2023年高考物理一轮复习考点通关练阶段综合测评5-New

2023年高考物理一轮复习考点通关练阶段综合测评5PAGEPAGE2阶段综合测评(五)时间：90分钟总分值：110分第一卷(选择题，共48分)一、选择题(此题共12小题，每题4分，共48分。在每题给出的四个选项中，1～7题只有一项符合题目要求，8～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。)1．[2022·北京朝阳区期末]某同学在“探究感应电流产生的条件〞的实验中，将直流电源、滑动变阻器、线圈A(有铁芯)、线圈B、灵敏电流计及开关按图连接成电路。在实验中，该同学发现开关闭合的瞬间，灵敏电流计的指针向左偏。由此可以判断，在保持开关闭合的状态下()A．当线圈A拔出时，灵敏电流计的指针向左偏B．当线圈A中的铁芯拔出时，灵敏电流计的指针向右偏C．当滑动变阻器的滑片匀速滑动时，灵敏电流计的指针不偏转D．当滑动变阻器的滑片向N端滑动时，灵敏电流计的指针向右偏答案B解析由题意可知：开关闭合的瞬间，灵敏电流计的指针向左偏，那么当磁通量增大时，指针左偏；假设磁通量减小，那么右偏。线圈A拔出，或线圈A中的铁芯拔出，均导致磁通量减小，因此电流计指针向右偏，故A错误，B正确；滑动变阻器的滑片匀速滑动，穿过线圈的磁通量发生变化，电流计指针发生偏转，故C错误；当滑动变阻器的滑片向N端滑动时，电阻减小，那么电流增大，导致磁通量增大，因此灵敏电流计的指针向左偏，故D错误。2．[2022·青岛模拟]多年来物理学家一直设想用实验证实自然界中存在“磁单极子〞。磁单极子是指只有S极或只有N极的磁性物质，其磁感线分布类似于点电荷的电场线分布。如下图的实验就是用于检测磁单极子的实验之一，abcd为用超导材料围成的闭合回路。设想有一个N极磁单极子沿abcd轴线从左向右穿过超导回路，那么在回路中可能发生的现象是()A．回路中无感应电流B．回路中形成持续的abcda流向的感应电流C．回路中形成持续的adcba流向的感应电流D．回路中形成先abcda流向后adcba流向的感应电流答案C解析N极磁单极子的磁感线分布类似于正点电荷的电场线分布，由楞次定律知，回路中形成方向沿adcba流向的感应电流，由于回路为超导材料做成的，电阻为零，故感应电流不会消失，C项正确。3.如下图，两光滑平行金属导轨间距为L，直导线MN垂直跨在导轨上，且与导轨接触良好，整个装置处在垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B。电容器的电容为C，除电阻R外，导轨和导线的电阻均不计。现给导线MN一初速度，使导线MN向右运动，当电路稳定后，MN以速度v向右做匀速运动时()A．电容器两端的电压为零B．电阻两端的电压为BLvC．电容器所带电荷量为CBLvD．为保持MN匀速运动，需对其施加的拉力大小为eq\f(B2L2v,R)答案C解析当导线MN匀速向右运动时，导线MN产生的感应电动势恒定，稳定后，电容器既不充电也不放电，无电流产生，故电阻两端没有电压，电容器两极板间的电压为U＝E＝BLv，所带电荷量Q＝CU＝CBLv，故A、B错误，C正确；MN匀速运动时，因无电流而不受安培力，故拉力为零，D错误。4.[2022·南宁三中一模]如下图，边长为L的正方形导线框质量为m，由距磁场H高处自由下落，其下边ab进入匀强磁场后，线圈开始做减速运动，直到其上边cd刚刚穿出磁场时，速度减为ab边刚进入磁场时的eq\f(1,2)，磁场的宽度也为L，那么线框穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热为()A．2mgL B．2mgL＋mgHC．2mgL＋eq\f(3,4)mgH D．2mgL＋eq\f(1,4)mgH答案C解析设刚进入磁场时的速度为v1，刚穿出磁场时的速度v2＝eq\f(v1,2)，线框自开始进入磁场到完全穿出磁场共下落高度为2L。由题意知eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＝mgH，eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＋mg·2L＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)＋Q，解得Q＝2mgL＋eq\f(3,4)mgH。C选项正确。5.[2022·山东日照一模]在xOy平面内有一条抛物线金属导轨，导轨的抛物线方程为y2＝4x，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面向里，一根足够长的金属棒ab垂直于x轴从坐标原点开始，以恒定速度v沿x轴正方向运动，运动中始终与金属导轨保持良好接触形成闭合回路，如图甲所示。那么图乙所示图象中能表示回路中感应电动势大小随时间变化的图象是()答案B解析金属棒ab沿x轴以恒定速度v运动，因此x＝vt，那么金属棒在回路中的有效长度L＝2y＝4eq\r(x)＝4eq\r(vt)，由法拉第电磁感应定律得回路中感应电动势E＝BLv＝4Beq\r(v3t)，即E2∝t，B正确。6．[2022·南通模拟]如下图，A、B、C是三个完全相同的灯泡，L是一个自感系数较大的线圈(直流电阻可忽略不计)。那么()A．S闭合时，A灯立即亮，然后逐渐熄灭B．S闭合时，B灯立即亮，然后逐渐熄灭C．电路接通稳定后，三个灯亮度相同D．电路接通稳定后，S断开时，C灯立即熄灭答案A解析因线圈L的自感系数较大且直流电阻可忽略不计，S闭合时，A灯立即亮，然后逐渐熄灭，A正确。S闭合时，B灯先不太亮，然后变亮，B错误。电路接通稳定后，B、C灯亮度相同，A灯不亮，C错误。电路接通稳定后，S断开时，C灯逐渐熄灭，D错误。7．[2022·江西八校联考]调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图乙所示。线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，CD之间输入交变电压，转动滑动触头P就可以调节输出电压。图乙中两电表均为理想交流电表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器。现在CD两端输入图甲所示正弦式交流电，变压器视为理想变压器，那么()A．由甲图可知CD两端输入交流电压u的表达式为u＝36eq\r(2)sin(100t)(V)B．当滑动触头P逆时针转动时，MN之间输出交流电压的频率变大C．当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表读数变大，电压表读数也变大D．当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电阻R2消耗的电功率变小答案D解析由题图甲可知u＝36eq\r(2)sin100πt(V)，A错误。M、N之间输出交流电压的频率由输入的交流电压的频率决定，B错误。滑动变阻器的滑动触头向下滑动时，R3减小，由“串反并同〞可知电压表读数减小，电流表读数增大，R2消耗的电功率减小，C错误，D正确。8.[2022·安徽六校质检]地面附近空间中存在着纸面内水平方向的匀强电场(图中未画出)和垂直于纸面向里的匀强磁场(如下图)，一个带电油滴沿着一条与竖直方向成α角的直线MN运动。由此可以判断()A．如果油滴带正电，它是从N点运动到M点B．如果油滴带正电，它是从M点运动到N点C．如果水平电场方向向右，油滴是从N点运动到M点D．如果水平电场方向向右，油滴是从M点运动到N点答案BC解析根据做直线运动的条件和受力情况(如下图)可知，如果油滴带正电，由左手定那么判断可知，油滴只能从M点运动到N点，故A错误，B正确；如果水平电场方向向右，假设油滴带正电，油滴所受的合力不可能为零，速度变化，洛伦兹力也随之变化，油滴做曲线运动，假设油滴带负电，油滴是从N点运动到M点，故C正确，D错误。9.[2022·重庆南开中学月考]如下图，在垂直纸面向里的匀强磁场中有三个带电粒子，它们在纸面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，其中1和2为质子的轨迹，3为α粒子(氦核)的轨迹。三者的轨道半径关系为R1>R2>R3，并相切于P点。设v、a、T、F分别表示它们做圆周运动的线速度、加速度、周期和所受的洛伦兹力的大小，那么以下判断正确的选项是()A．v1>v2>v3 B．a1>a2>a3C．T1<T2<T3 D．F1＝F2＝F3答案AB解析带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时半径为r＝eq\f(mv,qB)，比荷相等时，r与v成正比，那么有v1>v2。设带电粒子的质量和电荷量分别为m、q，那么带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时周期为T＝eq\f(2πm,qB)，T与比荷成反比，质子与α粒子的比荷之比为2∶1，那么有T1＝T2<T3。v＝eq\f(2πr,T)，由于R2>R3，T2<T3，所以v2>v3，选项A正确，C错误。粒子的加速度为a＝eq\f(F洛,m)＝eq\f(qvB,m)，因为v1>v2，故有a1>a2。又ω＝eq\f(2π,T)，T2<T3，所以ω2>ω3，根据a＝v·ω，所以a2>a3，选项B正确。F洛＝qvB，v1>v2，所以F1>F2，选项D错误。10．[2022·山西太原模拟]如图1，在光滑水平桌面上有一边长为L、电阻为R的正方形导线框，导线框右侧有两个宽度也为L的有界匀强磁场，磁感应强度大小均为B、方向分别竖直向下和竖直向上。t＝0时导线框的右边恰与磁场的左边界重合，随后导线框在外力作用下，以速度v匀速进入并通过磁场区域。规定电流i沿逆时针方向时为正，磁感线竖直向下时磁通量Φ为正，安培力的合力F向左为正。那么以下关于Φ、i、F和线框中的电功率P随时间变化的图象大致是图2中的()答案BD解析导线框匀速切割磁感线，由Φ＝BS＝Bvt·L知，Φ­t图象如图甲所示，故A错误。由i＝eq\f(BLv,R)，知0～t0内，i＝eq\f(BLv,R)，方向为正；t0～2t0内，i＝eq\f(2BLv,R)，方向为负；2t0～3t0内，i＝eq\f(BLv,R)，方向为正。i­t图象如图乙所示，B正确。根据F＝eq\f(B2L2v,R)，0～t0内，F＝eq\f(B2L2v,R)＝F0；t0～2t0内，F＝2B·eq\f(2BLv,R)·L＝eq\f(4B2L2v,R)＝4F0；2t0～3t0内，F＝F0。F的方向一直向左，F­t图象如图丙所示，故C错误。P＝Fv＝eq\f(B2L2v2,R)，故P­t图象与F­t图象类似，D正确。11．[2022·湖北武汉调研]如下图，空间中存在一个范围足够大的垂直纸面向里的磁场，磁感应强度沿y轴方向大小相同，沿x轴方向按Bx＝kx的规律变化，式中k为常数且大于零。矩形线圈ABCD在恒力F的作用下从图示位置由静止开始向x轴正方向运动，以下说法正确的选项是()A．线圈运动过程中感应电流的方向沿ADCBAB．假设加速距离足够长，线圈最终将做匀速直线运动C．通过回路中C点的电荷量与线圈的位移成正比D．线圈回路消耗的电功率与运动速度成正比答案BC解析由楞次定律得，感应电流沿逆时针方向，即ABCDA方向，A错误。设AB＝d，BC＝l，位移为x时，E＝k(x＋d)lv－kxlv＝kdlv，I＝eq\f(E,R)，F安＝Ik(x＋d)l－Ikxl，F－F安＝ma，联立解得F－eq\f(k2d2l2v,R)＝ma，故速度增大，那么加速度减小，当加速度为零时速度不变，线圈做匀速直线运动，故B正确。电荷量q＝It＝eq\f(kdlv,R)t＝eq\f(kdlx,R)，故q与位移成正比，C正确。电功率P＝I2R＝eq\f(k2d2l2v2,R)，故D错误。12．[2022·陕西宝鸡质检]如下图，足够长的U形光滑金属导轨与水平面成θ角，其中MN与PQ平行且间距为L，导轨间连接一个电阻为R的灯泡，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计。一质量为m的金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且接触良好，金属棒ab接入电路的电阻为r，当流经金属棒ab某一横截面的电荷量为q时，金属棒ab的速度大小为v，那么金属棒ab在由静止开始沿导轨下滑到速度到达v的过程中(未到达最大速度)()A．金属棒ab做加速度减小的变加速直线运动B．金属棒ab两端的电压始终为eq\f(r,R＋r)BLvC．灯泡的亮度先逐渐变亮后保持不变D．回路中产生的焦耳热为eq\f(mgqR＋r,BL)sinθ－eq\f(1,2)mv2答案AD解析金属棒ab受到的安培力F＝eq\f(B2L2v,R＋r)逐渐变大，金属棒ab的加速度a＝eq\f(mgsinθ－F,m)在逐渐变小，选项A正确；金属棒两端的电压始终为eq\f(R,R＋r)BLv，选项B错误；此题研究的过程，金属棒未到达最大速度，灯泡的亮度一直变亮，选项C错误；根据q＝eq\f(ΔΦ,R＋r)＝eq\f(BLx,R＋r)，可解得金属棒运动的位移x，根据能量守恒定律，回路中产生的焦耳热为mgxsinθ－eq\f(1,2)mv2＝eq\f(mgqR＋r,BL)sinθ－eq\f(1,2)mv2，选项D正确。第二卷(非选择题，共62分)二、填空题(此题共2小题，共12分)13．(4分)如下图，金属环A用轻绳悬挂，与长直螺线管共轴，并位于其左侧。假设变阻器滑片P向左移动，那么金属环A将向________(填“左〞或“右〞)运动，并有________(填“收缩〞或“扩张〞)趋势。答案左收缩解析滑片P向左移动时，电阻减小，螺线管中电流增大，穿过金属环A的磁通量增加，根据楞次定律，金属环将向左运动，因磁通量增大，故金属环A有收缩趋势。14．[2022·安徽名校模拟](8分)某同学在“利用DIS实验的电压、电流传感器，描绘小灯泡的伏安特性曲线〞的实验中，采用了图甲所示的电路。(1)图甲中，E矩形框内应该接________，F矩形框内应该接________。(选填“电压传感器〞“电流传感器〞或“小灯泡〞)(2)该同学利用测量的数据，画出如图乙所示的图线，但该同学忘记在坐标轴上标明横坐标和纵坐标所表示的物理量，请你根据图线作出判断：横坐标表示________，纵坐标表示________。答案(1)电压传感器小灯泡(2)电流电压解析(1)实验电路中滑动变阻器采用的是分压式接法，题图甲中E矩形框内应该接电压传感器，F矩形框内应该接小灯泡。(2)根据小灯泡的电阻随温度的升高而增大，可判断横坐标表示电流，纵坐标表示电压。三、计算题(此题共4小题，共50分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位。)15．[2022·云南一模](10分)如图甲所示，一圆形线圈面积S＝0.2m2，匝数N＝10，电阻r＝2Ω，与电热器P连接成闭合回路，电热器电阻R＝3Ω，线圈处于磁感应强度周期性变化的匀强磁场中，当磁场磁感应强度按如图乙所示规律变化时，求：(1)一分钟内电热器产生的热量；(2)通过电热器电流的有效值。答案(1)360J(2)eq\r(2)A解析(1)根据法拉第电磁感应定律，那么在0～0.2s内产生的感应电动势为E1＝Neq\f(ΔB,Δt)S＝10×eq\f(0.5,0.2)×0.2V＝5V；由闭合电路欧姆定律知，产生的电流为I1＝eq\f(E1,R＋r)＝eq\f(5,3＋2)A＝1A；同理，在0.2～0.3s内产生的感应电动势为E2＝Neq\f(ΔB′,Δt′)S＝10×eq\f(0.5,0.1)×0.2V＝10V；由闭合电路欧姆定律知，产生的电流为I2＝eq\f(E2,R＋r)＝eq\f(10,3＋2)A＝2A；那么一个周期内电热器产生热量Q0＝Ieq\o\al(2,1)Rt1＋Ieq\o\al(2,2)Rt2＝12×3×0.2J＋22×3×0.1J＝1.8J，而一分钟的周期个数为n＝eq\f(60,0.3)＝200个，那么一分钟内，电热器产生的热量Q＝200×1.8J＝360J。(2)根据电流的热效应，设通过电热器电流的有效值为I，那么有I2RT＝Ieq\o\al(2,1)Rt1＋Ieq\o\al(2,2)Rt2，解得I＝eq\r(2)A。16．[2022·连云港一模](12分)如下图，电阻不计且足够长的U形金属框架放置在倾角θ＝37°的绝缘斜面上，该装置处于垂直斜面向下的匀强磁场中，磁感应强度大小B＝0.5T。质量m＝0.1kg、电阻R＝0.4Ω的导体棒ab垂直放在框架上，从静止开始沿框架无摩擦下滑，与框架接触良好。框架的质量M＝0.2kg、宽度l＝0.4m，框架与斜面间的动摩擦因数μ＝0.6，与斜面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。(1)假设框架固定，求导体棒的最大速度vm；(2)假设框架固定，棒从静止开始下滑5.75m时速度v＝5m/s，求此过程回路中产生的热量Q及流过ab棒的电量q；(3)假设框架不固定，求当框架刚开始运动时棒的速度v1。答案(1)6m/s(2)2.2J2.875C(3)2.4m/s解析(1)棒ab产生的电动势E＝Blv，回路中感应电流I＝eq\f(E,R)，棒ab所受的安培力：F＝BIl，对棒ab：mgsin37°－BIl＝ma。当加速度a＝0时，速度最大，最大值vm＝eq\f(mgRsin37°,Bl2)＝6m/s。(2)根据能量转化和守恒定律有mgxsin37°＝eq\f(1,2)mv2＋Q，代入数据解得Q＝2.2J。q＝eq\x\to(I)Δt＝eq\f(\x\to(E),R)Δt＝eq\f(ΔΦ,R)＝eq\f(Blx,R)＝2.875C。(3)回路中感应电流I1＝eq\f(Blv1,R)，框架上边所受安培力F1＝BI1l，对框架Mgsin37°＋BI1l＝μ(m＋M)gcos37°，代入数据解得v1＝2.4m/s。17．[2022·豫南九校联盟联考](14分)如下图，水平放置的三条光滑平行金属导轨a、b、c，相距均为d＝1m，导轨a、c间横跨一质量为m＝1kg的金属棒MN，棒与导轨始终良好接触。棒的总电阻r＝2Ω，导轨的电阻忽略不计。在导轨b、c间接一电阻为R＝2Ω的灯泡，导轨a、c间接一理想电压表。整个装置放在磁感应强度B＝2T的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下。现对棒MN施加一水平向右的拉力F，使棒从静止开始运动，施加的水平外力功率恒定，经过t＝1s时间棒到达稳定时速度为3m/s。试求：(1)金属棒到达稳定时施加水平外力F的大小及水平外力F的功率；(2)金属棒到达稳定时电压表的读数；(3)此过程中灯泡产生的热量。答案(1)4N12W(2)10V(3)5J解析(1)当F＝F安时，金属棒速度到达稳定，那么：F安＝BId，I＝eq\f(Bdv,R＋\f(r,2))，联立得：F＝4N，P＝Fv＝12W。(2)设电压表的读数为U，那么有：U＝Bdv＋UL，UL＝eq\f(Bdv,R＋\f(r,2))R，代入数据得：U＝10V。(3)设小灯泡和金属棒产生的热量分别为Q1、Q2，根据焦耳定律得：eq\f(Q1,Q2)＝eq\f(R,\f(r,2))由功能关系得：Pt＝Q1＋Q2＋eq\f(1,2)mv2，代入数据得：Q1＝5J。18．[2022·重庆二测](14分)如下图，匀强磁场的磁感应强度方向垂直纸面向里，宽度为l，上、下边界与地面平行，下边界与地面相距eq\f(7,2)l。将一个边长为l，质量为m，总电阻为R的正方形刚性导电线框ABCD置于匀强磁场区域上方，线框CD边与磁场上边界平行，从高于磁场上边界h的位置静止释放，h的值能保证AB边匀速通过磁场区域。从AB边离开磁场到CD边落到地面所用时间是AB边通过磁场时间的2倍(重力加速度为g)。求：(1)线框通过磁场过程