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2023级普通高中学科素养水平监测试卷
物理
2025.4
注意事项：
1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上写在本试卷上无效。
3．考试结束后、将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1．下列说法正确的是（ ）
A．麦克斯韦通过实验证明光是一种电磁波
B．电磁波可以发生衍射现象和偏振现象
C．法拉第电磁感应定律是法拉第通过实验得出的
D．波长最短的电磁波是射线，所有物体都发射射线
2．如图所示，将半径为的铜导线半圆环用两根不可伸长的绝缘线、悬挂于天花板上，置于垂直纸面向外、大小为的匀强磁场中，现给导线通以自到大小为的电流，则（ ）
A．安培力方向竖直向上 B．安培力方向竖直向下
C．安培力大小为 D．半圆环会向外摆动
3．如图所示，水平放置的绝缘桌面上有一个圆形线圈，其圆心的正上方有一个竖直的条形磁铁。当把条形磁铁向上移动远离线圈时，线圈始终保持静止。移动磁铁的过程中，从上方俯视，下列说法正确的是（ ）
A．线圈有收缩的趋势
B．线圈对桌面的压力大于重力
C．线圈中产生的电流沿顺时针方向（俯视）
D．若极朝上，线圈有收缩的趋势
4．如图所示，面积为的金属圆环的直径与两磁场的边界重合，上方匀强磁场的磁感应强度保持不变，下方匀强磁场的磁感应强度均匀增大，下列说法正确的是（ ）
A．圆环中产生逆时针方向感应电流 B．感应电动势大小为
C．圆环受向上的安培力 D．圆环受安培力大小不变
5．如图所示，质量为、电荷量绝对值为的带电粒子（重力不计）从点以垂直于磁场边界的速度射入宽度为的匀强磁场中，穿出磁场时速度方向与原来射入方向的夹角为，磁场的磁感应强度大小为。则（ ）
A．该带电粒子带正电 B．磁场的宽度
C．洛伦兹力对粒子做正功 D．粒子通过磁场的时间为
6．如图所示，线圈的自感系数为，电阻可忽略，电容器的电容为，定值电阻阻值为，电源电动势为，内阻不计，开关处于闭合状态。时刻断开，不计电磁波辐射，在时间内，下列说法正确的是（ ）
A．电容器正在充电 B．电流逐渐增大
C．电容器板带正电 D．线圈的自感电动势正在增大
7．如图所示，理想变压器原线圈接电压为的正弦式交流电，、为定值电阻，为滑动变阻器，当滑动变阻器滑片向下滑动时，下列说法正确的是（ ）
A．定值电阻消耗的功率一定变小 B．变压器的输出功率一定变小
C．变压器的输出功率一定变大 D．滑动变阻器消耗的功率一定变小
8．如图所示，匀强磁场的左边界为，磁场方向垂直于纸面向里、磁感应强度大小为，时刻，面积为的单匝矩形线框与磁场垂直，三分之二的面积处于磁场中。当线圈绕以角速度匀速转动，产生感应电动势的有效值为（ ）
A． B． C． D．
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9．如图所示，在光滑水平面上平放一个用均匀导线制成的正方形线框，质量为，边长为，总电阻为，有界磁场的宽度为，磁感应强度为，方向垂直线框平面向下。线框右边紧挨磁场边界，给线框水平向右的初速度，则（ ）
A．进磁场瞬间边两端电压为 B．完全在磁场中运动时边两端电压为零
C．进磁场和出磁场产生的焦耳热不相等 D．进磁场和出磁场过程速度变化量相等
10．如图所示，两根光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，左、右两侧导轨间距分别为和，处于竖直向上的磁场中，磁感应强度大小分别为和。已知导体棒的电阻为、长度为、质量为，导体棒的电阻为、长度为、质量为。初始时刻两棒静止，现给导体棒一水平向右的初速度，两棒始终在各自磁场中运动，整个过程中两棒保持与导轨垂直并接触良好，导轨足够长且电阻不计。下列说法正确的是（ ）
A．稳定后导体棒的速度大小为 B．稳定后导体棒的速度大小为
C．整个运动过程中产生的热量为 D．整个运动过程通过导体棒的电荷量为
11．如图所示，半径为的导电圆环（电阻不计）垂直磁场固定于磁感应强度为的匀强磁场中，此磁场的左边界正好与圆环直径重合，电阻为的直金属棒以恒定的角速度绕过环心的轴沿顺时针方向匀速转动，、端正好与圆环保持良好接触，圆环的边缘通过电刷和导线与一个阻值为的定值电阻相连，定值电阻的另一端通过导线接在圆环的中心轴上，在金属棒匀速转动过程中，下列说法中正确的是（ ）
A．图示位置处点电势高于点电势
B．定值电阻两端的电压为
C．转动一周，定值电阻产生的热量为
D．转动一周，金属棒产生的热量为
12．根据国家能源局统计，截止到2023年9月，我国风电装机4亿千瓦，连续13年居世界第一位，湖南在国内风电设备制造领域居于领先地位。某实验小组模拟风力发电厂输电网络供电的装置如图所示。已知发电机转子以角速度匀速转动，升、降压变压器均为理想变压器，输电线路上的总电阻可简化为一个定值电阻。当用户端接一个定值电阻时，上消耗的功率为。不计其余电阻，下列说法正确的是（ ）
A．风速增加，若转子角速度增加一倍，则上消耗的功率为
B．输电线路距离增加，若阻值增加一倍，则消耗的功率为
C．若升压变压器的副线圈匝数增加一倍，则上消耗的功率为
D．若在用户端再并联一个电阻，则用户端消耗的功率一定增大
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13．（6分）某兴趣小组设计了一个研究霍尔电压与电流、磁感应强度、霍尔元件等物理量的关系的实验，设计了如图所示的电路。霍尔元件是由金属材料制成的，霍尔元件的厚度为，则：
（1）电压表的正接线柱应接__________（填“”或“”）；
（2）控制变量法研究霍尔电压与电流的关系，应闭合开关、后，保持滑动变阻器的滑片不变，调节滑动变阻器滑片，记录电流表的示数和对应的电压表的示数，可得霍尔电压与电流成__________（填“正比”或“反比”）；
（3）同理可以探究，霍尔电压与霍尔元件沿着磁场方向的厚度__________（填“有关”或“无关”）。
14．（8分）某同学用电流传感器研究自感现象，电路如图甲所示。电源内阻不可忽略，线圈的自感系数较大，其直流电阻小于灯泡的电阻。在“闭合开关—稳定—小段时间—断开开关”这个过程中，通过电流传感器得到图像如图乙所示，电流传感器不计内阻。
（1）开关S闭合瞬间，灯泡__________（选填“会”或“不会”）立即变亮；
（2）开关S断开瞬间，灯泡__________（选填“会”或“不会”）闪亮；
（3）第末线圈两端的电压为__________（用、、、表示）
（4）比较与的大小关系，有__________。（选填“＞”“＜”或“＝”）
15．（8分）发电机的示意图如图所示，发电机矩形线框的匝数为，面积为，线框的电阻为，线框所在位置的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度大小为，定值电阻的阻值为，线框以角速度绕轴顺时针匀速转动，图示位置线框平面与磁场平行，若从图示位置开始计时，求：
（1）画出通过电阻的电流与时间图像（规定电流由到为正方向）；
（2）线框转动一圈，电阻产生的焦耳热。
16．（8分）如图所示，足够长的固定光滑平行金属导轨、相距为，两导轨及其所构成的平面均与水平面夹角为。导轨所在区域有竖直方向的匀强磁场。导轨端点、通过导线与单刀双掷开关、电源连接。先将开关拨向1，再将质量为的均匀导体棒水平置于导轨上，导体棒恰好静止。已知电源电动势为，内阻不计，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻为，导轨电阻可以忽略，重力加速度大小为，求：
（1）磁场的磁感应强度大小及方向；
（2）然后将开关拨向2，在运动过程中始终与两导轨垂直且接触良好，导体棒运动的最大速度。
17．（14分）如图所示，一个质量为、带负电荷粒子的电荷量为的带电粒子从轴上的点以速度沿与轴成60°的方向射入第一象限内的匀强磁场中，恰好垂直于轴射出第一象限。已知，带电粒子重力不计。
（1）求匀强磁场的磁感应强度的大小；
（2）让大量这种带电粒子同时从轴上的点以速度沿与+轴成0～180°的方向垂直磁场射入第一象限内，求带电粒子在磁场中运动的最长时间。
（3）为了使该粒子能以速度垂直于轴射出，实际上只需在第一象限适当的地方加一个垂直于平面、磁感强度为的匀强磁场。若此磁场仅分布在一个圆形区域内，试求这圆形磁场区域的最小面积。
18．（16分）如图所示，在位于水平面内的平面直角坐标系中，有两个足够长的光滑金属固定导轨和，二者相交于坐标原点。导轨与轴重合，导轨与导轨之间的夹角为。在第一象限区域内，存在磁感应强度大小为的匀强磁场，磁场的方向竖直向下。一根足够长的质量为金属棒在水平向右的外力作用下，以恒定的速度水平向右在导轨上从轴开始运动（此时为时刻），金属棒与两导轨接触良好且始终保持与导轨垂直。金属棒粗细均匀且单位长度的电阻为，不计导轨电阻，不计一切摩擦。求：
（1）时刻金属棒中的感应电流大小；
（2）时刻金属棒受到外力的大小；
（3）在时间内，金属棒产生的焦耳热；
（4）若在时刻撤去外力，金属棒运动的水平距离大小。
2023级普通高中学科素养水平监测试卷物理
参考答案及评分标准
2025.4
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1．B 2．B 3．C 5．D 7．A 8．B
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9．CD 10．BD 11．BD 12．AC
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13．（6分）（1） （2）正比 （3）有关 （2）会 （3） （4）＜
15．（8分）解：（1）线框中感应电动势瞬时值为
通过电阻的电流大小
通过电阻的电流方向始终向右，图像如图所示
（2）线框中的电动势最大值为
则电动势有效值为
通过电阻电流的有效值
线框转动一圈，电阻产生的焦耳热，
解得
16．（8分）解：（1）根据左手定则可知，磁场方向竖直向下
根据闭合电路欧姆定律可得
受力分析正交分解得
解得
（2）最终匀速运动，受力分析有
感应电动势
联立解得
17．（14分）【解析】（1）粒子运动轨迹半径设为，如图所示
根据几何关系可得：
由洛伦兹力提供向心力可得：
联立解得：
（2）沿轴正方向出发的粒子在磁场中运动时间最长，
设该时间为，轨迹对应的圆心角设为，如图所示
由几何关系得
解得
则有
（3）为了使该粒子能以速度垂直于轴射出，
实际上只需在第一象限适当的地方加一个垂直于平面、磁感强度为的匀强磁场。
若此磁场仅分布在一个圆形区域内，粒子在此磁场中运动时，
根据洛伦兹力提供向心力可得
如图所示
由几何关系可得矩形磁场区域的最小面积为
解得：
18．（16分）解析：（1）时刻金属棒切割磁感线的有效长度为
感应电动势为
闭合回路中总电阻
感应电流

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