天津市靜海區(qū)第一中學2022-2023學年高二下學期3月學業(yè)能力調(diào)研物理Word版含解析.docx

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靜海一中2022-2023第二學期高二（3月）學生學業(yè)能力調(diào)研物理試卷第Ⅰ卷：基礎題（共77分）一、單項選擇題：每小題3分，共18分。1.在勻強磁場中，一個60匝的閉合矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動，穿過該線框的磁通量隨時間成余弦函數(shù)變化的圖像如圖所示，下列說法正確的是（　?。〢.在t=5×10-3s時，線框處于中性面位置B.在t=1.5×10-2s時，線框中感應電動勢為零C.線框中產(chǎn)生的感應電動勢有效值為150VD.線框中產(chǎn)生的感應電動勢瞬時值的表達式為V【答案】C【解析】【詳解】A．根據(jù)圖象可知，在t=5×10-3s時穿過線圈平面的磁通量為零，所以線圈平面平行于磁感線，位于與中性面垂直位置，故A錯誤；B．在t=1.5×10-2s時穿過線圈平面的磁通量為零，所以線圈平面平行于磁感線，此時磁通量的變化率最大，感應電動勢最大，故B錯誤；C．感應電動勢的最大值為所以線框中產(chǎn)生的感應電動勢有效值為故C正確；D．根據(jù)圖像可知 在t=0時刻，線框從中性面開始轉(zhuǎn)動，則線框中產(chǎn)生的感應電動勢瞬時值的表達式為故D錯誤。故選C。2.如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10∶1，R0為定值電阻，R是滑動變阻器，原線圈兩端的輸入電壓u=200sin100πt（V），設理想交流電壓表V1、V2的示數(shù)分別是U1、U2；理想交流電流表A1、A2的示數(shù)分別是、。下列說法正確的是（　?。〢.電壓表V2的示數(shù)U2=20VB.滑片P向b端滑動過程中，U2不變，變大C.滑片P向b端滑動過程中，U1變小，變大D.通過原、副線圈的交變電流頻率之比為10∶1【答案】B【解析】【詳解】A．由u=200sin100πt（V）可知輸入電壓有效值為由，可得故A錯誤；B．滑片P向b端滑動過程中，副線圈負載電阻減小，電壓由原線圈輸入電壓決定，不變，所以U2不變，則I2變大，故B正確；C．電壓由原線圈輸入電壓決定，副線圈的電阻變化不影響輸入電壓，所以U1不變，I1變大，故C錯誤；D．變壓器不改變交變電流的頻率，通過原、副線圈的交變電流頻率相同，故D錯誤。 故選B。3.如圖為電壓互感器的示意圖，把低壓交流電壓表接在副線圈上，可以測量高壓輸電線路的電壓．原、副線圈的匝數(shù)分別為n1和n2，下列說法正確的是A.n1應該用較粗的導線，n2可以用較細的導線B.如果電壓表的讀數(shù)為Uv，則輸電線路的電壓為C.原線圈電流的頻率高于副線圈電流的頻率D.如果高壓線路為直流輸電線路，只要把交流電壓表換成直流電壓表就同樣可以測量線路電壓【答案】B【解析】【詳解】A.電壓互感器變壓器原副線圈的電流之比與匝數(shù)成反比,可知副線圈的電流大,所以應該用較細的導線,可以用較粗的導線，故A錯誤；B.電壓互感器變壓器的原副線圈的電壓之比與匝數(shù)成正比,如果電壓表的讀數(shù)為U,則輸電線路的電壓為：，故B正確；C.變壓器不改變交流電的頻率，原線圈電流的頻率等于副線圈電流的頻率，故C錯誤；D.變壓器只改變交流電的電壓，不改變直流電的電壓，所以如果高壓線路為直流輸電線路，把交流電壓表換成直流電壓表，也不能可以測量線路的電壓．故D錯誤故本題選B．4.如圖所示為一交流電壓隨時間變化的圖象。每個周期內(nèi)，前三分之一周期電壓按正弦規(guī)律變化，后三分之二周期電壓恒定。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可得此交流電壓的有效值為（　　） A.7.5VB.2VC.8VD.3V【答案】B【解析】【詳解】由電壓隨時間變化的圖象可知，它不是正弦式電流，因此有效值不是等于最大值除以,取一個周期進行分析，在0~1s內(nèi)是正弦式電流，則電壓的有效值等于V。在1~3s內(nèi)是恒定電流，則有效值等于9V。則在0~3s內(nèi)，產(chǎn)生的熱量為解得故選B5.如圖所示，一輕質(zhì)彈簧固定在墻上，一個質(zhì)量為m的木塊以速度v0從右側(cè)沿光滑水平面向左運動并與彈簧發(fā)生相互作用。設相互作用的過程中彈簧始終在彈性限度范圍內(nèi)，那么，到彈簧恢復原長的過程中彈簧對木塊沖量I的大小和彈簧對木塊做的功W的大小分別是（　?。〢.I=0，W=mv02B.I=mv0，C.I=2mv0，W=0D.I=2mv0，【答案】C【解析】【詳解】 在木塊與彈簧接觸到將彈簧壓縮為最短的過程中，彈簧對木塊做負功，在彈簧將木塊彈出的過程中，彈簧對木塊做正功，且正功與負功的絕對值相等，故在整個相互作用的過程中彈簧對木塊做的總功W=0木塊將以-v0的速度被彈回，由動量定理可得，在整個相互作用的過程中彈簧對木塊沖量的大小故選C?！军c晴】解決本題關(guān)鍵將整個相互作用過程分為木塊與彈簧接觸到將彈簧壓縮為最短的過程和彈簧將木塊彈出的過程進行分析，注意動量為矢量，有大小和方向。6.A、B兩物體在光滑水平地面上沿一直線相向而行，A質(zhì)量為5kg，速度大小為10m/s，B質(zhì)量為2kg，速度大小為5m/s，兩者相碰后，A沿原方向運動，速度大小為4m/s，則B的速度大小為（）A.10m/sB.5m/sC.6m/sD.12m/s【答案】A【解析】【詳解】取A球的速度方向為正方向，AB的總動量大小為：根據(jù)動量守恒得：，解得：A．10m/s．故A符合題意．B．5m/s．故B不符合題意．C．6m/s．故C不符合題意．D．12m/s．故D不符合題意．二、多項選擇題：每小題4分，共12分。7.如圖所示，交流發(fā)電機的矩形線圈邊長ab＝cd＝0.4m，ad＝bc＝0.2m，線圈匝數(shù)N＝100匝，線圈電阻r＝1Ω，線圈在磁感應強度B＝0.2T的勻強磁場中繞垂直于磁場的軸以ω＝100πrad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動，外接電阻R＝9Ω，從圖示時刻開始計時，則（　?。?A.該發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢瞬時值為e＝160πsin（100πt）VB.從圖示位置轉(zhuǎn)過30°的過程中，通過電阻R的電荷量為0.08CC.t＝s時線圈中感應電動勢最大D.交變電流的有效值是8πA【答案】BCD【解析】【詳解】A．該發(fā)電機產(chǎn)生的電動勢的瞬時值A錯誤；B．從題圖所示位置轉(zhuǎn)過30°的過程中，通過電阻R的電荷量為B正確；C．由題意可知則當時，線圈恰好轉(zhuǎn)過25圈，線圈處于平行于磁感線的位置，此時線圈產(chǎn)生的感應電動勢最大，C正確；D．交變電流的有效值是D正確。故選BCD。 8.有一條河流，河水流量為，落差為。現(xiàn)利用它來發(fā)電，水電站的總效率為40%，發(fā)電機的輸出電壓為。水電站到用戶之間要進行遠距離高壓輸電，兩地間輸電線的總電阻為，升壓變壓器原副線圈匝數(shù)比為1∶8，用戶所需要電壓為，，水的密度，下列說法正確的是（　?。〢.發(fā)電站的輸出功率為B.遠距離輸電的效率約為90%C.降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為D.降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比為【答案】ABC【解析】【詳解】A．發(fā)電站的輸出功率解得故A正確；B．發(fā)電機的輸出電流升壓變壓器中故遠距離輸電線中電流遠距離輸電的效率故B正確；CD．降壓變壓器的輸入電壓為 其中，為升壓變壓器的輸出電壓降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)比其中聯(lián)立解得故C正確，D錯誤。故選ABC。9.在如圖甲所示的電路中，螺線管匝數(shù)n=1500匝，橫截面積S=20cm2.螺線管導線電阻r=1Ω，R1=4Ω，R2=5Ω，C=30。在一段時間內(nèi)，穿過螺線管的磁場的磁感應強度B按如圖乙所示的規(guī)律變化。下列說法正確的（　?。〢.閉合S，穩(wěn)定后電容器上極板帶正電B.螺線管中產(chǎn)生的感應電動勢為1.2VC.閉合S，穩(wěn)定后電路中電流D.斷開S后，流經(jīng)R2的電量為1.8×10-5C【答案】BD【解析】【分析】 【詳解】A．據(jù)楞次定律，當穿過螺線管的磁通量增加時，螺線管下部可以看成電源的正極，則電容器下極板帶正電，故A錯誤；B．由法拉第電磁感應定律可得，螺線管內(nèi)產(chǎn)生的電動勢為：故B正確；C．電流穩(wěn)定后，電流為：故C錯誤；D．電鍵斷開后流經(jīng)電阻R2的電荷量為：=1.8×10-5C故D正確。故選BD。三、填空題：（1）-（4）每空2分，（5）5分，共13分。10.某同學用圖甲所示裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來驗證動量守恒定律，圖中CQ是斜槽，QR為水平槽，二者平滑相接，調(diào)節(jié)實驗裝置，使小球放在QR上時恰能保持靜止，實驗時先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下，落到位于水平地面上的記錄紙上，留下痕跡．重復上述操作10次，得到10個落點痕跡。然后把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓A球仍從位置G由靜止開始滾下，和B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡．重復這種操作10次。圖甲中O是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點，P為未放被碰球B時A球的平均落點，M為與B球碰后A球的平均落點，N為被碰球B的平均落點．若B球落點痕跡如圖乙所示，其中米尺水平放置，且平行于OP，米尺的零刻度與O點對齊。（1）入射球A的質(zhì)量mA和被碰球B的質(zhì)量mB的關(guān)系是mA________mB（選填“>”“<”或“＝”）。（2）碰撞后B球的水平射程約為________cm。 （3）下列選項中，屬于本次實驗必須測量的是________（填選項前的字母）。A．水平槽上未放B球時，測量A球平均落點位置到O點的距離B．A球與B球碰撞后，測量A球平均落點位置到O點的距離C．測量A球或B球的直徑D．測量A球和B球的質(zhì)量E．測量G點相對于水平槽面的高度（4）若系統(tǒng)動量守恒，則應有關(guān)系式：___________。（5）分析該實驗產(chǎn)生誤差的原因，并提出實驗改進方案_________？【答案】①.②.64.7③.A、B、D④.⑤.見解析【解析】【詳解】（1）[1]要使兩球碰后都向右運動，A球質(zhì)量應大于B球質(zhì)量，即（2）[2]將10個點圈在圓內(nèi)的最小圓的圓心為平均落點，可由米尺測得碰撞后B球的水平射程約為64.7cm；（3）[3]兩球從同一高度做平拋運動，飛行的時間t相同，而水平方向為勻速直線運動，故水平位移所以只要測出小球飛行的水平位移，就可以用水平位移的測量值代替平拋運動的初速度，故需測出未放B球時A球飛行的水平距離OP和碰后A、B球飛行的水平距離OM和ON，及A、B兩球的質(zhì)量，故A、B、D正確；（4）[4]若動量守恒，需驗證的關(guān)系式為將帶入后可得（5）[5]小球的碰撞時的方向不確定，導致落點出現(xiàn)誤差，使用“U ”型軌道，控制小球碰撞方向在同一水平線。四、辨析題（每小題2分，共14分）11.關(guān)于基本概念，判斷是否正確，對的表明√，不對的表明×，不對的改正。（1）運動物體在任一時刻的動量方向一定是該時刻的速度方向。（）（2）物體的動能若不變，則動量一定不變。（）（3）電容器的擊穿電壓指的是有效值。（）（4）交變電流的有效值一定是峰值的0.707倍。（）（5）交流電壓表、交流電流表的測量值都是有效值。（）（6）輸電線上電功率的損失，與輸電線的電阻成正比，與輸電線電流的平方成正比。（）（7）由可知，輸電電壓越小，輸電線上電功率的損失就越小。（）【答案】①.正確②.錯誤③.錯誤④.錯誤⑤.正確⑥.正確⑦.錯誤【解析】【詳解】（1）運動物體在任一時刻的動量方向一定是該時刻的速度方向，故正確。（2）物體的動能不變，若速度大小不變，方向改變，則動量一定改變，故錯誤。（3）電容器的擊穿電壓指的是最大值，故錯誤。（4）對于正弦交流電，交變電流的有效值一定是峰值的0.707倍。（5）交流電壓表、交流電流表的測量值都是有效值，故正確。（6）根據(jù)P=I2r輸電線上電功率的損失，與輸電線的電阻成正比，與輸電線電流的平方成正比，故正確。（7）由可知，輸電線上電壓的損失U越小，輸電線上電功率的損失就越小，故錯誤。五、解答題：（本大題共1小題，共20分）12.如圖所示，勻強磁場的磁感應強度B=0.5T，電阻為r=1，邊長為L=10cm的正方形線圈，共100匝，在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸以角速度=2rad/s勻速轉(zhuǎn)動，磁場的邊界和線圈的中線重合。外路電阻R=4。時刻線圈平面與磁場垂直，求：（1）轉(zhuǎn)動過程中感應電動勢的最大值；（2）由圖示位置轉(zhuǎn)過角的過程中產(chǎn)生的平均感應電動勢 （3）由圖示位置轉(zhuǎn)過角時的瞬時感應電動勢；（4）交流電壓表的示數(shù)；（5）轉(zhuǎn)動一周外力做的功（6）周期內(nèi)通過R的電荷量為多少？（7）通過分析以上問題，總結(jié)交變電流的平均值和有效值的使用情況？【答案】（1）；（2）1V；（3）；（4）；（5）；（6）0.025C；（7）見解析【解析】【詳解】（1）轉(zhuǎn)動過程中感應電動勢的最大值（2）由圖示位置轉(zhuǎn)過角的過程中產(chǎn)生的平均感應電動勢解得（3）線圈從與磁場垂直位置開始轉(zhuǎn)動，當時，（4）交流電壓表的示數(shù) （5）轉(zhuǎn)動一周外力做的功（6）周期內(nèi)通過R的電荷量為（7）交流電的有效值是從電流產(chǎn)生焦耳熱相等的角度出發(fā)，使交流電與恒定電流等效；交流電的平均值是從電流通過導線橫截面的電量相等的角度出發(fā)，使交流電與恒定電流等效。第Ⅱ卷提高題（共23分）13.如圖所示，足夠長光滑導軌傾斜放置，與水平面夾角=37°，導軌間距L=0.4m，其下端連接一個定值電阻R=3，兩導軌間存在垂直于導軌平面向下的勻強磁場，磁感應強度B=1T。一質(zhì)量為m=0.04kg，電阻r=1的導體棒ab垂直于導軌放置，現(xiàn)將導體棒由靜止釋放，取重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：（1）導體棒下滑的最大加速度是多少；（2）根據(jù)第（1）的分析，請寫出何時加速度最大；（3）導體棒下滑的最大速度是多少；（4）變加速運動的動態(tài)分析是高中物理的常見模型，請歸納該類題目中最大速度的臨界條件（5）當導體棒穩(wěn)定下滑時ab兩端的電壓Uab；【答案】（1）6m/s2；（2）v0=0時，加速度最大；（3）6m/s；（4）a=0時，速度最大；（5）?1.8V【解析】【詳解】（1）由題意可知，導體棒由靜止釋放時，初速度v0 是零，此時導體棒沿斜面方向只受重力沿斜面向下的分力，當導體棒運動起來后，速度不是零，閉合回路中就有感應電流，由左手定則可知，導體棒就會受到沿斜面向上的安培力，導體棒沿斜面方向受到的合力小于重力沿斜面向下的分力，因此當導體棒的速度v0是零時，導體棒的加速度最大。由牛頓第二定律可得解得（2）根據(jù)第（1）的分析，當導體棒由靜止釋放時，即v0=0時，加速度最大。（3）導體棒由靜止釋放時，開始沿斜面向下做加速運動，隨速度增大，導體棒受沿斜面向上的安培力增大，導體棒沿斜面向下的加速度減小，速度繼續(xù)增大，當安培力大小等于導體棒的重力沿斜面向下的分力時，導體棒的加速度是零，導體棒的速度達到最大，由電磁感應定律和閉合電路的歐姆定律，則有由安培力公式，可得代入數(shù)據(jù)解得（4）由小題（3）的解析可知，該類題目中最大速度的臨界條件是導體棒沿斜面方向受力合力是零，則加速度是零，即a=0。（5）當導體棒穩(wěn)定下滑時，導體棒做勻速直線運動，由電磁感應定律和閉合電路的歐姆定律，則有因?qū)w棒相當于電源，內(nèi)電路電流從a到b，外電路電流從b經(jīng)電阻R到a，可知b端的電勢高，所以有14.某高校設計專業(yè)學生對手機進行了防摔設計，防摔設計是這樣的：在屏幕的四個角落設置了由彈性塑料、聚合物及超薄金屬片組成的保護器，一旦手機內(nèi)的加速度計、陀螺儀及位移傳感器感知到手機掉落，保護器會自動彈出，對手機起到很好的保護作用。總質(zhì)量為160g的該種型號手機從距離地面1.25m高的口袋中被無意間帶出，之后的運動可以看作自由落體運動，平摔在地面上（不反彈），保護器撞擊地面的時間為0.5s，不計空氣阻力，g＝10m/s2，試求：（1）手機落地前瞬間的速度大?。?（2）手機從開始掉落到落地前的過程中重力的沖量大?。唬?）手機對地面的平均作用力。【答案】（1）5m/s；（2）0.8N·s；（3）3.2N，方向豎直向下【解析】【詳解】（1）由運動學公式v2＝2gh，可得手機落地前瞬間速度為（2）手機做自由落體運動，由，可得手機從開始掉落到落地的時間為根據(jù)I＝Ft，得手機從開始掉落到落地前過程中重力的沖量大?。?）設向上方向為正方向，對手機由動量定理得解得由牛頓第三定律可知手機對地面的平均作用力大小為，方向豎直向下。