山东省新泰二中2018-2019学年高二下学期第一次月考物理试卷 10页

新泰市第二中学2017级高二下学期阶段性测试一物理试题 2019.3.19‎ 一、选择题（1-8题为单选题，9-12为多选题，每题4分）‎ ‎1．交流发电机发电示意图如图所示,线圈转动过程中,下列说法正确的是（ ）‎ A．转到图甲位置时，通过线圈的磁通量变化率最大 B．转到图乙位置时，线圈中产生的感应电动势为零 C．转到图丙位置时，线圈中产生的感应电流最大 D．转到图丁位置时，AB边感应电流方向为A→B ‎2．小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图所示．此线圈与一个R＝10 Ω的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻，下列说法正确的是(　 　)‎ A．交变电流的周期为0.125 s ‎ B．交变电流的频率为8 Hz C．交变电流的有效值为 A ‎ D．交变电流的最大值为4 A ‎3．如图所示为一交流电电流随时间变化的图象，其中电流的正值为正弦曲线的正半周，其最大值为Im；电流的负值的强度为Im，则该交变电流的有效值为(　　)‎ A.Im B. C.Im D.Im ‎4、如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5∶1，R1＝R2＝R3＝10 Ω，C为电容器．已知通过R1的正弦交流电如图乙所示，则(　　)‎ 甲　　　　　　　乙 A．副线圈输出的交流电的频率为10 Hz B．原线圈输入电压的最大值为100 V C．电阻R3的电功率为20 W D．通过R2的电流始终为零 ‎5．如图所示，一交流发电机的矩形线圈共有10匝，其电阻r＝2 Ω，面积是0.2 m2，在磁感应强度B＝T的匀强磁场中，若线圈从中性面位置开始绕垂直于磁场方向的对称轴OO′以ω＝10π rad/s的角速度匀速转动，向R＝18 Ω的电阻供电。则以下说法中正确的是(　　)‎ A．该线圈产生的是余弦式交变电流 B．线圈在转动过程中产生的最大感应电动势为40 V C．线圈开始转动 s时流过电阻R的瞬时电流大小为 A D．电阻R上消耗的电功率为9 W ‎6．如图所示,交流电流表A1、A2、A3分别与电容器C．线圈L和电阻R串联后接在同一个交流电源上,供电电压瞬时值为U1=Umsinω1t,三个电流表读数相同。现换另一个电源供电,供电电压瞬时值为U2=Umsinω2t,ω2=2ω1.改换电源后,三个电流表的读数将( )‎ A．A1将减小,A2将增大,A3将不变 B．A1将增大,A2将减小,A3将不变 C．A1将不变,A2将减小,A3将增大 D．A1将减小,A2将减小,A3将不变 ‎7．一个匝数为100匝，电阻为0.5Ω的闭合线圈处于某一磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，从某时刻起穿过线圈的磁通量按图示规律变化。则线圈中产生交变电流的有效值为( )‎ A．4.0 A B．2 A C．2A D．0.01 A ‎8．通常，已知材料的折射率都为正值。现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值，称为负折射率材料。位于空气中的这类材料，入射角与折射角依然满足 但是折射线与入射线位于法线的同一侧（此时折射角取负值）。若该材料对于电磁波的折射率.2，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是（ ）‎ ‎9.如图，一理想变压器原、副线圈的匝数之比n1:n2=10:1 。原线圈通过一理想电流表A接正弦交流电源，一个二极管和阻值为R的负载电阻串联后接到副线圈的两端；假设该二极管的正向电阻为零相当于导线，反向电阻为无穷大相当于断路；a、b间输入交流电瞬时值的表达式为。则：（ ）‎ A.用电压表测得R两端电压为 V B.增大负载电阻的阻值R，电流表的读数变小 ‎ C.负载电阻的阻值越大，cd间的电压Ucd 越小 ‎ D.将二极管用导线短路，电流表的读数加倍 ‎ ‎10、如图所示，n匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，线框面积为S，电阻为r.线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，原、副线圈匝数之比为2∶1，变压器副线圈接入一只额定电压为U﹑电阻为R的灯泡，灯泡正常发光．从线框通过中性面开始计时，下列说法正确的是(　　)‎ A．匀速转动过程中穿过每匝线框的磁通量变化率最大值为BSω B．灯泡中的电流方向每秒改变次 C．线框中产生的感应电流表达式为sin ωt D．变压器原线圈两端电压最大值为nBSω ‎11．如图甲所示的电路，理想变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2，电流表和电压表都是理想电表，当原线圈接图乙所示的交流电源时，电路正常工作．现将电源换成图丙所示的交流电源，则更换电源前后(　　)‎ A．电流表A1、A2的示数之比均为n2∶n1‎ B．电压表V1、V2的示数之比均为n1∶n2‎ C．电压表V1示数不变，V2的示数变大 D．电流表A1、A2的示数均不变 ‎12、如图为一直角棱镜的横截面，∠bac＝90°，∠abc＝60°，一平行细光束从O点沿垂直于bc面的方向射入棱镜。已知棱镜材料的折射率n＝，若不考虑原入射光在bc面上的反射光，则有光线(　　)‎ A．从ab面射出 B．从ac面射出 C．从bc面射出，且与bc面斜交 D．从bc面射出，且与bc面垂直 二、实验题（每空3分）‎ ‎13某同学测量玻璃砖的折射率，准备了下列器材：激光笔、直尺、刻度尺、一面镀有反射膜的平行玻璃砖.如图所示，直尺与玻璃砖平行放置，激光笔发出的一束激光从直尺上O点射向玻璃砖表面，在直尺上观察到A、B两个光点，读出OA间的距离为20.00 cm，AB间的距离为6.00 cm，测得图中直尺到玻璃砖上表面距离d1＝10.00 cm，玻璃砖厚度d2＝4.00 cm.玻璃的折射率n＝________，光在玻璃中传播速度v＝________ m/s(光在真空中传播速度c＝3.0×108 m/s，结果均保留两位有效数字).‎ 三、计算题（必须写出必要的文字说明和计算过程，共46分）‎ ‎14、（10分）图(甲)为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀速磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的匝数n＝100、电阻r＝10 Ω，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R＝90 Ω，与R并联的交流电压表为理想电表．在t＝0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按图(乙)所示正弦规律变化．求：‎ ‎(1)交流发电机产生的电动势最大值；‎ ‎(2)电路中交流电压表的示数．‎ ‎15．（12分）如图所示，矩形线圈abcd在磁感应强度B＝2 T的匀强磁场中绕轴OO′以角速度ω＝10π rad/s匀速转动，线圈共10匝，电阻r＝5 Ω，ab＝0.3 m，bc＝0.6 m，负载电阻R＝45 Ω。求：‎ ‎(1)写出从图示位置开始计时线圈中感应电动势的瞬时值表达式；‎ ‎(2)电阻R在0.05 s内产生的热量； ‎ ‎(3)0.05 s内流过电阻R上的电荷量(设线圈从垂直中性面开始转动)。‎ ‎16.（12分） 如图所示，为某种透明材料制成的一柱形棱镜的横截面图，CD是半径R＝ m的四分之一圆，圆心为O；光线从AB面上的M点入射，入射角θ＝30°，光进入棱镜后恰好在BC面上的O点发生全反射，然后由CD面射出．已知OB段的长度L＝0.6 m，真空中的光速c＝3×108 m/s.求：‎ ‎(1)透明材料的折射率；‎ ‎(2)该光在透明材料内传播的时间．（答案可以带根号）‎ ‎17．（12分）如图所示，上、下表面平行的厚玻璃砖置于水平面上，在其上方水平放置一光屏．一单色细光束从玻璃砖上表面入射，入射角为i，经过玻璃砖上表面和下表面各一次反射后，在光屏上形成两个光斑．已知玻璃砖的厚度为h，玻璃对该单色光的折射率为n，光在真空中的速度为c.求：‎ ‎(1)两个光斑的间距d； (2)两个光斑出现的时间差Δt.‎ 新泰市第二中学2017级高二下学期阶段测试一物理试题答案 ‎ ‎1D 2C 3C 4C 5D 6B 7B 8C 9ABD 10AC 11 BD 12 BD ‎4 根据变压器原理可知原、副线圈中电流的周期、频率相同，周期为T＝0.02 s，频率为f＝50 Hz，故A错误．由题图乙可知通过R1的电流最大值为Im＝2 A，根据欧姆定律可知其最大电压为Um＝20 V，再根据原、副线圈的电压之比等于匝数之比可知，原线圈输入电压的最大值为100 V，故B错误．根据正弦交流电的峰值和有效值关系及并联电路特点可知，电阻R3的电压有效值为U3＝＝10 V，则电阻R3的电功率为P3＝＝W＝20 W，选项C正确．因为电容器有通交流、阻直流的作用，则有电流通过R2和电容器。‎ ‎5解析　由法拉第电磁感应定律可知，其产生的感应电动势(感应电流)将按照正弦规律变化，A项错误；由于OO′为线圈的对称轴，所以线圈产生的感应电动势的最大值应为Em＝nBSω＝20 V，B项错误；线圈在转动过程中产生的感应电动势的瞬时值表达式为e＝20sin10πt V，所以其感应电流的瞬时值表达式为i＝sin10πt A，故当t＝ s时，流经电阻R的瞬时电流大小为i＝sin(10π×) A＝ A，C项错误；流经R的电流的有效值为I＝ A，所以电阻R上消耗的电功率为P＝I2R＝9 W，D项正确。‎ ‎10 AC　[根据Em＝n＝nBωS，则＝BωS，则匀速转动过程中穿过每匝线框的磁通量变化率最大值为BSω，选项A正确；频率f＝，则灯泡中的电流方向每秒改变次，选项B错误；变压器次级电流I2＝，则初级电流为I1＝，初级电流最大值为Im＝＝，则线框中产生的感应电流表达式为i＝sin ωt，选项C正确；由于线圈有内阻，则变压器原线圈两端电压最大值小于nBSω，选项D错误．]‎ ‎11 BD　[更换电源后，交流电的最大值不变，则有效值不变，电压表V1示数不变，V2的示数也不变，选项C错误；根据变压器原、副线圈的电流比等于匝数的倒数比，则电流表A1的示数与次级电流之比为n2∶n1，选项A错误；电压表V1、V2分别测量原、副线圈两端的电压，则根据电压与匝数比的关系可知，电压表V1、V2的示数之比均为n1∶n2，选项B正确；次级电压有效值不变，则A2示数不变，则A1示数不变，选项D正确．]‎ ‎12解析　由棱镜材料的折射率n＝可知，全反射临界角为45°，平行细光束在ab面上入射角为60°，大于临界角，发生全反射，反射光在ac面上入射角为30°，小于临界角，既有反射又有折射，光线在bc面上垂直出射， B、D项正确。‎ ‎13答案　1.2　2.5×108‎ 解析　作出光路图如图所示，根据几何知识可得入射角i＝45°，设折射角为r，则tan r＝，故折射率n＝≈1.2，故v＝＝2.5×108 m/s.‎ ‎14　10解析：(1)交流发电机产生电动势的最大值Em＝nBSω 而Φm＝BS，ω＝，所以Em＝ 由Φt图线可知：Φm＝2.0×10－2 Wb，T＝6.28×10－2 s 所以Em＝200 V.‎ ‎(2)电动势的有效值E＝Em＝100 V 由闭合电路的欧姆定律，电路中电流的有效值为I＝＝ A 交流电压表的示数为U＝IR＝90 V＝127 V.‎ ‎15.解析：(1)电动势的最大值为Em＝nBSω＝10×2×0.3×0.6×10π V≈113.04 V 故瞬时值表达式e＝Emcosωt＝113.04cos10πt V ‎(2)电流的有效值I＝＝＝1.6 A 所以0.05 s内R上产生的热量Q＝I2Rt＝5.76 J ‎ (3)平均感应电动势为：＝n＝72 V 平均感应电流为：＝＝1.44 A，所以通过电阻R的电荷量为：q＝·t＝0.072 C。‎ ‎16【解析】　(1)设光线在AB面的折射角为r，光路如图所示．‎ 根据折射定律得：n＝.‎ 设棱镜的全反射临界角为θC，由题意，光线在BC面恰好发生全反射，得到sin θC＝ 由几何知识可知：r＋θC＝90°. 联立以上各式解得：n＝.‎ ‎(2)光在棱镜中的传播速度v＝ 由几何知识得MO＝ 该光在透明材料内传播的时间t＝＝×10－8 s.‎ ‎17【解析】　(1)作出如图光路，‎ 根据折射定律有 ＝n ① ‎ ‎ d＝2htan r ②‎ 由①②式得d＝2h. ③ ‎ ‎(2)两光斑形成的时间差即折射光束在玻璃砖内运动的时间，下表面反射光束多走的路程s＝ ④‎ 光在玻璃中速度v＝ ⑤ ‎ Δt＝ ⑥‎ 由①④⑤⑥式得Δt＝. ⑦‎ ‎【答案】　(1)　(2)