2017-2018学年内蒙古北京八中乌兰察布分校高二下学期第一次调考试题 物理

2017-2018学年内蒙古北京八中乌兰察布分校高二下学期第一次调考试题 物理

乌兰察布分校 ‎2017-2018学年第二学期第一次调考 高二年级物理试题 ‎（命题人：张鹏 审核人：李孝 ）‎ 注意事项：‎ ‎ 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考号、座位号填写在答题卡上 ‎ 2. 将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。‎ ‎ 3. 考试结束后，将答题卡交回。‎ 一、单项选择题（本题共8小题，每小题4分，共32分。）‎ ‎1．如图甲所示，一个匝数N=200、电阻r=2Ω的矩形线圈置于磁感应强度B=1T的匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴OO'‎匀速转动，产生的电流通过滑环与电刷输送到外电路。电路中的交流电压表为理想电表，可变电阻R接入电路的阻值为18Ω。穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图乙所示则下列说法正确的是（ ）‎ A. 线圈的面积为0.03m2‎ B. 线圈内产生的感应电动势的峰值为300V C. 理想交流电压表的读数约为255V D. 通过可变电阻的电流的瞬时值表达式为i=20sin100tA ‎2．如图所示，在匀强磁场中匀速转动的单匝矩形线圈的周期为T，转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈电阻为2Ω．从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1A．那么( )‎ A. 线圈中感应电流的有效值为2A B. 任意时刻线圈中的感应电动势为e=4cos‎2πTt(V)‎ C. 任意时刻穿过线圈的磁通量为ϕ=Tπsin‎2πTt(Wb)‎ D. 从图示位置开始到线圈转过60°的过程中，线圈中的平均电流为0.5A ‎3．在如图所示的含有理想变压器的电路中，变压器原副线圈匝数比为20：1，图中电表均为理想交流电表，R为光敏电阻（其阻值随光强增大而减小），L1和L2是两个完全相同的灯泡，原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压u，下列说法正确的是( )‎ A. 交流电的频率为100Hz B. 电压表的示数为20V C. 当照射R的光强增大时，电流表的示数变大 D. 若L1的灯丝烧断后，电压表的示数会变大 ‎4．如图所示，一个小型水电站，其交流发电机的输出电压一定，通过理想升压变压器和理想降压变压器向远处用户供电，输电线的总电阻为。的输入电压和输入功率分别为和，它的输出电压和输出功率分别为和。的输入电压和输入功率分别为和，它的输出电压和输出功率分别为和。下列说法正确的是( )‎ ‎ ‎ A. 当用户的用电器增多时， 减小， 变大 B. 当用户的用电器增多时， 变大， 减小 C. 输电线上损失的功率为 D. 要减小线路的损耗，应增大升压变压器的匝数比，同时应增大降压变压器的匝数比 ‎5．如图甲所示，垂直纸面向里的匀强磁场的区域宽度为‎2a ‎，磁感应强度的大小为B．一边长为a、电阻为‎4R的正方形均匀导线框CDEF从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域，在乙图中给出的线框E、F两端的电压UEF与线框移动距离x的关系的图象正确的是（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎6．1831年10月28日，法拉第在一次会议上展示了他发明的圆盘发电机。它是利用电磁感应的原理制成的，是人类历史上的第一台发电机。如图是圆盘发电机的示意图：铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触。设圆盘半径为r，人转动把手使铜盘以角速度山转动(图示方向：从左向右看为顺时针方向)，电阻R中就有电流通过。(不考虑铜盘的电阻)( )‎ A. 圆盘边缘D点的电势低于C点电势 B. 电阻R中电流方向向下 C. 圆盘转动一周过程中，通过R的电荷量为 D. 人在转动圆盘的过程中所消耗的功率为 ‎7．如图所示，MN和PQ为竖直方向的两平行足够长的光滑金属导轨，间距为L，电阻不计，导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，，两端分别接阻值为2R的电阻R1和电容为C的电容器．质量为m、电阻为R的金属杆ab始终垂直于导轨，并与其保持良好接触．杆ab由静止开始下滑，在下滑过程中最大的速度为v，整个电路消耗的最大电功率为P，则( )‎ A. 电容器右极板带负电 B. 电容器的最大带电量为CBLv‎3‎ C. 杆ab的最大速度v等于pmg D. 杆ab所受安培力的最大功率为p‎3‎ ‎8．‎ 如图所示，两根足够长的固定的平行金属导轨位于同一水平内，导轨光滑，电阻不计，上面横放着两根导体棒ab和cd构成矩形回路。导体棒ab和cd的质量之比为m1:m2=2:1，电阻相同，一匀强磁场垂直导轨平面向上，开始时，棒cd静止，棒ab有指向棒cd的初速度v0，最后两棒ab和cd达到稳定后的速度分别为v1、v2，下列说法正确的是（ ）‎ A. 对m 1、m2组成的系统，动量守恒，则稳定后的速度之比v1:v2=1:2‎ B. 两棒从开始至达到稳定状态的过程中，产生的总热量等于系统动能的减少 C. 同一时间段，通过两棒的电量不一定始终相同 D. 棒ab产生的热量等于棒ab动能的减少 二．多项选择题（本题共4小题，每小题6分，共24分，全部选对的得6分，选不全的得3分，有选错或不答的得0分.）‎ ‎9.如图(甲)所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1：n2＝2：1，电压表和电流表均为理想电表，二极管为理想二极管，灯泡电阻R＝55 Ω，原线圈两端加如图(乙)所示的电压，下列说法正确的是(　　)‎ A. 电流表的读数为A B. 电压表的读数为110 V C. 灯泡L的功率为110 W D. 副线圈两端电压为110V ‎10．某水电站，用总电阻为2.5Ω的输电线输电给500km外的用户，其输出电功率是3×106kW，现用500kV电压输电，则下列说法正确的是( )‎ A. 输电线上输送的电流大小为2.0×105A B. 输电线上由电阻造成的损失电压为15kV C. 若改用5kV电压输电，则输电线上损失的功率为9×108kW D. 输电线上损失的功率为，U为输电电压，r为输电线的电阻 ‎11．如图甲所示，一个阻值为R，匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路。线圈的半径为r1，在线圈中半径为r2的圆形区域存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示。图线与纵、横轴的截距分别为B0和t0，导线的电阻不计。则0至t1时间内 (　　)‎ A. 电流的方向为由a到b B. 电流的大小为nπB‎0‎r‎2‎‎2‎‎3Rt‎0‎ C. 通过电阻R1的电量为nπB‎0‎r‎2‎‎2‎t‎1‎‎3Rt‎0‎ D. 电阻R1上产生的热量为‎2nπB‎0‎r‎1‎‎2‎t‎1‎‎9Rt‎0‎ ‎12．如图所示，两根间距为d的足够长光滑金属导轨，平行放置的倾角θ=37°‎的斜面上，导轨的右端接有电阻R，整个装置放在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直。导轨上有一质量为m、电阻也为R的导体棒与两导轨垂直且接触良好，导体棒以一定的初速度v0在沿着导轨上滑，上滑的最大距离为L，不计导轨电阻及感应电流间的相互作用。取sin37°=0.6，cos37°=0.8。下列说法正确的是( )‎ A. 导体棒沿着导轨上滑的整个过程中通过R的电何量为BdLR B. 导体棒返回时先做匀加速运动，最后做匀速直线运动 C. 导体棒沿着导轨上滑过程中最大加速度为B‎2‎d‎2‎v‎0‎‎2mR‎+‎‎3g‎5‎ D. 导体棒沿着导轨上滑过程中克服安培力做的功‎1‎‎2‎mv‎0‎‎2‎-‎3‎‎5‎mgL 三．解答题（本大题共3小题，13题14分，14题15分，15题15分，共44分）‎ ‎13．（14分）平行金属导轨在水平面内固定，导轨间距L＝0.5 m，导轨右端接有电阻 RL＝9Ω的小灯泡，导轨电阻不计，如图甲所示。在导轨的MNQP矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，MN、PQ间距d＝4m，此区域磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示，垂直导轨跨接一电阻r＝1Ω的金属棒GH，金属棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.5。在t＝0时刻，给金属棒施加一向右的恒力F（F未知），使金属棒从静止开始运动，t＝2s时恰好到达MN处。在0～4 s内小灯泡发光亮度始终没变化 (g取10 m/s2) ，求：‎ ‎(1)此段时间内流过灯泡的电流；‎ ‎(2)导体棒的质量；‎ ‎(3)0～4 s内整个系统产生的热量。‎ ‎14．（15分）如图所示，宽为L=0.1m的MN、PQ两平行光滑水平导轨分别与半径r=0.5m的相同竖直半圆导轨在N、Q端平滑连接，M、P端连接定值电阻R，质量M=2kg的cd绝缘杆垂直静止在水平导轨上，在其右侧至N、Q端的区域内充满竖直向上的匀强磁场，B=1T.‎现有质量m=1kg的ab金属杆，电阻为Ro‎，Ro=R=1Ω，它以初速度v‎0‎‎=12m/s水平向右与cd绝缘杆发生正碰后，进入磁场并最终未滑出，cd绝缘杆则恰好能通过半圆导轨最高点，不计其它电阻和摩擦，ab金属杆始终与导轨垂直且接触良好，取g=10m/‎s‎2‎，求： ‎(1)‎碰后瞬间cd绝缘杆的速度大小v‎2‎与ab金属杆速度大小v‎1‎； ‎(2)‎碰后ab金属杆进入磁场瞬间受到的安培力大小Fab； ‎(3)ab金属杆进入磁场运动全过程中，电路产生的焦耳热Q．‎ ‎ ‎ ‎15.(15分)如图所示，上、下边界均水平的区域宽为L=0.1m，内有磁感应强度大小为B=10T，方向水平向内的匀强磁场‎.‎一边长也为L，质量为m=0.1kg，电阻为R=1Ω的匀质正方形线框，通过滑轮装置与另一质量为M=0.14kg 的物体连接‎.‎线框从磁场下方h处静止释放，当线框cd边进入磁场一段时间后‎(cd边仍在磁场中‎)‎，开始匀速运动经过磁场区域‎.‎从线框进入磁场到其恰达到匀速时，流过线框横截面的电荷量q=0.04C，线框中产生的热量Q=0.032J.‎已知线框上升途中线框平面始终与磁场方向垂直，ab边始终与边界平行，不计运动过程中受到的空气阻力，g=10m/s‎2‎.‎求： ‎(1)‎线框匀速运动时的速度v； ‎(2)‎线框匀速运动的时间t； ‎(3)‎线框释放处cd边距离磁场下边界的高度h． ‎ 一调物理答案 ‎1.C2.B3.C4.D5.C6.C7.C8.B9.AC10.BC11.BC12CD ‎13．（1） （2） （3） ‎ ‎【解析】（1）0～4 s内小灯泡发光亮度始终没变化，则流过灯泡的电流不变。‎ 在0～2s内由电磁感应定律得 由闭合电路的欧姆定律得 联立解得： ‎ ‎（2）由题知进入磁场后，磁场不再发生变化。‎ 由导体棒切割磁感线 在0～2s内，导体棒未进入磁 场。‎ 由运动学规律得 由牛顿第二定律得 ‎ 进入磁场后灯泡亮度不变，则导体棒做匀速运动。‎ 由平衡条件得 联立解得 ‎（3）0～4 s内产生的焦耳热 ‎0～2 s内位移 ‎ ‎2s～4 s内位移 摩擦产生的热量 ‎ 则系统产生的总热量 ‎ 综上所述本题答案是; （1） （2） （3）‎ 点睛：解本题的关键是会计算感应电动势，以及利用闭合电路求电流，由于本题牵涉到能量的关系，所以要利用能量守恒来解决本题中出现的问题。‎ ‎14. 解：‎(1)cd绝缘杆通过半圆导轨最高点时，由牛顿第二定律有：Mg=Mv‎2‎r 解得：v=‎5‎m/s 碰撞后cd绝缘杆滑至最高点的过程中，由动能定理有： ‎-Mg⋅2r=‎1‎‎2‎Mv‎2‎-‎1‎‎2‎Mv‎2‎‎2‎ ‎解得碰撞后cd绝缘杆的速度：v‎2‎‎=5m/s 两杆碰撞过程，动量守恒，设初速度方向为正方向，则有：mv‎0‎=mv‎1‎+Mv‎2‎ 解得碰撞后ab金属杆的速度：v‎1‎‎=2m/s ‎(2)ab金属杆进入磁场瞬间，由法拉第电磁感应定律：E=BLv‎1‎ 闭合电路欧姆定律：I=‎ER+‎R‎0‎ 安培力公式：Fab‎=BIL 联立解得：Fab‎=B‎2‎L‎2‎v‎1‎‎2R=‎‎1×0.01×2‎‎2×1‎N‎=0.01N；   ‎(3)ab金属杆进入磁场后由能量守恒定律有：‎1‎‎2‎mv‎1‎‎2‎=Q 解得：Q=‎1‎‎2‎×1×‎‎2‎‎2‎J‎=2J 答：‎(1)‎碰后瞬间cd绝缘杆的速度大小v‎2‎与ab金属杆速度大小v‎1‎分别为‎5m/s和‎2m/s； ‎(2)‎碰后ab金属杆进入磁场瞬间受到的安培力大小Fab为‎0.01N； ‎(3)ab金属杆进入磁场运动全过程中，电路产生的焦耳热Q为2J．  ‎ ‎15. 解：‎(1)‎线框匀速运动时， 感应电动势：E=BLv， 线框受到的安培力：， 由平衡条件得： ‎ 对线框：T=F+mg， 对物体：T=Mg， 代入数据解得：v=0.4m/s； ‎(2)‎从线框进入磁场到线框匀速运动过程， 感应电动势：E=‎∆Φ‎∆t=B∆S‎∆t=‎BLx‎∆t，感应电流：I=‎ER， 电荷量：q=I‎.‎△t=‎BLxR，代入数据解得：x=0.04m， 线框一直匀速到ab边离开磁场，匀速运动时间： t=‎2L-xv=‎2×0.1-0.04‎‎0.4‎=0.4s； ‎(3)‎对线框与物体组成的系统，由能量守恒定律得： Mg(h+x)=mg(h+x)+‎1‎‎2‎(M+m)v‎2‎+Q，代入数据解得：h=0.088m； 答：‎(1)‎线框匀速运动时的速度v为‎0.4m/s； ‎(2)‎线框匀速运动的时间t为‎0.4s； ‎(3)‎线框释放处cd边距离磁场下边界的高度h为‎0.088m．  ‎