吉林省白城市第一中学2020学年高二物理下学期3月月考试题（含解析） 18页

吉林省白城市第一中学2020高二3月月考物理试卷 ‎ 一．选择题（每小题4分，共48分。在每小题给出的4个选项中，1至7题为单选题；8至12为多选题，有的至少有两个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）‎ ‎1.如图所示的四种做法中，符合安全用电要求的是(     )‎ A. 用湿布擦开着的电视机屏幕 B. 用湿布擦带电的插座 C. 更换灯泡需要切断电源 D. 通电导线接触高温物体 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A、普通的水属于电的良导体，用湿抹布擦开着的电视，容易引起触电事故；A选项说法不正确；‎ B、水是导体，因此用湿布擦带电的插座是很危险的，B选项说法不正确；‎ C、更换灯泡时容易碰到金属部分，容易发生触电事故，因此需要切断电源，C选项说法正确；‎ D、通电导线接触高温物体，导线的绝缘层很容易被烤化，失去绝缘性能，D选项说法不正确.‎ 故符合用电安全的选C.‎ ‎2.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交变电流的图象如图所示，由图可知（　　）‎ A. 在t1和t3时刻线圈平面与磁场方向垂直 B. 在t2和t4时刻穿过线圈的磁通量变化最快 C. 从t2时刻到t4时刻，穿过线圈横截面的电量为零 D. 若线圈转动周期为0.02秒，则1秒内电流方向改变100次 ‎【答案】D ‎【解析】‎ A、在t1和t3时刻感应电流最大，感应电动势最大，而磁通量为零，线圈处于与中性面垂直的位置，线圈平面与磁场方向平行．故A错误；‎ B、在t2和t4时刻线圈处于中性面位置，感应电动势为零，磁通量变化率为零，故B错误；‎ C、从t2时刻到t4时刻，磁通量变化不为零，穿过线圈横截面的电量不为零，故C错误；‎ D、若线圈转动周期为0.02秒，交流电的方向在0.02s内改变两次，则1秒内电流方向改变100次，故D正确；‎ 故选：D．‎ 点睛：‎ 线圈在匀强磁场中匀速转动产生正弦交变电流，由电流图象读出感应电流的变化．由欧姆定律得知感应电流与感应电动势成正比，而由法拉第电磁感应定律得知，感应电动势与磁通量的变化率成正比，当线圈磁通量最大时，感应电动势为零；而当线圈的磁通量为零时，感应电动势最大．线圈转动一周的过程，感应电流方向改变两次．‎ 本题考查理解正弦交变电流与磁通量关系的能力及把握电流的变化与线圈转过的角度的关系的能力．比较简单．‎ ‎3.如图所示，三只完全相同的灯泡a、b、c分别与电阻R、电感L、电容C串联，再将三者并联，接在220V，100Hz的交变电源两端，三只灯泡亮度相同．如果将电源改为220V，60Hz的交变电源，则（ ）‎ A. 三只灯泡亮度不变 B. a不变，b变暗，c变亮 C. a亮度不变，b变亮，c变暗 D. 三只灯泡都将变亮 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】根据电感的特性：通低频、阻高频，当电源的频率变小时，电感对电流的感抗 减小，b灯变亮；根据电容器的特性：通高频、阻低频，当电源的频率变小时，电容器对电流的容抗增大，c灯变暗；而电阻的亮度与频率无关，a灯亮度不变，故C正确，A、B、D错误；故选C.‎ ‎4.下列有关光的波粒二象性的说法中，正确的是（ ）‎ A. 有的光是波，有的光是粒子 B. 光子与电子是同样的一种粒子 C. 光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著 D. 大量光子的行为往往显示出粒子性 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 试题分析：光具有波粒二象性，A错误；电子是组成原子的基本粒子，有确定的静止质量，是一种物质粒子，速度可以低于光速；光子代表着一份能量，没有静止质量，速度永远是c，所以光子与电子不同，B错误；光波的频率越高，波长越短，粒子性越显著，反之，波动性越显著，C正确；大量光子运动的规律表现出光的波动性，D错误；故选C。‎ 考点：光的本性。‎ ‎【名师点睛】光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律，大量光子运动的规律表现出光的波动性，而单个光子的运动表现出光的粒子性．光的波长越长，波动性越明显，波长越短，其粒子性越显著。‎ ‎5.如图甲所示，在变压器的输入端串接上一只整流二极管D，在变压器输入端加上如图乙所示的交变电压u1=Um1sinωt，设t=0时刻为a“+”、b“-”，则副线圈输出的电压的波形（设c端电势高于d端电势时的电压为正）是图中的（ ）‎ A. ‎ B. ‎ C. ‎ D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ 在前T/4的时间内，原线圈的电压为正，且在增大，所以有电流通过二极管，并且在增大，在副线圈中，由于电磁感应副线圈会产生感应电动势阻碍磁通量的增加，再有右手螺旋定则可得此时c端电势高于d端电势，感应电动势为正；在T/4-T时间内，原线圈的电压为正，且在减小，所以有电流通过二极管，并且在减小，在副线圈中，由于电磁感应副线圈会产生感应电动势阻碍磁通量的减小，再有右手螺旋定则可得此时c端电势低于于d端电势，感应电动势为负；所以B正确。故选B。‎ 点睛：二极管的作用是只允许正向的电流通过，这样的话在每个周期中都会有半个周期没有电流通过线圈，此时副线圈中也没有感应电流．‎ ‎6.如图所示，有两根和水平方向成α角的光滑平行金属轨道，上端接有可变电阻R，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为B，一根质量为m的金属杆(电阻忽略不计)从轨道上由静止滑下，经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋近于一个最大速度vm，则(    )‎ A. 如果B增大，vm将变大 B. 如果α增大，vm将变大 C. 如果R变小，vm将变大 D. 如果m变小，vm将变大 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】金属杆受重力、支持力、安培力，开始时重力沿斜面的分力大于安培力，所以金属杆做加速运动.随着速度的增加，安培力在增大，所以金属杆加速度逐渐减小，当加速度减小到零，速度最大.当加速度为零时，速度最大.有mgsinα=BIL，，联立得.‎ A、如果B增大，vm将变小，故A错误.‎ B、如果α变大，vm将变大，故B正确.‎ C、如果R变小，vm将变小，故C错误.‎ D、如果m变小，vm将变小，故D错误.‎ 故选B.‎ ‎7.如图表示一交流随时间变化的图像，此交流的有效值为(　)‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ 试题分析：根据有效值的定义求解．取一个周期时间，将交流与直流分别通过相同的电阻，若产生的热量相同，直流的电流值，即为此交流的有效值．‎ 设交流电电流的有效值为I，周期为T，电阻为R。则，解得，C正确．‎ ‎8.下列叙述符合物理学史的是（　 ）‎ A. 楞次最先发现了电流的磁效应 B. 法拉第发现了产生感应电流的条件 C. 安培提出了分子电流假说 D. 爱因斯坦因对光电效应的解释做出贡献获得诺贝尔物理学奖 ‎【答案】BCD ‎【解析】‎ ‎【详解】A、奥斯特最早发现电流的磁效应，证明通电导线周期产生了磁场；故A错误.‎ B、法拉第通过实验总结出产生感应电流的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化；故B正确.‎ C、安培提出了分子电流假说，揭示了磁铁和电流产生磁场的本质原因相同；故C正确.‎ D、爱因斯坦对光电效应的规律作出了解释，发现了光电效应方程，获得了诺贝尔物理学奖；故D正确.‎ 故选BCD.‎ ‎9.如图所示，一闭合金属圆环用绝缘细线挂于O点，将圆环拉离平衡位置并释放，圆环摆动过程中经过有界的水平匀强磁场区域，A，B为该磁场的竖直边界，若不计空气阻力，则（ ）‎ A. 圆环向右穿过磁场后，不能摆至原来的高度。‎ B. 在进入和离开磁场时，圆环中均有感应电流 C. 圆环进入磁场后离平衡位置越近速度越大，感应电流也越大 D. 圆环最终不能静止在平衡位置。‎ ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 圆环向右穿过磁场后，会产生电流，根据能量守恒求解．当圆环进入或离开磁场区域时磁通量发生变化，会产生电流．最终整个圆环在磁场区域来回摆动，不产生感应电流，机械能守恒。‎ ‎【详解】A项：圆环向右穿过磁场后，会产生电流，圆环中将产生焦耳热，根据能量守恒知圆环的机械能将转化为电能，所以回不到原来的高度了，故A正确；‎ B项：当圆环进入或离开磁场区域时磁通量发生变化，会产生电流，故B正确；‎ C项：整个圆环进入磁场后，磁通量不发生变化，不产生感应电流，机械能守恒。离平衡位置越近速度越大，感应电流为零，故C错误；‎ D项：在圆环不断经过磁场，机械能不断损耗过程中圆环越摆越低，最后整个圆环只会在磁场区域来回摆动，因为在此区域内没有磁通量的变化（一直是最大值），所以机械能守恒，即圆环最后的运动状态为在磁场区域来回摆动，而不是静止在平衡位置，故D正确。‎ 故选：ABD。‎ ‎【点睛】本题为楞次定律的应用和能量守恒相合．注意楞次定律判断感应电流方向的过程，先确认原磁场方向，再判断磁通量的变化，感应电流产生的磁场总是阻碍原磁通量的变化。‎ ‎10.图甲所示的变压器原、副线圈匝数比为3：1，图乙是该变压器cd输入端交变电压的图像，L1、L2、L3、L4为四只规格均为“9V，6W”的相同灯泡，各电表均为理想交流电表。闭合电键以下说法正确的是（ ）‎ A. ab输入端输入功率Pb＝24W B. 电流表的示数为2A，L1能正常发光 C. ab输入端电压的瞬时值表达式为 D. 流过L2中的电流方向每秒改变50次 ‎【答案】AB ‎【解析】‎ ‎【详解】B、C、由输入端交变电压u的图象，可求出有效值27V，副线圈电压为9V，副线圈三只灯泡均能正常发光；电流表的读数为，原线圈电流为，所以原线圈的灯泡也能正常发光，ab输入端电压的瞬时值表达式为，B正确，C错误.‎ A、ab输入端输入功率，故A正确；‎ D、由图象知交流电的周期为0.02s，交流电的频率为50Hz，流过灯L2的电流每秒钟方向改变100次，D错误；‎ 故选AB.‎ ‎11.如图所示，线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，电容器两极板水平放置。在两极板间，不计重力的带正电粒子Q在t=0时由静止释放，若两板间距足够宽，则下列运动可能的是（ ）‎ A. 若t=0时线圈平面与磁场垂直，粒子在两极间往复运动 B. 若t=0时线圈平面与磁场平行，粒子在两极间往复运动 C. 若t=0时线圈平面与磁场垂直，粒子一定能到达极板 D. 若t=0时线圈平面与磁场平行，粒子一定能到达极板 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ 若t=0‎ 时，线圈平面与磁场垂直，线圈中产生正弦形电流；在前半个周期内粒子向一极板先做加速直线运动，后做减速直线运动；后半个周期内，沿原方向继续先做加速直线运动，后做减速直线运动。周而复始，粒子做单向直线运动，粒子一定能到达极板。故C正确，A错误。若t=0时，线圈平面与磁场平行，线圈中产生余弦形电流，前半个周期内，向一极板先做加速直线运动，后做减速直线运动，半个周期时刻速度减为零；后半个周期内，沿反方向返回，先做加速直线运动，后做减速直线运动，一个周期时刻速度为零。周而复始，粒子做往复运动。故B正确，D错误。故选BC。‎ 点睛：此题关键要分析一个周期内粒子的运动情况：若t=0时，线圈平面与磁场垂直，线圈中产生正弦形电流；若t=0时，线圈平面与磁场平行，线圈中产生余弦形电流，根据牛顿定律分析求解．‎ ‎12.如图所示，有一金属块放在垂直于侧面C的匀强磁场中，当有稳恒电流自左向右通过时，下列说法正确的是(　　)‎ A. 金属块上表面的电势高于下表面的电势 B. 磁感应强度增大时，金属块上、下两表面间的电势差U增大 C. 电流增大时，金属块上、下两表面间的电势差U减小 D. 电流不变时，金属块中单位体积内自由电子越多，上、下两表面间的电势差U越小 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ 根据左手定则，知电子向上表面偏转，上表面带负电，下表面带正电，所以上表面比下表面电势低，A错误；最终电子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，有，得，故B增大时上下两表面间的电压U增大，B正确；设电流横截面的宽为b，高为d，电流的微观表达式为，电流增大，则v增大，又，则U增大，C错误；由C选项分析可知，，则，单位体积内的自由电子数越多，则电压表的示数越小，D正确．‎ 二．实验题（共16分把正确答案填写在题中的横线上，或按题目要求作答）‎ ‎13.如图是做探究电磁感应的产生条件实验的器材．‎ ‎(1)在图中用实线代替导线把它们连成实验电路_____________________________ ．‎ ‎(2)由哪些操作可以使灵敏电流计的指针发生偏转（ ）‎ A．闭合开关 B．断开开关 C．保持开关一直闭合 D．将线圈A从B中拔出 ‎(3)假设在开关闭合的瞬间，灵敏电流计的指针向左偏转，则当螺线管A向上拔出的过程中，灵敏电流计的指针向______(填“左”或“右”)偏转．‎ ‎【答案】 (1). (2). ABD； (3). 右；‎ ‎【解析】‎ 试题分析：（1）探究电磁感应现象实验有两套电路；电源、开关、滑动变阻器、螺线管A组成控制电路；螺旋管B与电流计组成实验电路．‎ ‎（2）当线圈B中有感应电流产生时，电流表指针发生偏转；根据感应电流产生的条件：穿过闭合回路的磁通量发生变化，分析答题．‎ ‎（3）根据楞次定律判断是否有感应电流产生，结合闭合开关瞬间，灵敏电流计的指针向右偏转判断将滑动变阻器的滑片向右移动的过程中，灵敏电流计的指针的偏转方向．‎ 解：（1）将电流表与大线圈B组成闭合回路，电源、开关、小线圈A组成闭合回路，电路图如图所示．‎ ‎（2）AB、将开关闭合或断开，导致穿过线圈的磁通量变化，产生感应电流，电流表指针偏转，故AB正确；‎ C、保持开关一直闭合，则穿过线圈B的磁通量不变，没有感应电流产生，电流表指针偏转，故C错误；‎ D、将螺线管A插入（或拔出）螺线管B时穿过线圈B的磁通量发生变化，线圈B中产生感应电流，电流表指针偏转，故D正确．‎ ‎（3）在开关闭合的瞬间，穿过线圈B的磁通量增大，灵敏电流计的指针向左偏转，则当螺线管A向上拔出的过程中，穿过线圈B的磁通量减小，灵敏电流计的指针向右偏转．‎ 故答案为：（1）如图所示：‎ ‎（2）ABD；‎ ‎（3）右．‎ ‎【点评】探究电磁感应现象的实验有两套电路，要知道各电路的阻值与作用．本题考查了感应电流产生的条件，难度不大，是一道基础题，知道感应电流产生的条件、分析清楚图示情景即可正确解题．‎ ‎14.如图所示是研究光电管产生的电流的电路图，A、K是光电管的两个电极，已知该光电管阴极的极限频率为ν0，元电荷为e，普朗克常量为h。现将频率为ν(大于ν0)的光照射在阴极上，则：‎ ‎(1)________是阴极(填A或K)，阴极材料的逸出功等于________。‎ ‎(2)加在A、K间的正向电压为U时，到达阳极的光电子的最大动能为____________，将A、K间的正向电压从零开始逐渐增加，电流表的示数的变化情况是_______________。‎ ‎(3)为了阻止光电子到达阳极，在A、K间应加上U反＝________的反向电压。‎ ‎(4)下列方法一定能够增加饱和光电流的是（ ）‎ A．照射光频率不变，增加光强 B．照射光强度不变，增加光的频率 C．增加A、K电极间的电压 D．减小A、K电极间的电压 ‎【答案】 (1). K (2). hν0 (3). hν－hν0＋eU (4). 逐渐增大，直至保持不变 (5). (6). A ‎【解析】‎ ‎(1) K是阴极，阴极材料的逸出功等于hν0。‎ ‎(2)逸出光电子的最大初动能为hν－hν0；若加在A、K间的正向电压为U时，到达阳极的光电子的最大动能为Ekm＋eU =hν－hν0＋eU，将A、K间的正向电压从零开始逐渐增加，则到达阳极的光电子数逐渐增加，直到当全部光电子都能到达阳极时为止；则电流表的示数的变化情况是逐渐增大，直至保持不变。‎ ‎(3)为了阻止光电子到达阳极，在A、K间应加上反向电压满足：U反e=Ekm= hν－hν0‎ 解得：。‎ ‎(4)若增加饱和光电流，则需要增加单位时间射到阴极的光子数，即保持照射光频率不变时，需要增大光强；故选A.‎ 点睛：此题关键要知道光电管的原理；知道发生光电效应时，吸收光子的能量一部分克服逸出功，剩下的转化为电子的动能．当光电子的动能恰好能克服电场力做功时的电压即为遏止电压．‎ 三．计算题：（共3小题．共计36分,解答计算部分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。）‎ ‎15.如图所示是一个交流发电机的示意图．线框abcd处于匀强磁场中，已知ab=bc=10cm，B=1T，线圈匝数n=100，线圈电阻r=5Ω，外电路负载电阻R=5Ω，线圈以600r/min的转速匀速转动．求：‎ ‎（1）线圈转动过程中感应电动势的最大值；‎ ‎（2）从如图示位置开始，感应电动势的瞬时表达式；‎ ‎（3）从如图示位置开始经1/60秒时，安培表和电压表的读数；‎ ‎（4）从如图所示位置开始转过90°角的过程中，线圈上产生的热量；‎ ‎（5）从如图所示位置开始转过90°角的过程中，流过灯泡的电荷量；‎ ‎（6）线圈转过一周外力所做的功。‎ ‎【答案】（1）62.8V（2）e=62.8cos 20πt (V)（3）4.44A；22.2V（4）0.5J（5）0.1C（6）19.7J ‎【解析】‎ ‎（1）感应电动势最大值为；‎ ‎（2）电动势瞬时值表达式：‎ ‎（3）电表显示的是有效值，故安培表的读数为，‎ 电压表读数为；‎ ‎（4）磁通量的变化量；流电的周期：；‎ 线圈转过的角度；用时 平均电动势；‎ 故线圈上产生的热量为；‎ ‎（5）设从图示位置开始，转过90°角的过程中的通过电阻R电荷量为q，则：，又，‎ 解得；‎ ‎（6）线圈匀速转动一周的过程中，整体回路产生的热量，‎ 联立解得；由能量守恒可知，外力做功；‎ ‎16.abcd是质量为m，长和宽分别为b和l的矩形金属线框，有静止沿两条平行光滑的倾斜轨道下滑，轨道平面与水平面成θ角。efmn为一矩形磁场区域，磁感应强度为B，方向竖直向上。已知da=an=ne=b，线框的cd边刚要离开磁区时的瞬时速度为v，整个线框的电阻为R，试用题中给出的物理量（m、b、l、B、θ、v、R）表述下列物理量。‎ ‎（1）ab刚进入磁区时产生的感应电动势；‎ ‎（2）此时线框的加速度；‎ ‎（3）线框下滑过程中共产生的热量。‎ ‎【答案】（1）（2）（3）‎ ‎【解析】‎ 试题分析: （1）设ab边进入磁区时的速度为v，由机械能守恒定律可得：‎ 可得：‎ 所以，ab刚进入磁区时产生的感应电动势 ‎（2）当ab边刚进入磁区时，受到的安培力为：‎ 由牛顿第二定律可得：mgsinθ —F = ma 可得：‎ ‎（3）线圈从初始位置到全部穿过磁区减少的重力势能是3mgbsinθ，根据能量守恒有：‎ 考点： 功能关系；导体棒切割磁感线产生感应电动势 ‎17.三峡水利枢纽工程是长江流域治理开发的关键工程，是中国规模最大的水利工程．枢纽控制流域面积为1.0×106 km2，占长江流域面积的56%，坝址处年平均流量为Q＝4.51×1011m3‎ ‎.水利枢纽的主要任务包括防洪、发电、航运三方面．在发电方面，三峡电站安装水轮发电机组26台，总装机容量(指26台发电机组同时工作的总发电功率)为P＝1.82×107 kW，年平均发电量约为W＝8.40×1010 kW·h.该工程已全部竣工，电站主要向华中、华东电网供电，以缓解这两个地区的供电紧张局面．阅读上述资料，解答下列问题(水的密度ρ＝1.0×103 kg/m3，g取10 m/s2)：‎ ‎(1)若三峡电站上、下游水位差按h＝100 m计算，试推导三峡电站将水流的势能转化为电能的效率η的公式，并计算出效率η的数值．‎ ‎(2)若26台发电机组全部建成并发电，要达到年发电量的要求，每台发电机组平均年发电时间t为多少天？‎ ‎(3)将该电站的电能输送到华中地区，送电功率为P1＝4.5×105 kW，采用超高压输电，输电电压为U＝500 kV，而发电机输出的电压约为U0＝18 kV.若输电线上损耗的功率为输电功率的5%，求发电站的升压变压器原、副线圈的匝数比和输电线路的总电阻．‎ ‎【答案】(1)η＝　67%　(2)192.3天 ‎【解析】‎ ‎(1)一年里水流做功(即减少的势能)W′＝Qρgh.‎ 水流的势能转化为电能的效率η＝＝，‎ 将数据代入上式得η≈67%.‎ ‎(2)设每台发电机组平均年发电n天，则W＝Pt，‎ 即P×n×24＝W.‎ 所以n＝＝天≈192.3天．‎ ‎(3)升压变压器原、副线圈的匝数比＝＝＝，‎ 输电线上的电流I＝＝900 A.‎ 损失功率P损＝5%P1＝I2r，所以r≈27.8 Ω.‎