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江西省于都县第三中学2015-2016学年高二物理第四次月考试题


于都三中 2015--2016 学年度高二下学期第四次月考物理卷
一、选择题: (1-6 题单选,7-10 题多选,每小题 4 分,共 40 分) 1.远距离输送一定功率的交流电,把输送电压提高到原来的 n 倍,则( A.输电线上的电压损失减少到原来的 B.输电线上的电压损失减少到原来的 倍 )

C.输电线上的电能损失减少到原来的 D.输电线上的电能损失不变 2. 分别用波长为 λ 和 的单色光照射同一金属板, 发出的光电子的最大初动能之比为 1: )

2,以 h 表示普朗克常量,c 表示真空中的光速,则此金属板的逸出功为( A. B. C. D.

3.如图所示,L 为电感线圈,C 为电容器,A、B 为两只相同的灯泡,将它们接在电压为 u 的交流电源上,两只灯泡的亮度一样.若保持电源电压不变,而将电源频率增大,下列说法 中正确的是( )

A.两灯泡的亮度不变 B.A 灯泡亮度不变,B 灯泡变亮 C.A 灯泡变暗,B 灯泡变亮 D.A 灯泡变亮,B 灯泡变暗 4.处于基态的氢原子受到某种单色光的照射时,只激发出波长为 λ 1、λ 2、λ 3 的三种单色 光,且 λ 1>λ 2>λ 3,则照射光的波长为( ) A. B.

C.λ 2+λ 3 D.λ 1 5.如图所示为理想变压器,三个灯泡 L1、L2、L3 都标有“4V,4W”,灯泡 L4 标有“4V,8W”, 若它们都能正常发光,则变压器原、副线圈匝数比 n1:n2 和 ab 间输入电压为( )[来源:学科网]

A.2:1,16V B.2:1,20V C.1:2,16V D.1:2,20V 6.如图所示的电路中,a、b、c 为三盏完全相同的灯泡,L 是一个自感系数很大、直流电阻 为零的自感线圈,E 为电源,S 为开关.关于三盏灯泡,下列说法正确的是( )

1

A.合上开关,c、b 先亮,a 后亮 B.合上开关一会后,b 比 a 亮 C.断开开关,b、c 同时熄灭,a 缓慢熄灭 D.断开开关,c 马上熄灭,a 闪一下后和 b 一起缓慢熄灭 7.如图所示,abcd 为用粗细均匀的同种材料制成的金属线框,其中 ab 的长度只有 bc 长度 的一半. 现将线框放在水平光滑绝缘的桌面上, 在外力 F 的作用下让线框以速度”匀速穿过 右边两个磁感应强度大小相等、方向相反的磁场区域.若以图示位置开始计时,规定逆时针 电流方向为正, 磁感线向下穿过线框时的磁通量为正. 则下列关于回路电流 i、 外力 F 大小、 c b 间的电势差 Ucb 及穿过线框的磁通量 φ 随时间变化的图象正确的是( )

A.

B.

C.

D.

8. 甲、 乙两球在光滑的水平面上, 沿同一直线同一方向运动, 它们的动量分别为 p 甲=5kg?m/s, p 乙=7kg?m/s,已知甲的速度大于乙的速度,当甲追上乙发生碰撞后,乙球的动量变为 10kg?m/s,则甲、乙两球的质量 m 甲:m 乙的关系可能是( ) A. B. C. D. [来源:Z-xk.Com]

9.如图所示是小型交流发电机的示意图,线圈绕垂直于磁场方向的水平轴 OO′沿逆时针方 向匀速转动, 线圈的匝数为 n、 电阻为 r, 外接电阻为 R, 交流电流表 A. 线圈从图示位置 (线 圈平面平行于电场方向)开始转过 时的感应电流为 I.下列说法中正确的有( )

2

A.电流表的读数为 2I B.转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为 C.从图示位置开始转过 的过程中,通过电阻 R 的电荷量为

D.线圈转动一周的过程中,电阻 R 产生的热量为 10.A、B 两圆环置于同一水平面上,其中 A 均匀带电,B 为导体环.当 A 按如图所示的方向 绕中心转动过程中,B 环产生了如图所示方向的感应电流,则( )

A.A 可能带正电且转速减小 C.A 可能带负电且转速减小

B.A 可能带正电且转速增大 D.A 可能带负电且转速增大

二、填空题(每空 3 分,24 分) 11.质量相同的两物体,并列地静止在光滑水平面上,今给其中甲物体以瞬时冲量 I 作用, 同时以恒力 F 推动乙物体,I 与 F 作用方向相同,则要经过时间 ,两物体再次 相遇,在此过程中力 F 对乙的冲量大小为 . 12.动能相等的两物体 A、B 在光滑水平面上沿同一直线相向而行,它们的速度大小之比 vA: vB=4:1,则动量之比 PA:PB= ;两者碰后粘在一起运动,其总动量大小与 A 原 来动量大小之比 P:PA= .[来源:学.科网ZXK] 13.如图 1 所示的装置研究光电效应现象,当用光子能量为 5eV 的光照射到光电管上时,测 得电流计上的示数随电压变化的图象如图 2 所示. 则光电子的最大初动能为 J, 金属的逸出功为 J.

14.质量为 m=100kg 的小船静止在水面上,水的阻力不计,船上左、右两端各站着质量分别 为 m 甲=40kg,m 乙=60kg 的游泳者,当甲朝左,乙朝右,同时以相对河岸 3m/s 的速率跃入水

3

中时,小船运动方向为 m/s.

(填“向左”或“向右”) ;运动速率为

三、计算题(每题 9 分,共 36 分) 15.图(a)是一理想变压器的电路连接图,图(b)是原线圈两端所加的电压随时间变化的 关系图象,已知电压表的示数为 20V,两个定值电阻的阻值 R 均为 10Ω ,则: (1)求原、副线圈的匝数比; (2)将开关 S 闭合,求原线圈的输入功率; (3)若将电流表 A2 换成一只具有单向导电性的二极管,求电压表示数.

16.如图所示,水平地面上静止放置一辆小车 A,质量 mA=4kg,上表面光滑,小车与地面间 的摩擦力极小,可以忽略不计,可视为质点的物块 B 置于 A 的最右端,B 的质量 mB=2kg,现 对 A 施加一个水平向右的恒力 F=10N,A 运动一段时间后,小车左端固定的挡板与 B 发生碰 撞, 碰撞时间极短, 碰后 A、 B 粘合在一起, 共同在 F 的作用下继续运动, 碰撞后经时间 t=0.6s, 二者的速度达到 vt=2m/s,求[来源:学.科网ZXK] (1)A 开始运动时加速度 a 的大小; (2)A、B 碰撞后瞬间的共同速度 v 的大小; (3)A 的上表面长度 l.

17.如图所示,一根粗细均匀的长为 4L 直杆竖直固定放置,其上套有 A、B 两个可看做质点 的小圆环 A、B,质量分别为 mA=4m,mB=m,杆上 P 点上方是光滑的且长度为 L;P 点下方是粗 糙的,杆对两环的滑动摩擦力大小均等于环各自的重力.开始环 A 静止在 P 处,环 B 从杆的 顶端由静止释放,B 与 A 发生碰撞的时间极短,碰后 B 的速度方向向上,速度大小为碰前的 .求: (1)B 与 A 发生第一次碰撞过程是否有机械能损失. (2)通过计算说明 B 与 A 能否在杆上发生第二次碰撞.

4

18.如图,两根电阻不计的平行光滑金属导轨相距 L=0.5m 水平放置,一端与阻值 R=0.3Ω 的电阻相连.导轨 x>0 一侧存在沿 x 方向变化的稳恒磁场,其方向与导轨平面垂直,x=0 处磁场的磁感应强度 B0=1T. 一根质量 m=0.1kg、 电阻 r=0.1Ω 的金属棒垂直置于导轨上. 棒 在外力作用下从 x=0 处以初速度 v0=2m/s 沿导轨向右运动, 运动过程中速度 v 与位移 x 满足 v= 关系,通过电阻的电流保持不变.求:

(1)金属棒运动过程中通过电阻 R 的电流; (2)导轨 x>0 一侧磁感应强度 Bx 随 x 变化关系; (3)金属棒从 x=0 运动到 x=2m 过程中电阻 R 上产生的热量; (4)金属棒从 x=0 运动到 x=2m 过程中外力的平均功率.[来源:学+科网ZXK]

5

参考答案与试题解析 一、选择题: (1-6 题单选,7-10 题多选,每小题 4 分,共 40 分) 1.远距离输送一定功率的交流电,把输送电压提高到原来的 n 倍,则( A.输电线上的电压损失减少到原来的 B.输电线上的电压损失减少到原来的 倍



C.输电线上的电能损失减少到原来的 D.输电线上的电能损失不变 【考点】远距离输电. 2 【分析】 输送的功率一定, 根据 P=UI 和 P 损=I R 可知高压输电的电压、 电流与电能变化情况. 【解答】解:A、输送的功率一定,根据 P=UI,知输电电压越高,输电电流越小,若输送电 压提高到原来的 n 倍,则电流减小到 倍,输电线上的电压损失减少到原来的 ,故 A 错误, B 正确; C、根据 P 损=I R,可知,电线上损失的功率为原来的 故 C 错误,D 也错误; 故选:B. [来源:学科网] 2. 分别用波长为 λ 和 的单色光照射同一金属板, 发出的光电子的最大初动能之比为 1: )
2

倍,则电线上电能即为原来的

倍,

2,以 h 表示普朗克常量,c 表示真空中的光速,则此金属板的逸出功为( A. B. C. D.

【考点】爱因斯坦光电效应方程. 【分析】根据光速、频率、波长之间的关系可知光子的能量为 电效应方程,即可求解. 【解答】解:光子能量为: ① ② ,然后根据爱因斯坦光

根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子的最大初动能为: 根据题意:λ 1=λ , 联立①②③可得逸出 故选 B. ,Ek1:EK2=1:2 ③

,故 ACD 错误,B 正确.

6

3.如图所示,L 为电感线圈,C 为电容器,A、B 为两只相同的灯泡,将它们接在电压为 u 的交流电源上,两只灯泡的亮度一样.若保持电源电压不变,而将电源频率增大,下列说法 中正确的是( )

A.两灯泡的亮度不变 B.A 灯泡亮度不变,B 灯泡变亮 C.A 灯泡变暗,B 灯泡变亮 D.A 灯泡变亮,B 灯泡变暗 【考点】电容器和电感器对交变电流的导通和阻碍作用. 【分析】对于电容器来说能通交流隔直流,而频率越高越容易通过.对于线圈来讲通直流阻 交流,通低频率交流阻高频率交流.[来源:学+科网ZXK] 【解答】解:若保持交流电源的电压不变,使交变电流的频率增大,电容器对其阻碍变小, 线圈对其阻碍变大.所以 A 灯泡将变暗,B 灯泡将变亮. 故选:C. 4.处于基态的氢原子受到某种单色光的照射时,只激发出波长为 λ 1、λ 2、λ 3 的三种单色 光,且 λ 1>λ 2>λ 3,则照射光的波长为( ) A. B.

C.λ 2+λ 3 D.λ 1 【考点】氢原子的能级公式和跃迁. 【分析】根据氢原子能放出三种频率光,判断此时氢原子处在第几能级,然后计算从基态跃 迁到该能级需要多少能量,计算能量时根据能级之简能量差和放出光子能量之间的关系计 算.同时明确频率、波长、光速之间关系. 【解答】解:能放出三种光,说明此时氢原子处在第 3 能级, 从第三能级跃迁到基态时放出光子能量为: E= ,或者 E= + .

能使处于基态氢原子跃迁的光子能量和第三能级与基态之间能级差相等. 故有: = ,λ =λ 3,

或者

=

+

,此时 λ =

,故 A 正确,BCD 错误.

故选:A. 5. 如图所示为理想变压器, 三个灯泡 L1、 L2、 L3 都标有“4V, 4W”, 灯泡 L4 标有“4V, 8W”, [来源:学科网Z-XK] 若它们都能正常发光,则变压器原、副线圈匝数比 n1:n2 和 ab 间输入电压为( )

7

A.2:1,16V B.2:1,20V C.1:2,16V D.1:2,20V 【考点】变压器的构造和原理. 【分析】 L2、 L3 并联后与 L4 串联, 灯泡正常发光. 说明副线圈电压为 10V, 副线圈功率为 20W, 根据电压与匝数成正比, 可以求得副线圈的匝数, 根据变压器的输入的功率和输出的功率相 等可以求得原线圈的输出功率,根据 L1、正常发光得出电流,从而得出 ab 间电压,再求出 原线圈电压,根据电压与匝数成正比,可以求得匝数比 【解答】解:L2、L3 并联后与 L4 串联,灯泡正常发光.可知: U2=8V; P2=4+4+8W=16W, 根据 U1I1=P2 得: U1= V=16V

得:Uab=U1+UL1=16+4=20V n1:n2=16:8=2:1 故选:B 6.如图所示的电路中,a、b、c 为三盏完全相同的灯泡,L 是一个自感系数很大、直流电阻 为零的自感线圈,E 为电源,S 为开关.关于三盏灯泡,下列说法正确的是( )

A.合上开关,c、b 先亮,a 后亮[来源:学科网Z-XK] B.合上开关一会后,b 比 a 亮 C.断开开关,b、c 同时熄灭,a 缓慢熄灭 D.断开开关,c 马上熄灭,a 闪一下后和 b 一起缓慢熄灭 【考点】自感现象和自感系数. 【分析】 根据线圈在电流发生变化会产生自感电动势, 电流增大时自感电动势阻碍电流增大, 电流减小时自感电动势阻碍电减小,相当于电源;并结合欧姆定律分析. 【解答】解:A、刚闭合 S 的瞬间,电源的电压同时加到三个灯上,由于 L 的自感作用,L 瞬间相当于断路,所以电流通过 bc 两个灯,bc 个灯同时亮.随着电流的逐渐稳定,a 灯后 亮,故 A 正确; B、 L 是一个自感系数很大、 直流电阻为零的自感线圈, 所以合上开关一会后, b 和 a 一样亮. 故 B 错误; C、D、闭合 S 待电路达到稳定后,再将 S 断开,c 灯立即熄灭,而 L 与 a、b 灯组成闭合回 路,线圈产生自感电动势,相当于电源,a 和 b 一起缓慢熄灭,由于稳定后 a、b 两个支路 的电流值是相等的,所以 b 灯不会再闪亮一下.故 C 错误,D 错误. 故选:A

8

7.如图所示,abcd 为用粗细均匀的同种材料制成的金属线框,其中 ab 的长度只有 bc 长度 的一半. 现将线框放在水平光滑绝缘的桌面上, 在外力 F 的作用下让线框以速度”匀速穿过 右边两个磁感应强度大小相等、方向相反的磁场区域.若以图示位置开始计时,规定逆时针 电流方向为正, 磁感线向下穿过线框时的磁通量为正. 则下列关于回路电流 i、 外力 F 大小、 c b 间的电势差 Ucb 及穿过线框的磁通量 φ 随时间变化的图象正确的是( )[来源:学*科网]

A.

B.

C.

D.

【考点】导体切割磁感线时的感应电动势. 【分析】由线圈的运动可得出线圈中磁通量的变化;由则由法拉第电磁感应定律及 E=BLV 可得出电动势的变化; 由欧姆定律可求得电路中的电流变化, 根据 U=IR 可以知道电压变化, 根据 F=BIL 可求得安培力的变化; 【解答】解:A、当线圈进入第一个磁场时,由右手定则知电流为逆时针,开始进入第二个 磁场时,电流方向为顺时针,出第二个磁场,电流为逆时针,故 A 错误; B、由 E=BLV 可知,E 保持不变,而开始进入第二个磁场时,两端同时切割磁感线,电动势 应为 2BLV,电流加倍,故每根导体棒受到安培力加培,则 F=2F 安,将变为原来 2 倍,故 B 正确; C、根据 U=IR 和电流方向知刚进入磁场和出磁场时电压相等,b 点电势高,故 Ucb 为负,两 边同时切割磁感线时 c 电动势高,且电压为原来 2 倍,故 C 正确; D、当线框开始进入磁场,磁通量开始增加,当全部进入时达最大;此后向外的磁通量增加, 总磁通减小;当运动到 2.5L 时,磁通量最小为零,故 D 错误; 故选:BC 8. 甲、 乙两球在光滑的水平面上, 沿同一直线同一方向运动, 它们的动量分别为 p 甲=5kg?m/s, p 乙=7kg?m/s,已知甲的速度大于乙的速度,当甲追上乙发生碰撞后,乙球的动量变为 10kg?m/s,则甲、乙两球的质量 m 甲:m 乙的关系可能是( )[来源:学科网Z-XK] A. B. C. D.

9

【考点】动量守恒定律. 【分析】两球碰撞过程遵守动量守恒定律,由动量守恒定律求出碰撞后甲的动量.根据甲球 速度大于乙球速度,以及碰撞过程中总动能不增加,列出不等式,求出甲与乙质量比值的范 围,再进行选择. 【解答】解:因为碰撞前,甲球速度大于乙球速度,则有 根据动量守恒得:p 甲+p 乙=p 甲′+p 乙′, 代入解得 p 甲′=2kg?m/s. 根据碰撞过程总动能不增加,得到: + ≥ + > ,得到 < =

代入解得:



碰撞后两球同向运动,则甲的速度不大于乙的速度,应有: ≤

代入解得:



综合有: ≤ 故选:BD



.故 BD 正确,AC 错误.

9.如图所示是小型交流发电机的示意图,线圈绕垂直于磁场方向的水平轴 OO′沿逆时针方 向匀速转动, 线圈的匝数为 n、 电阻为 r, 外接电阻为 R, 交流电流表 A. 线圈从图示位置 (线 圈平面平行于电场方向)开始转过 时的感应电流为 I.下列说法中正确的有( )

A.电流表的读数为 2I[来源:学科网] B.转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为 C.从图示位置开始转过 的过程中,通过电阻 R 的电荷量为

D.线圈转动一周的过程中,电阻 R 产生的热量为

10

【考点】 交流发电机及其产生正弦式电流的原理; 焦耳定律; 正弦式电流的最大值和有效值、 周期和频率. 【分析】根据感应电流瞬时值表达式求出最大值,再求解有效值,即可得到电流表的读数; 磁通量的最大值 Φ m=BS. 由闭合电路欧姆定律求出感应电动势的最大值 Em, 由公式 Em=nBSω 求解 Φ m.通过电阻 R 的电荷量根据公式 q=n 【解答】解: A、由题有:I=Imcos ,则得感应电流的最大值 Im=2I,有效值 I 有= = I,则电流 求解;热量根据焦耳定律求解.

表的读数为 I,故 A 错误. B、感应电动势的最大值 Em=Im(R+r)=2I(R+r) ,又 Em=nBSω ,磁通量的最大值 Φ m=BS,联 立解得:Φ m=BS= C、从图示位置开始转过 ? = ,故 B 正确. 的过程中,通过电阻 R 的电荷量 q=n =n =n?

,故 C 正确. =( I) R
2

D、线圈转动一周的过程中,电阻 R 产生的热量 Q= 正确. 故选:BCD.

=

,故 D

10.A、B 两圆环置于同一水平面上,其中 A 均匀带电,B 为导体环.当 A 按如图所示的方向 绕中心转动过程中,B 环产生了如图所示方向的感应电流,则( )[来源:学*科网]

A.A 可能带正电且转速减小 B.A 可能带正电且转速增大 C.A 可能带负电且转速减小 D.A 可能带负电且转速增大 【考点】楞次定律. 【分析】A 环转动时产生等效电流,若电流产生的磁场使 B 中的磁通量发生变化,则可以在 B 中产生感应电流;根据楞次定律可判断 A 中带电及转动情况. 【解答】解:由图可知,B 中电流为逆时针,由右手螺旋定则可知,感应电流的磁场向外; 由楞次定律可知,引起感应电流的磁场可能为:向外减小或向里增大; A、若原磁场向里,则 A 中电流应为顺时针,故 A 应带正电,因磁场变强,故 A 中电流应增 大,即 A 的转速应增大,故 A 错误,B 正确; C、若原磁场向外,则 A 中电流应为逆时针,即 A 应带负电,且电流应减小,即 A 的转速应 减小,故 C 正确,D 错误; 故选:BC. 二、填空题(每空 3 分,24 分)

11

11.质量相同的两物体,并列地静止在光滑水平面上,今给其中甲物体以瞬时冲量 I 作用, 同时以恒力 F 推动乙物体,I 与 F 作用方向相同,则要经过时间 ,两物体再次相遇,

在此过程中力 F 对乙的冲量大小为 2I . 【考点】动量定理. 【分析】相遇时两物位移相同,分别应用运动学公式和动量定理公式表示出位移,可以求得 时间和在此过程中力 F 对乙的冲量大小.[来源:学.科网ZXK] 【解答】解:设甲乙的质量都为 m,经过时间 t,甲乙再次相遇,相遇时两物位移相同,对 甲:x=vt= 故答案为: ,对乙:x= ;2I ,联立得 t= ,在此过程中力 F 对乙的冲量大小为 Ft=2I.

12.动能相等的两物体 A、B 在光滑水平面上沿同一直线相向而行,它们的速度大小之比 vA: vB=4:1,则动量之比 PA:PB= 1:4 ;两者碰后粘在一起运动,其总动量大小与 A 原来动 量大小之比 P:PA= 3:1 . 【考点】动量定理. 【分析】抓住动能相等,结合速度之比求出质量之比.结合动量和动能的关系求出动量之 比. 根据动量守恒定律求出碰后粘在一起后的总动量, 从而得出总动量大小与 A 原来动量大 小之比. 【解答】解:根据 16, 根据 P= 知,PA:PB= =1:4, 知,动能相等,A、B 的速度大小之比为 4:1,则质量之比为 1:

由于 A、B 相向而行,规定 B 的方向为正方向,则碰前总动量 P=PB﹣PA=3PA, 碰撞前后动量守恒,则碰撞总动量的大小为 3PA,其总动量大小与 A 原来动量大小之比 P: PA=3:1. 故答案为:1:4;3:1. 13.如图 1 所示的装置研究光电效应现象,当用光子能量为 5eV 的光照射到光电管上时,测 得电流计上的示数随电压变化的图象如图 2 所示.则光电子的最大初动能为 3.2×10﹣ 19 [来源:学.科网ZXK]J,金属的逸出功为 4.8×10﹣19 J.

【考点】光电效应.

12

【分析】该装置所加的电压为反向电压,发现当电压表的示数大于或等于﹣2V 时,电流表 示数为 0,知道光电子点的最大初动能为 2eV,根据光电效应方程 EKm=hγ ﹣W0,求出逸出功. 光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系,而光的强度不会改变光电子的最大初动 能,从而判断是否电流表是否有示数. 【解答】解:由图 2 可知,当该装置所加的电压为反向电压,当电压是﹣2V 时,电流表示 数为 0,知道光电子点的最大初动能为:2eV=3.2×10﹣19J, 根据光电效应方程 EKm=hγ ﹣W0,W0=3eV=4.8×10﹣19J. 故答案为:3.2×10﹣19; 4.8×10﹣19 14.质量为 m=100kg 的小船静止在水面上,水的阻力不计,船上左、右两端各站着质量分别 为 m 甲=40kg,m 乙=60kg 的游泳者,当甲朝左,乙朝右,同时以相对河岸 3m/s 的速率跃入水 中时,小船运动方向为 向左 (填“向左”或“向右”) ;运动速率为 0.6 m/s. 【考点】运动的合成和分解. 【分析】船以及两个人组成的系统在水平方向上不受外力,动量守恒,根据动量守恒定律求 出小船的速度大小和方向. 【解答】解:规定向左为正方向,根据动量守恒定律得: 0=m 甲 v 甲+m 乙 v 乙+mv 代入数据得:0=40×3+60×(﹣3)+100×v 解得:v=0.6m/s.知方向向左,大小为 0.6m/s.[来源:Z-xk.Com] 故答案为:向左,0.6. 三、计算题(每题 9 分,共 36 分) 15.图(a)是一理想变压器的电路连接图,图(b)是原线圈两端所加的电压随时间变化的 关系图象,已知电压表的示数为 20V,两个定值电阻的阻值 R 均为 10Ω ,则: (1)求原、副线圈的匝数比; (2)将开关 S 闭合,求原线圈的输入功率; (3)若将电流表 A2 换成一只具有单向导电性的二极管,求电压表示数.

【考点】变压器的构造和原理. 【分析】 根据图 b 得到输入电压的最大值和频率, 求解出有效值, 根据变压比与匝数成正比, 变流比与匝数成反比求解. 二极管是一种具有单向导电性能的器材,根据有效值的定义求解. 【解答】解: (1)由图象知原线圈电压有效值为: 已知电压表的示数为 20V, 根据电压与匝数成正比知原、副线圈的匝数比是: (2)将开关 S 闭合,副线圈总电阻是 5Ω , = , =200V,

13

所以输出功:P2=

=80W

输入功率等于输出功率,所以原线圈的输入功率是 80W. (3)换成二极管后,电压表两端的电压时间图象如图:

[来源:学科网Z-XK]

设电压表的读数是 U,根据有效值定义得: Q= 解得:U=10 = V. ; ?T

答: (1)原、副线圈的匝数比是

(2)将开关 S 闭合,原线圈的输入功率是 80W; (3)若将电流表 A2 换成一只具有单向导电性的二极管,电压表示数是 10

V.

16.如图所示,水平地面上静止放置一辆小车 A,质量 mA=4kg,上表面光滑,小车与地面间 的摩擦力极小,可以忽略不计,可视为质点的物块 B 置于 A 的最右端,B 的质量 mB=2kg,现 对 A 施加一个水平向右的恒力 F=10N,A 运动一段时间后,小车左端固定的挡板与 B 发生碰 撞, 碰撞时间极短, 碰后 A、 B 粘合在一起, 共同在 F 的作用下继续运动, 碰撞后经时间 t=0.6s, 二者的速度达到 vt=2m/s,求 (1)A 开始运动时加速度 a 的大小; (2)A、B 碰撞后瞬间的共同速度 v 的大小; (3)A 的上表面长度 l.

【考点】动量守恒定律;动量定理. 【分析】 (1)由牛顿第二定律可以求出加速度; (2)由动量定理求出碰撞后的速度; (3)由动量守恒定律与动能定理可以求出 A 上表面的长度. 【解答】解: (1)以 A 为研究对象,由牛顿第二定律得:[来源:学.科网ZXK] F=mAa, 代入数据得:a=2.5m/s2; (2)A、B 碰撞后共同运动过程中,选向右的方向为正,由动量定理得: Ft=(mA+mB)vt﹣(mA+mB)v, 代入数据解得:v=1m/s; (3)A、B 碰撞过程动量守恒,以 A 的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得: mAvA=(mA+mB)v, A 从开始运动到与 B 发生碰撞前,由动能定理得:

14

Fl= mAvA ﹣0, 联立并代入数据得:l=0.45m; 2 答: (1)A 开始运动时加速度 a 的大小为 2.5m/s ; (2)A、B 碰撞后瞬间的共同速度 v 的大小为 1m/s; (3)A 的上表面长度为 0.45m. 17.如图所示,一根粗细均匀的长为 4L 直杆竖直固定放置,其上套有 A、B 两个可看做质点 的小圆环 A、B,质量分别为 mA=4m,mB=m,杆上 P 点上方是光滑的且长度为 L;P 点下方是粗 糙的,杆对两环的滑动摩擦力大小均等于环各自的重力.开始环 A 静止在 P 处,环 B 从杆的 顶端由静止释放,B 与 A 发生碰撞的时间极短,碰后 B 的速度方向向上,速度大小为碰前的 .求: (1)B 与 A 发生第一次碰撞过程是否有机械能损失. (2)通过计算说明 B 与 A 能否在杆上发生第二次碰撞.[来源:学+科网ZXK]

2

【考点】动量守恒定律;机械能守恒定律. 【分析】 (1)由机械能守恒定律求出 B 自由下落 L 时速度,A,B 组成的系统动量守恒列出 等式求出 AB 碰撞后的速度大小,从而判断发生第一次碰撞过程是否有机械能损失. (2)碰撞后 A 匀速下滑,B 做竖直上抛运动,B 返回到 P 点时,速度大小仍然为 vB,此后, B 也做匀速运动,由于 vB>vA,所以 B 与 A 可能会发生第二次碰撞,对物体进行运动分析, 运用运动学公式求解碰撞的位置. 【解答】解: (1)设 B 自由下落 L 时速度为 v0,由机械能守恒定律

得: 设 B 与 A 碰撞后瞬间,B 的速度大小为 vB,A 的速度大小为 vA,A、B 组成的系统动量守恒, 规定向下的方向为正. mBv0=﹣mBvB+mAvA 将 代入上式解得:

15

损失的机械能:

=0,则机械能守恒,

(2)碰撞后 A 匀速下滑,B 做竖直上抛运动,B 返回到 P 点时,速度大小仍然为 vB,此后, B 也做匀速运动,由于 vB>vA,所以 B 与 A 可能会发生第二次碰撞. 设 A、B 第一次碰撞后经时间 t 发生第二次碰撞,B 做竖直上抛运动返回到 P 点经历的时间 为 t1,则: A 的位移:sA=vAt[来源:学科网Z-XK] B 匀速运动的位移:sB=vB(t﹣t1)

由 sA=sB 解得:

因 sA<3L 所以,A、B 能发生第二次碰撞,碰撞的位置在 P 点下方 答: (1)B 与 A 发生第一次碰撞过程没有机械能损失. (2)B 与 A 能在杆上发生第二次碰撞,碰撞的位置在 P 点下方 . .

18.如图,两根电阻不计的平行光滑金属导轨相距 L=0.5m 水平放置,一端与阻值 R=0.3Ω 的电阻相连.导轨 x>0 一侧存在沿 x 方向变化的稳恒磁场,其方向与导轨平面垂直,x=0 处磁场的磁感应强度 B0=1T. 一根质量 m=0.1kg、 电阻 r=0.1Ω 的金属棒垂直置于导轨上. 棒 在外力作用下从 x=0 处以初速度 v0=2m/s 沿导轨向右运动, 运动过程中速度 v 与位移 x 满足 v= 关系,通过电阻的电流保持不变.求:

(1)金属棒运动过程中通过电阻 R 的电流; (2)导轨 x>0 一侧磁感应强度 Bx 随 x 变化关系; (3)金属棒从 x=0 运动到 x=2m 过程中电阻 R 上产生的热量; (4)金属棒从 x=0 运动到 x=2m 过程中外力的平均功率.

【考点】导体切割磁感线时的感应电动势;功率、平均功率和瞬时功率;闭合电路的欧姆定[来源:学科网] 律. 【分析】 (1)由法拉第电磁感应定律与闭合电路欧姆定律相结合,来计算感应电流的大小;

16

(2)由通过电阻的电流保持不变,可知金属棒切割磁感线产生的感应电动势始终相等,即 可求解; (3)由位移时间公式求出 0﹣2s 内棒通过的位移大小,由法拉第电磁感应定律、欧姆定律 和电量公式求解电荷量. (4)依据功能关系,及动能定理可求出外力在过程中的平均功率. 【解答】解: (1) )开始时棒产生的电动势为: E=B0Lv0=1×0.5×2=1V 由闭合电路欧姆定律得回路中的感应电流为: I= = A=2.5A

(2)由通过电阻的电流保持不变,可知金属棒切割磁感线产生的感应电动势始终相等,所 以有:B0Lv0=BxLvx, 解得: (3)金属棒在 x 处所受安培力的大小为: F=BxIL=(x+1)IL=1.25+1.25x 由于安培力与 x 成线性变化,所以在 x=0 到 x=2m 过程中克服安培力做功为: J 克服安培力做功等于在此过程中回路中产生的热量:Q=W=5J 因此电阻 R 上产生的热量: J

(4)设 x=0 到 x=2m 过程外力的平均功率为 ,x=2m 时金属棒的速度为:[来源:学+科网ZXK] m/s 通过电阻的电流保持不变,有:

因此 x=0 到 x=2m 过程用时:

s

由动能定理有:

因此

W

答: (1)金属棒运动过程中通过电阻 R 的电流是 2.5A; (2)导轨 x>0 一侧磁感应强度 Bx 随 x 变化关系为 Bx=x+1; (3)金属棒从 x=0 运动到 x=2m 过程中电阻 R 上产生的热量是 3.75J; (4)金属棒从 x=0 运动到 x=2m 过程中外力的平均功率是 2.41W.

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