山东省青岛二中2013届高三上学期9月阶段性检测物理试题 2012.09

本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。

第Ⅰ卷 （选择题）

1．多年来物理学家一直设想用实验证实自然界中存在“磁单极子”。磁单极子是指只有S极或只有N极的磁性物质，其磁感线分布类似于点电荷的电场线分布。如图所示的实验就是用于检测磁单极子的实验之一，abcd为用超导材料围成的闭合回路。设想有一个N极磁单极子沿abcd轴线从左向右穿过超导回路，那么在回路中可能发生的现象是（ ）

A．回路中无感应电流

B．回路中形成持续的abcda流向的感应电流

C．回路中形成持续的adcba流向的感应电流

D．回路中形成先abcda流向后adcba的感应电流

【答案】C

N极磁单极子的磁感线分布类似于正点电荷的电场线分布，由楞次定律知，回路中形成方向沿adcba流向的感应电流，由于回路为超导材料做成的，电阻为零，故感应电流不会消失。C项正确。

2．如图所示，两根光滑的平行金属导轨竖直放置在匀强磁场中，磁场和导轨平面垂直，金属杆ab与导轨接触良好可沿导轨滑动，开始时电键S断开，当ab杆由静止下滑一段时间后闭合S，则从S闭合开始计时，ab杆的速度v与时间t的关系图象可能正确的是 （ ）

【答案】ACD

若ab杆速度为v时，S闭合，则ab杆中产生的感应电动势E=BLv，ab杆受到的安培力
，如果安培力等于ab杆的重力，则ab杆匀速运动，A项正确；如果安培力小于ab杆的重力，则ab杆先加速最后匀速，C项正确；如果安培力大于ab杆的重力，则ab杆先减速最后匀速，D项正确；ab杆不可能匀加速运动，B项错。

3．一交流电压为u＝100
sin100πt V，由此表达式可知（ ）

A．用电压表测该电压其示数为100 V

B．该交流电压的周期为0.02 s

C．将该电压加在“100V 100W”的灯泡两端，灯泡的实际功率小于100W

D．t＝1/400 s时，该交流电压的瞬时值为50 V

【答案】B

电压有效值为100V，故用电压表测该电压其示数为100 V，A项正确；
rad/s，则周期
s，B项正确；该电压加在“100V 100W”的灯泡两端，灯泡恰好正常工作，C项错；t＝1/400 s代入瞬时值表达式得电压的瞬时值为100V，D项错。

4．一交流电流的图象如图所示，由图可知（ ）

A．用电流表测该电流其示数为14.1 A

B．该交流电流的频率为50Hz

C．该交流电流通过10Ω电阻时，电阻消耗的电功率为1000 W

D．该交流电流瞬时值表达式为i＝14.1sin628t A

【答案】CD

根据图像知交流电的有效值为10A，则电流表示数为有效值10 A，A项错；周期T=0.01s，频率为100Hz，B项错；通过10Ω的电阻，电功率
W，C项正确；瞬时值表达式为
A=14.1sin628t A，D项正确。

5．图1、图2分别表示两种电压的波形，其中图1所示电压按正弦规律变化．下列说法正确的是 （ ）

A．图1表示交流电，图2表示直流电

B．两种电压的有效值相等

C．图1所示电压的瞬时值表达式为u=311sin100
V

D．图1所示电压经匝数比为10∶1的变压器变压后，频率变为原来的

【答案】C

交流电是电流大小和方向随时间发生变化的电流，两个图中都是交流电，A错；图1是正弦交流电，图2是锯齿形交流电，图形不同，有效值大小不相等，B错；对图1的瞬时值表达式解析是正确的，C对；变压器不改变交流电的频率大小，D错。

6．随着社会经济的发展，人们对能源的需求也日益扩大，节能变得越来越重要。某发电厂采用升压变压器向某一特定用户供电，用户通过降压变压器用电，若发电厂输出电压为U1，输电导线总电阻为R，在某一时段用户需求的电功率为P0，用户的用电器正常工作的电压为U2。在满足用户正常用电的情况下，下列说法正确的是 （ ）

A．输电线上损耗的功率为

B．输电线上损耗的功率为

C．若要减少输电线上损耗的功率可以采用更高的电压输电

D．采用更高的电压输电会降低输电的效率

【答案】C

设电厂输出功率为P，则输电线上损耗的功率
，
I2R=
，A、B项错误；采用更高的电压输电，可以减小导线上的电流，故可以减少输电线上损耗的功率，C项正确；采用更高的电压输电，输电线上损耗的功率减少，则电厂输出的总功率减少，故可提高输电的效率，D项错误。

7．一矩形线圈，在匀强磁场中绕垂直磁感线的对称轴转动，形成如图所示的交变电动势图象，根据图象提供的信息，以下说法正确的是 （ ）

A．线圈转动的角速度为
rad/s

B．电动势的有效值14.1V

C．t = 1.0×10?2s时，线圈平面和磁场方向的夹角30°

D．t = 1.5×10?2s时，穿过线圈平面的磁通量最大

【答案】ABC

角速度

rad/s，A项正确；电动势的有效值
V，B项正确；电动势的瞬时值
（V），将t = 1.0×10?2s代入该式，解得
，这是线圈从中性面开始转过的夹角，故线圈平面和磁场方向的夹角30°，C项正确；t = 1.5×10?2s时，线圈平面与磁场平行，磁通量最小，D项错。

8．将硬导线中间一段折成不封闭的正方形，每边长为l，它在磁感应强度为B、方向如图所示的匀强磁场中匀速转动，转速为n，导线在a、b两处通过电刷与外电路连接，外电路接有额定功率为P的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，灯泡的电阻应为 （ ）

A．
B．

C．
D．

【答案】B

导线转动过程中产生正弦交流电，其最大值
，小灯泡正常发光，则
，解得
，B项正确。

9．（2012山师附中）在如图所示的倾角为θ的光滑斜面上，存在着两个磁感应强度大小为B的匀强磁场，区域I的磁场方向垂直斜面向上，区域Ⅱ的磁场方向垂直斜面向下，磁场的宽度均为L，一个质量为m、电阻为R、边长也为L的正方形导线框，由静止开始沿斜面下滑，当ab边刚越过GH进入磁场Ⅰ区时，恰好以速度 v1做匀速直线运动；当ab边下滑到JP与MN的中间位置时，线框又恰好以速度v2做匀速直线运动，从ab进入GH到MN与JP的中间位置的过程中，线框的动能变化量为△Ek，重力对线框做功大小为W1，安培力对线框做功大小为W2，下列说法中正确的有

A．在下滑过程中，由于重力做正功，所以有v2＞v1

B．从ab进入GH到MN与JP的中间位置的过程中，机械能守恒

C．从ab进入GH到MN与JP的中间位置的过程，有（W1－△Ek）机械能转化为电能

D．从ab进入GH到MN与JP的中间位置的过程中，线框动能的变化量大小为△Ek= W1－W2

【答案】CD

当线框的ab边进入GH后匀速运动到进入JP为止，ab进入JP后回路感应电动势增大，感应电流增大，因此所受安培力增大，安培力阻碍线框下滑，因此ab进入JP后开始做减速运动，使感应电动势和感应电流均减小，安培力又减小，当安培力减小到与重力沿斜面向下的分力mgsinθ相等时，以速度v2做匀速运动，因此v2

10．（原创）如图甲所示，垂直纸面向里的有界匀强磁场磁感应强度B=1.0 T，质量为m=0.04 kg、高h=0.05 m、总电阻R=5 Ω、n=100匝的矩形线圈竖直固定在质量为M=0.08kg的小车上，小车与线圈的水平长度l相同．当线圈和小车一起沿光滑水平面运动，并以初速度v1=10 m/s进入磁场，线圈平面和磁场方向始终垂直。若小车运动的速度v随车的位移x变化的v－x图象如图乙所示，则根据以上信息可知 （ ）

A．小车的水平长度l=15 cm

B．磁场的宽度d=35cm

C．小车的位移x=10 cm时线圈中的电流I=7 A

D．线圈通过磁场的过程中线圈产生的热量Q=1.92J

【答案】C

本题考查电磁感应综合，意在考查学生分析综合能力。从x=5 cm开始，线圈进入磁场，线圈中有感应电流，在安培力作用下小车做减速运动，速度v随位移x减小，当x=15 cm时，线圈完全进入磁场，小车做匀速运动．小车的水平长度l=10 cm.，A项错；当x=30 cm时，线圈开始离开磁场，则d=30cm－5cm=25cm.，B项错；当x=10 cm时，由图象知，线圈速度v2=7 m/s，感应电流I=
=7A，C项正确；线圈左边离开磁场时，小车的速度为v3=2 m/s.，线圈上产生的电热为Q= （M＋m）（
）=5.76J，D项错。

第Ⅱ卷 （非选择题）

11．如图所示，直导线ab与固定的电阻器R连成闭合电路，ab长0.40 m，在磁感强度是 0.60 T的匀强磁场中以5.0 m/s的速度向右做切割磁感线的运动，运动方向跟ab导线垂直．这时直导线ab产生的感应电动势的大小是_______V ，直导线ab中感应电流的方向是_________（填“a→b”或“b→a”）；若电阻R=5Ω，导线ab电阻r=1Ω，则ab两端的电势差大小为_______V。

【答案】1.2V b→a 1.0V

ab导线切割磁感线，感应电动势E=BLv=1.2V，由右手定则知ab中电流方向是“b→a”； ab两端的电势差
=1.0V

12．超导磁悬浮列车（图甲）推进原理可以简化为图乙所示的模型：在水平面上相距为L的两根平行直导轨间有竖直方向等距离分布的匀强磁场B1和B2，且B1=B2=B，每个磁场的宽度都是l，相间排列。金属框abcd（悬浮在导轨上方）跨在两导轨间，其长和宽分别为L、l。当所有这些磁场都以速度v向右匀速运动时，金属框abcd在磁场力作用下将向________（填“左”或“右”）运动。若金属框电阻为R，运动中所受阻力恒为f，则金属框的最大速度为_________________

【答案】右

磁场向右匀速运动，金属框中产生的感应电流所受安培力向右，金属框向右加速运动，当金属框匀速运动时速度设为vm，感应电动势为E=2BL（v-vm），感应电流为
，安培力为F=2BLI，安培力与阻力平衡，F=f，解得vm=

13．如图所示，两金属杆ab和cd长均为L，电阻均为R，质量分别为M和m．用两根质量、电阻均可忽略的不可伸长的柔软导线将它们连成闭合回路，并悬挂在水平、光滑、不导电的圆棒两侧，两金属杆都处于水平位置，整个装置处于与回路平面垂直、磁感应强度为B的匀强磁场中，若金属杆ab正好匀速向下运动，求运动的速度。

【答案】

若ab棒以速度v向下匀速运动，cd棒也将以速度v向上匀速运动，两棒都垂直切割磁场线产生感应电动势。在闭合电路中，ab棒受到的磁场力向上，cd棒受到的磁场力向下，悬线对两棒的拉力都向上且为F

则对 ab棒：Mg=BIL+F

对cd棒：mg+BIL=F

又I=

解得：Mg-mg=2BIL=2·

所以运动的速度为v=

14．两根金属导轨平行放置在倾角为θ=30°的斜面上，导轨左端接有电阻R=10Ω，导轨自身电阻忽略不计。匀强磁场垂直于斜面向上，磁感强度B=0.5T。质量为m=0.1kg，电阻可不计的金属棒ab静止释放，沿导轨下滑（金属棒a b与导轨间的摩擦不计）。如图所示，设导轨足够长，导轨宽度L=2m，金属棒ab下滑过程中始终与导轨接触良好，当金属棒下滑h=3m时，速度恰好达到最大值。求此过程中金属棒达到的最大速度和电阻中产生的热量。

【答案】5m/s，1.75J

当金属棒速度恰好达到最大速度时，金属棒受力平衡，有：mgsinθ=F安

解得金属棒所受安培力 F安=0.5N

据法拉第电磁感应定律，感应电动势 E=BLv

据闭合电路欧姆定律，感应电流 I=

又F安=BIL

解得最大速度v =5m/s

下滑过程中，由能量守恒定律得：mgh－Q = mv2

解得电阻中产生的热量Q= 1.75J

15．如图所示，电动机牵引一根原来静止的、长为1m、质量为0.1kg的导体棒MN，其电阻R为1Ω，导体棒架在处于磁感应强度B=1T，竖直放置的框架上，当导体棒上升h=3.8m时获得稳定的速度，导体产生的热量为2J，电动机牵引棒时，电压表、电流表计数分别为7V、1A，电动机的内阻r=1Ω，不计框架电阻及一切摩擦；若电动机的输出功率不变，g取10m/s2，求：

（1）导体棒能达到的稳定速度为多少？

（2）导体棒从静止达到稳定所需的时间为多少？

【答案】（1）2m/s（2）1s

（1）电动机的输出功率为
W

F安=BIL=

当速度稳定时，由平衡条件得

解得v=2m/s

（2）由能量守恒定律得

解得t=1s

16．如图甲所示，两定滑轮可以绕垂直于纸面的光滑水平轴
、O转动，滑轮上绕一细线，线的一端系一质量为M的重物，另一端系一质量为m的金属杆．在竖直平面内有两根间距为L的足够长的平行金属导轨PQ、MN，在Q、N之间连接有阻值为R的电阻，其余电阻不计．磁感应强度为B的匀强磁场与导轨平面垂直．开始时金属杆置于导轨下端，将重物由静止释放，重物最终能匀速下降，运动过程中金属杆始终与导轨接触良好．

（1）求重物匀速下降的速度大小．

（2）对一定的磁感应强度B，取不同的质量M，测出相应的重物做匀速运动时的v值，得到实验图线如图乙所示，图中画出了磁感应强度分别为B1和B2时的两条实验图线。试根据实验结果计算比值
．

【答案】（1）
；（2）

（1）当重物匀速下降时，设速度为v

则 感应电动势

感应电流

金属杆受到的安培力

由平衡条件得

解得

（2）由（1）求得的结果，v-M图线的斜率

得

由图乙得
，

所以，