牡丹江二中2023—2024学年度第一学期高二学年12月月考考试
物理
考生注意：
1．本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。满分100分，考试时间75分钟。
2．答题前，考生务必将密封线内项目填写清楚。考生作答时，请将答案答在答题卡上。必须在题号所指示的答题区域作答，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。
3．本试卷主要命题范围：选择性必修第二册第一章—第四章，电学实验。
第Ⅰ卷（选择题 共46分）
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28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．如图所示，一带负电的滑块从粗糙斜面的顶端滑至底端时的速度为v，若加一个垂直纸面向外的匀强磁场，并保证滑块能滑至底端，则它滑至底端时（ ）
A．速率变大 B．速率变小
C．速率不变 D．洛伦兹力方向垂直斜面向上
2．老师做了一个物理小实验让学生观察：图中，都是很轻的铝环，环是闭合的，环是不闭合的．环都固定在一根可以绕点自由转动的水平细杆上，开始时整个装置静止，同学们看到的现象是（ ）
A．无论磁铁插向环还是环，横杆都发生转动
B．条形磁铁极靠近环时，环靠近磁铁
C．条形磁铁极靠近环时，环向磁铁这侧运动
D．条形磁铁极远离环时，环向磁铁这侧运动，但追不上磁铁
3．一个有匝的矩形线框，面积为，以角速度从如图所示的位置开始，在匀强磁场中匀速转动，则产生的感应电动势随时间变化的图像是（ ）
A． B．
C． D．
4．风力发电将风的动能转化为电能．某风力发电机的输出功率为，输出电压为，用户得到的电压是，输电线的电阻为，输电线路如图所示．若输电线因发热而损失的功率为输送功率的，变压器均视为理想变压器，则下列说法正确的是（ ）
A．通过输电线的电流为 B．用户得到的电功率为
C．升压变压器原、副线圈的沛数之比为 D．降压变压器原、副线圈的匝数之比为
5．如图所示，水平的平行虚线间距为，其间有磁感应强度为的匀强磁场．一个正方形线框边长为，质量为，电阻为．开始时线框的下边缘到磁场上边缘的距离为．将线框由静止释放，其下边缘刚进入磁场时，线框的加速度恰好为零，则线框进入磁场的过程和穿出磁场的过程相比较，有（ ）
A．产生的感应电流的方向相同
B．所受的安培力的方向相反
C．进入磁场的过程中产生的热量大于穿出磁场的过程中产生的热量
D．进入磁场过程中所用的时间大于穿出磁场过程中所用的时间
6．劳伦斯和利文斯顿设计的回旋加速器工作原理如图所示，置于真空中的形金属盒半径为，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过狭缝的时间可忽略，磁感应强度为的匀强磁场与盒面垂直，高频交流电频率为，加速电压为．若处粒子源持续释放质量为、电荷量为、初速度可忽略的粒子，粒子在加速器中被加速，且加速过程中不考虑相对论效应和重力的影响，则下列说法正确的是（ ）
A．粒子被加速后的最大速度不可能超过
B．加速电压越大，粒子离开回旋加速器时的动能也越大
C．交流电的频率
D．粒子在回旋加速器中做圆周运动的周期随半径的增大而增大
7．如图，空间存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，电场和磁场相互垂直．在电磁场区域中，有一个竖直放置的光滑绝缘圆环，环上套有一个带正电的小球，小球可沿圆环自由运动．点为圆环的圆心，为圆环上的三个点，点为最高点，点为最低点，沿水平方向．已知小球所受电场力与重力大小相等．现将小球从环的顶端点由静止释放．下列判断正确的是（ ）
A．当小球运动的弧长为圆周长的时洛伦兹力最大
B．小球从点到点，洛伦兹力的瞬时功率一直增大
C．小球在点时，机械能最大
D．小球从点运动到点，电势能增大，动能减小
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分．在每小题给出的四个选项中，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．
8．2023年5月30日，中央电视台对神舟十六号飞船与天和核心舱交会对接进行了直播，其间航天员与北京飞控中心保持通话联络，直播画面通过电磁波传送到地面接收站，下列关于电磁波和声波的说法错误的是（ ）
A．电磁波是横波，声波是纵波
B．电磁波跟声波一样，只能在介质中传播
C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并用实验验证了电磁波的存在
D．航天员讲话时画面能与声音同步，说明电磁波与声波具有相同的传播速度
图甲为一交流发电机的示意图，匀强碰场的磁感应强度为，匝数为，面积为，总电阻为的矩形线圈绕轴做角速度为的匀速转动，矩形线圈在转动中始终保持和外电路电阻形成闭合电路，回路中接有一理想交流电流表．图乙是线图转动过程中产生的感应电动势随时间变化的图像，下列说法中正确的是（ ）
A．时刻穿过线圈的磁通量的变化率为
B．从到这段时间通过电阻的电荷量为
C．从到这段时间穿过线圈磁通量的变化量为
D．图乙中的零时刻线圈所处位置可能对应甲图中所示位置
10．如图所示，组成一个平行轨道，导轨间距为，轨道平面的倾角，轨道与导轨由两小段光滑的圆弧相连（小圆弧绝缘且长度可忽略），倾斜导轨部分处于垂直导轨平面向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为；水平导轨部分（足够长）处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为；质量为、电阻为的导体棒静止于水平导轨上，倾斜导轨间接一个电容器，电容器的电容为，质量为、电阻忽略不计的导体棒与导轨垂直放置，从靠近端的位置由静止释放，导体棒的长度为，且初始时离水平轨道的高度为，已知重力加速度为，不考虑导体棒与导轨间的摩擦力，不计导轨的电阻，整个过程中始终静止不动且没有发生碰撞．则下列说法中正确的是（ ）
A．导体棒在倾斜导轨上做加速度逐渐增大的加速运动
B．导体棒滑上水平导轨时的速度为
C．导体棒在此过程中受到的最大摩擦力为
D．导体棒在此过程中受到的最大摩擦力为
第Ⅱ卷（非选择题 共54分）
三、非选择题：本题共5小题，共54分．
11．（6分）某实验小组使用多用电表测量电学中的物理量．
（1）甲同学用实验室的多用电表进行某次测量时，指针在表盘的位置如图所示．若所选挡位为直流挡，则示数为_______；若所选挡位为“”挡，则示数为_______；若所选挡位为直流挡，则示数为_______．
（2）乙同学用该表正确测量了一个约的电阻后，需要继续测量一个阻值约的电阻．在测量这个电阻之前，请选择以下必须的操作步骤，其合理的顺序是_______（填字母代号）．
A．将红表笔和黑表笔短接 B．把选择开关旋转到“”挡
C．把选择开关旋转到“”挡 D．调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点
12．（10分）某实验小组测量一充电宝的电动势和内阻．从说明书可知该充电宝的电动势约为．内阻很小，约，最大放电电流为．
（1）该小组将充电宝连接线的外绝缘层剥开，找出充电宝的正极和负极，将多用电表选择开关旋到直流电压挡，先进行机械调零，然后红、黑表笔分别接触充电宝的正极和负极，电表刻度盘如图甲所示，该读数为_______．
（2）该小组想进一步精确测出该充电宝的电动势和内阻，实验室提供的器材如下：
A．电压表（量程为，内阻约为）
B．电流表（量程为，内阻约为）
C．滑动变阻器（最大阻值为）
D．定值电阻
E．一个开关及导线若干
该小组设计了两种测量充电宝电动势和内阻的电路，图乙中_______（填“A电路”或“B电路”）
（3）该小组通过调节滑动变阻器，测得多组数据，并在坐标纸上描点连线如图丙所示，根据图像，可求得该充电宝的电动势为_______V，内阻为_______．（结果均保留两位小数）
13．（10分）如图甲所示，用粗细均匀的导线制成的一个单匝正方形金属框，现被一根绝缘丝线悬挂在竖直平面内处于静止状态，已知金属框的质量为，边长，金属框的总电阻为，金属框的下半部分处在方向垂直框面向里的有界磁场中（磁场均匀分布），上半部分在磁场外，磁场的磁感应强度随时间的变化关系如图乙所示，重力加速度为，求：
（1）内，金属框产生感应电流大小；
（2）内金属框产生的焦耳热；
（3）时绳子所受拉力大小．
14．（12分）如图所示，在坐标系的第一象限内存在磁感应强度方向垂直纸面向里的匀强磁场．一带正电的粒子从点在与轴正方向成的方向以速度垂直射入磁场，一段时间后粒子从轴上的点（图中未画出）射出磁场，带电粒子在点的速度方向与轴负方向的夹角．已知带电粒子的质量为电荷量为，不计粒子所受重力．求：
（1）匀强磁场的磁感应强度大小；
（2）带电粒子在第一象限内运动的时间．
15．（16分）如图所示，两根足够长的光滑直金属导轨平行固定在倾角为的绝缘斜面上，两导轨间距为，导轨的电阻不计．导轨顶端两点间接有滑动变阻器和阻值为的定值电阻．一根质量为、电阻不计的均匀直金属杆放在两导轨上，与导轨垂直且接触良好．空间存在磁感应强度大小为．方向垂直斜面向下的匀强磁场．调节滑动变阻器的滑片，使得滑动变阻器接入电路的阻值为，让由静止开始沿导轨下滑．重力加速度大小为．
（1）求下滑的最大速度；
（2）求下滑的速度最大时，定值电阻上消耗的电功率；
（3）若在由静止开始至下滑到速度最大的过程中，定值电阻上产生的焦耳热为，求该过程中下滑的距离以及通过滑动变阻器的电荷量．
牡丹江二中2023-2024学年度第一学期高二学年12月月考考试·物理
参考答案、提示及评分细则
1．B 2．D 3．A 4．B 5．D 6．A 7．C 8．BCD 9．BD 10．BD
11．（1）24 160 4.8 （2）CAD
12．（1）3.8 （2）B电路 （3）5.00；0.13
13．解：（1）内，金属框产生的感应电动势为
其中
根据闭合电路的欧姆定律可得金属框产生感应电流大小为
代入数据可得
（2）根据焦耳定律，内金属框产生的焦耳热为
代入数据可得
（3）时金属框受到向上的安培力大小为
此时绳子所受拉力大小为
联立代入数据解得
14．解：（1）粒子运动轨迹如图所示，带电粒子从点开始做匀速圆周运动（设其运动半径为），由几何关系可得：
解得：
由洛伦兹力提供向心力得：
解得：；
（2）由几何关系可得粒子在第一象限的运动轨迹的圆心角，则带电粒子在第一象限内运动的时间为：．
15．解：（1）下滑的速度最大时，其切割磁感线产生的感应电动势为：，
此时通过定值电阻的电流为：，
所受安培力的大小为：，
由受力平衡条件有：，
解得：；
（2）由电功率公式有：，
解得：；
（3）由定值电阻上产生的焦耳热为可知，由于滑动变阻器接入电路的阻值为，为定值电阻的2倍，根据焦耳定律可知滑动变阻器上产生的焦耳热为；
设下滑的距离为时达到最大速度，由能量守恒定律可得：，
解得：；
在由静止开始至下滑到速度最大的过程中，穿过回路的磁通量的变化为：，
设由静止开始至下滑到速度最大的时间为，该过程中回路产生的平均感应电动势为：
根据闭合电路的欧姆定律可得该过程中通过回路的平均感应电流为：
又：
解得：．
