2018-2019学年内蒙古集宁一中（西校区）高二下学期期中考试物理试题 解析版 13页

‎2018—2019学年度第二学期集宁一中榆树湾校区 高二物理期中试题 一、选择题 ‎1.如图把电阻、电感、电容并联到某一交流电源上，三个电流表示数相同，若保持电源电压不变，而将频率加大，则三个电流表的示数I1、I2、I3的大小关系是(　　)‎ A. I1=I2=I3‎ B. I1>I2>I3‎ C. I2>I1>I3‎ D. I3>I1>I2‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ 原来三个电流表的示数相同，说明三个支路中的电阻、感抗、容抗相等，当交变电流的频率加大时，电阻的值不变，感抗变大，容抗减小，因此I1不变，I2减小，I3增大，即有I3>I1>I2，故选项D正确。‎ ‎2. 如图所示，处在匀强磁场中的矩形线圈abcd，以恒定的角速度绕ab边转动，磁场方向平行于纸面并与ab垂直．在t＝0时刻，线圈平面与纸面重合，线圈的cd边离开纸面向外运动．若规定a→b→c→d→a方向的感应电流为正方向，则下图能反映线圈感应电流I随时间t变化的图线是(　　)‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ 试题分析：在t＝0时刻线圈与磁场方向平行，此时线圈磁通量变化率最大，产生的感应电流最大，此时线圈的cd边离开纸面向外运动，此后穿过线圈的磁通量增大，则根据楞次定律可得产生的感应电流方向为a→b→c→d→a，为正，所以C正确；‎ 考点：考查了交流电的产生，楞次定律 ‎【此处有视频，请去附件查看】‎ ‎3.图是一矩形线圈在一匀强磁场中以角速度ω匀速转动而产生的感应电动势随时间变化的图象，则下列说法正确的是 A. t＝0时通过线圈的磁通量最大；‎ B. t＝T/4时线圈平面跟磁场方向垂直；‎ C. 一个周期内电流的方向改变一次；‎ D. t＝T时外电路消耗的电功率最大。‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 假设线圈按照图示方向旋转 A、t＝0时，产生的感应电动势为0，线圈平面与磁场垂直，穿过线圈的磁通量最大。A正确 B、t＝T/4时，产生感应电动势最大，线圈平面与磁场平行。B错误 C、根据图像可以看出，一个周期电流方向改变2次。C错误 D、t＝T时，产生的感应电动势为0，此时外电路消耗的电功率为0。D错误 ‎4.一理想变压器原､副线圈匝数比n1：n2=11：5.原线圈与正弦交变电源连接,输入电压u如图所示.副线圈仅接入一个10 Ω的电阻.则( )‎ A. 流过电阻电流是‎20 A B. 与电阻并联的电压表的示数是100V C. 经过1分钟电阻发出的热量是6×103J D. 变压器的输入功率是1×103W ‎【答案】D ‎【解析】‎ 由图象可知，原线圈中电压的有效值为220V，根据电压与匝数成正比可知，副线圈的电压有效值为100V，与电阻并联的电压表的示数是100 V，流过电阻的电流 ，所以AB错误；由 ，所以经过60s电阻发出的热量是60000J，所以C错误；由图象可知，原线圈中电压的有效值为220V，根据电压与匝数成正比可知，副线圈的电压有效值为100V，副线圈的电阻为10Ω，所以输出功率，输入功率等于输出功率，所以D正确． 故选：D．‎ ‎【此处有视频，请去附件查看】‎ ‎5.如图，理想变压器原、副线圈匝数之比n1：n2＝4：1，当导体AB在匀强磁场中作匀速直线运动切割磁感线时，看到电流计A1上的示数是12mA，则电流计A2的示数应为 A. 3mA； B. 48mA C. 与R的值有关； D. 0‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ 试题分析：由于直导线AB匀速运动，则AB切割磁场产生的电流时恒定的，线圈产生的磁通量也是恒定的，所以不会引起副线圈的磁通量的变化，所以副线圈不会有感应电流产生，即安培表的读数为0，故选项D正确。‎ 考点：变压器的构造和原理 ‎【名师点睛】变压器只能在交流电路中工作，变压器是根据磁通量的变化来工作的，知道变压器的工作的原理就可以解决本题。‎ ‎6.如图所示，MN是一根固定的通电长直导线，电流方向向上，今将一金属线框abcd放在导线上，让线框的位置偏向导线左边，两者彼此绝缘．当导线中的电流突然增大时，线框整体受力情况为( )‎ A. 受力向右 B. 受力向左 C. 受力向上 D. 受力为零 ‎【答案】A ‎【解析】‎ MN导线两端的磁场对称，所以线框中总磁通量方向垂直纸面向外，当导线中的电流突然增大时，磁场增强，根据楞次定律，线框要阻碍增强，有向右运动的趋势，B正确。‎ ‎7.粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行。现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如图所示，则在移出过程中线框的一边a、b两点间电势差绝对值最大的是（　　）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ 本题中，四个选项切割磁场的导体棒相当于电源，电动势E=BLv，A选项中ab电势差为E/4，B选项ab电势差为3E/4，B对；‎ ‎8.分子间有相互作用势能，规定两分子相距无穷远时两分子间的势能为零．设分子a固定不动，分子b以某一初速度从无穷远处向a运动，直到它们之间的距离最小．在此过程中，a、b之间的势能（ ）‎ A. 先减小，后增大，最后小于零 B. 先减小，后增大，最后大于零 C. 先增大，后减小，最后小于零 D. 先增大，后减小，最后大于零 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 设r=r0时两分子间斥力大小等于引力大小，当分子乙从无穷远处向甲运动时即r＞r0时，合力表现为引力，引力做正功，分子势能减小。当r＜r0时，合力表现为斥力，这时在向a运动时分子力做负功，分子势能增大，直至它们之间的距离最小时，分子势能最后大于零。所以B正确。‎ ‎9.理想变压器原副线圈两侧一定相同的物理量有：‎ A. 交流的频率； B. 交流的功率；‎ C. 磁通量的变化率； D. 交流的峰值。‎ ‎【答案】ABC ‎【解析】‎ ‎【详解】理想变压器的特点是没有功率损耗和漏磁，而且单位时间内通过原副线圈的磁通量是相等的，且原副线圈的变化周期是相等的，所以理想变压器原副线圈两侧一定相同的物理量是交流的频率、功率、磁通量的变化率。ABC正确 ‎10.如图所示，闭合金属环从曲面上h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设环的初速为零，摩擦不计，曲面处在图示磁场中，则（ ）‎ A. 若是匀强磁场，环滚上的高度小于h B. 若是匀强磁场，环滚上的高度等于h C. 若是非匀强磁场，环滚上的高度等于h D. 若是非匀强磁场，环滚上的高度小于h ‎【答案】BD ‎【解析】‎ 若磁场为匀强磁场，穿过环的磁通量不变，不产生感应电流，即无机械能向电能转化，机械能守恒，故A错，B正确；若磁场为非匀强磁场，环内要产生电能，机械能减少，故C错，D正确。‎ ‎11.如图，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻，开关S是闭合的。V1和V2为理想电压表，读数分别为U1和U2；A1、A2 和A3为理想电流表，读数分别为I1、I2和I3。现断开S，U1数值不变，下列推断中正确的是 A. U2变小、I3变小 B. U2不变、I3变大 C. I1变小、I2变小 D. I1变大、I2变大 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】副线圈开关S没有断开时电阻 并联后与 串联，开关S断开后则 并联后与 串联，因此可知副线圈的总电阻增大，电压表V2测量的时副线圈的电压，电流表A2测量的时副线圈的干路电流，因此由可知电压表V2的示数不变，则电流表A2的示数减小；由可知电流表A1的示数减小；则电阻R3两端的电压增大，故电流表A3的示数增大;B和C正确，A和D错误。‎ ‎12.如图所示，理想变压器输入电压U1保持不变，灯L2、L3、L4为副线圈负载，当滑动变阻器R的滑片向下移动时，则：‎ A. 灯L1变暗； B. 灯L2变暗；‎ C. 灯L3变亮； D. 灯L4变暗。‎ ‎【答案】AB ‎【解析】‎ ‎【详解】根据理想变压器的原副线圈的端电压之比等于匝数之比，当滑动变阻器R的滑片向下移动时，负载的总电阻是增加的，L2的电流减小，则L1电流减小，可知L1 ,L2变暗.由于U1电压变大，故U2电压变大，又因为L2变暗，故U4电压变大，L4变亮。由于L2的电流减小，L4的电流变大，故L3的电流减小，L3变暗。综上分析AB正确。‎ 二．计算题 ‎13.有一台内阻为1Ω的发电机，供给一学校照明用电，如图所示，升压变压器匝数比为1：4，降压变压器匝数比为4：1，输电线的总电阻为4Ω，全校共22个班，每班有“220V，40W”灯6盏，若保证全部电灯正常发光，则：‎ ‎(1)发电机输出功率多大？‎ ‎(2)发电机电动势多大？‎ ‎【答案】13. 14. ‎ ‎【解析】‎ 试题分析：求出全校所有白炽灯消耗的功率，为降压变压器的输出功率，根据降压变压器的匝数比求出降压变压器原线圈的电压，求出输电线上的电流，从而得出线路上损耗的功率。升压变压器的输出功率等于线路损耗功率和降压变压器的输入功率之和，发电机的输出功率等于升压变压器的输出功率；根据输电线上的电流，求出电压损失，升压变压器的输出电压等于电压损失与降压变压器的输入电压之和，根据电压比等于匝数之比，求出升压变压器的输入电压，求出通过发电机的电流，由E=I1r+U1求出发电机的电动势。‎ ‎(1)设升压变压器原线圈中电流为I1、两端电压为U1、功率P1，升压变压器副线圈中的电流为I2、两端电压为U2、功率P2，降压变压器原线圈中的电流为I3、两端电压为U3、功率P3，降压变压器副线圈中的电流为I4、两端电压为U4、功率P4，由题意得U4＝220 V，P4＝22×6×40 W＝5280 W，I4＝‎24 A。‎ 根据：，可得U3＝220×4 V＝880 V 根据：，解得：‎ U线＝I3R＝6×4 V＝24 V，‎ 所以P线＝R＝62×4 W＝144 W 则有：P2＝P1＝P输出＝5280 W＋144 W＝5424 W 所以发电机的输出功率为 424 W。‎ ‎(2)输送电压为：U2＝880 V＋24 V＝904 V 所以U1＝V＝226 V，I1＝6×‎4 A＝‎24 A，‎ 发电机的电动势E＝U1＋I1r＝226 V＋24 V＝250 V 点睛：本题主要考查了远距离输电，升压变压器的输出功率等于线路损耗功率和降压变压器的输入功率之和，发电机的输出功率等于升压变压器的输出功率，以及知道升压变压器的输出电压等于电压损失与降压变压器的输入电压之和。‎ ‎14.（10分）如图，一端封闭、粗细均匀的U形玻璃管开口向上竖直放置，管内用水银将一段气体封闭在管中。当温度为280K时，被封闭的气柱长L=‎22cm，两边水银柱高度差h=‎16cm，大气压强=76cmHg。‎ ‎（1）为使左端水银面下降‎3cm，封闭气体温度应变为多少？‎ ‎（2）封闭气体温度重新回到280K后，为使封闭气柱长度变为‎20cm，需向开口端注入的水银柱长度为多少？‎ ‎【答案】（1）（2）‎ ‎【解析】‎ 试题分析：（1）设玻璃管的横截面积为，封闭气体压强为，初始根据水银液面受力平衡可分析得，可得 当左端水银面下降，右端液面必然上升，则左右液面高度差变为，此时封闭气体压强为 同样根据液面平衡可分析得，可得 根据理想气体状态方程，代入温度，可得 ‎（2）设此时封闭气体压强为，封闭气体的长度，根据理想气体状态方程可得 计算可得 此时作用液面高度差 左端液面上升，右端上升，所以开口端注入水银的长度为 考点：理想气体状态方程 ‎15.（10分）如图，一固定的竖直气缸有一大一小两个同轴圆筒组成，两圆筒中各有一个活塞，已知大活塞的质量为，横截面积为，小活塞的质量为，横截面积为；两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为，气缸外大气压强为，温度为。初始时大活塞与大圆筒底部相距，两活塞间封闭气体的温度为，现气缸内气体温度缓慢下降，活塞缓慢下移，忽略两活塞与气缸壁之间的摩擦，重力加速度取，求 ‎（i）在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间，缸内封闭气体的温度；‎ ‎（ii）缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时，缸内封闭气体的压强。‎ ‎【答案】（i）（ii）‎ ‎【解析】‎ 试题分析：（1）大活塞与大圆筒底部接触前气体发生等压变化，‎ 气体的状态参量：V1=（l﹣）s2+s1=（40﹣）×40+×80=‎2400cm3，‎ T1=495K，V2=s‎2l=40×40=‎1600cm3，‎ 由盖吕萨克定律得：=，即：=，解得：T2=330K；‎ ‎（2）大活塞与大圆筒底部接触后到气缸内气体与气缸外气体温度相等过程中气体发生等容变化，‎ 大活塞刚刚与大圆筒底部接触时，由平衡条件得：pS1+p2S2+（m1+m2）g=p2S1+pS2，‎ 代入数据解得：p2=1.1×105Pa，‎ T2=330K，T3=T=303K，‎ 由查理定律得：=，‎ 即：=，‎ 解得：p3=1.01×105Pa；‎ 答：（1）在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间，缸内封闭气体的温度为330K；‎ ‎（2）缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时，缸内封闭气体的压强为1.01×105PA．‎ ‎【此处有视频，请去附件查看】‎ ‎16.在两端封闭、粗细均匀的U形细玻璃管内有一股水银柱，水银柱的两端各封闭有一段空气。当U形管两端竖直朝上时，左、右两边空气柱的长度分别为l1=‎18.0 cm和l2=‎12.0 cm，左边气体的压强为12.0 cmHg。现将U形管缓慢平放在水平桌面上，没有气体从管的一边通过水银逸入另一边。求U形管平放时两边空气柱的长度。在整个过程中，气体温度不变。‎ ‎【答案】‎‎7.5 cm ‎【解析】‎ 试题分析 本题考查玻意耳定律、液柱模型、关联气体及其相关的知识点。‎ 解析设U形管两端竖直朝上时，左、右两边气体的压强分别为p1和p2。U形管水平放置时，两边气体压强相等，设为p，此时原左、右两边气体长度分别变为l1′和l2′。由力的平衡条件有 ‎①‎ 式中为水银密度，g为重力加速度大小。‎ 由玻意耳定律有 p‎1l1=pl1′②‎ p‎2l2=pl2′③‎ l1′–l1=l2–l2′④‎ 由①②③④式和题给条件得 l1′=‎22.5 cm⑤‎ l2′=‎7.5 cm⑥‎ ‎ ‎