2022-2023学年新疆维吾尔自治区喀什第六中学高三上学期9月实用性考卷物理试题含解析

2022-2023学年新疆维吾尔自治区喀什第六中学高三上学期9月实用性考卷物理试题物理试题

注意事项∶

1.答题前，考生务必用黑色碳素笔将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号在答题卡上填写清楚。

2.每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。在试题卷上作答无效。

3.考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。满分100分，考试用时90分钟。

一、单选题（本大题共6小题，每小题5分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）

1. 如图，圆筒形铝管竖直置于水平桌面上，一磁块从铝管的正上方由静止下落，穿过铝管落到桌面上，下落过程中磁块不与管壁接触．忽略空气阻力，则在下落过程中（   ）

A. 磁块做自由落体运动

B. 磁块的机械能守恒

C. 铝管对桌面的压力大于铝管的重力

D. 磁块动能的增加量大于其重力势能的减少量

【答案】C

【解析】

【详解】A．磁铁在铝管中运动的过程中，虽不计空气阻力，但在过程中，出现安培力作负功现象，从而磁块不会做自由落体运动，故A错误；

BD．磁铁在整个下落过程中，除重力做功外，还有产生感应电流对应的安培力做功，导致减小的重力势能，部分转化动能外，还有产生内能．故机械能不守恒；同时增加的动能小于重力势能的减小量，故BD错误；

C．磁铁在整个下落过程中，由楞次定律中来拒去留规律可知，铝管受向下的作用力，故铝管对桌面的压力一定大于铝管的重力，故C正确；

故选C。

2. 如图所示，a、b为两个闭合圆形线圈，用相同材料粗细均匀的导线制成，半径Ra＝2Rb，图示区域内有垂直纸面向外的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，则（     ）

A. 两线圈内产生逆时针方向的感应电流

B. a、b线圈中感应电动势之比为2：1

C. a、b线圈中感应电流之比为4：1

D. a、b线圈消耗的电功率之比为8：1

【答案】D

【解析】

【详解】A．根据楞次定律可知，原磁场向外增大，则感应电流的磁场与原磁场方向相反，因此感应电流为顺时针；故A错误；

B．根据法拉第电磁感应定律可知，；因此电动势之比为4：1；故B错误；

C．线圈中电阻，故电阻之比为2：1；由欧姆定律可知，I=E/R；则电流之比为2：1； 故C错误；

D．电功率P=E2/R，电动势之比为4：1；电阻之比为2：1；则电功率之比为8：1；故D正确．

3. 下面说法中不正确的是（　　）

A. 传感器一般不能直接带动执行机构实现控制动作

B. 力传感器的敏感元件是应变片

C. 应变片能把物体形变转变为电压

D. 双金属片两层金属的膨胀系数完全相同

【答案】D

【解析】

【详解】A．传感器输出信号比较微弱，一般不能直接带动执行机构实现控制动作，A正确，不符题意；

BC．力传感器中的应变片在力的作用下发生形变，输出相应的电压信号，BC正确，不符题意；

D．双金属片两层金属膨胀系数不同，在温度升高时才会发生弯曲，D错误，符合题意。

故选D。

4. 输电导线的电阻为R，输送电功率为P，现在分别用和两种电压来输电，则两次输电线上损失的功率之比为（   ）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】由题意知输送的功率一定，由

可知

则

知输电线上损失的电功率与电压的平方成反比，故

故C正确，ABD错误。

故选C。

5. 如图所示，矩形线圈切割磁感线产生的交流电压，将其接在理想变压器原线圈上，导线上接入阻值的电阻，原、副线圈匝数之比，副线圈上的滑动变阻器的最大阻值为，且其滑动触头可上下安全调节，其余电阻不计，电路中电表均为理想交流电表，下列说法正确的是（　　）

A. 时刻，矩形线圈垂直于中性面

B. 滑动变阻器的阻值为时，其消耗的功率最大，最大值为4.5W

C. 若将滑动触头从最下端滑到最上端，R消耗的功率先增大后减小再增大

D. 若维持滑动变阻器消耗功率最大的电路状态，则1分钟内r产生的焦耳热为300J

【答案】B

【解析】

【详解】A．时刻电动势为零，线圈磁通量最大，矩形线圈位于中性面，A错误；

BC．滑动变阻器滑动触头从最下端逐渐向上移动，电阻R接入电路的阻值逐渐减小，设流经r的电流为，根据

可得

原线圈两端的电压

可得副线圈两端的电压

R消耗的功率

当时

此时

所以从最下端滑到最上端的过程中，R消耗的功率先增大后减小，B正确，C错误；

D．原线圈电流，则1分钟内r产生的焦耳热

D错误。

故选B。

6. 如图所示，光滑水平导轨置于磁场中，磁场的磁感应强度为B，左侧导轨间距为l，右侧导轨间距为2l，导轨均足够长。质量为m的导体棒ab和质量为2m的导体棒cd均垂直于导轨放置，处于静止状态。ab的电阻为R，cd的电阻为2R，两棒始终在对应的导轨部分运动，两金属棒始终与导轨垂直且接触良好，导轨电阻不计。现瞬间给cd一水平向右的初速度，则此后的运动过程中下列说法不正确的是（　　）

A. ab棒最终的速度

B. 全过程中，通过导体棒cd的电荷量为

C. 从cd获得初速度到二者稳定运动，此过程系统产生的焦耳热为

D. 导体棒ab和cd组成的系统动量守恒

【答案】D

【解析】

【详解】A．当导体棒和产生的电动势相等时，两棒都做匀速直线运动，则有

对棒，由动量定理得

对棒，由动量定理得

联立解得

故A正确，不符合题意；

B．对棒，有

又

联立解得

故B正确，不符合题意；

C．由能量守恒定律得，整个回路产生的焦耳热

解得

故C正确，不符合题意；

D．导体棒和的长度不一样，所以受到的安培力大小不相等，系统合力不为零，所以导体棒ab和cd组成的系统动量不守恒，故D错误，符合题意。

故选D。

二、多选题（本大题共4小题，每小题6分，共24分）

7. 在如图所示的电路中，L是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，、和是三个完全相同的灯泡，E是内阻不计的电源.在t=0时刻，闭合并关S，电路稳定后在时刻断开开关S.规定以电路稳定时流过、的电流方向为正方向，分别、表示流过和的电流，则图中能定性地描述电流、随时间t变化关系的是（）

A.  B.  C.  D.

【答案】BC

【解析】

【详解】闭合开关S，流过L1的电流逐渐增大，流过L2的电流瞬间增大为最大；电路稳定时，I1＞I2，电流方向均是正方向;t1时刻断开开秀S后，L1、L2和L3 形成闭合回路，流过L1电流方向不变，大小逐渐减小，流过L2的电流方向反向，即发生突变，其大小也突然增大到，并从逐渐减小到零.选项B、C正确.

8. 如图甲所示，质量为m的物块放在升降机的底板上，随升降机一起由静止开始沿竖直方向做匀变速直线运动，物块对升降机底板的压力大小为F、升降机的速度大小为v，由牛顿第二定律可知： 。若升降机每次以不同的加速度做匀变速直线运动的距离s相同，物块对升降机压力F与v2的关系图象如图乙所示，则（  ）

A.  B. b=2a C.  D. 当v2=c时，木块一定处于完全失重状态

【答案】AB

【解析】

【详解】A．根据

v2=2as

可得

则有

|F﹣mg|=ma

知图线的纵轴截距表示重力，可得

故A正确；

B．由图可知，c点时牵引力为零，则物体只受重力，此时加速度为g；则b点的加速度也为g；故b=2mg，故b=2a；故B正确；

C．因a、b均为牵引力；而g为加速度，故之比应为质量，不可能为高度，故C错误；

D．c时对应两点，其一点为（c，0），另一点为（c，b），在（c，0）时处于完全失重状态；而在（c，b）为超重状态，故D错误。

故选AB。

9. 无线充电给我们生活带来了很大的方便。图1是手机无线充电器的示意图，其原理如图2所示，当送电线圈接上的正弦交变电流后，会产生一个变化的磁场从而使手机中的受电线圈中产生交变电流，该电流经过其他装置转化为直流电给手机充电，该装置实际上可等效为一个无漏磁的理想变压器。送电线圈的匝数为，受电线圈匝数为，，若手机电阻为，当该装置给手机充电时，下列说法正确的是（    ）

A. 流过原、副线圈的电流之比为

B. 受电线圈两端的输出电压为

C. 充电时流过手机的电流为

D. 保持端输入电压不变，若在充电时玩大型游戏（即增大手机用电功率），则受电线圈的输出电流将变大

【答案】CD

【解析】

【详解】A．流过原、副线圈的电流之比等于原副线圈的匝数比的倒数，即电流比为1:44，选项A错误；

B．受电线圈两端输出电压为

选项B错误；

C．充电时流过手机的电流为

选项C正确；

D．保持端输入电压不变，受电线圈的输出电压不变，则若在充电时玩大型游戏（即增大手机用电功率），则受电线圈的输出电流将变大，选项D正确。

故选CD。

10. 根据实际需要，磁铁可以制造成多种形状，如图就是一根很长的光滑圆柱形磁棒，在它的侧面有均匀向外的辐射状磁场。现将磁棒竖直固定在水平地面上，磁棒外套有一个粗细均匀的圆形金属线圈，金属线圈的质量为m，半径为R，电阻为r，金属线圈所在位置的磁场的磁感应强度大小为B。让金属线圈从磁棒上端由静止释放，经一段时间后与水平地面相碰(碰前金属线圈已达最大速度)并原速率反弹，又经时间t，上升到距离地面高度为h处速度减小到零。下列说法中正确的是（  ）

A. 金属线圈与地面撞击前的速度大小

B. 撞击反弹后上升到最高处h过程中，通过金属线圈某一截面的电荷量

C. 撞击反弹后上升到最高处h的过程中，金属线圈中产生的焦耳热

D. 撞击反弹后上升到最高处h的过程中，通过金属线圈某一截面的电荷量

【答案】ABC

【解析】

【详解】A．线圈第一次下落过程中有

E=B⋅2πRv，，FA=BIL=BI⋅2πR

得安培力大小为

FA=

根据牛顿第二定律得

mg−FA=ma

可知线圈做加速度减小的加速运动，当a=0时，速度最大，代入求得最大速度为

vm=

故A正确；

B．反弹后上升的过程中某一时刻，由牛顿运动定律得

mg+BI⋅2πR=ma

则得

在一段微小时间△t内，速度增量为

通过线圈截面电量为

则

得到

∑△q=∑

又

∑ma△t=∑m△v=mvm=

∑mg△t=mgt1

故

q=

故B正确，D错误；

C．撞击反弹后上升到最高处h的过程中，最大动能一部分转化为重力势能，一部分转化为金属线圈中产生的焦耳热，金属线圈中产生的焦耳热

Q=-mgh=

故C正确

故选ABC。

三、实验题（共15分）

11. 如图所示，在“探究法拉第电磁感应现象”的实验中，电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电表及开关已部分连接．

(1)请使用两根导线，将电路补充完整_______．

(2)此实验中使用的电表是___________．

A.灵敏电流计     B.倍率适宜的欧姆表

(3)在实验时，如果线圈B两端不接任何元件，则线圈B中将______．

A.因电路不闭合，无电磁感应现象

B.有电磁感应现象，但无感应电流，只有感应电动势

C.不能用愣次定律判断感应电动势方向

D.可以用楞次定律判断感应电动势方向

(4)如图所示，若线圈B中产生顺时针方向的感应电流，可能是因为________．

A.线圈A通入顺时针方向的电流，且正从线圈B中取出

B.线圈A通入顺时针方向的电流，且其中的铁芯正被取出

C.线圈A通入顺时针方向的电流，且正将滑动变阻器的阻值调小

D.线圈A通入逆时针方向的电流，且正在断开电源

【答案】    ①.     ②. A    ③. BD    ④. AB

【解析】

【详解】(1)电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A组成第一个回路，线圈A中可产生强弱能够改变的磁场；线圈B与电表组成回路，电表的偏转情况说明线圈B中是否产生感应电流．电路如图：

(2)电表用来判断感应电流是否产生，所以电表应是灵敏电流计，不是欧姆表．故A项正确，B项错误．

(3)AB：线圈B两端不接任何元件，电路不闭合，当线圈B中磁通量变化时，电路无感应电流，有感应电动势．故A项错误，B项正确．

CD：不管电路是否闭合，都可以用楞次定律判断感应电动势方向．故C项错误，D项正确．

(4)A：线圈A通入顺时针方向的电流且正从线圈B中取出，线圈A产生的磁场垂直纸面向里，线圈B中磁通量是向里的减小，线圈B中感应电流的磁场方向向里，线圈B中感应电流方向为顺时针方向．故A项正确．

B：线圈A通入顺时针方向的电流，且其中的铁芯正被取出，线圈A产生的磁场垂直纸面向里，线圈B中磁通量是向里的减小，则线圈B中感应电流的磁场方向向里，线圈B中感应电流的方向为顺时针方向．故B项正确．

C：线圈A通入顺时针方向电流，线圈A产生的磁场垂直纸面向里，正将滑动变阻器的阻值调小，线圈A产生的磁场变强，线圈B中磁通量是向里的增大，则线圈B中感应电流磁场的方向向外，线圈B中感应电流的方向为逆时针方向．故C项错误．

D：线圈A通入逆时针方向的电流，且正在断开电源，线圈A产生的磁场垂直纸面向外，线圈B中磁通量是向外的减小，则线圈B中感应电流磁场的方向向外，线圈B中感应电流的方向为逆时针方向．故D项错误．

12. 实验室备有以下器材：电压传感器、电流传感器、滑动变阻器（阻值变化范围为0～20Ω）、滑动变阻器（阻值变化范围为0～1000Ω）、电动势适当的电源、小灯泡（4V，2W）、开关、导线若干。

（1）要完整地描绘小灯泡的曲线，请在图甲中画出实验电路图，并标出所用滑动变阻器的符号。___________

（2）如果用上述器材测量所给电源的电动势和内阻，实验电路如图丙所示，图中是阻值为9.0Ω的保护电阻，实验中测得多组数据记录在下表中，试在同一坐标系中画出等效电源的图象___________，由图象可求出电源自身内阻约为___________Ω。

（3）若将上述小灯泡直接与电源和保护电阻组成串联电路，如图丁所示，此时小灯泡消耗电功率约为___________W。（结果保留2位有效数字）

【答案】    ①.
    ②.
    ③. 1.0；    ④. 0.82

【解析】

【详解】（1）[1]要描绘小灯泡的伏安特征曲线，电压与电流应从0开始变化，滑动变阻器要采用分压接法，由于小灯泡的阻值较小，电流传感器应用外接法，电路图如下图所示。

（2）[2]根据表中实验数据作出等效电源U-I图象如下图所示

[3]由该图可得，电源内阻

（3）[4]由（2）中U-I图可知，灯泡两端电压为2.1V，电流为0.39A，灯泡的电功率

四、解答题（共31分）

13. 河水流量为4m3/s，水流下落的高度为5m。现在利用它来发电，设所用发电机的总效率为50%，求：

（1）发电机的输出功率。

（2）设发电机的输出电压为350V，在输送途中允许的电阻为4Ω，许可损耗的功率为输出功率5%，问在用户需用电压220V时，所用升压变压器和降压变压器匝数之比（）。

【答案】（1）9.8×104W；（2）133:11

【解析】

【详解】（1）发电机组的输出功率为

（2）设送电电压为U2，送电电流为I，则

解得

而
 

由于升压变压器匝数比

解得

输电线的电流

降压变压器输出电压为

所以降压变压器匝数比

14. 如图所示是一个交流发电机的示意图，线框处于匀强磁场中，已知，，线圈匝数n=100，线圈电阻r=5Ω，外电路负载电阻R=5Ω，线圈以600r/min的转速匀速转动。求：

（1）线圈转动过程中感应电动势的最大值；

（2）从如图示位置开始，感应电动势的瞬时表达式；

（3）从如图示位置开始经秒时，安培表和电压表的读数；

（4）从如图所示位置开始转过90°角的过程中，线圈上产生的热量；

（5）从如图所示位置开始转过90°角的过程中，流过灯泡的电荷量；

（6）线圈转过一周外力所做的功。

【答案】（1）62.8V；（2）；（3）4.44A，22.2V；（4）2.46J；（5）0.1C；（6）19.7J

【解析】

【详解】（1）感应电动势最大值为

（2）电动势瞬时值表达式

（3）电表显示的是有效值，故安培表的读数为

电压表读数为

（4）周期

线圈转过的角度；用时

故线圈上产生的热量为

（5）设从图示位置开始，转过90°角的过程中的通过电阻R电荷量为q，则

又

解得

（6）线圈匀速转动一周的过程中，整体回路产生的热量

，

联立解得

由能量守恒可知，外力做功

15. 相距为的足够长的金属直角导轨如图甲所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面。质量相同的金属细杆、与导轨垂直接触形成闭合回路，细杆与导轨之间的动摩擦因数均为，导轨电阻不计，细杆、电阻分别为，。整个装置处于磁感应强度大小为、方向竖直向上的匀强磁场中。当在平行于水平导轨的拉力作用下从静止开始沿导轨匀加速运动时，杆也同时从静止开始沿导轨向下运动。测得拉力与时间的关系如图乙所示。（）

（1）求杆的加速度大小和质量；

（2）当杆达到最大速度时，求杆的速度大小；

（3）若从开始到杆达到最大速度的过程中拉力做了的功，求该过程中杆所产生的焦耳热。

【答案】（1）10m/s2；0.1kg；（2）1m/s；（3）2.94J

【解析】

【详解】（1）ab杆在t时刻所受安培力大小为

   ①

对ab杆根据牛顿第二定律有

   ②

由①②可得

   ③

结合F-t图像解得

a=10m/s2   ④

m=0.1kg   ⑤

（2）当cd杆速度最大时，根据平衡条件有

   ⑥

解得

v1=2m/s   ⑦

从开始到cd杆达到最大速度所经历的时间为

   ⑧

此过程中ab杆运动的位移大小为

   ⑨

设此过程中回路中的平均感应电流为，对cd杆根据动量定理有

   ⑩

根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律综合得

   ⑪

联立⑧⑨⑩⑪解得

   ⑫

（3）对ab杆根据功能关系可得从开始到 cd 杆达到最大速度的过程中回路中产生的总焦耳热为

   ⑬

根据焦耳定律可得

   ⑭