2017-2018学年广东省中山市第一中学高二下学期第一次统测（4月段考）试题 物理

2017-2018学年广东省中山市第一中学高二下学期第一次统测（4月段考）试题 物理

中山市第一中学 2017~2018 学年第二学期高二年级第一次统测 物 理 命题人: 审题人： 本试卷共 6 页，共 110 分，考试时长 90 分钟。 一、单项选择题（本题共 8 小题，每小题 4 分，共 32 分。在每小题列出的四个选项中，选出最符合 题目要求的一项） 1．电阻 R、电容 C 和电感 L 是常用的电子元器件，在频率为 f 的交流电路中，如图所示，当开关 S 依次分别接 R、C、L 支路，这时通过各支路的电流有效值相等。若将交变电流的频率提高到 2f， 维持其他条件不变，则下列几种情况正确的是(　　) A．通过 R 的电流有效值减小 B．通过 C 的电流有效值减小 C．通过 L 的电流有效值减小 D．通过 R、C、L 的电流有效值不变 2．如图所示，垂直纸面的正方形匀强磁场区域内，有一位于纸面的、电阻均匀的正方形导体框 abcd，现将导体框分别朝两个方向以 v、3v 速度匀速拉出磁场，则导体框从两个方向移出磁场的 两个过程中 （ ） A．导体框中产生的感应电流方向相反 B．导体框中产生的焦耳热相同 C．导体框 ad 边两端电势差相同 D．通过导体框截面的电量相同 3．在如图所示的电路中，A1、A2、A3 为额定功率、额定电压均相同的三个灯泡，L 为电阻不计、自 感系数很大的线圈。则下列说法正确的是(　　) A．开关 S 闭合的瞬间，三个灯同时亮 B．开关 S 闭合的瞬间，A2、A3 同时亮，A1 逐渐变亮 C．开关 S 断开的瞬间，通过 A2 的电流方向是 b→a D．开关 S 断开的瞬间，A3 立即熄灭，A2 闪亮一下再逐渐熄灭 a b 4．如图甲所示，单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线 OO′与磁场边界重 合，线圈按图示方向匀速转动，t＝0 时刻线圈平面与磁场方向垂直，规定电流方向沿 abcda 为正 方向，则线圈内感应电流随时间变化的图像是图乙中的(　　) 5．如图所示，闭合导线框向右匀速穿过垂直纸面向里的匀强磁场区域，磁场区域宽度大于线框尺寸， 规定线框中逆时针方向的电流为正，则线框中电流 i 随时间 t 变化的图象可能正确的是（ ） 6．如图所示为含有理想变压器的电路，图中的三个灯泡 L1、L2、L3 都标有“5 V　5 W”字样，L4 标 有“5 V　10 W”字样，若它们都正常发光，不考虑导线的能耗，则该电路的输入功率 Pab 和输入 电压 Uab 应为(　　) A．20 W　25 V B．20 W　20 V C．25 W　25 V D．25 W　20 V 7．如图所示，竖直放置的两根平行金属导轨之间有定值电阻 R，质量不能忽略的金属棒与两导轨始 终保持垂直并良好接触且无摩擦，棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向 与导轨平面垂直，棒在竖直向上的恒力 F 作用下加速上升的一段时间内，下列说法正确的是： （ ） A. 力 F 做的功等于棒的机械能增加量 B. 力 F 做的功与重力做功之和等于棒的动能增加量 C. 力 F 做的功等于电阻 R 产生的焦耳热 D. 力 F 做的功等于电阻 R 产生的热量和棒的机械能增加量之和 8．如图所示的区域内有垂直于纸面的匀强磁场，磁感应强度为 B。电阻为 R、半径为 L、圆心角为 45° A B C D 乙 的扇形闭合导线框绕垂直于纸面的 O 轴以角速度 ω 匀速转动(O 轴位于磁场边界)。则线框内产生 的感应电流的有效值为(　　) A.BL2ω 2R B. 2BL2ω 2R C. 2BL2ω 4R D.BL2ω 4R 二、单项选择题（本题共 7 小题，每小题 4 分，28 分。在每小题列出的四个选项中，至少有两个正 确选项。全选得 4 分，漏选得 2 分，错选得 0 分） 9．某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生交变电流的图像如图所示，由图中信息 可以判断(　　) A．在 A 和 C 时刻线圈处于中性面位置 B．在 B 和 D 时刻穿过线圈的磁通量最大 C．从 A～D 时刻线圈转过的角度为 2π D．若从 O～D 时刻历时 0.02 s，则在 1 s 内交变电流的方向改变 100 次 10．一个面积 S= 4×10-2m2 的闭合线圈，放在匀强磁场中，磁场方向垂直线圈平面，磁场的磁感应强 度 B 的大小随时间的变化规律如图所示(　　) A．在开始 2s 内穿过线圈的磁通量变化率等于零 B．在开始 2s 内穿过线圈的磁通量变化率等于 8×10-2Wb／s C．0～2s 和 2s～4s 内线圈中产生的感应电流大小相等 D．0～1s 和 1～2s 内线圈中产生的感应电流方向相反 11．如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸 腾起来。若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有(　　) A．增加线圈的匝数 B．提高交流电源的频率 C．将金属杯换为瓷杯 D．取走线圈中的铁芯 12．如图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图，变压器输入电压是市电网的电压，不会有很 大的波动；输出电压通过输电线输送给用户，输电线的电阻用 R0 表示，滑动变阻器 R 表示用户 用电器的总电阻。当滑动变阻器触头 P 向下移动时(　　) A．相当于在增加用电器的数目 B．V1 表的示数和 V2 表的示数都增大 C．A1 表的示数和 A2 表的示数都增大 D．变压器的输入功率在增大 13．如图所示变压器装置中，线圈 L1、L2 分别与电阻不计的平行金属导轨相连。cd 杆开始静止在导 轨上。当 ab 杆沿导轨做如下那些运动时，cd 杆将向右移动？ (　　) A．向右匀速运动 B．向右加速运动 C．向左加速运动 D．向左减速运动 14．如图所示，A、B 两绝缘金属环套在同一铁芯上，A 环中电流 iA 随时间 t 的变化关系是 (A)，则下列说法中正确的是（ ） A．当 t= s 时，B 环中感应电流为零 B．当 t= s 时，B 环中感应电流为零 C．当 t= s 时，两环之间作用力最大 D．当 t= s 时，两环之间产生斥力 15．两根足够长的固定平行金属光滑导轨位于同一水平面，导轨上横放着两根相同的导体棒 ab、cd 与导轨构成矩形回路。导体棒的两端连接着处于压缩状态的两根轻质弹簧，两棒的中间用细线绑 住，它们的电阻均为 R，回路上其余部分的电阻不计。在导轨平面内两导轨间有一竖直向下的匀 强磁场。开始时，导体棒处于静止状态，剪断细线后，导体棒运动过程中（ ） A．回路中有感应电流 B．两根导体棒所受安培力的方向相同 C．两根导体棒和弹簧构成的系统机械能守恒 D．两根导体棒和弹簧构成的系统机械能不守恒 0.1sin 2Ai tπ= 1 4 1 2 3 4 9 8 三．计算题 16．（12 分）图甲所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于 磁场方向的固定轴 OO′匀速转动，线圈的匝数 N、阻值 r，线圈的两端经集流环与阻值为 R 电阻连 接，与 R 并联的交流电压表为理想电表．在 t＝0 时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈 的磁通量 Φ 随时间 t 按图乙所示正弦规律变化．求： (1) 该交流发电机产生的电动势的瞬时值表达式； (2) 电路中交流电压表的示数； (3)从 t=0 开始经过 ，电阻 R 上通过的电量. 17．（12 分）交流发电机的输出电功率为 100kW，输出电压为 250V，欲向远处输电，若输电线的 电阻为 8.0Ω，要求输电时输电线上损失的电功率不超过交流发电机输出电功率的 5％，并向用户 输送 220V 的电压。 （1）求升压变压器原、副线圈的匝数比； （2）求降压变压器的原、副线圈的匝数比。 18．（12 分）如图甲所示是某同学设计的一种振动发电装置的示意图，一个半径 r=0.10m、匝数 n=20 的线圈套在永久磁铁槽中，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布（其右视图如图乙所示）．在 4 T TT/2 3T/2 t Φ0 -Φ0 线圈所在位置磁感应强度 B 的大小均为 B=0.20T，线圈的电阻为 R1=0.50Ω，它的引出线接有 R2=9.5Ω 的小电珠 L．外力推动线圈框架的 P 端，使线圈沿轴线做往复运动，便有电流通过电 珠．当线圈向右的位移 x 随时间 t 变化的规律如图丙所示时（x 取向右为正）．求： （1）线圈运动时产生的感应电动势 E 的大小； （2）线圈运动时产生的感应电流 I 的大小，并在图丁中画出感应电流随时间变化的图象，至少 画出 0~0.4s 的图象（在图甲中取电流由 C 向上通过电珠 L 到 D 为正）； （3）每一次推动线圈运动过程中作用力 F 的大小； （4）该发电机的输出功率 P． 19．（14 分）如图甲，MN、PQ 两条平行的光滑金属轨道与水平面成 θ＝37°角固定，M、P 之间接 电阻箱 R，导轨所在空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度为 B＝0.5 O t/s x/cm 8.0 4.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 丙 O t/s i/A 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 丁 S N N N N 乙 右视图剖面图 N N S P L C D 甲 线圈 T。质量为 m 的金属杆 ab 水平放置在轨道上，其接入电路的电阻值为 r。现从静止释放杆 ab， 测得最大速度为 vm。改变电阻箱的阻值 R，得到 vm 与 R 的关系如图乙所示。已知轨距为 L＝2 m， 重力加速度 g 取 10 m/s2，轨道足够长且电阻不计。求： (1)杆 ab 下滑过程中感应电流的方向及 R＝0 时最大感应电动势 E 的大小； (2)金属杆的质量 m 和阻值 r； (3)当 R＝4 Ω 时，求回路瞬时电功率每增加 1 W 的过程中合外力对杆做的功 W。 第一次统测物理试题参考答案 一、单选题 1 2 3 4 5 6 7 8 C D B A B C D D 二、多选题 9 10 11 12 13 14 15 BD BC AB ACD BD AD AD 三、计算题 16．[12 分]　（1）角速度 （1 分） 峰值 （2 分） 瞬时值 （V） （2 分） (2) 有效值 （2 分） 电压表读数 （3 分） (3) （2 分） 2 T πω = 0mE Nφ ω= 02 2cos( )Ne tT T π φ π= 2 2 mE E= 02 ( ) NRRU ER r R r T π φ= =+ + 0 ( ) Nq R r φ= + I/A t/s 0 0.60.40.2 2 0.1 2 0.3 2 0.5 2 0.2 -0.2 17．[12 分]（1）由 得： （2 分） 由 ，得升压变压器的输出电压： （2 分） 所以升压变压器的原副线圈的匝数之比： （2 分） （2）输电线上的电压为： （2 分） 所以降压变压器的输入电压为： （2 分） 降压变压器的原副线圈的匝数之比： （2 分） 18．[12 分]⑴由图可知，线圈往返的每次运动都是匀速直线运动 (1 分) 线圈做切割磁感线运动产生的感应电动势 (2 分) (2)感应电流 　　　(1 分) 根据右手定则可得，当线圈沿 x 正方向运动时，产生的 感应电流在图（a）中是由 D 向下经过电珠 L 流向 C 的．于是 可得到如答图 7 所示的电流随时间变化的图象． (2 分) 作图(2 分) (3)由于线圈每次运动都是匀速直线运动，所以每次运动过程中推力必须等于安培力． (2 分) (4)发电机的输出功率即灯的电功率 (2 分) 19．[14 分]解析　(1)杆中电流方向从 b→a(或 aMPba) （1 分） 由图可知，当 R＝0 时，杆最终以 v＝2 m/s 匀速运动， 产生电动势 E＝BLv （1 分） m/s8.0m/s1.0 08.0 ==∆ ∆= t xv 2 2VE n rBvπ= = A2.0A5.05.9 2 21 =+=+= RR EI N)(5.02.01.014.322.020)2( =×××××==== BrnInILBFF π安推 W38.0W5.9)2.0( 2 2 2 =×== RIP 代入数值，解得 E＝2 V （1 分） (2)设最大速度为 vm，杆切割磁感线产生的感应电动势 E＝BLvm 由闭合电路的欧姆定律：I＝ E R＋r （1 分） 杆达到最大速度时满足 mgsin θ－BIL＝0 （1 分） 解得 vm＝mgsin θ B2L2 R＋mgsin θ B2L2 r （1 分） 由图象可知：斜率为 k＝4－2 2 m/(s·Ω)＝1 m/(s·Ω) 纵截距为 v0＝2 m/s， 得到：mgsin θ B2L2 r＝v0 （1 分） mgsin θ B2L2 ＝k （1 分） 解得：m＝0.17 kg（1 分） r＝2 Ω （1 分） （*用其他方法求解 m 和 r，过程 1 各分，答案 1 各分） (3)由题意：P＝ E2 R＋r= B2L2v2 R＋r （1 分） 所以 ΔP＝B2L2v R＋r －B2L2v R＋r 由动能定理得 W＝1 2mv22－1 2mv21 （1 分） 解得 W＝m（R＋r） 2B2L2 ΔP = 0.5 J （2 分）