2018-2019学年河北省枣强中学高二上学期第四次（12月）月考物理试题 解析版

2018-2019学年河北省枣强中学高二上学期第四次（12月）月考物理试题 解析版

河北省枣强中学2018-2019学年高二上学期第四次（12月）月考物理试题 一、选择题（本题共15道小题，每小题4分，1-10题为单选，11-15题为多选。共60分）‎ ‎1.电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器．如图甲为电吉他的拾音器的原理图，在金属弦的下方放置有一个连接到放大器的螺线管．一条形磁铁固定在管内，当拨动金属弦后，螺线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转为声音信号。若由于金属弦的振动，螺线管内的磁通量随时间的变化如图乙所示，则对应感应电流的变化为（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ 试题分析：设在时间内产生的感应电流为正，则根据楞次定律得知：在时间内，感应电流为负；在时间内感应电流为正．螺线管内的磁通量大小随时间按正弦规律，由数学知识知道：其切线的斜率等于，按余弦规律变化，根据法拉电磁感应定律分析可知，螺线管内产生的感应电动势将按余弦规律变化，则感应电流也按余弦规律变化．故D正确 考点：‎ ‎2.如图所示交流电的电流有效值为( )‎ A. ‎2A B. ‎3A C. A D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ 由有效值的定义可得：I12Rt1+I22Rt2=I2RT， 代入数据得：62×R×1+22×R×1=I2R×2， 解得：I=2A，故选C．‎ ‎3.如图所示区域内存在匀强磁场，磁场的边界由x轴和y＝2sinx曲线围成(x≤‎2 m)，现把一边长为‎2m的正方形单匝线框以水平速度v＝‎10 m/s水平匀速地拉过该磁场区，磁场区的磁感应强度为0.4T，线框电阻R＝0.5Ω，不计一切摩擦阻力，则 A. 水平拉力F的最大值为8 N B. 拉力F的最大功率为12.8 W C. 拉力F要做25.6 J的功才能让线框通过此磁场区 D. 拉力F要做12.8 J的功才能让线框通过此磁场区 ‎【答案】C ‎【解析】‎ A、B、线框切割磁感线产生的感应电动势为：‎ ‎；‎ 当y最大时，E最大，最大值为：‎ 感应电流最大值为：Im= ‎ 安培力最大值：‎ 则拉力最大值： ‎ 拉力的最大功率为：，故AB错误；‎ C、D、整个过程拉力做功为：‎ ‎， C正确，D错误。‎ 故选C。‎ ‎4.现用电压为380V的正弦式交流电给额定电压为220V的电灯供电，以下电路中不可能使电灯正常发光的有（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】ABC ‎【解析】‎ A、电源电压为380V，由于灯泡与滑动变阻器的部分电阻并联再跟部分电阻串联，则灯泡的电压可能为220V，则灯泡可能正常发光。故A正确。‎ B、同理，灯泡与滑动变阻器的部分电阻并联再跟部分电阻串联，则灯泡的电压可能为220V，则灯泡可能正常发光。故B正确。‎ C、因为原线圈的匝数大于副线圈的匝数，则输出电压小于输入电压，可能小于220V，灯泡可能正常发光。故C正确。‎ D、原线圈的匝数小于副线圈的匝数，则输出电压大于输入电压，则灯泡的电压大于380V，则灯泡被烧坏。故D错误。‎ 故选ABC。‎ ‎5.如图所示，三只完全相同的灯泡a、b、c分别与电阻R、电感L、电容C串联，再将三者并联，接在220V，50Hz的交变电源两端，三只灯泡亮度相同．如果将电源改为220V，60Hz的交变电源，则（　　）‎ A. 三只灯泡亮度不变 B. 三只灯泡都将变亮 C. a亮度不变，b变亮，c变暗 D. a亮度不变，b变暗，c变亮 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 根据电感的特性：通低频、阻高频，当电源的频率变高时，电感对电流的感抗增大，b灯变暗；根据电容器的特性：通高频、阻低频，当电源的频率变高时，电容器对电流的容抗减小，c灯变亮。而电阻的亮度与频率无关，a灯亮度不变。故选D。‎ 点睛：本题要抓住电感和电容的特性分析：电感：通直流、阻交流，通低频、阻高频，可根据法拉第电磁感应定律来理解．电容器的特性：通交流、隔直流，通高频、阻低频，根据电容器充放电的特性理解．‎ ‎6.把图甲所示的正弦式交变电流接在图乙中理想变压器的A、B两端，电压表和电流表均为理想电表，Rt为热敏电阻（温度升高时其电阻减小），R为定值电阻．下列说法正确的是：(　 　)‎ A. Rt处温度升高时，电流表的示数变大，变压器输入功率变大 B. Rt处温度升高时，电压表V1、V2示数的比值不变 C. 在t=1×10﹣2s时，穿过该矩形线圈的磁通量为零 D. 变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为u=36sin50πt（V）‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】副线圈电压不变，若Rt电阻原来大于R，则温度升高时，电压表V2示数与电流表A2示数的乘积增大，若Rt电阻原来小于R，则电压表V2示数与电流表A2示数的乘积变小，当Rt处温度升高时，电阻减小，则副线圈总功率增大，所以原线圈功率增大，即电压表V1示数与电流表A1示数的乘积一定变大，故A正确；Rt处温度升高时，电阻减小，电压表V2‎ 测量Rt的电压，则电压表V2示数减小，V1示数不变，则电压表V1示数与V2示数的比值变大，故B错误；在图甲的t=0.01s时刻，e=0，则磁通量最大，此时矩形线圈平面与磁场方向垂直，故C错误；根据图甲可知，Em=36V，T=0.02s，则ω＝ =100πrad/s，变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为u=36sin100πt（V），故D错误。故选A。‎ ‎【点睛】本题考查交变电流的产生及变压器原理，要注意掌握交变电流中最大值、有效值、瞬时值的表达及相应的关系，知道变压器不改变功率，难度适中。‎ ‎7.如图所示，E为电池，L是电阻可忽略不计、自感系数足够大的线圈，D1、D2是两个规格相同的灯泡，S是控制电路的开关。对于这个电路，下列说法不正确的是 A. 刚闭合S的瞬间，通过D1、D2的电流大小相等 B. 刚闭合S的瞬间，通过D1、D2的电流大小不等 C. 闭合S待电路达到稳定后，D1熄灭，D2比S刚闭合时亮 D. 闭合S待电路达到稳定后，再将S断开瞬间，D1不立即熄灭，D2立即熄灭 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 刚闭合时自感线圈阻碍电流增大所以两灯串联则电流相等A对B错。闭合S待电路达到稳定后，L电阻为零，D1被短路所以D1熄灭，电路中电流增大则D2比S刚闭合时亮C对。闭合S待电路达到稳定后，再将S断开瞬间，自感线圈阻碍电流减小并跟D1构成闭合回路所以D1不立即熄灭，D2立即熄灭D对。‎ ‎8.如图所示，和是不计电阻的输电线，甲是电压互感器，乙是电流互感器。若已知甲的变压比为，乙的电流比为，并且已知加在电压表两端的电压为，通过电流表的电流为，则输电线的输送功率为（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ 试题分析：已知变压比为500：1，电压表示数为220V，故传输电压为：U=220V×500=1.1×105V；已知变流比为200：1，电流表示数为‎5A，故传输电流为：I=5×200=‎1000A；故电功率为：P=UI=1.1×105V×‎1000A=1.1×108W．故选A．‎ 考点：电功率 ‎【名师点睛】本题实质是电压互感器与电流互感器的简单运用，电压互感器与电流互感器是利用变压器原理将电压、电流减小到可测范围进行测量的仪器。‎ ‎9. 传感器是一种采集信息的重要器件，图6－4是由电容器作为传感器来测定压力变化的电路，当待测压力作用于膜片电极上时，下列说法中正确的是(　　)‎ ‎①若F向下压膜片电极，电路中有从a到b的电流；‎ ‎②若F向下压膜片电极，电路中有从b到a的电流；‎ ‎③若F向下压膜片电极，电路中不会有电流产生；‎ ‎④若电流表有示数，说明压力F发生变化；‎ ‎⑤若电流表有示数，说明压力F不会发生变化．‎ A. ②④ B. ①④‎ C. ③⑤ D. ①⑤‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ F向上压膜片电极，使得电容器两板间的距离减少，电容器的电容增加，又因电容器两极板间的电压不变，所以电容器的电荷量增加，电容器继续充电，A对；‎ ‎10.一理想变压器电路如图所示，两组副线圈中所接的三个电阻都为R，原线圈接通交变电源后，三个线圈的电流有效值相等，则图中三个线圈的匝数之比：：为　　‎ A. 9：1：4 B. 6：1：‎2 ‎C. 3：1：2 D. 3：2：1‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】两个副线圈的输出功率为： ‎ 根据输入功率等于输出功率有： ‎ 解得： ‎ 两个副线圈的电压分别为：， ‎ 根据电压与匝数成正比，有：：IR：：1：2，故C正确，ABD错误；故选C.‎ ‎【点睛】本题考查了变压器的特点，需要注意的是本题有两个副线圈，电压之比仍满足线圈匝数之比所以电流与匝数不再成反比，输入功率等于输出功率．‎ ‎11.如图所示电路中，电源电压u＝311sin 100πt(V)，A、B间接有“220 V，440 W”的电暖宝、“220 V,220 W”的抽油烟机、交流电压表及保险丝。下列说法正确的是(　　)‎ A. 交流电压表的示数为311 V B. 电路要正常工作，保险丝的额定电流不能小于‎3 A C. 电暖宝发热功率是抽油烟机发热功率的2倍 D. 1 min抽油烟机消耗的电能为1.32×104 J ‎【答案】BD ‎【解析】‎ A、电压表在交流电路中对应交流有效值，由于电源电压，有效值为220V，故A错误；‎ B、因保险丝融化电流指有效值，电暖宝的电流，油烟机的电流 ‎，即保险丝的额定电流不能小于‎3A，故B项正确。‎ C、电暖宝是纯电阻电路，其电功率等于发热功率440W，抽油烟机发热功率等于电功率减机械功率，即，所以电暖宝发热功率大于抽油烟机发热功率的2倍，故C错误；‎ D、工作1min抽油烟机消耗的电能为，故D正确；‎ 故选BD。‎ ‎12.如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数之比为10：1，原线圈两端接入一正弦交流电源；副线圈电路中的电容器C和电阻R为负载，交流电压表和交流电流表均为理想电表，则下列说法正确的是（ ）‎ A. 若电压表的示数为6V，则输入电压的峰值为60V B. 电流表A的示数为流经电阻R的电流 C. 若输入电压U=100V，则电容器C的耐压值至少为10V D. 若输入电压的峰值保持不变，将其频率变大，则变压器的输入功率也将增大 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ A．电压表示数为有效值，则输出电压为峰值，则输入电压为峰值，故A错误；‎ B．由于电容器通交流，故电流表A的示数为流经电阻R的电流与通过电容器的电流之和。故B错误；‎ C．输入电压为100V时，输出电压峰值为，电容器耐压值对应峰值，为。故C正确；‎ D．当电流频率增大时，通过电容器的电流变大，则输入端的电流也增大，输入功率增大，故D正确。‎ 故选：CD ‎13.如图所示，一个矩形线框从匀强磁场的上方自由落下，进入匀强磁场中，然后再从磁场中穿出．已知匀强磁场区域的宽度L大于线框的高度h，那么下列说法中正确的是（　　）‎ A. 线框只在进入和穿出磁场的过程中，才有感应电流产生 B. 线框从进入到穿出磁场的整个过程中，都有感应电流产生 C. 线框在进入和穿出磁场的过程中，都是机械能转变成电能 D. 整个线框都在磁场中运动时，有机械能转变成内能 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】线框在进入和穿出磁场的过程中其磁通量发生变化，有感应电流产生，但线框完全在磁场中运动的过程中，磁通量并没有发生变化，没有感应电流产生，故A项正确，B项错误；线框在进入和穿出磁场的过程中，线框受到安培力作用，安培力做功将机械能转化成电能，故C项正确；整个线框在磁场中运动时，线框不受安培力作用，只有重力做功，机械能守恒，故D项错误。‎ ‎14.如图所示，足够长的平行光滑导轨固定在水平面上，导轨间距为L=‎1m，其右端连接有定值电阻R=2Ω，整个装置处于垂直导轨平面磁感应强度B=1T的匀强磁场中．一质量m=‎2kg的金属棒在恒定的水平拉力F=10N的作用下，在导轨上由静止开始向左运动，运动中金属棒始终与导轨垂直．导轨及金属棒的电阻不计，下列说法正确的是（　　）‎ A. 产生的感应电流方向在金属棒中由a指向b B. 金属棒向左做先加速后减速运动直到静止 C. 金属棒的最大加速度为‎10 m/s2‎ D. 水平拉力的最大功率为200 W ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】金属棒向左运动切割磁感线，根据右手定则判断得知产生的感应电流方向由a→b ‎，故A正确；根据左手定则可知金属棒所受的安培力方向向右，且安培力的大小先小于拉力，棒做加速运动，根据、、可得，由于金属棒加速，故安培力增大，当安培力等于拉力时合外力为零，金属棒做匀速直线运动，速度达到最大，故B错误；根据牛顿第二定律得：，可知，棒的速度v增大，加速度a减小，所以棒刚开始运动时加速度最大，最大加速度为： ，故C错误；设棒的最大速度为vm，此时a=0，则有：，解得：，所以水平拉力的最大功率为：，故D正确．‎ ‎15.如图所示，线圈匝数为n，横截面积为S，线圈电阻为r，处于一个均匀增强的磁场中，磁感应强度随时间的变化率为k，磁场方向水平向右且与线圈平面垂直，电容器的电容为C，两个电阻的阻值分别为r和2r．由此可知，下列说法正确的是（　　）‎ A. 电容器所带电荷量为 B. 电容器所带电荷量为 C. 电容器下极板带正电 D. 电容器上极板带正电 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】闭合线圈与阻值为r的电阻形成闭合回路，线圈相当与电源，电容器两极板间的电压等于路端电压，线圈产生的感应电动势为，路端电压:， 则电容器所带电荷量为:，故A正确，B错误；根据磁场向右均匀增强，结合楞次定律可以知道，产生的感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，即向右，根据右手螺旋定则可知，从左往右看，感应电流方向为逆时针，则电容器上极板带正电，故C错误，‎ D正确。‎ 二、填空题（本题共2道小题，14分)‎ ‎16.矩形线圈abcd，长ab=‎20cm，宽bc=‎10cm，匝数n=200，线圈回路总电阻R=5Ω．整个线圈平面内均有垂直于线框平面的匀强磁场穿过，若匀强磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图所示，则：‎ ‎（1）穿过线圈的磁通量的变化率为________Wb/s；‎ ‎（2）线圈回路中产生的感应电流为________A；‎ ‎（3）当t=0.3s时，线圈的ab边所受的安培力为________N；‎ ‎（4）在1min内线圈回路产生的焦耳热为________J．‎ ‎【答案】（1）0.01 Wb/s、（2）‎0.4 A、（3）3.2 N、（4）48J ‎【解析】‎ 试题分析:（1）穿过线圈的磁通量的变化率为；‎ ‎（2）线圈回路中产生的感应电流为：;‎ ‎（3）当t＝0.3 s时，磁感应强度为0.2T，故线圈的ab边所受的安培力为：‎ ‎（4）在1 min内线圈回路产生的焦耳热为：‎ 考点: 法拉第电磁感应定律。‎ ‎【名师点睛】法拉第电磁感应定律 ‎（1）内容：感应电动势的大小跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。‎ ‎（2）公式：E＝n，其中n为线圈匝数。‎ ‎（3）感应电流与感应电动势的关系：遵守闭合电路的欧姆定律，即I＝。‎ ‎17.如图所示，图甲为热敏电阻的R-t图像，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱控制电路，继电器线圈的电阻为150Ω,。当线圈中的电流大于或等于20mA 时，继电器的衔铁被吸合。为继电器供电的电池的电动势E=6V,内阻不计。图中的“电源”是恒温箱加热器的电源，R为热敏电阻。 ‎ ‎(1)应该把恒温箱的加热器接在___________ 端（填“AB”或“CD”）。‎ ‎(2)如果要使恒温箱内的温度保持‎1500C,可变电阻R´的值应调节为______ Ω，此时热敏电阻的阻值为____________Ω。‎ ‎【答案】 (1). AB (2). 120 (3). 30‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）当温度较低的时候，热敏电阻的电阻较大，电路中的电流较小，此时继电器的衔铁与AB部分连接，此时是需要加热的，恒温箱内的加热器要工作，所以应该把恒温箱内的加热器接在A、B 端；‎ ‎（2）要使恒温箱内的温度保持‎150℃‎，即当温度达到‎150℃‎时，加热电路就要断开，此时的继电器的衔铁要被吸合，即控制电路的电流要到达20mA，由图像可知热敏电阻的阻值为；根据闭合电路欧姆定律可得，，即，解得。‎ 三、计算题（本题共3道小题,第18题10分,第19题12分,第20题14分）‎ ‎18.图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，线圈的匝数、电阻，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻，与R并联的交流电压表为理想电表在时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量随时间t按图乙所示正弦规律变化求：‎ 交流发电机产生的电动势的最大值；‎ 写出感应电流随时间变化的函数表达式；‎ 交流电压表的示数；‎ 线圈从图示位置转动过程中通过电阻R的电量．‎ 时间内外力对线框所做的功．‎ ‎【答案】交流发电机产生的电动势的最大值为200V；‎ 感应电流随时间变化的函数表达式为；‎ 交流电压表的示数为127V ‎ 线圈从图示位置转动过程中通过电阻R的电量为．‎ 时间内外力对线框所做的功为11760J ‎【解析】‎ ‎【详解】交流发电机产生电动势的最大值，‎ 因为磁通量的最大值，‎ ‎，‎ 则电动势的最大值；‎ 开始时磁通量最小，则电动势最大；故表达式；‎ 电动势的有效值：，‎ 电压表示数为：；‎ 根据得，．‎ 线圈匀速转动一周的过程中，外力所做的功：‎ ‎19.发电机输出功率为100kW，输出电压是250V，用户需要的电压是220V．输电线电阻为10Ω，若输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求：‎ ‎（1）在输电线路中设置的升，降压变压器原副线圈的匝数比．‎ ‎（2）用户得到的电功率是多少？‎ ‎【答案】（1）1:20 240:11（2）96KW ‎【解析】‎ 试题分析：由输电线损耗功率求出输电电流I2，再由发电机输出功率与输出电压求得升压变压器的原线圈的电流I1，由是I1，I2得升压变压器的匝数比；求出升压变压器的匝数比后可求出降压变压器的原线圈的电压，再与用户电压结合求出降压变压器的原副线圈的匝数比；用户得到的电功率，等于降压变压器的输出功率，根据功率分配关系求解。‎ ‎（1）输电线因发热损耗的功率为：△P=P×4%=100×4%kW=4kW ‎ 由△P=I2R，得输电电流（即升压变压器副线圈中的电流）为：I2 =‎‎20A 升压变压器原线圈中的输入电流为：‎ 所以升压变压器中原副线圈的匝数比为：‎ 升压变压器副线圈两端的电压为：‎ 输电线路中损失的电压为：△U=I2R=20×10V=200V 降压变压器原线圈中的输入电压U3为：U3=U2﹣△U=4800V．‎ 所以降压变压器原副线圈的匝数比为：‎ ‎（2）用户得到的电功率，即降压变压器的输出功率为：‎ P′=P×（1﹣4%）=100×96%kW=96Kw 点睛：本题主要考查了距离输电问题，在抓住功率和电压分配关系的基础上，明确理想变压器的电流与匝数成反比，电压与匝数成正比，想法求得电流与电压之比是解题的关键。‎ ‎20.如图所示，倾角θ=30°、宽L=lm的足够长的U形光滑金属导轨固定在磁感应强度大小B=1T、范围足够大的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向上．一根质量m=‎0.2Kg，电阻R=lΩ的金属棒ab垂直于导轨放置．现用一平行于导轨向上的牵引力F作用在曲棒上．使ab棒由静止开始沿导轨 ‎ 向上运动，运动中ab棒始终与导轨接触良好，导轨电阻不计，重力加速度g取‎10m/s2．求：‎ ‎（1）若牵引力恒定，请在答题卡上定性画出ab棒运动的v﹣t图象；‎ ‎（2）若牵引力的功率P恒为72W，则ab棒运动的最终速度v为多大？‎ ‎（3）当ab棒沿导轨向上运动到某一速度时撤去牵引力，从撤去牵引力到ab棒的速度为零，通过ab棒的电量q=‎0.48C，则撤去牵引力后ab棒滑动的距离S多大？‎ ‎【答案】（1）图线如图所示．‎ ‎（2）ab棒最终的速度为‎8m/s．‎ ‎（3）撤去牵引力后ab棒滑动的距离为‎0.48m．‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）ab棒沿斜面方向受到重力沿斜面向下的分力，沿斜面向上的拉力，导体棒切割磁感线产生感应电动势，感应电流，所以ab棒受到沿斜面向下的安培力，初始速度小，加速度，随速度增大加速度逐渐变小最后加速度变为0，导体棒变成匀速直线运动。即速度时间图像斜率逐渐变小最后变为0.如下图所示 ‎（2）当以恒定功率牵引棒时，①‎ ‎②‎ F安=BIL③‎ ‎④‎ 代入数据得（m/s舍去） ⑤‎ ‎（3）设撤去后棒沿导轨向上运动到速度为零时滑动的距离为，通过的电荷量， ⑥‎ 又⑦‎ ‎， ⑧‎ ‎⑨‎ 联立⑥⑦⑧⑨各式得：‎