精品解析：山东省潍坊市诸城繁华中学2023-2024学年高二下学期第一次月考（4月）物理试题

诸城繁华中学2022级高二下学期第1次月考 物理试题 2024.4 一、单项选择题（本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的） 1. 如图所示，垂直于纸面的匀强磁场磁感应强度为B，纸面内有一正方形均匀金属线框abcd，其边长为L，总电阻为R，ad边与磁场边界平行，线框在水平向左的拉力作用下以速度v匀速进入磁场，则在线框进入磁场的过程中（　　） A. 线框中感应电流的方向沿顺时针方向 B. 拉力的大小等于 C. ad边两端的电压为BLv D. 克服安培力做的功为 2. 如图所示，绝缘水平面上有两条平行光滑长直导轨，导轨左端接有电阻R，电阻为r的金属棒AB垂直跨放在导轨上且与导轨接触良好，其他电阻不计．两导轨间存在竖直向下的匀强磁场．给AB以水平向右的初速度列并开始计时，下面四幅反映AB的速度随时间变化规律的图象中，可能正确的是 A. B. C. D. 3. 用柔软的细金属丝弯成一个矩形闭合线框，用绝缘细线将其悬挂起来，如图所示，若匀强磁场与线框平面垂直，开始时磁场很强，当磁场均匀减弱时＝k，k＜0，下列说法正确的是(　　) A. 细线可能断掉 B. 线框将会收缩 C. 线框可能变成圆形 D. 线框绕过a的竖直轴转动 4. 如图所示，电路中有三个相同的灯泡、、，电感线圈L的电阻可忽略，D为理想二极管.下列说法正确的是（ ） A. 闭合开关S的瞬间，立即变亮，、逐渐变亮 B. 闭合开关S的瞬间，、立即变亮，逐渐变亮 C. 断开开关S的瞬间，立即熄灭，先变亮一下然后才熄灭 D. 断开开关S的瞬间，立即熄灭，先变亮一下然后才熄灭 5. 图甲所示为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器，升压变压器原、副线圈匝数比为1:100,其输入电如图乙所示，远距离输电线的总电阻为50Ω．降压变压器右侧部分为火灾报警系统原理图，其中R1为一定值电阻，R2为用半导体热敏材料制成的传感器，当温度升高时其阻值变小，电压表V可以显示加在报警器两端的电压(报警器未画出)．未出现火警时，升压变压器的输入功率为660kW．下列说法中正确的是 A. 0.01 s时刻，电压表的示数是0V B. 未出现火警时，运距离输电线路损耗的功率为45 kW C. 当传感器R2所在处出现火警时，电压表V的示数变大 D. 当传感器R2所在处出现火警时，输电线上的电流变小 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“5V、5W”字样。L4标有“5V、10W”字样，若它们都能正常发光，不考虑导线的能耗，则该电路a、b两端的输入功率Pab和输入电压Uab应为（ ） A. 20W，25V B. 25W，25V C. 20W，20V D. 25W，20V 7. 空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，一圆形硬质导线固定在纸面内，如图（甲）所示。磁感应强度B随时间t的变化关系如图（乙）所示，时刻磁场方向垂直纸面向里。取纸面内垂直连线向上为安培力的正方向，在时间内，圆形导线劣弧受到该磁场对它的安培力F随时间t的变化关系图为（　　） A. B. C. D. 8. 如图甲，间距为L的光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，轨道左侧连接一定值电阻R．垂直导轨的导体棒ab在水平外力F作用下沿导轨运动，F随t变化的规律如图乙．在0～t0时间内，棒从静止开始做匀加速直线运动．乙图中t0、F1、F2为已知，棒接入电路的电阻为R，轨道的电阻不计．则下列说法正确的是（　　） A. 在t0以后，导体棒一直做匀速直线运动 B. 导体棒最后达到的最大速度大小为 C. 在0～t0时间内，导体棒的加速度大小为 D. 在0～t0时间内，通过导体棒横截面的电量为 二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全选对的得4分，选对但不全得2分，有选错的得0分） 9. 如图所示，线圈M和线圈P绕在同一个铁芯上．在开关S闭合、断开的过程中，有关通过电流表的感应电流方向，下列判断正确的是 A. 开关闭合瞬间，电流方向a→b B. 开关闭合瞬间，电流方向b→a C. 开关断开瞬间，电流方向a→b D. 开关断开瞬间，电流方向b→a 10. 如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数之比为5：1，原线圈接入图乙所示的电路，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。下列说法正确的是（　　） A. 图乙中电压的有效值为220V 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 11. 去年底，我省启动“263”专项行动，打响碧水蓝天保卫战．暗访组在某化工厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，测量管由绝缘材料制成，其长为L、直径为D，左右两端开口，匀强磁场方向竖直向下，在前后两个内侧面a、c固定有金属板作为电极．污水充满管口从左向右流经测量管时，a、c两端电压为U，显示仪器显示污水流量Q(单位时间内排出的污水体积)．则(　　) A. a侧电势比c侧电势高 B. 污水中离子浓度越高，显示仪器的示数将越大 C. 若污水从右侧流入测量管，显示器显示为负值，将磁场反向则显示为正值 D. 污水流量Q与U成正比，与L、D无关 12. 如图甲所示，AB、CD是间距的足够长的光滑平行金属导轨，导轨平面与水平面夹角为，在虚线下方的导轨平面内存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场，导轨电阻不计，长为1m的导体棒ab垂直AB，CD放置在导轨上，导体棒电阻；AB、CD右侧连接一电路，已知灯泡L的规格是“3V、”，定值电阻、，在时，将导体棒ab从某一高度由静止释放，导体棒的速度−时间图象如图乙所示，其中OP段是直线，PM段是曲线，M点后是水平直线。若导体棒沿导轨下滑时，导体棒达到最大速度，并且此时灯泡L正常发光。假设灯泡的电阻恒定不变，重力加速度g取，则下列说法正确的是（　　） A. B. 匀强磁场的磁感应强度B大小为 C. 导体棒的质量为 D. 导体棒由静止释放至速度达到最大的过程中，通过小灯泡的电荷量为1C 三、非选择题（本题共6小题，共60分） 13. 在粗测油酸分子大小的实验中，具体操作如下： ① 取油酸mL注入250 mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到250 mL的刻度为止，摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸的酒精溶液； ② 用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒达到 mL为止，恰好共滴了100滴； ③ 在边长约40cm的浅水盘内注入约2cm深的水，将细石膏粉均匀地撒在水面上，再用滴管吸取油酸的酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴溶液，酒精挥发后，油酸在水面上尽可能地散开，形成一层油膜，膜上没有石膏粉，可以清楚地看出油膜轮廓； ④ 待油膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上绘出油酸膜的形状； ⑤ 将画有油酸膜形状的玻璃板放在边长为1.0 cm的方格纸上，算出完整的方格有67个，大于半格的有14个，小于半格的有19个。 （1）这种粗测方法是将每个分子视为_______，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为______；这层油膜的厚度可视为油酸分子的_______。 （2）利用上述具体操作中的有关数据可知一滴油酸的酒精溶液含油酸为_______ ，油膜面积为______ ，求得的油酸分子直径为______ m。（结果全部取2位有效数字） 14. 图甲为某同学研究自感现象的实验电路图，用电流传感器显示各时刻通过线圈L的电流。电路中电灯的电阻R1=5.0Ω，定值电阻R=1.0Ω，A、B间电势差UAB=6.0V，开关S原来闭合，电路处于稳定状态，在t1=1.0×10﹣3s时刻断开开关S，该时刻前后电流传感器显示的电流I随时间t变化的图线如图乙所示。 （1）线圈L的直流电阻RL=___________Ω；（结果保留两位有效数字） （2）闭合开关一段时间后，开关断开时，看到的现象是 ___________； （3）断开开关后，通过电灯的电流方向 ___________（填：a→b或b→a）。 （4）断开开关瞬间，线圈产生的自感电动势为 ___________V。 15. 如图甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场。已知线圈的匝数n=100匝，电阻r=1.0 Ω，所围成的矩形的面积S=0.040 m2，小灯泡的电阻R=9.0 Ω，磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为，其中Bm为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期。不计灯丝电阻值随温度的变化，求： （1）线圈中产生感应电动势的最大值； （2）小灯泡消耗的电功率； （3）在磁感应强度变化的时间内，通过小灯泡的电荷量。 16. 为保证教学工作正常开展，防止停电事故发生，学校计划购置一台应急备用发电机。要求如下：一是要保证全校88间教室所有日光灯能正常发光；二是为避免噪音干扰，发电机需远离教学区；三是尽量利用已有设备和线路。为此，物理老师调查后得到以下数据：学校每间教室有日光灯10盏，每盏40W，额定电压均为220V；发电机安装位置距离并网接口约500米，此段所用电线每米电阻约，其余部分电阻不计；学校已有升压变压器和降压变压器各一台，升压变压器匝数比为，降压变压器的匝数比为，两变压器均可视为理想变压器，物理老师画出示意图如图所示。则： （1）购买的发电机功率P应不小于多少？ （2）发电机输出的电压U是多少才能保证日光灯正常发光？ 17. 如图甲所示，水平面上固定着两根间距L=0.5m的光滑平行金属导轨MN、PQ，M、P两点间连接一个阻值R=3Ω的电阻，一根质量m=0.2kg、电阻r=2Ω的金属棒ab垂直于导轨放置．在金属棒右侧两条虚线与导轨之间的矩形区域内有磁感应强度大小B=2T、方向竖直向上的匀强磁场，磁场宽度d=5.2m．现对金属棒施加一个大小F=2N、方向平行导轨向右的恒力，从金属棒进入磁场开始计时，其运动的v-t图象如图乙所示，运动过程中金属棒与导轨始终保持良好接触，导轨电阻不计．求： （1）金属棒刚进入磁场时所受安培力的大小F安； （2）金属棒通过磁场过程中电阻R产生的热量QR． 18. 水平面上有两根足够长的光滑平行金属导轨，两导轨间距为d，在导轨上有质量为m的导体杆。整个装置处于方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中。现用一水平恒力F向右拉动导体杆由静止开始运动，杆与轨道之间的摩擦和空气阻力，以及导轨的电阻均可忽略不计。假设导轨长度足够长，磁场的范围也足够大，在整个运动过程中杆与轨道保持垂直且良好接触。若导体杆的电阻可忽略不计，在导轨之间接有一电容为C的不带电的电容器，如图所示，在电容器不会被击穿的情况下， ①电容器极板上积累的电荷量与金属棒速度大小v的关系； ②请分析说明导体杆运动的性质，并求出导体杆在时间t内通过的位移s大小。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 诸城繁华中学2022级高二下学期第1次月考 物理试题 2024.4 一、单项选择题（本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的） 1. 如图所示，垂直于纸面的匀强磁场磁感应强度为B，纸面内有一正方形均匀金属线框abcd，其边长为L，总电阻为R，ad边与磁场边界平行，线框在水平向左的拉力作用下以速度v匀速进入磁场，则在线框进入磁场的过程中（　　） A. 线框中感应电流的方向沿顺时针方向 B. 拉力的大小等于 C. ad边两端的电压为BLv D. 克服安培力做的功为 【答案】B 【解析】 【详解】A．穿过线框的磁通量增加，磁场方向垂直于纸面向里，根据楞次定律知，线框中感应电流的方向沿逆时针方向，故A错误； B．线框匀速运动，则拉力为 F=BIL=BL= 故B正确； C．ad边两端的电压是路端电压，为BLv，故C错误； D．克服安培力做的功为 W=F安L=L= 故D错误。 故选B。 2. 如图所示，绝缘水平面上有两条平行光滑长直导轨，导轨左端接有电阻R，电阻为r的金属棒AB垂直跨放在导轨上且与导轨接触良好，其他电阻不计．两导轨间存在竖直向下的匀强磁场．给AB以水平向右的初速度列并开始计时，下面四幅反映AB的速度随时间变化规律的图象中，可能正确的是 A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】金属棒切割磁感线，产生感应电流，由楞次定律，电流方向由B指向A，利用左手定则得到安培力水平向左，大小为： 设回路中电流为I，根据闭合电路欧姆定律，有： 由法拉第电磁感应定律得到： 设金属棒加速度为，利用牛顿第二定律，得到： 联立以上方程可以得到： 由分析可知，金属棒做加速度减小的减速运动，故D正确，ABC错误． 3. 用柔软的细金属丝弯成一个矩形闭合线框，用绝缘细线将其悬挂起来，如图所示，若匀强磁场与线框平面垂直，开始时磁场很强，当磁场均匀减弱时＝k，k＜0，下列说法正确的是(　　) A. 细线可能断掉 B. 线框将会收缩 C. 线框可能变成圆形 D. 线框绕过a的竖直轴转动 【答案】C 【解析】 【详解】A、当磁场均匀减弱时，在线圈中产生的感应电流沿顺时针方向，各边所受安培力如图所示．线圈所受总的安培力为零，因此细线对线框的作用力不变，故A错误； BC、但各边所受安培力有使线圈面积变大的作用，以阻碍穿过线框的磁通量的减小，所以线框可能变成圆形，但线框不可能断裂(因为线框是用柔软的细金属丝弯成的)，故B错误，C正确； D、从线框各边受力情况可知，线框不可能绕竖直轴a转动，故D错误； 故选C． 4. 如图所示，电路中有三个相同的灯泡、、，电感线圈L的电阻可忽略，D为理想二极管.下列说法正确的是（ ） A. 闭合开关S的瞬间，立即变亮，、逐渐变亮 B. 闭合开关S的瞬间，、立即变亮，逐渐变亮 C. 断开开关S的瞬间，立即熄灭，先变亮一下然后才熄灭 D. 断开开关S的瞬间，立即熄灭，先变亮一下然后才熄灭 【答案】B 【解析】 【详解】AB．闭合开关S的瞬间，立即变亮，因通过二极管的电流为正向电流，所以灯泡立刻亮，而线圈L阻碍灯泡所在支路的电流增大，所以灯泡慢慢变亮，综上知，逐渐变亮，、均立即变亮，A错误，B正确； CD．断开开关S的瞬间，流过二极管的电流为反向电流，则立即熄灭，线圈L与灯泡、构成回路，因线圈L产生感应电动势，所以灯泡、均将由亮变暗；由于L的电阻不计，电流稳定时各支路的电流是相等的，所以断开S后通过、的电流从原来的大小开始减小，与都不会闪亮一下，C、D错误. 故选B。 5. 图甲所示为远距离输电示意图，变压器均为理想变压器，升压变压器原、副线圈匝数比为1:100,其输入电如图乙所示，远距离输电线的总电阻为50Ω．降压变压器右侧部分为火灾报警系统原理图，其中R1为一定值电阻，R2为用半导体热敏材料制成的传感器，当温度升高时其阻值变小，电压表V可以显示加在报警器两端的电压(报警器未画出)．未出现火警时，升压变压器的输入功率为660kW．下列说法中正确的是 A. 0.01 s时刻，电压表的示数是0V B. 未出现火警时，运距离输电线路损耗的功率为45 kW C. 当传感器R2所在处出现火警时，电压表V的示数变大 D. 当传感器R2所在处出现火警时，输电线上的电流变小 【答案】B 【解析】 【详解】A．电压表的读数是交流电的有效值，则0.01 s时刻，电压表的示数不为零，选项A错误； B．升压变压器输入端电压有效值为220V，根据电压与匝数成正比知，副线圈两端电压为22000V，所以输电线中的电流 输电线损失的电压 △U=IR=30×50V=1500V 输电线路损耗功率 △P=△UI=1500×30=45kW 故B正确； C．当传感器R2所在处出现火警时其阻值减小，副线圈中电流增大，定值电阻的分压增大，所以电压表V的示数减小，故C错误； D．当传感器R2所在处出现火警时，副线圈电流增大，根据电流与匝数成反比知输电线上的电流增大，故D错误． 故选B． 点睛：解决本题的关键知道：1、输送功率与输送电压、电流的关系；2、变压器原副线圈的电压比与匝数比的关系；3、升压变压器输出电压、降压变压器输入电压、电压损失的关系；4、升压变压器的输出功率、功率损失、降压变压器的输入功率关系． 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“5V、5W”字样。L4标有“5V、10W”字样，若它们都能正常发光，不考虑导线的能耗，则该电路a、b两端的输入功率Pab和输入电压Uab应为（ ） A. 20W，25V B. 25W，25V C. 20W，20V D. 25W，20V 【答案】B 【解析】 【详解】L2、L3并联后与L4串联，灯泡正常发光，可知 U2=10V，P2=5+5+10W=20W 根据 解得 所以 Uab=U1+UL1=20V +5V =25V 故 Pab=20W+5W=25W 故选B。 7. 空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，一圆形硬质导线固定在纸面内，如图（甲）所示。磁感应强度B随时间t的变化关系如图（乙）所示，时刻磁场方向垂直纸面向里。取纸面内垂直连线向上为安培力的正方向，在时间内，圆形导线劣弧受到该磁场对它的安培力F随时间t的变化关系图为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】在时间内，感应电动势为 电动势为定值，感应电流也为定值，方向为顺时针，在时间内，根据左手定则可知，安培力方向竖直向上，与正方向相同，再根据安培力公式 可知该段时间内，安培力大小随着磁感应强度的减小而减小；同理可得，在时间内，安培力方向向下为负值，且安培力大小随着磁感应强度的增大而不断增大。 故选B。 8. 如图甲，间距为L的光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，轨道左侧连接一定值电阻R．垂直导轨的导体棒ab在水平外力F作用下沿导轨运动，F随t变化的规律如图乙．在0～t0时间内，棒从静止开始做匀加速直线运动．乙图中t0、F1、F2为已知，棒接入电路的电阻为R，轨道的电阻不计．则下列说法正确的是（　　） A. 在t0以后，导体棒一直做匀速直线运动 B. 导体棒最后达到的最大速度大小为 C. 在0～t0时间内，导体棒的加速度大小为 D. 在0～t0时间内，通过导体棒横截面的电量为 【答案】D 【解析】 【详解】A.因在0﹣t0时间内棒做匀加速直线运动，故在t0时刻F2大于棒所受的所受的安培力，在t0以后，外力保持F2不变，安培力逐渐变大，导体棒做加速度越来越小的加速运动，当加速度a＝0，即导体棒所受安培力与外力F2相等后，导体棒做匀速直线运动，故A错误. B.根据平衡条件可得FA＝F2，而FA＝BIL＝，解得，故B错误； C.设在0﹣t0时间内导体棒的加速度为a，导体棒的质量为m，t0时刻导体棒的速度为v，通过导体棒横截面的电量为q，则有：a＝ ① F2﹣＝ma…② F1＝ma…③ 由①②③解得：，故C错误； D.根据电荷量的经验公式可得q＝…④ 而△Φ＝B△S＝BLt0…⑤ 由②③④⑤解得：q＝，故D正确． 二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全选对的得4分，选对但不全得2分，有选错的得0分） 9. 如图所示，线圈M和线圈P绕在同一个铁芯上．在开关S闭合、断开的过程中，有关通过电流表的感应电流方向，下列判断正确的是 A. 开关闭合瞬间，电流方向a→b B. 开关闭合瞬间，电流方向b→a C. 开关断开瞬间，电流方向a→b D. 开关断开瞬间，电流方向b→a 【答案】AD 【解析】 【详解】AB.当合上开关S的一瞬时，线圈M产生磁场向右，穿过线圈P的磁通量从无到有增加，则线圈P里感应电流磁场向左，根据右手螺旋定则可得电流方向a→b，故A符合题意，B不符合题意； CD.当断开开关S的一瞬时，线圈M产生的磁场消失，穿过线圈P的磁通量从有到无减小，则线圈P里感应电流方向向右，根据右手螺旋定则可得电流方向b→a，故C不符合题意，D符合题意． 10. 如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数之比为5：1，原线圈接入图乙所示的电路，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。下列说法正确的是（　　） A. 图乙中电压的有效值为220V 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】CD 【解析】 【详解】A．设将此电流加在阻值为R的电阻上，电压的最大值为Um，电压的有效值为U。则 代入数据得图乙中电压的有效值为，故A错误； B．变压器原、副线圈中的电压与匝数成正比，所以变压器原、副线圈中的电压之比是5：1，所以电压表的示数为，故B错误； C．R处温度升高时，阻值减小，副线圈电流增大，而输出功率和输入功率相等，所以原线圈增大，即电流表示数增大，故C正确； D．R处出现火警时通过R0的电流增大，所以电阻R0消耗的电功率增大，故D正确。 故选CD。 11. 去年底，我省启动“263”专项行动，打响碧水蓝天保卫战．暗访组在某化工厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，测量管由绝缘材料制成，其长为L、直径为D，左右两端开口，匀强磁场方向竖直向下，在前后两个内侧面a、c固定有金属板作为电极．污水充满管口从左向右流经测量管时，a、c两端电压为U，显示仪器显示污水流量Q(单位时间内排出的污水体积)．则(　　) A. a侧电势比c侧电势高 B. 污水中离子浓度越高，显示仪器的示数将越大 C. 若污水从右侧流入测量管，显示器显示为负值，将磁场反向则显示为正值 D. 污水流量Q与U成正比，与L、D无关 【答案】AC 【解析】 【分析】正负离子流动时，受到洛伦兹力，发生偏转，正离子偏转到哪一个表面，哪一个表面电势就高．两表面上有正负电荷，之间就存在电场，最终正负离子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡． 【详解】根据左手定则可知，正离子向a侧偏转，则仪器显示a侧电势比c侧电势高，选项A正确；根据qvB=可得，可知显示仪器的示数与污水中离子浓度无关，选项B错误；若污水从右侧流入测量管，则受磁场力使得正离子偏向c侧，则c端电势高，显示器显示为负值，将磁场反向，则受磁场力使得正离子偏向a侧，则显示为正值，选项C正确；污水流量，则污水流量Q与U成正比，与D有关，与L无关，选项D错误；故选AC. 【点睛】解决本题的关键正握左手定则判定洛伦兹力的方向，以及知道最终正负离子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡，前后表面形成稳定的电势差． 12. 如图甲所示，AB、CD是间距的足够长的光滑平行金属导轨，导轨平面与水平面夹角为，在虚线下方的导轨平面内存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场，导轨电阻不计，长为1m的导体棒ab垂直AB，CD放置在导轨上，导体棒电阻；AB、CD右侧连接一电路，已知灯泡L的规格是“3V、”，定值电阻、，在时，将导体棒ab从某一高度由静止释放，导体棒的速度−时间图象如图乙所示，其中OP段是直线，PM段是曲线，M点后是水平直线。若导体棒沿导轨下滑时，导体棒达到最大速度，并且此时灯泡L正常发光。假设灯泡的电阻恒定不变，重力加速度g取，则下列说法正确的是（　　） A. B. 匀强磁场的磁感应强度B大小为 C. 导体棒的质量为 D. 导体棒由静止释放至速度达到最大的过程中，通过小灯泡的电荷量为1C 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】A．导体棒在磁场外运动时，由图乙得 由牛顿第二定律可得 可得 故A错误； B．小灯泡正常发光时 导体棒中的电流也为，导体棒达到最大速度时， 其中 由，解得 故B正确； C．达到最大速度时 解得 故C正确； D．导体棒在磁场中滑行的距离 通过小灯泡的总电荷量 故D错误。 故选BC。 三、非选择题（本题共6小题，共60分） 13. 在粗测油酸分子大小的实验中，具体操作如下： ① 取油酸mL注入250 mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒精，直到液面达到250 mL的刻度为止，摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸的酒精溶液； ② 用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒达到 mL为止，恰好共滴了100滴； ③ 在边长约40cm的浅水盘内注入约2cm深的水，将细石膏粉均匀地撒在水面上，再用滴管吸取油酸的酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴溶液，酒精挥发后，油酸在水面上尽可能地散开，形成一层油膜，膜上没有石膏粉，可以清楚地看出油膜轮廓； ④ 待油膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上绘出油酸膜的形状； ⑤ 将画有油酸膜形状的玻璃板放在边长为1.0 cm的方格纸上，算出完整的方格有67个，大于半格的有14个，小于半格的有19个。 （1）这种粗测方法是将每个分子视为_______，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为______；这层油膜的厚度可视为油酸分子的_______。 （2）利用上述具体操作中的有关数据可知一滴油酸的酒精溶液含油酸为_______ ，油膜面积为______ ，求得的油酸分子直径为______ m。（结果全部取2位有效数字） 【答案】 ①. 球形 ②. 单分子油膜 ③. 直径 ④. ⑤. ⑥. 【解析】 【详解】（1）[1][2][3]这种粗测方法是将每个分子视为球形，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为单分子油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的直径。 （2）[4]一滴酒精溶液中含有纯油酸的体积为 [5]形成油膜的面积 [6]油酸分子的直径 14. 图甲为某同学研究自感现象的实验电路图，用电流传感器显示各时刻通过线圈L的电流。电路中电灯的电阻R1=5.0Ω，定值电阻R=1.0Ω，A、B间电势差UAB=6.0V，开关S原来闭合，电路处于稳定状态，在t1=1.0×10﹣3s时刻断开开关S，该时刻前后电流传感器显示的电流I随时间t变化的图线如图乙所示。 （1）线圈L的直流电阻RL=___________Ω；（结果保留两位有效数字） （2）闭合开关一段时间后，开关断开时，看到的现象是 ___________； （3）断开开关后，通过电灯的电流方向 ___________（填：a→b或b→a）。 （4）断开开关瞬间，线圈产生的自感电动势为 ___________V。 【答案】 ①. 3.0 ②. 闪亮一下再逐渐熄灭 ③. b→a ④. 13.5 【解析】 【详解】（1）[1]由图可知，零时刻通过电感线圈L的电流为 I0=1.5A 由欧姆定律 解得 RL=﹣R=Ω﹣1.0Ω=3.0Ω （2）[2]电路中电灯的电阻R1=5.0Ω，则通过灯泡的电流 IL=A=1.2A＜1.5A 开关S接通一段时间后，L相当于一直流电阻，由以上的分析可知，L中的电流大于灯泡中的电流，断开瞬间，L相当于电源，给灯泡供电，灯泡将闪亮一下再逐渐熄灭； （3）[3]断开开关后，L中的电流方向不变，所以通过电灯的电流方向为 b→a方向； （4）[4]断开开关后，通过线圈的最大电流为1.5A，则线圈的自感电动势 E’=I（R+R1+RL）=1.5×（1.0+5.0+3.0）V=13.5V 15. 如图甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场。已知线圈的匝数n=100匝，电阻r=1.0 Ω，所围成的矩形的面积S=0.040 m2，小灯泡的电阻R=9.0 Ω，磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为，其中Bm为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期。不计灯丝电阻值随温度的变化，求： （1）线圈中产生感应电动势的最大值； （2）小灯泡消耗的电功率； （3）在磁感应强度变化的时间内，通过小灯泡的电荷量。 【答案】（1）8 V；（2）2.88 W；（3）0.004 C 【解析】 【详解】（1）由瞬时值表达式可知线圈中感应电动势的最大值 （2）产生的交流电的电流有效值 小灯泡消耗的电功率 P=I2R=2.88 W （3）0～时间内电流的平均值 通过小灯泡的电荷量 16. 为保证教学工作正常开展，防止停电事故发生，学校计划购置一台应急备用发电机。要求如下：一是要保证全校88间教室所有日光灯能正常发光；二是为避免噪音干扰，发电机需远离教学区；三是尽量利用已有设备和线路。为此，物理老师调查后得到以下数据：学校每间教室有日光灯10盏，每盏40W，额定电压均为220V；发电机安装位置距离并网接口约500米，此段所用电线每米电阻约，其余部分电阻不计；学校已有升压变压器和降压变压器各一台，升压变压器匝数比为，降压变压器的匝数比为，两变压器均可视为理想变压器，物理老师画出示意图如图所示。则： （1）购买的发电机功率P应不小于多少？ （2）发电机输出的电压U是多少才能保证日光灯正常发光？ 【答案】（1）38.4kW；（2）240V 【解析】 【详解】（1）所有电灯正常发光时消耗的功率 当灯正常发光时，降压变压器副线圈两端电压 降压变压器原、副线圈两端电压之比 解得 两变压器之间输电线上的电流 输电线总电阻 输电线上损失的功率 所以 即所购发电机额定功率不得低于38.4kW。 （2）要保证所有灯能正常发光，则升压变压器副线圈两端电压 故升压变压器原线圈两端电压 17. 如图甲所示，水平面上固定着两根间距L=0.5m的光滑平行金属导轨MN、PQ，M、P两点间连接一个阻值R=3Ω的电阻，一根质量m=0.2kg、电阻r=2Ω的金属棒ab垂直于导轨放置．在金属棒右侧两条虚线与导轨之间的矩形区域内有磁感应强度大小B=2T、方向竖直向上的匀强磁场，磁场宽度d=5.2m．现对金属棒施加一个大小F=2N、方向平行导轨向右的恒力，从金属棒进入磁场开始计时，其运动的v-t图象如图乙所示，运动过程中金属棒与导轨始终保持良好接触，导轨电阻不计．求： （1）金属棒刚进入磁场时所受安培力的大小F安； （2）金属棒通过磁场过程中电阻R产生的热量QR． 【答案】（1）0.8N（2）1.2J 【解析】 【详解】（1）由图乙可知，金属棒ab刚进入磁场时速度v0=4m/s，此时，感应电动势： E=BLv0 感应电流： 安培力的大小： F安=BIL 解得： （2）设金属棒在磁场中最大速度为vm，此时安培力与恒力F大小相等，则有： 代入数据解得： 设金属棒通过磁场的过程中回路产生的总热量为Q，由功能关系，得： 解得：Q=2J 所以电阻R产生的热量： 答：（1）金属棒刚进入磁场时所受安培力的大小. （2）金属棒通过磁场过程中电阻R产生的热量. 18. 水平面上有两根足够长的光滑平行金属导轨，两导轨间距为d，在导轨上有质量为m的导体杆。整个装置处于方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中。现用一水平恒力F向右拉动导体杆由静止开始运动，杆与轨道之间的摩擦和空气阻力，以及导轨的电阻均可忽略不计。假设导轨长度足够长，磁场的范围也足够大，在整个运动过程中杆与轨道保持垂直且良好接触。若导体杆的电阻可忽略不计，在导轨之间接有一电容为C的不带电的电容器，如图所示，在电容器不会被击穿的情况下， ①电容器极板上积累的电荷量与金属棒速度大小v的关系； ②请分析说明导体杆运动的性质，并求出导体杆在时间t内通过的位移s大小。 【答案】①，②匀加速直线运动， 【解析】 【详解】①导体杆切割磁感线产生电动势，则电容器两端电压为 电荷量为 即 ②对导体杆由牛顿第二定律得 其中 整理得 则导体杆做匀加速直线运动，导体杆在时间t内通过的位移 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $