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文档简介
6.智能手机安装相关软件后可以利用其中的磁传感器测量蓝感应强度,用该手机在没有干扰的某地
野外探测地磁场情况。在手机上建立三维直角坐标系,如图所示,手机显示屏所在平面为rOy平
高二物理试卷面.z轴垂直手机屏正面向上,每次测量时手机屏保持水平且正面朝上,根据表中的四次测量结果
可推断
量序号B./pTB,/pTB./pTf
1-46.020.0821.98
246.030.1121.96
本试卷满分100分,考试时间75分钟。3一0.13-46.0621.88
注意事项:40.0646.0521.92
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
A.测量地点一定在北半球B.当地地磁场磁感应强度大小约为40μT
2.答选择题时,选出每小题答案后、用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡
第一次测量时,轴大致指向正东方D.当地地磁场与水平方向夹角的正切值约为2.1
皮擦干净后,再选涂其他答案标号。答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上Cy
无效,7.如图所示,宽为L的导轨与水平面成a角.质量为m,长为L的金属杆水平放置在导轨上.其一直
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。保持静止,空间存在着垂直于金属杆ab的匀强磁场,已知重力加速度为g.导轨与杆间动摩擦因
数为μ<tana,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,回路总电流为1.下列说法正确的是
一、选择题:本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要
若磁场垂直斜面向上,当,金属杆恰好不受摩擦力
求,每小题4分;第8~10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的A.
得7分,有选错的得0分。
B.若磁场竖直向上,磁感应强度B一定为
1.关子电盈场和电磁波的观点,下列说法正确的是
4.光是一种电磁波,电磁波的传播不需要介质
C.若磁场水平向左,磁感应强度B一定
B.可见光中蓝色光比红色光的波长更长
C.变化的电场一定会产生变化的磁场
为使金属杆保持静止,磁感应强度至少
D.LC振荡电路中,在电感线圈中放入铁芯可以增加振荡频率DB
2.如图所示为一质点做简谐运动的位移与时间关系图像。根据图像,下列表述正确的是8.如图所示,质量为m的弹簧振子在竖直方向上做简谐运动,振动到最高点时弹簧恰好为原长、已
质点的振幅为4
A.cm知轻质弹簧劲度系数为k,重力加速度为g.下列判断正确的是
B.质点的位移随时间变化的表达式为
A.弹簧振子的振幅为
C.10.15s时,质点的速度和加速度方向相同
B.弹簧振子在最低点时受到的弹力大小为2mg
D.从1=D.05s到1=0.35s的时间内,质点运动的路程为6cm
3.两根长度相等材质相同的均匀锏棒a、b,按如图所示的方式连接在电路中,横截面积之比为S.C弹簧的最大弹性势能
S.=2:1.当电路通入电流时,下列说法正确的是
A.通过钢棒a和铜棒b的电流之比为2:1D弹簧振子的最大动能为
B.钢棒a和锅棒b两端电压之比为2:1
9.在如图所示电路中,电源电动势为E,内阻为r。定值电阻R₁=r.滑动变阻器最大阻值R,与定值
C.铜棒a和铜棒b内电场强度之比为2:1
电阻相等,电表均为理想电表。闭合开关后,当滑动变阻器滑片自端
D铜棒a和铜棒b内自由电子定向移动的平均速率之比为1:2R₂a
电硅俘能器可在汽车发动机振动时利用电磁感应实现减震及能量回收,结构如图甲所示。固定线滑至b端的过程中,下列说法正确的是
图电留不计,两对永磁铁可随发动机一起上下振动,永磁铁在A.电压表示数减小
披圈平面内的磁场分布情况如图乙所示。永磁铁振动时,磁B.电流表示数增大
场分界线不会离开线圈.下列说法正确的是C.电源的输出功率逐渐增大
A.永磁铁相对线图的振幅越大,线圈中感应电动势越大D.滑动变阻器的功率逐渐减小
B.当永磁饮相对线圈向下振动时,图乙线圈中的感应电流为10.如图所示,半径为R的圆形区域内有磁感应强度为B的匀强磁场(未画出),磁场方向垂直纸面向
逆时针方向外,ac和bd是边界圆的两条互相垂直的直径。Q为半径Od上的点,且0Q=0.6R.P为磁场边
若永磁铁相对线匪左右振动,则也可以起到很好的减震作用
C.甲乙界上的点,PQ//ac.从P点沿PQ方向射入大量质子,质子的质量为m,电荷量为c质子的速率
D.增加线阻匝数,可以提升减震效果范围从0到足够大均有分布。沿半径Oa,放置长为R的挡板,挡板厚度不计,质子打到挡板上时
5.如图为某小型发电厂向用户供电的线路示意图,已知发电厂的输出功率为Pa=100kW,输出电压
即被挡板吸收,已知sin37°=0.6、不计质子重力。下列说法正确的是
为250V,用户端电压为220V,输电线总电阻为R=8Ω,升压变压器原、副线圈匝数比n:n₂=
1:20,变压器均为理想变压器,下列说法正确的是A当板上有质子打到的区域长度为0.8R
劣弧上各点均有质子射出
A.升压变压器原线图的电流为20AB.aP
B用户实再用电功率为96.8kWC.劣弧ab上没有质子射出
C.用户端的电饰为455AD.质子在磁场中运动的最长时间不超过
D.降压变压器的匝数比nn₁=250:11
物理第1页(共4页】物理第2页(共4页)
二、非选择题:本题共5小题,共54分。(4)由于测量热敏电阻时存在系统误差,导致实际温度的控制范围产生的偏差为
11.(6分)某同学利用如图甲所示装置测量当地重力加速度。A.最低温度低于20℃,最高温度高于28℃
B.最低温度低于20℃,最高温度低于28℃
C.最低温度高于20℃,最高温度低于28℃
D.最低温度高于20℃,最高温度高于28℃
13.(8分)如图甲所示,交流发电机的线圈位于匀强磁场中,已知线围匝数n=100,电阻r=10Ω,定
值电阻R=40Ω,线圈与定值电阻组成闭合回路·图中电表均为理想表,t=0时刻线圈以00为
轴,以恒定角速度匀速转动,穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图乙所示。(不计电路其他
部分的电阻)求:
(1)电压表的读数;
(2)感应电流随时间的表达式;
(3)定值电阻1内产生的焦耳热。
min4DM10=Wb)
1.0
10²9)
Dem
-1.0
首先选择带有小孔的金属球,利用游标卡尺测量金属球的直径。用轻绳将金属球悬挂在铁架台
上,做成单摆,改变摆绳的长度,测量并记录多组摆长L和对应的摆动周期T,并计算T²的值,在
T°-L坐标系中描出记录的实验数据点如图乙所示。
(1)根据所学单摆知识及图像中的数据点分布状况,在图乙中画出T-L关系图线。14.(14分)在xOy平面第一象限内存在匀强电场和匀强磁场,已知电场与磁场的分界线平行于y
(2)根据图像和单摆周期公式,可得重力加速度的测量值为m/s(π取3.14,结果保留2位小数)。轴,磁场I与磁场Ⅱ的分界线平行于x轴,两条分界线相交于P点,各场的方向如图所示,质量
(3)图线不过坐标原点的原因可能是为m电荷量为+q的带电粒子,从坐标原点O处以初速度v。沿r轴正方向射入电场.恰好经过P
A.测摆长时忘记加上小球半径点,随后先后进人磁场I与磁场Ⅱ中,最后轨迹恰好与x轴相切于N点。已知P点坐标为(2d.
B.测摆长时将小球直径当作半径√3d),N点坐标为(6d,0),粒子重力不计。求:
12.(8分)热敏电阻常被用作温度传感器的主要部件,某同学想利用热敏电阻设计一个温控电路。首(1)匀强电场的电场强度大小E;
先,将热敏电阻放人温控室中,利用如图甲所示的测量电路探究热敏电阻阻值随环境温度变化的(2)磁场Ⅱ的磁感应强度大小B;
关系(热敏电阻的电流热效应可忽略不计)。(3)带电粒子从O到N运动的总时间t。
控刺
开关加热系统
15.(18分)如图所示,间距为L=0.5m的两条平行金属导轨固定在水平面上,导轨左端与直流电源
Rr相连,电源电动势和内阻分别为E=4V,r=1Ω.质量为m=0.5kg,电阻为R=1Ω的金属杆垂
直放在导轨上,它们之间接触良好,动摩擦因数为μ=0.1。导轨足够长.电阻不计,整个装置处
学生电源一于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度大小为B=1T。闭合开关后,金属杆由静止开始向右加
速运动,在t=8s时,达到最大速度。已知重力加速度g取10m/s²。求:
乙
(1)闭合开关瞬间,金属杆的加速度大小
(1)实验时,记录不同温度下电压表和电流表的示数,计算出相应的热敏电阻阻值。由于电表内a;
(2)金属杆的最大速度v=;
阻引起的系统误差,会导致热敏电阻的测量值R(填“大于”“等于”或“小于”)真
实值。(3)金属杆在这8s内的位移x;
(4)这8s内金属杆中产生的焦耳热QR。
(2)实验中得到的该热敏电阻阻值Rr随温度1变化的曲线如图乙所示。将热敏电阻从温控室取
出置于室温下,稳定后,测得热敏电阻的阻值为3.6kΩ.根据图乙,可推测室温为℃
(结果保留2位有效数字)。
(3)该同学利用上述热敏电阻R,设计了如图丙所示的温控电路。其中学生电源输出电压恒为
U=3V,可变电阻R的调节范围为0~10kΩ,当控制开关两端电压低于1.2V时,可自动开
启加热系统。若要将室内温度控制在20~28℃范围内,可变电阻R的阻值应为kΩ,且控
制开关的关闭电压应设定为超过V时,自动关闭加热系统。(结果均保留2位有效
数字)
物理第3页(共4页)物理第4页(共4页)
高二·物理·
参考答案及解析
一、选择题6.C【解析】地磁场的磁感线从南极附近出发,在地球表
1.A【解析】光是一种电磁波,可以在真空中传播,不需面自南向北分布,北半球地磁场垂直地面的分量竖直向
要介质,A项正确;蓝色光比红色光波长短,频率高,B下,南半球地磁场垂直地面的分量竖直向上,由于z轴
项错误;变化的电场一定产生磁场,但不一定产生变化分量为正,所以在南半球,A项错误;
的磁场,C项错误;T=2π√LC,电感线圈放入铁芯增
大电感L,增大了振荡周期,减小了振荡频率,D项
错误。
2.B【解析】该简谐运动的振幅为2cm,A项错误;周期
0.4s,圆频率,初相位,B项正确;t=
0.15s时,质点向y轴负方向减速运动,速度与加速度
方向相反,C项错误;0.05s、0.35s时,质点的位移为
√2cm,所以0.05~0.35s时间内质点的路程为4+以第一组数据为例,根据矢量合成原理,地磁场实际磁
2√2cm,D项错误。感应强度大小为x轴、y轴、z轴分量的合成,而y轴分
3.D【解析】铜棒a、b是串联关系,电流相等,之比为1:1,量几乎为0,所以B≈√B+B≈51μT,B项错误;地
A项错误;根据电阻定律,,当电阻率和长度一磁场沿平行地面的分量为大致自南向北,第一次测量
时,为负,几乎为零,说明轴大致指向正南方,
定时,电阻跟横截面积成反比,所以铜棒a、b电阻之比B,B,x
为1:2,串联电路电压与电阻成正比,所以电压之比为y轴大致指向正东方,C项正确;以第一组数据为例,磁
场y轴分量几乎为0,磁场与水平方向夹角的正切值为
1:2,B项错误;铜棒内电场强度,跟电压成正
比,电压之比也为1:2,C项错误;根据电流微观表达式项错误。
,材质相同,单位体积自由电子数n相7.C【解析】当磁场垂直斜面向上时,如图1所示,安培
同,定向移动速率v与横截面积S成反比,速率之比为力沿斜面向上,当BIL=mgsinα时,即,金
1:2,D项正确。属杆恰好不受摩擦力,A项错误。
4.D【解析】感应电动势跟磁通量变化率成正比,即与振
动快慢有关,与振幅无关,A项错误;当磁铁相对线圈向
下振动时,磁通量变化表现为点增,根据楞次定律,感应
电流为顺时针,B项错误;若永磁铁相对线圈左右振动,
磁通量不发生变化,没有感应电流,也不受安培力,起不
到减震的作用,C项错误;根据,感应电动势、
图1
感应电流都跟匝数成正比,增加匝数,也会增大感应电
当磁场竖直向上时,安培力水平向右,当金属杆恰好不
流的安培力,阻碍相对运动,提升减震效果,D项正确。
下滑时,最大静摩擦力沿斜面向上,B可取最小值,受力
5.B【解析】项错误;,升压变分析如图2所示,沿斜面方向BILcosa+μFn=mgsina,
垂直斜面方向Fɴ=mgcosa+BILsina,解得Bmin=
压器输出电压U₂=5000V,,升压变压器输出
;当金属杆恰好不上滑时,最大静摩
电流I₂=20A,输电线电阻损失的功率为△P=I2R=
3.2kW,用户用电功率为P₄=P₃=P₀一△P=96.8kW,擦力沿斜面向下,B可取最大值,受力分析如图3所示,
沿斜面方向BILcosα=mgsina+μFɴ,垂直斜面方向
B项正确;用户端电流为A,C项错误;输
Fn=mgcosa+BILsina,解得Bmax=
电线电阻损失的电压为△U=I₂R=160V,降压变压器
。磁感应强度B的取值范围为
输入电压U₃=U₂-△U=4840V,所以,D
项错误。,B项错误。
·1·
·物理·参考答案及解析
9.AC【解析】当滑片从a端滑到b端的过程中,R₃减
小,干路电流增大,电源输出电压(电压表示数)减小,A
项正确。R₁电压增大,R₂电压减小,R₂电流也减小,B
项错误。由于R₁=r,所以当滑片从a端滑到b端的过
程中,外电阻一直减小到等于电源内阻,电源效率从超
图2图3过50%降低到50%,电源输出功率增加至最大,C项
当磁场水平向左时,安培力竖直向上,当金属杆恰好不正确。
下滑时,最大静摩擦力沿斜面向上,B可取最小值,受力
分析如图4所示,沿斜面方向BILsina+μFɴ=mgsinα,
垂直斜面方向mgcosα=BILcosa+Fn,解得BIL=mg
即,而磁感应强度B也不可以大于,否则金
属杆将被向上拉起,C项正确。
设R₃的电压为U,电流为I,根据闭合电路欧姆定律,
U=E—I=(r+R₁),,联立得
,即滑动变阻器Rs接在一个电动势为
,内阻为2与R₁+r并联)的
图4
“等效电源”上,因为R₂=R₃,所以。当
当金属杆恰好不下滑,摩擦力沿斜面向上,如图5所示,
由于μ<tana,支持力与摩擦力的合力FR与支持力的夹滑片从a端滑到b端的过程中,“等效电源”效率从超过
角β<a,μ=tanβ,当安培力与FR垂直时有最小值。50%减小到0,“等效电源”的输出功率即R₃的功率先
BIL=mgsin(a—β),sin(α一β)=sinα·cosβ—cosα·增大后减小,D项错误。
sinβ=cosβ(sinα—cosa·tanβ)=cosβ(sinα-μcosα),B=
,D项错误。
10.AD【解析】打到挡板上的质子,最大半径的轨迹到达
圆心O点,最小半径的轨迹相切于E点,挡板上有质
图5子打到的区域为OE,长度等于PQ,等于0.8R,A项
正确。
8.BC【解析】平衡位置满足mg=kx,弹簧伸长量为x=
,由于最高位置恰好为弹簧原长,所以弹簧振子的振
幅为,A项错误。由于振幅为,最高点到
最低点的高度差为,最低点弹簧弹力为F=
k×2x=2mg,B项正确。最高点弹簧为原长,所以弹性
势能为0,根据机械能守恒,从最高点到最低点,动能均当质子速度接近0,离开磁场的位置也接近P点。随
着速度的增大,质子射出区域的临界点为与挡板相切
为0,重力势能全部转化为弹性势能,为
后到达F点,劣弧aP上有质子射出的区域为PF,aF
之间无质子射出,B项错误。质子越过挡板后,在边界
,C项正确。平衡位置时,动能最大。从最高点到
上射出的临界点为恰好越过圆心O,到达N点。连接
平衡位置,重力势能减少,转化为动能和弹
OPO'N,△O'OP≌△O'ON,∠POd=∠POO′=
∠OON=53°,∠NOd=159°<180°,所以劣弧ab上
性势能,所以最大动能小于,D项错误。
Nb段有质子射出,C项错误。
·2·
高二·物理·
当质子速率足够小时,轨迹半径足够小,相对轨迹圆,
磁场圆可近似看作直线(见放大图),质子从P点射入
到离开磁场,轨迹圆的最大圆心角不会超过254°,质子12.(1)大于(1分)
(2)16(1分)
在磁场中运动的最长时间不超
(3)2.0(2分)1.5(2分)
D项正确。(4)B(2分)
【解析】(1)测量电路采用电流表内接法,由于电流表
的分压导致电压表测量值比热敏电阻两端实际电压较
大,最终导致电阻测量值偏大。
(2)由图像可得,当RT=3.6kΩ时,对应温度为16℃。
(3)按照温控范围要求,当温度低于20℃时,需要加
热,此时RT=3kΩ。当控制开关两端电压为1.2V
二、非选择题时,RT分压达到1.8V,串联电路电阻的电压与阻值成
11.(1)见解析(2分)正比,所以
(2)9.73(9.68~9.76)(2分)
即RT=2kΩ,需要断开开关停止加热,此时控制开关
(3)A(2分)
两端电压为
【解析】(1)由坐标图可以看出,各点分布趋势为一条
直线,应该用直线将各点按分布趋势连起来,各点尽可(4)由于电流表内接法导致热敏电阻测量值偏大,真实
值图像应为图中虚线所示。控制开关电压为U=
能落在直线上,落不到直线上的点均匀分布在直线两
1.2V时,RT=3kΩ,此时实际温度低于20℃。控制
侧。第三个点偏差太大,为错误数据,直线不参考第三
开关电压为U=1.5V时,RT=2kΩ,此时实际温度低
个点的位置。于28℃。所以实际温度控制范围为:最低温度低于
20℃,最高温度低于28℃。
↑Rr/kΩ
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
(2)根据单摆周期公式,可
01020304050701c
知T²与L为正比例函数,图像应为一条过原点的直13.(1)80√2V
线。由图像计算斜率k≈4.05(计算斜率时应尽量选取
(2)i=4cos(200t)A或A或i=
直线上相距较远的两点)。,偶4cos(200t±π)A
然误差范围允许(即9.68~9.76)。(3)19200J
【解析】(1)由图像得T=π×10⁻²s
(3)根据实验数据做出的图像与纵轴正半轴有交点,而
实际上应该过原点。说明每次测量时,摆长的测量值角速度(1分)
小于真实值,因此是因为忘加小球半径。感应电动势最大值为Em=nBSw=nw=200V(1分)
·3·
·物理·参考答案及解析
感应电动势有效值为(1分)轨迹半径(1分)
圆心角为120°
电压表读数为(1分)
(1分)
(2)感应电流最大值为(1分)
从O到N运动的总时间为
电流随时间表达式为i=Imcos(wt)=4cos(200t)A
(1分)(1分)
或i=15.(1)1m/s²
(2)4m/s
(3)16m
(3)电流的有效值为(1分)(4)18J
【解析】(1)开关闭合瞬间,根据牛顿第二定律
定值电阻1min内产生的焦耳热为Q=I²Rt=19200J
ILB-μmg=ma(1分)
(1分)
(1分)
14.(1)
解得a=1m/s²(1分)
②(2)导体棒匀速运动时速度最大,此时安培力与摩擦力
平衡ILB=μmg(1分)
(3)解得I=1A(1分)
【解析】(1)O→P粒子做类平抛运动导体棒匀速运动时,由于切割磁感线产生与电源相反
的感应电动势,回路中满足
x轴方向2d=vot₁(1分)
E—BLvm=I(R+r)(1分)
y轴方向(1分)
解得vm=4m/s(1分)
解得(1分)(3)在这8s内,根据动量定理有
BILt-μmgt=mvm—0(1分)
(2)P
其中(1分)
v=2v₀(1分)
θ=60°(1分)
轨迹如图所示,在磁场Ⅱ中,轨迹圆心角也为θ=60°
由微元法可得,表达式中的vt乘积就是金属杆的位移x
(1分)
(1分)
解得x=16m(1分)
(4)8s内,根据动量定理得
BILt—μmgt=mvm-0(1分)
轨迹半径满足由微元法可得,表达式中It的乘积为通过导线横截面
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