【物理】安徽省铜陵市枞阳县浮山中学2019-2020学年高二下学期开学考试试题（解析版）

【物理】安徽省铜陵市枞阳县浮山中学2019-2020学年高二下学期开学考试试题（解析版）

安徽省铜陵市枞阳县浮山中学2019-2020学年高二（下）‎ 开学考试物理试题 一、单项选择题（本题共8小题）‎ ‎1.电磁炉具有无烟、无明火、无污染、不产生有害气体、无微波辐射、高效节能等优势。电磁炉是利用电流通过线圈产生磁场，当磁场的磁感线通过含铁质锅底部时，即会产生无数小涡流，使锅体本身自行高速发热，然后再加热锅内食物。下列相关说法中正确的是（　　）‎ A. 锅体可以用不导电的陶瓷制成 B. 锅体中的涡流是由恒定的磁场产生的 C. 恒定磁场越强，电磁炉的加热效果越好 D. 提高磁场变化的频率，可提高电磁炉的加热效果 ‎【答案】D ‎【解析】A．如果锅体是不导电的陶瓷制成，则在锅体不能产生涡流即不能加热，故A错误；‎ BC．锅体中的涡流是由变化的磁场产生的，故BC错误；‎ D．提高磁场变化的频率，可提高电磁炉的加热效果，故D正确。故选D。‎ ‎2.如图所示，在条形磁铁的中央位置的正上方水平固定一铜质圆环．以下判断中正确的是 A. 释放圆环，环下落过程中产生感应电流 B. 释放圆环，环下落过程中无感应电流 C. 释放圆环，环下落过程中感应电流大小不变 D. 释放圆环，环下落过程中感应电流逐渐增大 ‎【答案】B ‎【解析】圆环竖直向下运动时，通过圆环的磁通量始终为零，不产生感应电流，故ACD错误，B正确．故选B.‎ ‎3.如图所示，矩形线圈放置在水平薄木板上，有一块马蹄形磁铁置于薄木板下（磁极间距略大于线圈宽度），磁铁在线圈正下方自左向右匀速通过线圈时，线圈仍静止不动，那么线圈受到木板摩擦力的方向是（　　）‎ A. 先向左、后向右 B. 先向左、后向右、再向左 C. 一直向左 D. 一直向右 ‎【答案】C ‎【解析】磁铁在线圈正下方自左向右匀速通过线圈时，穿过线圈的磁通量发生变化，根据楞次定律判知，线圈与磁铁间先相互排斥后互相吸引，故线圈一直有向右运动的趋势，故线圈所受木板的摩擦力方向一直向左，故C正确，ABD错误。故选C。‎ ‎4.2018年全国高考已经结束，高考使用的金属探测器，是在全国高考考生入场前统一使用的合法预防考生作弊的辅助检测设施．其结构原理图可简化为下图所示．探测器运用的是电磁感应的原理，发射线圈（外环）产生垂直于线圈平面大小和方向交替变化的磁场，内环线圈是接收线圈，用来收集被查金属目标发出的磁场（接收线圈能完全屏蔽发射线圈产生的磁场）．随着磁场方向的反复变化，它会与所遇的任何导体物发生作用，导致目标物自身也会产生微弱的磁场，来自目标物的磁场进入内环线圈被接收到后，检测器会发出报警声．某一时刻发射线圈发射一向下的磁场，则下列说怯中正确的是（　　）‎ A. 如果发射线圈发射的向下磁场增强，金属物中产生的涡 流俯视看沿顺时针方向 B. 如果发射线圈发射的向下磁场增强，则金属物中涡流产生的磁场也增强 C. 金属物发出的磁场穿过接收线圈时，接收线圈中众产生一个微弱的电流，探测器相应的元件就是依据这一信号电流做出报警的 D. 金属物发出的磁场穿过接收线圈时，如果接收线圈中产生的微弱电流附视看沿逆时针方向，则金属物发出的穿过接收线圈的磁场方向向上 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 当发射线圈发射的向下磁场增强，根据楞次定律，则感应磁场向上，依据右手螺旋定则，则感应电流方向，俯视看沿逆时针方向，故A错误；如果发射线圈发射的向下磁场增强，则金属物中产生涡流，而不能确定涡流的磁场强弱，故B错误；当接收线圈中产生一个微弱的电流，则探测器相应的元件就是依据这一信号电流，从而发出报警声，故C正确；如果接收线圈中产生的微弱电流附视看沿逆时针方向，则金属物发出的穿过接收线圈的磁场可能方向向上大小减弱，也可能方向向下大小增强，故D错误；故选C．‎ ‎5.以下说法正确的是(　　)‎ A. 交变电流的有效值就是它的平均值 B. 任何交变电流的有效值都是它最大值的 C. 如果交变电流接在电阻R上产生的热量为Q，那么该交变电流的有效值为 D. 以上说法均不正确 ‎【答案】D ‎【解析】A：有效值是根据电流的热效应来定义的，平均值不是有效值；例如线圈在匀强磁场中转动一圈，其平均电动势为零，而有效值不为零．故A项错误．‎ B：正弦交变电流，其有效值是最大值的；其它交变电流，有效值不一定是最大值的．故B项错误．‎ C：交变电流产生热量有对应的时间，选项中无时间，不好求有效值．故C项错误．‎ D：ABC三项均不正确，故D项正确．‎ ‎6.在如图(a)的电路中，电阻R2=6R1，D1、D2为理想二极管，当输入图（b)的正弦交流电时，电压表的示数为 A. B. C. D. U0‎ ‎【答案】C ‎【解析】由题意可知，0-T/2时间内两电阻串联，则电路总电阻R=R1+R2，根据欧姆定律得出电压表读数，T/2-T时间内电压反向，回路中只有电阻R1‎ ‎，则电路总电阻R′=R1，根据欧姆定律得出电压表读数，根据交流电的有效值定义得 ，解得U=U0，故C正确，ABD错误。‎ ‎7.如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=3∶1，L1、L2为两相同灯泡，R、L、D和C分别为定值电阻、理想线圈、理想二极管和电容器，其中C=10 μF。当原线圈两端接如图乙所示的正弦交流电压时，下列说法中正确的是（　　）‎ A. 灯泡L1一定比L2暗 B. 电容器C所带电荷量的最大值为6×103 C C. 电容器C放电周期为2×10－2 s D. 副线圈两端的电压最大值为12V ‎【答案】D ‎【解析】A．原线圈有正弦交流电，则副线圈中也有正弦式交流电，由于L1与电阻相串联，而L2与电感器相串联，灯泡L1与L2，是谁亮和暗，取决于电感和电阻谁的阻碍作用大，本题未给条件无法判断，故A错误；‎ BD．由变压器的变压比=‎ 可知，副线圈两端的电压的最大值U2m==×36V=12V 电容器所带电荷量的最大值Q=CU2m=10×10－6×12C=1.2×10－4C 故B错误，D正确；‎ C．电容器与二极管串联，含有电容的支路一次充电结束后就相当于断路，不存在周期，故C错误。故选D。‎ ‎8.图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1:n2=5:1，电阻R=20 Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示．现将S1接l、S2闭合，此时L2正常发光．下列说法正确的 A. 输入电压u的表达式是 B. 只断开S2后，L1、L1均正常发光 C. 只断开S2后，原线圈的输入功率增大 D. 若S1换接到2后，R消耗电功率为0.8 W ‎【答案】D ‎【解析】试题分析：电压最大值为，周期是0.02s，则，所以输入电压u的表达式应为u=20sin（100πt）V，A错误；‎ 原先L1短路，只有L2工作，只断开S2后，负载电阻变大为原来的2倍，电压不变，副线圈电流变小为原来的一半，L1、L2的功率均变为额定功率的四分之一，均无法正常发光，原线圈的输入功率等于副线圈的功率都减小，BC错误；‎ 副线圈两端的电压有效值为，若S1换接到2后， R消耗的电功率为，D正确．‎ 二、多项选择题（本题共7小题）‎ ‎9.如图所示，将两端刮掉绝缘漆的导线绕在一把锉刀上，一端接上电池电池另一极与锉刀接触，手持导线的另一端，在锉刀上来回划动，由于锉刀表面凹凸不平，就会产生电火花．则下列说法中正确的是　　‎ A. 产生电火花的回路只由导线与电池组成 B. 若导线端只向一个方向划动也能产生电火花 C. 锉刀采用什么材料制成对实验没有影响 D. 导线端划动的方向与自感电动势的方向无关 ‎【答案】BD ‎【解析】由图可知，产生电火花的回路由导线、锉刀与电池组成，A错误；手执导线的另一端，在锉刀上来回划动时产生的电火花，是由于电路时通时断，在回路中产生自感电动势产生的，与导线运动的方向无关，如导线端只向一个方向划动也能产生电火花，B正确；产生电火花的回路由导线、锉刀与电池组成，如果锉刀是绝缘体，则实验不能完成，C错误；自感电动势的方向与电流接通或电流断开有关，与导线端划动的方向无关，D正确．‎ ‎10.法拉第发现了电磁感应现象之后，又发明了世界上第一台发电机──法拉第圆盘发电机，揭开了人类将机械能转化为电能并进行应用的序幕．法拉第圆盘发电机的原理如图所示，将一个圆形金属盘放置在电磁铁的两个磁极之间，并使盘面与磁感线垂直，盘的边缘附近和中心分别装有与金属盘接触良好的电刷A、B，两电刷与灵敏电流计相连．当金属盘绕中心轴按图示方向转动时，则（ ）‎ A. 电刷B的电势高于电刷A的电势 B. 若仅将滑动变阻器滑动头向左滑，灵敏电流计的示数将变大 C. 若仅将电刷A向盘边缘移动，使电刷A、B之间距离增大，灵敏电流计示数将变大 D. 金属盘转动的转速越大，维持其做匀速转动所需外力做功的功率越小 ‎【答案】AC ‎【解析】根据右手螺旋定则，左端磁极为N极，右端磁极为S极，圆盘转动，切割磁感线，根据右手定则，感应电动势的方向为A到B，所以B点的电势高于A点电势．故A正确．仅减小电刷之间的距离，切割产生的感应电动势减小，灵敏电流计的示数减小．故B错误．提高金属盘的转速，切割产生的感应电动势增大，灵敏电流计的示数增大．故C正确．金属盘转动的转速越大，则产生的电动势增大，感应电流增大，需要的维持其做匀速转动所需外力增大，外力的做功的功率：P=Fv增大．故D错误．故选AC．‎ ‎11.如图所示，A和B是电阻为R的电灯，L是自感系数较大的线圈，当S1闭合、S2断开且电路稳定时,A、B亮度相同,再闭合S2，待电路稳定后将S1断开,下列说法中,正确的是（ ）‎ A. B灯逐渐熄灭 B. A灯将比原来更亮一些后再熄灭 C. 有电流通过B灯，方向为c→d D. 有电流通过A灯，方向为b→a ‎【答案】D ‎【解析】A．电路稳定后将S1断开，线圈L通过开关S2与灯泡A构成回路，灯泡B无自感电流通过，灯泡B直接熄灭，A错误；‎ B．断开前AB亮度相同，则线圈电阻阻值与电阻R阻值相同，通过线圈的电流与通过灯泡A的电流相同，将S1断开，灯泡A中电流变成通过线圈电流，大小没有变，所以不会比原来更亮，B错误；‎ C．电路稳定后将S1断开，线圈L通过开关S2与灯泡A构成回路，灯泡B无自感电流通过，C错误；‎ D．有电流通过A灯，方向为b→a，D正确。故选D。‎ ‎12.如图，空间中存在一匀强磁场区域，磁场方向与竖直面纸面垂直，磁场的上、下边界虚线均为水平面；纸面内磁场上方有一个正方形导线框abcd，其上、下两边均为磁场边界平行，边长小于磁场上、下边界的间距若线框自由下落，从ab边进入磁场时开始，直至ab边到达磁场下边界为止，线框下落的速度大小可能　　‎ A. 始终减小 B. 始终不变 C. 始终增加 D. 先减小后增加 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ 导线框开始做自由落体运动，ab边以一定的速度进入磁场，ab边切割磁场产生感应电流，根据左手定则可知ab边受到向上的安培力，当安培力大于重力时，线框做减速运动，当线框完全进入磁场后，线框不产生感应电流，此时只受重力，做加速运动，故先减速后加速运动，故选项A错误、D正确；当ab边进入磁场后安培力等于重力时，线框做匀速运动，当线框完全进入磁场后，线框不产生感应电流，此时只受重力，做加速运动，故先匀速后加速运动，故B错误；当ab边进入磁场后安培力小于重力时，线框做加速运动，当线框完全进入磁场后，线框不产生感应电流，此时只受重力，做加速增大的加速运动，故加速运动，故选项C正确；故选CD.‎ ‎13.某小型水电站的发电机输出电压为220V，若输送的总功率为P0，输电电压为U，输电导线的总电阻为r，升压变压器原副线圈匝数分别为n1和n2，降压变压器原副线圈匝数分别为n3和n4，都是理想变压器，要使额定电压为220V的用电器正常工作，则 A. 输电线上的电流 B. 越大，输电线上损失的功率越大 C. 升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率 D. 升压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率 ‎【答案】AC ‎【解析】A．根据P=UI 可得输电线上的电流 故A正确；‎ B．在输送总功率不变的情况下，当升压变压器的匝数比增大时，输电电压增大，输电电流减小，根据P损＝I2R 可得，输电线上的功率损失减小，故B错误．‎ CD．由于输电线上有能量损失，所以降压变压器的输入功率和输入电压均比升压变压器的输出功率和输出电压要小，故C正确D错误．故选AC．‎ ‎14.在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图乙所示，产生的交变电动势随时间变化规律的图象如图甲所示，已知发电机线圈内阻为1.0‎ ‎ Ω，外接一只电阻为9.0 Ω的灯泡，则(　　)‎ A. 电压表V的示数为20 V B. 电路中的电流方向每秒改变10次 C. 灯泡实际消耗的功率为36 W D. 电动势随时间变化的瞬时表达式为e＝20cos5πt(V)‎ ‎【答案】BC ‎【解析】由甲图知电压峰值为，周期0.2s，所以有效值为，角速度；‎ A．电压表测的是路端电压，故选项A错误；‎ B．交流电的频率为，每一周期电流改变两次，所以每秒改变10次，故选项B正确；‎ C．灯泡实际消耗的功率为，故选项C正确；‎ D．线框在如图乙位置时，穿过线框的磁通量为零，线框的感应电动势最大，电动势随时间变化的瞬时值表达式为，故选项D错误．‎ ‎15.如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1，原线圈与一可变电阻串联后，接入一正弦交流电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为R0，负载电阻的阻值R＝11R0，V是理想电压表，现将负载电阻的阻值减小为R＝5R0，保持变压器输入电流不变，此时电压表的读数为5.0 V，则( 　　)‎ A. 此时原线圈两端电压的最大值约为34 V B. 此时原线圈两端电压的最大值约为24 V C. 原线圈两端原来的电压有效值约为68 V D. 原线圈两端原来的电压有效值约为48 V ‎【答案】AD ‎【解析】现将负载电阻的阻值减小为R=5R0，保持变压器输入电流不变，此时电压表的读数为5．0V，根据串并联知识和欧姆定律得副线圈电压 ‎，根据电压与匝数成正比可知，此时原线圈两端电压的有效值U1=4U2=24V，所以此时原线圈两端电压的最大值约为U1m=24≈34V，故A正确，B错误；原来副线圈电路中固定电阻的阻值为R0，负载电阻的阻值R=11R0，由于保持变压器输入电流不变，所以输出电流也不变，所以原来副线圈电压，根据电压与匝数成正比可知，原线圈两端原来的电压有效值约为48V，故C错误，D正确；故选AD．‎ 三、非选择题（本题共6小题）‎ ‎16.两根相距l=1m的平行光滑长金属导轨（电阻不计）被固定在绝缘水平面上，左端接有R=2Ω的电阻，导轨间区域加上与导轨垂直、方向垂直纸面的磁场，磁场方向分布如图所示，磁场宽度相同且其宽度d=0.6m，磁感应强度B1=T、B2=0.8T。现有电阻r=1Ω的导体棒ab（长为l）垂直导轨放置且接触良好，当导体棒ab以v=5m/s的速度从边界MN进入磁场后始终做匀速运动，求：‎ ‎（1）导体棒ab进入磁场B1区域时拉力的功率；‎ ‎（2）导体棒ab经过任意一个磁场B2区域过程中通过电阻R的电荷量。‎ ‎【答案】（1）0.67W；（2）0.16C ‎【解析】（1）导体棒ab在磁场B1区域中运动时，产生的感应电动势为 E1=B1lv 感应电流为 I1=‎ 所受安培力 F安=B1I1l 导体棒ab做匀速运动，则 F拉=F安 拉力的功率为 P=F拉·v=‎ 代入数据解得 P=W=0.67W ‎（2）经过任意一个磁场B2区域过程中，通过电阻R的电荷量为 q=I2Δt2‎ 由题意得 I2=‎ 位移为 d=vΔt2‎ 联立解得 q==0.16C ‎17.如图甲所示，足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直放置，其宽度L=1m，一匀强磁场垂直穿过导轨平面，导轨的上端M与P之间连接阻值为R=0.40Ω的电阻，质量为m=0.01kg、电阻为r=0.30Ω的金属棒ab紧贴在导轨上．现使金属棒ab由静止开始下滑，下滑过程中ab始终保持水平，且与导轨接触良好，其下滑距离x与时间t的关系如图乙所示，图象中的OA段为曲线，AB段为直线，导轨电阻不计，取g=10m/s2（忽略ab棒运动过程中对原磁场的影响），求：‎ ‎（1）磁感应强度B的大小；‎ ‎（2）金属棒ab在开始运动的1.5s内，通过电阻R的电荷量；‎ ‎（3）金属棒ab在开始运动的1.5s内，电阻R上产生的热量．‎ ‎【答案】（1）0.1T；（2）1C；（3）0.26J ‎【解析】（1）据题图知最终ab棒做匀速直线运动，由乙图的斜率等于速度，可得ab 棒匀速运动的速度为 根据平衡条件得 联立并代入数据解得 B=0.1T ‎（2）金属棒ab在开始运动的1.5s内，通过电阻R的电荷量为 ‎（3）金属棒ab在开始运动的1.5s内，根据能量守恒得 mgx=+Q 又电阻R上产生的热量为 联立并代入数据解得 QR=0.26J ‎18.如图甲所示，在铁芯上绕着两个线圈A和C，线圈A两端接一电源，线圈C两端接一阻值为10Ω的电阻R。已知线圈A的匝数为11；线圈C的电阻为5Ω，匝数为7，横截面积为0.3m2.‎ ‎（1）若A接的是一电动势为11V的电池组，则电阻R两端的电压等于多少？‎ ‎（2）若A接某电源（电源上端为正极）使铁芯中的磁感应强度B随时间变化如图乙所示，求电阻R两端的电压值并指出流经电阻R的电流方向；‎ ‎（3）求（2）中t=0.35s时刻穿过线圈C的磁通量大小。‎ ‎【答案】（1）零；（2）0.4V，方向向下；（3）0.03Wb ‎【解析】‎ ‎（1）根据电磁感应规律可知，若A接的是一电动势为11V的电池组，线圈A产生稳定的磁场，穿过线圈C的磁通量不变，没有感应电动势产生，电阻R两端的电压等于零 ‎（2）若线圈A产生如题图乙所示的磁场，根据法拉第电磁感应定律可知，线圈C产生的感应电动势 E=n=nS=0.6V 根据闭合电路欧姆定律可知，电阻R两端的电压 U=·R=0.4V 根据楞次定律可知，流经电阻R的电流方向向下．‎ ‎（3）分析B－t图象可知，t=0.35s时，B=0.1T，穿过线圈C磁通量大小 Φ=BS=0.03Wb ‎19.远距离输电中发电机的输出电压为220 V，输出功率为44 kW，每条输电线的电阻为0.2 Ω，求：‎ ‎（1）如果直接给用户输电，用户得到的电压和电功率各为多少?‎ ‎（2）如果发电站先用变压比为1∶10的升压变压器将电压升高，经同样的输电线路后经10∶1的降压变压器将电压降低后供给用户，则用户得到的电压和电功率各是多少?（变压器均为理想变压器）‎ ‎【答案】（1）140 V；28 kW（2）219.2 V；43.84 kW ‎【解析】（1）输电线上的电流 ‎ ‎ 损失的电压 UR＝IRR＝2×0.2×200 V＝80 V 损失的功率 PR＝URIR＝80×200 W＝16 kW ‎ 故用户得到的电压 U用户＝U－UR＝140 V ‎ 用户得到的功率为 P用户＝P－PR＝28 kW ‎ ‎（2）已知升压变压器的匝数比n1∶n2＝1∶10 ‎ 输入电压U1＝220 V，因此升压变压器的输出电压 U2＝U1＝2 200 V ‎ 输电线上的电流 ‎ ‎ 损失的电压 UR′＝IR′R＝2×0.2×20 V＝8 V ‎ 损失的功率 PR′＝UR′IR′＝8×20 W＝160 W ‎ 因此降压变压器的输入电压 U3＝U2－UR′＝2 192 V ‎ 已知降压变压器的匝数比 n3∶n4＝10∶1‎ 所以用户得到的电压 U4＝U3＝219.2 V ‎ 用户得到的功率 P用户′＝P－PR′＝43.84 kW.‎ ‎20.一辆平板车停在水平光滑的轨道上，平板车上有一人从固定在车上的货厢边沿沿着轨道方向水平跳出，落在平板车上的点，距货厢水平距离为，如图所示．人的质量为，车连同货厢的质量为，货厢高度为．（取）‎ ‎（1）求车在人跳出后到人落到点期间的反冲速度．‎ ‎（2）人落在点并站定以后，车还运动吗？车在地面上移动的位移是多少？‎ ‎【答案】（1） （2）不动 0.8m ‎【解析】‎ ‎（1）人从货厢边跳离的过程，系统（人、车和货厢）在水平方向上动量守恒，设人的水平速度是，车的反冲速度是，则 ‎，‎ 得 人跳离货厢后做平抛运动，车以做匀速运动，运动时间为，在这段时间内人的水平位移和车的位移分别为，‎ 由得 则 ．‎ ‎（2）人落到车上前的水平速度仍为，车的速度为，落到车上后设它们的共同速度为v，根据水平方向动量守恒得 则v=0．‎ 故人落到车上A点站定后车的速度为零．‎ 车的水平位移为 ‎21.某游乐园入口旁有一喷泉，喷出的水柱将一质量为M的卡通玩具稳定地悬停在空中为计算方便起见，假设水柱从横截面积为S的喷口持续以速度竖直向上喷出；玩具底部为平板面积略大于；水柱冲击到玩具底板后，在竖直方向水的速度变为零，在水平方向朝四周均匀散开忽略空气阻力已知水的密度为，重力加速度大小为求：‎ ‎(1)喷泉单位时间内喷出的水的质量；‎ ‎(2)玩具在空中悬停时，其底面相对于喷口的高度．‎ ‎【答案】(1) (2)‎ ‎【解析】（i）设时间内，从喷口喷出的水的体积为，质量为，则 ‎①‎ ‎②‎ 由①②式得，单位时间内从喷口喷出的水的质量为③‎ ‎（ii）设玩具悬停时其底面相对于喷口的高度为，水从喷口喷出后到达玩具底面时的速度大小为．对于时间内喷出的水，有能量守恒得④‎ 在高度处，时间内喷射到玩具底面的水沿竖直方向的动量变化量的大小为 ‎⑤‎ 设水对玩具的作用力的大小为F，根据动量定理有⑥‎ 由于玩具在空中悬停，由力的平衡条件得⑦‎ 联立③④⑤⑥⑦式得⑧‎