福建省福州市福清西山学校2023-2024学年高二下学期开学检测物理试题（含答案）
文档属性
| 名称 | 福建省福州市福清西山学校2023-2024学年高二下学期开学检测物理试题（含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 877.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-02-28 22:58:35 | ||
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文档简介
福清西山学校2023-2024学年高二下学期开学检测物理试卷
（考试时间：75分钟）
一、单项选择题（共4小题，每小题4分，共16分。每小题只有一个选项是正确的）
1．一理想变压器其原、副线圈匝数比n1：n2=4：1，原线圈两端连接光滑导轨，副线圈与电阻R组成闭合回路，直金属棒MN在匀强磁场中沿导轨向左匀速切割磁感线时，电流表A1的示数是12mA，那么电流表A2的示数是（ ）
A．48mA B．3mA C．0 D．与负载R的值有关
2．如图，空间某区域内存在沿水平方向的匀强磁场，一正方形闭合金属线框自磁场上方某处自由释放后穿过磁场，整个过程线框平面始终竖直．线框边长小于磁场区域上下宽度。若不计空气阻力，以线框刚进入磁场时为计时起点，下列描述线框所受安培力F随时间t变化的图像中，不正确的是（ ）
A． B． C. D．
3．如图所示，电子经电压U加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，在磁场中转半个圆周后打在P点，通过调节电压U可以控制P点的位置，设OP=x，能够正确反映U与x关系的图象是（ ）
A．B． C． D．
4．如图所示，在屏MN的上方有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。P为屏上的一小孔，PC与MN垂直．一群质量为m、带电荷量为-q的粒子（不计重力），以相同的速率v，从P处沿垂直于磁场的方向射入磁场区域。粒子入射方向在与磁场B垂直的平面内，且散开在与PC夹角为θ的范围内。则在屏MN上被粒子打中的区域的长度为（ ）
A． B． C． D．
二、双项选择题（共4小题，每小题6分，共24分。每一小题中全选对得6分，选对但不全得3分，有错选或不选得0分）
5．1831年10月28日，法拉第展示了人类历史上第一台发电机—法拉第圆盘发电机，其原理如图所示，水平向右的匀强磁场垂直于盘面，圆盘绕水平轴C以角速度ω匀速转动，铜片D与圆盘的边缘接触，圆盘、导线和阻值为R的定值电阻组成闭合回路。已知圆盘半径为L，圆盘接入CD间的电阻为，其他电阻均可忽略不计，下列说法正确的是（ ）
A．回路中的电流方向为b→a B．C、D两端的电势差为
C．定值电阻的功率为 D．圆盘转一圈的过程中，回路中的焦耳热为
6．图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕着垂直于磁场方向的轴匀速转动。线圈的匝数匝、电阻，线圈的两端与的电阻连接，电流表为理想电表，熔断器电阻忽略不计。从时刻开始计时，穿过每匝线圈的磁通量随时间t按如图乙所示的规律变化。下列说法正确的是（ ）
A．时，电流表示数为零
B．时，发电机线圈平面与磁场方向垂直
C．通过熔断器的电流为
D．从到，通过R的电荷量为
7．如图所示，一理想自耦变压器线圈AB绕在一个圆环形闭合铁芯上，左端输入正弦交流电压，、 为相同的灯泡，其电阻均为且恒定不变，定值电阻的阻值为灯泡阻值的。当滑片P处于如图所示位置时，AB端与PB端匝数比为，、闭合时，两灯泡均正常发光。下列说法正确的是（ ）
A．灯泡正常发光的电流为
B．灯泡正常发光的电功率为
C．、均闭合时，将P沿顺时针方向转动，一定变暗
D．断开，闭合，将P沿逆时针方向转动（灯泡一直没有损坏），定值电阻消耗的电功率一定是先变大后变小
8．如图是某种电磁泵模型，泵体是一个长方体，ab边长为L1，左右两侧面是边长为L2的正方形，泵体处在垂直向外、磁感应强度为B的匀强磁场中，泵体上下表面接电动势为U的电源(内阻不计)。若泵稳定工作时理想电流表示数为I，泵和水面高度差为h，液体的电阻率为ρ，t时间内抽取液体的质量为m，不计液体在流动中和管壁之间的阻力，重力加速度为g，则（ ）
A．泵体上表面应接电源负极
B．电磁泵不加导电剂也能抽取纯水
C．电磁泵对液体产生的推力大小为BIL2
D．质量为m的水离开泵时的动能为UIt－mgh－I2t
三、填空题填空题(每空2分 ，共16分）
9．（1）完成读数： cm。
（2）完成读数： mm；
10．把一量程6 mA、内阻100 Ω的电流表改装成欧姆表，电路如图所示，现备有如下器材：A．电源E=3 V（内阻不计）；B．变阻器0~100 Ω；C．变阻器0~500 Ω；D．红表笔；E.黑表笔。
（1）电流计满偏时欧姆表内阻为 ，变阻器选用 。（填B或者C）
（2）红表笔接 端。
（3）电流表2mA刻度处换成电阻刻度，其电阻值应为 ；
11．小明用实验来探究自行车测速码表用的霍尔元件中自由电荷的电性。如图所示，设NM方向为x轴，沿EF方向（y轴）通入恒定电流I，垂直薄片方向（z轴）加向下的磁场B，测得沿 （填“x”或“z”）轴方向会产生霍尔电压，如果自由电荷为负电荷，则 （真“M”或“N”）板电势高。
四、实验题（13题每空1分，14每空2分，共14分）
12．在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。
(1)观察变压器的铁芯，它的结构和材料是 ；（填字母）
A．整块硅钢铁芯 B．整块不锈钢铁芯
C．绝缘的铜片叠成 D．绝缘的硅钢片叠成
(2)观察两个线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数 ；（填“多”或“少”）
(3)以下给出的器材中，本实验需要用到的是 ；（填字母）
A． B． C． D．
(4)为了人生安全，低压交流电源的电压不要超过 ；（填字母）
A．2V B．12V C．50V
(5)实验中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为3.0V，则原线圈的输入电压可能为 ；（填字母）
A．1.5V B．6.0V C．9.0V
(6)本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是 。（填字母）
A．控制变量法 B．等效替代法 C．整体隔离法
13．某实验探究小组利用下列实验器材测量电池的电动势和内阻。
A．待测电池 B．灵敏电流表G（满偏电流为Ig，内阻为rg）
C．电阻箱R D．各种型号的定值电阻 E．开关及导线若干
(1)为了满足实验要求，该实验小组首先把现有的灵敏电流表量程扩大为原来的3倍，应并联一个阻值为 的定值电阻（用rg表示）。
(2)利用改装后的电流表和上述器材，采用图甲所示电路来测电源的电动势和内阻。
①实验时，在闭合开关前，电阻箱的阻值应调至 （选填“最大值”或“最小值”）。
②图乙是由实验数据绘出的R—（其中I为灵敏电流表G的示数）图像，该直线与横轴的截距为a，与纵轴的截距为-ｂ，根据图像及条件可求得电源的电动势E＝ ，内阻r＝ （用字母a、b、rg表示）。
五、解答题（共30分）
14（8分）．如图所示，矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小为的水平匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动，线框共10匝，面积，电阻，通过导线与一阻值R=49 的定值电阻相连，所有电表均为理想交流电表。（计算结果可保留根号）
（1）将图示时刻记为，写出该正弦式交流电电动势的瞬时值表达式；
（2）时，电压表、电流表的示数；
（3）过程流过电阻R的电荷量。
(4)转动一周的过程中，整个电路产生的热量
15．(10分）如图所示，固定在水平面上间距为l的两条平行光滑金属导轨，垂直于导轨放置的两根金属棒MN和PQ长度也为l、电阻均为R，两棒与导轨始终接触良好。MN两端通过开关S与电阻为R的单匝金属线圈相连，线圈内存在竖直向下均匀增加的磁场，磁通量变化率为常量k。图中虚线右侧有垂直于导轨平面向下的匀强磁场（MN所在处无磁场），磁感应强度大小为B。PQ的质量为m，金属导轨足够长，电阻忽略不计。
（1）闭合S，若使PQ保持静止，需在其上加多大的水平恒力F，并指出其方向；
（2）断开S，PQ在上述恒力作用下，由静止开始到速度大小为v的加速过程中流过PQ的电荷量为q，求金属棒PQ通过的位移x及该过程安培力做的功W。
16（12分）．水力发电是获得清洁能源的重要途径之一、有一条河流，水的流量为，落差，水的密度为，现利用其发电，若发电机的总效率为η1=60%，输出电压为 ，输电线的总电阻为 R=100 ，为满足用电的需求，使用户获得220V 的电压，此时输电线上允许损失的电功率与发电机输出电功率的比值为η2= 6%。（取）
（1）求输电线中的电流 I；
（2）分别求输电线路使用的理想升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比；
（3）如果输送的电能供“220V 100W”的电灯使用，求能够正常发光的电灯的盏数。
答案
1 2 3 4 5 6 7 8
C A C D AD BD CD CD
（1）1.450 （2） 6.860
（1）500 C (2) N (3) 1000
X M
(1) D (2) 少 （3）BD (4)A (5) B (6)A
(1) rg （2）最大
14.（1）；（2）1A，49V；（3）0.032C
【详解】（1）交流电动势的最大值为
从图示位置开始计时，此时线圈的磁通量为零，磁通量变化量最大，感应电动势最大，则
交流电动势瞬时值为
（2）电流表示数为电流有效值，则有
电压表示数为电压有效值，则有
（3）经，线圈转过的角度为
此过程磁通量变化量为
故流过R的电荷量为
15．（1），方向水平向右；（2），
【详解】（1）设线圈中的感应电动势为，由法拉第电磁感应定律，则
设与并联的电阻为，有
闭合时，设线圈中的电流为，根据闭合电路欧姆定律得
设中的电流为，有
设受到的安培力为，有
保持静止，由受力平衡，有
联立解得 方向水平向右。
（2）设由静止开始到速度大小为v的加速过程中，运动的位移为，所用时间为，回路中的磁通量变化为，平均感应电动势为，有其中
设中的平均电流为，有
根据电流的定义得
由动能定理，有
联立解得
16．（1）I=6A；（2 ； （3）N=564盏
【详解】（1）发电机的输出功率P=6000W
输电线上的电流用I表示，则电功率损失
所以输电线中的电流为I=6A
（2）升压变压器原线圈两端的电压
副线圈两端的电压为U2=10000V
故升压变压器原、副线圈的匝数比为
输电线上的电压损失为ΔU=600V
降压变压器原线圈两端的电压为U3=9400V
降压变压器副线圈两端的电压为，故降压变压器原、副线圈的
（3）设正常发光的电灯的盏数为N，则N=564盏
（考试时间：75分钟）
一、单项选择题（共4小题，每小题4分，共16分。每小题只有一个选项是正确的）
1．一理想变压器其原、副线圈匝数比n1：n2=4：1，原线圈两端连接光滑导轨，副线圈与电阻R组成闭合回路，直金属棒MN在匀强磁场中沿导轨向左匀速切割磁感线时，电流表A1的示数是12mA，那么电流表A2的示数是（ ）
A．48mA B．3mA C．0 D．与负载R的值有关
2．如图，空间某区域内存在沿水平方向的匀强磁场，一正方形闭合金属线框自磁场上方某处自由释放后穿过磁场，整个过程线框平面始终竖直．线框边长小于磁场区域上下宽度。若不计空气阻力，以线框刚进入磁场时为计时起点，下列描述线框所受安培力F随时间t变化的图像中，不正确的是（ ）
A． B． C. D．
3．如图所示，电子经电压U加速后垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，在磁场中转半个圆周后打在P点，通过调节电压U可以控制P点的位置，设OP=x，能够正确反映U与x关系的图象是（ ）
A．B． C． D．
4．如图所示，在屏MN的上方有磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里。P为屏上的一小孔，PC与MN垂直．一群质量为m、带电荷量为-q的粒子（不计重力），以相同的速率v，从P处沿垂直于磁场的方向射入磁场区域。粒子入射方向在与磁场B垂直的平面内，且散开在与PC夹角为θ的范围内。则在屏MN上被粒子打中的区域的长度为（ ）
A． B． C． D．
二、双项选择题（共4小题，每小题6分，共24分。每一小题中全选对得6分，选对但不全得3分，有错选或不选得0分）
5．1831年10月28日，法拉第展示了人类历史上第一台发电机—法拉第圆盘发电机，其原理如图所示，水平向右的匀强磁场垂直于盘面，圆盘绕水平轴C以角速度ω匀速转动，铜片D与圆盘的边缘接触，圆盘、导线和阻值为R的定值电阻组成闭合回路。已知圆盘半径为L，圆盘接入CD间的电阻为，其他电阻均可忽略不计，下列说法正确的是（ ）
A．回路中的电流方向为b→a B．C、D两端的电势差为
C．定值电阻的功率为 D．圆盘转一圈的过程中，回路中的焦耳热为
6．图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕着垂直于磁场方向的轴匀速转动。线圈的匝数匝、电阻，线圈的两端与的电阻连接，电流表为理想电表，熔断器电阻忽略不计。从时刻开始计时，穿过每匝线圈的磁通量随时间t按如图乙所示的规律变化。下列说法正确的是（ ）
A．时，电流表示数为零
B．时，发电机线圈平面与磁场方向垂直
C．通过熔断器的电流为
D．从到，通过R的电荷量为
7．如图所示，一理想自耦变压器线圈AB绕在一个圆环形闭合铁芯上，左端输入正弦交流电压，、 为相同的灯泡，其电阻均为且恒定不变，定值电阻的阻值为灯泡阻值的。当滑片P处于如图所示位置时，AB端与PB端匝数比为，、闭合时，两灯泡均正常发光。下列说法正确的是（ ）
A．灯泡正常发光的电流为
B．灯泡正常发光的电功率为
C．、均闭合时，将P沿顺时针方向转动，一定变暗
D．断开，闭合，将P沿逆时针方向转动（灯泡一直没有损坏），定值电阻消耗的电功率一定是先变大后变小
8．如图是某种电磁泵模型，泵体是一个长方体，ab边长为L1，左右两侧面是边长为L2的正方形，泵体处在垂直向外、磁感应强度为B的匀强磁场中，泵体上下表面接电动势为U的电源(内阻不计)。若泵稳定工作时理想电流表示数为I，泵和水面高度差为h，液体的电阻率为ρ，t时间内抽取液体的质量为m，不计液体在流动中和管壁之间的阻力，重力加速度为g，则（ ）
A．泵体上表面应接电源负极
B．电磁泵不加导电剂也能抽取纯水
C．电磁泵对液体产生的推力大小为BIL2
D．质量为m的水离开泵时的动能为UIt－mgh－I2t
三、填空题填空题(每空2分 ，共16分）
9．（1）完成读数： cm。
（2）完成读数： mm；
10．把一量程6 mA、内阻100 Ω的电流表改装成欧姆表，电路如图所示，现备有如下器材：A．电源E=3 V（内阻不计）；B．变阻器0~100 Ω；C．变阻器0~500 Ω；D．红表笔；E.黑表笔。
（1）电流计满偏时欧姆表内阻为 ，变阻器选用 。（填B或者C）
（2）红表笔接 端。
（3）电流表2mA刻度处换成电阻刻度，其电阻值应为 ；
11．小明用实验来探究自行车测速码表用的霍尔元件中自由电荷的电性。如图所示，设NM方向为x轴，沿EF方向（y轴）通入恒定电流I，垂直薄片方向（z轴）加向下的磁场B，测得沿 （填“x”或“z”）轴方向会产生霍尔电压，如果自由电荷为负电荷，则 （真“M”或“N”）板电势高。
四、实验题（13题每空1分，14每空2分，共14分）
12．在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。
(1)观察变压器的铁芯，它的结构和材料是 ；（填字母）
A．整块硅钢铁芯 B．整块不锈钢铁芯
C．绝缘的铜片叠成 D．绝缘的硅钢片叠成
(2)观察两个线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数 ；（填“多”或“少”）
(3)以下给出的器材中，本实验需要用到的是 ；（填字母）
A． B． C． D．
(4)为了人生安全，低压交流电源的电压不要超过 ；（填字母）
A．2V B．12V C．50V
(5)实验中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为3.0V，则原线圈的输入电压可能为 ；（填字母）
A．1.5V B．6.0V C．9.0V
(6)本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是 。（填字母）
A．控制变量法 B．等效替代法 C．整体隔离法
13．某实验探究小组利用下列实验器材测量电池的电动势和内阻。
A．待测电池 B．灵敏电流表G（满偏电流为Ig，内阻为rg）
C．电阻箱R D．各种型号的定值电阻 E．开关及导线若干
(1)为了满足实验要求，该实验小组首先把现有的灵敏电流表量程扩大为原来的3倍，应并联一个阻值为 的定值电阻（用rg表示）。
(2)利用改装后的电流表和上述器材，采用图甲所示电路来测电源的电动势和内阻。
①实验时，在闭合开关前，电阻箱的阻值应调至 （选填“最大值”或“最小值”）。
②图乙是由实验数据绘出的R—（其中I为灵敏电流表G的示数）图像，该直线与横轴的截距为a，与纵轴的截距为-ｂ，根据图像及条件可求得电源的电动势E＝ ，内阻r＝ （用字母a、b、rg表示）。
五、解答题（共30分）
14（8分）．如图所示，矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小为的水平匀强磁场中，绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动，线框共10匝，面积，电阻，通过导线与一阻值R=49 的定值电阻相连，所有电表均为理想交流电表。（计算结果可保留根号）
（1）将图示时刻记为，写出该正弦式交流电电动势的瞬时值表达式；
（2）时，电压表、电流表的示数；
（3）过程流过电阻R的电荷量。
(4)转动一周的过程中，整个电路产生的热量
15．(10分）如图所示，固定在水平面上间距为l的两条平行光滑金属导轨，垂直于导轨放置的两根金属棒MN和PQ长度也为l、电阻均为R，两棒与导轨始终接触良好。MN两端通过开关S与电阻为R的单匝金属线圈相连，线圈内存在竖直向下均匀增加的磁场，磁通量变化率为常量k。图中虚线右侧有垂直于导轨平面向下的匀强磁场（MN所在处无磁场），磁感应强度大小为B。PQ的质量为m，金属导轨足够长，电阻忽略不计。
（1）闭合S，若使PQ保持静止，需在其上加多大的水平恒力F，并指出其方向；
（2）断开S，PQ在上述恒力作用下，由静止开始到速度大小为v的加速过程中流过PQ的电荷量为q，求金属棒PQ通过的位移x及该过程安培力做的功W。
16（12分）．水力发电是获得清洁能源的重要途径之一、有一条河流，水的流量为，落差，水的密度为，现利用其发电，若发电机的总效率为η1=60%，输出电压为 ，输电线的总电阻为 R=100 ，为满足用电的需求，使用户获得220V 的电压，此时输电线上允许损失的电功率与发电机输出电功率的比值为η2= 6%。（取）
（1）求输电线中的电流 I；
（2）分别求输电线路使用的理想升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比；
（3）如果输送的电能供“220V 100W”的电灯使用，求能够正常发光的电灯的盏数。
答案
1 2 3 4 5 6 7 8
C A C D AD BD CD CD
（1）1.450 （2） 6.860
（1）500 C (2) N (3) 1000
X M
(1) D (2) 少 （3）BD (4)A (5) B (6)A
(1) rg （2）最大
14.（1）；（2）1A，49V；（3）0.032C
【详解】（1）交流电动势的最大值为
从图示位置开始计时，此时线圈的磁通量为零，磁通量变化量最大，感应电动势最大，则
交流电动势瞬时值为
（2）电流表示数为电流有效值，则有
电压表示数为电压有效值，则有
（3）经，线圈转过的角度为
此过程磁通量变化量为
故流过R的电荷量为
15．（1），方向水平向右；（2），
【详解】（1）设线圈中的感应电动势为，由法拉第电磁感应定律，则
设与并联的电阻为，有
闭合时，设线圈中的电流为，根据闭合电路欧姆定律得
设中的电流为，有
设受到的安培力为，有
保持静止，由受力平衡，有
联立解得 方向水平向右。
（2）设由静止开始到速度大小为v的加速过程中，运动的位移为，所用时间为，回路中的磁通量变化为，平均感应电动势为，有其中
设中的平均电流为，有
根据电流的定义得
由动能定理，有
联立解得
16．（1）I=6A；（2 ； （3）N=564盏
【详解】（1）发电机的输出功率P=6000W
输电线上的电流用I表示，则电功率损失
所以输电线中的电流为I=6A
（2）升压变压器原线圈两端的电压
副线圈两端的电压为U2=10000V
故升压变压器原、副线圈的匝数比为
输电线上的电压损失为ΔU=600V
降压变压器原线圈两端的电压为U3=9400V
降压变压器副线圈两端的电压为，故降压变压器原、副线圈的
（3）设正常发光的电灯的盏数为N，则N=564盏
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