2020-2021学年高二下学期第一次月考(4月)物理试题含答案解析

山西省阳泉市第十一中学【最新】高二下学期第一次月考（4
月）物理试题
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．下列关于分子运动和热现象的说法正确的是 ( )
A ．布朗运动就是分子的无规则运动，它说明了分子永不停息地做无规则运动
B ．在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素
C ．如果气体的温度升高，那么所有分子的速率都增大
D ．在温度相同时，氢气与氧气分子的平均速率相同
2．在电磁感应现象中，下列说法正确的是( )
A ．感应电流的磁场总是跟原来的磁场方向相反
B ．闭合线框放在变化的磁场中一定能产生感应电流
C ．感应电流的磁场总是阻碍原来的磁场磁通量的变化
D ．闭合线圈在匀强磁场中做切割磁感线运动，一定能产生感应电流
3．如图所示，矩形金属框置于匀强磁场中，ef 为一导体棒，可在ab 与cd 间滑动并接触良好．设磁感应强度为B ，ac 长为L ，在Δt 时间内向左匀速滑过距离Δd ，由法拉第电磁感应定律E n t
∆Φ=∆可知，下列说法正确的是( )
A ．当ef 向左滑动时，左侧面积减少L Δd ，右侧面积增加L Δd ，因此2BL d E t ∆=∆
B ．当ef 向左滑动时，左侧面积减少L Δd ，右侧面积增加L Δd ，互相抵消，因此E ＝0
C ．在公式E n t
∆Φ=∆中，在切割磁感线情况下，ΔΦ＝B ΔS ，ΔS 应是导体棒切割磁感线扫过的面积，因此E ＝BL Δd /Δt
D ．在切割磁感线的情况下，只能用
E ＝BLv 计算，不能用E n t
∆Φ=∆计算 4．图中交流电源的电压与直流电源的电压相同，四个灯泡完全相同，L 的直流电阻不计，当电路达到稳定时，灯泡亮度最高的是
A ．
B ．
C ．
D ． 5．把一只电热器接在8V 的直流电源上，在T 时间内产生的热量为Q ，若将它分别接到()14sin 2V u t ω=和()28sin V u t ω=的交流电源上，仍要产生Q 的热量，则需通电时间分别为
A ．4T ，T
B ．8T ，2T
C ．2T ，T
D ．4T ，2T
6．如图甲所示，矩形线圈abcd 在匀强磁场中逆时针匀速转动时，线圈中产生的交变电流如图乙所示，设沿abcda 方向为电流正方向，则下列说法正确的是（ ）
A ．乙图中ab 时间段对应甲图中A 至
B 图的过程
B ．乙图中bc 时间段对应甲图中
C 至
D 图的过程
C ．乙图中d 时刻对应甲图中的
D 图
D ．若乙图中d 处是0.02s ，则1s 内电流的方向改变50次
7．如图5甲所示，两个闭合圆形线圈A 、B 的圆心重合，放在同一水平面内，线圈A 中通以如图5乙所示的变化电流，t ＝0时电流方向为顺时针(如图中箭头所示)．在t 1～t 2时间内，对于线圈B ，下列说法中正确的是 ( )
A ．线圈
B 内有顺时针方向的电流，线圈有扩张的趋势
B ．线圈B 内有顺时针方向的电流，线圈有收缩的趋势
C ．线圈B 内有逆时针方向的电流，线圈有扩张的趋势
D ．线圈B 内有逆时针方向的电流，线圈有收缩的趋势
8．一交流发电机模型如图1所示，用示波器观察到它产生的感应电动势波形如图2所示,则
A ．该感应电动势的有效值为5V
B ．该发电机线圈的转速为25r/s
C ．1200t s =时，穿过发电机线圈的磁通量最大
D ．1200
t s =时，穿过发电机线圈的磁通量变化率最大
9．如图所示，在匀强磁场B 中放一电阻不计的平行金属导轨，导轨跟固定的大导体矩形环M 相连接，导轨上放一根金属导体棒ab 并与导轨紧密接触，磁感线垂直于导轨所在平面．若导体棒向右匀速地做切割磁感线的运动，且不考虑ab 中电流对导体环的影响，则在此过程中M 所包围的固定闭合小矩形导体环N 中电流表内( )
A ．有自下而上的恒定电流
B ．产生自上而下的恒定电流
C ．电流方向周期性变化
D ．没有感应电流
10．如图为远距离输电示意图，图中两变压器均为理想变压器，升压变压器原副线圈的匝数分别为12n n 、，降压变压器原副线圈的匝数分别为34n n 、，输电线的总电阻为r ．将原线圈接到()sin V m u u t ω=的交流电源上，若输送的电功率为P ，不考虑其他因素的影响，则
A
．输电线上通过的电流为m
U B
C ．输电线上损失的电功率为22122(
)()m
n P r n U D ．仅增大输送的电功率即可提升输电的效率
二、多选题
11．下列说法正确的是
A．真空冶炼炉的工作原理是炉体产生涡流使炉内金属融化
B．磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用
C．变压器铁芯所使用的材料是硅钢，主要原因是硅钢是磁性材料并且具有较大的电阻率
D．交流感应电动机的驱动原理是通电导体在永磁铁产生的磁场中受到的安培力12．如图是两个研究自感现象的电路，两电路中线圈L相同，灯泡1P、2P也相同，关于实验现象，下列描述正确的是
A．接通S时，2P立即就亮，1P稍晚一点才会亮
B．接通S时，1P立即就亮，2P稍晚一点才会亮
C．断开S时，1P立即熄灭，2P稍晚一点才会熄灭
D．断开S时，2P立即熄灭，1P稍晚一点才会熄灭
13．内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上，管内有一直径略小于圆管内径的带负电的小球处于静止状态，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，如图所示．若小球的电荷量不变，当磁感应强度的大小随时间增大时，从上向下俯视（）
A．小球将沿顺时针方向运动
B．小球将沿逆时针方向运动
C．洛伦兹力对小球做了正功
D．小球受到的向心力大小不断增大
14．在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n＝1 500匝，横截面积S＝20 cm2．螺线管导线电阻r＝1.0 Ω，R1＝4.0 Ω，R2＝5.0 Ω，C＝30 μF．在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化．则下列说法中正确的是()
A．螺线管中产生的感应电动势为1 V
B．闭合S，电路中的电流稳定后，电阻R1的电功率为5×10－2 W
C．电路中的电流稳定后电容器下极板带正电
D．S断开后，流经R2的电荷量为1.8×10－5 C
15．如图所示，水平放置的两根平行长直金属导轨的间距为d，其右端接有阻值为R的电阻，整个装置处在方向竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中．一质量为m(质量分布均匀)的导体杆ab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为μ.现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离L时，速度恰好达到最大(运动过程中杆始终与导轨保持垂直)．设杆接入电路的电阻为r，导轨电阻不计，重力加速度大小为g.则此过程
A．流过电阻R的电荷量为BdL R r
B．导体杆克服安培力做的功等于电阻R上产生的热量
C．恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量
D．恒力F做的功与安培力做的功之和大于杆动能的变化量
三、实验题
16．在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：
①往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水．待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上。

②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定。

③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小。

④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积。

⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。

完成下列填空：
(1)上述步骤中，正确的顺序是__________。

(填写步骤前面的数字)
(2)将1 cm3的油酸溶于酒精，制成300 cm3的油酸酒精溶液；测得l cm3的油酸酒精溶液有50滴。

现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13 m2。

则一滴溶液中纯油酸的体积为V0＝________ m3。

由此估算出油酸分子的直径为
_________m。

(结果均保留l位有效数字)
17．传感器担负着信息采集的任务，在自动控制中发挥着重要作用，传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量)，例如热传感器，主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻，热敏电阻随温度变化的图线如图甲所示，图乙是用热敏电阻R1作为传感器制作的简单自动报警器原理图．则
(1)为了使温度过高时报警器铃响，开关应接在________(选填“a”或“b”)．
(2)若使启动报警的温度提高些，应将滑动变阻器的滑片P向________移动(选填“左”或“右”)．
四、解答题
18．如图，正方型单匝线圈abcd的边长L=0.5m，匀强磁场的磁感应强度
2
T
B
π=．若
从线圈中处于中性面开始计时，当线圈以50rad/s
π的角速度绕垂直磁场的中心轴OO'匀速旋转时：
（1）写出线圈中感应电动势的表达式；
（2）求
1
100
t s
=时电动势的瞬时值；
（3）求从开始到
1
100
t s
过程中的电动势的平均值．
19．把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环，水平固定在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，如图所示，一长度为2a，电阻等于R，粗细均匀的金属棒MN放在圆环上，它与圆环始终保持良好的接触，当金属棒以恒定速度v向右运动经过环心O时，求：
(1)棒上电流的大小和方向及棒两端的电压MN
U；
(2)圆环消耗的热功率和在圆环及金属棒上消耗的总热功率．
20．如图所示，电阻不计的平行金属导轨MN和OP放置在水平面内.MO间接有阻值为R = 3Ω的电阻.导轨相距d =lm，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感强度B = 0.5T. 质量为m =0.1kg，电阻为r =1Ω的导体棒CD垂直于导轨放置，并接触良好，现用平行于MN的恒力F =1N向右拉动CD，CD受摩擦阻力f恒为0. 5N.求
(1) CD运动的最大速度；.
(2)当CD迖到最大速度后，电阻消耗的电功率；
(3)当CD的速度为最大速度的一半时，CD的加速度.
参考答案
1．B
【解析】
布朗运动悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动，它说明了液体分子永不停息地做无规则运动，选项A 错误；在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素，选项B 正确；如果气体的温度升高，分子的平均速率会增加，但非所有分子的速率都增大，选项C 错误；在温度相同时，氢气与氧气分子的平均动能相同，但是由于氢和氧的分子量不同，分子的平均速率不相同，选项D 错误；故选B.
2．C
【解析】
感应电流的磁场总是阻碍原来磁通量的变化，当原磁场增强时，感应电流的磁场跟原来的磁场方向相反；当原磁场减弱时，感应电流的磁场跟原来的磁场方向相同，选项A 错误，C 正确；根据感应电流产生的条件可知：只要穿过闭合线圈的磁通量发生变化，线圈中一定有感应电流，闭合线框若平行与磁场的方向放在变化的磁场中，不能产生感应电流．故B 错误；闭合线框放在匀强磁场中，整体做切割磁感线运动，穿过线框的磁通量没有变化，一定不能产生感应电流．故D 错误．故选C ．
点睛：本题考查楞次定律和感应电流的产生条件，应明确产生感应电流的条件：只要穿过闭合线圈的磁通量发生变化，线圈中一定有感应电流．
3．C
【解析】
当ef 向左滑动时，ef 切割磁感线产生感应电动势，相当于电源，左侧面积减少L•△d 或右侧面积增加L•△d ，导线切割扫过的面积为△S=L•△d ，磁磁通量的变化量△Φ=B•△S ，根据法拉第电磁感应定律得：产生的感应电动势0B S d E BL t t t
Φ===≠．故AB 错误，C 正确．对于切割的情形，感应电动势既可以根据E=BLv 计算感应电动势，也可以根据E=n t
Φ计算感应电动势，研究左侧回路或右侧回路，看成一匝线圈，由B S d E BL t t t
Φ====BLv ，故D 错误．故选C ． 点睛：本题考查对法拉第电磁感应定律的理解和应用能力，计算感应电动势时左右侧的电动势不能重复．要知道E=BLv 是由E=n
t Φ推导出来的，对于切割的情形E=n t
Φ也可以应用．
4．D
【解析】
A 图中电容器与灯泡串联，由于电容器对交流有一定的阻碍作用，所以电路中的电阻值大于灯泡的电阻值，所以灯泡两端的电压小于电源两端的电压；
B 图中线圈与灯泡串联，由于线圈器对交流有一定的阻碍作用，所以电路中的电阻值大于灯泡的电阻值，灯泡两端的电压小于电源两端的电压；
C 图中线圈与灯泡并联接在电路中，由于线圈的电阻值不计，所以相对于对灯泡短路，所以灯泡两端的电压等于0．
D 图中电容器与灯泡并联接在电路中，由于直流不能通过电容器，所以灯泡两端的电压等于电源两端的电压；将以上的四种情况比较可知，D 图中灯泡两端的电压最大，所以D 图中的灯泡最亮．故D 正确，ABC 错误．故选D ． 点睛：本题关键掌握电感“通直流阻交流”的特性，线圈有通直流阻交流的作用，注意直流与交流的区别，通过分析电压关系进行判断．
5．B
【解析】
设电热器的电阻为R ．当电热器接在U=8V 的直流电源上时，Q=2
U R
T ；当电热器改接到交
流电源上时，2 2m U Q t R ==；根据U m =4V ，解得t=8T ．当U m =8V ，解得t′=2T ．故B 正确，ACD 错误；故选B ．
6．B
【解析】
试题分析：A 图中，穿过线圈的磁通量最大，但变化率为零，此时线圈产生的电动势为零，故A 错；C 图中，穿过线圈的磁通量最大，变化率为零，此时产生的电动势也为零，线圈沿轴逆时针转动，由C 转到D 的过程中，穿过线圈的磁通量减小，感应电流形成的磁场与原磁场相同，故感应电流的方向为adcba ，与规定方向相反，电流为负，B 对；乙图中的d 时刻电流为零，线圈应处于中性面位置，知C 错；若乙图中d 处是0.02s ，即周期为0.02s,一个周期内电流方向改变两次，故1s 改变100次，D 错．
考点：交变电流的产生．
【名师点睛】中性面
①中性面：与磁场方向垂直的平面．
②中性面与峰值面的比较
7．A
【解析】
在t1～t2时间内，通入线圈A中的电流是正向增大的，即逆时针方向增大的，其内部会产生增大的向外的磁场，穿过B的磁通量增大，由楞次定律可判定线圈B中会产生顺时针方向的感应电流．线圈B中电流为顺时针方向，与A中的电流方向相反，有排斥作用，故线圈B 将有扩张的趋势．综上所述，A项正确．
8．D
【解析】
由图2可知，交流电的最大值为E m=5V，故有效值为E ，故A错误；交流电的周期T=0.02s，故转速n=1/T＝50r/s，故B错误；交流电的角速度ω=2πn=100πrad/s，产生的交流电的瞬时值e=5sin100πtV，当t=1/200s时，交流电的瞬时值e=5sin100π×
1
200
V＝5V，此时的感应电动势最大，磁通量变化率最大，发电机线圈平面跟磁感线平行，磁通量为零，故C错误，D正确；故选D．
点睛：本题考查了有关交流电描述的基础知识，要根据交流电图象正确求解最大值、有效值、周期、频率、角速度等物理量，同时正确书写交流电的表达式． 9．D 【详解】
导体棒匀速向右运动，M 中产生稳定的电流，则通过N 中的磁通量保持不变，故N 中无感应电流产生。

故选D 。

10．C 【解析】
输入的交流电的有效值U 1
＝，升压变压器副线圈中的电压U 2＝21
n n U 1，故输电线上通
过的电流为122m P P
I U n U =
＝，故A 错误；输电线路上损失的电压△U ＝Ir
＝12 m
rP n U ，故B 错误；损失的功率△P=I 2
r=22
122m
n P r n U （
）（），故C 正确；输电的效率212212()m
n P P r
P P n U η-=
-⋅＝，则仅增大输送的电功率，可降低输电的效率，故D 错误；故选C ．
点睛：解决本题的关键知道：1、变压器原副线圈电压之比、电流之比与匝数比的关系，2、升压变压器输出电压、降压变压器输入电压、电压损失的关系． 11．BC 【解析】 【详解】
A ．真空冶炼炉的工作原理是炉中金属产生涡流使炉内金属熔化，不是炉体产生涡流，故A 错误；
B ．磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框中可以产生感应电流能起电磁阻尼的作用，故B 正确；
C ．变压器的铁芯，在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象，要损耗能量，应硅钢是磁性材料并且具有较大的电阻率，从而可以减小涡流，减小发热量，提高变压器的效率，故C 正确；
D．交流感应电动机是利用电磁驱动的原理工作的，即磁场相对于导体转动，导体所在空间某点的磁场是周期性变化的，会产生周期性变化电场，从而在导体中激发出周期性的感应电流，这就是交流感应电动机的工作原理，故D错误；
故选BC．
12．AC
【解析】
【详解】
AB．左图中，接通开关时，由于线圈阻碍电流的增加，故P1稍晚一会儿亮；右图中，线圈和灯泡并联，接通开关时，由于线圈阻碍电流的增加，故灯泡可以立即就亮，但电流稳定后，灯泡会被短路而熄灭；故A正确，B错误；
CD．左图中，断开开关时，虽然线圈中产生自感电动势，但由于没有闭合回路，灯P1立即熄灭；右图中，断开开关时，线圈中产生自感电动势，通过灯泡构成闭合回路放电，故P2稍晚一会儿熄灭；故C正确，D错误；
故选AC．
点睛：通电自感中，与线圈串联的灯泡稍晚一会儿亮，与灯泡并联的灯泡立即就亮；断电自感中，与线圈构成闭合回路的灯泡会稍晚一会儿熄灭．
13．AD
【解析】
【详解】
AB．磁感应强度竖直向下，B随时间增加，由楞次定律可知，变化的磁场产生的感生电场沿逆时针方向；小球带负电，小球所受电场力沿顺时针方向，即沿顺时针方向加速运动；故A正确，B错误；
C．依据左手定则，洛伦兹力与速度垂直，总不做功，故C错误；
D．由上分析，可知，因速度的增大，结合向心力表达式F=mv2/R，则有受到的向心力大小不断增大，故D正确；
故选AD．
点睛：本题考查了楞次定律的应用，由楞次定律判断出感生电场的方向，是正确解题的前提与关键；根据感生电场方向判断出带电小球受力方向，即可正确解题，同时掌握左手定则，注意与右手定则的区别，并理解向心力表达式的内容．
14．CD
【解析】
根据法拉第电磁感应定律41.00.2
15002010 1.2V 2.0
B E n n S t t -∆Φ∆-===⨯⨯⨯=∆∆，
A 错；根据全电路欧姆定律12 1.20.12A 4.0 5.0 1.0
E I R R r =
==++++，根据2
1P I R =，得1R 消耗
的功率220.124 5.7610W P -=⨯=⨯，选项B 错；根据楞次定律，螺线管感应电动势逆时针方向，即等效电源为上负下正，所以电路中电流稳定后电容器下极板带正电，C 正确；S 断开后，流经2R 的电荷量即为S 闭合时C 板上所带电荷量Q ，电容器两端的电压等于2R 两
端电压，故20.6V U IR ==，流经2R 的电荷量5
1.810C Q CU ==⨯－，选项D 对．
15．AD 【解析】 试题分析:对棒有
，随着速度的增加，加速度逐渐减小，当加速
度为零时，速度达到最大，故最大速度为：，A 错；流过电阻R 的
电荷量为：，B 对；由动能定理知：
，D 对，C
错．
考点: 法拉第电磁感应定律、功能关系．
【名师点睛】导体切割磁感线产生感应电动势的计算
1．公式E ＝Blv 的使用条件：（1）匀强磁场．（2）B 、l 、v 三者相互垂直． 2．E ＝Blv 的“四性”
（1）正交性：本公式是在一定条件下得出的，除磁场为匀强磁场外，还需B 、l 、v 三者互相垂直．
（2）瞬时性：若v 为瞬时速度，则E 为相应的瞬时感应电动势．
（3）有效性：公式中的L 为导体切割磁感线的有效长度．如下图中，棒的有效长度为ab 间的距离．
（4）相对性：E ＝Blv 中的速度v 是导体相对磁场的速度，若磁场也在运动，应注意速度间的相对关系．
16．41253 7×10-11 5×10-10 【解析】
试题分析：（1）根据实验原理易知操作步骤正确的顺序为④①②⑤③； （2）根据实验原理可知油酸分子直径为d ＝V
S =1×10−6
300×50×0.13m≈5×10－10
m 。

考点：本题考查了油膜法估测分子大小实验的相关知识。

17．a 左 【详解】
（1）温度升高热敏电阻变小，控制左边电路电流变大，电磁铁磁性变强、开关接触a 点，要使温度过高时报警器报警，c 应接在a 处．
（2）滑片P 向左移，滑动变阻器接入电路的阻值变大，在温度更高时控制电路才能有足够大电流，使磁铁有足够大引力吸引开关，因此滑片向左移可以提高报警器的灵敏度． 18．（1）25sin50E t π= V （2）25V （3）15.9V 【解析】 【详解】
（1）感应电动势最大值为
E m =BSω=2
π
×0.5×0.5×50πV ＝25V
由于从中性面的位置开始计时，则瞬时值表达式为：
e =E m sin （ωt ）=25sin （50πt ）V ；
（2）t =1/100s 时电动势的瞬时值
e =25sin50π×
1
100
=25V ； （3）在
1100s 内线圈转过的角度150=1002
π
π⨯
，则电动势的平均值 2
2
0.5050V V 15.9V 1100
BS E t t ππ⨯∆Φ-====≈∆
点睛：本题考查对交流发电机原理的理解能力，瞬时值表达式要注意计时起点，不同的计时起点表达式的初相位不同．注意电动势的平均值和顺时值求解方法的不同.
19．(1)43Bav R ；由N →M ，23Bav ； (2)22289B a v R ；
222
83B a v R
【详解】
(1)金属棒MN 切割磁感线产生的感应电动势为
E =BLv =2Bav
外电路的总电阻为
1
2
RR R R R R =
=+并 金属棒上电流的大小为
43E Bav
I R R R
并=
=+
电流方向从N 到M ；
金属棒两端的电压为电源的路端电压
2
3
MN U IR Bav ==
外 (2)圆环消耗的热功率为外电路的总功率
222
2
89B a v P I R R
==
外 圆环和金属棒上消耗的总热功率为电路的总功率
222
83B a v P IE R
==
总 20．（1) 8/m v m s = (2) 3m P W = (3) 2a 2.5m /s = 【解析】
（1)对于导体棒CD ,由安培定则得：0F BId = 根据法拉第电磁感应定律有：E ?Bdv =；
在闭合回路CDOM 中，由闭合电路欧姆定律得：I E
R r
=
+ 当max v v =时，有：0F?
F f =+，上各式可解得：()()22
8/m F f R r v m s B d -+==
(2)当CD 达到最大速度时有：max E?Bdv =
则可得：max
max E I R r
=
+ 由电功率公式可得，2
max max P I R =
由以上各式可得电阻R 消耗的电功率是：()
222
max 2
P 3m B d v R
W R r ==+
(3)由 F F f ma?--=安 得：
222
F Bd f ?F f F F f F BId f a 2.5/Bdv B d v
R r R r m s m m m m
--------++=====安.。