河南省洛阳市强基联盟2024-2025学年高二上学期12月联考物理试题（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE1洛阳强基联盟高二12月联考物理考生注意：1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间75分钟。2.答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。3.考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。4.本卷命题范围：人教版选择性必修第二册第二章至第三章。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题中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，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.冶炼金属的高频感应炉的示意图如图所示，炉内放入被冶炼的金属，线圈通入高频交变电流，这时被冶炼的金属就能被熔化。这种冶炼方法速度快，温度易控制，并能避免有害杂质混入被炼金属中，因此适于冶炼特种金属。该炉的加热原理是（）A.利用线圈中电流产生的焦耳热B.利用线圈中电流产生的磁场对被冶炼金属产生磁化而加热C.利用交变电流的交变磁场在炉内金属中产生的涡流D.给线圈通电的同时，给炉内金属也通了电，从而产生焦耳热【答案】C【解析】线圈中的电流做周期性的变化，线圈产生高频变化的磁场，磁场穿过金属，在金属内产生强涡流，从而在导体中产生大量的热，而交流电的频率越大，产生的热量越多，C正确，ABD错误。故选C。2.如图所示，光滑固定金属导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放放置在导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁从高处下落接近回路时（重力加速度为g）（）A.P、Q会互相靠拢B.磁铁下落的加速度大于gC.磁铁的动能的增加量等于其势能的减少量D.P、Q会互相远离【答案】A【解析】AD．当一条形磁铁从高处下落接近回路时，穿过回路的磁通量增大，根据楞次定律可知，P、Q会互相靠拢阻碍磁通量的增大，故A正确，D错误；B．根据楞次定律可知，回路产生的感应磁场会阻碍磁铁的下落，则磁铁下落的加速度小于g，故B错误；C．磁铁的重力势能转化为系统的动能和因焦耳热产生的内能，故磁铁的动能的增加量小于其势能的减少量，故C错误。故选A。3.如图所示，下列线圈匀速转动或匀速直线运动，能产生交变电流的是（）A. B.C. D.【答案】AD【解析】A．线圈沿垂直磁场的转轴转动，故可以产生交变电流，故A正确；B．根据，可知产生的是恒定电流，不会产生交变电流，故B错误；C．回路磁通量不变，没有感应电流，故C错误；D．线圈沿垂直磁场的转轴转动，可以产生正弦式交流电，故D正确。4.如图所示，理想变压器的原线圈接在的交流电源上，副线圈接有的负载电阻，原、副线圈匝数之比为，交流电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是（）A.电流表的读数为B.电压表的读数约为C.原线圈的输入功率为D.副线圈输出交流电的周期为【答案】C【解析】B．原线圈电压有效值为则副线圈电压有效值为则电压表读数为110V，故B错误；A．副线圈电流为根据可得原线圈电流为则电流表读数为5.0A，故A错误；C．原线圈的输入功率为故C正确；D．变压器不会改变交流电的周期和频率，则副线圈输出交流电的周期为故D错误。故选C。5.如图所示，M和N为两个完全一样的灯泡，L是一个理想电感线圈（电阻不计），R是一个定值电阻。当电键S突然闭合或断开时，下列判断正确的是（）A.电键突然闭合，N比M先亮B.电键闭合较长时间后，N比M亮C.电键突然断开，N比M先熄灭D.无论电键突然闭合还是断开，M和N现象完全相同【答案】A【解析】AD．电键突然闭合，L产生感应电动势，M灯的电流逐渐增加，故M灯逐渐亮，N灯立即亮，所以N比M先亮，故A正确，D错误；B．电键闭合较长时间后，电路处于稳定状态，因为L的电阻小于R的电阻，故M的电流大于N的电流，M比N亮，故B错误；C．电键突然断开，L产生感应电动势，两个灯串联，电流相同，两灯同时熄灭，故C错误。故选A。6.如图是某无线充电接收端电流经电路初步处理后的图像，则该交变电流的有效值为（）A. B.5A C.6A D.【答案】A【解析】该交流电的周期为3s，根据电流的等效性可知，该交流电的有效值，为代入数据，有解得BCD错误，A正确。故选A。7.如图甲所示，20匝的线圈两端M、N与一个电压表相连，线圈内有指向纸内方向的磁场，线圈中的磁通量在按图乙所示规律变化，不计线圈电阻下列说法正确的是（）A.电压表的负接线柱接线圈的M端B.线圈中产生的感生电场沿逆时针方向C.线圈中磁通量的变化率为1.5Wb/sD.电压表的读数为0.5V【答案】B【解析】A．由楞次定律可得感应电流的方向为逆时针，则端比端的电势高，所以电压表的正接线柱接M端，故A错误；B．线圈中磁通量均匀增加，线圈中产生感应电流，感应电流的磁场方向垂直纸面向外，由楞次定律可得，线圈中产生的感生电场沿逆时针方向。故B正确；C．线圈中磁通量的变化率故C错误；D．根据法拉第电磁感应定律所以电压表的读数为，故D错误。故选B。8.如图甲所示，单匝矩形线框在匀强磁场B中，绕与磁场B垂直的轴OO'匀速转动。已知线框电阻R，转动周期T，穿过线框的磁通量与时间t的关系图，如图乙所示。则下列说法正确的是（）A时刻，线框平面与中性面垂直B.感应电流的有效值为C.到过程中，线框中平均感应电动势为零D.线框转动一周，线框中产生的热量为【答案】ABD【解析】A．由图乙可知，时刻，线框磁通量为零，则线框平面与中性面垂直，故A正确；B．角速度为感应电动势最大值为感应电流最大值为感应电流的有效值为故B正确；C．到过程中，磁通量变化不为零，则线框中平均感应电动势不为零，故C错误；D．线框转动一周，线框中产生热量为故D正确。故选ABD。9.如图所示，甲图是远距离输电的电路示意图，乙图是用电器两端的电压随时间变化的图像。已知降压变压器的原线圈与副线圈的匝数之比，输电线的总电阻，降压变压器的输出功率，发电机的输出电压为250V，电路中的升压变压器和降压变压器均为理想变压器。则下列结论正确的是（）A.降压变压器原线圈中电流的频率为100HzB.流过输电线的电流大小为10AC.发电机的输出功率为92kWD.升压变压器原、副线圈的匝数之比【答案】BD【解析】本题考查电能的输送。A．由用电器两端的电压随时间变化的图像可知故变压器不改变电流的频率，故A错误；B．由电功率可知，降压变压器的输出电流根据解得流过输电线的电流大小故B正确；C．发电机的输出功率故C错误：D．流过升压变压器原线圈的电流根据解得故D正确。故选BD。10.如图所示，将半径分别为r和2r的同心圆形导轨固定在同一绝缘水平面内，两导轨之间接有阻值为R的定值电阻和一个电容为C的电容器，整个装置处于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中。将一个长度为r、阻值为R的金属棒AD置于圆导轨上面，O、A、D三点共线，在外力的作用下金属棒以O为转轴逆时针匀速转动，转速为n，转动过程中金属棒与导轨接触良好，导轨电阻不计，下列说法正确的（）A.D点的电势高于A点的电势B.金属棒产生的感应电动势大小为C.电阻R中的电流大小为D.电容器的电荷量为【答案】BD【解析】A．根据右手定则可知电流从D到A，对于电源，电流从低电势到高电势，即D点的电势低于A点的电势，故A错误；B．金属棒产生的感应电动势为又解得金属棒产生的感应电动势大小为B正确；C．电阻R中的电流大小故C错误D．根据，可得故D正确。故选BD。二、实验题（本题共2小题，共16分）11.如图所示，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。（1）图（a）中，线圈平面与磁感线垂直，磁通量___________，磁通量变化率___________。（均选填“最大”或“为零”）（2）从图（b）开始计时，线圈中电流i随时间t变化的关系是___________，从图（e）开始计时，线圈中电流i随时间变化的关系是___________。（均选填“”或“”）（3）当线圈转到图（c）位置时，感应电流___________（选填“最小”或“最大”），且感应电流方向___________（选填“改变”或“不改变”）（4）当线圈转到图（d）位置时，感应电动势___________（选填“最小”或“最大”），ab边感应电流方向为___________（选填“a→b”或“b→a”）。【答案】（1）最大为零（2）（3）最小改变（4）最大b→a【解析】（1）[1][2]图（a）中，线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，磁通量变化率为零。（2）[1]从图（b）开始计时，此时过程线圈的磁通量为零，磁通量变化率最大，线圈中的感应电流最大，则线圈中电流i随时间t变化的关系是[2]从图（e）开始计时，此时过程线圈的磁通量最大，磁通量变化率为零，线圈中的感应电流为零，则线圈中电流i随时间t变化的关系是（3）[1][2]当线圈转到图（c）位置时为中性面，感应电流为零，最小，且感应电流方向发生改变。（4）[1][2]当线圈转到图（d）位置时，磁通量变化率最大，此时感应电动势最大，由右手定则可知，ab边感应电流方向为b→a。12.在探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系实验中：（1）（多选）为了确保实验的安全，下列做法正确的是。A.为了人身安全，只能使用低压交流电源B.连接好电路后，要检查电路是否正确，不能直接接通电源C.因为使用电压较低，通电时可用手直接接触裸露的导线、接线柱D.为了多用表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最小量程挡试测（2）实验时，保持学生电源的输出电压一定。首先只改变副线圈的匝数，测量副线圈上的电压；再只改变原线圈的匝数，测量副线圈上的电压。并将相应数据记入表格中。上述探究中采用的实验方法是_________（选填“控制变量法”或“理想化实验法”）。（3）如图所示，当选择左侧线圈“0”、“16”间接入学生电源的“10V”交变电压挡位时，右侧线圈“0”、“4”接线柱间输出的电压最可能是______。请分析说明出现这种结果的原因_______。A.8.0VB.5.0VC.2.5VD.2.4V【答案】（1）AB（2）控制变量法（3）D实际变压器有漏磁，且线圈有焦耳热产生【解析】（1）A．为了人身安全，只能使用低压交流电源，选项A正确；B．连接好电路后，要检查电路是否正确，不能直接接通电源，选项B正确；C．即使使用电压较低，但是通电时也不可用手直接接触裸露的导线、接线柱，选项C错误；D．为了多用表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，选项D错误。故选AB。（2）实验时，保持学生电源的输出电压一定。首先只改变副线圈的匝数，测量副线圈上的电压；再只改变原线圈的匝数，测量副线圈上的电压，即在研究两个物理量的关系时，先保持其它物理量一定，因此实验采用了控制变量法。（3）[1]若为理想变压器，则实际变压器有漏磁，且线圈有焦耳热产生，则次级电压小于2.5V，故选D；[2]出现这种结果的原因是实际变压器有漏磁，且线圈有焦耳热产生。三、计算题（本题共3小题，共计38分。解答时应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。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）13.在水平方向的匀强磁场中，有一个正方形闭合线圈绕垂直于磁感线的轴匀速转动。已知线圈的匝数，边长，电阻，转动频率，磁场的磁感应强度，，求：（1）线圈由中性面转至与中性面成角的过程中，通过导线的平均感应电流；（2）当线圈转至线圈平面与中性面的夹角为时，边所受安培力大小；（3）外力驱动线圈转动的功率。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】（1）根据题意可知，线圈中的平均感应电动势在线圈由中性面转过的过程中有平均感应电流联立解得（2）根据题意可知，感应电动势的最大值为当线圈转至线圈平面与中性面的夹角为时，线圈产生的感应电动势的瞬时值感应电流的瞬时值ab边所受安培力大小联立代入数据解得（3）根据题意可知，感应电动势的有效值外力驱动线圈转动的功率与线圈中交变电流的功率相等，即联立解得14.如图所示，边长为、匝数为、电阻不计的正方形线圈，在磁感应强度为的匀强磁场中绕转轴以角速度匀速转动，轴垂直于磁感线，制成一台交流发电机．它与理想变压器的原线圈连接，变压器原、副线圈的匝数之比为1：2，滑动变阻器的最大值为R。从正方形线圈处于图示位置开始计时；（1）交流电发电机的感应电动势的瞬时值表达式；（2）当滑动变阻器