嘉峪关市一中2014—2015学年第二学期期中考试高二物理试卷

（试卷满分100分 答题时间90分钟 命题范围：选修3-2+机械振动）

一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，其中1—9题只有一个选项正确，10—12有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

1、如图甲所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动．取向右为正方向，振子的位移x随时间t的变化如图乙所示，下列说法正确的是(　　)

A．t＝0.8 s时，振子的速度方向向左

B．t＝0.2 s时，振子在O点右侧6 cm处

C．t＝0.4 s和t＝1.2 s时，振子的加速度完全相同

D．t＝0.4 s到t＝0.8 s的时间内，振子的速度逐渐减小

2、如图所示，一单摆悬于O点，摆长为L，若在O点的E下方的O′点钉一个光滑钉子，使OO′＝L/2，将单摆拉至A处释放，小球将在A、B、C间来回振动，若振动中摆线与竖直方向夹角小于5°，则此摆的周期是(　　)

A．2π  B．2π  C．2π( ＋ ) D．π( ＋ )

3、小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图所示．此线圈与一个R＝10 Ω的电阻构成闭合电路，电路中的其他电阻不计．下列说法正确的是(　　) A．交变电流的周期为0.125 s B．交变电流的频率为8 Hz

C．交变电流的有效值为 A D．交变电流的最大值为4 A

4、如图所示电路中，L是一电阻可忽略不计的电感线圈，a、b为L的左、右两端点，A、B、C为完全相同的三个灯泡，原来电键K是闭合的，三个灯泡均在发光．某时刻将电键K断开，则下列说法正确的是 (　　)

A．a点电势高于b点，A灯闪亮后缓慢熄灭

B．b点电势高于a点，B、C灯闪亮后缓慢熄灭

C．a点电势高于b点，B、C灯闪亮后缓慢熄灭

D．b点电势高于a点，B、C灯不会闪亮只是缓慢熄灭

5、如图所示，一个边长为2L的等腰直角三角形ABC区域内，有垂直纸面向里的匀强磁场，其左侧有一个用金属丝制成的边长为L的正方形线框abcd，线框以水平速度v匀速通过整个匀强磁场区域，设电流逆时针方向为正．则在线框通过磁场的过程中，线框中感应电流i随时间t变化的规律正确的是(　　)

6、如图所示，固定在水平桌面上的光滑金属导轨cd、eg处于方向竖直向下的匀强磁场中，金属杆ab与导轨接触良好．在两根导轨的端点d、e之间连接一电阻，其他部分电阻忽略不计．现用一水平向右的外力F1作用在金属杆ab上，使金属杆由静止开始向右沿导轨滑动，滑动中杆ab始终垂直于导轨．金属杆受到的安培力用F安表示，则关于图中F1与F安随时间t变化的关系图象可能正确的是(　　)

7、如图所示为一交变电流的电压随时间变化的图象，正半轴是正弦曲线的一个部分，则此交变电流的电压的有效值是 (　　)

A. V B．5 V C. V D．3 V

8、如图所示的电路中，有一自耦变压器，左侧并联一只理想电压表V1后接在稳定的交流电源上；右侧串联灯泡L和滑动变阻器R，R上并联一只理想电压表V2.下列说法中正确的是(　　) A．若F不动，滑片P向下滑动时，V1示数变大，V2示数变小

B．若F不动，滑片P向下滑动时，灯泡消耗的功率变小

C．若P不动，滑片F向下移动时，V1、V2的示数均变小

D．若P不动，滑片F向下移动时，灯泡消耗的功率变大

9、如图所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈总电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R，当线圈由图示位置转过60°的过程中，下列判断正确的是 (　　)

A．电压表的读数为

B．通过电阻R的电荷量为q＝

C．电阻R所产生的焦耳热为Q＝

D．当线圈由图示位置转过60°时的电流为

10、如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，MN的左边有一如图所示的闭合电路，当PQ在一外力的作用下运动时，MN向右运动，则PQ所做的运动可能是(　　)

A．向右加速运动

B．向左加速运动

C．向右减速运动

D．向左减速运动

11、如图所示，足够长的“U”形光滑金属导轨平面与水平面成θ角(0<θ<90°)，其中MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计．金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且接触良好，ab棒接入电路的部分的电阻为R，当流过ab棒某一横截面的电荷量为q时，棒的速度大小为v，则金属棒ab在这一过程中 (　　)

A．a点的电势高于b点的电势 B．ab棒中产生的焦耳热小于ab棒重力势能的减少量

C．下滑的位移大小为 D．受到的最大安培力大小为sin θ

12．如图所示，矩形线圈abcd绕轴OO′匀速转动产生交流电，在图示位置开始计时，则下列说法正确的是 (　　)

A．t＝0时穿过线圈的磁通量最大，产生的感应电流最大

B．t＝(T为周期)时感应电流沿abcda方向

C．若转速增大为原来的2倍，则交变电流的频率是原来的2倍

D．若转速增大为原来的2倍，则产生的电流有效值为原来的4倍

二、填空题：本小题每空2分，共16分

13、如图所示宽度为d、厚度为h的金属板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，当有电流I通过金属板时，在金属板上侧面A和下侧面间产生电势差，这种现象叫霍尔效应．若金属板内自由电子密度为n，则产生的电势差U=　 ．

14、如图甲所示，为热敏电阻的R﹣t图象，图乙为用此热敏电阻R和继电器组成的一个简单恒温箱温控电路，继电器的电阻为100Ω．当线圈的电流大于或等于20mA时，继电器的衔铁被吸合．为继电器线圈供电的电池的电动势E=9.0V，内阻可以不计．图中的“电源”是恒温箱加热器的电源．则

（1）应该把恒温箱内的加热器接在　 　（填“A、B端”或“C、D端”）．

（2）如果要使恒温箱内的温度保持50℃，可变电阻R′的阻值应调节为　 　Ω．

15．某实验爱好者设计了模拟路灯光控电路，利用光敏电阻作为光传感器，配合使用斯密特触发器来控制电路，他设计的电路如图，他所使用的斯密特触发器的输入端信号　　（“可以”或“不可以”）连续变化，为了更加节能，让天色更暗时，路灯点亮，应将R1　　一些（“增大”或“减小”）

16、如图是电熨斗的结构图，它装有双金属片温度传感器，其作用是控制电路的通断，常温下右图中上下触点是　　（填“接触”或“分离”），当温度升高时双金属片　　（填“上层”或“下层”）膨胀比另一层大．若需要设定更高的温度，则应该调节升降螺丝向　　（填“上，或“下”）．

三、论述计算题：本题共3小题，每题12分，共36分。

17、如图甲是半径为a的圆形导线框，电阻为R，虚线是圆的一条弦，虚线左、右两侧导线框内磁场的磁感应强度随时间变化如图乙所示，设垂直线框向里的磁场方向为正，求：

线框中0～t0时间内的感应电流大小和方向；

　

18、如图所示，MN、PQ为足够长的平行金属导轨，间距L＝0.50 m，导轨平面与水平面间夹角θ＝37°，N、Q间连接一个电阻R＝5.0 Ω，匀强磁场垂直于导轨平面向上，磁感应强度B＝1.0 T．将一根质量为m＝0.050 kg的金属棒放在导轨的ab位置，金属棒及导轨的电阻不计．现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与导轨垂直，且与导轨接触良好．已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.50，当金属棒滑行至cd处时，其速度大小开始保持不变，位置cd与ab之间的距离s＝2.0 m．已知g＝10 m/s2，sin 37°＝0.60，cos 37°＝0.80.求：

(1)金属棒沿导轨开始下滑时的加速度大小；

(2)金属棒到达cd处的速度大小；

(3)金属棒由位置ab运动到cd的过程中，电阻R产生的热量．

19、某村在距村庄较远的地方修建了一座小型水电站，发电机输出功率为9 kW，输出电压为500 V，输电线的总电阻为10 Ω，允许线路损耗的功率为输出功率的4%，求：

(1)村民和村办小企业需要220 V电压时，求所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比各为多少；(不计变压器的损耗)

(2)若不用变压器而由发电机直接输送，村民和村办小企业得到的电压和功率各是多少．

参考答案

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12



A

D

C

B

A

B

C

B

B

BC

ABC

BC



13、

14、A、B 260

15、可以 增大

16、接触 上层 下

17、解析　(1)设虚线左侧的面积为S1，右侧的面积为S2，则根据法拉第电磁感应定律得：

向里的变化磁场产生的感应电动势为E1＝S1

感应电流方向为逆时针方向

向外的变化磁场产生的感应电动势为E2＝S2

感应电流方向为逆时针方向

从题图乙中可以得到＝，＝

感应电流为I＝＝

方向为逆时针方向

答案　(1)，逆时针方向　

18、解析　(1)设金属棒开始下滑时的加速度大小为a，则

mgsin θ－μmgcos θ＝ma

a＝2.0 m/s2

(2)设金属棒到达cd位置时速度大小为v、电流为I，金属棒受力平衡，有

mgsin θ＝BIL＋μmgcos θ

I＝

解得v＝2.0 m/s

(3)设金属棒从ab运动到cd的过程中，电阻R上产生的热量为Q，由能量守恒，有

mgssin θ＝mv2＋μmgscos θ＋Q

解得Q＝0.10 J

答案　(1)2.0 m/s2　(2)2.0 m/s　(3)0.10 J

19、解析　(1)建立如图所示的远距离输电模型，要求变压器原、副线圈的匝数比，先要知道原、副线圈两端的电压之比．本题可以线路上损耗的功率为突破口，先求出输电线上的电流I线，再根据输出功率求出U2，然后再求出U3.

由线路损耗的功率P损＝IR线和P损＝4%P出可得

I线＝ ＝  A＝6 A

又因为P输出＝U2I线，所以

U2＝＝ V＝1 500 V

U3＝U2－I线R线＝(1 500－6×10) V＝1 440 V

根据理想变压器规律

＝＝＝

＝＝＝

所以升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝数比分别是1∶3和72∶11.

(2)若不用变压器而由发电机直接输送(模型如图所示)，由

P输出＝UI线′可得

I线′＝＝ A＝18 A

所以线路损耗的功率

P线＝I线′2R线＝182×10 W＝3 240 W

用户得到的电压

U用户＝U－I线′R线＝(500－18×10) V＝320 V

用户得到的功率

P用户＝P输出－P线＝(9 000－3 240) W＝5 760 W.

答案　(1)1∶3　72∶11　(2)320 V　5 760 W