陕州中学2015-2016学年下期高三尖子生专题训练（五）

物理试卷

一、选择题（3*22=66分，其中14、17、18、19、20、21、22为多选）

1、物理学中研究问题有多种方法，有关研究问题的方法叙述错误的是：（ ）

A．在伽利略之前的学者们总是通过思辩性的论战决定谁是谁非,是他首先采用了以实验检验猜想和假设的科学方法

B．伽利略斜面实验是将可靠的事实和抽象思维结合起来，能更深刻地反映自然规律

C．探究加速度与力、质量三个物理量之间的定量关系，可以在质量一定的情况下，探究物体的加速度与力的关系；再在物体受力一定的情况下，探究物体的加速度与质量的关系。最后归纳出加速度与力、质量之间的关系。这是物理学中常用的控制变量的研究方法

D．在公式
电压U和电流I具有因果关系、公式
中ΔΦ和E具有因果关系

同理在
中 ΔV和a具有因果关系

2、如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=22∶5，电阻R1=R2=25Ω，D为理想二极管，原线圈接u=220

sin100πt(V)的交流电。则(?? )

A．交流电的频率为100Hz

B．通过R2的电流为1A

C．通过R2的电流为
A

D．变压器的输入功率为200W

3、如图所示为两个不同闭合电路中两个不同电源的U﹣I图象，O为坐标原点，下列判断正确的是（　　）

A．电动势E1=E2，内阻r1＞r2

B．电动势E1＞E2，内阻r1＞r2

C．电动势E1＜E2，内阻 r1＜r2

D．电动势E1=E2，发生短路时的电流I1＞I2

4、用伏安法测电阻时，电流表有两种接法，如图甲、乙所示，则下列说法正确的是（　　）

①用甲图测量时，误差主要是由于电流表的分压作用造成的

②用乙图测量时，误差主要是由于电流表的分压作用造成的

③若待测电阻的阻值远远大于电流表的阻值，采用图甲测量的误差较小

④若待测电阻的阻值远远小于电压表的阻值，采用图甲测量的误差较小．

A．①③ B．②④ C．①④ D．②③

5、有两个同种材料制成的导体，两导体为横截面为正方形的柱体，柱体高均为h，大柱体柱截面边长为a，小柱体柱截面边长为b，现将大小柱体串联接在电压U上，已知通过导体电流方向如图，大小为I，则导体电阻率为（　　）

　 A． ρ=
B． ρ=
C． ρ=
D． ρ=

6、图甲所示电路中，A1、A2、A3为相同的电流表，C为电容器，电阻R1、R2、R3的阻值相同，线圈L的电阻不计．在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化如图乙所示，则在t1～t2时间内（　　）

　 A． 电流表A1的示数比A2的小 B． 电流表A2的示数比A3的小

　 C． 电流表A1和A2的示数相同 D． 电流表的示数都不为零

7、如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法错误的是（　　）

　 A． 在图中t=0时刻穿过线圈的磁爱量均为零

　 B． 线圈先后两次转速之比为3：2

　 C． 交流电a的瞬时值为u=10sin5πtV

　 D． 交流电b的最大值为

8、在某控制电路中，需要连成如图1所示的电路，主要由电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及电位器(滑动变阻器)R连接而成，L1、L2是红、绿两个指示灯，当电位器的触头由弧形碳膜的中点逆时针滑向a端时，下列说法中正确的是 (　　)

A．L1、L2两个指示灯都变亮

B．L1、L2两个指示灯都变暗

C．L1变亮，L2变暗

D．L1变暗，L2变亮

9、在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图所示。M是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻RM发生变化，导致S两端电压U增大，装置发出警报，此时（ ）

RM变大，且R越大，U增大越明显????

?B. RM变大，且R越小，U增大越明显

C. RM变小，且R越大，U增大越明显?

D. RM变小，且R越小，U增大越明显

10、如图所示为大型电子地磅电路图，电源电动势为E，内阻不计．不称物体时，滑片P在A端，滑动变阻器接入电路的有效电阻最大，电流较小；称重物时，在压力作用下使滑片P下滑，滑动变阻器有效电阻变小，电流变大，这样把电流对应的重量值刻在刻度盘上，就可以读出被称物体的重量值．若滑动变阻器上A、B间距离为L，最大阻值等于电阻阻值R0，已知两只弹簧的总弹力与形变量成正比，其比例系为k，所称重物的重量G与电流大小I的关系为? （??? ）

A．
B．
?????? C．
???? D．

?11、在xOy平面内有一条抛物线金属导轨，导轨的抛物线方程为y2=4x，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面向里，一根足够长的金属棒ab垂直于x轴从坐标原点开始，以恒定速度v沿x轴正方向运动，运动中始终与金属导轨保持良好接触形成闭合回路，如图甲所示。则图乙所示图象中能表示回路中感应电动势大小随时间变化的图象是（?? ）

12、在图甲、乙、丙三图中，除导体棒ab可动外，其余部分均固定不动，甲图中的电容器C原来不带电．设导体棒、导轨和直流电源的电阻均可忽略，导体棒和导轨间的摩擦也不计．图中装置均在水平面内，且都处于方向垂直水平面(即纸面)向下的匀强磁场中，导轨足够长．今给导体棒ab一个向右的初速度，在甲、乙、丙三种情形下导体棒动的最终运动状态是（???? ）

A．三种情形下导体棒ab 最终均做匀速运动

B．甲、丙中，ab 棒最终将以不同的速度做匀速运动：乙中ab棒最终静止

C．甲、丙中，ab 棒最终将以相同的速度做匀速运动：乙中ab棒最终静止

D．三种情形下导体棒ab最终均静止

13、一个半径为r、质量为m、电阻为R的金属圆环，用一根长为L的绝缘细绳悬挂于O点，离O点下方L／2处有一宽度为L/4，垂直纸面向里的匀强磁场区域，如图所示。现使圆环从与悬点O等高位置A处由静止释放（细绳张直，忽略空气阻力），摆动过程中金属环所在平面始终垂直磁场，则在达到稳定摆动的整个过程中金属环产生的热量是（?? ）

A．mgL?? ?????

B．mg（L/2+r）??

C．mg（3L/4+r）???

D．mg（L+2r）

14、（2012河北衡水第五次调研）如右图所示，有一矩形线圈，面积为S，匝数为N，内阻为r，绕垂直磁感线的对称轴OO/以角速度ω匀速转动，从图示位置转900的过程中，下列说法正确的是（ ）

A． 通过电阻R的电量

B．通过电阻R的电量Q=

C．外力做功平均功率P=

D．从图示位置开始计时，则感应电动势随时间变化的规律为e＝NBSωsinωt

15、如图所示，以o 点为圆心的圆周上有六个等分点a、b、c、d、e、f。等量正、负点电荷分别放置在a、d 两点时，在圆心o 产生的电场强度大小为E。现仅将放于a 点的正点电荷改放于其他等分点上，使o 点的电场强度改变，则下列判断正确的是（ ）

A．移至c 点时，o 点的电场强度大小仍为E，沿oe 方向

B．移至b 点时，o 点的电场强度大小为
，沿oc 方向

C．移至e 点时，o 点的电场强度大小为
，沿oc 方向

D．移至f 点时，o 点的电场强度大小为
，沿oe 方向

16、用绝缘细线悬挂一个质量为m、带电荷量为＋q的小球，让它处于如图所示的磁感应强度为B的匀强磁场中．由于磁场运动，小球静止在如图所示位置，这时悬线与竖直方向夹角为α，并被拉紧，则磁场的运动速度和方向可能是(　　)

A．v＝
，水平向右???????? B．v＝
，水平向左

C．v＝
，竖直向上???? D．v＝
，竖直向下

17、如图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器。升压变压器T1 的原、副线圈匝数之比为n1∶n2 = 1∶10，在T1 的原线圈两端接入一正弦交流电，输电线的总电阻为2 r = 2 Ω，降压变压器T2 的原、副线圈匝数之比为n3∶n4 = 10∶1，若T2 的“用电设备”两端的电压为U4 = 200 V 且“用电设备”消耗的电功率为10 kW,不考虑其它因素的影响，则（ ）

A．T1 的副线圈两端电压的最大值为2010
V

B．T2 的原线圈两端的电压为2000V

C．输电线上损失的电功率为50 W

D．T1 的原线圈输入的电功率为10.1 kW

18、如图所示，图甲中M为一电动机，当滑动变阻器R的触头从一端滑到另一端的过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙所示．已知电流表读数在0.2A以下时，电动机没有发生转动．不考虑电表对电路的影响，以下判断错误的是（　　）

A． 电路中电源电动势为3.6V

B． 变阻器向右滑动时，V2读数逐渐减小

C． 此电路中，电动机的最大输出功率减小

D． 变阻器的最大阻值为30Ω

19、如图所示，电流表A1(0-3A)和A2(0—0．6A)是由两个相同的电流计改装而成，现将这两个电流表并联后接人电路中．闭合开关S，调节滑动变阻器，下列说法中正确的是：（ ）

A．A1、A2的读数之比为1：1

B．Al、A2的读数之比为5：1

C．A1、A2的指针偏转角度之比为1：1

D．Al、A2的指针偏转角度之比为1．5

20、如图，电路中定值电阻阻值
大于电内阻阻值
。将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表
、
、
示数变化量的绝对值分别为
、
、
，理想电流表
示数变化量的绝对值为
，则（???? ）

A．
的示数减小???????????B．
大于

C．
与
的比值等于
????D．电的输出功率一定增大

21、1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”。实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示。实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后。下列说法正确的是（??? ）

A．圆盘上产生了感应电动势

B．圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动

C．在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化

D．圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动

22、如图所示，平行金属导轨与水平面间的倾角为θ，导轨电阻不计，与阻值为R的定值电阻相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面，磁感强度为B．有一质量为m长为l的导体棒从ab位置获平行斜面的大小为v的初速向上运动，最远到达a /b /的位置，滑行的距离为s，导体棒的电阻也为R，与导轨之间的动摩擦因数为μ．则（ ）

A．上滑过程中导体棒受到的最大安培力为B2l2v/R

B．上滑过程中电流做功发出的热量为mv2/2－mgs (sinθ＋μcosθ)

C．上滑过程中安培力、滑动摩擦力和重力对导体棒做的总功为mv2/2

D．上滑过程中导体棒损失的机械能为mv2/2－mgs sinθ

二、实验,探究题（8分）

23、现有一量程未准确确定的电压表V1,刻度盘总共有N个小格、且刻度均匀，已知其量程在4.8―6.0 V之间，内阻r1＝15 kΩ。为测定其准确量程U1，实验室提供了如下表所列的器材。要求方法简捷，尽可能减少误差，并能测出多组数据。??

① 某同学设计了如下图所示的电路图, 根据选择的电路图，将下列有关器材连成测量电路。

???????

② 若实验室中没有提供电压表V2,而提供如下器材：电流表A,已知其量程为0.6 A,内阻r =0.5 Ω、 定值电阻R0 =10 Ω。另有一同学设计了如图所示甲、乙、丙三种电路图，你认为应该选择???????????? 电路图进行测量。

③ 若选择②小题中正确的一组来计算电压表V1量程U1，则电压表V1量程的表达式U1＝????????? ,

式中各符号表示的物理量是： ???????????????????????????????????。???

三、综合题（36分）

24、（18分）如图所示，一面积为S的单匝圆形金属线圈与阻值为R的电阻连接成闭合电路，不计圆形金属线圈及导线的电阻．线圈内存在一个方向垂直纸面向里、磁感应强度大小均匀增加且变化率为k的磁场Bt．电阻R两端并联一对平行金属板M、N，两板间距为d，N板右侧xOy坐标系（坐标原点O在N板的下端）的第一象限内，有垂直纸面向外的匀强磁场，磁场边界OA和y轴的夹角∠AOy=45°，AOx区域为无场区．在靠近M板处的P点由静止释放一质量为m、带电荷量为+q的粒子（不计重力），经过N板的小孔，从点Q（0，L）垂直y轴进入第一象限，经OA上某点离开磁场，最后垂直x轴离开第一象限．求：

（1）平行金属板M、N获得的电压U；

（2）粒子到达Q点时的速度大小

（3）yOA区域内匀强磁场的磁感应强度B；

（4）粒子从P点射出到到达x轴的时间．

25、(18分)如图甲所示，表面绝缘、倾角q=30°的斜面固定在水平地面上，斜面的顶端固定有弹性挡板，挡板垂直于斜面，并与斜面底边平行。斜面所在空间有一宽度D=0.40m的匀强磁场区域，其边界与斜面底边平行，磁场方向垂直斜面向上，磁场上边界到挡板的距离s=0.55m。一个质量m=0.10kg、总电阻R=0.25W的单匝矩形闭合金属框abcd，放在斜面的底端，其中ab边与斜面底边重合，ab边长L=0.50m。从t=0时刻开始，线框在垂直cd边沿斜面向上大小恒定的拉力作用下，从静止开始运动，当线框的ab边离开磁场区域时撤去拉力，线框继续向上运动，并与挡板发生碰撞，碰撞过程的时间可忽略不计，且没有机械能损失。线框向上运动过程中速度与时间的关系如图乙所示。已知线框在整个运动过程中始终未脱离斜面，且保持ab边与斜面底边平行，线框与斜面之间的动摩擦因数m=
/3，重力加速度g取10 m/s2。

(1)求线框受到的拉力F的大小；

(2)求匀强磁场的磁感应强度B的大小；

(3)已知线框向下运动通过磁场区域过程中的速度v随位移x的变化规律满足v＝v0-
(式中v0为线框向下运动ab边刚进入磁场时的速度大小，x为线框ab边进入磁场后对磁场上边界的位移大小)，求线框在斜面上运动的整个过程中产生的焦耳热Q。

物理参考答案

一、选择题

1、【答案】D

【命题立意】本题旨在考查物理史实、研究方法及物理量的理解。

【解析】感应电动势和磁通量变化的快慢有关，与磁通量变化的多少无关；加速度是由合力产生的，与速度变化无关。

【举一反三】
？

??????

2、C

3、解：U﹣I图象中与U轴的交点表示电源的电动势，斜率表示内阻，电动势E1=E2，内阻r1＞r2，

由U﹣I图象与I轴的交点表示短路电流，故发生短路时的电流I1＜I2，故A正确，BCD错误；

故选：A．

4、解：由图甲所示电路图可知，电流表采用外接法，由于电压表的分流作用，使所测电流偏大，实验误差来源于电压表分流，当电压表内阻远大于待测定值阻值时采用该电路误差 较小，故①③错误；

由图乙所示电路图可知，电流表采用内接法，由于电流表的分压作用，所测电压偏大，试验误差是由电流表的分压造成的，当待测电阻阻值远大于电流量表内阻时，用该电路试验误差较小，故②④正确，故B正确；

故选：B．

5、【考点】： 电阻定律．

【分析】： 分析两电阻之间的大小关系，再由串并联电路的规律可得出电流大小；由电阻定律即可求得电阻率．

【解析】： 解：由电阻定律可知：R=
可知：

两导体的电阻Ra=Rb=
；

两电阻串联，分压相等，则a两端的电压为
；

由欧姆定律可知：Ra=
=

解得：ρ=
；

故选：A．

【点评】： 本题要注意电阻定律的应用，明确电阻的大小与电阻率和厚度的关系，明确电阻微型化的依据．

6、【考点】： 变压器的构造和原理．

【专题】： 交流电专题．

【分析】： 由图可知副线圈电路中的磁通量的变化情况，则由电磁感应可得出产生的感应电流；根据电容器及电感器的性质可得出各表的电流大小．

【解析】： 解：原线圈中磁场如乙图所示均匀变化，故副线圈中的磁通量均匀变化，故副线圈中产生恒定的电流，因线圈电阻不计，故线圈L对恒定电流没有阻碍作用，所以电流表A1和A2的读数相同，而电容器“通交隔直”，所以电流表A3的读数为0．故ABD错误，C正确；

故选：C．

【点评】： 本题综合考查电磁感应及电容器、电感器的工作原理，要求能记清电容、电感在交流电路和直流电路的作用的不同点；不难．

7、【考点】： 交流的峰值、有效值以及它们的关系．

【专题】： 交流电专题．

【分析】： 根据图象可以知道交流电的最大值和交流电的周期，根据交流电周期之间的关系可以求得线圈的转速之间的关系和交流电的瞬时值表达式．

【解析】： 解：A、由图可知，t=0时刻线圈均在中性面，穿过线圈的磁通量最大，所以A错误；

B、由图象可知TA：TB=2：3，故nA：nB=3：2，所以B正确，

C、由图象可知，交流电a的最大值为10V，角速度为ω=
=
=5π，所以交流电a的瞬时值为u=10sin5πtV，所以C正确；

D、交流电最大值Um=NBSω，故Uma：Umb=3：2，故
，D正确．

本题选错误的，故选A．

【点评】： 本题考查的是学生读图的能力，根据图象读出交流电的最大值和周期，同时要掌握住交变电流的产生的过程．

8、B

9、

10、B 由二力平衡可得重物重量大小等于两根弹簧力大小，即：
，结合闭合电路的欧姆定律可知：在
，联解两式可知B项正确。

11、B

12、B

13、C

14、.答案：BC解析：从图示位置转900的过程中，磁通量变化△Ф=BS，通过电阻R的电量Q=I△t=
△t=N
=
，选项A错误B正确；矩形线圈绕垂直磁感线的对称轴OO/以角速度ω匀速转动，产生的感应电动势最大值Em=NBSω，感应电流有效值为I=
，外力做功平均功率P=EI=I2(R+r)=
，选项C正确；从图示位置开始计时，则感应电动势随时间变化的规律为e＝NBSωsin(ωt+π/2),选项D错误。

15、C

16、C

二、多项选择

17、ABC

18、BC

【命题立意】本题旨在考查电功、电功率；闭合电路的欧姆定律。

【解析】A、由电路图甲知，电压表V2测量路端电压，电流增大时，内电压增大，路端电压减小，所以最上面的图线表示V2的电压与电流的关系．此图线的斜率大小等于电源的内阻，为 r=
Ω=2Ω

当电流 I=0.1A时，U=3.4V，则电源的电动势 E=U+Ir=3.4+0.1×2V=3.6V，故A正确：

B、变阻器向右滑动时，R阻值变大，总电流减小，内电压减小，路端电压即为V2读数逐渐增大，故B错误；

C、由图可知，电动机的电阻 rM=
Ω=4Ω．

当I=0.3A时，U=3V，电动机输出功率最大，最大为 P=UI﹣I2rM=3V×0.3A﹣（0.3A）2×4Ω=0.54W，此电路中，变阻器向右滑动时，R阻值变大，总电流减小．电动机的最大输出功率减小；变阻器向左滑动时，R阻值变小，总电流增大．电动机的最大输出功率增大，故C错误；

D、当I=0.1A时，电路中电流最小，变阻器的电阻为最大值，所以 R=﹣r﹣rM=（
﹣2﹣4）Ω=30Ω，故D正确．

本题选错误的，故选：BC。

【易错警示】本题考查对物理图象的理解能力，可以把本题看成动态分析问题，来选择两电表示对应的图线．对于电动机，理解并掌握功率的分配关系是关键。

19、【答案】BC

【命题立意】本题旨在考查电表的改装

【解析】电流表A1(0-3A)和A2(0—0．6A)是由两个相同的电流计改装而成，都是并联电阻，在图中两电流计也是并联的，所以C正确；它们的量程之比为5：1，即总电阻之比为1：5，所以并为联时读数之5：1

【举一反三】当串联时读数之比、偏转角度之比各是多少 ？

20、【答案】BC

【命题立意】 本题旨在考查闭合电路的欧姆定律。

【解析】A、据题理想电压表内阻无穷大，相当于断路．理想电流表内阻为零，相当短路，所以R与变阻器串联，电压表V1、V2、V3分别测量R、路端电压和变阻器两端的电压．当滑动变阻器滑片向下滑动时，接入电路的电阻减小，电路中电流增大，则A的示数增大，故A错误；B、根据闭合电路欧姆定律得：U2=E-Ir，则得：
=r；
=R，据题：R＞r，则
＞
，故△V1大于△V2．故B正确；C、根据闭合电路欧姆定律得：U3=E-I（R+r），则得：
=R+r，故C正确；D、当外电阻等于内电阻时，电的输出功率最大，滑片向下运动，滑动变阻器与R并联后电阻不确定于内阻r的关系，故无法确定输出功率的变化，故D错误，故选BC。

【易错警示】理想电压表内阻无穷大，相当于断路．理想电流表内阻为零，相当短路．分析电路的连接关系，根据欧姆定律分析．本题是电路的动态分析问题，关键要搞清电路的结构，明确电表各测量哪部分电路的电压或电流，根据闭合电路欧姆定律进行分析。

21、AB

22、BD

三、实验,探究题

23、① 如图????????

?

②乙

③
? ??? ?

I为电流表A的读数,

N1为电压表V1的指针偏转格数

四、综合题

24、解：根据法拉第电磁感应定律，闭合线圈产生的感应电动势为：

? E=
=
=kS? ①

因平行金属板M、N与电阻并联，故M、N两板间的电压为：

? U=UR=E=kS? ②

（2）带电粒子在M、N间做匀加速直线运动，有

? qU=
mv2 ③

所以：v=

（3）带电粒子进入磁场区域的运动轨迹如图所示，有

? qvB=m
? ④

由几何关系可得：

? r+rcot45°=l? ⑤

联立②③④⑤得：B=
；

（4）粒子在电场中做匀加速直线运动，则有

? d=
at12

根据牛顿第二定律得：q
=ma

粒子在磁场中，有：

? T=

? t2=
T

粒子在第一象限的无场区中，有

? s=vt3

由几何关系得：s=r

粒子从P点射出到到达x轴的时间为：

? t=t1+t2+t3

联立以上各式可得：

? t=（2d+
）
；

答：（1）平行金属板M、N获得的电压U为kS；

（2）粒子到达Q点时的速度大小是
；

（3）yOA区域内匀强磁场的磁感应强度B=
；

（4）粒子从P点射出到到达x轴的时间为（2d+
）

25、【答案解析】（1）1.5N（2）0.50T（3）0.45J． 解析：解析：

(1)由v-t图象可知，在0～0.4s时间内线框做匀加速直线运动，进入磁场时的速度为v1=2.0m/s，所以在此过程中的加速度a=
=5.0m/s2??

由牛顿第二定律有F-mgsinq -m mgcosq=ma????? ??????

解得F=1.5 N???????????????????????????????????? ???

(2)由v-t图象可知，线框进入磁场区域后以速度v1做匀速直线运动，

通过线框的电流I=
=
??????? ??????????????

线框所受安培力F安=BIL??? ???????????????????????

对于线框匀速运动的过程，由力的平衡条件有F=mgsinq+μmgcosq+
解得B=0.50T ???????????????????????????

(3)由v-t图象可知，线框进入磁场区域后做匀速直线运动，并以速度v1匀速穿出磁场，说明线框的宽度等于磁场的宽度D=0.40m?? ?????????

线框ab边离开磁场后做匀减速直线运动，到达档板时的位移为s-D=0.15m? ??

设线框与挡板碰撞前的速度为v2，由动能定理，有

-mg(s-D)sinq-μmg(s-D)cosq=
?????????

解得v2=
=1.0 m/s?? ????

线框碰档板后速度大小仍为v2，线框下滑过程中，由于重力沿斜面方向的分力与滑动摩擦力大小相等，即mgsinθ=μmgcosθ=0.50N，因此线框与挡板碰撞后向下做匀速运动，ab边刚进入磁场时的速度为v2=1.