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文档简介
第=page1313页,共=sectionpages1515页辽宁省大连二十四中等五校协作体2024-2025学年高二(上)期末物理试卷一、单选题:本大题共7小题,共28分。1.在阻值R=10Ω的定值电阻两端接一交流电压,电压表达式为U(tA.20J B.202J C.2.如图,空间中存在平行于纸面向右的匀强磁场,磁感应强度大小为B,一根在b点被折成直角的金属棒abc平行于纸面放置,ab=bc=L,ab边垂直于磁场方向。现该金属棒以速度v垂直于纸面向里运动。则ac两点间的电势差UA.BLv B.2BLv C.-BLv3.如图所示,一个铝环套在铁芯上,下方线圈接通电源后,内部装置可以在铁芯处产生竖直向上的磁场By,在铝环处产生沿径向向外的磁场Br,两个磁场大小可以通过装置独立调节。现在想让铝环跳起来,可以采取下列哪种方法(
)A.保持By不变,增大Br
B.保持Br不变,增大By
C.保持By不变,减小Br4.边长为L的正方形线单匝金属框,右边刚好位于匀强磁场左边界,磁场区域宽度为2L,磁感应强度大小为B0,金属框在外力作用下从图示位置开始向右匀速穿过磁场区域,当金属框刚好全部进入磁场区域时,磁感应强度开始随时间均匀增加,使整个过程金属框中的电流不变,则当金属框右边刚好到达磁场的右边界时,匀强磁场的磁感应强度大小为(
)A.4B0 B.3B0 C.5.在如图所示电路中,三个灯泡完全相同,电感的直流电阻和灯泡电阻相等。闭合开关S,电路稳定后,将开关S断开,下列对于S断开后各元件说法中正确的是(
)A.灯泡A1突然熄灭
B.灯泡A1先闪亮一下再逐渐熄灭
C.灯泡A2逐渐熄灭
D.6.如图所示,水平虚线MN上方有垂直纸面向外的匀强磁场,下方有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小相等,直线PQ为磁场左侧边界,右侧及上下范围足够大。一带正电粒子从P点进入磁场,速度大小为v,方向垂直于PQ,第一次到达MN时速度方向与MN垂直。若要求该粒子仍从P点垂直于MN出发但不从左侧边界离开磁场,不计粒子重力。则粒子速度的最小值为(
)A.(4-23)v B.(7.空间中存在方向互相垂直的匀强电场和匀强磁场,一个不计重力的带电粒子以某一初速度在该空间中做匀速直线运动。某时刻,粒子运动至P点处,此时撤掉空间中的电场,经过一段时间后,粒子的速度第一次与P点相反,此时恢复原来的电场,又经过相同的时间后,粒子到达Q点处。则线段PQ与粒子的初速度方向夹角的正切值为(
)A.2π B.1 C.22二、多选题:本大题共3小题,共18分。8.下列科技成果应用了电磁感应原理的是(
)A.发电站通过变压器实现变压和电能的输送
B.回旋加速器使带电粒子做回旋运动而加速
C.真空冶炼炉外的线圈通入高频交变电流,使炉内的金属熔化
D.无线电台利用LC电路形成振荡电流,从而发射电磁波9.一台发电机最大输出功率为4000kW,电压为4000V,经变压器T1升压后向远方输电。输电线路总电阻R=1kΩ.到目的地经变压器T2降压,负载为多个正常发光的灯泡(220V、60W)A.T1原、副线圈电流分别为103A和20A
B.T2原、副线圈电压分别为1.8×105V和220V
C.T1和T2的变压比分别为1:50和10.如图,两平行光滑金属长导轨固定在水平面上,间距为L。导轨间有垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B。相同材质的金属棒a、b相隔一段距离垂直于导轨平行放置,质量分别为m、2m,长度均为L,a棒的电阻为R,导轨电阻可忽略。最初a棒可自由滑动,b棒被固定在导轨上。现给a棒一个水平向右的初速度va=v0,a棒向右减速滑动。当a棒速度减为0时,解除b棒的固定并同时给b棒一个向右的初速度vb,又经足够长时间后,a、b间距离不变且与最初相等,且上述过程中aA.vb=32v0
B.整个过程中b棒中产生的电热为Qb=5mv02三、实验题:本大题共2小题,共15分。11.某同学在物理实验室找到一个热敏电阻(图中符号TC),想研究其电阻随温度变化的关系。按照如图连接了实验器材,图中R0为定值电阻,电压表视为理想电压表。
(1)为了使热敏电阻两端的电压可从零开始调节,请在图中添加导线改进该实验。
(2)正确添加导线后,闭合开关,将滑动变阻器R的滑片调至适当位置,读出并记录两电压表V1、V2的示数U1,U2,则热敏电阻的阻值可以表示为RTC=______(用U1、U2、R0表示)。
(3)该同学查阅相关资料,发现热敏电阻分为正温度系数电阻(12.某同学学习多用电表的原理和使用方法后,设计了一个有两个挡位(×1Ω,×10Ω)的欧姆表,原理电路如图:
使用的器材有:
直流电源(电动势E=1.5V,内阻可忽略);
电阻箱R(量程0~9999.9Ω);
电流表A(量程0~5mA,内阻RA=100Ω);
滑动变阻器(最大阻值200Ω);
红黑表笔各一个,导线若干。
回答下列问题:
(1)按照多用电表的使用原则,表笔a应为______(填“红”或“黑”)表笔。
(2)使用欧姆表的×1挡测量电阻时,若发现电流表指针偏转幅度______(填“偏大”或“偏小”),则应换成×10档。
(3)若滑动变阻器的滑片移动至M,N两点处时刚好对应欧姆表的两个挡位,则M处应为______Ω(填四、计算题:本大题共3小题,共39分。13.如图所示,理想变压器的原线圈左端接一有效值为U=12V的正弦式交流电源,定值电阻R0=4Ω,副线圈接有阻值为R1=2Ω的定值电阻和一个滑动变阻器R(最大阻值10Ω),现电路正常工作,两块理想交流电流表A1的示数为I1=0.5A,A2的示数为I14.一种电磁分析仪的原理简化图如图1所示,在挡板MN左侧的区域内存在垂直于纸平面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场,在挡板MN上有两条宽度分别为2d和d的缝,两缝近端的距离为2d。较窄的缝正对着一个板间距为d且足够长的速度选择器,C板电势高于D板电势,板间电压恒定,但可调节。板间还有垂直纸面、磁感应强度大小也为B的匀强磁场(图中未画出)。在速度选择器右侧的直角三角形区域OPQ范围内有垂直纸面向里的匀强磁场。PQ边与C板共线,OP=d,∠POQ=60°,过O点平行于PQ放置有一足够长粒子接收屏,图2是其局部放大图。大量质量为m,带电量绝对值为q的粒子(不计重力和相互间的作用)以不同的速度在纸平面内从宽度为2d的缝垂直于边界进入磁场,部分粒子能从较窄的缝射出且水平穿过速度选择器。求:
(1)粒子的电性及速度选择器中磁场的方向;
(2)调节CD板间电压U,使PO边任一点都有粒子到达,且速度尽量大。求U;
(3)接(2),到达P处的粒子经右侧磁场偏转后击中粒子接收屏上的S点(图中未画出),线段15.如图所示,水平地面上竖直放置一个边长为2L=0.2m,质量m=0.8kg,总电阻为R=1×10-4Ω的正方形单匝导体框MNPQ,竖直面内存在两个矩形匀强磁场区域abcd和efgh,宽度均为3L且足够高,磁感应强度大小均为B=0.1T,方向均垂直纸面向里,cd水平且在地面以下,gh水平且与地面相距L,bc与eh的水平距离为2L。导体框的MQ边刚好和ad重合。对导体框施加一个水平向右的拉力,使导体框由静止开始做加速度大小为a=0.6m/s2的匀加速运动,直至导体框恰好离开磁场区域abcd,之后令其做匀速直线运动。已知重力加速度为g=10m/s2,导体框平面始终与磁场垂直,导体框与地面的动摩擦因数为μ=0.1,3≈答案和解析1.A
【解析】由电压的表达式U(t)=10sin(0.5πt+π3)V,可知周期为:T=2π0.5πrad/s=4s;
电压的有效值为:U有=U【解析】当金属棒以速度v垂直于纸面向里运动,ab边切割磁感线,bc边不切割磁感线。有效长度为L,ac两点间的电势差即为ab边切割产生的感应电动势,为:E=-BLv,根据右手定则C点电势更高。故ABD错误,C正确。
故选:3.D
【解析】在铝环处产生沿径向向外的磁场Br,想让铝环跳起来,则铝环受到的安培力的方向向上,根据安培定则可知,铝环内产生的感应电流的方向沿顺时针方向。根据安培定则,铝环内产生的磁场的方向向上,根据楞次定律可知铁芯处产生的向上的磁场必定减弱,故ABC错误,D正确。
故选:D。
4.C【解析】设匀速运动的速度大小为v,整个过程金属框中的电流不变,感应电动势不变,则有:B0Lv=ΔΦΔt
其中:ΔΦ=(B-B0)L2,Δt=Lv【解析】三个灯泡完全相同,线圈直流电阻和灯泡电阻相等,可知闭合S稳定后,流过灯泡A1的电流比灯泡A2流过的电流大。某时刻将开关S断开,灯泡A3立即熄灭,而线圈的自感电动势阻碍电流减小,线圈相当于电源,与灯泡A1、灯泡A2重新形成回路,使得灯泡A1、灯泡A2都慢慢熄灭,但都不会闪亮,故ABD错误,C正确。
【解析】设MP=d,第一次粒子运动半径为R,粒子第一次到达MN时速度方向与MN垂直可知qvB=mv2R,其中R=d,解得B=mvqd,若要求该粒子仍从P点垂直于PQ出发但不从左侧边界离开磁场,因为第一次速度较大,所以半径较大,第一次到达MN时速度方向与MN垂直,第二次不从左侧边界离开磁场,速度较小,半径较小,则粒子运动轨迹如图
设第二次粒子运动半径为r,由几何关系可知θ=30°
由rcos30°+r=7.D
【解析】粒子受到电场力与洛伦兹力做匀速直线运动,电场力与洛伦兹力平衡,则速度方向与电场力方向垂直,令速度方向水平向右,某时刻,粒子运动至P点处,此时撤掉空间中的电场,粒子的速度第一次与P点相反,此时粒子做匀速圆周运动轨迹恰好为半个圆周
对粒子,洛伦兹力提供向心力有:qvB=mv2r,T=2πrv
变形整理解得:r=mvqB,T=2πmqB
粒子在磁场中运动的时间为:t=T2
此时恢复原来的电场,粒子速度与初速度相反,此时洛伦兹力方向与电场力方向相同,将该速度v分解为向右的v和向左的2v,则向右的分速度v对应的洛伦兹力与电场力平衡,该分运动为向右的匀速直线运动,向左的分速度2v对应匀速圆周运动
同理有:q×2v×B=m(2v)2r'8.ACD
【解析】A.发电站通过变压器实现变压和电能的输送,变压器中原副线圈通过电磁感应原理传递电能,故A正确;
B.回旋加速器使带电粒子在D型盒狭缝中的电场中被加速,在磁场中做匀速圆周运动,故B错误;
C.真空冶炼炉能在真空环境下,利用电磁感应原理,使炉内的金属产生涡流,根据电流的热效应,使金属大量发热而熔化,从而炼化金属,故C正确;
D.无线电台利用LC电路形成振荡电流过程中,根据电磁感应原理,通过变化的电场产生变化的磁场,变化的磁场产生变化的电场,从而产生电磁波发射出去,故D正确。
故选:ACD。
9.ABD【解析】由P=UI可得,
升压变压器输入电流I1=PU=4000×1034000A=1×103A
由P损=I2R得,
升压变压器的输出电流I2=P损R=4000×103×0.11×103A=20A
故A正确。
由I1I2=n2n1得,
n1n2=I2I【解析】材料相同的a和b质量分别为m、2m,长度均为L,a棒的电阻为R,根据m=ρSL可知,b的横截面积为a的2倍,根据电阻定律可知,b的电阻为0.5R。
A、b棒被固定在导轨上,对a分析,取向右为正方向,根据动量定理可得:-BI1-Lt1=0-mv0
b棒一个向右的初速度vb后,设二者达到的共同速度为v,取向右为正方向,对a根据动量定理可得:BI2-Lt2=mv-0
最后a、b间距离不变且与最初相等,则有:q=I1-t1=I2-t2
联立解得:v=v0
取向右为正方向,对b根据动量定理可得:-BI2-Lt2=2mv-2mvb
解得:v【解析】(1)使热敏电阻两端的电压可从零开始调节,滑动变阻器应采用分压接法,实物电路图如图所示
(2)热敏电阻阻值RTC=U1I=U1U2R0=U1R0U2。
(3)调节滑动变阻器阻值,使电压表V12.黑
偏小
×10
75
电流表满偏
50【解析】(1)按照多用电表的使用原则,黑表笔接内部电源的高电势端,故表笔a应为黑表笔。
(2)使用欧姆表的×1挡测量电阻时,若发现电流表指针偏转幅度偏小,说明待测电阻较大,则应换成×10档。
(3)若滑动变阻器的滑片移动至M,N两点处时刚好对应欧姆表的两个挡位,根据电流表的改装原理可知,M处对应的量程较小;
则M处应为×10挡。
(4)该同学想把该欧姆表的×10挡内阻设计为150Ω,且电流表满偏时对应的欧姆表刻度为0,此时电路中的电流为
I=ER'=1.5150A=10mA
设变阻器滑片左侧的电阻值为R1,根据电表改装原理可知RA+R1R滑-R1=10-55
解得R1=50Ω
并联总电阻为R并=(RA+R1)IAI
电阻箱的阻值为R2=R内-R并
解得R2=75Ω
故答案为:(1)黑;(2)偏小;(3)×10;(4)75,电流表满偏,50
13.【解析】(1)由题意可知,原线圈两端电压为:U1=U-I1R0,14.【解析】(1)粒子要从2d缝进入磁场,根据左手定则,可知粒子带负电,速度选择器中,C板电势高于D板电势,而部分粒子可水平穿过速度选择器,根据受力平衡可知磁场方向垂直纸面向里;
(2)从窄缝最上方射出的粒子,半径在1.5d~2.5d
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