【物理】四川省成都彭州市濛阳中学2019-2020学年高二下学期开学考试试题（解析版）

【物理】四川省成都彭州市濛阳中学2019-2020学年高二下学期开学考试试题（解析版）

濛阳中学高2018级高二下入学考试 物理试题 一、选择题（1至5多选，每题6分，6至10单选每题4分）‎ ‎1.如图所示，在光滑水平的平行导轨MN、HG左端接一阻值为的电阻（导轨电阻不计），两轨道之间有垂直纸面向里的匀强磁场。一电阻也为的金属杆，垂直两导轨放在轨道上。现让金属杆在外力作用下分别以速度v1、v2由图中位置1匀速运动到位置2，两次运动过程中杆与导轨接触良好，若两次运动的速度之比为，则在这两次运动中下列说法正确的是（　　）‎ A. R0两端的电压之比为U1:U2＝1:2 B. 回路中产生的总热量之比Q1:Q2＝1:4‎ C. 外力的功率之比P1:P2＝1:2 D. 通过导体横截面的电荷量q1:q2＝1:1‎ ‎【答案】AD ‎【解析】A．两种情况下杆产生的电动势分别为 ‎、‎ 回路中的总电阻为R。故回路中两次的电流分别为 ‎、‎ 故电流之比为 根据欧姆定律，R0两端的电压之比 故A正确；‎ B．两次运动所用的时间为 故产生的热量之比为 故B错误；‎ C．由于棒做匀速直线运动，故外力的功率等于回路中的功率，故 故C错误。‎ D．两种情况下磁通量的变化量相同，则通过导体横截面的电荷量为 故通过电阻横截面的电荷量为 q1:q2=1:1‎ 故D正确。‎ 故选AD。‎ ‎2.如图甲所示为足够长、倾斜放置的平行光滑导轨，处在垂直斜面向上的匀强磁场中，导轨上端接有一定值电阻，导轨平面的倾角为，金属棒垂直导轨放置，用一平行于斜面向上的拉力F拉着金属棒由静止向上运动，金属棒的质量为0.2kg，其速度大小随加速度大小的变化关系如图乙所示，且金属棒由静止加速到最大速度的时间为1s，金属棒和导轨的电阻不计，sin=0.6，cos=0.8，g取10m/s2，则（　　）‎ A. F为恒力 B. F的最大功率为0.56W C. 回路中的最大电功率等于0.56W D. 金属棒由静止加速到最大速度这段时间内定值电阻上产生的焦耳热是0.26J ‎【答案】ACD ‎【解析】AB．对棒受力分析有 变形得 结合图乙可知 联立解得 且由可知，F的最大功率为 故A正确，B错误；‎ C．当棒的速度为1m/s时，回路中的电流最大，回路中的电功率最大为 故C正确；‎ D．金属棒由静止加速到最大速度由动量定理得 即 解得 金属棒由静止加速到最大速度，由动能定理得 解得 由功能关系可知 故D正确。‎ 故选ACD。‎ ‎3.如图所示，甲为一台小型交流发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随时间按余弦规律变化，其图象如图乙所示。已知电机线圈内阻为2Ω，匝数为1000匝，外接灯泡的电阻为18Ω，则（　　）‎ A. 在时刻，电流表的示数为0.3A B. 线圈在时间内转动时通过灯泡的电荷量约为 C. 在1s内，回路中电流方向改变25次 D. 在时刻，穿过线圈的磁通量变化率为 ‎【答案】AD ‎【解析】A．由图象可知，电流最大值为 而电流表显示的是有效值，则电流表的示数为 所以A正确；‎ B．线圈在时间内转动时，通过灯泡的电荷量为 由图可知电动势的最大值为 其中 则 则 所以B错误；‎ C．由图象可知，交流电的周期为 则1s内交流电经过了25个周期，而交流电一个周期内方向要变两次，所以1s时间内，交流电的方向要变的次数为 所以C错误；‎ D．在时刻，由图象可知此时电动势为最大值，由法拉第电磁感应定律得 所以D正确。‎ 故选AD。‎ ‎4.如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为5：1，原线圈接入图乙所示的电压，副线圈接火灾报警系统 （报警器未画出），电压表和电流表均为理想电表，R0为定值电阻，R为半导体热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，下列说法中正确的是（　　）‎ A. 图乙中电压的有效值为110V B. 电压表的示数为44V C. R处出现火警时电流表示数增大 D. R处出现火警时电阻R0消耗的电功率增大 ‎【答案】ACD ‎【解析】根据电流的热效应，解得，电压与匝数成正比，即，解得：，所以电压表的示数为，故A正确B错误；R处温度升高时，阻值减小，由于电压不变，所以出现火警时副线圈电流增大，输出功率增大，根据输入功率等于输出功率，输入功率增大，根据，所以电表的示数增大，故C错误； R处出现火灾时，阻值减小，由于电压不变，电流增大，消耗的功率增大，故D正确．‎ ‎5.如图所示，用绝缘细线悬挂的单摆，摆球带正电，悬挂于O点，摆长为l，当它摆过竖直线OC时便进入或离开匀强磁场，磁场方向垂直于单摆摆动的平面向里，A，B点分别是最大位移处．下列说法中正确的是(　　) ‎ A. A点和B点处于同一水平面 B. A点高于B点 C. 摆球在A点和B点处线上的拉力大小相等 D. 单摆的振动周期仍为 E. 单摆向右或向左摆过D点时，线上的拉力大小相等 ‎【答案】ACD ‎【解析】摆球运动过程中机械能守恒，所以A，B在同一高度．选项A正确，B错误；球在B点不受洛伦兹力，与球在A点时受拉力大小相等，选项C正确；球在磁场中运动时虽然受洛伦兹力，但洛伦兹力总与速度方向垂直，不能提供回复力，所以不改变振动的周期，选项D正确；单摆向右或向左摆过D点时，速度大小相等，但洛伦兹力的方向相反，所以线上的拉力不相等，选项E错误．‎ ‎6.如图所示，A、B是两个完全相同的灯泡，是自感系数较大的线圈，其直流电阻忽略不计。当开关S闭合时，下列说法正确的是（　　）‎ A. A和B一起亮，然后A熄灭 B. A和B一起亮，然后A逐渐熄灭 C. A比B先亮，然后A熄灭 D B比A先亮，然后A逐渐变亮 ‎【答案】D ‎【解析】当开关S闭合时，线圈产生较大的自感电动势阻碍电流的增加，使A灯中电流逐渐变大，而B灯中电流立即变大，因此B灯先亮，然后A灯逐渐变亮，故ABC错误，D正确。故选D。‎ ‎7.一台小型发电机与计算机相连接，计算机能将发电机产生的电动势随时间变化的图象记录下来，如图甲所示，让线圈在匀强磁场中以不同的转速匀速转动，计算机记录了两次不同转速所产生正弦交流电的图象如图乙所示.则关于发电机先后两次的转速之比na∶nb，交流电b的最大值正确的是(　　)‎ A. 3∶2，V B. 3∶2，V C. 2∶3，V D. 2∶3，V ‎【答案】B ‎【解析】由图可知，a的周期为0.4s；b的周期为0.6s，则由n=可知，转速与周期成反比，故曲线a、b对应的线圈转速之比为3：2；曲线a表示的交变电动势最大值是10V，根据Em=nBSω得曲线b表示的交变电动势最大值是V；故B正确，ACD错误．‎ ‎8.A、B是两个完全相同的电热器，A通以图甲所示的方波交变电流，B通以图乙所示的正弦式交变电流，则两电热器的电功率PA∶PB等于(　　)‎ A. 5∶4 B. 3∶2 C. ∶1 D. 2∶1‎ ‎【答案】A ‎【解析】据题意，通过电热器A的电流有效值为：,即：，则电热器A的电功率为：,通过电热器B得到电流有效值为：，则电热器B的电功率为：，故选项A正确．‎ ‎9.如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，电阻55Ω，电流表、电压表均为理想电表。原线圈A、B端接入如图乙所示的正弦交流电压，下列说法正确的是 ‎ A. 电流表的示数为4.0A B. 电压表的示数为155.6V C. 副线圈中交流电的频率为50Hz D. 穿过原、副线圈磁通量的变化率之比为2∶1‎ ‎【答案】C ‎【解析】AB．理想变压器的原线圈接入正弦交流电，由u-t图像读其最大值为，可知有效值为 根据理想变压器的电压比等于匝数比，可得副线圈两端的电压：‎ 由欧姆定律可知流过电阻电流：‎ 所以，电流表的示数为2A，B电压表的示数为110V，故AB均错误；‎ C．因交流电的周期为0.02s，频率为50Hz，变压器不改变交流电的频率，则副线圈的交流电的频率也为50Hz，故C正确；‎ D．根据理想变压器可知，原副线圈每一匝的磁通量相同，变化也相同，则穿过原、副线圈磁通量的变化率相同，比值为1:1，故D错误；‎ 故选C。‎ ‎10.某弹簧振子沿x轴的简谐运动图象如图所示，下列描述正确的是（ ）‎ A. t =1 s时，振子的速度为零，加速度为负的最大值 B. t =2 s时，振子的速度为负，加速度为正的最大值 C. t =3 s时，振子的速度为负的最大值，加速度为零 D. t =4 s时，振子的速度为正，加速度为负的最大值 ‎【答案】A ‎【解析】AC．在t=1 s和t=3 s时，振子偏离平衡位置最远，速度为零，回复力最大，加速度最大，方向指向平衡位置，A正确，C错误；‎ BD．在t=2 s和t=4 s时，振子位于平衡位置，速度最大，回复力和加速度均为零，BD错误．‎ 二、实验题（每空2分）‎ ‎11.用单摆测定重力加速度的实验装置如图所示．‎ ‎（1）组装单摆时，应在下列器材中选用_______（选填选项前的字母）‎ A.长度为1m左右的细线 B.长度为30cm左右的细线 C.直径为1.8cm的塑料球 D.直径为1.8cm的铁球 ‎（2）若测量出单摆摆长为l，用秒表记录下单摆完成n次全振动所用的时间t．重力加速度的表达式g=___（用直接测量量表示）．‎ ‎（3）为了减小实验误差，某同学用图像法处理实验数据．他通过改变摆长，测得了多组摆长l和对应的周期T．作出T2-l图象如图乙所示．则此图线的斜率的物理意义是（ ）‎ A.g B. C. D.‎ ‎（4）某同学在家里测重力加速度．他找到细线和铁锁，制成一个单摆，如图所示．由于家里只有一根量程为30cm的刻度尺，于是他在细线上的A点做了一个标记，使得悬点O到A点间的细线长度小于刻度尺量程．保持该标记以下的细线长度不变，通过改变O、A间细线长度以改变摆长．实验中，当O、A间细线的长度分别为l1、l2时，测得相应单摆的周期为T1、T2．由此可得重力加速度g=__________（用l1、l2、T1、T2表示）．‎ ‎【答案】（1）AD （2） （3）C （4） ‎ ‎【解析】（1）组装单摆时，摆线要选择长1m左右的细线，摆球选择质量较大体积较小的铁球，故选AD. ‎ ‎（2）若测量出单摆摆长为l，用秒表记录下单摆完成n次全振动所用的时间t．则周期，根据可得重力加速度的表达式．‎ ‎（3）根据可得，则T2-l图线的斜率的物理意义是，故选C.‎ ‎（4）根据单摆周期公式，设A点到锁头的重心之间的距离为l0，有： 第一次： 第二次： 联立解得：‎ 三、解答题 ‎12.如图(1)所示 ，线圈匝数n＝200匝，直径d1＝40cm，电阻r＝2Ω，线圈与阻值R＝6Ω的电阻相连．在线圈的中心有一个直径d2＝20cm的有界圆形匀强磁场，磁感应强度按图(2)所示规律变化，试求：(保留两位有效数字)‎ ‎(1)通过电阻R的电流方向和大小；‎ ‎(2)电压表的示数．‎ ‎【答案】（1）电流的方向为；7.9A； （2）47V ‎【解析】（1）由楞次定律得电流的方向为 由法拉第电磁感应定律得 磁场面积而 根据闭合电路的欧姆定律 ‎（2）电阻R两端的电压为U=IR=47V ‎13.某村通过水电站发电对用户供电，输电线路如图所示，已知发电机的输出电压为500 V，输出功率为9 kW，用变压比(原、副线圈匝数比)为1∶3的理想变压器升压后向远处送电，输电导线的总电阻为10 Ω.到达用户后再用变压比为72∶11的理想变压器降压后供给用户，求：‎ ‎（1）输电线上损失的电压和电功率；‎ ‎（2）用户得到的电压和电功率．‎ ‎【答案】（1）60 V；360 W（2）220 V；8 640 W ‎【解析】‎ ‎（1）设升压变压器副线圈两端的电压为，有，其中，，‎ 解得：U2=1500V，‎ 设输电线中的电流为，有：，其中，解得，‎ 输电线上损耗的电压为：，‎ 输电线上损耗的电功率为：‎ ‎（2）降压变压器原线圈两端的电压为：，‎ 设用户得到的电压(即降压变压器副线圈两端的电压)为，有，其中，‎ 解得，‎ 用户得到的电功率为：.‎ ‎【点睛】远距离输电：‎ ‎1．输电过程（如图所示）‎ ‎2．抓住两个联系 （1）理想的升压变压器联系了回路1和回路2，由变压器原理可得：线圈1（匝数为n1）和线圈2（匝数为n2）中各个量间的关系是，P1=P2． （2）理想的降压变压器联系了回路2和回路3，由变压器原理可得：线圈3（匝数为n3）和线圈4（匝数为n4）中各个量间的关系是，． 3．掌握一个守恒：能量守恒关系式．‎ ‎14.如图所示，水平光滑导轨足够长，导轨间距为，导轨间分布有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度为，导轨左端接有阻值为的电阻，电阻两端接一理想电压表．一金属棒垂直放在导轨上，其在轨间部分的电阻也为．现用一物块通过跨过定滑轮的轻绳从静止开始水平牵引金属棒，开始时，物块距地面的高度为，物块落地前的一小段时间内电压表的示数稳定为．已知物块与金属棒的质量相等，不计导轨电阻和滑轮质量与摩擦，导轨始终与金属棒垂直且紧密接触．求：‎ ‎（1）金属棒的最大速度；‎ ‎（2）物块的质量；‎ ‎（3）棒从静止开始到物块刚要落地的过程中，电阻上产生的热量．‎ ‎【答案】（1）（2） （3）‎ ‎【解析】(1)设金属棒的最大速度，根据法拉第电磁感应定律可得：‎ 根据欧姆定律可得：‎ 联立解得金属棒的最大速度：‎ ‎(2)根据欧姆定律可得：‎ 对棒分析，根据平衡条件可得：‎ 安 而：‎ 安 联立解得物块的质量：‎ ‎(3)棒从静止开始到物块刚要落地的过程中，由能量守恒可得：‎ 总 电阻上产生热量：‎ 总 ‎15.如图所示，一无限长的光滑金属平行导轨置于匀强磁场B中，磁场方向垂直导轨平面，导轨平面竖直且与地面绝缘，导轨上M、N间接一电阻R，P、Q端接一对沿水平方向的平行金属板，导体棒ab置于导轨上，其电阻为3R，导轨电阻不计，棒长为L，平行金属板间距为d．今导体棒通过定滑轮在一物块拉动下开始运动，稳定后棒的速度为v，不计一切摩擦阻力．此时有一带电量为q的液滴恰能在两板间做半径为r的匀速圆周运动，且速率也为v．求：‎ ‎（1）速度v的大小；‎ ‎（2）物块的质量m．‎ ‎【答案】(1），（2）.‎ ‎【解析】（1）设平行金属板间电压为U．液滴在平行金属板间做匀速圆周运动，重力与电场力必定平衡，则有：‎ 由 得 联立解得 则棒产生的感应电动势为： ‎ 由，得 ‎ ‎（2）棒中电流为： ‎ ab棒匀速运动，外力与安培力平衡，则有 ‎ 而外力等于物块的重力，即为 ‎ 解得