上海市外国语学校08-09学年高二下学期过关测试—物理(含答案)

S 图1图2图3上海市外国语学校08-09学年高二下学期过关测试物 理试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分．共100分，时间90分钟．第Ⅰ卷（选择题 共40分）一、本题共10小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确．全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分． 1．下述说法正确的是 （ ）A ．变化的电场一定产生变化的磁场B ．在真空中电磁波的传播速度与真空中光速相等C ．空间中有变化的电场（或变化的磁场）存在，就一定能形成电磁波D ．电磁波由真空进入介质传播时，其频率、波长不变2．有两部手机A 和B ，A 的号码为12345672008，B 的号码为12345672009，当用A （或B ）拨打B （或A ）的号码时，既能听到B （或A ）的叫声，又能看到B （或A ）的显示屏上显示出A （或B ）的号码．现把A 放到一个透明罩内，并抽成真空，再用B 拨打号码A 的号码，则以下说法正确的是 （ ） A ．既能听到A 的叫声，又能看到A 显示屏上显示出12345672009 B ．不能听到A 的叫声，但能看到A 显示屏上显示出12345672009 C ．不能听到A 的叫声，但能看到A 显示屏上显示出12345672008 D ．既不能听到A 的叫声，又不能看到A 显示屏上显示出号码3．如图1所示，一水平放置的矩形闭合线框abcd ，在细长磁铁的N 极附近竖直下落，保持bc 边在纸外，ad 边在纸内，如图中的位置A 经过位置B 到位置C ，位置A 和C 都很靠近B ，在这个过程中，线圈中感应电流 A ．始终沿abcd 流动 B ．始终沿dcba 流动 C ．由A 到B 是沿abcd 流动，由B 到C是沿dcba 流动D ．由A 到B 是沿dcba 流动，由B 到C 是沿abcd 流动 4．交变电流电源的电压6V ，它跟电阻R 1、R 2及电容器C 、电压表一起连接组成电路如图2所示．图中电压表的读数为U 1，为了保证电容器C 不被击穿，下列关于U 1及电容器的耐压值U 2的数值正确的是 （ ）A ．U 1=62V ，U 2=62VB ．U 1=6V ，U 2=6VC ．U 1=62V ，U 2=6VD ．U 1=6V ，U 2≥62V5．如图3所示，电路中，A 、B 是两个完全相同的灯泡，L 是一个理想电感线圈，C 是电容相当大的电容器，当S 闭合与断开时，A 、B 的亮度情况正确的是 （ ） A ．S 闭合时，A 端亮，然后逐渐熄灭 B ．S 闭合时，B 立即亮，然后逐渐熄灭C ．S 闭合足够长时间后，B 发光，而A 不发光图4图5图6 D ．S 闭合足够长时间后再断开，B 端熄灭，而A 逐渐熄灭6．将硬导线中间一段折成N 匝不封闭的正方形，每边长为l ，它在磁感应强度为B 、方向如图4所示的匀强磁场中匀速转动，导线在a 、b 两处通过电刷与外电路连接，外电路接有额定功率为P 的小灯泡并正常发光，灯泡的电阻为R ，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，则此线框的转速为 （ ）A ．22l NB PR πB ．22l NB PRπC ．22NBlPRD ．22NBl PR7．如图5所示，用薄金属板制成直角U 型框，U 型框的a 、b 两面水平放置，将一质量为m 的带电小球用绝缘细线悬挂在a 面的中央，让整个装置始终置于水平匀强磁场中，并以水平速度v 向左匀速运动（v 垂直于B ）．U 型框的竖直板C与V 垂直，在这个运动过程中U 型框的a 板电势低，b 板的 电势高．设悬线对小球的拉力大小为T ，不计a 、b 面由于运 动产生的磁场，则下列说法中正确的是 （ ）A ．一定是T=mgB ．可能是T=0C ．可能是T>mgD ．可能是T<mg ，（T ≠0）8．北半球某处的地磁场水平分量为B 1，竖直分量为B 2，且B 1＞B 2，在该处自南向北以初速度v 0水平抛出一根东西向放置的长为L 的导体棒，在导体棒平行下落的过程中，当导体棒运动方向与水平方向成60°角时，导体棒两端的电势差大小为 （ ）A ．3B 1Lv 0B ．（3B 1+B 2）Lv 0C ．（3B 1－B 2）Lv 0D ．2221B B +Lv 09．2008年春节前后，我国南方部分省市的供电系统由于气候原因遭到严重破坏．为此，某小区启动了临时供电系统，它由备用发电机和副线圈匝数可调的变压器组成，如图6所示，图中R 0表示输电线的电阻．滑动触头P 置于a 处时，用户的用电器恰好正常工作，在下列情况下，要保证用电器仍能正常工作，则 （ ）A ．当发电机输出的电压发生波动使V 1示数小于正常值，用电器不变时，应使滑动触头P 向上滑动B ．当发电机输出的电压发生波动使V 1示数小于正常值，用电器不变时，应使滑动触头P 向下滑动C ．如果V 1示数保持正常值不变，那么当用电器增加时，滑动触头P 应向上滑D ．如果V 1示数保持正常值不变，那么当用电器增加时，滑动触头P 应向下滑10．如图7所示，水平光滑的平行金属导轨（不计电阻），左端接有一电阻R ，匀强磁场与导轨平面垂直并分布在两导轨之间，磁感应强度为B ，质量为m 的金属棒（不计电阻）垂直于导轨放置，现使金属棒以某一初速度v 从a 位置向右运动，则金属棒运动到b 位置刚好静止，若金属棒以2v 初速度仍从a图8图9位置向右运动，则金属棒运动到c 位置刚好静止，第二次运动与第一次运动相比以下说法正确的是 （ ） A ．通过电阻的电量之比4：1 B ．电阻产生的热量之比4：1 C ．棒运动的距离之比2：1D ．到达图中的d 位置时的加速度相等第Ⅱ卷（非选择题 共60分）二、本题共4小题，共16分．把答案填在题中的横线上或按题目要求作答. 11．长为a 宽为b 的矩形线圈，在磁感强度为B 的匀强磁场中垂直于磁场的OO'轴以恒定的角速度ω旋转，设t=0时，线圈平面与磁场方向平行，则此时的磁通量为 ，磁通量的变化率为 12．一交流电压的瞬时值表达式为u=15sin100πtV ，将该交流电压加在一电阻上，产生的电功率为25W ．那么，这个电阻的阻值是 Ω．13．一种测量血管中血流速度的仪器原理如图8所示，在动脉血管两侧分别安装电极并加有磁场，设血管直径是20mm ，磁场的磁感应强度为0.08T ，电压表测出的电压为0.10mV ，则血流速度为 m/s ． 14．一个共有10匝的闭合矩形线圈，总电阻为10Ω、面 积为0.04m 2，置于水平面上．若线框内的磁感强度在0. 02s 内，由垂直纸面向里，从1.6T 均匀减少到零，1. 再反向均匀增加到2.4T ．则在此时间内，线圈内2. 导线中的感应电流大小为______A ．三、本题共4小题，满分44分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．只写出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．15．（10分）如图9所示，在磁感应强度为B 的匀强磁场中，放置一匝数为N ，半径为r 的半圆形线圈，线圈平面与磁场方向垂直，让其绕与磁场边界重合，垂直于磁场方向的轴OO′，以角速度ω匀速转动．若线圈电阻为R ，求：（1）电动势的有效值？（2）在线圈转动一圈过程中外力做的功？16．（10分）如图10所示，线圈abcd 的面积是0.05m 2，共100匝，线圈电阻为1Ω，外接电阻R=9Ω，匀强磁场的磁感强度为B= 1T ，当线圈以300r/min 的转速匀速旋转时，求：（1）若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式； （2）线圈转过1/30s 时电动势的瞬时值多大？图11（3）电路中电压表和电流表的示数各是多少？（4）线圈转过1/30s 的过程中流过线圈中的电量是多少？ （5）线圈转动一周，外力做的功．17．（12分）如图11所示，在与水平方向成θ=30°角的平面内放置两条平行、光滑且足够长的金属轨道，其电阻可忽略不计．空间存在着匀强磁场，磁感应强度B=0.20T ，方向垂直轨道平面向上．导体棒ab 、cd 垂直于轨道放置，且与金属轨道接触良好构成闭合回路，每根导体棒的质量m=2.0×10-2kg 、电阻r=5.0×10-2Ω，金属轨道宽度l=0.50m ．现对导体棒ab 施加平行于轨道向上的拉力，使之沿轨道匀速向上运动．在导体棒ab 运动过程中，导体棒cd 始终能静止在轨道上．g 取10m/s 2， 求： （1）导体棒cd 受到的安培力大小；（2）导体棒ab 运动的速度大小； （3）拉力对导体棒ab 做功的功率．18．（12分）如图12甲所示，空间存在着一个范围足够大的竖直向下的匀强磁场，磁场的磁感强度大小为B ．边长为l 的正方形金属框abcd （下简称方框）放在光滑的水平地面上，其外侧套着一个与方框边长相同的U 形金属框架MNPQ （下简称U 形框），U 形框与方框之间接触良好且无摩擦．两个金属框每条边的质量均为m ，每条边的电阻均为r ．（1）将方框固定不动，用力拉动U 形框使它以速度v 0垂直NP 边向右匀速运动，当U 形框的MQ 端滑至方框的最右侧（如图乙所示）时，方框上的bc 两端的电势差为多大?此时方框的热功率为多大?图12 甲 a b c d MN P Q 乙 M N P （2）若方框不固定，给U 形框垂直NP 边向右的初速度v 0，如果U 形框恰好不能与方框分离，则在这一过程中两框架上产生的总热量为多少?（3）若方框不固定，给U 形框垂直NP 边向右的初速度v(v>v 0)，U 形框最终将与方框分离．如果从U形框和方框不再接触开始，经过时间t 方框最右侧和U 形框最左侧距离为s ．求两金属框分离后的速度各多大．参考答案1．【答案】B ．【解析】若电场是均匀变化的，则产生恒定的磁场，恒定的磁场不再产生电场，故不能形成电磁波，A 、C 错误；在真空中电磁波的传播速度与真空中光速相等，B 正确；电磁波的频率由波源决定，由真空进入介质传播时，其频率不变，而波长和波速都将发生变化，D 错误．2．【答案】B ．【解析】声音是机械波，传播需要介质，把手机A 放到一个抽成真空透明罩内后，将无法听到，手机A 的响声．而电磁波的传播不需要介质，故手机A 能够接收到手机B 的信号，故在手机A 上看到显示的手机B 的号码12345672009．B 正确．【点拨】此题主要考查电磁波与机械波的本质区别．电磁波的传播不需要介质，而机械波的传播需要介质． 3．【答案】B【解析】由A 到B 过程穿过线圈的磁感线的条数由上而下减小，由楞次定律即可判断出线圈中的感应电流沿着dcba 方向流动，由B 到C 过程穿过线圈的磁感线的条数由下而上增加，同样可判断出线圈中的感应电流沿着dcba 方向流动，故B 正确．【点拨】明确N 极附近磁感线的分布情况，由穿过磁感线的条数判定磁通量变化，再用楞次定律分段研究．4．【答案】D ．【解析】电阻R 1、R 2、电压表、电容器并联在电源的两端，故U 1=6V ；为了保证电容器C不被击穿，电容器的耐压值至少要大于电压的最大值，电源的有效值为6V ，故U 2≥62V ． 5．【答案】AC ．【解析】由于电感线圈没有直流电阻，电流稳定时电压为零，将A 灯短路，所以A 灯先亮后熄灭，A正确．B 灯并联了一只大电容，通电瞬间B 两端的电压由零逐渐增加，B 灯逐渐变亮直到稳定，所以B 错．由以上分析知电路稳定后应是A 不亮B 亮，所以C 正确．断路瞬间，大电容通过B 灯放电，使B 不是立即熄灭，所以D 错． 6．【答案】A【解析】正方形线框在磁场中旋转产生的感应电动势的最大值为E m ，E m =NBS ω= NBl 2×2πn ，该交变电流的有效值为E=2m E =2NB πnl 2，灯泡正常发光，则有：P=R E 2，∴2NB πnl 2=PR ，∴线框的转速n=22lNB PR ，正确答案为A ．【点拨】解交变电流问题时一定要注意交变电流的各类值的不同用法，求功、功率、热量等，用有效值代入，求通过线框的电量、受到的冲量等，用平均值代入．7．【答案】A ．【解析】因C 板切割磁感线产生感应电动势为E=Blv= Bcv ，所以a 、b 之间的匀强电场为E'= E/d=E/c=Bv ，易求得带电小球所受的电场力F e =qE' =qvB 与洛仑力f B =qvB 平衡，所以一定是T=mg ，即A 选正确． 8．【答案】C ．【解析】北半球地磁场的水平分量B 1指向北方，竖直分量B 2垂直于地轴向下．自南向北水平抛出的导体棒水平速度切割竖直分量B 2，产生的感应电动势为E 1=B 2Lv 0，方向由东向西；竖直速度割切水平分量B 1，产生的感应电动势为E 2=B 1Lv y =B 1L v 0tan θ，方向由西向东，故导体棒两端的电势差大小为E=︱E 1- E 2︱=（3B 1+B 2）Lv 0． 9．【答案】AC【解析】当发电机输出的电压发生波动使V 1示数小于正常值，即原线圈两端的电压U 1减小，若n 2不变，负线圈两端的电压U 2必然减小，若要使用电器正常工作，即要增大负线圈两端的电压U 2，由U 1:U 2=n 1:n 2可知，则n 2增大，故应使滑动触头P 向上滑动，选项A 正确，选项B 错误．如果V 1示数保持正常值不变，那么当用电器增加时，并联支路增多，总电阻减小，负线圈中通过的电流增大，输电线的电阻R 0的分压变大，而用电器仍能正常工作，故负线圈两端的电压U 2必然增大，由U 1: U 2=n 1: n 2可知，n 2要增大，故滑动触头P 应向上滑，选项C 正确，选项D 错误． 10．【答案】BC【解析】由能量守恒可知，若金属棒以2v 初速度运动到c 位置刚好静止，因初动能为原来的4倍，故电阻R 上产生的热量为原来的4倍，B 正确．由动量定理可得：mv BIlt =，即mv Bql =，故速度变为2倍时，q q 2='，而Rq ∆Φ=，Bld =∆Φ，d 为棒运动的距离，由以上几式可知：d d 2='，C 正确．因为导体棒到达b 处时，速度为v ，故到达d 处时，速度大于v ，所以第二次到达图中的d 位置时的加速度大于第一次加速度．【点拔】对于变力的动量，以及非恒定电流电路电量的计算，一般可利用平均值，得出相应的结论．11．【答案】0，Bab ω【解析】实际上，线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动时，产生交变电动势e=E m cos ωt=Bab ωcos ωt ．当t=0时，cos ωt=1，虽然磁通量Φ=0，但电动势有最大值．由法拉的电磁感应定律e=t ∆∆Φ，可知当电动势为最大值时，对应的磁通量的变化率也最大，即E m =(t ∆∆Φ)max = Bab ω，故B 正确．【点拨】弄清概念之间的联系和区别，是正确解题的前提条件．在电磁感应中要弄清磁通量Φ、磁通量的变化ΔΦ以及磁通量的变化率ΔΦ/Δt 之间的联系和区别． 12．【答案】4.5Ω．【解析】由交流电压的瞬时值表达式知，电压的最大值U m =15V ，则有效值U=U m /2=7.52V ，由P=R U 2得，R=PU 2=4.5Ω．【点拨】计算电功率时用有效值代入． 13．【答案】0.0625m/s ．【解析】血液在血管中流动通过磁场时切割磁感线运动时，在血管两侧产生的感应电动势由电压表V测出．由E=Bdv ，有：v=Bd E =33102008.01010.0--⨯⨯⨯= 0.0625m/s ． 14．【答案】8A ．【解析】根据法拉第电磁感应定律：E=N t ∆∆Φ=N t BS ∆∆⋅=Ns t B B ∆12＋=02.0)6.14.2(04.010+⨯⨯=80V ．根据闭合电路欧姆定律，I=RE=8A ．【点拨】在法拉第电磁感应定律的应用中，关键是磁通量的改变量的计算．在计算时一定要注意初、末状态的磁通量是同向还是反向，即磁感线是否是从线圈的同一个面穿入或穿出．初、末状态的磁通量同向时ΔΦ为初、末状态的磁通量数值之差，反向时为初、末状态的磁通量数值之和．E -E15．【答案】（1）ωπ241NBr ；（2）Rr B N 84223ωπ【解析】（1）线圈产生的感应电动势e 随时间t 变化的图象如图所示．由图象可知，024212+⨯⨯=T R E T R E ，∴电动势的有效值E=22E 1， 而E 1=22E m =22NBS ω，S=21πr 2，∴E=ωπ241NBr（2）线圈匀速转动，外力做的功等于安培力的功，即回路中产生的总热量，∴R r B N R E T R E Q W 82422322ωπωπ=⨯=== 16．【答案】（1）e=50sin(10πt)V ；（2）253V ；（3）2.52A ，31.86V ；（4）ππ4321-=q ；（5）25.1J【解析】（1）角速度：πππω106030022=⨯==n rad/s 从中性面计时瞬时值表达式为： )10sin(50)10sin(1005.01100)sin(sin t t t NBS t E e m ππππωωω=⨯⨯⨯=⋅==（2）当s t 301=时，电动势的瞬时值3.43325)10sin(50301==⨯=πe V ．（3）电动势的有效值为：4.352252502====m E E V电流表示数：54.325.219225==+=+=r R E I A 电压表示数：86.31954.3=⨯==IR U V ． （4）在中性面时，穿过线圈的磁通量：BS =Φ1转过1/30s 时，穿过线圈的磁通量：3sin sin sin 2πωθBS t BS BS ===Φ∴ 磁通量的变化：)3sin 1(12π-=Φ-Φ=∆ΦBS流过线圈中的电量：rR n r R E t I q +∆Φ=+== 代入数据解得：ππ4321-=q （5）由能量关系知：1.25514.3554.32=⨯⨯=⨯==ωπEI EIT W J 17．【答案】（1）0.10N ；（2）1.0m/s ；（3）0.20W【解析】（1）导体棒cd 静止时受力平衡，设所受安培力为F 安，则F 安=mgsin θ解得：F 安=0.10N（2）设导体棒ab 的速度为v 时，产生的感应电动势为E ，通过导体棒cd 的感应电流为I ，则：E=Blv ，I=rE2，F 安=BIl 联立上述三式解得v=222F rB l安=1.0m/s （3）设对导体棒ab 的拉力为F ，导体棒ab 受力平衡，则：F=F 安+mgsin θ解得：F=0.20N拉力的功率P=Fv ＝0.20W【点拨】本题属于磁场中的平衡问题，考查考生解答磁场中平衡问题的基本能力．本题同时也给考生另外一个启示：两导体棒相对运动时，并非两导体棒都在运动，其中某导体棒可以保持静止状态，如本题中的cd 棒．18．【答案】（1）r v L B 7542022；（2）76mv 02；（3）t s v v 74731+=，t s v v 73732-= 【解析】（1）U 形框右边产生感应电动势：E=Blv 0 ① 方框总电阻：r r r r r R 4333=+⋅= ②总电流：rR EI 3+=③ bc 两端电势差：U=IR ④由以上各式解得：U=51Blv 0 ⑤方框热功率：P=rv L B R U 7542222= ⑥ （2）由动量守恒定律，有：3mv 0=(3m+4m)v ⑦据能量转化与守恒，可知：Q=220)43(21321v m m mv +⋅-⋅ ⑧解得Q=76mv 02⑨ （3）设分离时，U 形框速度为v 1，方框速度为v 2，由动量守恒可知： 3mv 0=3mv 1+4mv 2 ⑩ s= v 1t －v 2t ⑾解得：t sv v 74731+=⑿ ts v v 73732-=⒀。