福建省泉州市名校2022-2023高二下学期4月月考物理试卷（答案）

泉州名校 2022-2023 学年下学期高二物理 4 月考试卷
(考试时间：75 分钟 满分 100 分)
一、选择题（本题共 8 道题，1-4为单选题，每题 4分，5-8为多选题，每题 6分）
1．如图是交流发电机的示意图。线圈 abcd在磁场中匀速转动产生交流电。线圈的 ab
边和 cd边连在两个金属滑环上，两个滑环通过金属片做的电刷和外电路相连。当线圈
沿逆时针方向转动时，关于电流方向以下判断正确的是（ ）
A．当线圈转到图甲的位置时，线圈中的电流方向为d c b a
B．当线圈转到图乙的位置时，线圈中的电流方向为a b c d
C．当线圈转到图丙的位置时，线圈中的电流方向为d c b a
D．当线圈转到图丁的位置时，线圈中的电流方向为a b c d
2．如图所示电路（电源内阻不计），若开关 S 是闭合的，流过线圈 L的电流为 i1，流过
灯泡的电流为 i2，且线圈直流电阻小于灯泡的电阻。若 t1时刻断开 S，下列四个图中能
正确表示流过灯泡的电流 i2随时间 t 变化关系的是（ ）
A． B．
C． D．
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3．如图所示，正方形区域 ABCD 中有垂直于纸面向里的匀强磁场，M、N 分别为 AB、
AD 边的中点，一带正电的粒子（不计重力）以某一速度从 M点平行于 AD 边垂直磁场
1
方向射入并恰好从 A 点射出．现仅将磁场的磁感应强度大小变为原来的 ，下列判断正
2
确的是
A．粒子将从 D 点射出磁场
B．粒子在磁场中运动的时间不变
C．磁场的磁感应强度变化前、后，粒子在磁场中运动过程的动量变
化大小之比为 2:1
D．若其他条件不变，继续减小磁场的磁感应强度，粒子可能从 C 点射出
4．如图所示，b 是理想变压器原线圈的中心抽头，灯泡L L1、 2的铭牌上均标注“55V，
11W”字样，电流表为理想电表，从某时刻开始在原线圈 c、d 两端加上如图所示的交流
电，当单刀双掷开关与 b连接时，灯泡L1恰好正常发光，则（ ）
A．理想变压器原副线圈匝数之比为n1 :n2 8:1
B．1 秒内流过灯泡L2的电流方向改变 50 次
C．当单刀双掷开关与 b 连接时，向上移动滑片 P，两灯泡均变暗
D．当单刀双掷开关由 b扳向 a时，电流表的示数变大
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5．如图甲是法拉第圆盘发电机的照片，乙是圆盘发电机的侧视图，丙是发电机的示意
图．设 CO＝r，匀强磁场的磁感应强度为 B，电阻为 R，圆盘顺时针转动的角速度为 ω
（ ）
A．感应电流方向由 D 端经电阻 R 流向 C 端
1 2
B．铜盘产生的感应电动势E Br
2
r 3 2
C．设想将此圆盘中心挖去半径为 的同心圆，其他条件不变，则感应电动势变为 Br
2 8
r 1 2
D．设想将此圆盘中心挖去半径为 的同心圆，其他条件不变，则感应电动势变为 Br
2 8
6．为建设美丽乡村，某地兴建的小型水电站交流发电机输出功率为 P ，输电线总电阻
为 R线，升压变压器、降压变压器均为理想变压器。如图所示为发电站为用户供电的电
路图。下列说法正确的是（ ）
P U U
A． I B． I
2 3
线 线
R R线 线
n
C． I 1
n4I1I4 D．用户增多时， I线 线变小
n2n3
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7．中国航母电磁弹射的电磁驱动原理可简化为图甲所示，固定通电螺线管中的电流按
乙图所示的规律变化，取图甲所示的电流方向为正，螺线管左侧的金属铜圆环套在光滑
绝缘杆上并锁定，圆环轴线与螺线管轴线重合。下列说法正确的是（ ）
T
A． t 时刻，圆环有扩大趋势
2
T
B． t 时刻，若圆环解除锁定，圆环将向左运动
2
5
C． t T 时刻，从左端看圆环内有逆时针方向的感应电流
2
3 5
D． t T 和 t T 时刻，圆环内的感应电流大小相等、方向相反
2 2
8．如图所示，空间有一垂直纸面的磁感应强度为 0.5T 的匀强磁场，一质量为 0.2kg 且
足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上，在木板右端无初速度放上一质量为 0.1kg、电
荷量q 0.2C 的滑块，滑块与绝缘木板之间的动摩擦因数为 0.5，滑块受到的最大静
摩擦力可认为等于滑动摩擦力．t 0 时对滑块施加方向水平向左、大小为 0.6N 的恒力，
g 取 10m/s2，则（ ）：
A．木板和滑块一直做加速度为 2m/s2 的匀加速运动
B．滑块开始做匀加速直线运动，再做加速度增大的变加速运动，最后做加速度为 6m/s2
的匀加速运动
C．木板先做加速度为 2m/s2 的匀加速运动，再做加速度减小的变加速运动，最后做匀
速直线运动
D． t 1s 时滑块和木板开始发生相对滑动
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二、填空题（共 8分，每空 2分）
9．如图为交变电流图，求该交变电流的最大值___________A，有效值___________A。
10．如图所示的天平可用来测定磁感应强度，天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽为
l，共 N 匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面．当线圈中通有电流 I时(方
向顺时针，如图)时，在天平左、右两边各加上质量分别为 m1、m2 的砝码，天平平衡．当
电流反向(大小不变)时，右边再加上质量为 m 的砝码后，天平重新平衡．由此可知：磁
感应强度的方向为________，大小为________．
三、实验题（共 12 分，每空 2分）
11．为探究变压器线圈两端电压与匝数的关系，我们把没有用导线相连的线圈套在同一
闭合的铁芯上，一个线圈连到学生电源的输出端，另一个线圈连到小灯泡上，如图所示，
请回答下列问题：
（1）将与灯泡相连的线圈匝数减少，其余装置不变继续实验，灯泡亮度将_______（选
填“变亮”、“变暗”），这说明灯泡两端的电压_________（选填“变大”、“变小”）；
（2）在实验中，测得变压器原、副线圈的匝数分别为 120 匝和 60 匝，原、副线圈两端
的电压分别为 8.2V 和 3.6V，据此可知电压比与匝数比不相等，可能原因是_________。
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12．某学习小组在“研究回路中感应电动势大小与磁通量变化快慢的关系”实验中采用了
如图甲所示的实验装置。
（1）实验需用螺旋测微器测量挡光片的宽度 d ，如图乙所示，Δd ___________ mm。
（2）在实验中，让小车以不同速度靠近螺线管，记录下光电门挡光时间 t 内感应电动
势的平均值 E，改变速度多次实验，得到多组数据。这样的实验设计满足了物理实验中
常用的“控制变量法”，你认为小车以不同速度靠近螺线管过程中不变的量是：在 t 时间
内___________。
（3）得到多组 t 与 E 的数据之后，若以 E 为纵坐标、 t 为横坐标画出E Δt图象，发
现图象是一条曲线，不容易得出清晰的实验结论，为了使画出的图象为一条直线，最简
单的改进办法是以___________为横坐标。
五、计算题(共 40分，10+14+16)
13．（10 分）如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN 、 PQ间距L 1m，其电
阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成 30 角，N、Q 两端接有R 1Ω的电阻。
一金属棒ab垂直导轨放置，ab两端与导轨始终有良好接触，已知ab的质量m 0.2kg，
电阻 r 1Ω，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度大小B 1T。
ab在平行于导轨向上的拉力作用下，以初速度v1 0.5m/s沿导轨向上开始运动，可达到
最大速度 v 2m/s。运动过程中拉力的功率恒定不变，重力加速度 g 10m/s2 。
（1）求拉力的功率 P；
（2）ab开始运动后，经 t 0.09s速度达到v2 1.5m/s，此过程中ab克服安培力做功
W 0.06J，求该过程中ab沿导轨的位移大小 x。
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14．（14 分）如图甲所示，在一个正方形金属线圈区域内，存在着磁感应强度 B 随时间
变化的匀强磁场，磁场的方向与线圈平面垂直。金属线圈所围的面积 S 200cm2 ，匝数
n 1000，线圈总电阻 r 2.0 。线圈与电阻 R 构成闭合回路，电阻R 4.0 。匀强磁
场的磁感应强度随时间变化的情况如图乙所示，求：
（1）求出在0 ~ 0.2s时间内，线圈中感应电动势的大小；
（2）在图丙中画出线圈中感应电流随时间变化的 I t 图像（以线圈中逆时方向为电流
正方向，至少要出两个周期）；
（3）求出线圈中电流的有效值。
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15．在如图所示的直角坐标系中，x＜0 区域有沿 x正向的匀强电场，x≥0区域有垂直于
纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为 B。—质量为 m、电量为 q（q＞0）的粒子从
原点 O 进入磁场，初速度大小为 v0，速度方向与 y 轴正向夹角为 φ（0°＜φ＜90°），不
计重力。
（1）求带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的角速度 ω；
（2）带电粒子每次离开磁场进入电场后，都从 O 点离开电场进入磁场，从而形成周期
性运动，求电场强度的大小；
（3）当粒子运动到磁场区离 y 轴最远处时，有一个质量为 3m、速度大小为 3v0、方向
沿 y轴负方向的电中性粒子与带电粒子发生弹性正碰（碰撞时间极短），在碰撞过程中
没有电荷转移。求：碰撞以后的带电粒子第一次做圆周运动的圆心坐标。
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泉州名校 2022-2023 学年下学期高二物理 4 月考试卷
参考答案：
1．B【详解】AC．线圈转动过程中 ab和 cd 边切割磁感线产生感应电动势。甲丙图中，ab和 cd 边速度方向与磁感线方向平行，
不切割磁感线，所以没有电流产生，故 AC 错误；
B．当线圈转到图乙的位置时，由右手定则可知，dc边感应电流方向为c d ，ab 边感应电流方向为a b，故整个回路感
应电流方向为a b c d ，B 正确；
D．当线圈转到图丁的位置时，由右手定则可知，dc边感应电流方向为d c ，ab 边感应电流方向为b a ，故整个回路
感应电流方向为d c b a，D 错误。
故选 B。
2．D【详解】因为线圈有阻碍电流变化的作用，由题意可知 i1>i2，当开关 S 打开瞬间，由于线圈的自感作用，流经线圈的电流
在这一瞬间没变，流经灯泡的电流在这一瞬间的方向产生改变，从右到左方向，且大小为 i1，打开开关 S 时，线圈与灯泡构成
闭合电路，随线圈上能量逐渐减小，流经灯泡的电流逐渐减小，因此 ABC 错误，D 正确。
故选 D。
a
3．B【详解】A．设正方形的边长为 a，由题意可知，粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径为 ，粒子在磁场中做圆周运动，
4
v2 mv 1
洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：qvB m ，解得： r ，当磁场的磁感应强度大小变为原来的 时，粒
r qB 2
a
子轨道半径变为原来的 2 倍，即 ，粒子将从 N 点射出．故 A 错误．
2
2 m T
B．由运动轨迹结合周期公式T
1 2
，可知，当磁场的磁感应强度大小变为原来的 时，则T ，粒子从 A 点离开1
qB 2 2
T1 T2
磁场的情况下，在磁场中运动的时间 t ，粒子从 N点离开磁场的情况下，在磁场中运动的时间 t ，可得：t1=t ，1 2 2
2 4
即 粒子在磁场中运动的时间不变．故 B 正确．
1
C．磁场的磁感应强度变化前，粒子在从磁场中运动过程的速度变化大小为 2v，磁场的磁感应强度变为原来的 后，粒子在磁
2
场中运动过程中的速度变化大小为 2v ，即速度变化大小之比为 2 :1．故 C 错误．
D．无论磁场的磁感应强度大小如何变化，只要磁感应强度的方向不变，粒子都不可能从 C 点射出．故 D 错误．
4．A【详解】A．b 是理想变压器原线圈的中心抽头，当单刀双掷开关与 b 连接时，灯泡 L1恰好正常发光，灯泡 L1的额定电压
n
为55V 1，而由原线圈 c、d 两端所加交流电的图像可得此交流电的有效值为220V ，则有 : n U :U 解得2 1 2
2
n :n A B c d1 2 8:1故 正确； ．由原线圈 、 两端所加交流电的图像可得交流电的变化周期为0.02s，可知其频率为50Hz ，
正弦式交流电的方向一个周期内改变两次，因此可知 1 秒内流过灯泡L2 的电流方向改变 100 次，故 B 错误；C．当单刀双掷开
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关与 b 连接时，向上移动滑片 P，滑动变阻器的接入电路中的阻值增大，副线圈所在回路中的总电阻增大，则副线圈回路中的电
流减小，由于原线圈两端的电压不变，因此副线圈两端的电压也不变，而灯泡 L 两端的电压等于副线圈两端的电压，故灯泡1 L1
正常发光，流过灯泡 L 的电流不变，但灯泡L 与灯泡 L 并联，从而分流，而干路电流减小，则可知通过灯泡L 的电流减小，1 2 1 2
因此L 将变暗，故 C 错误；D．当单刀双掷开关由 b 扳向 a 时，原线圈的匝数增大，原线圈与副线圈的匝数比增大，而原线圈2
两端的电压不变，又原副线圈两端的电压比等于匝数比，因此可知副线圈两端的电压减小，副线圈中的电流减小，导致原线圈
中的电流减小，则接在原线圈回路中的电流表的示数减小，故 D 错误。
故选 A。
5．BC【详解】A．根据丙图，由右手定则可知感应电流由 C端经电阻 R流向 D 端，选项 A 错误；B．铜盘产生的感应电动势
v r 1 1
E BLv Br Br Br 2 2选项 B 正确；CD．由 B 可知，铜盘产生的感应电动势 E Br 同理可求
2 2 2 2
r
得：挖去半径为 的同心圆产生的电动势
2
' 1 r 1 1 1 3E B ( )2 Br2 故此圆盘挖去同心圆后，产生的电动势 E '' E E ' Br2 Br2 Br2 选
2 2 8 2 8 8
项 C 正确，D 错误。
2 P
6．BC【详解】A．由于 P I R U I 线 线 3I线因此 线 A 错误；B．由于U2 I R U线 线 3
R
线
U U I1 nI 2 3 = 2
I
线 n 4
n1n II 4 1
I4
因此 线 B 正确；C．由于 ， 解得 C
R I n1 I n 线
正确；
线 线 4 3 n2n3
I
线 n3
D．用户增多时，则负载总电阻变小，I4增加，由于 因此 I 线增大，D 错误。
I4 n4
故选 BC。
T
7．BC【详解】AB. t 时刻，螺线管的电流增大，圆环的磁通量增大，根据楞次定律，圆环将反抗磁通量的增大，有收缩
2
趋势并向左运动，A 错误，B 正确；
5
C. t T 时刻，圆环所在处的磁场向右，磁通量增大，根据楞次定律，从左端看圆环内有逆时针方向的感应电流，C 正确；
2
3 5
D. t T ，圆环所在处的磁场向左，磁通量减小，根据楞次定律，从左端看圆环内有逆时针方向的感应电流，和 t T 时
2 2
刻对比，圆环内的感应电流方向相同，D 错误。故选 BC。
8．CD【详解】AC．由于动摩擦因数为 0.5，在静摩擦力的作用下，木板的最大加速度为
mg 0.5 0.1 10
a 2max m/s 2.5m/s
2
所以当 0.6N 的恒力作用于滑块时，系统一起以
M 0.2
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F 0.6
a m/s2 2m/s2 的加速度一起运动，当滑块获得向左运动的速度以后又产生一个方向向上的洛伦
M m 0.2 0.1
兹力，滑块对木板的压力减小，摩擦力减小，木板的加速度减小，所以木板做的是加速度减小的加速运动，当洛伦兹力等于重
力时滑块与木板之间的弹力为零，此时有 Bqv mg 代入数据得v 10m/s此时摩擦力消失，木板做匀速运动，所以 A 错
误，C 正确；B．而滑块在水平方向上受到恒力作用，速度增加，洛伦兹力增大，滑块将做曲线运动，所以 B 错误；D．当滑块
和木板开始发生相对滑动时，木板的加速度恰好为共同的加速度 2m/s2，对木板有 f Ma 0.2 2N 0.4N再根据
f (mg qvB) 解得 v 2m/s根据v at
可得所以运动的时间为 t 1s故 D 正确。
2 2 2
9． 4 2【详解】[1]根据图像可知，该交流电的最大值为 4A；[2]根据最大值和有效值的关系有 I RT I1 Rt1 I 有 2 Rt2
I 2
4
R 0.02 ( )2 R 0.01 0 I 2A
有 有
2
mg
10． 垂直纸面向里 【详解】因为 B 的方向垂直纸面向里，开始线圈所受安培力的方向向下，电流方向相反，则安
2NIL
mg
培力方向反向，变为竖直向上，相当于右边少了两倍的安培力大小，所以需要在右边加砝码．则有 mg=2NBIL，所以 B=
2NIL
故答案为
11． 变暗 变小 漏磁、铁芯发热、导线发热等【详解】（1）[2][3]与灯泡相连的线圈是变压器的副线圈，当副线圈匝数
U1 n1
n 变小，由 得副线圈电压U 变小，故灯泡变暗，灯泡两端电压变小。（2）[4]2 2 由于变压器不是理想变压器，故电压U2 n2
比不等于匝数比的原因可能是漏磁、铁芯发热、导线发热等影响电压。
1
12． 5.665（5.663～5.667） 穿过线圈的磁通量的变化量 【详解】（1）[1]螺旋测微器固定刻度为5.5mm，可动
Δt
刻度为0.01mm 16.5 0.165mm，所以最终读数为5.5mm 0.01mm 16.5 5.665mm
（2）[2]在挡光片每次经过光电门的过程中，磁铁与线圈之间相对位置的改变量都一样，穿过线圈磁通量的变化量 都相同。
1 1
（3）[3]根据 E n ，因 不变，E与 成正比，横坐标应该是 。
t t t
13．（1） P 4W；（2） x 0.1m 【详解】（1）在ab 运动过程中，由于拉力功率恒定，ab 做加速度逐渐减小的加速运
动，速度达到最大时，加速度为零，设此时拉力的大小为 F，安培力大小为 FA ，有 F mg sin FA 0
设此时回路中的感应电动势为 E，由法拉第电磁感应定律，有 E BLv设回路中的感应电流为 I，由闭合电路欧姆定律，有
E
I ab 受到的安培力 FA ILB由功率表达式，有 P Fv 联立上述各式，代入数据解得 P 4W
R r
1 2 1 2
（2）ab 从速度v1到v2 的过程中，由动能定理，有 Pt W mgx sin mv2 mv1 代入数据解得 x 0.1m
2 2
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14．（1）6V；（2） ；（3） 2A
【详解】（1）根据法拉第电磁感应定律，0 ~ 0.2s时间内线圈中磁通量均匀变化，产生恒定的感应电流。 0 ~ 0.2s时的感
(B2 B0 )S (0.06 0) 200 10
4
应电动势 E1＝n ＝n =1000 V 6V （2）根据闭合电路欧姆定律，闭合
t1 t1 0.2
E
回路中的感应电流 I＝ 1
6
1 A 1A
R r 6
(B3 B2 )S (0 0.06) 200 10
4
0.2 ~ 0.3s 时的感应电动势 E2＝n ＝n =1000 V 12V
t2 t2 0.1
E 12
0.2 ~ 0.3s 2闭合回路中的感应电流 I 2＝ A 2A
R r 6
0.3 ~ 0.6s 是重复上一个周期，故线圈中感应电流随时间变化的 I t 图像如下
（3）根据焦耳定律，0 ~ 0.2s内闭合电路中产生的热量 Q1=I 21 （r+R） t1=1.2J
0.2 ~ 0.3s 闭合电路中产生的热量 Q 22=I2 （r+R） t2=2.4J
Q I 2故 0～0.3s 内整个闭合电路中产生的热量 Q=Q1+Q2=3.6J 根据电流有效值的定义 (R r)(t1 t2) 解得 I 2A
qB mv mv
15．（1） ；（2） Bv cos ；（3） x 0 ( 3 cos )， y 0 sin 0 【详解】（1）带电粒子在磁场中运
m qB qB
2 m 2 qB mv2
动的周期T 因此在磁场中运动的角速度 （2）带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，根qv B 0
qB T m 0 R
Eq
离开磁场时的位置到坐标原点的距离d 2R sin 进入电场后做类斜抛运动v t cos d 0 2v0 sin t 整理
m
mv
得 E Bv cos （3）粒子运动到磁场区离 y 轴最远处时的坐标 x R(1 cos ) 0 (1 cos ) 0
qB
mv
y Rsin 0 sin 两个粒子碰撞时，满足动量守恒，机械能守恒3m 3v0 mv0 mv1 3mv 2
qB
1 2 4mv
3m (3v )2
1 2 1 1 mv
0 mv0 mv
2
1 3mv
2
2 整理得 v1 4v
0
0 根据 qv
1 解得 R 因此圆心横坐标
2 2 2 2 1
B
R Bq
mv
x x R 0 ( 3 cos )
qB
mv
纵坐标 y y 0 sin
qB
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