2019高二物理期中考试计算题规范性训练.pdf

1 期中考试计算题规范性训练 一、电磁感应 1如图，在竖直面内有两平行金属导轨AB 、CD。导轨间距为L=1m，电阻不计。一 根电阻不计的金属棒ab 可在导轨上无摩擦地滑动。棒与导轨垂直，并接触良好。在分界线 MN 的左侧，两导轨之间有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感强度B=1T。MN 右侧的导轨与 电路连接。电路中的两个定值电阻阻值分别为R1=4,R2=2。在 EF 间接有一水平放置的 平行板电容器C，板间距离为d=8cm。 （g=10m/s2） （1）闭合电键K，当ab 以某一速度V 匀速向左运动时，电容器中一质量m 为 8 10 -17Kg，电量为 3.2 10-17c 的带电微粒恰好静止。试判断微粒的带电性质并求出 ab 导体 棒的速度 V 为多少？ （2）断开电键K，将 ab 棒固定在离MN 边界距离x=0.5m 的位置静止不动。MN 左侧的磁场按B=1+0.5t （T）的规律开始变化，试求从t=0 至 t=4s 过程中，通过电阻R1的 电量是多少？ 2如图所示，两足够长的平行光滑的金属导轨MN、PQ 相距为d ，导轨平面与水平 面的夹角=30 ，导轨电阻不计，磁感应强度为B 的匀强磁场垂直于导轨平面向上。长度 为 d 的金属棒 ab 垂直于 MN 、PQ 放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为 m、电阻为r R。两金属导轨的上端连接一个灯泡，灯泡的电阻RLR，重力加速度为 g。 现闭合开关S，给金属棒施加一个方向垂直于棒且平行于导轨平面向上的、大小为Fmg 的恒力，使金属棒由静止开始运动，当金属棒达到最大速度时，灯泡恰能正常发光。求： （1）金属棒能达到的最大速度？ （2）.若金属棒上滑距离为L 时速度恰达到最大， 金属棒由静止开始上滑4L 的过程中， 金属棒上产生的 电热 Q？ 2 3如图所示，两根等高光滑的1/4 圆弧轨道，半径为r、间距为 L，轨道电阻不计在 轨道顶端连有一阻值为R 的电阻，整个装置处在一竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为 B现有一根长度稍大于L、质量为 m、电阻不计的金属棒从轨道的顶端ab 处由静止开始下 滑，到达轨道底端cd 时受到轨道的支持力为2mg整个过程中金属棒与导轨电接触良好， 求： （1）棒到达最低点时的速度大小和通过电阻R 的电流 （2）棒从 ab 下滑到 cd 过程中回路中产生的焦耳热和通过R 的电荷量 （3）若棒在拉力作用下，从cd 开始以速度v0向右沿轨道做匀速圆周运动，则杆在运 动过程中产生的瞬时感应电动势为多少？在杆到达ab 的过程中拉力做的功为多少？ 4如图甲所示， 间距为L、电阻不计的光滑导轨固定在倾角为的斜面上。 在 MNPQ 矩形区域内有方向垂直于斜面的匀强磁场，磁感应强度为B；在 CDEF矩形区域内有方向 垂直于斜面向下的磁场，磁感应强度Bt 随时间t 变化的规律如图乙所示，其中Bt 的最大 值为2B。现将一根质量为M、电阻为R、长为L 的金属细棒cd 跨放在MNPQ 区域间 的两导轨上并把它按住，使其静止。在t0 时刻，让另一根长也为L 的金属细棒ab 从 CD 上方的导轨上由静止开始下滑，同时释放cd 棒。已知CF 长度为2L，两根细棒均与 导轨良好接触，在ab 从图中位置运动到EF 处的过程中，cd 棒始终静止不动，重力加速 度为g；tx 是未知量。 （1）求通过cd 棒的电流，并确 定 MN PQ 区域内磁场的方向； （2）当ab 棒进入CDEF 区域 后，求cd 棒消耗的电功率； （3）求 ab 棒刚下滑时离CD 的 距离。 3 二、交变电流 5如图所示，匀强磁场的磁感应强度B0.5 T，边长 L10 cm 的正方形线圈abcd 共 100 匝，线圈电阻r1 ， 线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO匀速转动， 角速度 2 rad/s ， 外电路电阻R4 . 试求： （1）转动过程中感应电动势的最大值；交变电压表的示数； 感应电动势的瞬时值表达式 （2）线圈从图示位置转过90 的过程中通过电阻R 的电量 （3）线圈转动一周线框 上产生的焦耳热为多少？ 6如图所示，为某隧道备用发电机组，内阻不计，可在应急时对隧道内的照明电路供 电。已知从发电机组输出的电压，经匝数比为n1n218 的升压变压器升压后，由总电 阻 r=4 的输电线送到隧道口，再经匝数比为n3n4=81 的降压变压器，供给照明电路使 用，其他导线电阻可忽略不计。隧道共 4排照明电路， 每排安装 “220V 40W ”的电灯 110 盏， 若要求所有的电灯都正常发光，试求： （1）输电线上的电流多大？ （2）发电机的输出功率多大？ （3）升压变压器的输入电压多大？ 三、热学 7如图所示，竖直放置，粗细均匀且足够长的U 形玻璃管，玻璃管中的水银柱封闭一 定质量的理想气体，当环境温度t1=7时， U 形玻璃管右侧水银面 比左侧水银面高出h1=6cm，右管水银柱上方空气柱长 h0=19cm， 现在左管中加入水银，保持温度不变，使两边水银柱在同一高度， 大气压强p0=76cmHg 。 (1)求需要加入的水银柱的长度L。 (2)若在满足 (1)的条件下，通过加热使右管水银面恢复到原来的位置，求此时封闭气体 的温度 t2（）。 4 l1 h1 2 A 8一 U 形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞。初始 时，管内汞柱及空气柱长度如图所示。用力向下缓慢推活塞，直至管内两边汞柱高度相等时 为止。求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离。已知玻璃管的横截面积处处相同； 在活塞向下移动的过程中，没有发生气体泄漏；大气压强p075.0 cmHg。环境温度不变。 9如图所示，底面积S= 40cm 2的圆柱形气缸 C 开口向上放置在水平地面上，内有一可 自由移动的活塞封闭了一定质量的理想气体，不可伸长的细线一端系在质量为2kg 活塞 上，另一端跨过两个定滑轮提着质量为10kg 的物体 A。开始时，温度t1=7，活塞到缸底 的距离 l1=10cm，物体 A 的底部离地 h1=4cm。已知外界大气压p0=1.0 10 5Pa 不变，现对气 缸内的气体缓慢加热直到A 物体触地，试问：（重力加速度g=l0m/s 2） （1）开始时气体的压强为多少Pa？ （2）当物体A 刚触地时，气体的温度为多少？ 10如图所示， 长为 0.5 m、内壁光滑的汽缸固定在水平面上，汽缸内用横截面积为100 cm 2 的活塞封闭有压强为1.0 105 Pa、 温度为 27 的理想气体， 开始时活塞位于汽缸底 30 cm 处现对封闭的理想气体加热，使活塞缓慢向右移动(已知大气压强为1.0 10 5 Pa) 试计算当温度升高到427 时，缸内封闭气体的压强； 若在此过程中封闭气体共吸收了800 J 的热量，试计算气体增加的内能 5 11如图所示，一定质量的理想气体从状态A 经等温过程到状态B此过程中，气体温 度 t20，吸收的热量Q3.6 10 2 J，已知 A 状态的体积是 1 升，求 （1） 此过程中气体内能的增量； （2） 此过程中气体是对外做功还是外界对气体 做功，做的功是多少； （3） 若气体先从状态A 经等压变化到状态C， 再经等容变化到状态B，则这个过程气体吸收的热量 是多少？ 四、实验 12 （1）在做 “ 用油膜法估测分子的大小” 的实验中，实验的简要步骤如下： A配置油酸酒精溶液：将油酸和酒精按体积比配制好，然后把油酸酒精溶液一滴 一滴滴入量筒中，算出一滴油酸酒精溶液的体积 B把带有小方格的塑料板放在浅盘上，然后将油酸膜的形态用彩笔画在塑料板上， 数出薄膜所占格数，根据小方格个数估算出油膜面积 C向浅盘中倒入一定量的水，在水面均匀地撒入滑石粉（或痱子粉） D把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，直至薄膜形态稳定 E计算出油膜的厚度 请将上述实验步骤按合理的顺序排列 （2）在“ 用油膜法估测分子的大小” 的实验中， 油酸酒精溶液 的浓度为每10 4 mL 溶液中有纯油酸5 mL用注射器测得1 mL 上述溶液有液滴100 滴把 1 滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待稳 定后，将玻璃板放在浅盘上描出油膜轮廓，再将玻璃板放在坐标 纸上，其形状如图所示，坐标纸中正方形小方格的边长为1 cm则： 油膜的面积约为 cm 2(保留两位有效数字 ) 每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 cm 3 根据上述数据，估算出油酸分子的直径d m(保留一位有效数字) （3）实验中水槽所撒痱子粉太厚会导致测量结果 （选填 “ 偏大 ” 或 “ 偏小 ” ） 6 13 现要组装一个由热敏电阻控制的报警系统，要求当热敏电阻的温度达到或超过60 时，系统报警提供的器材有：热敏电阻，报警器(内阻很小，流过的电流超过Ic时就会报 警)，电阻箱 (最大阻值为999.9 )，直流电源 (输出电压为U，内阻不计 )，滑动变阻器R1(最 大阻值为1 000 ) ，滑动变阻器R2(最大阻值为 2 000 )，单刀双掷开关一个，导线若干 在室温下对系统进行调节已知U 约为 18 V，Ic约为 10 mA；流过报警器的电流超过 20 mA 时，报警器可能损坏；该热敏电阻的阻值随温度升高而减小，在 60 时阻值为650.0 . (1)完成待调节的报警系统原理电路图的连线 (2)电路中应选用滑动变阻器_(填“ R1” 或“ R2”) (3)按照下列步骤调节此报警系统： 电路接通前， 需将电阻箱调到一固定的阻值，根据实验要求， 这一阻值为 _； 滑动变阻器的滑片应置于_(填“ a” 或“ b”)端附近，不能置于另一端的原因是 _ 将 开 关 向 _( 填 “ c” 或 “ d”) 端 闭 合 ， 缓 慢 移 动 滑 动 变 阻 器 的 滑 片 ， 直 至 _ (4)保持滑动变阻器滑片的位置不变，将开关向另一端闭合，报警系统即可正常使用 14某些固体材料受到外力后除了产生形变，其电阻率也要发生变化，这种由于外力的 作用而使材料电阻率发生变化的现象称为“ 压阻效应 ” 现用如图所示的电路研究某长薄板电 阻 Rx的压阻效应，已知Rx的阻值变化范围为几欧到几十欧，实验室中有下列器材： A电源 E(3 V，内阻约为1 ) B电流表A1(0 0.6 A，内阻 r15 ) C电流表A2(0 0.6 A，内阻 r2约为 1 ) D开关 S，定值电阻R05 (1)为了比较准确地测量电阻Rx的阻值，请完成虚线框内电路图的 设计 (2)在电阻 Rx上加一个竖直向下的力 F(设竖直向下为正方向)，闭合开关S，记下电表读 数， A1的读数为I1，A2的读数为I2，得 Rx _(用字母表示 ) (3)改变力的大小，得到不同的Rx值，然后让力反向从下向上挤压电阻，并改变力的大 小，得到不同的Rx值最后绘成的图象如图所示，除观察到电阻Rx的阻值随压力F 的增大 7 而均匀减小外，还可以得到的结论是 _. 当 F 竖直向下时，可得Rx与所受压力F 的数值关系是Rx_ 8 参考答案 1解： （1）由右手定则可得，切割产生电流由b 到 a，电容器上极板带正电，对带电微粒m 分析 ,电场力与重力平衡，可得电场力方向向上，微粒带负电荷。1 分 切割产生的电动势E=BLV 1分 电流 I=E/(R1+R2) 1 分 R2两端电压 U2=I R 2 1分 由平衡可得mg=qU2/d 1分 联立可得V=6m/s 1分 (2)由 B=1+0.5t 可得sT t B /5.0 由法拉第电磁感应定律可得，产生电动势E=VLx t B 25.01 分 则 I=A E RR 24 1 21 1分 则通过电阻R1的电量 q=It= c 6 1 2分 2解： （1）金属棒获得最大速度为VM则有 F =BId+mgsin 2分 rR E I1分 E=BdVM1分 联立可得 dB v mgR m22 1分 (2)整个回路的电热为Q0，由能量守恒定律可得 Q vm mLmgLF 0 2 2 1 sin443分 rR RQ Q0 2分 9 联立可得 dB R g m mgLQ 44 2 2 3 2分 3解 ： （ 1） 到 达 最 低 点 时 ， 设 棒 的 速 度 为 v， 产 生 的 感 应 电 动 势 为 E， 感 应 电 流 为 I， 则 2mg-mg=mv 2/r 金 属 棒 产 生 的 感 应 电 动 势E=BLv 感 应 电 流I=E/R 解 得v= gr ， I= R grBL （ 2） 设 产 生 的 焦 耳 热 为 Q， 由 能 量 守 恒 定 律 有 Q=mgr- mv 2 /2 Q= mgr/2 设 产 生 的 平 均 感 应 电 动 势 为 E， 平 均 感 应 电 流 为 I， 通 过 R 的 电 荷 量 为 q， 则 E= ?/t I=E/R q=I? t 解 得q= BrL/ R （ 3） 如 图 ， 金 属 棒 在 运 动 过 程 中 水 平 方 向 的 分 速 度 vx=v0cos( t) v0=r 金 属 棒 切 割 磁 感 线 产 生 余 弦 交 变 电 流 的 瞬 时 值 e=BLvx=BLv0cos( t) =BLv0cos( v0t/r) 有 效 值I= 2 0 BLv 在 四 分 之 一 周 期 内 产 生 的 热 量Q=I 2R?t t= r/2v0 设 拉 力 做 的 功 为 W F， 由 功 能 关 系 有 WF-mgr=Q 解 得WF=mgr+ rB 2L2v 0/4R 4解：（ 1）如图示， cd 棒受到重 力、支持力和安培力的作用而处于平衡状态 由力的平衡条件有BIL Mg sin（2分） 解得IMg sin BL （1分） 上述结果说明回路中电流始终保持不变，而只有回路中电动 势保持不变， 才能保证电流不变， 因此可以知道： 在 tx 时刻ab 刚 t t v0 10 好到达CDEF区域的边界CD。在0 tx 内，由楞次定律可知，回路中电流沿abdca 方向， 再由左手定则可知，MNPQ 区域内的磁场方向垂直于斜面向上 （1分） （2）ab 棒进入CDEF区域后， 磁场不再发生变化，在 ab、cd 和导轨构成的回路中， ab 相当于电源，cd 相当于外电阻 有 22 (sin/)PI RMgBLR（4分） （3）ab 进入CDEF区域前只受重力和支持力作用做匀加速运动，进入CDEF区域 后将做匀速运动。 设 ab 刚好到达CDEF 区域的边界CD 处的速度大小为v，刚下滑时离 CD 的距离为s 在 0tx 内：由法拉第电磁感应定律有 2 1 /(2)(2)/2/ xx EtBBLLtBLt（ 1分） 在 tx 后：有 E2BLv （1分） E1E2（1分） 解得： 2 x L v t （1分） 由 s（ 0 十 v）tx2 （1 分） 解得sL （1 分） 5解析(1)感应电动势的最大值为EmnBS 100 0.5 2 (0.1) 2 V3.14 V 电压表示数为外电路电压的有效值U E Rr R Em 2 R r R 3.14 2 41 4 V1.78 V e= nB Scos t=3.14cos2 t （2）q=0.1C （3）转动一周所做的功等于电流产生的热量：WQ( Em 2) 21 Rr T0.99 J 6解： （1）隧道内用电功率p4=4 110 40w=17600w1 分 U4=220V 由 n n u u 4 3 4 3 可得 U3=1760V1分 11 则 I2=I3= A u p 10 3 3 1分 (2)输电线上的功率损失wrp I 40 2 2 2分 故wP pp 18000 32 1分 则发电机的输出功率P0=P1=P2=18000w1分 （3）输电线的电压损失VVru I 40410 2 1分 则Vu uu 1800 32 1分 由 n n u u 2 1 2 1 可得U1=225V1分 7 【解析】 (1)气体的状态参量: p1=p0-ph=76cmHg-6cmHg=70cmHg, V1=h0S=19S，p2=75cmHg,V2=hS 气 体 温 度 不 变 ,气 体 发 生 等 温 变 化 ,由 玻 意 耳 定 律 得 :p1V1=p2V2,即 :60 10=75 h, 解 得:h=17.5cm, 即空气柱长度为17.5cm 加入的水银为:h1+2(h0-h)=9cm。 (2)气体的状态参量:p1=p0-ph=70cmHg,T1=280K, p3=76cmHg+3cmHg=79cmHg, 气体发生等容变化,由查理定律得: =, 解得 :T3=316K, t2=43 8设初始时，右管中空气柱的压强为p1，长度为 l1；左管中空气柱的压强为p2 p0， 长度为 l2。活塞被下推h 后，右管中空气柱的压强为p1，长度为