福建省莆田第六中学2020学年高二物理上学期期末考试试题（A）

福建省莆田第六中学2020学年高二物理上学期期末考试试题（A）

莆田第六中学20208学年上学期期末测试（A卷） ‎ 高二物理 ‎（总分100分）‎ 一、选择题（本小题有12小题，共48分，其中1-8小题每小题中只有一个选项是正确的，选对得4分，多选或选错得0分；9-12小题每个小题有多个选项是正确的，选对得4分，少选得2分，有一个选项选错得0分）‎ ‎1．如图所示，标有“220 V、40 W”的电灯和标有“20μF、300 V”的电容器并联接到交流电源上，V为交流电压表．交流电源的输出电压如图乙所示，闭合开关．下列判断正确的是(　　)‎ A．t＝时刻，V的示数为零 B．电灯不可能正常发光 C．电容器可能被击穿 D．V的示数保持110 V不变 ‎　2. 如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数比为3∶1，副线圈上并联接三个相同的灯泡，均能正常发光，原线圈中再串联一个相同的灯泡L，则(　　)‎ A．灯L也能正常发光 B．灯L比另外三个灯都暗 C．灯L将会被烧坏 D．不能确定 ‎3．远距离输电时，在输送电功率不变的条件下(　　)‎ A．只有增大导线的电阻，才能减小电流，提高输电效率 B．提高输电电压，能减小电流，提高输电效率 C．提高输电电压势必增大输电导线上的能量损耗 D．提高输电电压势必增大输电导线上的电流 ‎4．如图甲所示，光滑导轨水平放置在与水平方向夹角为60°的斜向下的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示(规定斜向下为正方向)，导体棒ab垂直导轨放置，除电阻R的阻值外，其余电阻不计，导体棒ab在水平外力F作用下始终处于静止状态．规定a→b的方向为电流的正方向，水平向右的方向为外力F的正方向，则在0～t1时间内，能正确反映通过导体棒ab的电流i和导体棒ab所受水平外力F随时间t变化的图象是 (　　)．‎ ‎　‎ ‎5．如图，在光滑水平桌面上有一边长为L、电阻为R的正方形导线框；在导线框右侧有一宽度为d(d＞L )的条形匀强磁场区域，磁场的边界与导线框的一边平行，磁场方向竖直向下．导线框以某一初速度向右运动．t＝0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合，随后导线框进入并通过磁场区域．下列v－t图象中，能正确描述上述过程的是(　　)‎ ‎6．如图所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系．若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过1 min的时间，两电阻消耗的电功之比W甲∶W乙为(　　)‎ A．1∶　　　　　　　　　 B．1∶2‎ C．1∶3 D．1∶6‎ ‎　‎ ‎7．在研究自感现象的实验中，用两个完全相同的灯泡A、B与自感系数很大的线圈L和定值电阻R组成如图所示的电路(线圈的直流电阻可忽略，电源的内阻不能忽略)，关于这个实验下面说法中正确的是(　　)‎ A．闭合开关的瞬间，A、B一起亮，然后A熄灭 B．闭合开关的瞬间，B比A先亮，然后B逐渐变暗 C．闭合开关，待电路稳定后断开开关，B逐渐变暗，A闪亮一下然后逐渐变暗 D．闭合开关，待电路稳定后断开开关，A、B灯中的电流方向均为从左向右 ‎　8．图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与电阻R＝10 Ω连接，与电阻R并联的交流电压表为理想电表，示数是10 V．图乙是穿过矩形线圈磁通量Φ随时间t变化的图象．则下列说法正确的是(　　)‎ A．电阻R上的电功率为20 W B．0.02 s时R两端的电压瞬时值为零 C．R两端的电压随时间变化的规律是u＝14.1cos 100πt(V)‎ D．通过R的电流随时间变化的规律是i＝cos 50πt(A)‎ ‎9．如图所示是远距离输电示意图，电站的输出电压U1＝250 V，输出功率P1＝100 kW，输电线电阻R＝8 Ω.则进行远距离输电时，下列说法中正确的是(　　)‎ A．若电站的输出功率突然增大，则降压变压器的输出电压减小 B．若电站的输出功率突然增大，则升压变压器的输出电压增大 C．输电线损耗比例为5%时，所用升压变压器的匝数比＝ D．用10 000 V高压输电，输电线损耗功率为8 000 W ‎10．在光滑的水平面上方，有两个磁感应强度大小均为B，方向相反的水平匀强磁场，如图所示．PQ为两个磁场的边界，磁场范围足够大．一个边长为a、质量为m、电阻为R的金属正方形线框，以速度v垂直磁场方向从如图实线位置开始向右运动，当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中时，线框的速度为v/2，则下列说法正确的是(　　)．‎ A．此过程中通过线框截面的电荷量为 B．此时线框的加速度为 C．此过程中回路产生的电能为mv2‎ D．此时线框中的电功率为 ‎　11． 如图所示，平行金属导轨与水平面间的夹角为θ，导轨电阻不计，与阻值为R的定值电阻相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面，‎ 磁感应强度为B.有一质量为m、长为l的导体棒从ab位置获得平行于斜面的、大小为v的初速度向上运动，最远到达a′b′的位置，滑行的距离为s，导体棒的电阻也为R，与导轨之间的动摩擦因数为μ.则(　　)‎ A．上滑过程中导体棒受到的最大安培力为 B．上滑过程中电流做功放出的热量为mv2－mgs(sinθ＋μcosθ)‎ C．上滑过程中导体棒克服安培力做的功为mv2‎ D．上滑过程中导体棒损失的机械能为mv2－mgssinθ ‎12． 如图所示的电路中，T为一降压式自耦调压变压器．开始时灯泡L正常发光，现在电源电压U略降低，为使灯泡L仍能正常发光，可采用的措施是(　　)‎ A．将自耦调压变压器的滑片P适当上滑 B．将自耦调压变压器的滑片P适当下滑 C．适当增大滑动变阻器R2的阻值 D．适当减小滑动变阻器R2的阻值 ‎.‎ 二、实验填空题(共17分)‎ ‎13．如图为“研究电磁感应现象”的实验装置.‎ ‎(1)将图中所缺的导线补接完整.‎ ‎(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏转了一下，那么合上开关后可能出现的情况有：‎ A.将原线圈迅速插入副线圈时，灵敏电流计指针将向________偏转.‎ B.原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉动时，灵敏电流计指针将向____偏转.(填“左”或“右”).‎ ‎14．学生实验小组利用图a所示的电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“×1k”挡内部电路的总电阻．使用的器材有：多用电表；电压表：量程5V，内阻十几千欧；滑动变阻器：最大阻值5kΩ；导线若干．请回答下列问题：‎ ‎(1)将多用电表挡位调到电阻“×1k”挡，再将红表笔和黑表笔________，调零点．‎ ‎(2)将图a中多用电表的红表笔和________(填“1”或“2”)端相连，黑表笔连接另一端．‎ ‎(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图b所示，这时电压表的示数如图c所示．多用电表和电压表的读数分别为________kΩ和________V.‎ ‎(4)调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零．此时多用电表和电压表的读数分别为12.0kΩ和4.00V．从测量数据可知，电压表的内阻为________kΩ.‎ 图14‎ ‎(5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如图14所示．根据前面的实验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为______V，电阻“×1k”挡内部电路的总电阻为________kΩ.‎ 三、计算分析题（本题共2小题，共35分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案不给分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）‎ ‎15. (12分）(1)如图所示，两根足够长的平行导轨，间距L＝0.3 m，在导轨间有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B1＝0.5‎ ‎ T．一根直金属杆MN以v＝2 m/s的速度向右匀速运动，杆MN始终与导轨垂直且接触良好．杆MN的电阻r1＝1 Ω，导轨的电阻可忽略．求杆MN中产生的感应电动势E1.‎ ‎(2)如图乙所示，一个匝数n＝100的圆形线圈，面积S1＝0.4 m2，电阻r2＝1 Ω.在线圈中存在面积S2＝0.3 m2垂直线圈平面(指向纸外)的匀强磁场区域，磁感应强度B2随时间t变化的关系如图丙所示．求圆形线圈中产生的感应电动势E2.‎ ‎(3)有一个R＝2 Ω的电阻，将其两端分别与图甲中的导轨和图乙中的圆形线圈相连接，b端接地．试判断以上两种情况中，哪种情况a端的电势较高？求这种情况中a端的电势φa.‎ ‎16．(23分）如图甲所示，MN、PQ为间距L＝0.5 m且足够长的平行导轨，NQ⊥MN.导轨平面与水平面间的夹角θ＝37°，NQ间连接有一个R＝5 Ω的电阻．有一匀强磁场垂直于导轨平面向上，磁感应强度为B0＝1 T．现将一根质量为m＝0.05 kg的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上，且与导轨接触良好，导轨与金属棒的电阻均不计．已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.5.为了探究金属棒ab在斜面上运动时出现的电磁感应情况，小红同学决定用上面的实验装置做实验来研究．请同学们和小红一起尝试解答以下问题：(g＝10 m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)‎ 探究一：小红由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行．当金属棒滑行至cd处时，小红测得cd距离NQ为s0＝1 m.‎ ‎(1)金属棒达到的稳定速度是多大？‎ ‎(2)金属棒从开始运动到滑至cd处的过程中，通过电阻R的电量为多少？‎ 探究二：为作进一步的深入研究，小红又把金属棒ab重新放回到紧靠NQ的位置，让它在沿斜面向下的拉力F作用下由静止开始沿导轨下滑，在此过程中小红实验测得回路中的电流随时间变化的图象如图乙所示．‎ ‎(3)试写出拉力F随时间变化的表达式；‎ ‎(4)设金属棒ab从静止开始下滑的距离为s时，拉力F做的功为WF，回路中产生的电热为Q热，试确定这三者应满足的关系式．‎ 莆田第六中学20208学年上学期期末测试参考答案（A卷）‎ 一、选择题 ‎1．C 2．A. 3．B 4．D 5．D.6．C7. B 8．C.‎ ‎9．AC 10．CD11．BD12．AC 二、实验填空题(共12分)‎ ‎13．(1)连线如图所示 ‎(2)右　左 ‎　.‎ ‎14．(1)短接　(2)1　(3)15.0　3.60　(4)12.0　(5)9.00　15.0‎ 三、计算分析题（本题共2小题，共40分。解答应画写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案不给分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）‎ ‎15.解析：(1)杆MN做切割磁感线运动产生的感应电动势为E1＝B1Lv＝0.3 V.‎ ‎(2)穿过圆形线圈的磁通量发生变化产生的感应电动势为E2＝nS2＝4.5 V.‎ ‎(3)当电阻R与题图甲中的导轨相连接时，a端的电势较高，通过电阻R的电流I＝.‎ 电阻R两端的电势差φa－φb＝IR，‎ a端的电势φa＝IR＝0.2 V.‎ ‎16.解析：(1)在达到稳定速度前，金属棒的加速度逐渐减小，速度逐渐增大．当加速度为零时，金属棒达到稳定速度v，这时有： F安＝B0IL mgsinθ＝F安＋μmgcosθ 解得：I＝ ‎＝＝0.2 (A)‎ 又由闭合电路欧姆定律：I＝＝解得：v＝＝＝2 (m/s)．‎ ‎(2)金属棒从开始滑行到滑至cd处的过程中：‎ 由法拉第电磁感应定律：E感＝ 则通过电阻R的电量为： q＝I·Δt＝·Δt＝·Δt＝＝ ‎＝＝0.1 (C)．‎ ‎(3)由电流图象可知，感应电流随时间变化的规律：I＝0.3t 感应电流I＝⇒v＝＝＝3t 可见金属棒ab的速度随时间也是线性变化的，即金属棒在斜面上匀加速下滑，‎ 且加速度a＝3 m/s2‎ 对金属棒ab由牛顿第二定律：‎ F＋mgsinθ－μmgcosθ－B0IL＝ma 将I、a代入上式，解得：‎ F＝B0IL－mg(sinθ－μcosθ)＋ma ‎＝(0.15t＋0.05) N.‎ ‎(4)金属棒在拉力F作用下由静止开始匀加速下滑，当其下滑的距离为s时，有：v＝2as①‎ 再由功能关系：WF＋mg·s·sinθ＝μmgcosθ·s＋mv＋Q热②‎ 联立①②式，并考虑到a＝3 m/s2，可解得：‎ WF＋0.05×10×0.6s＝0.5×0.05×10×0.8s＋×0.05×2×3s＋Q热 即：WF－0.05s－Q热＝0‎