云南省普洱市思茅区一中2017-2018学年高二下学期6月考试物理试题 含答案

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云南省普洱市思茅区一中2017-2018学年下学期6月考试高二物理本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分,共100分,考试时间120分钟。

学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________分卷I一、单选题(共10小题,每小题3.0分,共30分)1.半径为r带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置,在圆环的缺口两端引出两根导线,分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接,两板间距为d,如图所示.有一变化的磁场垂直于纸面,规定向内为正,变化规律如图所示.在t=0时刻平板之间中心有一重力不计,电荷量为q的静止微粒,则以下说法正确的是( )A.第2秒内上极板为正极B.第3秒内上极板为负极C.第2秒末微粒回到了原来位置D.第3秒末两极板之间的电场强度大小为2.在图中,L为电阻很小的线圈,G1和G2为内阻可不计、零点在表盘中央的电流计.当开关S处于闭合状态时,两表的指针皆偏向右方.那么,当开关S断开时,将出现( )A. G1和G2的指针都立即回到零点B. G1的指针立即回到零点,而G2的指针缓慢地回到零点C. G1的指针缓慢地回到零点,而G2的指针先立即偏向左方,然后缓慢地回到零点D. G1的指针先立即偏向左方,然后缓慢地回到零点,而G2的指针缓慢地回到零点3.如图所示,MN、PQ是间距为L的光滑平行金属导轨,置于磁感应强度为B,方向垂直导线所在平面向里的匀强磁场中,M、P间接有一阻值为R的电阻.一根与导轨接触良好、有效阻值为r的金属导线ab垂直导轨放置,并在水平外力F的作用下以速度v向右匀速运动,则(不计导轨电阻)( )A.通过电阻R的电流方向为P→R→MB.ab两点间的电压为BLvC.a端电势比b端高D.外力F做的功等于电阻R上发出的焦耳热4.下列各种情况中的导体切割磁感线产生的感应电动势最大的是( )A.A B.B C.C D.D5.用电高峰期,电灯往往会变暗,其原理可简化为如下物理问题,如图所示,理想变压器副线圈上,通过输电线连接两只相同的灯泡L1和L2,输电线的等效电阻为R,原线圈输入有效值恒定的交流电压,当开关S闭合时,以下说法中正确的是( )A.原线圈中的电流减小B.R两端的电压增大C.原线圈输入功率不变D.副线圈输出的电压减小6.普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流,通常要通过电流互感器来连接,如图所示,图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少,工作时电流为Iab,cd一侧线圈的匝数较多,工作时电流为Icd,为了使电流表能正常工作,则( )A.ab接MN、cd接PQ,<IcdB.ab接MN、cd接PQ,Iab>IcdC.ab接PQ、cd接MN,Iab<IcdD.ab接PQ、cd接MN,Iab>Icd7.通过一理想变压器,经同一线路输送相同的电功率P,原线圈的电压U保持不变,输电线路的总电阻为R.当副线圈与原线圈的匝数比为k时,线路损耗的电功率为P1,若将副线圈与原线圈的匝数比提高到nk,线路损耗的电功率为P2,则P1和分别为( )A.,B. ()2R,C.,D. ()2R,8.如图,线圈abcd的ad长20 cm、ab长10 cm,匝数N=50匝,电阻不计,在磁感应强度B =T的匀强磁场中绕OO1轴匀速转动,角速度ω=100 rad/s,OO1轴通过ad且同时垂直于bc,距ab的距离是dc的距离的2倍.线圈的输出端接单相理想变压器线圈,接在变压器副线圈两端“10 V,10 W”的灯泡刚好正常发光.则A.变压器原线圈两端电压有效值为100VB.变压器原线圈中电流为1 AC.变压器的原、副线圈匝数比为10:1D.通过灯泡的交流电频率为50 Hz9.如图所示,R T为负温度系数的热敏电阻,R为定值电阻,若往R T上擦些酒精,在环境温度不变的情况下,关于电压表示数的变化情况,下列说法中正确的是( )A.变大B.变小C.先变大后变小再不变D.先变小后变大再不变10.如图所示是观察电阻值随温度变化情况的示意图.现在把杯中的水由冷水变为热水,关于欧姆表的读数变化情况正确的是( )A.如果R为金属热电阻,读数变大,且变化非常明显B.如果R为金属热电阻,读数变小,且变化不明显C.如果R为热敏电阻(用半导体材料制作),读数变化非常明显D.如果R为热敏电阻(用半导体材料制作),读数变化不明显二、多选题(共4小题,每小题4.0分,共16分)11.(多选)下列选项中是用导线做成的圆形或正方形回路,这些回路与一直导线构成几种位置组合(彼此绝缘).下列组合中,切断直导线中的电流时,闭合回路中会有感应电流产生的是( )A.B.C.D.12.(多选)如图所示,L是自感系数足够大的线圈,电阻可忽略不计,D1、D2和D3是三个完全相同的灯泡,则下列说法中正确的是( )A. S闭合瞬间,三个灯同时亮,最后D1、D2熄灭,D3变亮B. S闭合瞬间,D1、D2先亮,D3后亮,最后三个灯亮度一样C. S断开时,三个灯都亮一下再慢慢熄灭D. S断开时,D3立即熄灭,D1、D2亮一下再慢慢熄灭13.(多选)如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为20∶1,R1=10 Ω,R2=20 Ω,电容器电容C=100 μF.已知电阻R1两端的正弦交流电压如图乙所示,则( )A.原线圈输入电压的最大值为400 VB.交流电的频率为100 HzC.电容器所带电荷量恒为2×10-3CD.电阻R1消耗的电功率为20 W14.(多选)如图所示,边长为L、匝数为N、电阻不计的正方形线圈abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中绕转轴OO′转动,轴OO′垂直于磁感线,在线圈外接一含有理想变压器的电路,变压器原、副线圈的匝数分别为n1和n2.保持线圈以恒定角速度ω转动,下列判断正确的( )A.在图示位置时线框中磁通量为零,感应电动势最大B.当可变电阻R的滑片P向上滑动时,电压表V2的示数变大C.电压表V1示数等于NBωL2D.变压器的输入与输出功率之比为1∶1分卷II三、实验题(共2小题,共14分)15.在测定金属丝的电阻率的实验中,待测电阻只有几欧,给定的滑动变阻器的阻值在0~20 Ω范围内连续可变,那么在测金属丝的电阻时,应选电路图中的______(填“A、B、C、D”代号).在上述选定的电路中使用滑动变阻器R的接法在电路中起________(填“限流”或“分压”)作用.A.电路A B.电路B C.电路C D.电路D16.某科技活动小组同学,用如下图甲的实验器材,测绘一个非线性电学元件的伏安特性曲线,其中电压表内阻约20 kΩ,毫安表内阻约200 Ω,滑动变阻器最大阻值为100 Ω,电源能提供的电压为9 V.实验测得该元件两端电压U和通过它的电流I的数据如下表所示:(1) 根据表中的数据可获得的信息及有关电学实验的知识,请在下边的方框中画出该活动小组采用的实验电路图.(2) 图甲是尚未完成连接的电路,请你把其连接完整.(3) 根据表中数据,在图乙的坐标纸中画出该元件的伏安特性曲线.四、计算题17.如图所示,在虚线圆周内有一均匀的磁场,其磁感应强度B正以0.1 T/s的变化率减小.在圆周内放一金属圆环 (图中实线) ,使圆环平面垂直磁场.已知此圆环半径为0.1 m.(1)圆环中产生的感应电动势为多大?(2)设圆环的电阻为1 Ω,则圆环中的电流为多大?(3)仍设圆环的电阻为1 Ω,但在环上某处将圆环断开,并在断开形成的两端点间接入一个4 Ω的电阻,这两端点的电压为多大?18.电阻为R的矩形线圈abcd,边长ab=L,ad=h,质量为m,自某一高度自由下落,通过一匀强磁场.磁场的方向垂直纸面向里,磁场区域的宽度为h,如图所示.如果线圈恰好以恒定速度通过磁场,问导线中产生的焦耳热等于多少?19.如图甲所示,固定在水平桌边上的“L”型平行金属导轨足够长,倾角为53°,间距L=2 m,电阻不计;导轨上两根金属棒ab、cd的阻值分别为R1=2 Ω、R2=4 Ω,cd棒质量m1=1.0 kg,ab与导轨间摩擦不计,cd与导轨间的动摩擦因数μ=0.5,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,整个导轨置于磁感应强度B=5 T、方向垂直倾斜导轨平面向上的匀强磁场中.现让ab棒从导轨上某处由静止释放,当它刚要滑出导轨时,cd棒刚要开始滑动.g取10 m/s2,sin 37° =0.6,cos 37°=0.8.(1)在乙图中画出此时cd棒的受力示意图,并求出ab棒的速度;(2)若ab棒无论从多高的位置释放,cd棒都不动,则ab棒质量应小于多少?(3)假如cd棒与导轨间的动摩擦因数可以改变,则当动摩擦因数满足什么条件时,无论ab棒质量多大、从多高位置释放,cd棒始终不动?20.有一个正方形线圈的匝数为10匝,边长为20 cm,线圈总电阻为1 Ω,线圈绕OO′轴以10π rad/s的角速度匀速转动,如图所示,匀强磁场的磁感应强度为0.5 T,问:(1)该线圈产生的交变电流电动势的峰值、电流的峰值分别是多少.(2)若从中性面位置开始计时,写出感应电动势随时间变化的表达式.(3)线圈从中性面位置开始,转过30°时,感应电动势的瞬时值是多大.21.图甲是交流发电机模型示意图,在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO′转动,由线圈引出的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO′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接触,这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路.图乙是线圈的主视图,导线ab的长度为L1,ad长度为L2,线圈以恒定角速度ω逆时针转动.(只考虑单匝线圈)(1)从线圈平面处于中性面位置时开始计时,试推导t时刻整个线圈中感应电动势e1的表达式;(2)若从线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时,如图丙所示,试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式.答案解析1.【答案】A【解析】第2 s内磁场强度减小,所以圆环产生感应电动势,相当于一电源,由楞次定律知,金属板上端为正极,所以A正确.第3 s内磁场方向向外,强度增加,产生的感应电动势仍然是上极板为正,所以B错误.第1 s内,上极板为负,第2 s内,上极板为正,这个过程中电场强度相反,所以微粒先加速,然后减速,当第2秒末微粒速度为零,离开中心位置最大,所以C错误.第3 s末圆环产生的感应电动势为=0.1 πr2,电场强度E==,所以D错误.2.【答案】D【解析】S断开后,自感电流的方向与G1原电流方向相反,与G2原电流方向相同.3.【答案】C【解析】根据右手定则可知:ab中产生的感应电流方向为b→a,则通过电阻R的电流方向为M→R→P.故A错误;金属导线ab相当于电源,ab两点间的电压是路端电压,即是R两端的电压.根据闭合电路欧姆定律得知,ab两点间的电压为U==.故B错误.金属导线ab相当于电源,a端相当于电源的正极,电势较高,故C正确.ab棒向右做匀速直线运动,根据能量守恒得知:外力F做的功等于电路中产生的焦耳热,大于电阻R上发出的焦耳热,故D错误.故选C.4.【答案】C【解析】感应电动势E=BLv;设导体与磁场下边界的夹角为θ,感应电动势E=B v.故C 正确.5.【答案】B【解析】开关S闭合,副线圈电路阻值变小,副线圈电路干路电流增大,则原线圈中电流变大,原线圈输入功率变大,选项A、C错误;副线圈电路干路电流增大,则输电线R上电压损失变大,选项B正确;由于原线圈电压及匝数比不变,故副线圈输出电压不变,选项D错误.6.【答案】B【解析】根据单一副线圈的理想变压器原理,电流比值等于匝数比的倒数,可得ab接MN、cd 接PQ,Iab>Icd,故B正确.7.【答案】D【解析】由理想变压器=得:副线圈电压U′=kU,而理想变压器P入=P出,副线圈电流I′==,线路损耗的电功率P1=I′2R=()2R.同理可知P2=I″2R=()2R,得=,故D项正确.8.【答案】C【解析】线圈产生的交流电的最大值为:E m=NBωS=50××100×0.2×0.1 V=100V;所以有效值E==V=100 V,选项A错误;变压器次级输出功率为10 W,则初级输入电流为I1==A=0.1 A,选项B错误;变压器次级电流为:I2==A=1 A,所以变压器原、副线圈的匝数比:===,选项C正确;通过灯泡的交流电的频率为:f==Hz=Hz,选项D错误.9.【答案】D【解析】往R T上擦酒精后,酒精蒸发吸热,热敏电阻R T温度降低,电阻值增大,根据串联电路的分压特点,电压表示数变小.当酒精蒸发完毕后,R T的温度逐渐升高到环境温度后不变,所以热敏电阻的阻值逐渐变小,最后不变.故电压表的示数将逐渐变大,最后不变.所以选项D正确.10.【答案】C【解析】若为金属热电阻、温度升高后,电阻变大,读数变化不明显,A、B错误.若为热敏电阻,读数将明显变化,C对,D错.11.【答案】CD【解析】利用安培定则判断直线电流产生的磁场,其磁感线是一些以直导线为轴的无数组同心圆,即磁感线所在平面均垂直于导线,且直线电流产生的磁场分布情况是:靠近直导线处磁场强,远离直导线处磁场弱,所以A中穿过圆形线圈的磁场如图甲所示,其有效磁通量为ΦA=Φ出-Φ进=0,且始终为0,即使切断导线中的电流,ΦA也始终为0,A中不可能产生感应电流;B中线圈平面与导线的磁场平行,穿过线圈的磁通量始终为0,B中不可能产生感应电流;C中穿过线圈的磁通量如图乙所示,Φ进>Φ出,即ΦC≠0.当切断导线中电流后,穿过线圈的磁通量ΦC减小为0,所以C中有感应电流产生;D中线圈的磁通量ΦD不为0,当电流切断后,ΦD也减小为0,所以D中也有感应电流产生.12.【答案】AD【解析】L是自感系数足够大的线圈,它的电阻可忽略不计,D1、D2和D3是三个完全相同的小灯泡. S闭合瞬间,但由于线圈的电流增加,导致线圈中出现感应电动势从而阻碍电流的增加,所以三灯同时亮,当电流稳定时,由于电阻可忽略不计,所以D1、D2熄灭,D3变亮.故A正确,B错误;S断开,D3立即熄灭,但由于线圈的电流减小,导致线圈中出现感应电动势从而阻碍电流的减小,所以D1、D2亮一下再慢慢熄灭,故选项C错误,选项D正确.13.【答案】AD【解析】由题图乙可知变压器输出的电压最大值为20 V,变压器原、副线圈的匝数比为20∶1,根据公式=,可得原线圈输入电压的最大值为400 V,A正确;副线圈交流电的周期为0.02 s,频率为50 Hz,原、副线圈交流电的频率一致,B不正确;电容器所带电荷量为Q =CU≈1.414×10-3C,C不正确;R1消耗的电功率P==20 W,D正确.14.【答案】AD【解析】当线框转到如图所示位置,穿过线框的磁通量为0,但线框中产生的感应电动势最大,故选项A正确;电压表V2测量的是副线圈的电压,副线圈电压由原线圈电压决定,与负载电阻变化无关,故选项B错误;电压表V1示数为有效值,等于:u1==,故选项C错误;理想变压器输入功率等于输出功率,则选项D正确.15.【答案】A 限流【解析】待测电阻较小,所以选用电流表外接法,滑动变阻器选用限流式接法,可以节能,故应该选A,滑动变阻器R的接法在电路中起限流作用.16.【答案】(1)(2)(3)【解析】从题中信息可得该元件的电阻和电流表的内阻接近,所以在连电路时应采用电流表的外接法,避免电流表分压,该元件的电压是从0开始的,所以滑动变阻器采用分压接法,画伏安特性曲线时应采用描点法,然后用平滑的曲线连接.17.【答案】(1)3.14×10-3V (2)3.14×10-3A (3) 2.51×10-3V【解析】(1)圆环的面积S=πr2,感生电动势E===3.14×10-3V(2)根据闭合电路欧姆定律,电流I==3.14×10-3A(3)根据闭合电路欧姆定律,这两端点的电压为路端电压U=E=2.51×10-3V.18.【答案】2mgh【解析】方法一:直接用定义.设恒定速度为v,则产生焦耳热的时间t=,I=,mg =BIL,所以Q=I2Rt=BIL·2h=2mgh.方法二:用“功”衡量“能”.导线中产生的焦耳热等于线圈克服安培力所做的功,即Q=|W|=BIL·2h=2mgh.安方法三:用“能”衡量“能”.导线中产生的焦耳热等于线圈减少的重力势能,即Q=ΔE p减=2mgh.19.【答案】(1)1.5 m/s(2)小于3.125 kg (3)μ≥0.75【解析】(1)ab其沿斜面滑下切割磁感线产生的感应电流的方向是b→a→c→d→b;因为当ab棒从导轨刚要滑出时,cd棒刚要开始滑动,其受力分析如图所示.由受力分析得:BIL cos 53°=F f①F N-m1g-BIL sin 53°=0②且:F f=μF N③解得I=2.5 A.④根据法拉第电磁感应定律E=BLv⑤闭合电路的欧姆定律I=⑥解得v=1.5 m/s⑦(2)ab棒在足够长的导轨下滑时,最大安培力只能等于自身重力的分力,有F A=mabg sin 53°⑧因ab棒与cd棒串联,故所受最大安培力相等⑨要使cd棒不能滑动,需F A cos 53°≤μ(m1g+F A sin 53°)⑩以上两式联立解得mab≤3.125 kg.⑪(3)ab棒下滑时,cd棒始终静止有:F A′cos 53°≤μ(mabg+F A′sin 53°)⑫解得μ≥=⑬.当ab棒质量无限大,在无限导轨上最终一定匀速运动,安培力F A′趋于无穷大,有μ≥=0.75.20.【答案】(1)6.28 V 6.28 A (2)e=6.28sin (10πt) V(3)3.14 V【解析】(1)交变电流电动势的峰值为E m=2NBLv=NBSω=10×0.5×0.22×10π V≈6.28 V电流的峰值为I m=≈6.28 A.(2)从中性面位置开始计时,感应电动势的瞬时值表达式为e=E m sinωt≈6.28 sin (10πt) V.(3)线圈从中性面位置开始转过30°,感应电动势e=E m sin 30°≈3.14 V.21.【答案】(1)e1=BL1L2ωsinωt(2)e2=BL1L2ωsin(ωt+φ0)【解析】(1)矩形线圈abcd转动过程中,只有导线ab和cd切割磁感线,设导线ab和cd的转动速度为v,则v=ω·.在t时刻,导线ab和cd因切割磁感线而产生的感应电动势均为E1=BL1v⊥,由图可知v⊥=v sinωt,则整个线圈的感应电动势为e1=2E1=BL1L2ωsinωt.(2)当线圈由图丙位置开始运动时,其他条件与(1)中相同,仅初始相位不同,因此在t时刻整个线圈的感应电动势为e2=BL1L2ωsin(ωt+φ0).。