2021年湖北省黃岡市紅安縣二程中學(xué)高二物理模擬試題含解析

2021年湖北省黃岡市紅安縣二程中學(xué)高二物理模擬試題含解析一、選擇題：本題共5小題，每小題3分，共計(jì)15分．每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意1..如圖所示，圖線a是線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生正弦交流電的圖象，當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，所產(chǎn)生正弦交流電的圖象如圖線b所示，以下關(guān)于這兩個(gè)正弦交流電的說(shuō)法正確的是

(

)

A．在圖中t=0時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量均為零

B．線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為3:2

C．交流電a的瞬時(shí)值為V

D．交流電b的最大值為V參考答案：BCD2.一帶電粒子（重力不計(jì)）在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，中央是一薄絕緣板，粒子在穿過(guò)絕緣板時(shí)有動(dòng)能損失，但電量不變，由圖可知

A．粒子的運(yùn)動(dòng)方向是

B．粒子的運(yùn)動(dòng)方向是

C．粒子帶正電

D．粒子在下半周所用的時(shí)間比上半周所用的時(shí)間長(zhǎng)參考答案：AC3.線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生交流電的圖象如圖所示，由圖可知(

)A.在A和C時(shí)刻線圈處于中性面位置B.在B和D時(shí)刻穿過(guò)線圈的磁通量為零C.從A時(shí)刻起到D時(shí)刻，線圈轉(zhuǎn)過(guò)的角度為π弧度D.在A和C時(shí)刻磁通量變化率的絕對(duì)值最大參考答案：D【詳解】AD．在A和C時(shí)刻感應(yīng)電流最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，而磁通量為零，磁通量的變化率最大，線圈處于與中性面垂直的位置，A錯(cuò)誤，D正確B．在B和D時(shí)刻感應(yīng)電流為零，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，而磁通量最大，B錯(cuò)誤；C．從A時(shí)刻到D時(shí)刻經(jīng)過(guò)時(shí)間為周期，線圈轉(zhuǎn)過(guò)的角度為弧度，C錯(cuò)誤?！军c(diǎn)睛】感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁通量的變化率成正比，當(dāng)線圈磁通量最大時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零；而當(dāng)線圈的磁通量為零時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程，感應(yīng)電流方向改變兩次．4.右圖為某電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線，針對(duì)電場(chǎng)線上A、B兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)和電勢(shì)有以下說(shuō)法，你認(rèn)為正確的是[

]A．A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)一定大于B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)；

B．A點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)一定小于B點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)；

C．A點(diǎn)電勢(shì)一定高于B點(diǎn)電勢(shì)；

D．A點(diǎn)電勢(shì)一定低于B點(diǎn)電勢(shì)。參考答案：C5.如圖四個(gè)電場(chǎng)中，均有相互對(duì)稱分布的a、b兩點(diǎn)，其中說(shuō)法正確的是A.圖1中a、b兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同，電勢(shì)相等B．圖2中a、b兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同，電勢(shì)相等C．圖3中a、b兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同，電勢(shì)不等D．圖4中a、b兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相同，電勢(shì)不等參考答案：BC二、填空題：本題共8小題，每小題2分，共計(jì)16分6.如下圖，圖線a是線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的正弦交流電的圖象，當(dāng)調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，所產(chǎn)生正弦交流電的圖象如圖線b所示，線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比為

；兩種情況在相等時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱之比Qa∶Qb＝

。參考答案：3∶2

；

9∶47.（4分）某交流電壓隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖所示，則此交流電的頻率是_______Hz。若將該電壓加在10mF的電容器上，則電容器的耐壓值不應(yīng)小于_________V。參考答案：50；2008.有一個(gè)未知電阻R，用圖中P和Q兩種電路分別對(duì)它進(jìn)行測(cè)量，用P圖電路測(cè)量時(shí)，兩表讀數(shù)分別為5.5V，0.49A，用Q圖電路測(cè)量時(shí)，兩表讀數(shù)分別為4.4V，0.50A，則用

圖所示電路測(cè)該電阻的阻值誤差較小，測(cè)量值Rx=

，測(cè)量值比真實(shí)值偏

（填“大”或“小”）．參考答案：9.如圖，在光滑水平面上固定三個(gè)等質(zhì)量的帶電小球（均可視為質(zhì)點(diǎn)），A、B、C三球排成一直線。若釋放A球（另兩球仍固定）的瞬時(shí)，A球的加速度大小為1m/s2，方向向左；若釋放C球（另兩球仍固定）的瞬時(shí)，C球的加速度大小為2m/s2，方向向右；則釋放B的瞬時(shí)，B球的加速度大小為______m/s2，方向______

參考答案：1

向左10.一個(gè)2噸重的汽車以4m/s的速度通過(guò)一拱型橋的橋頂時(shí)對(duì)橋的壓力比它的重力小4000N。橋拱的半徑為________m。參考答案：11.（5分）勁度系數(shù)為的輕質(zhì)彈簧豎直懸掛，在其下端掛一質(zhì)量為的砝碼，重力加速度大小為，然后從彈簧原長(zhǎng)處由靜止釋放砝碼，此后砝碼的最大加速度是

，彈簧的最大彈性勢(shì)能可達(dá) 。參考答案：g（2分），（3分）12.通過(guò)一阻值為R=100Ω的電阻的交變電流如圖所示，其周期為1s。電阻兩端電壓的有效值為

V。

參考答案：413.某學(xué)生做觀察電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)，他將電流表、線圈A和B、蓄電池、開關(guān)等用導(dǎo)線連接成如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路，當(dāng)他接通、斷開開關(guān)時(shí)，電流表的指針都沒(méi)有發(fā)生偏轉(zhuǎn)，其原因是___________________________________。參考答案：開關(guān)位置接錯(cuò)，應(yīng)接在蓄電池所組成的電路中三、實(shí)驗(yàn)題：本題共2小題，每小題11分，共計(jì)22分14.在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)中，要測(cè)量一個(gè)標(biāo)有“3V1.5W”的燈泡兩端的電壓和通過(guò)它的電流，現(xiàn)有如下器材：A．直流電源3V（內(nèi)阻可不計(jì)）

B．直流電表0～3A（內(nèi)阻約0.1Ω）C．直流電表0～600mA（內(nèi)阻約0.5Ω）

D．直流電壓表0～3V（內(nèi)阻約3kΩ）E．直流電壓表0～15V（內(nèi)阻約200kΩ）

F．滑線變阻器（10Ω，1A）G．滑線變阻器（1kΩ，300mA）（1）除開關(guān)、導(dǎo)線外，為完成實(shí)驗(yàn)，需要從上述器材中選用

（用字母）。（2）某同學(xué)用導(dǎo)線a、b、c、d、e、f、g和h連接的電路如圖所示，電路中所有元器件都是完好的，且電壓表和電流表已調(diào)零。閉合開關(guān)后發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)為2V，電流表的示數(shù)為零，小燈泡不亮，則可判斷斷路的電線是

；若電壓表示數(shù)為零，電流表的示數(shù)為0.3A，小燈泡亮，則斷路的導(dǎo)線是

；若反復(fù)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，小燈泡亮度發(fā)生變化，但電壓表、電流表示數(shù)不能調(diào)為零，則斷路的導(dǎo)線是

。（3）下表中的各組數(shù)據(jù)是該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的，某位同學(xué)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)作出了該燈泡的伏安特性曲線。若將該燈泡與一個(gè)10Ω的定值電阻串聯(lián)，直接接在題中電源兩端，則可以估算出該燈泡的實(shí)際功率為

W。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）參考答案：（1）ACDF；

（2）d

h

g；

（3）0.15～0.18W15.1某同學(xué)利用如圖所示電路，探究了電源在不同負(fù)載下的輸出功率．(1)所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表，請(qǐng)?jiān)诮o出的直角坐標(biāo)系上畫出U－I圖象.U/V1.961.861.801.731.641.56I/A0.050.150.250.350.450.55(2)根據(jù)所畫U－I圖象，可求得電流I＝0.20A時(shí)電源的輸出功率為_____W(保留兩位有效數(shù)字)參考答案：（1）畫在下圖

（2）_0.35—0.39__

W(保留兩位有效數(shù)字)四、計(jì)算題：本題共3小題，共計(jì)47分16.某電站的輸出功率為104kw，輸出電壓為4kV，通過(guò)理想變壓器向遠(yuǎn)處供電，已知輸電線總電阻為25.6?，輸電效率為96％，求：（1）升壓變壓器原副線圈匝數(shù)之比（2）輸電線上的電壓損失參考答案：（1）1:20

（2）3200V17.（25分）如圖所示，有二平行金屬導(dǎo)軌，相距l(xiāng)，位于同一水平面內(nèi)（圖中紙面），處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向豎直向下（垂直紙面向里）．質(zhì)量均為m的兩金屬桿ab和cd放在導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直．初始時(shí)刻，金屬桿ab和cd分別位于x=x0和x=0處．假設(shè)導(dǎo)軌及金屬桿的電阻都為零，由兩金屬桿與導(dǎo)軌構(gòu)成的回路的自感系數(shù)為L(zhǎng)．今對(duì)金屬桿ab施以沿導(dǎo)軌向右的瞬時(shí)沖量，使它獲得初速．設(shè)導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，也足夠大，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，兩金屬桿之間距離的變化遠(yuǎn)小于兩金屬桿的初始間距，因而可以認(rèn)為在桿運(yùn)動(dòng)過(guò)程中由兩金屬桿與導(dǎo)軌構(gòu)成的回路的自感系數(shù)L是恒定不變的．桿與導(dǎo)軌之間摩擦可不計(jì)．求任意時(shí)刻兩桿的位置xab和xcd以及由兩桿和導(dǎo)軌構(gòu)成的回路中的電流i三者各自隨時(shí)間t的變化關(guān)系。參考答案：解析：解法Ⅰ：當(dāng)金屬桿ab獲得沿x軸正方向的初速v0時(shí)，因切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由兩金屬桿與導(dǎo)軌構(gòu)成的回路中會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電流．由于回路具有自感系數(shù)，感應(yīng)電流的出現(xiàn)，又會(huì)在回路中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，自感電動(dòng)勢(shì)將阻礙電流的增大，所以，雖然回路的電阻為零，但回路的電流并不會(huì)趨向無(wú)限大，當(dāng)回路中一旦有了電流，磁場(chǎng)作用于桿ab的安培力將使ab桿減速，作用于cd桿的安培力使cd桿運(yùn)動(dòng)．設(shè)在任意時(shí)刻t，ab桿和cd桿的速度分別為v1和v2（相對(duì)地面參考系S），當(dāng)v1、v2為正時(shí)，表示速度沿x軸正方向；若規(guī)定逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)榛芈分须娏骱碗妱?dòng)勢(shì)的正方向，則因兩桿作切割磁力線的運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

(1)當(dāng)回路中的電流i隨時(shí)間的變化率為時(shí)，回路中的自感電動(dòng)勢(shì)

(2)根據(jù)歐姆定律，注意到回路沒(méi)有電阻，有

(3)金屬桿在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，兩桿構(gòu)成的系統(tǒng)受到的水平方向的合外力為零，系統(tǒng)的質(zhì)心作勻速直線運(yùn)動(dòng)．設(shè)系統(tǒng)質(zhì)心的速度為VC，有

(4)得

(5)VC方向與v0相同，沿x軸的正方向．現(xiàn)取一新的參考系，它與質(zhì)心固連在一起，并把質(zhì)心作為坐標(biāo)原點(diǎn)，取坐標(biāo)軸與x軸平行．設(shè)相對(duì)系，金屬桿ab的速度為u，cd桿的速度為，則有

(6)

(7)因相對(duì)系，兩桿的總動(dòng)量為零，即有

(8)由(1)、(2)、(3)、(5)、(6)、(7)、(8)各式，得

(9)在系中，在t時(shí)刻，金屬桿ab坐標(biāo)為，在t＋Dt時(shí)刻，它的坐標(biāo)為，則由速度的定義

(10)代入(9)式得

(11)若將視為i的函數(shù)，由（11）式知為常數(shù)，所以與i的關(guān)系可用一直線方程表示

(12)式中b為常數(shù)，其值待定．現(xiàn)已知在t＝0時(shí)刻，金屬桿ab在系中的坐標(biāo)＝，這時(shí)i=0，故得

(13)或

(14)表示t＝0時(shí)刻金屬桿ab的位置．表示在任意時(shí)刻t，桿ab的位置，故就是桿ab在t時(shí)刻相對(duì)初始位置的位移，用X表示，

(15)當(dāng)X>0時(shí)，ab桿位于其初始位置的右側(cè)；當(dāng)X<0時(shí)，ab桿位于其初始位置的左側(cè)．代入(14)式，得

(16)這時(shí)作用于ab桿的安培力

(17)ab桿在初始位置右側(cè)時(shí)，安培力的方向指向左側(cè)；ab桿在初始位置左側(cè)時(shí)，安培力的方向指向右側(cè)，可知該安培力具有彈性力的性質(zhì)．金屬桿ab的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)諧振動(dòng)，振動(dòng)的周期

(18)在任意時(shí)刻t，ab桿離開其初始位置的位移

(19)A為簡(jiǎn)諧振動(dòng)的振幅，j為初相位，都是待定的常量．通過(guò)參考圓可求得ab桿的振動(dòng)速度

(20)

(19)、(20)式分別表示任意時(shí)刻ab桿離開初始位置的位移和運(yùn)動(dòng)速度．現(xiàn)已知在t＝0時(shí)刻，ab桿位于初始位置，即X=0速度故有解這兩式，并注意到(18)式得

(21)

(22)由此得ab桿的位移（23）由(15)式可求得ab桿在系中的位置

(24)因相對(duì)質(zhì)心，任意時(shí)刻ab桿和cd桿都在質(zhì)心兩側(cè)，到質(zhì)心的距離相等，故在系中，cd桿的位置

(25)相對(duì)地面參考系S，質(zhì)心以的速度向右運(yùn)動(dòng)，并注意到（18）式，得ab桿在地面參考系中的位置

(26)cd桿在S系中的位置

（27）回路中的電流由(16)式得

(28)解法Ⅱ：當(dāng)金屬桿在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，因切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，回路中出現(xiàn)電流時(shí)，兩金屬桿都要受到安培力的作用，安培力使ab桿的速度改變，使cd桿運(yùn)動(dòng)．設(shè)任意時(shí)刻t，兩桿的速度分別為v1和v2（相對(duì)地面參考系S），若規(guī)定逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)榛芈冯妱?dòng)勢(shì)和電流的正方向，則由兩金屬桿與導(dǎo)軌構(gòu)成的回路中，因桿在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)而出現(xiàn)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為

(1’)令u表示ab桿相對(duì)于cd桿的速度，有

(2’)當(dāng)回路中的電流i變化時(shí)，回路中有自感電動(dòng)勢(shì)EL，其大小與電流的變化率成正比，即有

(3’)根據(jù)歐姆定律，注意到回路沒(méi)有電阻，有

由式(2’)、(3’)兩式得

(4’)設(shè)在t時(shí)刻，金屬桿ab相對(duì)于cd桿的距離為，在t＋Dt時(shí)刻，ab相對(duì)于cd桿的距離為＋，則由速度的定義，有

(5’)代入()式得

(6’)若將視為i的函數(shù)，由(6’)式可知，為常量，所以與i的關(guān)系可以用一直線方程表示，即

(7’)式中b為常數(shù)，其值待定．現(xiàn)已知在t＝0時(shí)刻，金屬桿ab相對(duì)于cd桿的距離為，這時(shí)i=0，故得

(8’)或

(9’)表示t＝0時(shí)刻金屬桿ab相對(duì)于cd桿的位置．表示在任意時(shí)刻t時(shí)ab桿相對(duì)于cd桿的位置，故就是桿ab在t時(shí)刻相對(duì)于cd桿的相對(duì)位置相對(duì)于它們?cè)趖＝0時(shí)刻的相對(duì)位置的位移，即從t＝0到t＝t時(shí)間內(nèi)ab桿相對(duì)于cd桿的位移

(10')于是有

(11’)任意時(shí)刻t，ab桿和cd桿因受安培力作用而分別有加速度aab和acd，由牛頓定律有

(12’)

(13’)兩式相減并注意到()式得

(14’)式中為金屬桿ab相對(duì)于cd桿的加速度，而X是ab桿相對(duì)cd桿相對(duì)位置的位移．是常數(shù)，表明這個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)諧振動(dòng)，它的振動(dòng)的周期

(15’)在任意時(shí)刻t，ab桿相對(duì)cd桿相對(duì)位置相對(duì)它們初始位置的位移

(16’)A為簡(jiǎn)諧振動(dòng)的振幅，j為初相位，都是待定的常量．通過(guò)參考圓可求得X隨時(shí)間的變化率即速度

(17’)現(xiàn)已知在t＝0時(shí)刻，桿位于初始位置，即X=0，速度故有解這兩式，并注意到(15’)式得

由此得

(18’)因t=0時(shí)刻，cd桿位于x=0處，ab桿位于x=x0處，兩者的相對(duì)位置由x0表示；設(shè)t時(shí)刻，cd桿位于x=xcd處，ab桿位于x=xab處，兩者的相對(duì)位置由xab－xcd表示，故兩桿的相對(duì)位置的位移又可表示為X=xab－xcd－x0

(19’)所以

(20’)(12’)和(13’)式相加,得由此可知，兩桿速度之和為一常數(shù)即v0，所以兩桿的位置xab和xcd之和應(yīng)為xab＋xcd=x0＋v0t

(21’)由(20’)和(21’)式相加和相減，注意到(15’)式，得

（22’