山东聊城第一中学老校区、新校区高二下学期第一次阶段性测试物理试题

聊城一中老校区、新校区高二下学期第一次阶段性测试 物 理 试 题 时间：90分钟 分值：100分 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每个小题只有一个选项符合题目要求。 1．在电磁学发展过程中，涌现出了许多伟大的科学家，关于物理学史和电磁波，下列说法正确的是（　　） A．楞次发现了电磁感应现象，并总结出了楞次定律 B．法拉第发现了产生感应电流的条件和规律，纽曼、韦伯在对理论和实验资料进行严格分析后得出法拉第电磁感应定律 C．电视机遥控器用红外线遥控，红外线频率比体检胸透用的电磁波频率高 D．麦克斯韦提出了电磁场理论，赫兹预言并证明了电磁波的存在 2．如图所示，固定的通电长直导线与固定的圆形闭合金属线框位于同一竖直面纸面内，长直导线中通以水平向右且随时间均匀增加的电流。下列说法中正确的是(    ) A．圆形线框所受安培力的合力方向竖直向下 B．垂直纸面向里观察，圆形线框中产生顺时针方向的电流 C．圆形线框所围的面积有扩大的趋势 D．通电长直导线不会受到圆形线框的相互作用 3．如图表示LC振荡电路某时刻的情况，下列说法正确的是（　　） A．电容器正在放电 B．电路中的电流正在增大 C．电路中的磁场能正转换为电场能 D．若只增大电容器极板间距离，则振荡周期变大 4．如图所示为某种周期性变化的交变电流的i-t关系图像，其中前半个周期电流按正弦规律变化，则一个周期内该电流的有效值为（ ） A． B． C． D． 5．如图所示，A、B、C是三只完全相同的灯泡，L是自感系数很大、电阻可忽略不计的自感线圈。下列说法正确的是（　　） A．闭合开关S瞬间，A、B、C均逐渐变亮 B．闭合开关S瞬间，A和C立即亮、B逐渐变亮 C．断开开关S瞬间，C立即熄灭 D．断开开关S瞬间，A闪亮后逐渐熄灭 6．如图甲所示电路中，变压器为理想变压器，电压表与电流表均为理想电表，为定值电阻，R为滑动变阻器，交流电源接入如图乙所示的交流电。则（　　） A．交流电源电压有效值为 B．电阻R上的电流方向每秒钟改变50次 C．滑动变阻器的滑片向下移动，电压表的示数增大 D．滑动变阻器的滑片向下移动，电流表的示数增大 7．如图所示，平行于y轴的导体棒以速度v向右做匀速运动，经过半径为R、磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域，下列能表示导体棒中的感应电动势E与导体棒的位置x关系的图像是（　　） A． B． C． D． 8．坐过“跳楼机”的游客感觉很刺激，“跳楼机”的电磁式制动原理如图乙所示。“跳楼机”主干柱体上交替分布着方向相反、大小相等的匀强磁场（竖直面内），每块磁场区域的宽度均为1m，高度均相同，磁感应强度的大小均为0.5T，中间座椅后方固定着100匝矩形线圈（竖直面内），线圈的宽度略大于磁场的宽度，高度与每块磁场区域高度相同，总电阻为10Ω。若某次“跳楼机”失去其他保护，由静止从高处突然失控下落（下述问题假设高度足够高），乘客与设备的总质量为1000kg，重力加速度g取10m/s2，忽略摩擦阻力和空气阻力，则下列说法正确的是（　　） A．“跳楼机”做自由落体运动 B．“跳楼机”的最大速度为8m/s C．“跳楼机”速度最大时，线圈中发热功率是1×105W D．“跳楼机”的速度为2m/s时，“跳楼机”的加速度大小是2m/s2 2、 多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 9．下列四个选项中间距相等且足够长的平行导轨，回路中电阻相等，大小相等的匀强磁场均垂直于纸面向里（图中未画出），导体棒足够长，导体棒移动速度标注在图中，导体棒和导轨电阻不计。则下列哪些选项的回路感应电流相等（       ） A． B． C． D． 10．下列关于电磁现象的说法正确的是（　　） A．图甲，摇动手柄使蹄形磁铁转动，则铝框会同向转动，且铝框转动周期与磁体转动周期相同 B．图乙是真空冶炼炉，当炉外线圈通高频交流电时，在炉壁上产生涡流发热使金属熔化 C．图丙用来探测金属壳地雷的探雷器是利用涡流工作的 D．图丁磁电式仪表的线圈绕在铝框骨架上，铝框起到了电磁阻尼的作用 11．在半径为R的无限长竖直圆柱形区域内分布有竖直向上的匀强磁场，将半径也是R的光滑绝缘细环固定在水平面内，边缘正好与磁场区域重合，在细环上套有质量为m、电量为+q（重力不计）的带电小球，俯视图如图所示。已知磁感应强度B随时间变化规律为（），在时刻释放小球，小球将沿细环做圆周运动，下列说法正确的是（　　） A．小球将沿逆时针方向做圆周运动 B．任意时刻小球受到细环弹力大小是所受洛伦兹力大小的一半 C．小球在运动一周的过程中动能增加 D．小球在运动过程中加速度大小不变 12．如图所示，足够长的光滑平行金属导轨ab和cd固定在同一水平面内，间距为L。导轨间有竖直向上的匀强磁场B，另有一直径为d的金属圆盘绕中心轴O以角速度顺时针匀速转动，圆盘区域有垂直圆盘向下的匀强磁场B。导轨b端通过电刷与圆盘边缘e点连接，导轨d端与圆盘金属转轴连接。现将质量为m的金属杆MN垂直于导轨由静止释放。下列说法正确的是（　　） A．金属杆最终做匀速直线运动 B．金属杆初始阶段做匀加速直线运动 C．金属杆运动过程中的最大速度为 D．整个运动过程通过金属杆的总电量为 三、非选择题：本题共6小题，共60分。 13．（6分）某实验小组在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中，使用的实验器材如下： ①多用电表②灵敏电流计③保护电阻④导线⑤螺线管⑥条形磁铁 （1）首先探究灵敏电流计指针摆动方向与电流方向的关系，某同学选用多用电表的___________（选填“电阻”“直流电流”“直流电压”）挡，对灵敏电流计进行测试，首先将灵敏电流计串联保护电阻后，将多用电表的黑表笔接灵敏电流计的正接线柱、红表笔接灵敏电流计的负接线柱，发现指针向左偏转； （2）如图所示，若要使电流计的指针向右偏转，下列可行的是___________；＋ － A．螺线管不动，条形磁铁在螺线管中静止不动 B．螺线管不动，条形磁铁N极向下，匀速插入螺线管 C．螺线管不动，条形磁铁S极向下，快速插入螺线管 D．螺线管不动，条形磁铁S极向下，快速拔出螺线管 （3）通过第（2）问的探究可知，电流计的偏转方向与下列哪些因素有关___________； A．条形磁铁的磁极方向 B．条形磁铁的运动方向 C．条形磁铁的运动快慢 14．（8分）某学习小组用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。 (1)学习小组中小明先将图1中的零件组装成图2中的变压器，再将原线圈接在交流电源上，之后再将副线圈接在电压传感器（可视为理想电压表）上，观察到副线圈输出电压U2随时间t变化的图像如图3所示，在保证安全的前提下，小明可能在t1~t2时间内进行的操作是___________； A．减少了原线圈的匝数 B．拔掉了变压器铁芯Q C．减小了交流电源的频率 D．增大了原线圈的输入电压 (2)学习小组中的小华在实验过程中，选择不同的变压器的原、副线圈匝数，利用电压传感器测量相应电压（N1、N2上电压分别为U1、U2），记录如图4所示，由数据可知N1一定是 线圈的匝数（填“原”或“副”）； (3)学习小组中的小文在实验室中找到了一只标有“220V/11V”的变压器，如图5所示。他看到这个变压器上有a、b、c、d四个引出线头，且a、b引线比c、d引线粗。在没有相应的说明书情况下，他应该把引线 接交流“220 V”（选填“a、b”或“c、d”）； (4) 学习小组中的小雨拆开一理想变压器后，如图6所示，把一个定值电阻R0与变压器的原线圈连接，把一可变电阻R与该变压器的副线圈连接，原、副线圈的匝数分别为n1、n2在交流电源的电压有效值U0不变的情况下，调节可变电阻R的过程中，当= 时，R获得的功率最大。 15．（7分）如图（a）所示，电阻R1=R2=R，圆形金属线圈半径为r1，线圈导线的电阻也为R，半径为r2（r2<r1）的圆形区域内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（b）所示，图线与横、纵轴的交点坐标分别为和，其余导线的电阻不计，求： （1）线圈中产生的感应电动势的大小； （2）内通过回路的电荷量。 16．（10分）用一个小型交流发电机向远处用户供电，其原理如图所示，已知发电机线圈匝数，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感强度。输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户再用降压变压器将电压降低之后供用户使用。已知输电线总电阻，变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈匝数比为。用户区标有“220V，8.8kW”的电动机恰能正常工作，发电机线圈电阻不可忽略。 （1）求输电导线上损耗的电功率； （2）若升压变压器原、副线圈匝数比为，求由图示位置开始计时交流发电机线圈产生的电动势的瞬时值和升压变压器原线圈两端电压。 17．（13分）如图甲所示，固定光滑平行金属导轨CD、EF间距1m，电阻均不计且足够长，其下端接有阻值2Ω的电阻R，导轨平面与水平面间的夹角θ=30°，整个装置处于方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中。一质量0.2kg、阻值1Ω的金属棒垂直导轨放置并用绝缘细线通过光滑的定滑轮与质量0.8kg的重物相连，左端细线连接金属棒的中点且沿CD方向。金属棒由静止释放后，在重物M的作用下，沿CD向上的位移x与时间t之间的关系如图乙所示，其中ab为直线。已知在0~0.9s内通过金属棒的电荷量是0.9~1.2s内通过金属棒的电荷量的2倍，重力加速度取10m/s2，金属棒与导轨始终接触良好，求： （1）0~0.9s内金属棒运动的位移大小； （2）磁感应强度的大小（结果可保留根号）； （3）0~1.2s内电阻R上产生的热量（结果保留一位小数）。 18．（16分）如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ固定在水平面上，导轨间距为，垂直导轨平面向下的匀强磁场其磁感应强度大小为。两根长度都为1m的金属棒a、b垂直导轨放置，质量分别为，，金属棒a、b的电阻分别为Ra=2Ω，Rb=6Ω。初始时刻两金属棒相距足够远，现给两金属棒方向相反、大小分别为，的水平初速度，两金属棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨电阻。求： （1）金属棒b加速度的最大值； （2）整个运动过程中金属棒b上产生的焦耳热和通过金属棒a的电荷量； （3）如果初始时刻金属棒a、b相距，经过一段时间后两棒发生弹性碰撞，求碰撞结束时金属棒a、b速度大小。（碰撞过程时间极短，可认为没有电荷转移） 聊城一中老校区、新校区高二下学期第一次阶段性测试 物 理 答 案 1．【答案】B 2．【答案】A  3．【答案】C 4．【答案】A 5．【答案】D【解析】AB．由于自感线圈L阻碍电流增大，所以闭合开关S瞬间，A先亮，B、C逐渐变亮，稳定后三个灯泡一样亮，故AB错误；CD．断开开关S瞬间，自感线圈、A、B、C组成闭合回路，自感线圈阻碍电流减小，所以B、C逐渐熄灭，流过A的电流等于流过B、C电流之和，比断开开关前电流大，所以A闪亮后逐渐熄灭，故C错误，D正确。 6．【答案】D 7．【答案】A【解析】当导体棒运动到图示位置时其坐标值为x，切割磁感线的棒长则感应电动势根据数学知识可知，A符合题意，BCD不符合题意。故选A。 8．【答案】C【解析】A．线圈运动过程中，还受安培力作用，不是自由落体运动，故A错误；BD．跳楼机由静止下落后受安培力与重力，有由法拉第电磁感应定律与欧姆定律有可得随着速度的增加，加速度减小，当加速度为0时，速度达到最大值，以后跳楼机做匀速运动，当跳楼机速度最大时，安培力与重力平衡有解得m/s当“跳楼机”的速度为2m/s时，“跳楼机”的加速度大小是m/s2 故B、D错误；C．当跳楼机速度最大时，根据解得A线圈的发热功率为W故C正确； 9．【答案】ACD 10．【答案】CD 11．【答案】BC【解析】A．由楞次定律可知感生电场的方向为顺时针，由于小球带正电，其将沿顺时针方向做加速圆周运动，故A错误；D．均匀变化的磁场产生恒定的电场，故小球所受电场力大小恒定，沿速度方向的加速度大小恒定，由于速度逐渐增大，在半径方向向心加速度逐渐增大，所以其合加速度逐渐增大，故D错误；C．由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势大小为小球在运动一周的过程中只有电场力做功，电场力所做的功即为其动能增加量，故，故C正确；B．电场力方向始终与速度方向相同，t时刻小球速度为可知小球所受洛伦兹力为 对小球在任意时刻代入可得，故任意时刻小球所受弹力方向背离圆心，大小为洛伦兹力的一半，故B正确。故选BC。 12．【答案】AD【解析】ABC．金属圆盘转动时产生恒定的电动势 则导体棒受安培力作用做加速运动，若某时刻的速度为v，则则随着导体棒的速度v逐渐变大，安培力逐渐减小，则加速度逐渐减小，则刚释放时金属杆的加速度最大，最终当时加速度为零，导体棒做匀速运动，此时的最大速度，选项A正确，BC错误；D．对导体棒由动量定理而可得，选项D正确。故选AD。 13．（6分）【答案】（1）电阻 （2）BD （3）AB 评分标准：每空2分 14．（8分）【答案】（1）B （2）原 （3）c、d （4） 评分标准：每空2分 【解析】（1）AD．由图知，t1时刻前的电压值大于t2时刻后的电压值，而周期不变，根据减少了原线圈的匝数，副线圈输出电压U2增大，若增大了原线圈的输入电压，副线圈输出电压U2增大，故AD错误；B．拔掉了变压器铁芯Q，副线圈磁通量减小，则输出电压U2减小，故B正确；C．只减小交流电源的频率，不能改变副线圈输出电压U2，故C错误；故选B。 （2） 根据变压器电压与线圈匝数之比可知结合变压器中存在漏磁现象可知，N1一定是原线圈的匝数。 （3） 理想变压器的输入功率等于输出功率，因为是降压变压器，所以副线圈的电压小于原线圈的电压，而功率又相等，所以副线圈的电流大于原线圈的电流，为了减少功率损失，根据电阻定律可知副线圈应用较粗的铜导线绕制，故应将较细的线圈作为原线圈，他应该把引线c、d接交流“220 V”； （4） 把变压器和R等效为一个电阻R1，R0当做电源内阻，当内、外电阻相等时，即R1= R0此时输出功率最大，根据得将公式代入上式，可得此时R获得的功率最大。 15．（7分）解：（1）根据法拉第电场感应定律可知，感应电动势的大小 ……………………………………………………………………………① （2）根据闭合电路欧姆定律可知，内的回路电流为 …………………………② 则内通过回路的电荷量为 …………………………………………………………③ 评分标准：①式3分，其他每式2分，共7分。 16．（10分）解：（1）电动机正常工作 …………………………………………………① 降压变压器有………………………………………………………………………………② 因此输电导线上损耗的电功率………………………………………………………………③ ………………………………………………………………………………………………④ （2）线圈转动产生电动势瞬时值 …………………………………………………⑤ …………………………………………………………………………………⑥ 降压变压器有 ………………………………………………………………………………⑦ 升压变压器输出端电压…………………………………………………………………⑧ 升压变压器……………………………………………………………………………………⑨ 得……………………………………………………………………………………………⑩ 评分标准：每式1分，共10分。 17．（13分）解：（1）通过金属棒的电荷量 平均感应电流 回路中平均感应电动势 联立，解得…………………………………………………………………………………① 0~0.9s内通过金属棒的电荷量 …………………………………………………………② 0.9~1．2s内通过金属板的电荷量…………………………………………………③ 由图乙读出1.2s时刻金属棒的位移大小，又 联立，解得…………………………………………………………………………………④ （2） 由图乙知金属棒在0.9~1.2s内做匀速直线运动，速度大小为1m/s，0.9s后金属棒受力平衡，有 …………………………………………………………………………⑤ 根据闭合电路欧姆定律………………………………………………………………………⑥ 解得……………………………………………………………………………………………⑦ （3） 在0~1.2s内，对整个系统，根据能量守恒定律得 ……………………………………………………………………⑧ 解得 电阻R上产生的热量………………………………………………………………………⑨ 代入数据解得…………………………………………………………………………………⑩ 评分标准：②③④⑥⑦⑨⑩式每式1分，①⑤⑧式每式2分，共13分。 18． （16分）解：（1）初始时刻金属棒b有最大加速度，则 …………………………① ………………………………………………………………………………………………② …………………………………………………………………………………………③ 解得 ……………………………………………………………………………………………④ （2）两金属棒最后达到共同速度时金属棒b产生了最大焦耳热，通过金属棒a的电量也最大，由动量守恒定律得 ………………………………………………………………⑤ 由能量守恒定律得 ………………………………………………⑥ 解得， 金属棒b产生的最大焦耳热 …………………………………………………………………………………………………⑦ 对金属棒a，由动量定理可得 ……………………………………………………⑧ 其中 解得 ………………………………………………………………………………………………⑨ （3）设两棒碰前速度分别为和，由动量守恒定律得………………⑩ 对金属棒a，由动量定理可得，，而 整理得 ………………………………………………………………………⑪ 解得，………………………………………………………………………………⑫ 设两棒碰后速度分别为和，两棒发生弹性碰撞， 由动量守恒定律得 …………………………………………………………⑬ 由机械能守恒定律得……………………………………………⑭ 解得，………………………………………………………………………………⑮ 评分标准：⑪式2分，其他每式1分，共16分。 1 学科网（北京）股份有限公司 $