长 春 市 第 五 中 学
长春市田家炳实验中学
物 理 试 卷
考试时间： 75分钟 满分：100
一、单项选择题（每题4分，共28分）
1.各种不同频率范围的电磁波按频率由大到小的排列顺序是( )
A.γ射线、紫外线、可见光、红外线
B.γ射线、红外线、紫外线、可见光
C.紫外线、可见光、红外线、γ射线
D.红外线、可见光、紫外线、γ射线
2.要想增大LC振荡电路中产生的振荡电流的频率，可采用的方法是( )
A.增大电容器两极板的间距
B.升高电容器的充电电压
C.增加线圈的匝数
D.在线圈中插入铁芯
3．如图所示为某一交变电流的电流—时间图像（前半周期为正弦交流电），则该交变电流的有效值为（ ）
A. B．
C. D．
4．特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术。通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率，原线圈的电压保持不变，输电线路的总电阻不变。使用特高压输电，当副线圈与原线圈的匝数比提高为原来的倍，则提升匝数比前后线路损耗的电功率之比和电压损失之比分别为（ ）
A．， B．， C．， D．，
5．图中L1、L2是规格为“4V ，3W”的灯泡，a、b端所接的交变电压u=16（V），现调节电阻箱R为某一值时恰好能使两个灯泡均正常发光。已知变压器为理想变压器，电表均为理想电表。则（ ）
A．原副线圈匝数比为4：1
B．电流表A1示数为2.25A
C．电流表A2示数为1.5A
D．增大电阻箱R连入电路的阻值两灯泡均变暗
6．在如图甲所示的电路中，两个电阻的阻值均为2R，电容器的电容为C，单匝圆形金属线圈的半径为r1，线圈的电阻为R，其内部半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示，图线与横、纵轴的交点坐标分别为（t0，0）和（0，B0），其余导线的电阻不计，在0~t0时间内，下列说法正确的是（ ）
A．电容器上极板带正电
B．通过线圈的电流为
C．电容器两端电压为
D．电容器所带的电荷量为
7. 如图所示，有一个等腰直角三角形的匀强磁场区域，其直角边长为L，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B.一边长为L、总电阻为R的正方形导线框abcd，从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域．取沿a→b→c→d→a的感应电流为正，则表示线框中电流i随bc边的位置坐标x变化的图象正确的是( )
二、单项选择题（每题6分，共18分，选不全得3分）
8.（多选）如图所示为某小型发电站高压输电示意图。升压变压器原、副线圈两端的电压分别为和，降压变压器原、副线圈两端的电压分别为和。在输电线路的起始端接入两个互感器，两个互感器原、副线圈的匝数比分别为：和：，各互感器和电表均为理想的，则下列说法正确的是( )
A. 两互感器均起到降压作用
B. 若电压表的示数为，电流表的示数为，则线路输送电功率为
C. 若保持发电机输出电压一定，仅将滑片下移，则输电线损耗功率减少
D. 若发电机输出电压一定，若用户数增加，为维持用户电压一定，可将滑片上移
9.如图，MN和PQ是电阻不计的平行金属导轨，其间距为L，导轨弯曲部分光滑，平直部分粗糙，两部分平滑连接，平直部分右端接一个阻值为R的定值电阻．平直部分导轨左边区域有宽度为d、方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场．质量为m、电阻也为R的金属棒从高度为h处由静止释放，到达磁场右边界处恰好停止．已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g，金属棒与导轨间接触良好，则金属棒穿过磁场区域的过程中( )
A．流过金属棒的最大电流为
B．通过金属棒的电荷量为
C．克服安培力所做的功为mgh
D．金属棒内产生的焦耳热为mg(h－μd)
10.(多选)如图所示，U形光滑金属导轨与水平面成37°角倾斜放置，现将一金属杆垂直放置在导轨上且与两导轨接触良好，在与金属杆垂直且沿着导轨向上的外力F的作用下，金属杆从静止开始做匀加速直线运动．整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，外力F的最小值为8 N，经过2 s金属杆运动到导轨最上端并离开导轨．已知U形金属导轨两轨道之间的距离为1 m，导轨电阻可忽略不计，金属杆的质量为1 kg、电阻为1 Ω，磁感应强度大小为1 T，重力加速度g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.下列说法正确的是( )
A．拉力F是恒力
B．拉力F随时间t均匀增加
C．金属杆运动到导轨最上端时拉力F为12 N
D．金属杆运动的加速度大小为2 m/s2
三、实验题（每空2分，共16分）
11.（一）.(1)做探究变压器两个线圈的电压与匝数的关系实验时，原线圈接在学生电源上，用多用电表测量副线圈两端的电压，下列操作正确的是________。
A．原线圈接直流电压，多用电表用直流电压挡
B．原线圈接直流电压，多用电表用交流电压挡
C．原线圈接交流电压，多用电表用直流电压挡
D．原线圈接交流电压，多用电表用交流电压挡
(2)该学生继续做实验，先保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压________(选填“增大”“减小”或“不变”)；然后再保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压________(选填 “增大”“减小”或“不变”)。上述探究中采用的实验方法是________。
（二）．在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中，先按如图甲所示连线，不通电时，电流计指针停在正中央，闭合开关S时，观察到电流表指针向左偏。然后按如图乙所示将灵敏电流计与副线圈B连成一个闭合回路，将原线圈A、电源、滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合电路。
(1)图甲电路中，串联定值电阻R的主要作用是________。
A．减小电源两端的电压，保护电源
B．增大电源两端的电压，保护开关
C．减小电路中的电流，保护灵敏电流计
D．减小电路中的电流，保护开关
(2)图乙中，开关S闭合后，在原线圈A插入副线圈B的过程中，灵敏电流计的指针将________(选填“向左”“向右”或“不”)偏转。
(3)图乙中，开关S闭合后，线圈A放在B中不动，在滑动变阻器的滑片P向左滑动的过程中，灵敏电流计的指针将________(选填“向左”“向右”或“不”)偏转。
(4)图乙中，开关S闭合后，线圈A放在B中不动，在突然断开开关S时，灵敏电流计的指针将______(选填“向左”“向右”或“不”)偏转。
四、解答题（共38分）
12．（10分）如图甲所示，固定在水平面上的平行金属导轨间距为d，左端跨接一个定值电阻，阻值为R，一根金属棒MN垂直放置在导轨上，与导轨围成的闭合回路面积为S。导轨所在区域存在匀强磁场，其方向垂直导轨平面向上，磁感应强度大小B随时间t变化的图像如图乙所示。金属棒质量为m，与导轨间的动摩擦因数为，金属棒、导轨电阻均不计，棒与导轨始终保持良好接触。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。
（1）时金属棒未动，求此时金属棒受到的摩擦力多大？
（2）t为多大时，金属棒将开始移动？
13.（12分）如图所示，半径为l的金属圆环水平固定，处于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，金属棒OA可绕圆心O在圆环上转动．金属棒CD放在宽度也为l的足够长光滑平行金属导轨上，导轨倾角为θ，处于垂直导轨平面向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场中．用导线将金属圆环、金属棒OA的O端分别与两导轨连接，已知金属棒OA和CD的长度均为l、质量均为m、电阻均为r，其他电阻不计．重力加速度大小为g.
(1)将金属棒OA固定，使金属棒CD从静止开始下滑，求金属棒CD的最大速度的大小；
(2)让金属棒OA匀速转动，使金属棒CD保持静止，求金属棒OA的转动方向及角速度．
14.（16分）如图所示，两条无限长且光滑的平行金属轨道MN、PQ的电阻为零，相距，水平放置在方向竖直向下、磁感应强度的匀强磁场中，ab、cd两金属棒垂直地跨放在导轨上，与导轨接触良好，电阻均为，ab的质量为，cd的质量给ab棒一个向右的瞬时冲量，使之以初速度开始滑动，ab、cd两金属棒始终未相碰．求：
从ab棒刚开始运动到最终稳定这一过程，电路中一共产生了多少焦耳热？
从ab棒刚开始运动到最终稳定这一过程，通过回路中的电量为多少？
当ab棒速度为时，ab、cd两金属棒的加速度各是多大？答案版
1.各种不同频率范围的电磁波按频率由大到小的排列顺序是( )
A.γ射线、紫外线、可见光、红外线
B. γ射线、红外线、紫外线、可见光
C.紫外线、可见光、红外线、γ射线
D.红外线、可见光、紫外线、γ射线
答案 A
2.要想增大LC振荡电路中产生的振荡电流的频率，可采用的方法是( )
A.增大电容器两极板的间距
B.升高电容器的充电电压
C.增加线圈的匝数
D.在线圈中插入铁芯
答案 A
3．如图所示为某一交变电流的电流—时间图像（前半周期为正弦交流电），则该交变电流的有效值为（ B ）
A. B．
C. D．
4．特高压输电可使输送中的电能损耗和电压损失大幅降低。我国已成功掌握并实际应用了特高压输电技术。通过一理想变压器，经同一线路输送相同的电功率，原线圈的电压保持不变，输电线路的总电阻不变。使用特高压输电，当副线圈与原线圈的匝数比提高为原来的倍，则提升匝数比前后线路损耗的电功率之比和电压损失之比分别为（ D ）
A．， B．， C．， D．，
5．图中L1、L2是规格为“4V ，3W”的灯泡，a、b端所接的交变电压u=16（V），现调节电阻箱R为某一值时恰好能使两个灯泡均正常发光。已知变压器为理想变压器，电表均为理想电表。则（ C ）
A．原副线圈匝数比为4：1
B．电流表A1示数为2.25A
C．电流表A2示数为1.5A
D．增大电阻箱R连入电路的阻值两灯泡均变暗
6．在如图甲所示的电路中，两个电阻的阻值均为2R，电容器的电容为C，单匝圆形金属线圈的半径为r1，线圈的电阻为R，其内部半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示，图线与横、纵轴的交点坐标分别为（t0，0）和（0，B0），其余导线的电阻不计，在0~t0时间内，下列说法正确的是（ D ）
A．电容器上极板带正电
B．通过线圈的电流为
C．电容器两端电压为
D．电容器所带的电荷量为
7. 如图所示，有一个等腰直角三角形的匀强磁场区域，其直角边长为L，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B.一边长为L、总电阻为R的正方形导线框abcd，从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域．取沿a→b→c→d→a的感应电流为正，则表示线框中电流i随bc边的位置坐标x变化的图象正确的是( C )
8.（多选）如图所示为某小型发电站高压输电示意图。升压变压器原、副线圈两端的电压分别为和，降压变压器原、副线圈两端的电压分别为和。在输电线路的起始端接入两个互感器，两个互感器原、副线圈的匝数比分别为：和：，各互感器和电表均为理想的，则下列说法正确的是( )
A. 两互感器均起到降压作用
B. 若电压表的示数为，电流表的示数为，则线路输送电功率为
C. 若保持发电机输出电压一定，仅将滑片下移，则输电线损耗功率减少
D. 若发电机输出电压一定，若用户数增加，为维持用户电压一定，可将滑片上移
【答案】BD
9.如图，MN和PQ是电阻不计的平行金属导轨，其间距为L，导轨弯曲部分光滑，平直部分粗糙，两部分平滑连接，平直部分右端接一个阻值为R的定值电阻．平直部分导轨左边区域有宽度为d、方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场．质量为m、电阻也为R的金属棒从高度为h处由静止释放，到达磁场右边界处恰好停止．已知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g，金属棒与导轨间接触良好，则金属棒穿过磁场区域的过程中( )
A．流过金属棒的最大电流为
B．通过金属棒的电荷量为
C．克服安培力所做的功为mgh
D．金属棒内产生的焦耳热为mg(h－μd)
答案 BD
10.(多选)如图所示，U形光滑金属导轨与水平面成37°角倾斜放置，现将一金属杆垂直放置在导轨上且与两导轨接触良好，在与金属杆垂直且沿着导轨向上的外力F的作用下，金属杆从静止开始做匀加速直线运动．整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，外力F的最小值为8 N，经过2 s金属杆运动到导轨最上端并离开导轨．已知U形金属导轨两轨道之间的距离为1 m，导轨电阻可忽略不计，金属杆的质量为1 kg、电阻为1 Ω，磁感应强度大小为1 T，重力加速度g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.下列说法正确的是( )
A．拉力F是恒力
B．拉力F随时间t均匀增加
C．金属杆运动到导轨最上端时拉力F为12 N
D．金属杆运动的加速度大小为2 m/s2
答案 BCD
解析 t时刻，金属杆的速度大小为v＝at，产生的感应电动势为E＝Blv，电路中的感应电流I＝，金属杆所受的安培力大小为F安＝BIl＝，由牛顿第二定律可知F＝ma＋mgsin 37°＋，F是t的一次函数，选项A错误，B正确；t＝0时，F最小，代入数据可求得a＝2 m/s2，选项D正确；t＝2 s时，代入数据解得F＝12 N，选项C正确．
11.(1)做探究变压器两个线圈的电压与匝数的关系实验时，原线圈接在学生电源上，用多用电表测量副线圈两端的电压，下列操作正确的是________。
A．原线圈接直流电压，多用电表用直流电压挡
B．原线圈接直流电压，多用电表用交流电压挡
C．原线圈接交流电压，多用电表用直流电压挡
D．原线圈接交流电压，多用电表用交流电压挡
(2)该学生继续做实验，先保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压________(选填“增大”“减小”或“不变”)；然后再保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压________(选填 “增大”“减小”或“不变”)。上述探究中采用的实验方法是________。
7. (1)D
(2)增大 减小 控制变量法
12．在“探究影响感应电流方向的因素”的实验中，先按如图甲所示连线，不通电时，电流计指针停在正中央，闭合开关S时，观察到电流表指针向左偏。然后按如图乙所示将灵敏电流计与副线圈B连成一个闭合回路，将原线圈A、电源、滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合电路。
(1)图甲电路中，串联定值电阻R的主要作用是________。
A．减小电源两端的电压，保护电源
B．增大电源两端的电压，保护开关
C．减小电路中的电流，保护灵敏电流计
D．减小电路中的电流，保护开关
(2)图乙中，开关S闭合后，在原线圈A插入副线圈B的过程中，灵敏电流计的指针将________(选填“向左”“向右”或“不”)偏转。
(3)图乙中，开关S闭合后，线圈A放在B中不动，在滑动变阻器的滑片P向左滑动的过程中，灵敏电流计的指针将________(选填“向左”“向右”或“不”)偏转。
(4)图乙中，开关S闭合后，线圈A放在B中不动，在突然断开开关S时，灵敏电流计的指针将______(选填“向左”“向右”或“不”)偏转。
解析：(1)电路中串联定值电阻，目的是减小电流，保护灵敏电流计，故本题答案为选项C。
(2)由题知，当电流从灵敏电流计正接线柱流入时，指针向左偏转。开关S闭合后，将原线圈A插入副线圈B的过程中，穿过线圈B的磁场向下，磁通量变大，由楞次定律可知，感应电流从灵敏电流计正接线柱流入，则灵敏电流计的指针将向左偏转。
(3)线圈A放在B中不动，穿过线圈B的磁场向下，将滑动变阻器的滑片P向左滑动时，穿过线圈B的磁通量增大，由楞次定律可知，感应电流从灵敏电流计正接线柱流入，则灵敏电流计的指针将向左偏转。
(4)线圈A放在B中不动，穿过线圈B的磁场向下，突然断开开关S时，穿过线圈B的磁通量减小，由楞次定律可知，感应电流从灵敏电流计负接线柱流入，则灵敏电流计的指针将向右偏转。
答案：(1)C (2)向左 (3)向左 (4)向右
13．（12分）如图甲所示，固定在水平面上的平行金属导轨间距为d，左端跨接一个定值电阻，阻值为R，一根金属棒MN垂直放置在导轨上，与导轨围成的闭合回路面积为S。导轨所在区域存在匀强磁场，其方向垂直导轨平面向上，磁感应强度大小B随时间t变化的图像如图乙所示。金属棒质量为m，与导轨间的动摩擦因数为，金属棒、导轨电阻均不计，棒与导轨始终保持良好接触。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。
（1）时金属棒未动，求此时金属棒受到的摩擦力多大？
（2）t为多大时，金属棒将开始移动？
13．（1）；（2）
14.如图所示，半径为l的金属圆环水平固定，处于磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，金属棒OA可绕圆心O在圆环上转动．金属棒CD放在宽度也为l的足够长光滑平行金属导轨上，导轨倾角为θ，处于垂直导轨平面向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场中．用导线将金属圆环、金属棒OA的O端分别与两导轨连接，已知金属棒OA和CD的长度均为l、质量均为m、电阻均为r，其他电阻不计．重力加速度大小为g.
(1)将金属棒OA固定，使金属棒CD从静止开始下滑，求金属棒CD的最大速度的大小；
(2)让金属棒OA匀速转动，使金属棒CD保持静止，求金属棒OA的转动方向及角速度．
答案 (1)
(2)从上向下看沿逆时针方向
解析 (1)金属棒OA固定时，金属棒CD切割磁感线相当于电源，金属棒CD达到最大速度后做匀速运动，根据平衡条件有：mgsin θ＝Fm
根据法拉第电磁感应定律有：E1＝Blvm
由闭合电路的欧姆定律：I1＝
电流方向从C到D，金属棒CD受到的安培力沿斜面向上，Fm＝BI1l
联立解得：vm＝；
(2)要使金属棒CD静止，必须使金属棒CD受到的安培力沿斜面向上，由左手定则和右手定则可知，金属棒OA应该沿逆时针方向转动(自上向下看)．
当金属棒OA以角速度ω转动时，产生感应电动势E2＝Bl2ω
由平衡条件有：mgsin θ＝F安′
I2＝，F安′＝BI2l
联立解得：ω＝.
15.如图所示，两条无限长且光滑的平行金属轨道MN、PQ的电阻为零，相距，水平放置在方向竖直向下、磁感应强度的匀强磁场中，ab、cd两金属棒垂直地跨放在导轨上，与导轨接触良好，电阻均为，ab的质量为，cd的质量给ab棒一个向右的瞬时冲量，使之以初速度开始滑动，ab、cd两金属棒始终未相碰．求：
从ab棒刚开始运动到最终稳定这一过程，电路中一共产生了多少焦耳热？
从ab棒刚开始运动到最终稳定这一过程，通过回路中的电量为多少？
当ab棒速度为时，ab、cd两金属棒的加速度各是多大？
15.【答案】解：从ab棒刚开始运动到两金属棒速度相等这一过程中，ab、cd两金属棒组成的系统动量守恒，规定方向为正，据动量守恒定律有：，
解得，
根据系统能量守恒，电路中一共产生的焦耳热；
从cd棒刚开始运动到两金属棒速度相等过程中，以cd棒为研究对象，据动量定理：，
，
则通过回路中的电量；
当ab棒速度为 时，
由ab、cd两金属棒组成的系统动量守恒得：，
解得cd棒的速度，
因为ab棒产生的感应电动势，
cd棒产生的感应电动势，方向与ab棒产生的感应电动势方向相反，
所以回路电流，
ab两点间电压为。
