题意有联立可得故选A。7.如图甲所示，正方形线圈内有垂直于线圈的匀强磁场，已知线圈匝数，边长，线圈总电阻，线圈内磁感应强度随时间的变化情况如图乙所示。设图示的磁场方向与感应电流方向为正方向，则下列有关线圈的电动势e、感应电流i、焦耳热Q以及ab边所受安培力F（取向下为正方向）随时间t变化的图像正确的是（）A. B.C. D.【答案】C【解析】A．0~1s内产生的感应电动势方向为逆时针；同理1~5s内产生的感应电动势，方向为顺时针，A错误；B．0~1s内的感应电流大小为方向为逆时针（负值），同理1~5s内的感应电流大小为，方向为顺时针（正值），B错误；C．边受到的安培力大小为可知，0~1s内，方向向下；1~3s内，方向向上；3~5s内，方向向下，C正确；D．线圈产生的焦耳热0~1s内产生的热量为4t（J），1~5s内产生的热量为4＋(t－1)（J），D错误。故选C。8.某节能储能输电网络如图所示，发电机的输出电压U1=250V，输出功率500kW。降压变压器的匝数比n3：n4=50：1，输电线总电阻R=62.5Ω。其余线路电阻不计，用户端电压U4=220V，功率88kW，所有变压器均为理想变压器。下列说法正确的是（）A.发电机的输出电流为368A B.输电线上损失的功率为4.8kWC.输送给储能站功率为408kW D.升压变压器的匝数比n1：n2=1：44【答案】C【解析】A．由题知，发电机的输出电压U1=250V，输出功率500kW，则有A错误；BD．由题知，用户端电压U4=220V，功率88kW，则有P′=U4I4联立解得I4=400A，I3=8A，U3=11000V则输电线上损失的功率为P损=I32R=4kW且U2=U3＋I3R=11500V再根据，解得BD错误；C．根据理想变压器无功率损失有P=U2I3＋P储代入数据有P储=408kWC正确。故选C。二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9.交流电压表有一定的量度范围，它的绝缘能力也有限，不能直接连到电压过高的电路，电压互感器可以解决这一问题。电压互感器的工作原理如图所示，其原线圈的匝数较多，并联在电路中，副线圈的匝数较少，两端接在电压表上。关于电压互感器，下列说法正确的是（）A.原线圈电流的频率等于副线圈电流的频率B.原线圈电流的频率小于副线圈电流的频率C.原线圈的电流大于副线圈的电流D.原线圈的电流小于副线圈的电流【答案】AD【解析】AB．电压互感器是一种变压器，不能改变电流的频率，A正确，B错误；CD．根据变压器原副线圈电流与线圈匝数成反比可知，电压互感器原线圈的匝数较多，原线圈的电流小于副线圈的电流，C错误，D正确。故选AD。10.如图所示为理想自耦变压器，其中P为变压器上的滑动触头，Q为滑动变阻器上的滑片，导线接在有效值不变的交流电源两端，电流表为理想电表，下列说法正确的是（）A.适当调节变压器上的滑动触头P，该自耦变压器可升压B.滑片Q不动，滑动触头P逆时针转动，电流表读数变大C.滑片Q不动，滑动触头P逆时针转动，变压器的输入功率变大D.滑动触头P不动，滑片Q缓慢向下滑动时，滑动变阻器两端的电压一直减小【答案】BC【解析】A.适当调节变压器上的滑动触头P，可改变副线圈的匝数，但副线圈匝数一直小于原线圈匝数，故该自耦变压器不可升压，A错误；B.滑片Q不动，滑动触头P逆时针转动，副线圈匝数增大，根据可知副线圈电压增大，则电流增大，电流表读数变大，B正确；C.根据可知变压器的输入功率变大，C正确；D.滑动触头P不动，副线圈匝数不变，则不变，滑动变阻器两端的电压不变，D错误。故选BC。11.如图为电吹风电路图，、为两个固定触点，、为可动扇形金属触片上的两个触点，触片处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风三种工作状态。和分别是理想变压器原、副线圈的匝数，已知小风扇额定电压为，下列说法正确的是（）A.停机时与接触B.吹热风时与接触，与接触C.吹冷风时与接触D.【答案】BD【解析】ABC．当与接触时，电热丝没有接通，小风扇电路接通，则电吹风处于吹冷风状态；当与接触，与接触时，电热丝与小风扇都接入电路，吹热风；当、均不与、接触时，电热丝与小风扇都未接入电路，电吹风处于停机状态，故AC错误，B正确；D．根据原副线圈两端的电压与匝数的关系得，故D正确。故选BD。12.如图所示，理想变压器的副线圈匝数可调，端接输出电压有效值恒定的正弦交流电，电流表及电压表均可视为理想的交流电表，电表示数为、、、，当副线圈的滑片向下滑动时，电表示数变化量的绝对值为、、、，下列说法正确的是（）A.比值可能不变 B.比值不变C.乘积可能变小 D.比值变大【答案】BC【解析】A．设原线圈匝数为、副线圈接入电路的匝数为，由理想变压器变压规律有，变压器输入功率等于输出功率，有由欧姆定律有，把变压器及其右侧电路等效为电阻，有当副线圈滑片P向下滑动时，增加，等效电阻减小，减小，增大，减小，故A错误；B．根据闭合电路欧姆定律有图线斜率的绝对值等于，所以比值不变，故B正确；C．变压器的输入功率当时，有最大值，由于和的关系未知，所以与的关系也未知，若开始时，滑片向下滑动时，乘积可能会变小，故C正确；D．由于为定值电阻，则，比值不变，故D错误。故选BC。三、非选择题：本题共6小题，共60分。13.某兴趣小组的同学为了测量如图甲所示的磁极已知的方形磁铁表面附近磁场的磁感应强度的大小，设计了如图乙所示的装置，图乙中两根完全相同的弹簧上端固定，下端与金属棒绝缘连接。已知方形磁铁的长度远大于金属棒的长度，现进行如下操作：a．断开开关S，用刻度尺测量两根轻弹簧的长度均为；b．用刻度尺测量金属棒ab的长度为L；c．将方形磁铁置于金属棒ab附近，使方形磁铁在金属棒ab处的磁场垂直于纸面向里（可视为匀强磁场）；d．闭合开关S，待系统稳定后，记录电流表的示数为I，用刻度尺测量两根轻弹簧的长度均为；e．保持方形磁铁与金属棒ab的距离不变，在小范围内改变方形磁铁相对于金属棒ab的位置，重复实验。回答下列问题：（1）两根轻弹簧的长度______（填“>”“=”或“<”）；（2）实验中______（填“需要”或“不需要”）测量金属棒ab的质量；（3）已知轻弹簧的劲度系数为k，则方形磁铁表面附近磁场的磁感应强度______。（用已知量和测量的物理量表示）【答案】（1）＞（2）不需要（3）【解析】（1）[1]由左手定则可知金属棒ab受到向下的安培力，轻弹簧的长度增大，所以。开关S闭合后，由左手定则可知金属棒ab受到的安培力向下，由平衡条件得解得由上述分析可知实验中不需要测量金属棒ab质量。14.某物理小组欲探究变压器原、副线圈两端电压与匝数关系，提供的实验器材有：学生电源、可拆变压器、交流电压表、若干导线。图甲为实验原理图，原线圈A、B两端与学生电源相连，用电压表分别测量原、副线圈两端的电压，测量数据如表：实验序号原线圈匝数原线圈两端电压（V）副线圈匝数副线圈两端电压（V）副线圈匝数副线圈两端电压（V）1582.920.328.04.027.9312.66.244.0请回答下列问题：（1）在图乙中，应将A、B分别与________（选填“a、b”或“c、d”）连接。（2）根据上表数据得出的实验结论是：在实验误差允许的范围内，变压器原、副线圈的电压之比等于________。（3）在实验序号为2的测量中，若把图丙中的可移动铁芯取走，副线圈匝数，则副线圈两端电压________。A.一定小于4.0V B.一定等于4.0V C.一定大于4.0V（4）图丁为某电学仪器原理图，图中变压器为理想变压器。交流电源与定值电阻串联，接在理想变压器的原线圈两端，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，调节可变电阻R的过程中，当________时，R获得的功率最大。【答案】（1）c、d（2）匝数之比（3）A（4）【解析】（1）在探究变压器原、副线圈两端电压与匝数关系的实验中，原线圈两端应接入交流电，故应将A、B分别与c、d连接。（2）根据题表中数据可得，在实验误差允许的范围内，变压器原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比。（3）若把题图乙中的可移动铁芯取走，磁损耗变大，原线圈中磁通量变化率比副线圈磁通量变化率大，根据法拉第电磁感应定律知，副线圈两端电压一定小于4.0V故选A。（4）设原线圈回路中电流为，副线圈回路电流为，则，，，所以R获得的功率根据数学知识可得，当时，R获得的功率最大，此时，，15.如图所示，竖直平面内匝数的正方形线圈边长，在磁感应强度大小为、水平方向的匀强磁场中，绕其中心轴以的角速度匀速转动。已知发光二极管具有单向导电性，其两端加正向电压不低于时才能发光，加反向电压不发光，不计线圈直流电阻。求：（1）线圈中产生的感应电动势的最大值；（2）内，发光二极管的发光时间。【答案】（1）（2）【解析】（1）线圈中产生的感应电动势的最大值解得（2）线圈转动的周期解得从图示位置开始计时，感应电动势的瞬时值表达式为当二极管两端的电压为时，有解得，在一个周期内二极管发光的时间所以内发光二极管的发光时间16.如图，在坐标系内，第一象限有垂直纸面向外的匀强磁场，第二象限有沿x轴负方向的匀强电场，电场强度大小为E。一质量为m、电荷量为q的带电粒子从x轴上的点以速度v沿与x轴正方向成60°角的方向射入磁场，恰好垂直于y轴射出磁场进入电场，不计粒子重力，求：（1）磁感应强度B的大小；（2）粒子从P点射入到第二次到达y轴的时间t。【答案】（1）（2）【解析】（1）粒子在磁场中的运动情况如图所示由几何关系得解得根据洛伦兹力提供向心力有解得（2）粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期粒子在磁场中运动的时间粒子从y轴进入电场至速度为0的过程中，可得,解得粒子从P点射入到第二次到达y轴的时间17.水力发电是获得清洁能源的重要途径之一。有一条河流，河水的流量为，落差，河水的密度为，现利用其发电，若发电机的总效率为，输出电压为，输电线的总电阻为，用户获得220V的电压，此时输电线上允许损失的电功率与发电机输出电功率的比值为。取）（1）求输电线中的电流；（2）求输电线路使用的理想升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比；（3）如果输送