山东烟台市莱州市第一中学2023-2024学年高二下学期第三次阶段检测物理试题

莱州一中2022级高二第三次质量检测物理试题 一、单选题（每题3分，共计24分) 1.关于下列图片的解释正确的是() 5 接高频交 流电源 真空治炼炉 电磁炉加热食物 用硅钢片做变压器的铁芯 探雷 A.真空治炼炉利用热传导的热量使金属融化 B.使用电磁炉加热食物时使用铝锅也可以 C.用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来减少涡流 D.用来探测金属壳地雷的探雷器是利用电流的磁效应工作的 2.人造卫星绕地球运行，轨道各处的地磁场强弱并不相同，因此，金属外壳的人造地球卫 星运行时外壳总有感应电流产生。下列说法正确的是( A.卫星受到地磁场的安培力作用做加速运动 B.卫星受到地磁场的安培力作用产生电能转化为机械能 C.卫星克服地磁场的安培力做功，部分机械能转化为电能 D.卫星运行轨道离地面高度将逐渐增大，最终远离地球而去 3.如图所示的电路中，灯泡A、B电阻相同，自感线圈L的电阻跟灯泡相差不大，在1时 刻将S断开，那么流过灯泡B的电流随时间变化的图象正确的是( S .-0.5i 4.如图所示，一个单匝矩形闭合导线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO匀速转动， 转动周期为T,,线圈产生的电动势的最大值为卫m,则()× X a A线圈转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为V2卫 An B.线圈转动过程中磁通量变化率的最大值为Em 5 第1页/共14项 C.线圈产生的电动势的有效值为V2Em D.经过T,的时间，通过线圈电流的方向改变1次 5.在市少年宫物理兴趣小组自做的发电机工作原理如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁 场中，有一匝数为N的矩形线圈，其面积为S,电阻为”，线圈两端外接一电阻为R的用 电器和一个交流电压表，若线圈绕对称轴OO以角速度®⊙做匀速转动，则线圈从图示位置 转过90°的过程中，下列说法正确的是() A.交流电压表的示数为NBSO NBS B B.通过电阻的电量为 R+r C交流电压表的示数为V2RVBS R+r 2oRN'B'S? D.电阻产生的热量为 π(R+r) 6.利用电压u=220sinl00πt(V)交流电源对如图电路供电，己知理想变压器原、副线圈匝 数比为5：1，灯泡L1和L2规格均为“40V,20W”,电阻R的阻值为1002，所有电表均为 理想电表。则下列说法正确的是() A.若开关S断开，电表V的示数为44V B.若开关S断开，电表A1、A2的示数之比为5：1 C.若开关S由断开到闭合，A1示数增大，V1示数增大 D.若开关S由断开到闭合，A2示数增大，V2示数减小 7.如图所示，倾角为日的斜面上固定两根足够长的平行光滑导轨，将电源、电容器和定值 电阻在导轨上端分别通过开关S、S,、S3与导轨连接，匀强磁场垂直斜面向下，初始时刻 导体棒垂直导轨静止，下列叙述正确的是( 图3 图4 第2页/共14项 A.S,闭合，S,、S3断开，由静止释放导体棒，导体棒的a-t图像如图1 B.S,闭合，S1、S3断开，由静止释放导体棒，导体棒的a-t图像如图2 C.S1、S,、S断开，由静止释放导体棒△t后闭合开关S1,导体棒的v-t图像可能如图3 D.S、S2、S断开，由静止释放导体棒△t后闭合开关S3,导体棒的v-t图像一定如图4 8.如图所示，bcd是边长为L、每边电阻均相同的正方形导体线框，现使线框以恒定的速度 ⅴ沿x轴运动，进入边界夹角为45°的匀强磁场区域，磁场区域足够大，磁场的磁感应强度 大小为B,方向垂直纸面向里自线框b点在0位置时开始计时，则在02凸时间内，a、b两 点间的电势差U随时间t变化的图像为() X B VX XXX U/BLv U/BLv U/BLv U/BLY 1/L/ →1/L/w) →1/L/w 二、多选题（每题4分，共计16分，少选或漏选得2分，选错不得分） 9.在如图所示的虚线框内有匀强磁场，设图示磁场方向为正，磁感应强度随时间变化规律 如图所示.边长为、电阻为R的正方形均匀线框bcd有一半处在磁场中，磁场方向垂直 于线框平面，此时线框b边的发热功率为P,则下列说法正确的是() A.磁感应强度B。= 个BT B B.线框中感应电流为12 P 27 C.线框cd边的发热功率为P D.a端电势高于b端电势 10.如图甲所示，在光滑水平面上用恒力F拉一质量为m、边长为α、电阻为R的单匝均匀 正方形铜线框，在1位置以速度0进入磁感应强度为B的匀强磁场并开始计时。若磁场的 宽度为b(b>3α)，在3时刻线框到达2位置速度又为o,并开始离开匀强磁场。此过程中 v一t图象如图乙所示，则() 第3页/共14项 ×2 A.t和时刻线框的速度为- Ft B.t仁0时刻，线框右侧边MN两端电压为Bo to 2to 3to 甲 C.0~o时间内，通过线框某一横截面的电荷量为 Ba? R D.线框从1位置运动到2位置的过程中，线框中产生的焦耳热为Fb 11.我国的特高压输电技术居世界第一，如图，发电站输出电压稳定，经升压变压器升至特 高压进行远距离运输，再经过降压变压器T,降压后供用户端使用，用户端电阻可分为持续 用电用户电阻（设为定值电阻R)和灵活用电用户电阻（设为可变电阻R,),输电线电阻， 不可忽略，下列说法正确的是( ) A.用电高峰期时，相当于R变大 B用电高峰期时，R两端电压变小 C.在不改变输送电能总功率的前提下，对比普通的高压输电，使用特高压输电可以使R两 端电压更稳定 D.在不改变输送电能总功率的前提下，对比普通的高压输电，使用特高压输电可以使输电 线上电能损耗降低 12.如图所示，间距为L的两平行光滑长直金属导轨水平放置。abcd区域有匀强磁场，磁 感应强度大小为B,方向竖直向上。细金属杆N静置于磁场中，磁场外的细金属杆M以速 度，向右运动，此后两杆在磁场内未相撞且八出磁场时的速度为。已知两杆的质量均为 ,在导轨间的电阻均为R,两金属杆与导轨接触良好且始终与导轨垂直，感应电流产生 的磁场及导轨的电阻忽略不计。则() A.N在磁场内运动过程中的最大加速度为 B'L'vo 2mR B.N在磁场内运动过程中通过回路的电荷量为 mvo 3BL M CN出磁场时，M中产生焦耳热为名r 9 D.N出磁场时，M相对N的位移为 2m R 3B2L2 第4页/共14页 三、实验题(13题7分：14题7分，共计14分) 13.在探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系“实验中 (1)实验时需要的仪器为下列器材中的 (填选项字母) A有闭合铁芯的原、副线圈 B.无铁芯的原、副线圈 C.低压直流电源 D.低压交流电源 E.多用电表（交流电压档） F多用电表（交流电流档） (2)变压器的工作原理是： (3)如右图，当左侧线圈0“16间接入12V电压时， 右侧线圈04接线柱间输出电压可能是。 02816 A.6V B.4.3V C.2.1V (4)若在实验中用匝数N1=400匝和N2=800匝的变压器，对应的电压测量数据如表所示。 根据测量数据，下列说法正确的是 AN1一定是原线圈 实验次数 1 2 3 4 BN2一定是原线圈 U/V 0.90 1.40 1.90 2.40 C.N1可能是副线圈 U:/V 2.00 3.01 4.02 5.02 D.N可能是副线圈 (5)某同学在完成上述实验后，采用如图所示的电路测量变压器原线 导线A 圈的电阻（阻值较小），为保证电路中各元件安全，实验结束时，首先 导线B 应断开 (填选项前的字母) A.导线A B.导线B C.开关C D.导线D 开关C 14.为了探究电磁感应现象，如图所示为“探究产生感应电流 导线D 的条件的实验装置”。 图1 图2 第5页/共14项 (1)如图1所示，下列操作中，电流表的指针不会发生偏转的是() A将条形磁铁插入线圈 B.将条形磁铁从线圈中拔出 C.将条形磁铁放在线圈中不动 D将条形磁铁从图示位置向左移动 (2)某实验小组将电池、线圈A、线圈B、滑动变阻器、灵敏电流计、开关按照如图2所 示的方式连接。当闭合开关时发现灵敏电流计的指针右偏。由此可知： (α)当滑动变阻器的滑片P向右移动时，灵敏电流计的指针 (填“左偏”、“不 动”、“右偏”)： (b)将线圈A拔出时，灵敏电流计的指针 (填“左偏”、“不动”、“右偏”)， 此时线圈A与线圈B中电流的绕行方向 (填“相同”或“相反”)。 四、解答题(15题8分；16题8分；17题14分；18题16分，共计46分) 15.交流发电机模型的示意图如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线框 abcd可绕线框平面内垂直于磁感线的OO'轴转动，由线框引出的导线配和df分别与两 个跟线框一起绕OO'轴转动的金属圆环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑 动良好接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R及理想电流表形成闭合电 路。己知ab长度为4，bc长度为12，线框电阻为r,匝数为n,线框以恒定角速度①逆时 针转动。求： (1)从线框平面处于中性面位置时开始计时，发电机产生的电 动势瞬时值e的表达式： (2)安培表的示数I: (3)若不计一切摩擦，外力驱动线框转动一周所做的功W。 16.如图所示，用一小型交流发电机向远处用户供电，已知发电机线圈abcd匝数=100匝， 面积S-0.03m?，,线圈匀速转动的角速度0=1001ad/s,匀强磁场的磁感应强度 B=巨T,输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降下米 后供用户使用，输电导线的总电阻为R=102,变压器都是理想变压器，降压变压器原、副 线圈的匝数比n:n4=101,若用户区标有220V,8.kW的电动机恰能正常工作。发电机 第6页/共14项 线圈电阻r不可忽略。求： (1)输电线路上损耗的电功率△P: (2)发电机电动势最大值和升压变压器副线圈U,: (3)若升压变压器原、副线圈匝数比为：2，=18，交流发电机线圈电阻r上的热功率。 B 2 M 11 0. 17.汽车的减震器可以有效抑制车辆振动。某同学设计了一个利用电磁阻尼的减震器，在振 子速度较大时用安培力减震，速度较小时用弹簧减震，其简化的原理如图所示。匀强磁场宽 度为L=0.2,磁感应强度B=1T，方向垂直于水平面。一轻弹簧处于水平原长状态垂 直于磁场边界放置，右端固定，左端恰与磁场右边界平齐，劲度系数为k=16N/m。一宽 为L,足够长的单匝矩形硬金属线框abcd固定在一小车上（图中未画出小车），右端与小车 右端平齐，二者的总质量为=1kg,线框电阻为R=0.0l。使小车带着线框以y,=1m/s 的速度沿光滑水平面，垂直磁场边界正对弹簧向右运动，b边向右穿过磁场区域后小车开 始压缩弹簧，弹簧始终在弹性限度内，弹性势能E。=kx2。 (1)求线框刚进入磁场左边界时，小车的加速度大小： (2)求小车向右运动过程中线框中产生的焦耳热和弹簧的最大压缩量： (3)通过增加线框的匝数（质量的增加量忽略不计）可以增大安培力作用。若匝数增为 n=10,小车的初速度增为y,'=10/s,小车最终能停下来并保持静止吗？若能，求停下 来并保持静止的位置：若不能，求小车最终的速度大小。 a Vo L 6 × + 第7页/共14项 18.如图所示，MM,与PP,是固定在水平面上的两光滑平行导轨，间距为L=1m, MM,P?区域内存在垂直于导轨所在平面向里的匀强磁场，磁感应强度大小B,=1T。 YN与92，也是固定在水平面上的两光滑平行导轨，间距为L,=0.5m,并用导线分别与 MM2、乃R相连接，N,N2,2区域内存在垂直于导轨平面向里的匀强磁场，磁感应强 度大小B,=2T.在MMP区域放置导体棒G,其质量=2kg、电阻R=12、长度 为L,=1m,在NNQ,2区域内放置导体棒H,其质量，=1kg、电阻R,=12、长度 为L,=0.5m。刚开始时两棒都与导轨垂直放置，且导体棒H被锁定，两个区域导轨都足 够长、不计电阻且棒始终与导轨接触良好。 (1)若在导体棒G上施加水平向右的耳=5N的恒定外力，在作用t=5s后达到最大速度， 求此过程中导体棒G的位移大小； (2)要想使导体棒G在水平向右的外力作用下做初速度为零、加速度大小为a=2/s2的 匀加速直线运动，请写出力F与时间t的关系式： (3)若导体棒G在水平向右的外力F作用下做初速度为零、加速度大小为a=2/s2的匀 加速直线运动，运动，=6s后将力F撤去，同时将导体棒H解锁，求从撤去外力到导体棒 H获得最大速度的过程中导体棒H产生的热量： (4)若开始时导体棒H即解除锁定，导体棒G一直在外力F作用下向右做a=2ms2的匀 加速直线运动，求电路稳定后两棒的速度满足的关系式。 M N2 y X HX X B,x ×B1×G XX XX 91 第8页/共14页 物理答案 1-8:CC D BB D C D 9-12:BC CD BCD ABD 13(1)ADE(2)互感(3)C(4)B (5)A 14.①.C②.右偏③.左偏④.相同 15.(1)e=nBllosin ot;(2) 2nB0,3)m= 元n2B715o 2(R+) R+r 解：(1)电动势最大值为 Em =nBhlo 电动势瞬时值e的表达式为 e=E sin ot=nBllosin ot (2)电动势有效值为 H-E 2 由闭合电路欧姆定律，安培表的示数 1=E、 2nBl,o Rtr 2(R+） (3)线框转动的周期 T2π ① 外力驱动线框转动一周所做的功等于闭合回路中的焦耳热，则 W=O=I(R+r)T=IET 得 w=mB'PEo R+r 第9页/共14页 16.【答案】(1)160W;(2)300W2V,2240V;(3)4:1 【详解】(1)设降压变压器原、副线圈的电流分别为I3、I4,电动机恰能正常工作，有 D 8800 14= F用 A=40A U 220 根据理想变压器的变流比可知 L=4 L4仍 解得 I3=4A 所以输电线路上损耗的电功率 △P=I3R 解得 △P=160W (2)根据正弦式交变电流产生规律可知，最大值为 E=NBSo 代入数据解得 En=300v2V 根据理想变压器的变压比可知 U:m Ua na 解得 U3=2200V 升压变压器副线圈两端电压 U,=U:+I R 解得 U,=2240V 第10页/共14项 (3)根据理想变压器的变压比可知 U=m U,n 可得 U1=280V 升压变压器的原线圈输入功率 P=△P+P用 可得 P=8960W 根据 P=UI 解得 I1=32A 电机线圈内阻上消耗的热功率 P=IE-IU 可得 P.=640W 所以交流发电机线圈电阻？上的热功率与输电线上损耗的电功率之比 =41 AP 17.【答案】(1)4m/s2;(2)0.48J;0.05m;(3)最终能停下来，停下来并保持静止的位置 在距离磁场左边界0.05m的位置； 【解析】 【详解】(1)线框刚进入磁场左边界时 E=BLVo 1=g R F=BIL 第11页/共14页 F Q= m 解得小车的加速度大小 -4m/s2 (2)设线圈的b边穿过磁场时的速度为，则由动量定理 -BIL△t=w-wo iAt=BL·L R 解得 1=0.2m/s 则产生的焦耳热 e-mw-0侧 21 线圈αb边出离磁场后压缩弹簧，则 1 可得 x=0.05m (3)假设线圈b边能穿过磁场，则由动量定理 -nBL,L△t=v-wo 7A5=nBL·L nR 解得 v =2m/s 压缩弹簧后返回磁场的速度仍为2/s,设ab边能进入磁场的距离为s,则由动量定理 -nBI,L△t=0-w 1Ah =nBL.s nR 解得 5=0.05m 即线框最终停止，停止时ab边距离磁场右边界0.05m。 第12页/共14页 18.【答案】(1)10m;(2)F=t+4(N);(3)24J:(4)Y-%=4m/s 【详解】(1)设最大速度为m,当速度最大时，拉力F与安培力相等，则有 F=BImL 最大电动势为 E =BLVm 最大电流为 是料 联立解得 Vi =10m/s 设在运动过程中平均电流为了，取水平向右为正方向，对这一过程由动量定理可得 Fh-BILh =mVm 又知 d BLx R+R 由以上各式联立解得 x=10m (2)要使导体棒G做加速度大小为α=2ms2的匀加速直线运动，由法拉第电磁感应定律 得 E=B Lat 由闭合电路欧姆定律知 I= E BLat R点R+R 由牛顿第二定律可得 F-B.IL =ma 联立解得 第13页/共14页 F=t+4(N) (3)导体棒H解锁时导体棒G速度 =at,=12m/s 当导体棒H获得最大速度时，电路中电动势为零，则此时 BLV=B2L2V 则电流为零，故两棒受安培力为零，则系统合力为零，动量守恒，取水平向右为正方向，两 棒组成系统动量守恒，有 mvo my+mv 电路中产生的热量 1 ,21 Q=2-my-二%3 2 2 2 导体棒H产生的热量 0H= 联立各式代入数据可得 2a=24J (4)当电路稳定时，电路中电流恒定，则电动势恒定，安培力恒定，两棒的加速度相同， 对导体棒H有 B,IL,=ma 又 E BLVB2Lav2 I=R+R: R+R 联立解得 4-v2=4m/s 第14页/共14项