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文档介绍
2017-2018学年吉林省梅河口市第五中学高二4月考物理试题 解析版
吉林省梅河口市第五中学2017-2018学年高二4月考物理试题 一、单选题 1. 下列提到的交流电,哪个指的不是交流电的有效值( ) A. 电容器的击穿电压 B. 保险丝的熔断电流 C. 交流电压表的读数 D. 电动机铭牌上的额定电压 【答案】A 【解析】电容器的击穿电压是指交流电的最大值,不是有效值;保险丝的熔断电流是指交流电的有效值;交流电压表的读数是指有效值;电动机铭牌上的额定电压是指有效值;故选A. 2. 将闭合多匝线圈置于仅随时间变化的磁场中,线圈平面与磁场方向垂直.关于线圈中产 生的感应电动势和感应电流,下列表述正确的是( ) A. 感应电动势的大小与线圈的匝数无关 B. 穿过线圈的磁通量越大,感应电动势越大 C. 穿过线圈的磁通量变化越快,感应电动势越大 D. 感应电流产生的磁场方向与原磁场方向始终相同 【答案】C 【解析】试题分析:解答本题应掌握感应电动势取决于磁通量的变化快慢,与磁通量的变化及磁通量无关. 解:由法拉第电磁感应定律可知,感应电动势E=n,即感应电动势与线圈匝数有关故A错误;同时可知,感应电动势与磁通量的变化率有关,磁通量变化越快,感应电动势越大,故C正确; 穿过线圈的磁通量大,但若所用的时间长,则电动势可能小,故B错误; 由楞次定律可知:感应电流的磁场方向总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化,故原磁通增加,感应电流的磁场与之反向,原磁通减小,感应电流的磁场与原磁场方向相同,即“增反减同”,故D错误; 故选C. 【点评】感应电动势取决于穿过线圈的磁通量的变化快慢,在理解该定律时要注意区分磁通量、磁通量的变化量及磁通量变化率三者间区别及联第. 视频 3. 如图所示电路中,自感系数较大的线圈 L 的直流电阻不计,下列操作中能使电容器 C 的A 板带正电的是( ) A. S 闭合的瞬间 B. S 断开的瞬间 C. S 闭合,电路稳定后 D. S 闭合,向左移动变阻器触头 【答案】B 【解析】试题分析:根据线圈对电流的突变有阻碍作用,结合LC回路中电容器的充放电过程中能量转换来判断. 解:A、S闭合瞬间,由于L的自感作用,阻碍电流增大,则电源给电容器充电,所以B极带正电,故A错误; B、S断开瞬间,由于线圈电流变化,产生自感电动势,阻碍电流减小,则对电容器充电,所以A板带正电,故B正确; C、S闭合时电路稳定后,L的电阻为零,所以C两端无电压;故C错误; D、S闭合,向左迅速移动滑动变阻器触头,电流增大,则自感线圈阻碍电流增大,对电容器充电,所以B极带正电,故D正确; 故选:B 【点评】本题考查了LC振荡电路中电流的变化和能量的转化,结合线圈对电流变化的特点分析判断. 4. 如图所示,一导线弯成半径为 a 的半圆形闭合回路.虚线 MN 右侧有磁感应强度为 B 的匀强磁场.方向垂直于回路所在的平面.回路以速度 v 向右匀速进入磁场,直径 CD 始终与 MN 垂直.从 D 点到达边界开始到 C 点进入磁场为止,下列结论正确的是( ) A. 感应电流方向不变 B. CD 段直导线始终不受安培力 C. 感应电动势最大值 D. 感应电动势平均值 【答案】A 【解析】在进入磁场的过程中,磁通量一直增大,根据楞次定律知,感应电流的方向不变,故A正确。在进入磁场的过程中,根据楞次定律知,CD上的电流方向为D指向C,根据左手定则知,CD直导线受到向下的安培力,故B错误。当半圆形线框进入一半时,有效的切割长度最大,感应电动势最大,则感应电动势的最大值Em=Bav,故C错误。线框进入磁场的时间t=,根据法拉第电磁感应定律知,感应电动势平均值,故D错误。故选A。 点睛:当导体切割磁感线时,要注意切割的有效长度的确定;而对于求平均电动势要使用法拉第电磁感应定律进行计算。 5. 物理实验中常用一种叫做“冲击电流计”的仪器测定通过电路的电量.如图示,探测线圈与冲击电流计串联后可用来测定磁场的磁感应强度.已知线圈的匝数为 n,面积为 S,线圈与冲击电流计组成的回路电阻为 R.若将线圈放在被测匀强磁 场中,开始线圈平面与磁场垂直,现把探测线圈翻转,冲击电流计测出通过线圈的电 量为 q,由上述数据可测出磁场的磁感应强度为( ) A. B. C. D. 【答案】C 【解析】由法拉第电磁感应定律:E=n可求出感应电动势大小,再由闭合电路欧姆定律可求出感应电流大小,根据电量的公式q=It,可得q=n。由于开始线圈平面与磁场垂直,现把探测圈翻转180°,则有△∅=2BS;所以由上公式可得:q=n,则磁感应强度B=,故C正确,ABD错误;故选C。 点睛:考查法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、电量表达式,同时注意磁通量虽然是标量,但注意线圈分正反面,从而导致磁通量有正负.还有磁通量与线圈匝数无关,但感应电动势与线圈匝数有关. 6. 一质量为 m 的金属杆 ab,以一定的初速度 v0 从一光滑平行金属导轨底端向上滑行,导轨平面与水平面成 角,两导轨上端用一电阻 R 相 连,如图所示,磁场垂直斜面向上,导轨与杆的电阻不计,金属杆向上滑行到某一高度之后又返回到底端,则在此全过程中( ) A. 向上滑行的时间大于向下滑行的时间 B. 电阻 R 上产生的热量向上滑行时大于向下滑行时 C. 通过电阻 R 的电量向上滑行时小于向下滑行时 D. 杆 a、b 克服磁场力的功向上滑行时小于向下滑行时 【答案】B .................. 7. 如图所示为一台发电机的结构示意图,其中N、S 是永久磁铁的两个磁极,它们的表面 呈半圆柱面形状。M是圆柱形铁芯,它与磁极的柱面共轴,铁芯上有一矩形线框,可绕与铁 芯M共轴的固定转轴旋转。磁极与铁芯之间的缝隙中形成方向沿半径、大小近似均匀的磁场。 若从图示位置开始计时,当线框绕固定轴匀速转动时,下列图像中能正确反映线框中感应电 动势e 随时间t 变化规律的( ) A. B. C. D. 【答案】D 【解析】试题分析:由磁场分布特点知:线圈在每一位置的切割情况相同,故感应电动势大小是相同的,方向做周期性变化,故D选项正确.故选D. 考点:法拉第电磁感应定律 【名师点睛】本题考查了交流发电机的发电原理,关键是根据线圈所处的磁场进行分析,线圈运动到任何位置切割情况都一样,产生的电动势大小不变,方向改变。 8. 如图所示的理想变压器,两个副线圈匝数分别为 n1 和 n2,当把电热器接在 ab,使 cd 空 载时,电流表的示数为 I1;当把电热器接在 cd,而使 ab 空载时,电流表的示数为 I2,则 I1∶ I2 等于( ) A. n1∶n2 B. C. n2∶n1 D. 【答案】B 【解析】设副线圈中的电压分别为U2、U3,根据输入功率等于输出功率和电压与匝数成正比,知UI1=,UI2=,联立得I1:I2==n12:n22,故选B。 9. .如图(a)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(b)所示的交变电流,t=0 时电流方向为顺时针(如图箭头所示) 在 t1~t2 时间段内,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 【答案】A 【解析】试题分析:在t1~t2时间内,由于线圈A的逆时针方向电流增大,导致线圈B磁通量增大,感应电流的磁场与它相反,根据安培定则可知,线圈A在线圈B内部产生磁场方向垂直纸面向外,则线圈B内有顺时针方向的电流.此时线圈B的电流方向与线圈A电流方向相反,由异向电流相互排斥,可知线圈间有相互排斥,所以线圈B有扩张的趋势.故B、C、D、误,A正确.故选A. 考点:安培定则、楞次定律 【名师点睛】此题主要是考查学生对楞次定律的理解运用;解决本题的关键掌握安培定则、楞次定律的内容,知道感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化.同时注意t=0时电流方向为顺时针,而在t1~t2时间内电流方向为逆时针。 10. 如图所示的电路中,电源两端的电压恒定,L为小灯泡,R为光敏电阻,LED为发光 二极管(电流越大,发出的光越强),且R与LED相距较近,下列说法正确的是( ) A. 当滑动触头 P 向左移动时,L 消耗的功率增大 B. 当滑动触头 P 向左移动时,L 消耗的功率减小 C. 当滑动触头 P 向右移动时,L 消耗的功率可能不变 D. 无论怎样移动触头 P,L 消耗的功率都不变 【答案】A 【解析】当滑动触头P向左移动时,变阻器接入电路的电阻减小,电源两端的电压恒定,由欧姆定律分析得知,流过发光二极管电流增大,发光二极管D发光强度增强,光敏电阻R的阻值减小,则L分担的电压增大,L消耗的功率增大.故A正确,B错误.根据上面分析可知,当滑动触头P向右移动时,L消耗的功率减小.故CD错误.故选A. 点睛:本题关键要抓住电源两端的电压不变,与常见的电路动态分析问题不同,不能受思维定势影响. 二、多选题 11. 在如图所示的倾角为的光滑斜面上,存在着两个磁感应强度大小为 B 的匀强磁场,区域 I 的磁场方向垂直斜面向上,区域Ⅱ的磁场方向垂直斜面向下,磁场的宽度均为 L,一个 质量为 m、电阻为 R、边长也为 L 的正方形导线框,由静止开始沿斜面下滑,当 ab 边刚越 过 GH 进入磁场Ⅰ区时,恰好以速度 v1 做匀速直线运动;当 ab 边下滑到 JP 与 MN 的中间位 置时,线框又恰好以速度 v2 做匀速直线运动,从 ab 进入 GH 到 MN 与 JP 的中间位置的过程 中,线框的动能变化量为△Ek(末动能减初动能),重力对线框做功为 W1,安培力对线框做 功为 W2,下列说法中正确的有 ( ) A. 在下滑过程中,由于重力做正功,所以有 v2>v1 B. 从 ab 进入 GH 到 MN 与 JP 的中间位置的过程中,机械能守恒 C. 从 ab 进入 GH 到 MN 与 JP 的中间位置的过程,有(W1-△Ek)机械能转化为电能 D. 从 ab 进入 GH 到 MN 与 JP 的中间位置的过程中,线框动能的变化量大小为△Ek=W1+W2 【答案】CD 点睛:导体切割磁感线运动时,要抓住受力平衡及能量的转化及守恒的关系进行分析判断; 在分析能量关系时一定要找出所有发生变化的能量,增加的能量一定等于减少的能量. 12. 在光滑水平桌面上有一边长为 l 的正方形线框 abcd,bc 边右侧有一等腰直角三角形匀强磁场区域 efg,三角形腰长为 l,磁感应强度竖 直向下,a、b、e、f 在同一直线上,其俯视图如图所示,线框从图示 位置在水平拉力 F 作用下向右匀速穿过磁场区,线框中感应电流 i-t 和 F-t 图象正确的是(以逆时针方向为电流的正方向,以水平向右的 拉力为正,时间单位为l/v)( ) A. B. C. D. 【答案】BD 【解析】试题分析:根据楞次定律分析感应电流的方向.分段确定线框有效的切割长度,分析线框中感应电动势的大小与位置坐标的关系.线框的电阻一定,感应电流与时间成正比;根据安培力的表达式F=,而L=vt,即可求解. 解:AB、bc边的位置坐标x在L﹣2L过程,根据楞次定律判断可知感应电流方向沿a→b→c→d→a,为正值. 线框bc边有效切线长度为L=vt,感应电动势为E=BLv=Bvt•v=Bv2t,感应电流i==,即感应电流均匀增大. 同理,x在2L﹣3L过程,根据楞次定律判断出来感应电流方向沿a→d→c→b→a,为负值,感应电流均匀增大.A错误,B正确. C、在水平拉力F作用下向右匀速穿过磁场区,因此拉力等于安培力,而安培力的表达式F=,而L=vt,则有:F=,F非线性增大,故C错误,D正确; 故选:BD. 【点评】本题关键确定线框有效切割长度与x的关系,再结合数学知识选择图象,注意楞次定律、欧姆定律的应用,及安培力综合表达式应用. 13. 为了测量某地地磁场的水平分量 Bx,课外兴趣小组进行了如图所示的实验:在横截面 为长方形、只有上下表面 A、B 为金属板的导管中通以导电液体,将导管沿东西方向放置时, A、B 两面出现电势差,测出相应的值就可以求出地磁场的水平分 量.假如在某次实验中测得导电液体的流动速度为 v、导管横截面的宽为 a、高为 b,A、B 面的电势差为 U.则下列判断正确的是( ) A. B. C. A 面的电势高于 B 面 D. B 面的电势高于 A 面 【答案】BC 【解析】试题分析:稳定时,带电粒子在运动过程中受到的洛仑兹力等于电场力,即:,这时AB板间的电势差,因此,B正确,A错误;由于磁场的水平分量为向北,根据左手定则,可知A面的电势高于B面,C正确,D错误。 考点:带电粒子在电、磁场中的运动 14. 如图所示,边长为 L 的正方形单匝线圈 abcd,电阻 r,外电路的电阻为R,a、b 的中点和 cd 的中点的连线 OO´恰好位于匀强磁场的边界线上, 磁场的磁感应强度为 B,若线圈从图示位置开始,以角速度ù绕轴 OO´匀速 转动,则以下判断正确的是( ) A. 图示位置线圈中的感应电动势最大为 B. 闭合电路中感应电动势的瞬时表达式为 C. 线圈从图示位置转过180°的过程中,流过电阻 R 的电荷量为 D. 线圈转动一周的过程中,电阻 R 上产生的热量为 【答案】BD 【解析】图示位置线圈中没有任何一边切割磁感线,感应电动势为零,故A错误。当线圈与磁场平行时感应电动势最大,最大值为Em=BSω=BL2ω;瞬时值表达式为:e=Emsinωt=BL2ωsinωt.故B正确。线圈从图示位置转过180°的过程中,穿过线圈磁通量的变化量大小为△Φ=2BS=2B•L2=BL2,流过电阻R的电荷量为,故C错误。感应电动势的有效值为E=Em,感应电流有效值为;R产生的热量为Q=I2RT,T=,联立得.故D正确。故选BD。 点睛:本题要掌握正弦式交变电流瞬时值表达式,注意计时起点,掌握感应电荷量的经验公式q=n,知道用有效值求热量. 15. 两根相距为 L 的足够长的金属弯角光滑导轨如图所示放置,它们各有一边在同一水平面 内,另一边与水平面的夹角为 37°,质量均为 m 的金属细杆 ab、cd 与导轨垂直接触形成闭合回路,导轨的电阻不计,回路总电阻为 2R,整个装置处于磁感应强度大小为 B,方向竖 直向上的匀强磁场中,当 ab 杆在平行于水平导轨的拉力 F 作用下以速度 v 沿导轨匀速运动 时,cd 杆恰好处于静止状态,重力加速度为 g,以下说法正确的是( ) A. ab 杆所受拉力 F 的大小为 mg tan37° B. 回路中电流为 C. 回路中电流的总功率为 mgv tan37° D. m 与 v 大小的关系为 【答案】ACD 【解析】对于cd杆,由平衡条件得:F安=mgtan37°,对ab杆,由于感应电流的大小、导线的长度相等,两杆所受的安培力大小相等,由平衡条件得知,F=F安,拉力F=mgtan37°,故A正确;cd杆所受的安培力F安=BIL,又F安=mgtan37°,得电流为:,故B错误;回路中电流的总功率等于拉力的功率,为P=Fv=mgvtan37°,故C正确;根据E=BLv,,F安=BIL得,F安=,结合F安=mgtan37°,解得:m=,故D正确。故选ACD。 点睛:本题要熟练运用法拉第电磁感应定律、平衡方程等规律,强调受力分析的正确性,同时突出克服安培力所做的功等于产生的焦耳热. 三、实验题 16. 氧化锡传感器主要用于汽车尾气中一氧化碳浓度的检测。它的电阻随一氧化碳 浓度的变化而变化,在下图所示的电路中,不同的一氧化碳浓度对应着传感器的不同电阻,这样,显示仪表的指针就与一氧化碳浓度有了对应关系,观察仪表指针就能判断一氧化碳浓度是否超标。有一种氧化锡传感器,其技术资料中给出的是电导(即电阻的倒数)¯¯浓度 曲线如图所示,请判断,电压表示数与一氧化碳浓度 C 之间的对应关系正确的是(_____) 【答案】B 【解析】设传感器的电阻为R1 ,电源的电动势为E,内阻为r,由题意:氧化锡传感器电导(即电阻的倒数)一CO浓度曲线,得到,k是比例系数.又根据欧姆定律得,电压表示数;由数学知识分析,当C增大时,U0增大,C与U0是非线性关系,图象是曲线,而且是增函数.故B正确,ACD错误.故选B. 点睛:对于传感器,关键是理解其工作原理,本题首先要读懂题意,抓住电导与浓度的关系,列出表达式,其次利用欧姆定律研究电压表示数与浓度的关系. 17. 如图所示是一个火警报警装置的逻辑电路图。Rt 是热敏电阻,低温时电阻值 很大,高温时电阻值很小,R 是阻值较小的分压电阻。 (1) 要做到低温时电铃不响,火警时产生高温,电铃响起。在图中虚线处应接_______(填“与门”“或门”“非门”“斯密特元件”)元 件 (2) 为了提高该电路的灵敏度,即要把报警温度调得较低,R 的值应调__________(填“大” “小”)一些 【答案】 (1). 非门 (2). 大 【解析】(1)高温时热敏电阻阻值小,热敏电阻两端电压小,x点电位低,而要使电铃工作,电铃应 接高电位,所以虚线框内为非门; (2)要使报警器在更低温度时报警,就是温度稍低时,RT处阻值稍大,但A处为低电势,即R1分担的电压较大,所以要调大阻值. 18. 电饭煲的工作原理如图所示,可分为两部分,即控 制部分:由S2、R1和黄灯组成,工作(加热)部分;有发热 电阻 R3、R2和红灯组成,S1是一个磁钢限温开关,手动闭合, 当此开关的温度达到居里点(103℃)时,自动断开,且不能自 动复位,S2是一个双金属片自动开关,当温度达到70℃—80℃ 时,自动断开,低于70℃时,自动闭合,红灯、黄灯是指示灯, 通过其电流必须较小,所以 R1、R2起_____作用,R3是发热 电阻。接通电源并按下 S1 后,黄灯熄而红灯亮,R3发热,当温度达到70℃—80℃时,S2断开,当温度达到103℃时饭熟,S1断开,,当温度降到70℃以下时, S2闭合,电饭煲处于保温状态,由以上描述可知 R2____R3(填﹤或﹦或﹥),若用电饭煲烧水时, S1_______(填“会”或“不会”)自动断开。 【答案】 (1). 限流 (2). 大于 (3). 不会 【解析】通过红灯、黄灯的电流必须较小,根据欧姆定律可知R1、R2限流作用;电饭煲盛上食物后,接上电源,S2自动闭合,同时手动闭合S1,这时黄灯被短路,红灯亮,电饭煲处于加热状态,加热到80℃时,S2自动断开,S1仍闭合,水烧开后,温度升高到103℃时,开关S1自动断开,这时饭已煮熟,黄灯亮,电饭煲处于保温状态,所以煮饭前温度低于70℃,所以S2是闭合的;R3是发热电阻,要产生很大的热量,所以电流要大一点,而通过R2的电流要小一点,而并联电路电压相等,根据欧姆定律可知R2>R3.若用电饭煲烧水时,温度达不到居里点(103℃),S1不会自动断开. 点睛:本题考查了电阻的串联和并联通过以及电功率公式的灵活应用,关键是根据题意和电路图得出电饭煲的工作过程,对学生的分析能力和获取信息的能力要求较高. 四、计算题 19. 旋 转 电 枢 式 发 电 机 的 转 子 在 正 常 运 转 时 , 产 生 的 电 动 势 瞬 时 值 为。如果由于某种原因,它的转速变慢,用电压表测得此时发电机两端的 电压为 176 V,若此时发电机正在向一盏标有“220 V、100 W”的灯泡供电,在不计发电机 内电阻的情况下,试求: (1)该灯泡的实际功率为多大? (2)这台发电机的转速比原来正常时转速慢了几分之一? 【答案】(1)64W(2) 【解析】(1)由,得 (2)由,得 所以 故慢了。 20. 如图所示,一小型发电机通过升压、降压变压器把电能输送给用户,已知发电 机的输出功率 P1=50 kW,输出电压 U1=500 V,升压变压器原、副线圈匝数比为 n1︰n2=1:5,两个变压器间的输电导线的总电阻 R=15 Ω,降压变压器的输出电压 U4=220V,两变压器本身的损耗忽略不计,求: (1)升压变压器副线圈两端的电压U2; (2)输电线上损耗的电功率; (3)降压变压器原、副线圈的匝数比n3︰n4. 【答案】(1)(2)(3) 【解析】(1)升压变压器的输出电压: (2)传输电流: 损失的功率:P损=I2R=202×15=6000W (3)降压变压器的输入电压为: U3=U2-I2R=2500V-20×15V=2200V 降压变压器的匝数比: 21. 如图所示,质量 m1=0.1 kg,电阻 R1=0.3 Ω,长度 L=0.4 m 的导体棒 ab 横 放在 U 形金属框架上。框架质量 m2=0.2 kg,放在绝缘水平面上,与水平面间的动摩擦因数 μ=0.2,相距 0.4 m 的 MM′、NN′相互平行,电阻不计且足够长。电阻的 MN 垂直于 MM′,整个装置处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度 B=0.5 T。垂直于 ab 施加 F=2 N 的水平恒力,ab 从静止开始无摩擦地运动,始终与 MM′、NN′保持良好接触。当 ab运动到某处时,框架开始运动。设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g 取。 (1)求框架开始运动时 ab 速度 v 的大小; (2)从 ab 开始运动到框架开始运动的过程中,MN 上产生的热量 Q=0.1 J,求该过程 ab 位移x 的大小。 【答案】(1)6 m/s(2)1.1 m 【解析】试题分析:ab向右做切割磁感线运动,产生感应电流,电流流过MN,MN受到向右的安培力,当安培力等于最大静摩擦力时,框架开始运动.根据安培力、欧姆定律和平衡条件等知识,求出速度.依据能量守恒求解位移. 解:(1)由题意,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则框架受到最大静摩擦力为: F=μFN=μ(m1+m2)g ab中的感应电动势为:E=Blv MN中电流为: MN受到的安培力为:F安=IlB 框架开始运动时有:F安=F 由上述各式代入数据,解得:v=6m/s (2)导体棒ab与MN中感应电流时刻相等,由焦耳定律Q=I2Rt得知,Q∝R 则闭合回路中产生的总热量:=×0.1J=0.4J 由能量守恒定律,得:Fx=+Q总 代入数据解得:x=1.1m 答:(1)求框架开始运动时ab速度v的大小为6m/s; (2)从ab开始运动到框架开始运动的过程中ab位移x的大小为1.1m. 【点评】本题是电磁感应中的力学问题,考查电磁感应、焦耳定律、能量守恒定律定律等知识综合应用和分析能力. 查看更多