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河北省唐山一中2014-2015学年高二下学期开学物理试卷


2014-2015 学年河北省唐山一中高二(下)开学物理试卷
一、选择题选择题(本题共 15 小题,每小题 4 分,共 60 分。在每小题给出的四个选项中, 第 1 题~第 11 题只有一个选项正确,第 12 题~第 15 题有多个选项正确,全部选对得 4 分, 选对但不全的得 2 分,有选错的得 0 分) 1. (4 分)在物理学发展过程中,观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用,下 列叙述符合史实的是() A.安培在实验中观察到电流的磁效应,该效应提示了电和磁之间的关系 B. 奥斯特根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性,提出了电流假说 C. 楞次在分析了许多实验事实后提出,感应电流应具有这样的方向,即感应电流的磁场总是 阻碍引起感应电流的磁通量的变化 D.法拉第在实验中观察到,在通有恒定电流的静止导线附近导线附近的固定导线圈中,会出 现感应电流 2. (4 分)为了解释地球的磁性,19 世纪安培假设:地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电 流 I 引起的.在如图四个图中,正确表示安培假设中环形电流方向的是()

A.

B.

C.

D.

3. (4 分)如图所示的天平可用来测定磁感应强度.天平的右臂下面挂一个矩形线圈,宽为 L, 共 n 匝.线圈的下部悬在匀强磁场中,磁场方向垂直纸面.当线圈中通有电流 I(方向如图) 时,在天平左右两边加上质量各为 m1、m2 的砝码,天平平衡;当电流反向(大小不变)时, 右边再加上质量为 m 的砝码后,天平重新平衡.由此可知()

A.磁感应强度的方向垂直纸面向外,大小为 B. 磁感应强度的方向垂直纸面向外,大小为

C. 磁感应强度的方向垂直纸面向里,大小为 D.磁感应强度的方向垂直纸面向里,大小为

4. (4 分)如图所示是电磁流量计的示意图.圆管由非磁性材料制成,空间有匀强磁场.当管 中的导电液体流过磁场区域时, 测出管壁上 MN 两点的电动势 E, 就可以知道管中液体的流量 Q﹣﹣单位时间内流过管道横截面的液体的体积.已知管的直径为 d,磁感应强度为 B,则关 于 Q 的表达式正确的是()

A.

B.

C.

D.

5. (4 分)如图一个质量为 m、带电量为+q 的圆环,可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑 动,细杆处于磁感应强度为 B 的匀强磁场中.现给圆环一个水平向右的初速度 v0,在以后的 运动中下列说法正确的是()

A.圆环可能做匀减速运动 B. 圆环不可能做匀速直线运动 C. 圆环克服摩擦力所做的功一定为 mv0
2

D.圆环克服摩擦力所做的功可能为 mv0 ﹣

2

6. (4 分)如图所示,平行金属板中带电质点 P 原处于静止状态,不考虑电流表和电压表对电 路的影响,当滑动变阻器 R4 的滑片向 b 端移动时,则()

A.电压表读数减小 C. 质点 P 将向上运动

B. 电流表读数增大 D.R3 上消耗的功率逐渐增大

7. (4 分)如图所示,直线 A 为电源 a 的路端电压与电流的关系图象,直线 B 为电源 b 的路 端电压与电流的关系图象,直线 C 为一个电阻 R 的两端电压与电流的关系图象,将这个电阻 R 分别接到 a、b 两电源上,那么()

A.R 接到 a 电源上,电源的效率较高 B. R 接到 b 电源上,电源的输出功率较大 C. R 接到 a 电源上,电源的输出功率较大,但电源效率较低 D.R 接到 b 电源上,电阻 R 的发热功率和电源的效率都较高 8. (4 分) 在如图所示电路中, 电源电动势为 12V, 电源内阻为 1.0Ω, 电路中的电阻 R0 为 1.5Ω, 小型直流电动机 M 的内阻为 0.5Ω,电流表内阻不计.闭合开关 S 后,电动机转动,电流表的 示数为 2.0A.则以下判断中错误的是()

A.电源输出功率为 20W B. 电动机两端的电压为 1.0V C. 电动机的热功率为 2.0W D.电动机输出的机械功率为 12W 9. (4 分)两个环 A、B 置于同一水平面上,其中 A 为均匀带电绝缘环,B 为导体环.当 A 以如图所示的方向 (顺时针) 绕中心转动时, B 中产生如图所示方向 (逆时针) 的感应电流. 则 ()

A.A 可能带负电且转速减小 C. A 可能带正电且转速减小

B. A 可能带正电且转速恒定 D.A 可能带负电且转速恒定

10. (4 分)铁路上使用一种电磁装置向控制中心传输信号以确定火车的位置:能产生匀强磁 场的磁铁安装在火车首节车厢下面,如图(甲)所示(俯视图) ,当它经过安放在两铁轨间的 线圈时,便会产生电信号,被控制中心接收.当火车通过线圈时,若控制中心接收到的线圈 两端的电压信号为图(乙)所示,则说明火车在做()

A.匀速直线运动 B. 匀加速直线运动 C. 匀减速直线运动 D.加速度逐渐增大的变加速直线运动 11. (4 分) 如图所示, 图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系. 若 使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻,则经过 1min 的时间,两电阻消耗的电功之比 W


:W 乙为()

A.1:

B.1:

C.1:1

D.1:2

12. (4 分)如图所示的甲、乙两个电路,电感线圈的自感系数足够大,且直流电阻不可忽略, 闭合开关 S,待电路达到稳定后,灯泡均能发光.现将开关 S 断开,这两个电路中灯泡亮度的 变化情况可能是()

A.甲电路中灯泡将渐渐变暗 B. 甲电路中灯泡将先变得更亮,然后渐渐变暗 C. 乙电路中灯泡将渐渐变暗 D.乙电路中灯泡将先变得更亮,然后渐渐变暗 13. (4 分)如图所示,竖直平行金属导轨 MN、PQ 上端接有电阻 R,金属杆质量为 m,跨在 平行导轨上,垂直导轨平面的水平匀强磁场为 B,不计 ab 与导轨电阻,不计摩擦,且 ab 与导 轨接触良好.若 ab 杆在竖直向上的外力 F 作用下匀速上升,则以下说法正确的是()

A.拉力 F 所做的功等于电阻 R 上产生的热量 B. 杆 ab 克服安培力做的功等于电阻 R 上产生的热量 C. 电流所做的功等于重力势能的增加量 D.拉力 F 与重力做功的代数和等于电阻 R 上产生的热量 14. (4 分)如图甲所示,M 是一个小型理想变压器,原副线圈匝数之比 n1:n2=10:1,接线 柱 a、b 接上一个正弦交变电源,电压随时间变化规律如图乙所示.变压器右侧部分为一火警 报警系统原理图,其中 R2 为用半导体热敏材料(电阻随温度升高而减小)制成的传感器,R1 为一定值电阻.下列说法中正确的是()

A.电压表 V 的示数为 22V B. 当传感器 R2 所在处出现火警时,电压表 V 的示数增大 C. 当传感器 R2 所在处出现火警时,电流表 A 的示数增大 D.当传感器 R2 所在处出现火警时,电阻 R1 的功率变大 15. (4 分)下列说法正确的是() A.传感器担负着信息采集的任务 B. 话筒是一种常用的声传感器,其作用是将电信号转换为声信号 C. 自动洗衣机中水位的控制利用了压力传感装置 D.霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量

二、实验题: (2 个小题,共 12 分) 16. (6 分)如图为“研究电磁感应现象”的实验装置. (1)将图中所缺的导线补画完整. (2)如果在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下,那么合上电键后可能出现的情 况有: a.将 A 线圈迅速插入 B 线圈时,灵敏电流计指针将向 偏转一下. b.A 线圈插入 B 线圈后,将滑动变阻器触头迅速向左拉时,灵敏电流计指针将向偏转一下.

17. (6 分)某研究性学习小组利用如图甲所示电路测量电池组的电动势 E 和内阻 r.根据实验 数据绘出如图乙所示的 ﹣R 图线, 其中 R 为电阻箱读数, I 为电流表读数, 由此可以得到 E=V, r=Ω.

三、计算题(3 个小题,共 28 分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤, 只写最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位) 18. (8 分)如图所示,两根平行光滑金属导轨 MP、NQ 与水平面成 θ=37°角固定放置,导轨 电阻不计,两导轨间距 L=0.5m,在两导轨形成的斜面上放一个与导轨垂直的均匀金属棒 ab, 金属棒 ab 处于静止状态,它的质量为 m=5×10 kg.金属棒 ab 两端连在导轨间部分对应的电 阻为 R2=2Ω,电源电动势 E=2V,电源内阻 r=1Ω,电阻 R1=2Ω,其他电阻不计.装置所在区 2 域存在一垂直于斜面 MPQN 的匀强磁场. (已知 sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s )求: (1)所加磁场磁感应强度方向; (2)磁感应强度 B 的大小.
﹣2

19. (10 分)如图所示,相距 L=0.4m、电阻不计的两平行光滑金属导轨水平放置,一端与阻 值 R=0.15Ω 的电阻相连,导轨处于磁感应强度 B=0.5T 的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平 面.质量 m=0.1kg、电阻 r=0.05Ω 的金属棒置于导轨上,并与导轨垂直.t=0 时起棒在水平外 力 F 作用下以初速度 v0=2m/s、加速度 a=1m/s 沿导轨向右匀加速运动.求: (1)t=2s 时回路中的电流; (2)t=2s 时外力 F 大小; (3)第 2s 内通过棒的电荷量.
2

20. (10 分)如图所示,在 xoy 坐标系第一象限内有匀强磁场,磁场区域上边界刚好与直线 y=a 重合,磁感应强度为 B.一个带正电的离子在坐标为(a,0)的 A 点以某一速度进入磁场 区域,进入磁场时速度方向与 x 轴正向夹角为 30°,离子质量为 m,带电量为 q.不计离子重 力. (1)若离子离开磁场时位置坐标为(a,a )的 C 点,求离子运动的速度大小

(2)当离子进入磁场的速度满足什么条件时可使离子在磁场区域运动的时间最长?并求出最 长时间是多少?

2014-2015 学年河北省唐山一中高二(下)开学物理试卷
参考答案与试题解析

一、选择题选择题(本题共 15 小题,每小题 4 分,共 60 分。在每小题给出的四个选项中, 第 1 题~第 11 题只有一个选项正确,第 12 题~第 15 题有多个选项正确,全部选对得 4 分, 选对但不全的得 2 分,有选错的得 0 分) 1. (4 分)在物理学发展过程中,观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用,下 列叙述符合史实的是() A.安培在实验中观察到电流的磁效应,该效应提示了电和磁之间的关系 B. 奥斯特根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性,提出了电流假说 C. 楞次在分析了许多实验事实后提出,感应电流应具有这样的方向,即感应电流的磁场总是 阻碍引起感应电流的磁通量的变化 D.法拉第在实验中观察到,在通有恒定电流的静止导线附近导线附近的固定导线圈中,会出 现感应电流 考点: 物理学史. 分析: 对于物理中的重大发现、重要规律、原理,要明确其发现者和提出者,了解所涉及 伟大科学家的重要成就. 解答: 解:A、1820 年,丹麦物理学家奥斯特在实验中观察到电流的磁效应,揭示了电和磁 之间存在联系.故 A 错误. B、安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性,提出了分子电流假说,很好地解 释了磁化现象.故 B 正确. C、楞次在分析了许多实验事实后提出楞次定律,即感应电流应具有这样的方向,感应电流的 磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化.故 C 正确. D、法拉第在实验中观察到,在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中,不会出现感应 电流.故 D 错误. 故选:C. 点评: 本题关键要记住电学的一些常见的物理学史. 2. (4 分)为了解释地球的磁性,19 世纪安培假设:地球的磁场是由绕过地心的轴的环形电 流 I 引起的.在如图四个图中,正确表示安培假设中环形电流方向的是()

A.

B.

C.

D.

考点: 分子电流假说. 专题: 电磁感应中的力学问题. 分析: 要知道环形电流的方向首先要知道地磁场的分布情况:地磁的南极在地理北极的附 近, 故右手的拇指必需指向南方, 然后根据安培定则四指弯曲的方向是电流流动的方向从而判 定环形电流的方向. 解答: 解:地磁的南极在地理北极的附近,故在用安培定则判定环形电流的方向时右手的 拇指必需指向南方;而根据安培定则:拇指与四指垂直,而四指弯曲的方向就是电流流动的 方向,故四指的方向应该向西.故 B 正确. 故选 B. 点评: 主要考查安培定则和地磁场分布,掌握安培定则和地磁场的分布情况是解决此题的 关键所在.另外要掌握此类题目一定要乐于伸手判定. 3. (4 分)如图所示的天平可用来测定磁感应强度.天平的右臂下面挂一个矩形线圈,宽为 L, 共 n 匝.线圈的下部悬在匀强磁场中,磁场方向垂直纸面.当线圈中通有电流 I(方向如图) 时,在天平左右两边加上质量各为 m1、m2 的砝码,天平平衡;当电流反向(大小不变)时, 右边再加上质量为 m 的砝码后,天平重新平衡.由此可知()

A.磁感应强度的方向垂直纸面向外,大小为 B. 磁感应强度的方向垂直纸面向外,大小为

C. 磁感应强度的方向垂直纸面向里,大小为 D.磁感应强度的方向垂直纸面向里,大小为

考点: 安培力;力矩的平衡条件.

分析: 天平平衡后,当电流反向(大小不变)时,安培力方向反向,则右边相当于多了或 少了两倍的安培力大小. 解答: 解: A、 当 B 的方向垂直纸面向外, 开始线圈所受安培力的方向向上, 电流方向相反, 则安培力方向反向,变为竖直向下,相当于右边多了两倍的安培力大小,所以需要在左边加 砝码,故 A 错误, B、当 B 的方向垂直纸面向外,开始线圈所受安培力的方向向上,电流方向相反,则安培力方 向反向,变为竖直向下,相当于右边多了两倍的安培力大小,所以需要在左边加砝码,故 B 错误, C、当 B 的方向垂直纸面向里,开始线圈所受安培力的方向向下,电流方向相反,设 N 匝线 圈的质量为 m3,则有(m1﹣m2﹣m3)g=NBIL,所以 B= .故 C 错误.

D、当 B 的方向垂直纸面向里,开始线圈所受安培力的方向向下,电流方向相反,则安培力方 向反向,变为竖直向上,相当于右边少了两倍的安培力大小,所以需要在右边加砝码.则有 mg=2NBIL,所以 B= .故 D 正确.

故选 D 点评: 解决本题的关键掌握安培力方向的判定,以及会利用力的平衡去求解问题. 4. (4 分)如图所示是电磁流量计的示意图.圆管由非磁性材料制成,空间有匀强磁场.当管 中的导电液体流过磁场区域时, 测出管壁上 MN 两点的电动势 E, 就可以知道管中液体的流量 Q﹣﹣单位时间内流过管道横截面的液体的体积.已知管的直径为 d,磁感应强度为 B,则关 于 Q 的表达式正确的是()

A.

B.

C.

D.

考点: 霍尔效应及其应用. 专题: 带电粒子在磁场中的运动专题. 分析: 导电液体流过磁场区域时,正负电荷受到洛伦兹力,发生偏转打到上下两个面上, 上下两个面之间形成电场, 最终正负电荷在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡, 根据受力平 衡求出电荷的速度,再根据 Q=vS 求出流量. 解答: 解:最终正负电荷在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡,有 qvB=q ,则 v= 流量 Q=vS= .故 B 正确,A、C、D 错误.

故选 B. 点评: 解决本题的关键知道导电液体流过磁场区域时,正负电荷受到洛伦兹力,发生偏转 打到上下两个面上, 上下两个面之间形成电场, 最终正负电荷在电场力和洛伦兹力的作用下处 于平衡.

5. (4 分)如图一个质量为 m、带电量为+q 的圆环,可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑 动,细杆处于磁感应强度为 B 的匀强磁场中.现给圆环一个水平向右的初速度 v0,在以后的 运动中下列说法正确的是()

A.圆环可能做匀减速运动 B. 圆环不可能做匀速直线运动 C. 圆环克服摩擦力所做的功一定为 mv0
2

D.圆环克服摩擦力所做的功可能为 mv0 ﹣

2

考点: 动能定理的应用;力的合成与分解的运用;洛仑兹力. 专题: 动能定理的应用专题. 分析: 圆环向右运动的过程中可能受到重力、洛伦兹力、杆的支持力和摩擦力,根据圆环 初速度的情况,分析洛伦力与重力大小关系可知:圆环可能做匀速直线运动,或者减速运动到 静止,或者先减速后匀速运动,根据动能定理分析圆环克服摩擦力所做的功. 解答: 解:A、当 qv0B<mg 时,圆环做减速运动到静止,速度在减小,洛伦兹力减小,杆 的支持力和摩擦力都发生变化,所以不可能做匀减速运动,故 A 错误 B、当 qv0B=mg 时,圆环不受支持力和摩擦力,做匀速直线运动,故 B 错误 C、当 qv0B<mg 时,圆环做减速运动到静止,只有摩擦力做功.根据动能定理得 ﹣W=0﹣ mv 得 W=
2



当 qv0B>mg 时,圆环先做减速运动,当 qvB=mg 时,不受摩擦力,做匀速直线运动. 当 qvB=mg 时得 v= 根据动能定理得 ﹣W= mv ﹣ 代入解得 W= ﹣ ,故 C 错误,D 正确
2

故选 D. 点评: 本题考查分析问题的能力,摩擦力是被动力,要分情况讨论.在受力分析时往往先 分析场力,比如重力、电场力和磁场力,再分析弹力、摩擦力. 6. (4 分)如图所示,平行金属板中带电质点 P 原处于静止状态,不考虑电流表和电压表对电 路的影响,当滑动变阻器 R4 的滑片向 b 端移动时,则()

A.电压表读数减小 C. 质点 P 将向上运动

B. 电流表读数增大 D.R3 上消耗的功率逐渐增大

考点: 闭合电路的欧姆定律;电容. 专题: 恒定电流专题. 分析: 由图可知电路结构,先由滑片的移动可知电路中电阻的变化,再由闭合电路欧姆定 律可知各电表示数的变化及电容器两端的电压变化; 再分析质点的受力情况可知质点的运动情 况. 解答: 解:A、B 由图可知,R2 与滑动变阻器 R4 串联后与 R3 并联后,再由 R1 串联接在电 源两端;电容器与 R3 并联; 当 R4 的滑片向 b 移动时,滑动变阻器接入电阻减小,则电路中总电阻减小;由闭合电路欧姆 定律可知,电路中总电流增大;路端电压减小,同时 R1 两端的电压也增大;故并联部分的电 压减小, 由欧姆定律可知流过 R3 的电流减小, 根据并联电路的特点可知: 流过 R2 的电流增大, 则电流表示数增大; 因并联部分电压减小,而 R2 的电压增大,故电压表示数减小,故 A、B 正确; C、因电容器两端电压减小,故电荷受到的向上电场力减小,则重力大于电场力,电荷向下运 动,故 C 错误; D、因 R3 两端的电压减小,由 P= 可知,R3 上消耗的功率减小; 故 D 错误;

故选:AB. 点评: 解决闭合电路欧姆定律的题目,一般可以按照整体﹣局部﹣整体的思路进行分析, 注意电路中某一部分电阻减小时,无论电路的连接方式如何,总电阻均是减小的. 7. (4 分)如图所示,直线 A 为电源 a 的路端电压与电流的关系图象,直线 B 为电源 b 的路 端电压与电流的关系图象,直线 C 为一个电阻 R 的两端电压与电流的关系图象,将这个电阻 R 分别接到 a、b 两电源上,那么()

A.R 接到 a 电源上,电源的效率较高 B. R 接到 b 电源上,电源的输出功率较大 C. R 接到 a 电源上,电源的输出功率较大,但电源效率较低 D.R 接到 b 电源上,电阻 R 的发热功率和电源的效率都较高 考点: 电功、电功率;路端电压与负载的关系.

专题: 恒定电流专题. 分析: 根据电源的图线,读出短路电流和电阻 R 接在电源上时的工作状态,分析电源效率的 大小.电源的 U﹣I 图线与电阻 R 的 U﹣I 图线的交点表示电阻 R 接在该电源上的工作状态, 读出电压和电流,分析电源的输出功率大小. 解答: 解: A、电源的效率 η= .由图看出,电阻 R 接在电源 a 上时电路中电流为 0.5I,短路电流为 得到,R=r,a 电源的效率为 50%.由图看出,电阻 R 接在电

I,根据闭合电路欧姆定律 I=

源 b 上时 >50%,则电源 b 的效率大于 50%.故 A 错误. B、电源的图线与电阻 R 的 U﹣I 图线的交点表示电阻 R 接在该电源上的工作状态,由图读出 电阻 R 接在电源 a 的电压和电流较大,电源 a 的输出功率较大.故 B 错误. C、D 由分析可知,R 接到 a 电源上,电源的输出功率较大,电源效率较低.故 C 正确,D 错 误. 故选:C 点评: 本题考查对电源和电阻伏安特性曲线的理解,从交点、斜率、面积等数学角度来理解 图线的物理意义. 8. (4 分) 在如图所示电路中, 电源电动势为 12V, 电源内阻为 1.0Ω, 电路中的电阻 R0 为 1.5Ω, 小型直流电动机 M 的内阻为 0.5Ω,电流表内阻不计.闭合开关 S 后,电动机转动,电流表的 示数为 2.0A.则以下判断中错误的是()

A.电源输出功率为 20W B. 电动机两端的电压为 1.0V C. 电动机的热功率为 2.0W D.电动机输出的机械功率为 12W 考点: 电功、电功率. 专题: 恒定电流专题. 2 分析: 在计算电功率的公式中,总功率用 P=IU 来计算,发热的功率用 P=I R 来计算,如果 是计算纯电阻的功率,这两个公式的计算结果是一样的,但对于电动机等非纯电阻,第一个计 算的是总功率,第二个只是计算发热的功率,这两个的计算结果是不一样的. 解答: 解:A、电源的输出的功率为:P 输出=EI﹣I R=12×2﹣2 ×1=20W,故 A 正确; B、 电路中电流表的示数为 2.0A, 所以电动机的电压为: U=E﹣U 内﹣UR0=12﹣Ir﹣IR0=12﹣2×1 ﹣2×1.5=7V,故 B 错误; C、电动机的总功率为:P 总=UI=7×2=14W,电动机的发热功率为:P 热=I R=2 ×0.5=2W,所以 电动机的输出功率为 14 W﹣2W=12W,所以 CD 正确; 本题选错误的,故选:B
2 2 2 2

点评: 对于电功率的计算,一定要分析清楚是不是纯电阻电路,对于非纯电阻电路,总功 率和发热功率的计算公式是不一样的. 9. (4 分)两个环 A、B 置于同一水平面上,其中 A 为均匀带电绝缘环,B 为导体环.当 A 以如图所示的方向 (顺时针) 绕中心转动时, B 中产生如图所示方向 (逆时针) 的感应电流. 则 ()

A.A 可能带负电且转速减小 C. A 可能带正电且转速减小

B. A 可能带正电且转速恒定 D.A 可能带负电且转速恒定

考点: 楞次定律. 专题: 应用题. 分析: A 环转动时产生等效电流, 若电流产生的磁场使 B 中的磁通量发生变化, 则可以在 B 中产生感应电流;根据楞次定律可判断 A 中带电及转动情况. 解答: 解:由图可知,B 中电流为逆时针,由右手螺旋定则可知,感应电流的磁场向外; 由楞次定律可知,引起感应电流的磁场可能为:向外减小或向里增大; 若原磁场向里,则 A 中电流应为顺时针,故 A 应带正电,因磁场变强,故 A 中电流应增大, 即 A 的转速应增大; 若原磁场向外,则 A 中电流应为逆时针,即 A 应带负电,且电流应减小,即 A 的转速应减小, 故 A 正确; 故选 A. 点评: 本题为楞次定律应用的逆过程,要明确 B 中感应电流是因为 B 中的磁通量发生变化 引起的,同时还应知道由于 A 的转动而形成的等效电流的强弱与转速有关. 10. (4 分)铁路上使用一种电磁装置向控制中心传输信号以确定火车的位置:能产生匀强磁 场的磁铁安装在火车首节车厢下面,如图(甲)所示(俯视图) ,当它经过安放在两铁轨间的 线圈时,便会产生电信号,被控制中心接收.当火车通过线圈时,若控制中心接收到的线圈 两端的电压信号为图(乙)所示,则说明火车在做()

A.匀速直线运动 B. 匀加速直线运动 C. 匀减速直线运动 D.加速度逐渐增大的变加速直线运动 考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;闭合电路的欧姆定律. 专题: 电磁感应与电路结合.

分析: 根据电压﹣时间图象得到电压与时间的关系式,由法拉第电磁感应定律得到火车速 度与时间关系式,确定火车的运动性质. 解答: 解:由 u﹣t 图象得到,线圈两端的电压大小与时间成正比,即有 u=kt 由法拉第电磁感应定律 u=BLv,则 v= = ,B、L、k 均一定,则速度 v 与时间 t 成正比,

所以火车做匀加速直线运动. 故选 B 点评: 分析物体的运动,可以根据速度与时间的关系进行判断,有时根据位移与时间的关 系判断.基础题. 11. (4 分) 如图所示, 图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系. 若 使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻,则经过 1min 的时间,两电阻消耗的电功之比 W


:W 乙为()

A.1:

B.1:

C.1:1

D.1:2

考点: 正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率;电功、电功率. 专题: 交流电专题. 2 分析: 分别求出正弦脉冲波和方波的交变电流的有效值, 根据 W=I Rt 求出消耗的电功之比. 解答: 解:甲图中,交流电的有效值为: 乙图中,由有效值的定义可知: 2 R×(1×10 )+R×2×10 =I R×(3×10 ) 解得:I= A 2 根据 W=I Rt 知,在相同时间内消耗的电功之比等于 1:1;故 C 正确,A、B、D 错误. 故选:C. 点评: 解决本题的关键掌握电流有效值的求法,抓住三个相同,即相同时间、相同电阻、 相同热量. 12. (4 分)如图所示的甲、乙两个电路,电感线圈的自感系数足够大,且直流电阻不可忽略, 闭合开关 S,待电路达到稳定后,灯泡均能发光.现将开关 S 断开,这两个电路中灯泡亮度的 变化情况可能是()
2
﹣3 ﹣3

=

A;

2

﹣3

A.甲电路中灯泡将渐渐变暗 B. 甲电路中灯泡将先变得更亮,然后渐渐变暗

C. 乙电路中灯泡将渐渐变暗 D.乙电路中灯泡将先变得更亮,然后渐渐变暗 考点: 自感现象和自感系数. 分析: 开关断开时,L 相当于电源,灯泡渐渐变暗还是先变得更亮,然后渐渐变暗,取决于 原来通过灯泡的电流和后来通过灯泡的电流谁大谁小. 解答: 解:对甲图,灯泡和 L 中的电流一样,断开开关时,L 相当于电源,甲电路中灯泡将 渐渐变暗,A 正确; 对乙图,开关断开时,L 相当于电源,若 L 中的电流小于或等于灯泡中的电流,则乙电路中灯 泡将渐渐变暗,C 正确; 若 L 中的电流大于灯泡中的电流,则乙电路中灯泡将先变得更亮,然后渐渐变暗,D 正确. 故选 ACD 点评: 本题考查了电感线圈 L 对电流发生突变时的阻碍作用,注意灯泡是否闪亮一下的依 据是看开关断开前 L 中的电流和灯泡中电流的大小关系. 13. (4 分)如图所示,竖直平行金属导轨 MN、PQ 上端接有电阻 R,金属杆质量为 m,跨在 平行导轨上,垂直导轨平面的水平匀强磁场为 B,不计 ab 与导轨电阻,不计摩擦,且 ab 与导 轨接触良好.若 ab 杆在竖直向上的外力 F 作用下匀速上升,则以下说法正确的是()

A.拉力 F 所做的功等于电阻 R 上产生的热量 B. 杆 ab 克服安培力做的功等于电阻 R 上产生的热量 C. 电流所做的功等于重力势能的增加量 D.拉力 F 与重力做功的代数和等于电阻 R 上产生的热量 考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;闭合电路的欧姆定律;电磁感应中的能量转化. 专题: 电磁感应——功能问题. 分析: ab 杆匀速上升时,动能不变,重力势能增加,整个回路的内能增加,根据能量守恒 进行分析. 解答: 解:A、根据能量守恒定律知,拉力 F 做的功等于重力势能的增加量和电阻 R 上产生 的热量之和.故 A 错误. B、根据功能关系知,杆 ab 克服安培力做功等于电阻 R 上产生的热量.故 B 正确. C、安培力的大小与重力的大小不等,则电流做的功与重力做功大小不等,即电流做功不等于 重力势能的增加量.故 C 错误. D、根据动能定理知,拉力和重力做功等于克服安培力做功的大小,克服安培力做功等于电阻 R 上的热量.故 D 正确. 故选 BD. 点评: 解决本题的关键理清整个过程中的能量转换,结合能量守恒定律和功能关系进行解 决.

14. (4 分)如图甲所示,M 是一个小型理想变压器,原副线圈匝数之比 n1:n2=10:1,接线 柱 a、b 接上一个正弦交变电源,电压随时间变化规律如图乙所示.变压器右侧部分为一火警 报警系统原理图,其中 R2 为用半导体热敏材料(电阻随温度升高而减小)制成的传感器,R1 为一定值电阻.下列说法中正确的是()

A.电压表 V 的示数为 22V B. 当传感器 R2 所在处出现火警时,电压表 V 的示数增大 C. 当传感器 R2 所在处出现火警时,电流表 A 的示数增大 D.当传感器 R2 所在处出现火警时,电阻 R1 的功率变大 考点: 变压器的构造和原理. 专题: 交流电专题. 分析: 输出电压是由输入电压和匝数比决定的,输入的功率的大小是由输出功率的大小决 定的,电压与匝数程正比,电流与匝数成反比,根据理想变压器的原理分析即可. 解答: 解:A、由图象可知,输入的电压为 220V,变压器的电压与匝数成正比,由此可得 副线圈的电压为 22V,电压表测的是半导体热敏材料的电压,R1,R2 的总电压为 22V,所以 电压表的示数小于 22V,所以 A 错误; B、当出现火警时,温度升高,电阻 R2 减小,副线圈的电流变大,所以 R1 的电压要增大,由 于副线圈的总电压不变,所以 R2 的电压就要减小,电压表 V 的示数减小,所以 B 错误; C、 由 B 的分析可知, 副线圈的电阻减小, 副线圈的电流变大, 所以原线圈的电流也就要增大, 所以 C 正确; D、 由 B 的分析可知, 副线圈的电阻减小, 副线圈的电流变大, 由于 R1 的电阻不变, 由 P=I R1 可知,电阻 R1 的功率变大,所以 D 正确. 故选:CD. 点评: 本题主要考查变压器的知识,要能对变压器的最大值、有效值、瞬时值以及变压器 变压原理、功率等问题彻底理解. 15. (4 分)下列说法正确的是() A.传感器担负着信息采集的任务 B. 话筒是一种常用的声传感器,其作用是将电信号转换为声信号 C. 自动洗衣机中水位的控制利用了压力传感装置 D.霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量 考点: 传感器在生产、生活中的应用;霍尔效应及其应用. 分析: 传感器作为一种将其它形式的信号与电信号之间的转换装置,在我们的日常生活中 得到了广泛应用,不同传感器所转换的信号对象不同,我们应就它的具体原理进行分析. 解答: 解:A、传感器是通过非电学量转换成电学量来传递信号的,传感器担负着信息采集 的任务,故 A 正确;
2

B、动圈式话筒是一种常用的声传感器,其作用是将声信号转换为电信号,故 B 错误; C、自动洗衣机中水位的控制利用了压力传感装置,故 C 正确; D、霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量.故 D 正确. 故选:ACD 点评: 传感器能够将其他信号转化为电信号,它们在生产生活中应用非常广泛,在学习中 要注意体会. 二、实验题: (2 个小题,共 12 分) 16. (6 分)如图为“研究电磁感应现象”的实验装置. (1)将图中所缺的导线补画完整. (2)如果在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下,那么合上电键后可能出现的情 况有: a.将 A 线圈迅速插入 B 线圈时,灵敏电流计指针将向右 偏转一下. b. A 线圈插入 B 线圈后, 将滑动变阻器触头迅速向左拉时, 灵敏电流计指针将向左偏转一下.

考点: 研究电磁感应现象. 专题: 实验题. 分析: (1)注意该实验中有两个回路,一是电源、电键、变阻器、小螺线管串联成的回路, 二是电流计与大螺线管串联成的回路,据此可正确解答. (2)磁场方向不变,磁通量的变化不变时电流方向不变,电流表指针偏转方向相同,磁通量 的变化相反时,电流表指针方向相反. 解答: 解: (1)将电源、电键、变阻器、小螺线管串联成一个回路, 再将电流计与大螺线管串联成另一个回路,电路图如图所示. (2)闭合开关,穿过副线圈的磁通量增大,灵敏电流表的指针向右偏; a.将 A 线圈迅速插入 B 线圈时,磁场方向不变,穿过副线圈的磁通量增大,灵敏电流计指针 将向右偏转. b. A 线圈插入 B 线圈后, 将滑动变阻器触头迅速向左拉时, 滑动变阻器接入电路的阻值变大, 原线圈电流变小,穿过副线圈的磁场方向不变,但磁通量变小,灵敏电流计指针将左偏转. 故答案为: (1)电路图如图所示. (2)右;左.

点评: 本题考查研究电磁感应现象及验证楞次定律的实验,对于该实验注意两个回路的不 同. 知道磁场方向或磁通量变化情况相反时, 感应电流反向是判断电流表指针偏转方向的关键.

17. (6 分)某研究性学习小组利用如图甲所示电路测量电池组的电动势 E 和内阻 r.根据实验 数据绘出如图乙所示的 ﹣R 图线, 其中 R 为电阻箱读数, I 为电流表读数, 由此可以得到 E=3V, r=0.9Ω.

考点: 测定电源的电动势和内阻. 专题: 实验题. 分析: 根据闭合电路欧姆定律 I= ,进行数学变形,得到 R 与 的关系式,根据数学知识

研究 R﹣ 图象的斜率和截距的意义,求解电源的电动势和内阻. 解答: 解:根据闭合电路欧姆定律 I= 解得: = + , 由数学知识得知, ﹣R 图象的斜率等于 ,纵轴截距的绝对值等于 , 则由图得到,电源的电动势为 E= =3.0V, ,

内阻 r=0.9Ω 故答案为: (1)3(2)0.9 点评: 物理图象关键要根据物理规律得到解析式,运用数学知识分析图象的物理意义.本 题采用的是转换法,本来 I﹣R 是非线性关系,转换成 R﹣ 是线性关系,图象直观,一目了 然. 三、计算题(3 个小题,共 28 分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤, 只写最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位) 18. (8 分)如图所示,两根平行光滑金属导轨 MP、NQ 与水平面成 θ=37°角固定放置,导轨 电阻不计,两导轨间距 L=0.5m,在两导轨形成的斜面上放一个与导轨垂直的均匀金属棒 ab, 金属棒 ab 处于静止状态,它的质量为 m=5×10 kg.金属棒 ab 两端连在导轨间部分对应的电 阻为 R2=2Ω,电源电动势 E=2V,电源内阻 r=1Ω,电阻 R1=2Ω,其他电阻不计.装置所在区 2 域存在一垂直于斜面 MPQN 的匀强磁场. (已知 sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s )求: (1)所加磁场磁感应强度方向;
﹣2

(2)磁感应强度 B 的大小.

考点: 共点力平衡的条件及其应用;力的合成与分解的运用;闭合电路的欧姆定律;安培 力. 专题: 共点力作用下物体平衡专题. 分析: (1)金属棒 ab 处于静止状态,又是垂直于斜面 MPQN 的匀强磁场,则所受安培力 沿斜面向上,由左手定则判断磁场的方向; (2)根据闭合电路欧姆定律求出电流的大小,由平衡条件求出安培力的大小,根据安培力公 式求 B. 解答: 解: (1)金属棒 ab 处于静止状态,又是垂直于斜面 MPQN 的匀强磁场,则所受安培 力沿斜面向上,由左手定则判断磁场的方向垂直斜面向下. (2)R1 和 R2 并联的总电阻 R= 电路中的总电流 I= 通过导体棒的电流 I′= =1A 根据导体棒受力平衡得:F=mgsinθ 导体棒受到安培力为 F=B I′L 解得:磁感应强度为 B=0.6T 答: (1)所加磁场磁感应强度方向垂直斜面向下; (2)磁感应强度 B 的大小为 0.6T. 点评: 本题是通电导体在磁场中平衡问题,分析受力情况,特别是安培力的情况是关键. 19. (10 分)如图所示,相距 L=0.4m、电阻不计的两平行光滑金属导轨水平放置,一端与阻 值 R=0.15Ω 的电阻相连,导轨处于磁感应强度 B=0.5T 的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平 面.质量 m=0.1kg、电阻 r=0.05Ω 的金属棒置于导轨上,并与导轨垂直.t=0 时起棒在水平外 2 力 F 作用下以初速度 v0=2m/s、加速度 a=1m/s 沿导轨向右匀加速运动.求: (1)t=2s 时回路中的电流; (2)t=2s 时外力 F 大小; (3)第 2s 内通过棒的电荷量. =1Ω

考点: 导体切割磁感线时的感应电动势. 专题: 电磁感应与电路结合.

分析: (1)棒向右匀加速运动,由速度时间公式求出 t=1s 时的速度,由 E=BLv 求出感应 电动势,由闭合电路欧姆定律求解回路中的电流. (2)根据牛顿第二定律和安培力公式求解外力 F 的大小. (3)由位移时间公式求出第 2s 内棒通过的位移大小,由法拉第电磁感应定律、欧姆定律和电 量公式求解电荷量. 解答: 解: (1)t=2s 时,棒的速度为:v1=v0+at=2+1×2=4m/s 此时由于棒运动切割产生的电动势为:E=BLv1=0.5×0.4×4V=0.8V 由闭合电路欧姆定律可知,回路中的感应电流:I= (2)对棒,根据牛顿第二定律得:F﹣BIL=ma 解得 F=BIL+ma=0.5×4×0.4+0.1×1=0.9N (3)t=2s 时棒的位移 x=(v0t2+ =4.5m 根据法拉第电磁感应定律得: = 根据闭合电路欧姆定律得 通过棒的电量:q= △ t= = = = C=4.5C )﹣(v0t1+ )=(2×2+ ×1×2 )﹣(2×1+ ×1×1 )
2 2

=

A=4A

答: (1)t=2s 时回路中的电流为 4A; (2)t=2s 时外力 F 大小为 0.9N; (3)第 2s 内通过棒的电荷量为 4.5C. 点评: 本题电磁感应与运动学规律的综合应用,要掌握这两部分的基本知识,关键要会推 导感应电荷量的表达式 q= ,这在电磁感应中经常用到,并要知道△ Φ 与棒的位移有关.

20. (10 分)如图所示,在 xoy 坐标系第一象限内有匀强磁场,磁场区域上边界刚好与直线 y=a 重合,磁感应强度为 B.一个带正电的离子在坐标为(a,0)的 A 点以某一速度进入磁场 区域,进入磁场时速度方向与 x 轴正向夹角为 30°,离子质量为 m,带电量为 q.不计离子重 力. (1)若离子离开磁场时位置坐标为(a,a )的 C 点,求离子运动的速度大小 (2)当离子进入磁场的速度满足什么条件时可使离子在磁场区域运动的时间最长?并求出最 长时间是多少?

考点: 带电粒子在匀强磁场中的运动;牛顿第二定律;向心力.

专题: 带电粒子在磁场中的运动专题. 分析: (1)根据几何关系,结合洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律,即可求解; (2)根据洛伦兹力提供向心力,求出运动的周期,再由不同情况,分别作出运动轨迹,由几 何关系,确定已知长度与轨道半径的关系,从而求出对应的速度大小,及运动最长的时间. 解答: 解: (1)若离子从 y 轴离开磁场区域时,其运动轨迹如下图所示,

由几何关系:rsin60°= 得轨迹半径为:r= 又离子在磁场中:qvB=m 得:v= (2)离子在磁场中:Bqv=m 得:R= 运动的周期为:T= 联立得:T= 若 a 为离子运动轨迹对应的圆心角,则离子在磁场中的运动时间为 t= 则离子在磁场中的运动时间与离子的速度大小无关,与轨迹的圆心角有关.如图 17﹣2,只有 当离子从 x 轴离开磁场(即离子既不从磁场的上边界离开磁场,也不从 y 轴离开磁场)时, 离子运动轨迹的圆心角最大.由几何关系,最大圆心角为:αn= .

①若离子刚好不能从磁场区域上边界离开磁场,则轨迹恰好与上边界相切,如图﹣3,由几何 关系:R1+R1sin60°=a 得,其轨迹半径为 R1= ②若离子刚好不能从 y 轴离开磁场, 则轨迹与 y 轴相切, 如图﹣4 由几何关系: R2+R2sin30°=a 得,其轨迹半径为:R2= 综上所述,要使离子从 x 轴离开磁场,则其轨迹半径必须满足 R<R1,且 R<R2, 即:R< 即要使离子能在磁场中运动时间最长,则离子运动的速度必须满足: v=

运动的最长时间为:t=

=



答: (1)若离子离开磁场时位置坐标为(a,a )的 C 点,离子运动的速度大小 (2)当离子进入磁场的速度满足 v 长,求出最长时间是 ;



条件时可使离子在磁场区域运动的时间最

点评: 考查粒子在磁场中做匀速圆周运动,掌握洛伦兹力与向心力的表达式,理解牛顿第 二定律与几何关系的应用,注意画出正确的运动轨迹图,是解题的关键.


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