内容正文:
长宁中学高2024级第四期“半期复习”
物理试题
一、选择题(本题共6小题,1-4题为单选,每小题4分,5-6题为多选,每题6分,漏选得3分,不选或错选得0分,共28分)
1. 如图所示,圆环形导体线圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定一竖直螺线管b,二者轴线重合,螺线管b与电源、滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P向下滑动,下列表述正确的是( )
A. 线圈a中将产生沿顺时针方向(俯视)的感应电流
B. 穿过线圈a的磁通量减小
C. 线圈a有扩张的趋势
D. 线圈a对水平桌面的压力FN将增大
【答案】D
【解析】
【详解】AB.当滑动触头P向下移动时电阻减小,由闭合电路欧姆定律可知通过线圈b的电流增大,穿过线圈a的磁通量增加,方向向下;根据楞次定律即可判断出线圈a中感应电流方向俯视应为逆时针,故AB错误;
C.根据楞次定律,感应电流的产生总是阻碍引起感应电流的原因,因为滑动触头向下滑动导致穿过线圈a的磁通量增加,故只有线圈面积减少时才能阻碍磁通量的增加,故线圈a应有收缩的趋势,故C错误;
D.开始时线圈a对桌面的压力等于线圈a的重力,当滑动触头向下滑动时,可以用“等效法”,即将线圈a和b看作两个条形磁铁,判断知此时两磁铁的N极相对,互相排斥,故线圈a对水平桌面的压力将增大,故D正确。
故选D。
2. 如图所示,一根导线制成的斜边AB长为2L的等腰直角三角形线框ABC,以速度v匀速穿过宽度为2L的匀强磁场,电流以逆时针方向为正方向,回路中感应电流I和AB两端的电势差UAB随线框位移x变化的关系图像正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】AB.由楞次定律可得,线框进入磁场过程中,穿过线框垂直于纸面向里的磁通量增加,感应电流沿逆时针方向,线框出磁场过程中,穿过线框垂直于纸面向里的磁通量减少,感应电流沿顺时针方向。线框进入磁场过程中切割磁感线的有效长度先增大后减小,感应电动势先增大后减小,感应电流先增大后减小,线框出磁场过程中,切割磁感线的有效长度先增大后减小,感应电动势先增大后减小,感应电流先增大后减小。因此整个过程中,电流大小和方向均发生改变。故AB错误;
CD.线框进入磁场,电流方向从A到B,,电压大小先增大后减小,线框出磁场过程,电流方向从B到A,,电压大小也是先增大后减小,C错误,D正确。
故选D。
3. 如图所示,粗细均匀的正三角形金属线框abc放在匀强磁场中,磁感应强度大小为B、方向平行于ac边向上。现使线框围绕ac边以角速度逆时针匀速转动,ac边的长度为2l,则a、b两端的电势差为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】金属线框abc转动切割磁感线,边ab切割磁感线,电动势大小
根据右手定则可知b端电势高于a端,则a、b两端的电势差为。
故选C。
4. 某住宅小区变压器给住户供电的电路示意图如图所示,图中R为输电线的总电阻。若变压器视为理想变压器,所有电表视为理想电表,不考虑变压器的输入电压随负载变化,则当住户使用的用电器增加时,图中各电表的示数变化情况是( )
A. A1增大,V2不变,V3增大
B. A1增大,V2减小,V3增大
C. A2增大,V2增大,V3减小
D. A2增大,V2不变,V3减小
【答案】D
【解析】
【详解】不考虑变压器的输入电压随负载变化,即变压器原线圈的输入电压不变,根据
可知,变压器副线圈的输出电压不变;当住户使用的用电器增加时,即用户的总电阻变小,由
可知,副线圈的电流变大,而由
可知V3减小;由理想变压器的原理
可知原线圈的电流变大;故综合上述分析可知A1增大,A2增大,V2不变,V3减小;
故选D。
5. 为实现自动计费和车位空余信息的提示和统计功能等,某智能停车位通过预埋在车位地面下方的振荡电路获取车辆驶入驶出信息。如图甲所示,当车辆驶入车位时,相当于在线圈中插入铁芯,使其自感系数变大,引起电路中的振荡电流频率发生变化,计时器根据振荡电流的变化进行计时。某次振荡电路中的电流随时间变化如图乙所示,下列说法正确的是( )
A. 时刻,线圈的磁场能为零
B. 时刻,电容器带电量最大
C. 过程,电容器带电量逐渐增大
D. 由图乙可判断汽车正驶离智能停车位
【答案】BD
【解析】
【详解】A.时刻电流最大,此时电容器中电荷量为零,电场能最小,磁场能最大,A错误;
B.时刻电流为零,此时电容器C所带电量最大,B正确;
C.过程,电流逐渐增大,电场能逐渐转化为磁场能,电容器处于放电过程,电容器带电量逐渐减小,C错误;
D.由图乙可知,振荡电路的周期变小,根据可知线圈自感系数变小,则汽车正驶离智能停车位,故D正确。
故选BD。
6. 如图甲所示为一个质量为m、电荷量为q的带正电的圆环,从竖直放置的足够长的粗糙绝缘细杆顶端由静止释放,细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中(不计空气阻力)。圆环运动的速度图像如图乙所示,下列有关说法正确的是(重力加速度为g)( )
A. 圆环与细杆间的动摩擦因数为
B. 圆环对竖直杆的压力就是圆环受到的洛伦兹力
C. 若将磁场的方向改为竖直方向,圆环将做自由落体运动
D. 若磁感应强度的方向反向则圆环的最大速度将变为2v0
【答案】AC
【解析】
【详解】A.带正电圆环向下运动,由左手定则可得洛伦兹力方向水平向右,大小
水平方向受力平衡,杆对圆环的弹力
当速度达到最大值时,圆环加速度为0,竖直方向受力平衡
整理得,故A正确;
B.圆环对竖直杆的压力是圆环对杆的弹力,施力物体是圆环,受力物体是杆;洛伦兹力是磁场对圆环的作用力,二者性质、施力物体、受力物体都不同,仅大小相等,不能说“就是”,故B错误;
C.若磁场方向改为竖直方向,圆环速度方向也为竖直,与平行,洛伦兹力
因此水平方向杆对圆环的弹力,摩擦力,圆环只受重力,且初速度为0,符合自由落体运动的定义,故C正确;
D.若磁感应强度方向反向,仅洛伦兹力的方向变为水平向左,大小仍为,水平方向弹力大小仍满足
最终平衡时仍有
解得最大速度,故D错误。
故选AC。
二、解答题(共22分)
7. 如图所示,密闭容器竖直放置且分成A和B两部分,A部分空气柱的长度为4L,空气柱的压强,水银柱的长度为2L,横截面积为S;B部分空气柱的长度为2L,水银柱的长度为2L,横截面积为2S。A和B两部分空气柱的热力学温度均为,现保持A部分空气柱的温度不变,缓慢升高B部分空气柱的温度,已知水银的密度为ρ,重力加速度大小为g。
(1)当A部分空气柱的长度为2L时,求A部分空气柱的压强;
(2)当A部分空气柱的长度为2L时,求B部分空气柱的热力学温度。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
对A部分空气柱有,,由玻意耳定律
解得
【小问2详解】
当A部分空气柱的长度为2L时,A部分水银柱的长度增加了2L,B部分水银柱的长度减少了L,对B部分空气柱有
,
,
解得
8. 如图所示,倾角的足够长的固定绝缘斜面上,有一个n=5匝、质量M=1kg、总电阻的矩形线框abcd,ab边长,bc边长。将线框置于斜面底端,使cd边恰好与斜面底端平齐,在斜面上的矩形区域efgh内有垂直于斜面向上的匀强磁场,磁感应强度B=0.1T,现通过沿着斜面且垂直于ab的细线以及滑轮把线框和质量m=3kg的物块连接起来,让物块从离地面某高度处静止释放,线框沿斜面向上运动,恰好能够匀速进入有界磁场区域。当线框cd边刚好穿出磁场区域时,物块m恰好落到地面上,且不再弹离地面,线框沿斜面能够继续上升的最大的高度h=1.92m,线框在整个上滑过程中产生的焦耳热Q=36J,已知线框与斜面的动摩擦因数,g取, ,,求∶
(1)线框进入磁场之前的加速度;
(2)线框cd边刚好穿出有界磁场区域时的速度;
(3)有界磁场的宽度(即ef到gh的距离)。
【答案】(1)5m/s2;(2)8m/s;(3)1.2m
【解析】
【详解】(1)对线框和物块整体分析,由牛顿第二定律
解得
(2)从cd边刚出磁场到相框上升到最大高度的过程中,对线框由牛顿第二定律
由匀变速直线运动推导公式
联立解得
(3)线框匀速运动过程中,对物块受力分析
线框匀速运动过程中,对线框受力分析
由安培力公式
由闭合电路欧姆定律
由法拉第电磁感应定律
联立解得
设ef,gh间距为L,从ab边到达ef至cd到达gh的过程中,由动能定理
由功能关系
解得
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长宁中学高2024级第四期“半期复习”
物理试题
一、选择题(本题共6小题,1-4题为单选,每小题4分,5-6题为多选,每题6分,漏选得3分,不选或错选得0分,共28分)
1. 如图所示,圆环形导体线圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定一竖直螺线管b,二者轴线重合,螺线管b与电源、滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P向下滑动,下列表述正确的是( )
A. 线圈a中将产生沿顺时针方向(俯视)的感应电流
B. 穿过线圈a的磁通量减小
C. 线圈a有扩张的趋势
D. 线圈a对水平桌面的压力FN将增大
2. 如图所示,一根导线制成的斜边AB长为2L的等腰直角三角形线框ABC,以速度v匀速穿过宽度为2L的匀强磁场,电流以逆时针方向为正方向,回路中感应电流I和AB两端的电势差UAB随线框位移x变化的关系图像正确的是( )
A. B.
C. D.
3. 如图所示,粗细均匀的正三角形金属线框abc放在匀强磁场中,磁感应强度大小为B、方向平行于ac边向上。现使线框围绕ac边以角速度逆时针匀速转动,ac边的长度为2l,则a、b两端的电势差为( )
A. B. C. D.
4. 某住宅小区变压器给住户供电的电路示意图如图所示,图中R为输电线的总电阻。若变压器视为理想变压器,所有电表视为理想电表,不考虑变压器的输入电压随负载变化,则当住户使用的用电器增加时,图中各电表的示数变化情况是( )
A. A1增大,V2不变,V3增大
B. A1增大,V2减小,V3增大
C. A2增大,V2增大,V3减小
D. A2增大,V2不变,V3减小
5. 为实现自动计费和车位空余信息的提示和统计功能等,某智能停车位通过预埋在车位地面下方的振荡电路获取车辆驶入驶出信息。如图甲所示,当车辆驶入车位时,相当于在线圈中插入铁芯,使其自感系数变大,引起电路中的振荡电流频率发生变化,计时器根据振荡电流的变化进行计时。某次振荡电路中的电流随时间变化如图乙所示,下列说法正确的是( )
A. 时刻,线圈的磁场能为零
B. 时刻,电容器带电量最大
C. 过程,电容器带电量逐渐增大
D. 由图乙可判断汽车正驶离智能停车位
6. 如图甲所示为一个质量为m、电荷量为q的带正电的圆环,从竖直放置的足够长的粗糙绝缘细杆顶端由静止释放,细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中(不计空气阻力)。圆环运动的速度图像如图乙所示,下列有关说法正确的是(重力加速度为g)( )
A. 圆环与细杆间的动摩擦因数为
B. 圆环对竖直杆的压力就是圆环受到的洛伦兹力
C. 若将磁场的方向改为竖直方向,圆环将做自由落体运动
D. 若磁感应强度的方向反向则圆环的最大速度将变为2v0
二、解答题(共22分)
7. 如图所示,密闭容器竖直放置且分成A和B两部分,A部分空气柱的长度为4L,空气柱的压强,水银柱的长度为2L,横截面积为S;B部分空气柱的长度为2L,水银柱的长度为2L,横截面积为2S。A和B两部分空气柱的热力学温度均为,现保持A部分空气柱的温度不变,缓慢升高B部分空气柱的温度,已知水银的密度为ρ,重力加速度大小为g。
(1)当A部分空气柱的长度为2L时,求A部分空气柱的压强;
(2)当A部分空气柱的长度为2L时,求B部分空气柱的热力学温度。
8. 如图所示,倾角的足够长的固定绝缘斜面上,有一个n=5匝、质量M=1kg、总电阻的矩形线框abcd,ab边长,bc边长。将线框置于斜面底端,使cd边恰好与斜面底端平齐,在斜面上的矩形区域efgh内有垂直于斜面向上的匀强磁场,磁感应强度B=0.1T,现通过沿着斜面且垂直于ab的细线以及滑轮把线框和质量m=3kg的物块连接起来,让物块从离地面某高度处静止释放,线框沿斜面向上运动,恰好能够匀速进入有界磁场区域。当线框cd边刚好穿出磁场区域时,物块m恰好落到地面上,且不再弹离地面,线框沿斜面能够继续上升的最大的高度h=1.92m,线框在整个上滑过程中产生的焦耳热Q=36J,已知线框与斜面的动摩擦因数,g取, ,,求∶
(1)线框进入磁场之前的加速度;
(2)线框cd边刚好穿出有界磁场区域时的速度;
(3)有界磁场的宽度(即ef到gh的距离)。
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