安徽省合肥市高二下学期返校考试物理试题
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、多选题
1.如图甲所示,理想变压器原副线圈的匝数比为22:1,图中电表均为理想的交流电表,与电压表V1串联的是一个理想二极管,开关S原来闭合,定值电阻R、R1、R2,其余电阻不计,从某时刻开始给原线圈加上如图乙所示的交变电压,则下列说法正确的是( )
A.断开S后,电压表V1读数不变,仍为10V
B.断开S后,电压表V2读数变大,电流表A2读数变小
C.断开S后,电阻R1的功率变小,电阻R的功率变大
D.断开S后,电流表A1读数变小,原线圈的输入功率变小
2.如图所示,螺线管内有平行于轴线的匀强磁场,规定图中箭头所示方向为磁感应强度B的正方向,螺线管与U型导线框cdef相连,导线框cdef内有一半径很小的金属圆环L,圆环与导线框cdef在同一平面内.当螺线管内的磁感应强度随时间按图示规律变化时( )
A.在t1-t2时间内,金属圆环L有收缩趋势
B.在t2时刻,导线框cdef内的感应电流最小
C.在t1时刻,导线框cdef内的感应电流最大
D.在t1- t2时间内,金属圆环L内有顺时针方向的感应电流
3.物理学通常有二个角度描述物理量A的变化快慢(1)相对于时刻的变化率 ;(2)相对于空间位置的变化率 ,然而在物理国际单位制下有一些物理量的变化率常常被定义成另一个物理量,下面所列物理量组合中属于“前者是后者的变化率”的是( )
A.速度与位移 B.加速度与速度 C.功率与能量 D.合力与动能
二、单选题
4.如图所示,先后以速度v1和v2匀速把一矩形线圈拉出有界匀强磁场区域,v1=2v2在先后两种情况下( )
A.线圈中的感应电流之比为I1:I2=2:1
B.线圈中的感应电流之比为I1∶I2=1:2
C.线圈中产生的焦耳热之比Q1:Q2=1:4
D.通过线圈某截面的电荷量之比q1∶q2=2:1
5.从1907年起,密立根就开始测量金属的遏止电压Uc与入射光的频率v的关系,由此算出普朗克常量h,并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较,以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。按照密立根的方法我们利用图1所示的装置进行实验,得到了某金属的Uc-v图像如图2所示。下列说法正确的是( )
A.该金属的截止频率约为
B.该金属的截止频率约为
C.该图像的斜率为普朗克常量
D.该图像的斜率为这种金属的逸出功
6.如图所示,磁感应强度为B的磁场均匀分布,一线框ABCD,面积为S,在CD边上接有一电容,现把线框以CD为轴,从上往下看顺时针方向以角速度ω旋转180°到虚线位置,在此过程中下列说法正确的是( )
A.电容器上电压随时间变化关系为U=BSωsinωt
B.电容器上板先带正电,后带负电
C.电流方向始终是A流向C
D.若把线框平移到虚线处过程中,电容器不带电
7.氢原子能级如图所示,当氢原子从n=3跃迁到n=2的能级时,辐射光的波长为656 nm。以下判断正确的是( )
A.氢原子从n=2跃迁到n=1的能级时,辐射光的波长大于656 nm
B.用波长为325 nm的光照射,可使氢原子从n=1跃迁到n=2的能级
C.一个处于n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线
D.用波长为633 nm的光照射,不能使氢原子从n=2跃迁到n=3的能级
8.理想变压器的原线圈接在电压恒定的交流电源上,此时的原、副线圈的匝数比为5:1,A、B两灯泡的额定电压都为U且正常发光.下列说法正确的是
A.两灯泡的电阻比为1:5 B.两灯泡的功率比为1:25
C.交流电源的电压为6U D.交流电源的电压为10U
9.处在匀强磁场中的闭合金属环从曲面上h高处滚下,又沿曲面的另一侧上升到最大高度,设环的初速度为零,摩擦不计,曲面处在图所示的磁场中,则此过程中( )
A.环滚上的高度小于h
B.环滚上的高度等于h
C.由于环在作切割磁感线运动,故环中有感应电流产生
D.环损失的机械能等于环产生的焦耳热
10.如图所示,在光滑水平桌面上放一条形磁铁,分别将大小相同的铁球、铝球和木球放在磁铁的一端且给它一个初速度,让其向磁铁滚去,观察小球的运动情况( )
A.都做匀速运动
B.铁球、铝球都做减速运动
C.铁球做加速运动,铝球做减速运动
D.铝球、木球做匀速运动
三、实验题
11.(1)如图甲所示的一把游标20等分度游标卡尺,其读数为:___________cm
(2)如图乙是螺旋测微器,其读数为:___________mm
12.一电阻标签被腐蚀,某实验小组想要通过实验来测量这个电阻的阻值,实验室准备有如下实验器材:
A.电池组(电动势约,内阻可忽略);
B.电压表V(,内阻约);
C.电流表A(,内阻为);
D.滑动变阻器(最大阻值);
E.滑动变阻器(最大阻值);
F.电阻箱();
G.多用电表;
H.开关一个,导线若干。
(1)粗测电阻。把多用电表的选择开关旋转到欧姆挡“”位置,短接红、黑表笔进行调零,然后测量待测电阻,多用电表的示数如图甲所示,则多用电表的读数为_______。
(2)实验小组选择器材用伏安法进一步测量电阻的阻值,首先要把电流表改装成的电流表,电阻箱应调节到______。
(3)请设计电路并在图乙所示的方框中画出电路图,要求易于操作,便于测量,并标出所选器材的符号______。
(4)小组在实验中分别记录电流表和电压表的示数,并在坐标纸上描点如图丙所示,请正确作出关系图线_________,由图线可求得待测电阻阻值_________。(保留三位有效数字)
四、解答题
13.某发电机输电电路的简图如图所示,发电机的矩形线框ABCD处于磁感应强度大小为B=的水平匀强磁场中,线框面积为S=0.25m2,匝数为100匝,电阻不计.线框绕垂直于磁场的轴OO 以角速度ω=100πrad/s匀速转动,并与升压变压器的原线圈相连,升压变压器原、副线圈的匝数之比1:20 ,降压变压器的副线圈接入若干“220V,100W”的灯泡,两变压器间的输电线总电阻R=20Ω,变压器均为理想变压器.当发电机输出功率为时,灯泡正常发光.
(1)从线框平面与磁感线垂直时开始计时,写出线框中感应电动势随时间变化的关系式.
(2)求降压变压器原、副线圈的匝数之比.
14.如图所示,水平放置的平行金属导轨相距l=0.5m,左端接一电阻R=0.2Ω,有一磁感应强度B=0.4T的匀强磁场,方向垂直于导轨平面。导体棒ab垂直放在导轨上,并能无摩擦地沿导轨滑动,导轨和导体棒的电阻均可忽略不计,当ab以v=4m/s的速度水平向右匀速滑动时,求:
(1)ab棒中感应电动势的大小;
(2)回路中感应电流的大小;
(3)维持ab棒做匀速运动的水平外力F的大小。
15.如图所示,在范围很大的水平向右的匀强电场中,一个电荷量为-q的油滴,从A点以速度v竖直向上射入电场.已知油滴质量为m,重力加速度为g,当油滴到达运动轨迹的最高点时,测得它的速度大小恰为v/2,问:
(1)电场强度E为多大
(2)A点至最高点的电势差为多少
16.如图所示,固定光滑金属导轨间距为L,导轨电阻不计,上端a、b间接有阻值为R的电阻,导轨平面与水平面的夹角为θ,且处在磁感应强度大小为B、 方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中.质量为m、电阻为r的导体棒与固定弹簧相连后放在导轨上.初始时刻,弹簧恰处于自然长度,导体棒具有沿导轨向上的初速度v0.整个运动过程中导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触.已知弹簧的劲度系数为k,弹簧的中心轴线与导轨平行.
(1)求初始时刻通过电阻R的电流I的大小和方向;
(2)当导体棒第一次回到初始位置时,速度变为v,求此时导体棒的加速度大小a.
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参考答案:
1.BD
【解析】
【详解】
副线圈的电压由原线圈的电压和变压比决定,则知副线圈的电压不变,则断开S后,电压表读数不变,设电压表读数为U.由图知,原线圈的电压,由,得副线圈的电压.理想二极管有单向导电性,根据有效值的定义得,解得:,故A错误.断开S后,电压表读数不变,根据串联电路分压规律知,电压表读数变大.副线圈的总电阻增大,总电流减小,则电流表读数变小,故B正确.断开S后,电阻的电压变大,功率变大.电阻R的电流变小,功率变小,故C错误.断开S后,电流表读数变小,电流表读数也变小,变压器的输出功率变小,则原线圈的输入功率变小,故D正确.故选BD.
【点睛】理想二极管有单向导电性,根据有效值的定义求电压表读数.断开S后,电压表读数不变,根据欧姆定律分析电流表读数变化,进而判断出电流表读数变化.结合功率公式分析输出功率的变化,再判断输入功率的变化.
2.AD
【解析】
【详解】
在t1-t2时间内,穿过L的磁通量的变化率增加,感应电动势变大,导线框cdef中的电流增强,则L内的磁场增强,由愣次定律可以确定L必须减小面积以达到阻碍磁通量的增加,故有收缩的趋势,故A正确.由B-t图知,在t2时刻,磁感应强度为零,但是磁通量的变化率最大,则感应电流最大.B错误;由B-t图知,t1时刻磁通量的变化率为零,则感应电流为零;故C错误.在t1-t2时间内,磁通量的变化率不断变大,则线圈内的感应电流不断变大,根据楞次定律,在线圈中的电流方向f到c,根据右手螺旋定则,穿过圆环的磁通量向外增大,则根据楞次定律,在金属圆环中产生顺时针方向的感应电流.故D正确.故选AD.
点睛:解决本题的关键掌握楞次定律判断感应电流的方向,右手螺旋定则判断电流和周围磁场方向的关系.
3.BCD
【解析】
【详解】
A.根据知,速度是位置的变化量随时间的变化率,是描述位置变化快慢的,不是描述位移变化快慢的,故A错误;
B.速度相对于时刻的变化率是加速度,故B正确;
C.根据可知,功率是能量的变化率,故C正确;
D.根据可知,合力是动能变化量随位移的变化率,故D正确。
故选BCD。
4.A
【解析】
【分析】
【详解】
AB.线圈中的感应电流为
则感应电流与速度成正比,所以线圈中的感应电流之比为I1:I2=2:1,则A正确;B错误;
C.线圈中产生的焦耳热为
则线圈中产生的热量与速度成正比,所以线圈中产生的焦耳热之比Q1:Q2=2:1,则C错误;
D.通过线圈某截面的电荷量为
则通过线圈的电荷量与速度无关,所以通过线圈某截面的电荷量之比q1∶q2=1:1,则D错误;
故选A。
5.A
【解析】
【分析】
【详解】
AB.当Uc=0时,可解得
此时读图可知,,即金属的截止频率约为4.32×1014Hz,在误差范围内,B错误,A正确;
CD.设金属的逸出功为,截止频率为,则有
光电子的最大初动能与遏止电压的关系为
光电效应方程为
联立解得
故Uc与ν图像的斜率为,CD错误。
故选A。
6.A
【解析】
【详解】
A.由于是从中性面开始计时,AB边产生的电动势瞬时值表达式为,故电容器上电压随时间变化关系为,A正确;
B.前1/4周期电容器充电,后1/4周期电容器放电,上板始终带正电,B错误;
C.前1/4周期电容器充电,电流方向是A流向C;后1/4周期电容器放电,电流方向是C流向A,C错误;
D.移动过程中,AB边会切割磁感线产生电动势的大小为BLv,而C和上极板间的线框切割磁感线产生的电动势为,A的电势大于C的电势,从而对电容器充电,D错误。
故选A。
7.D
【解析】
【分析】
【详解】
A.从n=3跃迁到n=2的能级时,辐射光的波长为656nm,而当从n=2跃迁到n=1的能级时,辐射能量更多,则频率更高,由
知波长小于656nm,A错误;
B.当从n=1跃迁到n=2的能级,吸收的能量
则吸收光的波长是
小于325nm,B错误;
C.一个氢原子只有一个电子能跃迁,同一时刻只能出现在一个能级上,则逐级向下跃迁产生的谱线最多为2种,C错误;
D.当氢原子从n=3跃迁到n=2的能级时,辐射光子的波长为656nm,用波长633nm小于656nm的光照射,其能量大于波长为656nm的能量,因此不能使氢原子从n=2跃迁到n=3的能级,D正确。
故选D。
8.C
【解析】
【详解】
.AB由原、副线圈的匝数比为5:1可知,原副线圈中的电流之比为1:5,即两个灯泡中的电流之比也为1:5,又因为额定电压相同,所以电阻之比为5:1,功率之比为1:5,AB错误;
CD.由于两线圈的匝数比为5:1,所以原线圈两端的电压为5U,又因为A灯泡两端的电压也为U,所以交流电源的电压为6U,C正确,D错误.
9.B
【解析】
【详解】
环在磁场中运动过程中,穿过环的磁通量不变,不产生感应电流,不产生电能,环的机械能守恒,因此环滚上的高度等于h;故选B.
10.C
【解析】
【详解】
磁化是指磁性物质带有了磁性,铁属于磁性物质所以被磁化了,铝不是,但是金属,所以会有涡流产生,而木球既不会被磁化也不会产生电磁感应现象.铁球将加速运动,其原因是铁球被磁化后与磁铁之间产生相互吸引的磁场力,铝球将减速运动,其原因是铝球内产生了感应电流,感应电流的磁场阻碍相对运动,木球将匀速运动,其原因是木球既不能被磁化,也不能产生感应电流,所以磁铁对木球不产生力的作用.所以C正确,ABD错误.
11. 5.235 2.150
【解析】
【详解】
[1]游标卡尺的主尺读数为52mm,游标尺上第7个刻度与主尺上某一刻度对齐,故其读数为
0.05×7mm=0.35mm
所以最终读数为
52mm+0.35mm=52.35mm=5.235cm
[2]螺旋测微器的固定刻度读数为2mm,可动刻度读数为
0.01×15.0mm=0.150mm
所以最终读数为
2mm+0.150mm=2.150mm
12. 9.0 5.0 10.0(9.90~10.2均可)
【解析】
【详解】
(1)[1]欧姆挡读数乘以倍率得到测量值,即多用电表的读数为
(2)[2]将电流表量程扩大200倍,则需并联的电阻箱阻值为
(3)[3]根据要求,滑动变阻器需采用分压式接法,选总阻值较小的,同时因电流表已改装成合适的量程,并且已知其内阻,故采用电流表内接法,电路图如答图1所示
(4)[4]根据题图丙描绘的点,用直线进行拟合,注意让尽可能多的点在直线上,若有不在直线上的点,则应大致分布在直线两侧,偏离直线较远的点舍去,如答图2所示
[5]由实验原理得
解得待测电阻
由于误差9.90~10.2均可
13.(1);(2)240:11
【解析】
【详解】
(1)矩形闭合导线框ABCD在匀强磁场中转动时,产生的交流电的最大值为:
Em=nBωS=100××0.25×100πV=250V
在图位置开始计时线圈应产生正弦交流电瞬时值:e=Emsinωt=250sin100πt(V)
(2)发电机输出的电压U1==250V
则升压变压器副线圈两端的电压U2==5000V
发电机输出的电功率P= 5×104 W,则输电电流为:I=P/U2=10A
输电线电压损失△U损=IR=10×20V=200V
降压变压器原线圈上的电压:U3=U2-△U损=5000V-200V=4800V
据题意灯泡正常发光可知:U4=220V,所以降压变压器的匝数比为:n3:n4=U3:U4=240:11
14.(1);(2);(3)
【解析】
【详解】
(1)根据法拉第电磁感应定律,ab棒中感应电动势为
(2)根据闭合电路欧姆定律,感应电流大小为
(3)当ab棒向右匀速滑动时,ab棒中有由b向a的电流,根据左手定则可知ab棒所受的安培力水平向左,为维持ab棒做匀速运动,应施加一个与安培力等值反向的水平外力,即
15.(1) (2)
【解析】
【详解】
油滴在竖直方向上:
油滴在水平方向上:
可得
油滴在水平方向上:
可得:
16.(1) 电流方向为b→a (2)gsin θ-
【解析】
【详解】
(1)导体棒产生的感应电动势为:E1=BLv0
根据闭合电路欧姆定律得通过R的电流大小为:
根据右手定则判断得知:电流方向为b→a
(2)导体棒第一次回到初始位置时产生的感应电动势为:E2=BLv
根据闭合电路欧姆定律得感应电流为:
导体棒受到的安培力大小为:F=BIL= ,方向沿斜面向上;导体棒受力如图所示:
根据牛顿第二定律有:mgsin θ-F=ma
解得:a=gsin θ-
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