
命題學(xué)校:紅安一中 命題教師:涂幼林 審題教師:丁廣華
考試時間:2024年12月18日上午10:30——11:45試卷滿分:100分
注意事項:
1.答題前,先將自己的姓名、準(zhǔn)考證號填寫在試卷和答題卡上,并將準(zhǔn)考證號條形碼粘貼在答題卡上的指定位置。
2.選擇題的作答:每小題選出答案后,用2B鉛筆把答題卡上對應(yīng)題目的答案標(biāo)號涂黑。寫在試卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。
3.非選擇題的作答:用黑色簽字筆直接答在答題卡上對應(yīng)的答題區(qū)域內(nèi)。寫在試卷、草稿紙和答題卡上的非答題區(qū)域均無效。
4.考試結(jié)束后,請將本試卷和答題卡一并上交。
一、選擇題:本題共10小題,每小題4分,共40分。在每小題給出的四個選項中,第1~7題只有一項符合題目要求,第8~10題有多項符合題目要求。每小題全部選對的得4分,選對但不全的得2分,有選錯的得0分。
1. 某款小型加磁器如圖所示,當(dāng)把螺絲刀放入加磁孔時,能使螺絲刀磁化吸引輕質(zhì)鐵釘,當(dāng)把螺絲刀放入消磁孔時,螺絲刀會退磁失去磁性。根據(jù)安培分子電流假說可知( )
A. 磁化時螺絲刀內(nèi)部才產(chǎn)生了分子電流
B. 退磁時螺絲刀內(nèi)部的分子電流強(qiáng)度會減弱
C. 磁化時螺絲刀內(nèi)部分子電流的取向變得大致相同
D. 螺絲刀在高溫條件下或者受到猛烈撞擊時磁性會增強(qiáng)
【答案】C
【解析】ABC.安培的分子電流假說,很好的解釋了磁現(xiàn)象的電本質(zhì),他認(rèn)為所有物體里面都有分子電流,磁體內(nèi)部的分子電流的取向趨向一致時對外顯示磁性,分子電流的取向雜亂無章時對外不顯磁性,故AB錯誤,C正確;
D.由安培分子電流假說可知,激烈的熱運(yùn)動或震動使分子電流的取向雜亂無章,磁體對外不顯磁性,故D錯誤。
故選C。
2. 第四代入工心臟是一種被廣泛應(yīng)用于心臟衰竭手術(shù)的醫(yī)療器械,它采用的無線充電技術(shù)從根本上解決了創(chuàng)口感染難題,是人工心臟技術(shù)一次革命性的進(jìn)步。下圖為無線充電原理圖,由與人工心臟電池相連的受電線圈和與充電器相連的送電線圈構(gòu)成。下列關(guān)于人工心臟無線充電的說法正確的是( )
A. 無線充電的工作原理與指南針的原理相同
B. 送電線圈接直流電源時不能對人工心臟電池進(jìn)行無線充電
C. 人工心臟無線充電時,受電線圈始終有收縮的趨勢
D. 送電線圈與受電線圈只有完全對準(zhǔn)重合時才能進(jìn)行無線充電
【答案】B
【解析】A.受電線圈的工作原理是電磁感應(yīng),故A錯誤;
B.送電線圈的工作原理是電流的磁效應(yīng),故B正確;
C.直流電源電流恒定,產(chǎn)生的磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度不變,受電線圈中無感應(yīng)出電流,因此直流電源無法對人工心臟進(jìn)行無線充電,故C錯誤;
D.送電線圈產(chǎn)生的磁場周期性變化,所以穿過受電線圈的磁通量周期性變化,受電線圈不是始終有收縮趨勢,故D錯誤。
故選B。
3. 如圖所示,D是等邊三角形ABC底邊BC的中點。現(xiàn)將等量的異種電荷分別置于AB邊和BC邊的中點,下列說法中正確的是( )
A. A、D兩點的電場強(qiáng)度相同,B、C兩點的電勢不相同
B. B、C兩點的電場強(qiáng)度相同,A、D兩點的電勢不相同
C. A、D兩點的電場強(qiáng)度不相同,B、C兩點的電勢相同
D. B、C兩點的電場強(qiáng)度不相同,A、D兩點的電勢不相同
【答案】A
【解析】等量異號電荷的電場分布如圖所示
電荷連線為一條等勢線,連線上電場強(qiáng)度的方向平行于連線指向負(fù)電荷一側(cè),根據(jù)對稱性可知A、D兩點的電場強(qiáng)度相等,電勢也相等;B、C兩點的電場強(qiáng)度大小相等,方向不同,由電場線分布可知,。
故選A。
4. 2024年9月14日晚,由中宣部、湖北省人民政府等單位共同主辦的長江文化藝術(shù)季拉開帷幕,震撼壯觀的無人機(jī)表演吸引了眾多觀眾。某品牌無人機(jī)的電池的容量為4000mA·h,則下列說法正確的是( )
A. “mA·h”是能量單位
B. 該無人機(jī)電池工作時將電能轉(zhuǎn)化化學(xué)能
C. 該無人機(jī)電池充滿電儲存的電荷量約為
D. 若該無人機(jī)的工作電流為5A,則其續(xù)航時間約為1.5小時
【答案】C
【解析】A.“毫安時(mA·h)”是電荷量的單位,故A錯誤;
B.該無人機(jī)電池工作時將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,故B錯誤;
C.該無人機(jī)電池充滿電儲存的電荷量
故C正確;
D.無人機(jī)工作電流為5A時,其續(xù)航時間
故D錯誤。
故選C。
5. 如圖所示,由粗細(xì)均勻電阻絲制成的單匝圓形線框置于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(圖中未畫出)中,AB為線框上的兩點且,恒壓電源通過導(dǎo)線接在線框上的AB兩點。閉合開關(guān)S后,整個圓形線框所受安培力大小為F,則線框ANB部分所受安培力的大小為( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】圓形導(dǎo)線框的部分的電阻部分電阻的3倍,若流過的電流為,則流過的電流為部分和部分均可等效為長度為的直導(dǎo)線,故
導(dǎo)線框部分所受安培力
故選D。
6. 如圖所示,電路中電源電動勢為E,內(nèi)阻為r,為小燈泡,R為滑動變阻器,V為理想電壓表,C為電容器。電容器兩極板水平放置,當(dāng)開關(guān)S閉合,電流達(dá)到穩(wěn)定時,處在電容器兩極板間的油滴恰好保持靜止。保持開關(guān)S閉合,將滑動變阻器的滑片向右移動一小段距離,則( )
A. 變亮,變暗B. 變暗,變亮
C. 電壓表的示數(shù)增大D. 帶電油滴向下運(yùn)動
【答案】B
【解析】AC.簡化電路如圖所示
當(dāng)滑動變阻器的滑片向右移時,滑動變阻器接入的阻值增大,電路中總電阻增大,干路電流減小,燈泡變暗,電壓表示數(shù)減小,故AC錯誤;
BD.滑動變阻器分得的電壓增大,燈泡變亮。原來油滴恰好保持靜止,電場力和重力平衡。電容器與滑動變阻器并聯(lián),電容器C兩端的電壓也增大,根據(jù)
電容器極板間的場強(qiáng)增大,則
帶電油滴會向上運(yùn)動,故B正確,D錯誤;
7. 某靜電場的電場強(qiáng)度方向與x軸平行,在x軸上各點電勢隨坐標(biāo)x的變化情況如圖所示?,F(xiàn)將一電子自處由靜止釋放(不計重力),則在間電場強(qiáng)度E、電子運(yùn)動時的速度v、動能、電勢能隨坐標(biāo)x變化的圖像可能正確的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】A.圖像的斜率反映的是電場強(qiáng)度的變化,段電場強(qiáng)度為定值,方向沿軸負(fù)方向,段電場強(qiáng)度為零,段電場強(qiáng)度大小與段相同,方向沿軸正方向,A錯誤;
B.段電子所受電場力為恒力,沿軸正方向做勻加速直線運(yùn)動,速度隨時間均勻增大,段做勻速直線運(yùn)動,段做勻減速直線運(yùn)動,速度隨時間均勻減小,B錯誤;
C.段電場力做正功,電勢能減小,C錯誤;
D.根據(jù)動能定理
可知段電場力是恒力,做正功,動能均勻增加,段做勻速直線運(yùn)動,動能不變,段做勻減速直線運(yùn)動,動能均勻減小,D正確。
故選D。
8. 在如圖甲所示的電路中,電源的電動勢為E,內(nèi)阻為r,為定值電阻,為滑動變阻器,閉合開關(guān)S,當(dāng)滑動變阻器的觸頭從一端滑到另一端的過程中,三塊電壓表的示數(shù)隨電流表示數(shù)的變化情況如圖乙所示。電壓表和電流表均為理想電表,則下列正確的是( )
A. 定值電阻
B. 電源電動勢
C. 電阻最大功率為1.28W
D. 當(dāng)電流為0.3A時,電源的效率為90%
【答案】BC
【解析】A.根據(jù)圖甲可知,A測干路電流,測定值電阻兩端電壓,定值電阻的伏安特性曲線為過原點的傾斜直線,有
根據(jù)圖乙可求得
故A錯誤;
B.電壓表測路端電壓,有
將等效為電源內(nèi)阻,則測等效電源的路端電壓,有
斜率較大的圖線為電壓表讀數(shù)隨電流表A讀數(shù)的變化圖線,由圖乙有
,
故B正確;
C.當(dāng)電路中的電流最大(即接入的阻值為0時),有
故C正確;
D.當(dāng)電流為0.3A時,有
故D錯誤。
故選BC。
9. 如圖所示,在直角區(qū)域內(nèi)存在垂直于三角形平面向里的勻強(qiáng)磁場,,,。在頂點A處有一粒子源,可以在垂直磁場的平面內(nèi),向區(qū)域內(nèi)各個方向均勻射入比荷為k、速率為v的帶負(fù)電的粒子,有的粒子能從AB邊射出,忽略粒子的重力及相互間的作用力。下列說法中正確的是( )
A. 勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為
B. 粒子在磁場中運(yùn)動的最短時間為
C. 粒子在磁場中運(yùn)動的最長時間為
D. AB邊有粒子射出的區(qū)域長度為
【答案】AD
【解析】A.粒子源射出的粒子有從AB邊射出,則速度方向與AB邊成角范圍的粒子都從AB邊射出,如圖所示,當(dāng)粒子速度方向與AB邊成時,粒子軌跡與BC邊相切,其圓心為,由幾何關(guān)系可得粒子的軌道半徑為
又
解得
選項A正確;
B.所有粒子在磁場中運(yùn)動的軌道半徑相同,軌跡對應(yīng)弦長越短,在磁場中運(yùn)動時間越短,運(yùn)動時間最短的粒子對應(yīng)弦垂直于BC,由幾何關(guān)系可得,軌跡對應(yīng)圓心O2剛好在AB邊上,最短時間
選項B錯誤;
C.軌跡對應(yīng)圓心角越大,在磁場中運(yùn)動時間越長,故
選項C錯誤;
D.AB邊有粒子射出的區(qū)域如圖所示,由幾何關(guān)系可得
選項D正確。
故選AD。
10. 如圖所示,與紙面平行的勻強(qiáng)電場中有一矩形ABCD,其外接圓的半徑和AB邊的長度均為R。在A點處有一粒子源,在紙面內(nèi)向各個方向發(fā)射動能均為、電荷量為的同種帶電粒子,到達(dá)B點處的粒子動能為,到達(dá)D點處的粒子動能為。O點為外接圓的圓心,MN是平行于AB邊的直徑,不計粒子的重力及粒子間的相互作用,下列說法中正確的是( )
A. A、D兩點間的電勢差為
B. 勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大小為
C. 到達(dá)圓周上的粒子的最大動能為
D. 將電荷量為的帶電粒子由M點移到N點,粒子的電勢能增加
【答案】AC
【解析】A.帶電粒子到達(dá)點處的粒子動能為,由動能定理得
解得
故A正確;
B.設(shè)勻強(qiáng)電場在方向的分量為,在方向的分量為,依題意可得
解得
,
如圖所示
將根據(jù)平行四邊形定則合成得
方向沿方向,故B錯誤;
C.粒子到達(dá)圓周上的C點動能最大,由動能定理得
解得
故C正確;
D.將電子由點移到點,有
即電場力做負(fù)功,電子的電勢能增加,故D錯誤。
故選AC。
二、非選擇題(本題共5小題,共60分)
11. 某同學(xué)對課本演示實驗裝置改進(jìn)后制作的“楞次定律演示儀”如圖所示,演示儀由反向并聯(lián)的紅、黃兩只發(fā)光二極管(簡稱LED)、一定匝數(shù)的螺線管以及強(qiáng)力條形磁鐵組成。
(1)利用該裝置可以探究感應(yīng)電流的方向與磁通量變化的關(guān)系,螺線管導(dǎo)線繞向如圖所示。正確連接好實驗電路后。若觀察到紅色LED燈亮,該同學(xué)可能進(jìn)行的操作是______(填下方選項前的字母序號):
A.條形磁鐵N極朝下,插入螺線管 B.條形磁鐵N極朝下,拔出螺線管
C.條形磁鐵S極朝下,插入螺線管 D.條形磁鐵S極朝下,拔出螺線管
由此可分析得出:當(dāng)穿過螺線管的磁通量增加時,感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場與條形磁鐵的磁場方向______(填“相同”或“相反”)。
(2)楞次定律可以用來判斷感應(yīng)電流的方向,它是______在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的具體體現(xiàn)。
A. 電阻定律B. 庫侖定律C. 歐姆定律D. 能量守恒定律
【答案】(1)BC 相反 (2)D
【解析】
【小問1解析】
根據(jù)楞次定律可判斷當(dāng)條形磁鐵N極朝下拔出螺線管或者條形磁鐵S極朝下插入螺線管時電流由上至下經(jīng)過紅色LED燈,A錯誤,B正確,C正確, D錯誤。
故選BC。
由此可分析得出:當(dāng)穿過螺線管的磁通量增加時,感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場與條形磁鐵的磁場方向相反。
【小問2解析】
楞次定律指感應(yīng)電流的磁場阻礙引起感應(yīng)電流的原磁場的磁通量的變化,這種阻礙作用做功將其他形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)楦袘?yīng)電流的電能,所以楞次定律的阻礙過程實質(zhì)上就是能量轉(zhuǎn)化的過程,D正確。
故選D。
12. 某同學(xué)欲用下列器材測量電源的電動勢E與內(nèi)阻r。
A.待測電源(電動勢E約為9V,內(nèi)阻r未知)
B.電流表A(量程0.6A,內(nèi)阻未知)
C.電阻箱
D.定值電阻
E.定值電阻
F.開關(guān)開關(guān),導(dǎo)線若干
該同學(xué)將器材連接成圖甲所示的電路。
(1)該同學(xué)先利用圖甲電路測量電流表的內(nèi)阻。閉合開關(guān),將開關(guān)先后擲向a和b,并調(diào)節(jié)電阻箱,反復(fù)操作后發(fā)現(xiàn)當(dāng),將開關(guān)擲向a和b時,電流表示數(shù)相同,則電流表的內(nèi)阻______。若忽略偶然誤差,從理論上分析,實驗測得電流表的內(nèi)阻值______(填“大于”“等于”或“小于”)真實值。
(2)該同學(xué)再利用圖甲電路測量電源的電動勢和內(nèi)阻。閉合開關(guān),將開關(guān)擲向觸點c,多次調(diào)節(jié)電阻箱,記錄下電阻箱的阻值R和電流表的示數(shù)I;利用R、I數(shù)據(jù)繪制圖像如圖乙所示,則電源的電動勢______V,內(nèi)阻______(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)。
【答案】(1)1.0##1 等于 (2) 9.1 2.3
【解析】
【小問1解析】
閉合開關(guān),將開關(guān)擲向,當(dāng)開關(guān)擲向和擲向電流表示數(shù)相同,說明擲向時沒有電流通過開關(guān),則有
可得
該同學(xué)用電橋法測電流表的內(nèi)阻,從理論上分析
是沒有系統(tǒng)誤差的,實驗測得的電流表內(nèi)阻值等于真實值。
【小問2解析】
由閉合電路的歐姆定律有
變形可得
代入已知量有
結(jié)合圖乙有
解得
13. 如圖所示,電源電動勢,內(nèi)阻,定值電阻為電阻箱。閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)電阻箱,求:
(1)當(dāng)電阻箱時,兩端的電壓;
(2)電阻箱消耗的最大功率。
【答案】(1)2.25V (2)6.75W
【解析】(1)根據(jù)閉合電路的歐姆定律有
由歐姆定律
電阻箱時,求得兩端的電壓
(2)由閉合電路的歐姆定律有
電阻箱消耗的功率
將上式變形得
可得當(dāng)時,消耗的功率最大
解得
14. 如圖所示,半徑為R的光滑絕緣半圓弧軌道ABC固定在豎直平面內(nèi),其下端與光滑絕緣水平面相切于A點,整個空間存在水平向右的勻強(qiáng)電場。質(zhì)量為m、電荷量為的帶電小球(可視為質(zhì)點)從水平面上的P點以某一初速度水平向左運(yùn)動,小球能沿軌道運(yùn)動至C點飛出并最終落回水平面。已知帶電小球經(jīng)過Q點時對圓弧軌道無壓力,OQ與豎直方向夾角為,重力加速度大小為g,取。求:
(1)勻強(qiáng)電場電場強(qiáng)度E的大??;
(2)帶電小球經(jīng)過軌道上的C點時對圓弧軌道的壓力大?。?br>(3)帶電小球落回水平面時離A點的距離d。
【答案】(1) (2) (3)
【解析】(1)小球恰好能經(jīng)過軌道上的點且此時對圓弧軌道無壓力,小球在點的受力如圖所示
由題意可知
解得
(2)小球在點所受合外力
設(shè)小球在點的速度為,在點由牛頓第二定律得
解得
設(shè)小球在點的速度為,自點運(yùn)動至點由動能定理可得
解得
在點由牛頓第二定律得
解得
由牛頓第三定律得小球經(jīng)過軌道上的點時對軌道的壓力
(3)小球自點飛出后,在豎直方向做自由落體運(yùn)動,設(shè)小球經(jīng)時間落回水平面,有
在水平方向做勻加速直線運(yùn)動,有
又
解得
15. 如圖所示,在平面直角坐標(biāo)系xOy的第一、三、四象限內(nèi)存在垂直于平面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B(B未知)的勻強(qiáng)磁場,第二象限內(nèi)存在垂直平面向外、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為3B的勻強(qiáng)磁場。質(zhì)量為m、電荷量為的帶電粒子從y軸上M點(0,)以初速度沿x軸正方向射入第一象限,然后從x軸上的N點(,0)射入第四象限,不計粒子的重力。求:
(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大?。?br>(2)帶電粒子自M點進(jìn)入磁場開始到第四次經(jīng)過x軸時所經(jīng)歷的時間;
(3)若粒子在磁場中受到與速度大小成正比、方向相反的阻力f且(k為已知常量),已知粒子第一次經(jīng)過x軸時速度與x軸垂直,求此時粒子的位置坐標(biāo)。
【答案】(1) (2) (3)
【解析】
【小問1解析】
設(shè)帶電粒子在第一、三、四象限磁場中做圓周運(yùn)動的半徑為,粒子在第一象限的軌跡的圓心為,由幾何關(guān)系知
則
解得
由洛倫茲力提供向心力
解得磁感應(yīng)強(qiáng)度為
【小問2解析】
設(shè)帶電粒子在第一象限磁場中運(yùn)動的時間為,則
設(shè)帶電粒子在第二象限磁場中做圓周運(yùn)動的半徑為,由洛倫茲力提供向心力
解得
帶電粒子的運(yùn)動軌跡如下圖
設(shè)粒子第四次經(jīng)過軸時在第三、四象限運(yùn)動的總時間為,在第二象限運(yùn)動的時間為,則
因此帶電粒子自點進(jìn)入磁場到第四次經(jīng)過軸所經(jīng)歷的時間
解得
【小問3解析】
對帶電粒子受力分析可知,速度在軸的分量會產(chǎn)生軸的阻力與軸負(fù)方向的洛倫茲力;速度在軸的分量,會產(chǎn)生軸的阻力與軸負(fù)方向的洛倫茲力,其受力分析如圖所示
在軸上,由動量定理有
由微元法累加后可得
解得
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