四川省彭州市高二下学期开学考试物理试题（word版含答案）

四川省彭州市高二下学期开学考试物理试题
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、多选题
1．如图所示一正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，沿着OO′观察，线圈沿逆时针方向转动。已知匀强磁场的磁感应强度为B，线圈匝数为n，边长为l，电阻为R，转动的角速度为ω。则当线圈转至图示位置时(　　)
A．线圈中感应电流的方向为abcda B．穿过线圈的磁通量为0
C．线圈中的感应电流为 D．穿过线圈磁通量的变化率为0
2．如图所示，用绝缘细线悬挂的单摆，摆球带正电，悬挂于O点，摆长为l，当它摆过竖直线OC时便进入或离开匀强磁场，磁场方向垂直于单摆摆动的平面向里，A，B点分别是最大位移处．下列说法中正确的是(　　)
A．A点和B点处于同一水平面
B．A点高于B点
C．摆球在A点和B点处线上的拉力大小相等
D．单摆的振动周期仍为
E．单摆向右或向左摆过D点时，线上的拉力大小相等
3．如图所示，水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，间距为L＝1.0 m，一端通过导线与阻值为R＝1.0Ω的电阻连接；导轨上放有质量m＝1.0 kg的金属杆（如图甲），金属杆与导轨的电阻忽略不计；匀强磁场竖直向下。用与导轨平行的拉力F作用在金属杆上，使杆运动。当改变拉力的大小时，相对应杆稳定运动时的速度v也会变化。已知v和F的关系如图乙所示。（取重力加速度g＝10 m/s2），则（　　）
A．杆稳定运动时的速度与其受到的拉力成正比
B．该磁场磁感应强度B为1T
C．导轨与金属杆之间的动摩擦因数为μ＝0.2
D．图线在横轴的截距表示金属杆与导轨间的阻力大小
4．如图所示，在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，两根足够长的平行光滑金属轨道MN、PQ固定在水平面内，相距为L，轨道左端MP间接一电容器，电容器的电容为C，一质量为m的导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上，与轨道接触良好，轨道和导体棒的电阻均不计．导体棒在水平向右的恒力F的作用下从静止开始运动，下列说法正确的是
A．导体棒做变加速直线运动
B．导体棒做匀加速直线运动
C．经过时间t，导体棒的速度大小为
D．经过时间t，导体棒的速度大小为
5．如图甲所示是一种振动发电装置的示意图，半径为r=0.1m、匝数n=20的线圈位于辐向分布的磁场中，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布（其右视图如图乙所示），线圈所在位置的磁感应强度的大小均为B=T，线圈电阻为R1=0.5Ω，它的引出线接有R2=9.5Ω的小电珠L，外力推动线圈框架的P端，使线圈沿轴线做往复运动，线圈运动速度v随时间t变化的规律如图丙所示（摩擦等损耗不计），则（　　）
A．小电珠中电流的峰值为0.16A
B．小电珠中电流的有效值为0.16A
C．电压表的示数约为1.5V
D．t=0.1s时外力的大小为0.128N
二、单选题
6．某弹簧振子沿x轴做简谐运动，其振动图像如图所示，下列描述正确的是（　　）
A．时，振子的速度为零，加速度为负的最大值
B．时，振子的速度为负，加速度为正的最大值
C．时，振子的速度为负的最大值，回复力为零
D．时，振子的速度为正，回复力为负的最大值
7．如图所示的半波正弦交流电，它的有效值是（　　）
A．2A B．A C．A D．1A
8．如图所示，水平金属圆盘置于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中，圆盘绕金属转轴OO′以角速度ω沿顺时针方向匀速转动，铜盘的中心及边缘处分别用金属滑片与一理想变压器的原线圈相连．已知圆盘半径为r，理想变压器原、副线圈匝数比为n，变压器的副线圈与一电阻为R的负载相连．不计铜盘及导线的电阻，则下列说法正确的是 （ ）
A．变压器原线圈两端的电压为Bωr2
B．变压器原线圈两端的电压为1/2Bωr2
C．通过负载R的电流为
D．通过负载R的电流为
9．如图所示电路中，L是一个带铁芯的线圈，直流电阻不计，合上开关S，电路稳定时两灯泡都正常发光，且亮度相同，则（　　）
A．A灯电阻小于B灯电阻 B．闭合开关S，A灯逐渐变亮
C．断开开关S，A灯立即熄灭 D．断开开关S，B灯闪亮一下后熄灭
10．如图是交流发电机的示意图．线圈abcd在磁场中匀速转动产生交流电．线圈的ab边和cd边连在两个金属滑环上，两个滑环通过金属片做的电刷和外电路相连．当线圈沿逆时针方向转动时，关于电流方向以下判断正确的
A．当线圈转到图甲的位置时，线圈中的电流方向为d-c-b-a
B．当线圈转到图乙的位置时，线圈中的电流方向为a-b-c-d
C．当线圈转到图丙的位置时，线圈中的电流方向为d-c-b-a
D．当线圈转到图丁的位置时，线圈中的电流方向为a-b-c-d
三、实验题
11．某物理实验小组在“用单摆测定重力加速度”的实验中进行了如下的操作：
(1)以下关于本实验的措施中正确的是_____。
A．摆角应尽量大些
B．摆线应适当长些
C．摆球应选择密度较大的实心金属小球
D．用停表测量周期时，应从摆球摆至最高点时开始计时
(2)实验小组的甲同学用游标卡尺测摆球的直径，示数如图所示，则摆球直径是_____。
(3)该实验小组实验时，测得摆线长为，小球的直径甲同学已经在第(2)问中测出，单摆完成50次全振动所用的时间为（）则重力加速度大小_____。（结果保留三位有效数字）
(4)实验小组中乙同学和丙同学在运用图像法处理实验数据时，乙同学实验后方才发现自己测量摆长时忘了加上摆球的半径，已知图中虚线②、③与平行，则乙同学当时作出的图象应该是图中虚线_____。
四、解答题
12．如图所示，两金属杆和的长均为，电阻均为，质量分别为和、用两根质量和电阻均可忽略的不可伸长的柔软导线将它们连成闭合回路，并悬挂在水平、光滑、不导电的圆棒两侧，在图中虚线下方有足够深广的匀强磁场，磁感应强度大小为，方向与回路平面垂直，此时，金属杆处于磁场中，现从静止开始释放金属杆，经过一段时间，尚未到达而即将到达磁场的上边界时，其加速度已变为零（金属杆尚未离开磁场），这一过程中金属杆产生的焦耳热为.
（1）判断金属杆中的电流方向，并说明判断依据
（2）求金属杆刚到达磁场边界时的速度的大小；
（3）计算此过程中金属杆移动的距离和通过导线截面的电荷量；
（4）通过推理分析金属杆进入磁场而尚未离开磁场可能出现的运动情况（加速度与速度的变化情况，只需文字说明，不需要计算）.
13．两根金属导轨平行放置在倾角为θ=30°的斜面上，导轨左端接有电阻R=10，导轨自身电阻忽略不计。匀强磁场垂直于斜面向上，磁感强度B=0. 5T。质量为m=0. 1kg、电阻可不计的金属棒由静止释放，沿导轨下滑，如图所示，设导轨足够长，导轨宽度L=2m，金属棒ab下滑过程中始终与导轨接触良好，当金属棒下滑h=3m时，速度恰好达到最大速度2m/s，求此过程中电阻R产生的热量。
14．如图所示为远距离输电的装置，理想变压器B1、B2的变压比分别为1∶4和5∶1，交流电源的内阻r=1Ω，三只灯泡的规格均为“6 V 1 W”，输电线总电阻为10 Ω。若三只灯泡都正常发光，则交变电源的电动势E为多大？
15．如图所示的电路中，电源电动势E=9V，电阻R1=2.5Ω，R2=3Ω，滑动变阻器R的最大阻值是6Ω．当滑动变阻器R连入电路中的阻值调到3Ω时，理想电流表的示数为2A．求：
（1）电源的内阻．
（2）调节变阻器的阻值，电流表的示数发生变化但没有超过量程，求电流表示数的最大值和最小值．
（3）当滑动变阻器R连入电路中的阻值调到6Ω时，变阻器R的耗电功率是多大？
试卷第页，共页
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参考答案：
1．BC
【解析】
【详解】
BD．图示位置，线圈平面与磁场平行，所以穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大，B正确，D错误;
A．此时由右手定则可知电流方向为adcba，A错误;
C．由峰值表达式，所以，图示位置感应电流等于峰值，C正确。
故选BC。
2．ACD
【解析】
【详解】
摆球运动过程中机械能守恒，所以A，B在同一高度．选项A正确，B错误；球在B点不受洛伦兹力，与球在A点时受拉力大小相等，选项C正确；球在磁场中运动时虽然受洛伦兹力，但洛伦兹力总与速度方向垂直，不能提供回复力，所以不改变振动的周期，选项D正确；单摆向右或向左摆过D点时，速度大小相等，但洛伦兹力的方向相反，所以线上的拉力不相等，选项E错误．
【点睛】本题中小球在复合场运动，洛伦兹力不做功，其机械能仍然守恒，洛伦兹力不改变小球运动的快慢．但要注意洛伦兹力方向与速度有关，速度反向，洛伦兹力方向也相反．
3．CD
【解析】
【详解】
A．设导轨与金属杆之间的动摩擦因数为μ，根据共点力的平衡条件可得
F-μmg=BIL
而
整理可得
F=μmg+
图象可知v-F图象在F方向上截距不为零，金属杆受到的拉力与速度成一次函数关系，不是正比例关系，故A错误；
BC．从图象上分别读出两组F、v数据，即当F=4N时，速度v=4m/s，当F=8N时，速度v=12m/s；代入上式求得
B=T
μ=0.2
故B错误，C正确；
D．由此可知v=0时，F=μmg，则图线在横轴的截距表示金属杆与导轨间的阻力大小，故D正确。
故选CD。
4．BC
【解析】
【详解】
导体棒ab向右加速运动，在极短时间内，导体棒的速度变化，根据加速度的定义，电容器增加的电荷，根据电流的定义，解得，导体棒ab受到的安培力，根据牛顿第二定律，解得：，故AD错误，BC正确；故选BC．
【点睛】接电容器，导体棒稳定后做匀加速直线运动，根据，Q=It、、牛顿第二定律列式得到加速度的大小．
5．AD
【解析】
【详解】
AB．由题意及法拉第电磁感应定律知道，线圈在磁场中做往复运动，产生的感应电动势的大小符合正弦曲线变化规律，线圈中的感应电动势的峰值为
Em＝nBlv＝nB·2πrvm
故小电珠中电流的峰值为
选项A正确，B错误；
C．电压表示数为
U＝·R2≈1.07 V
选项C错误；
D．当t＝0.1 s也就是时，外力的大小为
F＝nB·2πrIm＝0.128 N
选项D正确．
故选AD。
6．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．t＝1s时，振子位于正向位移最大处，速度为零，加速度为负向最大，故A正确；
B．t＝2s时，振子位于平衡位置并向x轴负方向运动，速度为负向最大，加速度为零，故B错误；
C．t＝3s时，振子位于负向位移最大处，速度为零，回复力为正向最大，故C错误；
D．t＝4s时，振子位于平衡位置并向x轴正方向运动，速度为正向最大，回复力为零，故D错误。
故选A。
7．D
【解析】
【分析】
【详解】
由有效值的定义可得
解得
故D正确，ABC错误。
故选D。
8．B
【解析】
【详解】
试题分析：变压器原线圈两端的电压为圆盘产生的电动势，即E=Br×ωr=Bωr2，选项B正确，A错误；因为变压器初级电压恒定，故次级电压为零，通过负载电阻R的电流为零，选项CD错误；故选B.
考点：法拉第电磁感应定律；变压器.
9．B
【解析】
【详解】
A．因为L直流电阻不计，合上开关S，电路稳定时两灯泡都正常发光，且亮度相同，可知两灯电阻相同，选项A错误；
B．闭合开关S，线圈L中产生自感电动势阻碍电流的增加，可知A灯逐渐变亮，选项B正确；
CD．断开开关S，则通过B灯的电流立即消失，而由于线圈L中产生自感电动势阻碍电流的减小，则通过L的电流要在A灯和B灯中重新组成回路，使得两灯均慢慢熄灭，因电键S闭合稳定时，通过两灯的电流相等，则当断开开关S时，B灯不会闪亮，选项CD错误。
故选B。
10．B
【解析】
【详解】
甲丙图中，ab和cd边运动方向与磁感线方向平行，不切割磁感线，所以没有电流产生，故AC错误；当线圈转到图乙的位置再运动时，通过线圈的磁通量变大，根据电磁感应定律，可知产生的感应磁场的方向与原磁场方向相反，再根据右手定则可以判断电流方向为：a→b→c→d，故B正确；同理可以判断当线圈转到图丁的位置时，线圈中的电流方向为a→d→c→b，故D错误．故选B.
点睛：此题主要考查了发电机的工作原理．要知道发电机是根据电磁感应原理制成的．感应电流的方向与导体切割磁感线的方向有关，能够通过线圈的转动情况，判断线圈中产生的感应电流放向的变化．
11． BC 20.4 9.70 ③
【解析】
【详解】
(1)[1]A．摆角不应过大，否则单摆就不是简谐振动，一般不超过5°，选项A错误；
B．摆线应适当长些，有利于减小实验误差，选项B正确；
C．摆球应选择密度较大的实心金属小球，以减小振动中的相对阻力，选项C正确；
D．用停表测量周期时，应从摆球摆至最低点时开始计时，选项D错误；
故选BC。
(2) [2]摆球直径是2cm+0.1mm×4=20.4mm；
(3)[3]单摆振动的周期为
摆长
根据
解得
(4) [4]若测量摆长时忘了加上摆球的半径，则T2-L关系为
则乙同学当时作出的图象应该是图中虚线③。
12．（1）由D→C （2） （3）
（4）杆以速度进入磁场时，由于也受安培力，系统受到的安培力（阻力）突然增大，系统开始减速，速度减小，安培力也减小，则系统加速度减小，故系统做加速度不断减小的减速运动
【解析】
【详解】
（1）根据楞次定律或右手定则可知，金属杆中的电流方向由D→C；
（2）棒达到磁场边界时，加速度为零，系统处于平衡状态，
对棒：，
对棒：，
又.
解得.
（3）对于和构成的系统，由能量守恒定律可知，两杆中产生的总热量等于整个系统损失的机械能，有，
解得
通过导线截面的电荷量.
（4）杆以速度进入磁场时，由于也受安培力，系统受到的安培力（阻力）突然增大，系统开始减速，速度减小，安培力也减小，则系统加速度减小，故系统做加速度不断减小的减速运动.
13．1J
【解析】
【详解】
当金属棒速度恰好达到最大速度时
据法拉第电磁感应定律
E=BLv
据闭合电路欧姆定律
下滑过程据动能定理得
解得
W=1J
此过程中电阻R产生的热量
Q=W=1J
14．8.15V
【解析】
【详解】
设变压器B1的原线圈电压为U1，副线圈电压为U2，变压器B2的原线圈电压为U3，副线圈电压为U4，通过B1原线圈的电流为I1，输电线中的电流为I2，B2副线圈中的电流为I3，根据题意得
U4＝6 V
而
对B2，由电流关系得
I2＝I3＝0.1 A
线路上损失的电压为
ΔU线＝I2R线＝1 V
由线路上的电压关系得
U2＝ΔU线＋U3=31V
将有关数据代入得
U1＝7.75 V
再对B1使用电流关系
I1n1＝I2n2
求得
I1＝0.4 A
最后由闭合电路欧姆定律得
E＝I1r＋U1＝8.15 V
15．（1）0.5Ω；（2）3A；1.8A；（3）2.16W
【解析】
【分析】
【详解】
（1） 设电源的内阻为r，当滑动变阻器R连入电路中的阻值调到3Ω时，设其阻值为R3，电流表的示数为I1，外电路的总电阻为R外1，则R3=3Ω，I1=2A
由闭合电路欧姆定律得
解得
r=0.5Ω
（2）当变阻器R连入电路中的阻值调到最小值0时，设外电路的总电阻为R外2，分析可知
此时电流表的示数取最大值，设为Im，由闭合电路欧姆定律得
解得
Im=3A
当变阻器R连入电路中的阻值调到最大值R4=6Ω时，设外电路的总电阻为R外3，则：
分析可知，此时电流表的示数取最小值，设为Imin，由闭合电路欧姆定律得：
解得
Imin=1.8A
（3） 当变阻器R连入电路中的阻值调到最大值R4=6Ω时，设其中的电流IR，则
设其耗电功率为PR，由电功率公式得
解得
PR=2.16W
【名师点睛】
考查串并联电阻的阻值求解，掌握闭合电路欧姆定律的应用，理解电功率的表达式内容，注意准确运算是解题的关键．
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