1、河北省衡水市第十四中学2020-2021学年高二物理上学期四调考试试题一、单选题（共24分，每题3分）1.如图,一水平放置的矩形闭合线框abcd,在细长磁铁的N极附近竖直下落,保持bc边在纸外,ad边在纸内,如图中的位置经过位置到位置,位置和都很靠近,在这个过程中,线圈中感应电流( )A.沿abcd流动B.沿dcba流动C.由到是沿abcd流动,由到是沿dcba流动D.由到是沿dcba流动,由到是沿abcd流动2.如图中半径为r的金属圆盘在垂直于盘面的匀强磁场B中,绕O轴以角速度沿逆时针方向匀速转动,则通过电阻R的电流的方向和大小是(金属圆盘的电阻不计)( )A.由c到d,B.由d到c,C.由
2、c到d,D.由d到c,3.如图所示，两个垂直纸面的匀强磁场方向相反，磁感应强度的大小均为B，磁场区域的宽度均为a，一个正三角形导线框ADC（高为a）从图示位置沿图示方向匀速穿过两磁场区域，以逆时针方向为电流的正方向，则感应电流I与线框移动距离x的关系图像正确的是（ ）A.B.C.D.4.一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1，R2和R3的阻值分别为3，1，4，为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定。当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I。该变压器原、副线圈匝数比为( )A.2B.3C.4D.55.如图所示,电路中完全相同的三只灯泡a,b,c分
3、别与电阻R、电感L、电容C串联,然后再并联到200V、50Hz的交流电路上,三只灯泡亮度恰好相同。若保持交变电压不变,将交变电流的频率增大到60Hz,则三灯的亮度变化是( )A.三灯亮度不变B.三灯均变亮C.a变、b变亮、c变暗D.a不变、b变暗、c变亮6.如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为10:1, 是原线圈的中心抽头, 电压表和电流表均为理想交流电表,从某时刻开始在原线圈、两端加上交变电压,其瞬时值表达式为,则( )A.当单力双掷开关与连接时, 电压表的示数为22B.当时, 、间的电压瞬时值为110C.单力双掷开关与连接, 在滑动变阻器触头向上移动的过程中 , 电压表和电流表的示数均
4、变小D.当单刀双掷开关由扳向时, 电压表和电流表的示数均变小7.如图所示是一交变电流的i-t图象，则该交流电电流的有效值为( )A. B. C. D.8.均匀带电的球壳在球外空间产生的电场等效于电荷集中于球心处产生的电场.如图所示,在半球面上均匀分布正电荷,总电荷量为q,球面半径为R,为通过半球顶点与球心O的轴线,在轴线上有两点,.已知M点的场强大小为E,则N点的场强大小为( )A.B.C.D.二、多选题（共16分，每题4分）9.半径为a、右端开小口的导体圆环和长为2a的导体直杆,单位长度电阻均为。圆环水平固定放置,整个内部区域分布着垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度为B。直杆在圆环上以速度v
5、平行于直径向右做匀速直线运动,直杆始终有两点与圆环良好接触,从圆环中心O开始,直杆的位置由确定,如图所示。则( )A.时,直杆产生的电动势为B.时,直杆产生的电动势为C.时,直杆受的安培力大小为D.时,直杆受的安培力大小为10.如图所示，空间中存在一匀强磁场区域，匀强磁场的磁感应强度大小为，磁场方向与竖直面垂直，磁场的上、下边界均为水平面且间距为，纸面（竖直平面）内磁场上边界的上方有一质量为、电阻为的正方形导线框，其边长为，上、下两边均与磁场边界平行。将线框以初速度水平抛出，线框恰能匀速进入磁场，重力加速度为，不计空气阻力，则（ ）A.线框抛出时边距离磁场上边界的高度为B.线框进入磁场的过程中
6、通过线框某横截面的电荷量为C.线框通过磁场的过程中水平位移为D.线框通过磁场的过程中边产生的热量为11.如图，为探讨霍尔效应，取一块长度为a、宽度为b、厚度为d的金属导体，给金属导体加与侧面垂直的匀强磁场B，且通以图示方向的电流I时，用电压表测得导体上、下表面M、N间电压为U已知自由电子的电荷量为e下列说法中正确的是( )AM板比N板电势高B霍尔元件是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器C导体中自由电子定向移动的速度为D导体单位体积内的自由电子数为12.如图甲所示，平行光滑金属导轨水平放置，两轨相距，导轨的左端与阻值的电阻相连，导轨电阻不计。导轨在一侧，存在沿方向均匀增大的磁场，其方向垂直导轨平面
7、向下，磁感应强度随位置变化如图乙所示。一根质量、电阻的金属棒置于导轨上，并与导轨垂直，棒在外力作用下，从处以初速度沿导轨向右作变速运动，且金属棒在运动过程中受到的安培力大小不变。下列说法中正确的是( )A金属棒向右做匀加速直线运动B金属棒在处的速度大小为C金属棒从运动到过程中，外力所做的功为D金属棒从运动到过程中，流过金属棒的电荷量为三、实验题13.（6分）现有一合金制成的圆柱体.为测量该合金的电阻率,现用伏安法测量圆柱体两端之间的电阻,用螺旋测微器测量该圆柱体的直径,用游标卡尺测量该圆柱体的长度.螺旋测微器和游标卡尺的示数如图甲和图乙所示。（1）.由图读得圆柱体的直径为_mm,长度为_ cm
8、。（2）.若流经圆柱体的电流为I,圆柱体两端之间的电压为U,圆柱体的直径和长度分别用D、L表示,则用D、L、I、U表示的电阻率的关系式为=_。14.（9分）某同学为了较精确地测量某一节干电池的电动势和内阻,实验室准备了下列器材:A.待测干电池 (电动势约为1,5,内阻约为1)B.电流表 (满偏电流3.0,内阻为100)C.电流表 (量程0 0.6,内阻约为1)D.滑动变阻器 (010,额定电流为2)E.滑动变阻器 (0 1,额定电流为1)F.定值电阻 (阻值为900)G.开关一个,导线若干（1）.为了能比较准确地进行测量,同时还要考虑操作的方便,实验中滑动变阻器应选_.（2）.根据题意在图中画
9、出该实验所需要的电路图（3）.根据电路图,将实物图连接起来,组成完整的电路.（4）.如图所示,是某同学根据正确的实验得到的数据作出的图线,其中,纵坐标为电流表的示数,横坐标为电流表的示数,由图可知,被测干电池的电动势为_,内电阻为_ (保留两位有效数字).四、计算题15.（10分）如图所示的平面直角坐标系,在第象限内有平行于轴的匀强电场,方向沿轴正方向;在第象限的正三角形区域内有匀强磁场,方向垂直于平面向里,正三角形边长为,且边与轴平行.一质量为、电荷量为的粒子,从轴上的点,以大小为的速度沿轴正方向射入电场,通过电场后从轴上的点进入第象限,又经过磁场从轴上的某点进入第象限,且速度与轴负方向成角
10、,不计粒子所受的重力.求:（1） .电场强度的大小;（2）.粒子到达点时速度的大小和方向;（3）. 区域内磁场的磁感应强度的最小值.16.（10分）一小型发电站通过升压、降压变压器把电能输给用户，已知发电机的输出功率为500kW，路端电压为500V，升压变压器原、副线圈的匝数比为15，两变压器间输电线的总电阻为1.5 ，降压变压器的输出电压为220V，不计变压器能量损耗，求：(1)升压变压器的副线圈两端电压；(2)输电导线上的功率损失；(3)降压变压器原、副线圈的匝数比；(4)用户得到的功率17.(10分)如图所示,固定在匀强磁场中的水平导轨、的间距,金属棒与导轨左端的距离,整个闭合回路的电阻
11、为,匀强磁场的方向竖直向下穿过整个回路. 杆通过细绳跨过定滑轮接一个质量的物体,不计一切摩擦.现使磁感应强度从零开始以 的变化率均匀地增大,求经过多长时间物体刚好能离开地面?( 取10)18.（15分）如图所示,两根正对的平行金属直轨道、位于同一水平面上,两轨道之间的距离.轨道的端之间接一阻值的定值电阻, 端与两条位于竖直面内的半圆形光滑金属轨道、平滑连接,两半圆轨道的半径均为.直轨道的右端处于竖直向下、磁感应强度的匀强磁场中,磁场区域的宽度,且其右边界与重合.现有一质量、电阻的导体杆静止在距磁场的左边界处.在与杆垂直的水平恒力的作用下杆开始运动,当运动至磁场的左边界时撤去,结果导体恰好能以最
12、小速度通过半圆形轨道的最高点.已知导体杆在运动过程中与轨道接触良好,且始终与轨道垂直,导体杆与直轨道之间的动摩擦因数,轨道的电阻可忽略不计,取,求:（1）.导体杆刚进入磁场时,通过导体杆上的电流大小和方向;（2）.导体杆穿过磁场的过程中通过电阻上的电荷量;（3）.导体杆穿过磁场的过程中整个电路产生的焦耳热.参考答案1.答案：A解析：本题考查用楞次定律判断感应电流的方向,关键要分析清楚矩形线圈由位置到位置和由位置到位置两过程中,穿过线圈的磁感线方向相反.由条形磁铁的磁场可知,线圈在位置时穿过闭合线圈的磁通量最少,为零,故线圈从位置到位置,从下向上穿过线圈的磁通量在减少,线圈从位置到位置,从上向下
13、穿过线圈的磁通量在增加,根据楞次定律可知,感应电流的方向都是沿abcd流动.2.答案：D解析：根据法拉第电磁感应定律,感应电动势,由欧姆定律得通过电阻R的电流.圆盘相当于电源,由右手定则判断可知电流方向为由边缘指向圆心,所以电阻R中的电流方向为由d到c.选项D正确.3.答案：C解析：本题导体的运动可分为三段进行分析,根据楞次定律可判断电路中感应电流的方向;由导体切割磁感线时的感应电动势公式可求得感应电动势的大小.线框从开始进入到全部进入第一个磁场时,磁通量向里增大,则由楞次定律可知,电流方向为逆时针,故B错误;因切割的有效长度均匀增大,故由可知,电动势也均匀增加;而在全部进入第一部分磁场时,磁
14、通量达到最大,该瞬间变化率为零,故电动势为零,故A错误; 当线圈开始离开第二段磁场时,线圈中磁通量向外减小,则可知电流为逆时针,故D错误,C正确.4.答案：B解析：设理想变压器原、副线圈匝数比值为k,根据题述,当开关S断开时,电流表示数为,则由闭合电路欧姆定律得, 。由变压公式及功率关系,可得,即副线圈输出电流为,。当开关S闭合时,电流表示数为4,则有。由变压器公式及功率关系,可得,即副线圈输出电流为,;联立解得k=3,选项B正确。5.答案：D解析：将交变电流的频率增大时,电阻的阻值不随频率而变化,交变电压不变,灯泡的电压不变,亮度不变.电感的感抗增大,流过的电流减小, 变暗.电容的容抗减小,
15、流过的电流减大,c变亮,故选D点评:解决本题的关键知道电感器对电流的变化有阻碍作用,当电流增大时,会阻碍电流的增大,当电流减小时,会阻碍其减小。6.答案：A解析：由正弦式电流的最大值与有效值的关系, 可以确定原线圈电压有效值为220,电压表所测电压值也是有效值,因变压器原、副线圈电压比等于匝数比,所以电压表示数为22,A正确.将代入瞬时值表达式计算得,B错.对于理想变压器,副线圈电压只与原线圈电压和原、副线圈匝数比有关,所以滑动变阻器触头向上移动的过程中,电压表示数不变,所以C错.开关由扳向,原、副线圈匝数比变小,所以副线圈电压变大,电流变大,所以D错.7.答案：A解析：设交流电电流的有效值为
16、I,周期为T,电阻为R.则,解得.8.答案：A解析：抓住带电体电场的对称性特点,结合场的叠加进行分析.完整球壳在M点产生电场的场强为,根据电场叠加原理,右半球壳在M点产生电场的场强为,根据对称性,左半球壳在N点产生电场的场强为,A正确.9.答案：AD解析：当时,直杆切割磁感线的有效长度,所以直杆产生的电动势,选项A正确。此时直杆上的电流,直杆受到的安培力大小,选项C错误。当时,直杆切割磁感线的有效长度,直杆产生的电动势,选项B错误。此时直杆上的电流,直杆受到的安培力大小,选项D正确。10.答案：AC解析：11.答案：BCD12.答案：BD解析：根据题图乙得B与x的函数关系式，金属棒向右运动切割
17、磁感线产生感应电动势，感应电流，安培力，解得，根据匀变速直线运动的速度位移公式，如果是匀变速直线运动，与x成线性关系，而由上式知，金属棒不可能做匀减速直线运动，故A错误；根据题意金属棒所受的安培大小不变，x0处与x1处安培大小相等，有，即，故B正确；金属棒在x0处的安培力大小为，对金属棒从x0运动到过程中，根据动能定理有，代入数据解得，故C错误；根据电荷量公式，x0到过程中Bx图象包围的面积，故D正确。13.答案：1.1.842(1.8411.844均可) 4.2402. 解析：1.螺旋测微器的读数为1.5mm+34.40.01mm=1.844mm;游标卡尺读数为42mm+80.05mm=42
18、.40mm=4.240cm。2.由电阻定律知, ,得。14.答案：1.D; 2.3.4.1.4(1.38-1.42均可); 0.67(0.66-0.68均可)解析：15.答案：1. 2. ,方向与轴正方向夹角为3. 解析：1.粒子在匀强电场中做平抛运动, ,根据牛顿第二定律 联立解得2.在点时沿负方向的分速度则 所以,粒子在点的速度大小为,方向与轴正方向夹角为.3.当粒子从点射出时,磁感应强度最小.根据几何关系知, 带电粒子在磁场中做圆周运动,满足联立解得16.答案：(1)2500V(2)60kW(3)101(4)440kW解析：输电线路原理图如图所示(1)升压变压器的副线圈两端电压U2250
19、0 V.(2)输电导线上的电流I2200A.输电导线上的功率损失P损Ir线60kW.(3)输电导线上的电压UI2r线300 V，降压变压器原线圈的电压U3U2U2200 V，降压变压器原、副线圈的匝数比为(4)用户得到的功率P用P1P损440kW.17.答案：物体刚要离开地面时,其受到的拉力等于它的重力,而拉力等于棒所受的安培力,即: ,其中 ,感应电流由变化的磁场产生,所以由上述两式可得: .解析：18.答案：1.设导体杆在的作用下运动至磁场的左边界时速度为,根据动能定理,则有,导体杆刚进入磁场时产生的感应电动势,此时通过导体杆上的电流大小 (或).根据右手定则可知,电流方向为由到.2.设导体杆在磁场中运动的时间为,产生的感应电动势的平均值为,则由法拉第电磁感应定律有,通过电阻的感应电流的平均值,通过电阻的电荷量 (或).3.设导体杆离开磁场时的速度大小为,运动到圆轨道最高点的速度为,因导体杆恰好能通过半圆形轨道的最高点,根据牛顿第二定律,对导体杆在轨道最高点时有,对于导体杆从运动至的过程,根据机械能守恒定律有,解得.导体杆穿过磁场的过程中损失的机械能.此过程中电路产生的焦耳热为.