湖北省武汉市2023～2024学年高二上学期12月月考物理试卷含解析

物理试卷（答案在最后）

时限：60分钟

满分：100分

一、选择题：本题共10小题，每小题5分，共50分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~10题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

1.在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是（）A.将绕在磁铁上的线圈与电流表组合成一闭合回路，然后观察电流表的变化B.在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化D.绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化【答案】D【解析】【详解】法拉第发现的电磁感应定律并总结出五种情况下会产生感应电流，其核心就是通过闭合线圈的磁通量发生变化，选项AB中，绕在磁铁上面的线圈和通电线圈，线圈面积都没有发生变化，前者磁场强弱没有变化，后者通电线圈中若为恒定电流则产生恒定的磁场，也是磁场强弱不变，都会导致磁通量不变化，不会产生感应电流，选项A、B错．选项C中往线圈中插入条行磁铁导致磁通量发生变化，在这一瞬间会产生感应电流，但是过程短暂，等到插入后再到相邻房间去，过程已经结束，观察不到电流表的变化．选项C错．选项D中，线圈通电或断电瞬间，导致线圈产生的磁场变化，从而引起另一个线圈的磁通量变化产生感应电流，可以观察到电流表指针偏转，选项D对．2.如图所示，闭合圆形导体线圈放置在匀强磁场中，线圈平面与磁场平行，当磁感应强度逐渐增大时，以下说法正确的是()A.线圈中产生顺时针方向的感应电流B.线圈中产生逆时针方向的感应电流C.线圈中不会产生感应电流D.线圈面积有缩小的倾向【答案】C【解析】【详解】由于线圈与磁场的方向平行，所以穿过线圈的磁通量为0．当磁感应强度增大时，穿过线框的磁通量仍然为0，则线圈中不会出现感应电流．故只有C正确；故选：C。3.一学生小组在探究电磁感应现象时，进行了如下比较实验。用图（a）所示的缠绕方式，将漆包线分别绕在几何尺寸相同的有机玻璃管和金属铝管上，漆包线的两端与电流传感器接通。两管皆竖直放置，将一很小的强磁体分别从管的上端由静止释放，在管内下落至管的下端。实验中电流传感器测得的两管上流过漆包线的电流I随时间t的变化分别如图（b）和图（c）所示，分析可知（）A.图（c）是用玻璃管获得的图像B.在铝管中下落，小磁体做匀变速运动C.在玻璃管中下落，小磁体受到的电磁阻力始终保持不变D.用铝管时测得的电流第一个峰到最后一个峰的时间间隔比用玻璃管时的短【答案】A【解析】【详解】A．强磁体在铝管中运动，铝管会形成涡流，玻璃是绝缘体故强磁体在玻璃管中运动，玻璃管不会形成涡流。强磁体在铝管中加速后很快达到平衡状态，做匀速直线运动，而玻璃管中的磁体则一直做加速运动，故由图像可知图（c）的脉冲电流峰值不断增大，说明强磁体的速度在增大，与玻璃管中磁体的运动情况相符，A正确；B．在铝管中下落，脉冲电流的峰值一样，磁通量的变化率相同，故小磁体做匀速运动，B错误；C．在玻璃管中下落，玻璃管为绝缘体，线圈的脉冲电流峰值增大，电流不断在变化，故小磁体受到的电磁阻力在不断变化，C错误；D．强磁体分别从管的上端由静止释放，在铝管中，磁体在线圈间做匀速运动，玻璃管中磁体在线圈间做加速运动，故用铝管时测得的电流第一个峰到最后一个峰的时间间隔比用玻璃管时的长，D错误。故选A。4.如图甲所示，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方固定一螺线管Q，P和Q共轴，Q中的电流i随时间t变化的规律如图乙所示，取甲图中电流方向为正方向，P所受的重力为G，桌面对P的支持力为FN，则（）A.在t₁时刻，FN>G，P中有顺时针方向感应电流B.在t2时刻，FN=G，P中有顺时针方向感应电流C.在t3时刻，FN=G，P中有顺时针方向感应电流D.在t₄时刻，FN>G，P中无感应电流【答案】C【解析】【详解】A．在t₁时刻，线圈Q中电流均匀增加，则穿过线圈P的磁通量增加，根据楞次定律可知，线圈，P受磁场力向下，则FN>G，P中感应电流的磁场向上，可知P中有逆时针方向感应电流（从上往下看）选项A错误；B．在t2时刻，线圈Q中电流不变，则P中磁通量不变，P中无感应电流，则此时FN=G，选项B错误；C．在t3时刻，线圈Q中电流正向减小，则穿过线圈P的磁通量向下减小，则根据楞次定律可知，P中感应电流的磁场向下，则P中有顺时针方向感应电流，因此时Q中电流为零，则P不受磁场力，则FN=G，选项C正确；D．在t₄时刻，线圈Q中电流不变，则P中磁通量不变，P中无感应电流，则此时FN=G，选项D错误。故选C。5.法拉第圆盘发电机的示意图如图所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触。圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中。圆盘匀速旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是（）A.若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿b到a的方向流动B.若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化C.若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，电流在电阻R上的热功率变为原来的4倍D.若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，圆盘转动一圈电阻R的焦耳热变为原来的4倍【答案】C【解析】【详解】A．根据右手定则，若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a到b的方向流动，选项A错误；B．若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流大小变化，但是方向不变，选项B错误；C．根据E

1

Br22

若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则感应电动势变为原来的2倍，根据E2

P

R

可知，电流在电阻R上的热功率变为原来的4倍，选项C正确；D．若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，圆盘转动一圈电阻R的焦耳热E2B22r42B2r4

QT

R4R2R即电阻上的焦耳热变为原来的2倍，选项D错误。故选C。6.某空间中存在一个有竖直边界的水平方向匀强磁场区域，现将一个等腰梯形闭合导线圈，从图示位置垂直于磁场方向匀速向右拉过这个区域，尺寸如图所示，能正确反映该过程线圈中感应电流随时间变化的图像是（）A.

B.C.D.【答案】B【解析】【详解】如图所示tan

线圈前进0L的过程中，切割磁感线的有效长度L12L2

2l=2Ltan=L故感应电动势保持不变E1B2lvBLv

对应感应电流i

E1BLvRR大小不变，沿逆时针方向。当线圈前进L2L的过程中，切割磁感线的有效长度L

l'2L2v(t)tanLvt

v则感应电动势的变化范围为E2Bl'vBLvBv2t（对应感应电流L2Lt）vvE2BLvBv2t

i'

RR

大小从3BLv2BLv均匀增加，到对应感应电流方向为顺时针方向，对比图像可知。RR故选B。7.如图所示，水平面内固定足够长的光滑平行金属导轨L1、L2，间距d0.5m，左端接有电容C0.02F的电容器，整个空间存在着垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度B2T，质量m0.06kg的导体棒垂直放置在导轨上，导体棒和导轨的电阻不计，现用一水平向右的恒力F0.32N作用于导体棒，使棒从静止开始运动，到达A'处时速度v4m/s，此时突然将拉力方向变为向左，则之后导体棒向右运动的最大距离为（）A.1m【答案】B【解析】B.2mC.3mD.4m

【详解】根据题意，在水平向右的恒力作用下，设t时刻导体棒的速度为vt，此时导体棒产生的感应电动势为EBdvt电容器两端电压UE对导体棒，由动量定理得FtBIdtmvt其中ItqCU

联立得vtF（定值）tmCB2d2故加速度a

FmCB2d2即导体棒做匀加速直线运动，同理，在拉力方向变为向左后，导体棒做匀减速运动，加速度为a2

拉力方向改变后导体棒向右运动的最大距离F24m/s

mCB2d2v2x22m

2a2故选B。8.如图所示，电阻不计的平行长直金属导轨水平放置，间距L=1m。导轨左右端分别接有阻值R₁R₂4Ω的电阻。电阻r=2Ω的导体棒MN垂直放置在导轨上，且接触良好，导轨所在区域内有方向竖直向下的匀强磁场，大小为B=2T。在外力作用下棒沿导轨向左以速度v=2m/s做匀速直线运动，外力的功率为P、MN两端的电势差为UMN，则以下说法正确的是（）A.UMN4V【答案】BD【解析】B.UMN2VC.P16WD.P4W

【详解】AB.棒产生的感应电动势大小为EBLv4V

外电阻是R1和R2并联总电阻为R2Ω

MN两端的电势差为UMN

故A错误，B正确；CD.回路电流为R

E2VRrI

电路总功率为E

1ARrP总EI4W

由能量守恒可知外力的功率和电路总功率相同，有P4W

故C错误，D正确。故选BD。9.如图所示，abcd为水平放置的“□”形光滑金属导轨，间距为l，导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导轨电阻不计。已知金属杆MN倾斜放置，与导轨成θ角，单位长度的电阻为r，保持金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动（金属杆滑动过程中与导轨接触良好），则（）A.电路中感应电动势的大小为BlvB.电路中感应电流的大小为Bv

rB2vl

C.金属杆所受安培力的大小为rB2v2l

D.金属杆的热功率为rsin【答案】AC【解析】【详解】A．金属杆切割磁感线的有效长度为l，因此电路中感应电动势的大小为EBlv

A正确；B．由闭合电路欧姆定律，可得电路中感应电流的大小为I

B错误；EBvsinlrrsinC．由安培力公式，可得金属杆所受安培力的大小为lB2vl

FBI

sinrC正确；D．由电功率公式，可得金属杆的热功率为lB2v2lsinPIr

sinr

2

D错误。故选AC。10.如图所示，水平面内的两根光滑导轨平行放置，左侧连接阻值为R1的定值电阻，匀强磁场方向竖直向下，一导体棒质量为m，电阻为r，以初速度v0从图示位置沿着导轨向右滑动，滑动的最远距离为s。棒与导轨始终接触良好，其他电阻不计。当棒以初速度v0从图示位置向右滑动到（）2s处时，下列判断正确的是3v032v

B.棒的速度为03

A.棒的速度为3mv0R1C.电阻R₁的热功率为9srR12s5mv0D.棒以初速度v0从图示位置向右滑动到处的过程，回路产生的热量为318【答案】ACD【解析】【详解】AB．设两导轨间距为d，当前进距离x时，由动量定理可得根据联立解得当x

2s

3

时有当xs时有联立可得故A正确，B错误；C．此时R1产生热的功率而代入整理得BIdtmvmv0qItI

ER1rE

tBSBdx

B2d2Rrxmvmv01B2d2Rr2s3mv1mv01B2d2Rs0mv01rv113v02PI2RBdv1R1

R11r

B2d2Rs0mv01rP

mv03R19sR1r故C正确；D．由上知当x

s

时棒的速度为3

v2

2v03

根据能量守恒定律，回路产生的总热量Q

故D正确。故选ACD。115

mv0mv22mv022218

二、非选择题：本题共3小题，50分。

设计了如图所示的电路，11.某电学实验兴趣小组结合物理课本上的多用电表结构示意图及实验室现有器材，整个电路装置既可以当1mA和10mA的电流表使用，也可以当作两个倍率的欧姆电表使用。他们使用到的器材有：电源E（电动势E1.5V，内阻忽略不计）定值电阻R1、R2电流表G（量程为Ig100μA，内阻Rg990Ω）滑动变阻器R（最大阻值为1500Ω）单刀双掷开关S1、S2

（1）按照多用电表的构造和原理，接线柱C端应该接______表笔（选填“红”或“黑”）；S2拨到1端时，（2）当单刀双掷开关S1拨到B端可作为电流表使用，此时装置可作为______mA（选填“1”或“10”）量程的电流表；（3）电阻R1______Ω，电阻R2______Ω；（4）将单刀双掷开关S1拨到A端可作为欧姆表使用，若S2拨到2端，此时作为欧姆挡100倍率，则将S2

拨到1端时的倍率为______（选填“10”或“1k”）。【答案】【解析】【详解】（1）[1]红表笔与内部电源的负极相连，黑表笔与内部电源的正极相连，故C端应与黑表笔相连；（2）[2]当单刀双掷开关S1拨到B端、S2拨到1端时，量程更大，故为10mA；（3）[3][4]S2拨到2端，量程为1mA，即①.黑②.10③.11④.99⑤.10

R1R2

S2拨到1端，量程为10mA，即1

Rg9R1

联立解得1

RgR299

R111Ω，R299Ω

（4）[5]当单刀双掷开关S1拨到A端、S2拨到2端，电流表量程为1mA，此时欧姆表内阻为r内

E

1500ΩI1S2拨到1端，电流表量程为10mA，同理此时欧姆表内阻为150Ω，故S2拨到1端应为10挡。12.如图甲所示，虚线MN左、右两侧的空间均存在与纸面垂直的匀强磁场，右侧匀强磁场的方向垂直纸面向外，磁感应强度大小恒为B0；左侧匀强磁场的磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，规定垂直纸面向外为磁场的正方向。一硬质细导线的电阻率为、横截面积为s0，将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内，圆心O在MN上。求：t0时，圆环受到的安培力；23

（2）在0t0内，通过圆环的电荷量。2

（1）t

3B0rs03B02r2s0

【答案】（1）F，安培力方向垂直于MN向左；（2）q4t0

【解析】【分析】【详解】(1)根据法拉第电磁感定律，圆环中产生的感应电动势E

B

tS上式中S

r22

由图乙可知BB0

tt0

根据欧姆定律有I

E

R根据电阻定律有R2rs0

t12t0时，圆环受到的安培力FB0I2r

B02

I2r联立解得F3B02r2

s04t0

安培力方向垂直于MN向左。8(2)通过圆环的电荷量qI·t

根据欧姆定律和法拉第电磁感应定律有I

在0

ER

E

t3

t0内，圆环磁通量的变化量为2

B11

B0r20r2

222联立解得q3B0rs0813.如图，质量为m、电阻为R0的均匀金属棒ab垂直架在水平面甲内间距为2L的两光滑金属导轨的右边缘处。下方的导轨由光滑圆弧导轨与处于水平面乙的光滑水平导轨平滑连接而成（即图中半径OM和OP竖直），圆弧导轨半径为R、对应圆心角为60、间距为2L，水平导轨间距分别为2L和L。质量也为m、电阻也为R0的均匀金属棒cd垂直架在间距为L的导轨左端。导轨MM与PP、NN与QQ均足够长，所有导轨的电阻都不计。电源电动势为E、内阻不计。所有导轨的水平部分均有竖直方向的、磁感应强度为B的匀强磁场，圆弧部分和其他部分无磁场。闭合开关S，金属棒ab迅即获得水平向右的速度（未知，记为v0）做平抛运动，并在高度降低2R时恰好沿圆弧轨道上端的切线方向落在圆弧轨道上端，接着沿圆弧轨道下滑。已知重力加速度为g，求：（1）空间匀强磁场的方向；（2）棒ab做平抛运动的初速度v0；（3）通过电源E某截面的电荷量q；（4）从金属棒ab刚落到圆弧轨道上端起至开始匀速运动止，这一过程中棒ab和棒cd组成的系统损失的机械能E。【答案】（1）竖直向下；（2）【解析】3823gRm3gRmgR；（3）；（4）1533BL【详解】（1）闭合开关S，金属棒ab迅即获得水平向右的速度，表面金属棒受到水平向右的冲量，所以安培力水平向右，根据左手定则，磁场方向竖直向下。（2）金属棒ab做平抛运动，其竖直方向有2R12gt2vygt

由于导体棒在高度降低2R时恰好沿圆弧轨道上端的切线方向落在圆弧轨道上端，有tan60

解得vyv0v0

（3）金属棒ab弹出瞬间，由动量定理有23gR3BI2Ltmv00

又因为I

整理有qt2BqLmv0

解得q

（4）金属棒ab滑至水平轨道时，有m3gR3BL1212mvmv022

mg2RR1cos60

最终匀速运动，电路中无电流，所以棒ab和cd产生的感应电动势大小相等，即B2LvaBLvb

此过程中，对棒ab由动量定理有BI2Ltmvamv

对棒cd，由动量定理有BItmvb0

由能量守恒，该过程中机械能的损失量为E解得121212mvmvamvb222