内容正文:
曲靖一中沾益清源学校12月月考试卷物理
总分:100分 时间:75min
一、单选题(每题4分,共28分)
1. 下列关于磁场、电场及电磁波的说法中不正确的是( )
A. 麦克斯韦提出电磁场理论,赫兹通过实验证实了电磁波的存在
B. 只要空间某处的电场或磁场发生变化,就会在其周围产生电磁波
C. 不同电磁波具有不同的波长,红外线的波长大于可见光的波长
D. 楞次定律是能量守恒定律在电磁领域的体现
【答案】B
【解析】
【详解】A.麦克斯韦提出电磁场理论并预言了电磁波的存在,赫兹通过实验首次证实了电磁波的存在,故A正确;
B.只有周期性变化的电场和磁场才能交替激发,由产生区域向外传播形成电磁波;均匀变化的电场只会产生恒定磁场,恒定磁场无法再激发电场,不能形成电磁波,故B错误;
C.根据电磁波谱的波长分布规律,红外线的波长大于可见光的波长,不同电磁波的波长、频率均存在差异,故C正确;
D.楞次定律指出感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的原因,该过程中其他形式的能量转化为电能,是能量守恒定律在电磁感应领域的体现,故D正确。
本题选不正确的,故选B。
2. 如图甲所示,弹簧振子在竖直方向做简谐运动的图像如图乙所示,取向上为正方向,下列说法正确的是( )
A. 弹簧振子受重力、弹簧的弹力、回复力
B. 弹簧振子的振动方程为 cm
C. 从t=0到t=1s的时间内,弹簧振子的动能持续地增加
D. 在t=1s与t=3s两个时刻,弹簧振子的回复力不相同
【答案】D
【解析】
【详解】A.回复力是效果力,由弹簧弹力和重力的合力提供,故A错误;
B.周期,
弹簧振子的振动方程为 cm,故B错误;
C.从t=0到t=1s的时间内,弹簧振子远离平衡位置,速度减小,动能减小,故C错误;
D.在t=1s与t=3s两个时刻,位移大小相等,方向相反,所以回复力的大小相等,方向相反,即回复力不相同,故D正确。
故选D。
3. 质量为m,长为L的直导体棒放置于四分之一光滑圆弧轨道上,整个装置处于竖直向上磁感应强度为B的匀强磁场中,直导体棒中通有恒定电流,平衡时导体棒与圆弧圆心的连线与竖直方向成60°角,其截面图如图所示,则下列关于导体棒中的电流分析正确的是( )
A. 导体棒中电流垂直纸面向外,大小为
B. 导体棒中电流垂直纸面向外,大小为
C. 导体棒中电流垂直纸面向里,大小为
D. 导体棒中电流垂直纸面向里,大小
【答案】C
【解析】
【详解】平衡时导体棒受到竖直向下的重力、斜向上的弹力和水平向右的安培力,重力和安培力的合力大小与弹力大小相等,方向相反,由平衡条件得
解得
再由左手定则可知,导体棒中电流的方向应垂直纸面向里。
故选C。
4. 市场上有一款按压式发电的手电筒,当按照一定频率按压时,内置的微型发电机线圈转动。已知线圈的匝数为N,闭合回路的总电阻为R,穿过线圈的磁通量随时间按照图示正弦规律变化,下列说法正确的是( )
A. 时线圈中电动势最大
B. 线圈中电流的最大值为
C. 在一个周期内克服安培力做功为
D. 在一个周期内通过线圈的总电荷量为
【答案】C
【解析】
【详解】A.磁通量随时间变化图像的斜率表示磁通量的变化率,在时穿过线圈的磁通量最大,但磁通量的变化率为0,根据法拉第电磁感应定律知,线圈中感应电动势为零,故A错误;
B.感应电动势的最大值为
所以线圈中电流的最大值为,故B错误;
C.一个周期内克服安培力做功为
故C正确;
D.由于在一个周期内,通过线圈的感应电动势的平均值为
由图知,故感应电动势的平均值为0,感应电流的平均值为零,根据
所以通过线圈的总电荷量为零,故D错误。
故选C。
5. 利用质谱仪可以分析同位素,如图所示,电荷量均为q的同位素碘131和碘127质量分别为m1和m2,从容器A下方的小孔S1进入电势差为U的电场,初速度忽略不计,经电场加速后从S2射出,垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中,最后打到照相底片D上。则照相底片上碘131和碘127与S2之间的距离之比为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】粒子在电场中加速时,有
qU=mv2
设粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径为R,则有
Bqv=
联立以上两式解得
所以照相底片上碘131和碘127与S2之间的距离之比为
故选C。
6. 如图,一个匝数为100匝的圆形线圈,面积,电阻。在线圈中存在面积的垂直线圈平面向外的匀强磁场区域,磁感应强度。将线圈两端a、b与一个阻值的电阻相连接,b端接地。则下列说法正确的是( )
A. 电阻R两端的电压随时间均匀增大 B. 通过线圈电阻r的电流为3A
C. 在2s内,流过电阻R的电荷量为3C D. a端的电势
【答案】D
【解析】
【详解】AB.线圈产生的电动势
电动势恒定,电流恒定,电阻R两端的电压恒定,通过线圈电阻r的电流为,故AB错误;
C.在2s内,流过电阻R的电荷量为,C错误;
D.根据楞次定律可知线圈中感应电流为顺时针方向,则b端电势高,根据欧姆定律可得UR=IR=2V,UR=φb-φa,φb=0
解得φa=-2V,故D正确。
故选D。
7. 如图所示,与地面夹角为θ的光滑固定斜面顶端固定一垂直斜面的挡板,劲度系数为k的轻弹簧一端固定一个质量为m的小物体,另一端固定在挡板上。物体在平行斜面方向上做简谐运动,当物体振动到最高点时,弹簧正好为原长。则物体在振动过程中( )
A. 振幅为
B. 物体在最低点时受的弹力大小为
C. 平衡位置处,弹簧的弹性势能和物体的重力势能总和最大
D. 弹簧的最大弹性势能等于
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据题意可知,设物体在平衡位置时,弹簧的形变量为,则有
解得
由于物体振动到最高点时,弹簧正好为原长,则振幅为
故A错误;
B.根据题意,设物体在最低点时受的弹力大小为,由对称性有
解得
故B错误;
C.根据题意可知,弹簧和物体组成的系统机械能守恒,平衡位置处,物体速度最大,动能最大,则弹簧的弹性势能和物体的重力势能总和最小,故C错误;
D.根据题意可知,物体在最低点时,弹簧的弹性势能最大,由能量守恒定律可得,弹簧的最大弹性势能为
故D正确。
故选D。
二、多选题(每题6分,不全得3分,选错一个不得分,18分)
8. 一弹簧振子的位移y随时间t变化的关系式为,位移y的单位为m,时间t的单位为s,则( )
A. 弹簧振子的振幅为0.1m
B. 弹簧振子的周期为0.8s
C. 在时,振子的运动速度最大
D. 在任意0.2s时间内,振子的路程不一定为0.1m
【答案】ABD
【解析】
【详解】AB.一弹簧振子的位移y随时间t变化的关系式为,则弹簧振子的振幅为,弹簧振子的周期为,故AB正确;
C.在时,振子的位移为
可知此时振子处于最大位移处,振动的运动速度为0,故C错误;
D.振子在做简谐运动过程,离平衡位置越近,速度越大;由于
若振动初始位置处于平衡位置或最大位移处,则在0.2s时间内,振子的路程为
若振动初始位置不是处于平衡位置或最大位移处,则在0.2s时间内,振子的路程为,故D正确。
故选ABD。
9. 如图是远距离输电的原理图,假设发电厂输出电压恒定不变,两个变压器均为理想变压器。当用户端用电器增加导致总电阻变小时,下列说法正确的是( )
A. 升压变压器的输出电压减小
B. 降压变压器的输出电压减小
C. 输电线上损失的功率增大
D. 升压变压器原线圈中的电流减小
【答案】BC
【解析】
【详解】A.根据原、副线圈电压比等于匝数比可得,即
可知升压变压器的输出电压不变,选项A错误。
BCD.当用户端用电器增加导致总电阻变小时,根据变压器等效电阻理论可知,升压变压器原线圈中的电流变大,输电线上的电流也变大,故输电线上损失的电压和功率都增大,降压变压器的输出电压减小,故选BC正确,D错误。
故选BC。
10. 如图所示,矩形OMPN空间内存在垂直于平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场。有大量速率不同的电子从O点沿着ON方向进入磁场。已知电子质量为m,电荷量为e,OM长度为3d,ON长度为2d,忽略电子之间的相互作用,电子重力不计。下列说法正确的是( )
A. 电子速率越小,在磁场里运动的时间一定越长
B. 电子在磁场里运动的最长时间为
C. MP上有电子射出部分的长度为
D. MP上有电子射出部分的长度为
【答案】BC
【解析】
【详解】AB.电子在磁场中做匀速圆周运动,则
则运动周期
运动时间
由此可知电子运动时间与运动的圆心角有关,当电子速度较小时从OM边射出,圆心角均为,且此时对应的圆心角最大,故运动时间最长为
故A错误,B正确;
CD.随着速度增大,电子运动半径逐渐增大,轨迹如图所示
由图可知MP边有电子射出的范围为BM长度,当电子轨迹与上边界相切时半径为2d,由几何关系可知
故C正确,D错误。
故选BC。
三、实验题(共14分)
11. 在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中,提供的器材有:
A.电压表量程为3V,内阻约为
B.电压表量程为15V,内阻约为
C.电流表量程为0.6A,内阻为
D.电流表量程为3A,内阻约为
E.变阻器为(,3A)
F.变阻器为(500Ω,0.2A)
G.开关、导线若干
(1)为了较准确测量电池的电动势和内阻,电流表应该选________(填C或D);变阻器应该选________(填E或F);实验电路图应该选图中的________图(填“甲”或“乙”)。
(2)根据所选电路图,实验测得电压表读数U和电流表读数I的关系图像如图。由图可以求得电源电动势________V,内电阻________Ω。
【答案】(1) ①. C ②. E ③. 甲
(2) ①. 1.5 ②. 0.8
【解析】
【小问1详解】
[1]一节干电池电动势约1.5V,电路最大电流不超过0.6A,所以电流表应该选C;
[2]由于干电池内阻较小,为了方便调节,使电表示数变化明显,变阻器应该选阻值较小的E;
[3]由于电流表内阻已知,为减小实验误差,实验电路图应该选图中的甲图。
【小问2详解】
[1][2]根据闭合电路欧姆定律可得
可得
可知图像的纵轴截距等于电动势,则有
图像的斜率绝对值为
解得内电阻
12. 通过单摆实验测量当地的重力加速度。
(1)若用游标卡尺测得小球的直径________mm;
(2)以下是实验过程中的一些做法,其中正确的有________。
A. 摆球尽量选择质量大些、体积小些的
B. 为使摆的周期大一些,方便测量,初始摆角可以大于10°
C. 如图甲、乙,摆线上端的两种悬挂方式,选甲方式悬挂
(3)如果他测得的g值偏小,可能的原因是________。
A. 摆线上端未牢固地系于悬点,振动中出现松动,使摆线长度增加了
B. 开始计时时,秒表过迟按下
C. 实验中误将49次全振动次数记为50次
(4)某同学测出了摆线长度L和摆动周期T,如图a所示。通过改变悬线长度L,测出对应的摆动周期T,获得多组T与L,再以为纵轴、L为横轴画出函数关系图像如图b所示。由图像可知,当地重力加速度_______(结果用表示),摆球的半径________m。
【答案】(1)19.90 (2)A (3)A
(4) ①. ②. 0.01
【解析】
【小问1详解】
20分度游标卡尺的精确值为,由图可知小球的直径为
【小问2详解】
A.为了减小空气阻力的影响,摆球尽量选择质量大些、体积小些的,故A正确;
B.为了使小球的摆动可以看成做简谐运动,摆角不能大于,故B错误;
C.为了保证小球摆动过程中,摆长保持不变;如图甲、乙,摆线上端的两种悬挂方式,应选乙方式悬挂,故C错误。
故选A。
【小问3详解】
如果他测得的g值偏小,由单摆周期公式,可得
A.摆线上端未牢固地系于悬点,振动中出现松动,使摆线长度增加了,则摆长测量值偏小,使得所测重力加速度g偏小,故A正确;
B.开始计时时,秒表过迟按下,则周期测量值偏小,使得所测重力加速度g偏大,故B错误;
C.实验中误将49次全振动次数记为50次,则周期测量值偏小,使得所测重力加速度g偏大,故C错误。
故选A。
【小问4详解】
[1][2]设摆球半径为,由单摆周期公式可得
整理可得
可知图像的斜率为
解得当地重力加速度
图像的纵轴截距为
解得摆球的半径为
四、解答题(共40分)
13. 如图所示,电源电动势为E,内阻r,金属杆ab接入电路的长为l,阻值为R,处在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向与导轨平面为角斜向上,结果ab静止于水平导轨上。求金属杆ab受到的:
(1)安培力大小和方向;
(2)摩擦力的大小。
【答案】(1),方向在垂直于金属杆的竖直平面内,斜向左上方,与竖直方向夹角为
(2)
【解析】
【小问1详解】
根据闭合电路欧姆定律可得回路电流为
金属杆ab受到的安培力大小为
解得
根据左手定则可得,安培力方向在垂直于金属杆的竖直平面内,斜向左上方,与竖直方向夹角为。
【小问2详解】
金属杆静止,水平方向受力平衡;安培力的水平分量为
根据平衡条件可得
联立解得摩擦力的大小为
14. 在平面直角坐标系xOy中,第I象限存在沿y轴负方向的匀强电场,第IV象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,磁感应强度为B。一质量为m,电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度垂直于y轴射入电场,经x轴上的N点与x轴正方向成45°角射入磁场,最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场,如图所示。不计粒子重力,求:
(1)M、N两点间的电势差;
(2)粒子在磁场中运动的轨道半径r;
(3)粒子从M点运动到P点的总时间t。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)设粒子过N点时的速度为v,有
解得
粒子从M点运动到N点的过程,有
解得
(2)粒子运动轨迹如下
粒子在磁场中以O为圆心做匀速圆周运动,半径为r,有
解得
(3)由几何关系得
设粒子在电场中运动的时间为t1,有
粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期
设粒子在磁场中运动的时间为t2,有
则总的运动时间为
解得
15. 如图所示,线框用裸导线组成,足够长的cd、ef两边竖直放置且相互平行,裸导体ab水平放置并可沿cd、ef无摩擦滑动并接触良好,而导体棒ab所在处为匀强磁场,已知ab长,裸导体棒ab电阻,其它电阻不计。螺线管匝数,螺线管横截面积。在螺线管内有图示方向磁场,若均匀增加时,导体棒恰好处于静止状态,()试求:
(1)通过导体棒ab的电流大小?
(2)导体棒ab质量m为多少?
(3)现去掉磁场,导体棒ab下落时间后达到最大速度,求导体棒的最大速度及这段过程导体棒下落的位移?
【答案】(1)
(2)
(3),
【解析】
【小问1详解】
根据法拉第电磁感应定律,螺线管产生的感应电动势为
由闭合电路欧姆定律可得通过导体棒ab的电流大小为
【小问2详解】
导体棒恰好处于静止状态,根据平衡条件可得
又
联立解得导体棒ab质量为
【小问3详解】
去掉磁场后,导体棒ab向下做加速度减小的加速运动,当加速度减小为零时,速度达到最大,则有
又
联立解得导体棒的最大速度为
已知导体棒ab下落时间后达到最大速度,根据动量定理可得
又
联立解得这段过程导体棒下落的位移为
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曲靖一中沾益清源学校12月月考试卷物理
总分:100分 时间:75min
一、单选题(每题4分,共28分)
1. 下列关于磁场、电场及电磁波的说法中不正确的是( )
A. 麦克斯韦提出电磁场理论,赫兹通过实验证实了电磁波的存在
B. 只要空间某处的电场或磁场发生变化,就会在其周围产生电磁波
C. 不同电磁波具有不同的波长,红外线的波长大于可见光的波长
D. 楞次定律是能量守恒定律在电磁领域的体现
2. 如图甲所示,弹簧振子在竖直方向做简谐运动的图像如图乙所示,取向上为正方向,下列说法正确的是( )
A. 弹簧振子受重力、弹簧的弹力、回复力
B. 弹簧振子的振动方程为 cm
C. 从t=0到t=1s的时间内,弹簧振子的动能持续地增加
D. 在t=1s与t=3s两个时刻,弹簧振子的回复力不相同
3. 质量为m,长为L的直导体棒放置于四分之一光滑圆弧轨道上,整个装置处于竖直向上磁感应强度为B的匀强磁场中,直导体棒中通有恒定电流,平衡时导体棒与圆弧圆心的连线与竖直方向成60°角,其截面图如图所示,则下列关于导体棒中的电流分析正确的是( )
A. 导体棒中电流垂直纸面向外,大小为
B. 导体棒中电流垂直纸面向外,大小为
C. 导体棒中电流垂直纸面向里,大小为
D. 导体棒中电流垂直纸面向里,大小
4. 市场上有一款按压式发电的手电筒,当按照一定频率按压时,内置的微型发电机线圈转动。已知线圈的匝数为N,闭合回路的总电阻为R,穿过线圈的磁通量随时间按照图示正弦规律变化,下列说法正确的是( )
A. 时线圈中电动势最大
B. 线圈中电流的最大值为
C. 在一个周期内克服安培力做功为
D. 在一个周期内通过线圈的总电荷量为
5. 利用质谱仪可以分析同位素,如图所示,电荷量均为q的同位素碘131和碘127质量分别为m1和m2,从容器A下方的小孔S1进入电势差为U的电场,初速度忽略不计,经电场加速后从S2射出,垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中,最后打到照相底片D上。则照相底片上碘131和碘127与S2之间的距离之比为( )
A. B. C. D.
6. 如图,一个匝数为100匝的圆形线圈,面积,电阻。在线圈中存在面积的垂直线圈平面向外的匀强磁场区域,磁感应强度。将线圈两端a、b与一个阻值的电阻相连接,b端接地。则下列说法正确的是( )
A. 电阻R两端的电压随时间均匀增大 B. 通过线圈电阻r的电流为3A
C. 在2s内,流过电阻R的电荷量为3C D. a端的电势
7. 如图所示,与地面夹角为θ的光滑固定斜面顶端固定一垂直斜面的挡板,劲度系数为k的轻弹簧一端固定一个质量为m的小物体,另一端固定在挡板上。物体在平行斜面方向上做简谐运动,当物体振动到最高点时,弹簧正好为原长。则物体在振动过程中( )
A. 振幅为
B. 物体在最低点时受的弹力大小为
C. 平衡位置处,弹簧的弹性势能和物体的重力势能总和最大
D. 弹簧的最大弹性势能等于
二、多选题(每题6分,不全得3分,选错一个不得分,18分)
8. 一弹簧振子的位移y随时间t变化的关系式为,位移y的单位为m,时间t的单位为s,则( )
A. 弹簧振子的振幅为0.1m
B. 弹簧振子的周期为0.8s
C. 在时,振子的运动速度最大
D. 在任意0.2s时间内,振子的路程不一定为0.1m
9. 如图是远距离输电的原理图,假设发电厂输出电压恒定不变,两个变压器均为理想变压器。当用户端用电器增加导致总电阻变小时,下列说法正确的是( )
A. 升压变压器的输出电压减小
B. 降压变压器的输出电压减小
C. 输电线上损失的功率增大
D. 升压变压器原线圈中的电流减小
10. 如图所示,矩形OMPN空间内存在垂直于平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场。有大量速率不同的电子从O点沿着ON方向进入磁场。已知电子质量为m,电荷量为e,OM长度为3d,ON长度为2d,忽略电子之间的相互作用,电子重力不计。下列说法正确的是( )
A. 电子速率越小,在磁场里运动的时间一定越长
B. 电子在磁场里运动的最长时间为
C. MP上有电子射出部分的长度为
D. MP上有电子射出部分的长度为
三、实验题(共14分)
11. 在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中,提供的器材有:
A.电压表量程为3V,内阻约为
B.电压表量程为15V,内阻约为
C.电流表量程为0.6A,内阻为
D.电流表量程为3A,内阻约为
E.变阻器为(,3A)
F.变阻器为(500Ω,0.2A)
G.开关、导线若干
(1)为了较准确测量电池的电动势和内阻,电流表应该选________(填C或D);变阻器应该选________(填E或F);实验电路图应该选图中的________图(填“甲”或“乙”)。
(2)根据所选电路图,实验测得电压表读数U和电流表读数I的关系图像如图。由图可以求得电源电动势________V,内电阻________Ω。
12. 通过单摆实验测量当地的重力加速度。
(1)若用游标卡尺测得小球的直径________mm;
(2)以下是实验过程中的一些做法,其中正确的有________。
A. 摆球尽量选择质量大些、体积小些的
B. 为使摆的周期大一些,方便测量,初始摆角可以大于10°
C. 如图甲、乙,摆线上端的两种悬挂方式,选甲方式悬挂
(3)如果他测得的g值偏小,可能的原因是________。
A. 摆线上端未牢固地系于悬点,振动中出现松动,使摆线长度增加了
B. 开始计时时,秒表过迟按下
C. 实验中误将49次全振动次数记为50次
(4)某同学测出了摆线长度L和摆动周期T,如图a所示。通过改变悬线长度L,测出对应的摆动周期T,获得多组T与L,再以为纵轴、L为横轴画出函数关系图像如图b所示。由图像可知,当地重力加速度_______(结果用表示),摆球的半径________m。
四、解答题(共40分)
13. 如图所示,电源电动势为E,内阻r,金属杆ab接入电路的长为l,阻值为R,处在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向与导轨平面为角斜向上,结果ab静止于水平导轨上。求金属杆ab受到的:
(1)安培力大小和方向;
(2)摩擦力的大小。
14. 在平面直角坐标系xOy中,第I象限存在沿y轴负方向的匀强电场,第IV象限存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场,磁感应强度为B。一质量为m,电荷量为q的带正电的粒子从y轴正半轴上的M点以速度垂直于y轴射入电场,经x轴上的N点与x轴正方向成45°角射入磁场,最后从y轴负半轴上的P点垂直于y轴射出磁场,如图所示。不计粒子重力,求:
(1)M、N两点间的电势差;
(2)粒子在磁场中运动的轨道半径r;
(3)粒子从M点运动到P点的总时间t。
15. 如图所示,线框用裸导线组成,足够长的cd、ef两边竖直放置且相互平行,裸导体ab水平放置并可沿cd、ef无摩擦滑动并接触良好,而导体棒ab所在处为匀强磁场,已知ab长,裸导体棒ab电阻,其它电阻不计。螺线管匝数,螺线管横截面积。在螺线管内有图示方向磁场,若均匀增加时,导体棒恰好处于静止状态,()试求:
(1)通过导体棒ab的电流大小?
(2)导体棒ab质量m为多少?
(3)现去掉磁场,导体棒ab下落时间后达到最大速度,求导体棒的最大速度及这段过程导体棒下落的位移?
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