2021年湖北省黄冈市红安县二程中学高二物理模拟试题含解析

2021年湖北省黄冈市红安县二程中学高二物理模拟试题含解析一、选择题：本题共5小题，每小题3分，共计15分．每小题只有一个选项符合题意1..如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是

(

)

A．在图中t=0时刻穿过线圈的磁通量均为零

B．线圈先后两次转速之比为3:2

C．交流电a的瞬时值为V

D．交流电b的最大值为V参考答案：BCD2.一带电粒子（重力不计）在匀强磁场中的运动轨迹如图所示，中央是一薄绝缘板，粒子在穿过绝缘板时有动能损失，但电量不变，由图可知

A．粒子的运动方向是

B．粒子的运动方向是

C．粒子带正电

D．粒子在下半周所用的时间比上半周所用的时间长参考答案：AC3.线圈在匀强磁场中匀速转动，产生交流电的图象如图所示，由图可知(

)A.在A和C时刻线圈处于中性面位置B.在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零C.从A时刻起到D时刻，线圈转过的角度为π弧度D.在A和C时刻磁通量变化率的绝对值最大参考答案：D【详解】AD．在A和C时刻感应电流最大，感应电动势最大，而磁通量为零，磁通量的变化率最大，线圈处于与中性面垂直的位置，A错误，D正确B．在B和D时刻感应电流为零，感应电动势为零，而磁通量最大，B错误；C．从A时刻到D时刻经过时间为周期，线圈转过的角度为弧度，C错误。【点睛】感应电动势与磁通量的变化率成正比，当线圈磁通量最大时，感应电动势为零；而当线圈的磁通量为零时，感应电动势最大．线圈转动一周的过程，感应电流方向改变两次．4.右图为某电场中的一条电场线，针对电场线上A、B两点的场强和电势有以下说法，你认为正确的是[

]A．A点场强一定大于B点场强；

B．A点场强一定小于B点场强；

C．A点电势一定高于B点电势；

D．A点电势一定低于B点电势。参考答案：C5.如图四个电场中，均有相互对称分布的a、b两点，其中说法正确的是A.图1中a、b两点电场强度相同，电势相等B．图2中a、b两点电场强度相同，电势相等C．图3中a、b两点电场强度相同，电势不等D．图4中a、b两点电场强度相同，电势不等参考答案：BC二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.如下图，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b所示，线圈先后两次转速之比为

；两种情况在相等时间内产生的焦耳热之比Qa∶Qb＝

。参考答案：3∶2

；

9∶47.（4分）某交流电压随时间的变化规律如图所示，则此交流电的频率是_______Hz。若将该电压加在10mF的电容器上，则电容器的耐压值不应小于_________V。参考答案：50；2008.有一个未知电阻R，用图中P和Q两种电路分别对它进行测量，用P图电路测量时，两表读数分别为5.5V，0.49A，用Q图电路测量时，两表读数分别为4.4V，0.50A，则用

图所示电路测该电阻的阻值误差较小，测量值Rx=

，测量值比真实值偏

（填“大”或“小”）．参考答案：9.如图，在光滑水平面上固定三个等质量的带电小球（均可视为质点），A、B、C三球排成一直线。若释放A球（另两球仍固定）的瞬时，A球的加速度大小为1m/s2，方向向左；若释放C球（另两球仍固定）的瞬时，C球的加速度大小为2m/s2，方向向右；则释放B的瞬时，B球的加速度大小为______m/s2，方向______

参考答案：1

向左10.一个2吨重的汽车以4m/s的速度通过一拱型桥的桥顶时对桥的压力比它的重力小4000N。桥拱的半径为________m。参考答案：11.（5分）劲度系数为的轻质弹簧竖直悬挂，在其下端挂一质量为的砝码，重力加速度大小为，然后从弹簧原长处由静止释放砝码，此后砝码的最大加速度是

，弹簧的最大弹性势能可达 。参考答案：g（2分），（3分）12.通过一阻值为R=100Ω的电阻的交变电流如图所示，其周期为1s。电阻两端电压的有效值为

V。

参考答案：413.某学生做观察电磁感应现象的实验，他将电流表、线圈A和B、蓄电池、开关等用导线连接成如图所示的实验电路，当他接通、断开开关时，电流表的指针都没有发生偏转，其原因是___________________________________。参考答案：开关位置接错，应接在蓄电池所组成的电路中三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，要测量一个标有“3V1.5W”的灯泡两端的电压和通过它的电流，现有如下器材：A．直流电源3V（内阻可不计）

B．直流电表0～3A（内阻约0.1Ω）C．直流电表0～600mA（内阻约0.5Ω）

D．直流电压表0～3V（内阻约3kΩ）E．直流电压表0～15V（内阻约200kΩ）

F．滑线变阻器（10Ω，1A）G．滑线变阻器（1kΩ，300mA）（1）除开关、导线外，为完成实验，需要从上述器材中选用

（用字母）。（2）某同学用导线a、b、c、d、e、f、g和h连接的电路如图所示，电路中所有元器件都是完好的，且电压表和电流表已调零。闭合开关后发现电压表的示数为2V，电流表的示数为零，小灯泡不亮，则可判断断路的电线是

；若电压表示数为零，电流表的示数为0.3A，小灯泡亮，则断路的导线是

；若反复调节滑动变阻器，小灯泡亮度发生变化，但电压表、电流表示数不能调为零，则断路的导线是

。（3）下表中的各组数据是该同学在实验中测得的，某位同学根据表格中的数据作出了该灯泡的伏安特性曲线。若将该灯泡与一个10Ω的定值电阻串联，直接接在题中电源两端，则可以估算出该灯泡的实际功率为

W。（结果保留两位有效数字）参考答案：（1）ACDF；

（2）d

h

g；

（3）0.15～0.18W15.1某同学利用如图所示电路，探究了电源在不同负载下的输出功率．(1)所得实验数据如下表，请在给出的直角坐标系上画出U－I图象.U/V1.961.861.801.731.641.56I/A0.050.150.250.350.450.55(2)根据所画U－I图象，可求得电流I＝0.20A时电源的输出功率为_____W(保留两位有效数字)参考答案：（1）画在下图

（2）_0.35—0.39__

W(保留两位有效数字)四、计算题：本题共3小题，共计47分16.某电站的输出功率为104kw，输出电压为4kV，通过理想变压器向远处供电，已知输电线总电阻为25.6?，输电效率为96％，求：（1）升压变压器原副线圈匝数之比（2）输电线上的电压损失参考答案：（1）1:20

（2）3200V17.（25分）如图所示，有二平行金属导轨，相距l，位于同一水平面内（图中纸面），处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向竖直向下（垂直纸面向里）．质量均为m的两金属杆ab和cd放在导轨上，与导轨垂直．初始时刻，金属杆ab和cd分别位于x=x0和x=0处．假设导轨及金属杆的电阻都为零，由两金属杆与导轨构成的回路的自感系数为L．今对金属杆ab施以沿导轨向右的瞬时冲量，使它获得初速．设导轨足够长，也足够大，在运动过程中，两金属杆之间距离的变化远小于两金属杆的初始间距，因而可以认为在杆运动过程中由两金属杆与导轨构成的回路的自感系数L是恒定不变的．杆与导轨之间摩擦可不计．求任意时刻两杆的位置xab和xcd以及由两杆和导轨构成的回路中的电流i三者各自随时间t的变化关系。参考答案：解析：解法Ⅰ：当金属杆ab获得沿x轴正方向的初速v0时，因切割磁力线而产生感应电动势，由两金属杆与导轨构成的回路中会出现感应电流．由于回路具有自感系数，感应电流的出现，又会在回路中产生自感电动势，自感电动势将阻碍电流的增大，所以，虽然回路的电阻为零，但回路的电流并不会趋向无限大，当回路中一旦有了电流，磁场作用于杆ab的安培力将使ab杆减速，作用于cd杆的安培力使cd杆运动．设在任意时刻t，ab杆和cd杆的速度分别为v1和v2（相对地面参考系S），当v1、v2为正时，表示速度沿x轴正方向；若规定逆时针方向为回路中电流和电动势的正方向，则因两杆作切割磁力线的运动而产生的感应电动势

(1)当回路中的电流i随时间的变化率为时，回路中的自感电动势

(2)根据欧姆定律，注意到回路没有电阻，有

(3)金属杆在导轨上运动过程中，两杆构成的系统受到的水平方向的合外力为零，系统的质心作匀速直线运动．设系统质心的速度为VC，有

(4)得

(5)VC方向与v0相同，沿x轴的正方向．现取一新的参考系，它与质心固连在一起，并把质心作为坐标原点，取坐标轴与x轴平行．设相对系，金属杆ab的速度为u，cd杆的速度为，则有

(6)

(7)因相对系，两杆的总动量为零，即有

(8)由(1)、(2)、(3)、(5)、(6)、(7)、(8)各式，得

(9)在系中，在t时刻，金属杆ab坐标为，在t＋Dt时刻，它的坐标为，则由速度的定义

(10)代入(9)式得

(11)若将视为i的函数，由（11）式知为常数，所以与i的关系可用一直线方程表示

(12)式中b为常数，其值待定．现已知在t＝0时刻，金属杆ab在系中的坐标＝，这时i=0，故得

(13)或

(14)表示t＝0时刻金属杆ab的位置．表示在任意时刻t，杆ab的位置，故就是杆ab在t时刻相对初始位置的位移，用X表示，

(15)当X>0时，ab杆位于其初始位置的右侧；当X<0时，ab杆位于其初始位置的左侧．代入(14)式，得

(16)这时作用于ab杆的安培力

(17)ab杆在初始位置右侧时，安培力的方向指向左侧；ab杆在初始位置左侧时，安培力的方向指向右侧，可知该安培力具有弹性力的性质．金属杆ab的运动是简谐振动，振动的周期

(18)在任意时刻t，ab杆离开其初始位置的位移

(19)A为简谐振动的振幅，j为初相位，都是待定的常量．通过参考圆可求得ab杆的振动速度

(20)

(19)、(20)式分别表示任意时刻ab杆离开初始位置的位移和运动速度．现已知在t＝0时刻，ab杆位于初始位置，即X=0速度故有解这两式，并注意到(18)式得

(21)

(22)由此得ab杆的位移（23）由(15)式可求得ab杆在系中的位置

(24)因相对质心，任意时刻ab杆和cd杆都在质心两侧，到质心的距离相等，故在系中，cd杆的位置

(25)相对地面参考系S，质心以的速度向右运动，并注意到（18）式，得ab杆在地面参考系中的位置

(26)cd杆在S系中的位置

（27）回路中的电流由(16)式得

(28)解法Ⅱ：当金属杆在磁场中运动时，因切割磁力线而产生感应电动势，回路中出现电流时，两金属杆都要受到安培力的作用，安培力使ab杆的速度改变，使cd杆运动．设任意时刻t，两杆的速度分别为v1和v2（相对地面参考系S），若规定逆时针方向为回路电动势和电流的正方向，则由两金属杆与导轨构成的回路中，因杆在磁场中运动而出现的感应电动势为

(1’)令u表示ab杆相对于cd杆的速度，有

(2’)当回路中的电流i变化时，回路中有自感电动势EL，其大小与电流的变化率成正比，即有

(3’)根据欧姆定律，注意到回路没有电阻，有

由式(2’)、(3’)两式得

(4’)设在t时刻，金属杆ab相对于cd杆的距离为，在t＋Dt时刻，ab相对于cd杆的距离为＋，则由速度的定义，有

(5’)代入()式得

(6’)若将视为i的函数，由(6’)式可知，为常量，所以与i的关系可以用一直线方程表示，即

(7’)式中b为常数，其值待定．现已知在t＝0时刻，金属杆ab相对于cd杆的距离为，这时i=0，故得

(8’)或

(9’)表示t＝0时刻金属杆ab相对于cd杆的位置．表示在任意时刻t时ab杆相对于cd杆的位置，故就是杆ab在t时刻相对于cd杆的相对位置相对于它们在t＝0时刻的相对位置的位移，即从t＝0到t＝t时间内ab杆相对于cd杆的位移

(10')于是有

(11’)任意时刻t，ab杆和cd杆因受安培力作用而分别有加速度aab和acd，由牛顿定律有

(12’)

(13’)两式相减并注意到()式得

(14’)式中为金属杆ab相对于cd杆的加速度，而X是ab杆相对cd杆相对位置的位移．是常数，表明这个相对运动是简谐振动，它的振动的周期

(15’)在任意时刻t，ab杆相对cd杆相对位置相对它们初始位置的位移

(16’)A为简谐振动的振幅，j为初相位，都是待定的常量．通过参考圆可求得X随时间的变化率即速度

(17’)现已知在t＝0时刻，杆位于初始位置，即X=0，速度故有解这两式，并注意到(15’)式得

由此得

(18’)因t=0时刻，cd杆位于x=0处，ab杆位于x=x0处，两者的相对位置由x0表示；设t时刻，cd杆位于x=xcd处，ab杆位于x=xab处，两者的相对位置由xab－xcd表示，故两杆的相对位置的位移又可表示为X=xab－xcd－x0

(19’)所以

(20’)(12’)和(13’)式相加,得由此可知，两杆速度之和为一常数即v0，所以两杆的位置xab和xcd之和应为xab＋xcd=x0＋v0t

(21’)由(20’)和(21’)式相加和相减，注意到(15’)式，得

（22’