考试范围:xxx;考试时间:xxx分钟;出题人:xxx 姓名:___________班级:___________考号:___________
题号 一 二 三 四 得分 注意事项: 1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2.请将答案正确填写在答题卡上
评卷人 五 六 总分 得 分 一、选择题
1.如图所示,大小相等的匀强磁场分布在直角坐标系的四个象限里,相邻象限的磁感强度B的方向相反,均垂直于纸面,现在一闭合扇形线框OABO,以角速度ω绕Oz轴在xOy平面内匀速转动,那么在它旋转一周的过程中(从图中所示位置开始计时),线框内感应电动势与时间的关系图线是:
2.一个直流电动机所加电压为U,电流为 I,线圈内阻为 R,当它工作时,下述说法中错误的是( )
A.电动机的输出功率为B.电动机的发热功率为C.电动机的输出功率为D.电动机的功率可写作
3.某水电站,用总电阻为5Ω的输电线给940km外的用户送电,其输出电功率是3×106kW。现用500kV电压输电,则下列说法正确的是( ) A.输电线上输送的电流大小为1×105A B.输电线上损失电压为30kV C.该输电系统的输电效率为95%
D.若改用10kV电压输电,则输电线上损失的功率为4.5×108kW
4.如图所示,绝缘的斜面处在于一个竖直向上的匀强电场中,一带电金属块由静止开始沿斜面滑到底端,已知在金属块下滑的过程中动能增加了0.3J,重力做功1.5J,电势能增加0.5J,则以下判断正确的是( )
A.金属块带负电荷 B.电场力做功0.5J
C.金属块克服摩擦力做功0.8J D.金属块的机械能减少1.2J
5.某金属导线的电阻率为ρ,电阻为R,现将它均匀拉长到直径为原来的一半,那么该导线的电阻率和电阻分别变为 ( ) A.4ρ和4R B.ρ和4R C.16ρ和16R D.ρ和16R
6.牛顿发现的万有引力定律是科学史上最伟大的定律之一,在天体运动中起着决定性作用。万有引力定律告诉我们,两物体间的万有引力( ) A.与它们间的距离成正比 B.与它们间的距离成反比 C.与它们间距离的二次方成正比 D.与它们间距离的二次方成反比
7.关于狭义相对论的说法,不正确的是( )
A.狭义相对论认为在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的
B.狭义相对论认为在一切惯性系中,光在真空中的速度都等于c,与光源的运动无关 C.狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系 D.狭义相对论任何情况下都适用
8.如图所示,在电子射线管上方平行放置一通电长直导线,则电子射线将( )
A.向上偏 B.向下偏 C.向纸内偏 D.向纸外偏
9.如图所示,足够长传送带与水平面的夹角为θ,物块a通过平行于传送带的轻绳跨过光滑轻滑轮与物块b相连.开始时,a、b及传送带均静止且mb>masinθ.现使传送带顺时针匀速转动,则物块在运动(物块未与滑轮相碰)过程中( )
A.一段时间后,a可能匀速运动 B.一段时间后,摩擦力对a可能做负功
C.开始的一段时间内,重力对a做功的功率大于重力对b做功的功率 D.摩擦力对a做的功等于a、b机械能的增量 10.下列对波速的理解正确的是( ). A.波速表示振动在介质中传播的快慢 B.波速表示介质质点振动的快慢 C.波速表示介质质点迁移的快慢 D.波速跟波源振动的快慢无关 评卷人 得 分 二、多选题
11.一带电粒子从电场中的A点运动到B点,轨迹如下图中虚线所示.不计粒子所受重力,则( )
A.粒子带正电 B.粒子加速度逐渐减小 C.A点的速度大于B点的速度 D.粒子的初速度不为零
12.矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交流电动势为e=220下列说法正确的是( ) A.交变电流的频率为100Hz B.电动势的有效值为220V C.电动势的峰值约为311V
sin 100πt,关于这个交变电流,
D.t=0时,线圈平面与中性面垂直 13.以下说法正确的是( )
A.机械能为零、内能不为零是可能的 B.温度相同,质量相同的物体具有相同的内能 C.物体的速度增大时,物体的内能可能减小 D.0℃的冰的内能比等质量的0℃的水的内能大
14.如图所示,两个相同灯泡L1、L2,分别与电阻R和自感线圈L串联,接到内阻不可忽略的电源的两端,当闭合电键S电路稳定后,两灯泡均正常发光.已知自感线圈的自感系数很大.则下列说法正确的是 ( )
A.闭合电键S到电路稳定前,灯泡L1亮度不变 B.闭合电键S到电路稳定前,灯泡L2由亮变暗 C.断开电键S的一段时间内,A点电势比B点电势低 D.断开电键S的一段时间内,灯泡L2亮一下逐渐熄灭 15.下列关于电流的说法中,正确的是 ( )
A.我们把大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流 B.国际单位制中,电流的单位是安培,简称安 C.电流既有大小又有方向,所以电流是矢量 D.由评卷人 可知,电流越大,单位时间内通过导体横截面的电荷量就越少
得 分 三、计算题
16.如图所示,匀强电场中有一半径为r的光滑绝缘圆轨道,轨道平面与电场方向平行。a、b为轨道直径的两端,该直径与电场的方向平行。一电荷为q(q>0)的质点沿轨道内侧运动。经过A点和B点时对轨道压力的大小分别为Na和Nb。不计重力,求:
(1)电场强度的大小E。
(2)质点经过a点和b点时的动能。
17.如图甲所示,在一水平放置的隔板MN的上方,存在一磁感应强度大小为B的匀强磁场,磁场方向如图所示。O为隔板上的一个小孔,通过O点可以从不同方向向磁场区域发射电量为+q,质量为m,速率为的粒子,且所有入射的粒子都在垂直于磁场的同一平面内运动。不计重力及粒子间的相互作用。
(1)如图乙所示,与隔板成450角的粒子,经过多少时间后再次打到隔板上?此粒子打到隔板的位置与小孔的距离为多少?
(2)所有从O点射入的带电粒子在磁场中可能经过区域的面积为多少?
评卷人 得 分 四、实验题
18.某同学在做“利用单摆测重力加速度”实验中,先测得摆线长为97.50cm,摆球直径为2.0cm,然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间为99.9s.则 (1)该摆摆长为 cm.
(2)(单选题)如果他测得的g值偏小,可能的原因是 A.测摆线长时摆线拉得过紧
B.摆线上端未牢固地系于悬点,振动中出现松动,使摆线长度增加了 C.开始计时,秒表过迟按下
D.实验中误将49次全振动数为50次.
19.矩形线圈abcd放在如图所示匀强磁场中,线圈abcd可绕轴O O转动,磁场足够大. 下列做法中可以使线圈abcd中产生感应电流的是( ) A.使线圈abcd沿着纸面向右运动 B.使线圈abcd沿着纸面向上运动 C.使线圈abcd垂直纸面向外运动 D.使线圈abcd以O O为轴转动
,
,
评卷人 得 分 五、简答题
20.对于同一物理问题,常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究,找出其内在联系,从而更加深刻地理解其物理本质。
(1)一段横截面积为S、长为L的直导线,单位体积内有n个自由电子,电子电荷量为e。该导线通有电流时,假设自由电子定向移动的速率均为v,求导线中的电流I(请建立模型进行推导);
(2)正方体密闭容器中有大量运动粒子,每个粒子质量为m,单位体积内粒子数量n为恒量。为简化问题,我们假定:粒子大小可以忽略;其速率均为v,且与器壁各面碰撞的机会均等;与器壁碰撞前后瞬间,粒子速度方向都与器壁垂直,且速率不变。利用所学力学知识,导出器壁单位面积所受粒子压力F与m、n和v的关系(提示:建议,建立模型,思考压强的产生原理)。
21.如图所示,一质量为m,带电量为-q,不计重力的粒子,从x轴上的P(a,0)点以速度大小为v,沿与x轴正方向成60°的方向射入第一象限内的匀强磁场中,并恰好垂直于y轴射出第一象限。求:
(1)匀强磁场的磁感应强度B; (2)穿过第一象限的时间t。 评卷人 得 分 六、作图题
22.如图所示,物体A对物体B的压力是10N,试画出这个力的图示和示意图.
参考答案
1 .A 【解析】略 2 .:BC 【解析】:
试题分析:电动机电路属于非纯电阻电路
A、电动机输出功率等于总功率减去发热功率,即输出功率为B、电动机的发热功率为线圈电阻产热的功率,大小为C、理由同A,C对
D、电动机为非纯电阻电路,消耗的电功率为P=UI,但不能用故选BC
考点:有关非纯电阻电路的计算
点评:在纯电阻电路中,因电功率与发热功率相等,所以公式UI、率,而3 .B
【解析】输电电流的功率:
则输电线上损失的功率为4 .D 【解析】
试题分析:运动过程中电势能增加,说明电场力做负功,即电场力方向和运动方向夹角大于90°,电场力方向竖直向上,所愿意金属块带正电,A错误;克服电场力做多少功,电势能就增加多少,故克服电场力做0.5J,即电场力做功-1.5J,B错误;根据动能定理可得
,解得,即克服摩擦力做功0.7J,C错误;金属块的机械能减少,故机械能减少1.2J,D正确 考点:考查功能关系,动能定理的应用 5 .D 【解析】
,输电线损失的电压U=IR=30kV,所以A错误;B正确;损失,输电效率
,所以C错误;若改用10kV电压输电,
,故D错误。
无意义.
、
既可以计算电功
计算发热功
,所以D错。 ,A错
,B对
,即电动机的发热功率为
率,又可以计算发热功率,而在非纯电阻电路中,只能用UI计算电功率,用
试题分析:导线体积不变,现将它均匀拉长到直径为原来的一半,根据变为原来的,由
可知长度变为原来的4倍,由
可得截面积
可知电阻变为原来的16倍;
金属的电阻率不随形状的变化而变化。 故选D 考点:电阻定律
点评:本题一定要注意金属导线的直径变化后不但会使截面积发生变化,还会是长度发生变化,注意体积不变是解决此题的关键。 6 . 【解析】略 7 .D
【解析】根据狭义相对论可得在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的;在一切惯性系中,光在真空中的速度都等于c,与光源的运动无关;只涉及无加速运动的惯性系狭义相对论的两个基本原理是狭义相对性原理和光速不变原理,因此可以说:在这两个原理同时成立的情况下,一般来说狭义相对论就是适用的。D错误。
思路分析:因为狭义相对论的两个基本原理是狭义相对性原理和光速不变原理,因此可以说:在这两个原理同时成立的情况下,一般来说狭义相对论就是适用的。 试题点评:本题考查了狭义相对论 8 .A
【解析】根据右手定则可得长直导线在其正下方产生的磁场方向垂直纸面向外,然后根据左手定则可得当电子从左向右运动时,受到向上的洛伦兹力,故电子射线将向上偏,A正确, 思路分析:根据右手定则先判断出导线在其下方产生的磁场方向,然后再根据左手定则判断电子受到的洛伦兹力方向,
试题点评:本题考查了洛伦兹力方向的判断,注意电子带负电, 9 .ABD 【解析】
试题分析:A、对a受力分析,开始时,受重力、支持力、绳子拉力及由于mb>masinθ,所以摩擦力方向向下,此时沿斜面方向上:magsinθ+f=T=mbg,a处于静止,当传送带顺时针匀速转动,摩擦力f方向变为向上,此时由牛顿第二定律:F合=mbg+f﹣magsinθ=maa,则a的加速度向上,a将做匀加速运动,经过一段时间后,当a的速度与传送带速度相同时,a的受力又变为:magsinθ+f=T=mbg,a就可能做匀速运动;
B、由A项分析可知,当a的速度与传送带速度相同时,a的受力又变为:magsinθ+f=T=mbg,f方向向下,而位移向上,根据W=Fxcosθ可知f做负功;
C、开始的一段时间内,两物体的位移大小相等,设位移为x,重力对a做功为WG=﹣
magxsinθ,重力对b做功WGb=mbgx,由于mb>masinθ,所以重力对b做功大小大于重力对a所做功,两者运行时间相同,故重力对a做功的功率小于重力对b做功的功率,故C错误;
D、对a、b整体受力分析,受重力、支持力、和传送带的摩擦力,支持力不做功,根据功能关系:摩擦力对a做的功等于a、b机械能的增量,故D正确; 故选:ABD 10 .AD
【解析】机械振动在介质中传播的快慢用波速表示,它的大小由介质本身的性质决定,与介质质点的振动速度是两个不同的概念,与波源振动快慢无关,故A、D正确;波速不表示质点振动的快慢,介质质点也不随波迁移,因此B、C错误. 11 .BCD
【解析】A、由运动轨迹可知电场力方向向左,粒子带负电,故A错误; B、A→B电场强度变小,电场力变小,加速度变小,B正确;
C、粒子运动过程中,电场力与运动方向的夹角大于90°角,所以速率减小,故C正确; D、若粒子的初速度为0,将沿电场线向左下侧运动,故D正确。 故选:BCD。 【名师点睛】
曲线运动的物体所受合力指向曲线凹侧,正电荷所示电场力与电场方向相同,负电荷所受电场力与电场方向相反。 12 .BC 【解析】
试题分析:由e=220220V,BC正确;
sin 100πt可知该交流电的最大值为220
V,即311V,有效值为
线圈的转速为100πrad/s,故其频率为:,故A错误;由e=220sin 100πt
可知,当t=0时e=0,此时线圈处在中性面上,故D错误.故选BC. 考点:交流电
【名师点睛】对于交流电的产生和描述要正确理解,要会推导交流电的表达式,明确交流电表达式中各个物理量的含义。 13 .AC
【解析】A、机械能是相对的,可能为零,由于分子永不停息地做无规则运动,分子动能不可能为零,所以内能不可能为零,故A正确;
B、物体的内能与温度、体积等因素有关,温度相同,质量相同的物体内能不一定相等,还与分子数有关,故B错误.
C、物体的速度增大时但温度不一定高,故物体的内能可能减小,故C正确;
D、0℃的冰熔化成0℃水,要吸收热量,内能增加,则0℃的冰的内能比等质量的0℃的水的内能小,故D错误。
点睛:任何物体都有内能.物体的内能与温度、体积等因素有关.可根据热传递情况,分析冰与水的内能大小。 14 .BC
【解析】闭合开关的瞬间,由于线圈中自感电动势的阻碍,灯先亮,灯逐渐变亮,故A错误B正确;闭合开关,待电路稳定后断开开关,线圈L产生自感电动势,两灯串联,电流的方向与L的电流的方向相同,所以B点电势比A点电势高;由于L的阻值与电阻R相同,两个支路的电流值相等,两灯同时逐渐熄灭,故C正确D错误
【点睛】对于线圈要抓住双重特性:当电流不变时,它是电阻不计的导线;当电流变化时,产生自感电动势,相当于电源. 15 .AB
【解析】大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流,故A正确;国际单位制中,电流的单位是安培,简称安,故B正确;电流有大小和方向,但计算时不适用于平行四边形定则,故C错误;根据:
,可知,电流的大小等于单位时间内通过导体横截面的电荷量,所以
电流越大,单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多,故D错误。所以AB正确,CD错误。 16 .(1)【解析】
试题分析: 质点所受电场力的大小为f=\"qE\" ①
设质点质量为m,经过a点和b点时的速度大小分别为va和vb,由牛顿第二定律有:
② ③
设质点经过a点和b点时的动能分别为Eka和Ekb,有: Eka=mva2 ④ Ekb=mvb2 ⑤
根据动能定理有:Ekb﹣Eka=2rf⑥ 联立①②③④⑤⑥式得:
(2)
;
考点:牛顿第二定律;动能
【名师点睛】考查牛顿第二定律、动能定理、向心力公式、电场力的表达式等规律的理解与应用,根据牛顿第二定律,将电场力与支持力提供向心力列出方程,并由动能定理来联立即可求解;注意动能定理列式过程中的功的正负。 17 .(1)
(2)
【解析】(1)与隔板成450角的粒子进入磁场后的轨迹如图所示,
设粒子在磁场中的运动半径为R,则有:
①
粒子在磁场中运动的周期:
②
由于粒子在磁场中运动轨迹所对应的圆心角为2700,则粒子在磁场中运动的时间为:
③ 由①②③得
⑤
到达隔板的位置与小孔0的距离为:
(2)所有通过O点射入的带电粒子可能经过的区域如图所示,
由图知面积为: 代入得:
⑥ ⑦
本题考查带电粒子在有界磁场中的偏转,根据洛伦兹力提供向心力和圆周运动的周期公式求得运动时间,根据半径与R的关系求出半径,分析所有粒子可能的运动轨迹,画出轨迹图,根据几何关系进行求解 18 .98.50,B 【解析】
试题分析:(1)摆长L=97.50+1.0cm=98.50cm.
(2)根据单摆的周期公式得,g=.
A、测摆线时摆线拉得过紧,则摆长的测量量偏大,则测得的重力加速度偏大.故A错误. B、摆线上端未牢固地系于悬点,振动中出现松动,使摆线长度增加了,而测得的摆长偏小,则测得重力加速度偏小.故B正确.
C、开始计时,秒表过迟按下,测得单摆的周期偏小,则测得的重力加速度偏大.故C错误. D、实验中误将49次全振动数为50次.测得周期偏小,则测得的重力加速度偏大.故D错误. 故选B. 19 .D
【解析】当线圈以OO’为轴旋转时,其磁通量发生变化,有感应电流产生 20 .(1)nvSe;(2)
【解析】试题分析:取一时间段t,求得相应移动长度l=vt,体积为为Svt.总电量为nesvt,再除以时间,求得表达式;粒子与器壁有均等的碰撞机会,即相等时间内与某一截面碰撞的粒子为该段时间内粒子数的,据此根据动量定理求与某一个截面碰撞时的作用力f. (1)导体中电流大小
,通过导体某一截面的自由电子数为
t时间内电子运动的长度为vt,则其体积为该时间内通过导体该截面的电量:由①②式得
;
(2)考虑单位面积,t时间内能达到容器壁的粒子所占据的体积为其中粒子有均等的概率与容器各面相碰,即可能达到目标区域的粒子数为
,
,
设碰前速度方向垂直柱体地面且碰撞是弹性的,则分子碰撞器壁前后,总动量的变化量为
由动量定理可得:
21 .,
【解析】解:(1)设磁感应强度为B,粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r.粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛仑兹力提供向心力,由牛顿第二定律得: qvB=m…①,
粒子运动轨迹如图所示,由几何知识得:r=由①②解得:B=
…③;
…②
(2)设粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为T,则T=由图知,粒子在磁场中做圆周运动对应的圆心角为:θ=粒子在磁场中运动的时间为:t=由②④⑤⑥解得:t=
;
T…⑥
…④ …⑤
答:匀强磁场的磁感应强度B为,带电粒子在磁场中的运动时间是.
【点评】本题考查了求粒子在磁场中的运动,考查了求磁感应强度、粒子的运动时间,粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,应用牛顿第二定律、周期公式即可正确解题,解题时要注意几何知识的应用.
22 .
【解析】:(1)画力的图示
①选定标度:此题选2 mm长的线段表示2 N的力.
②从作用点沿力的方向画一线段,线段长短跟选定的标度和力的大小成正比,线段上加刻度,如图甲所示,也可以如图乙所示,从O点(用O点代替B物体)竖直向下画一段五倍于标度(10 mm)的线段;
③在线段上加箭头表示力的方向.
(2)画力的示意图:从作用点或从B的中心处沿力的方向画一线段,并加上箭头,表示方向,然后标明N=10 N即可,如图丙所示.
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