2020高中物理 綜合水平測試（含解析）

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE21-學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精綜合水平測試本試卷分第Ⅰ卷（選擇題）和第Ⅱ卷（非選擇題）兩部分，滿分100分，考試時間90分鐘。第Ⅰ卷（選擇題，共40分)一、選擇題(本大題共10小題，每小題4分，共40分。在第1～6題給出的四個選項(xiàng)中，只有一個選項(xiàng)正確;在第7~10題給出的四個選項(xiàng)中,有多個選項(xiàng)正確，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．下列說法不符合物理學(xué)史的是(）A．奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)B．法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象C．牛頓解釋了渦旋電場的產(chǎn)生原理D．楞次找到了判斷感應(yīng)電流方向的方法答案C解析根據(jù)物理學(xué)史可知A、B、D說法正確，C項(xiàng)中,麥克斯韋解釋了渦旋電場的產(chǎn)生原理。2.如圖所示，在一均勻磁場中有一U形導(dǎo)線框abcd,線框處于水平面內(nèi)，磁場與線框平面垂直，R為一電阻，ef為垂直于ab的一根導(dǎo)體桿,它可在ab、cd上無摩擦地滑動。桿ef及線框中導(dǎo)線的電阻都可不計。開始時,給桿ef一個向右的初速度，則()A．ef將減速向右運(yùn)動，但不是勻減速B．ef將勻減速向右運(yùn)動，最后停止C．ef將勻速向右運(yùn)動D．ef將往返運(yùn)動答案A解析導(dǎo)體桿向右運(yùn)動時會切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流，所以導(dǎo)體桿ef受到向左的安培力做減速運(yùn)動,速度減小會使電動勢、電流減小，安培力也隨之減小，所以做減速運(yùn)動的加速度會減小，直到速度為零時導(dǎo)體桿靜止.因此A正確，B、C、D錯誤。3．如圖所示，L為電阻很小的線圈，G1和G2為內(nèi)阻可不計、零點(diǎn)在表盤中央的電流計.當(dāng)開關(guān)K處于閉合狀態(tài)時，兩表的指針皆偏向右方.那么,當(dāng)開關(guān)K斷開時，將出現(xiàn)（)A．G1和G2的指針都立即回到零點(diǎn)B．G1的指針立即回到零點(diǎn)，而G2的指針緩慢地回到零點(diǎn)C．G1的指針緩慢地回到零點(diǎn)，而G2的指針先立即偏向左方，然后緩慢地回到零點(diǎn)D．G1的指針先立即偏向左方，然后緩慢地回到零點(diǎn)，而G2的指針緩慢地回到零點(diǎn)答案D解析K斷開后，自感電流的方向與G1原電流方向相反,與G2原電流方向相同。故選D.4．如圖甲所示為小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)的原理圖，其矩形線圈在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，繞垂直于磁場方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)和電刷與電阻R＝10Ω連接，與電阻R并聯(lián)的交流電壓表為理想電表，示數(shù)是10V.圖乙是矩形線圈磁通量Φ隨時間t變化的圖象.則（線圈內(nèi)阻不計,集流環(huán)和電刷電阻不計）(）A．電阻R上的電功率為20WB．0。02s時R兩端的電壓瞬時值為零C．R兩端的電壓u隨時間t變化的規(guī)律是u＝14．1cos100πt（V）D．通過R的電流i隨時間t變化的規(guī)律是i＝cos50πt（A）答案C解析電壓表測量值為電壓的有效值，P＝eq\f（U\o\al（2，有）,R)＝10W，故A項(xiàng)錯誤。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，E＝eq\f（ΔΦ,Δt),t＝0.02s時，磁通量為零，磁通量變化率最大，感應(yīng)電動勢最大，R兩端電壓瞬時值最大，故B項(xiàng)錯誤.線框處于中性面(即磁通量最大）時感應(yīng)電動勢為零；線框平行磁場，即磁通量為零時，電動勢最大，磁通量正弦式變化，電動勢呈余弦式變化。根據(jù)電壓有效值為10V知，電壓最大值Um＝10eq\r（2)V,u＝Umcosωt＝10eq\r(2)cos100πt(V)，故C項(xiàng)正確.i＝eq\f（u，R）＝eq\r（2）cos100πt(A），故D項(xiàng)錯誤。5．在變電所，經(jīng)常要用交流電表去檢測電網(wǎng)上的強(qiáng)電流，使用的儀器是電流互感器，下列圖中能正確反映其工作原理的是()答案C解析電流互感器是用弱電流來檢測強(qiáng)電流,因此副線圈匝數(shù)要比原線圈匝數(shù)多，A、B錯誤；而D中檢測器直接與地線、火線相連,與用電器電網(wǎng)并聯(lián)，這是電壓互感器的連接方式，會由于電壓過大而燒壞電流表，只有C是正確的。6。電源、開關(guān)S和S′、定值電阻R1、光敏電阻R2和電容器連接成如圖所示電路，電容器的兩平行板水平放置。當(dāng)開關(guān)S、S′閉合,并且無光照射光敏電阻R2時，一帶電液滴恰好靜止在電容器兩板間的M點(diǎn).當(dāng)用強(qiáng)光照射光敏電阻R2時,光敏電阻的阻值變小,則（）A．液滴向下運(yùn)動B．液滴仍然靜止C．R2兩端的電勢差是否升高無法分析D．當(dāng)光照強(qiáng)度不變時斷開S′，把電容器的上極板向上移一小段距離，則上極板的電勢比A點(diǎn)的電勢高答案D解析當(dāng)用強(qiáng)光照射光敏電阻R2時，光敏電阻的阻值變小，R2兩端的電勢差降低，R1兩端的電勢差升高,電容器極板之間電壓升高，液滴向上運(yùn)動，選項(xiàng)A、B、C錯誤；當(dāng)光照強(qiáng)度不變,斷開S′時,電容器所帶電荷量不變，把電容器的上極板向上移一小段距離，電容器電容變小，又Q＝CU,則上極板的電勢比A點(diǎn)的電勢高，選項(xiàng)D正確。7．一質(zhì)量為m、電阻為r的金屬桿ab，以一定的初速度v0從一光滑平行金屬導(dǎo)軌底端向上滑行，導(dǎo)軌平面與水平面成30°角,兩導(dǎo)軌上端用一電阻R相連,如圖所示，勻強(qiáng)磁場垂直斜面向上，導(dǎo)軌的電阻不計，金屬桿向上滑行到某一高度之后又返回到底端時的速度大小為v，則金屬桿在滑行過程中（)A．向上滑行的時間等于向下滑行的時間B．在向上滑行時電阻R上產(chǎn)生的熱量大于向下滑行時電阻R上產(chǎn)生的熱量C．向上滑行時與向下滑行時通過電阻R的電荷量相等D．金屬桿從開始上滑至返回出發(fā)點(diǎn)，電阻R上產(chǎn)生的熱量為eq\f(1，2)m（veq\o\al（2，0）－v2）答案BC解析因?yàn)樯匣A段的平均速度大于下滑階段的平均速度，而上滑階段的位移與下滑階段的位移大小相等，所以上滑過程的時間比下滑過程短，所以A錯誤；分析知上滑階段的平均速度大于下滑階段的平均速度,由動生電動勢公式E＝BLv可以知道上滑階段的平均感應(yīng)電動勢E1大于下滑階段的平均感應(yīng)電動勢E2，而上滑階段和下滑階段通過回路即通過R的電荷量q＝It＝eq\f（E,R）t＝eq\f（\f（BΔS,t),R)t＝eq\f（BΔS，R），式中結(jié)果無時間，故上滑階段和下滑階段通過回路即通過R的電荷量相同,所以C正確；因?yàn)镋1〉E2，故UR1>UR2，再由公式W電＝qU，可以知道上滑階段回路電流對R做功即電阻R產(chǎn)生的熱量比下滑階段多，所以B正確;金屬桿從開始上滑至返回出發(fā)點(diǎn)的過程中，只有安培力做功，動能的一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，電阻R和桿上的電阻r上產(chǎn)生的熱量的和就是金屬桿減小的動能,D錯誤;所以B、C選項(xiàng)是正確的。8．如圖所示,為早期制作的發(fā)電機(jī)及電動機(jī)的示意圖，A盤和B盤分別是兩個可繞固定轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的銅盤，用導(dǎo)線將A盤的中心和B盤的邊緣連接起來，用另一根導(dǎo)線將B盤的中心和A盤的邊緣連接起來。當(dāng)A盤在外力作用下轉(zhuǎn)動起來時,B盤也會轉(zhuǎn)動,則下列說法中正確的是（)A．不斷轉(zhuǎn)動A盤就可以獲得持續(xù)的電流,其原因是將整個銅盤看成沿徑向排列的無數(shù)根銅條，它們做切割磁感線運(yùn)動，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢B．當(dāng)A盤轉(zhuǎn)動時，B盤也能轉(zhuǎn)動的原因是電流在磁場中受到安培力的作用C．當(dāng)A盤順時針轉(zhuǎn)動時,B盤逆時針轉(zhuǎn)動D．當(dāng)A盤順時針轉(zhuǎn)動時，B盤也順時針轉(zhuǎn)動答案ABC解析將圖中銅盤A所在的一組裝置作為發(fā)電機(jī)模型，銅盤B所在的一組裝置作為電動機(jī)模型，這樣就可以簡單地把銅盤等效為由圓心到圓周的一系列“輻條”，處在磁場中的每一根“輻條”都在做切割磁感線運(yùn)動，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，進(jìn)而分析可得，A、B、C正確.9．兩根相距為L的足夠長的金屬直角導(dǎo)軌如圖所示放置，它們各有一邊在同一水平面內(nèi)，另一邊垂直于水平面。質(zhì)量均為m的金屬細(xì)桿ab、cd與導(dǎo)軌垂直接觸形成閉合回路,桿與導(dǎo)軌之間的動摩擦因數(shù)均為μ，導(dǎo)軌電阻不計,回路總電阻為2R.整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向豎直向上的勻強(qiáng)磁場中。當(dāng)ab桿在平行于水平導(dǎo)軌的拉力F作用下以速度v1沿導(dǎo)軌勻速運(yùn)動時，cd桿也正好以速度v2向下勻速運(yùn)動。重力加速度為g。以下說法正確的是()A．a(chǎn)b桿所受拉力F的大小為μmg＋eq\f（B2L2v1,2R）B．cd桿所受摩擦力為零C．回路中的電流強(qiáng)度為eq\f（BLv1＋v2，2R）D．μ與v1大小的關(guān)系為μ＝eq\f（2Rmg，B2L2v1）答案AD解析桿ab切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E＝BLv1,桿cd運(yùn)動不切割磁感線，故不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，回路中電流I＝eq\f（E，2R）＝eq\f(BLv1，2R），C錯誤；因兩桿勻速運(yùn)動,則對ab桿有F安＝eq\f(B2L2v1,2R），F(xiàn)＝F安＋μmg＝eq\f(B2L2v1,2R）＋μmg,A正確；對cd桿：F安水平向右,f＝μF安＝mg,μ＝eq\f（2Rmg，B2L2v1）.故B錯誤，D正確。10．如圖所示，AB、CD為兩個平行的水平光滑金屬導(dǎo)軌，處在方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中。AB、CD的間距為L，左右兩端均接有阻值為R的電阻。質(zhì)量為m、有效長度為L且不計電阻的導(dǎo)體棒MN放在導(dǎo)軌上,與導(dǎo)軌接觸良好，并與輕質(zhì)彈簧組成彈簧振動系統(tǒng)。開始時，彈簧處于自然長度，導(dǎo)體棒MN具有水平向左的初速度v0，經(jīng)過一段時間，導(dǎo)體棒MN第一次運(yùn)動到最右端，這一過程中AC間電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為Q，則(）A．初始時刻棒所受的安培力大小為eq\f（2B2L2v0，R）B．從初始時刻至棒第一次到達(dá)最右端的過程中，整個回路產(chǎn)生的焦耳熱為eq\f（2Q，3)C．當(dāng)棒第一次到達(dá)最右端時,彈簧具有的彈性勢能為eq\f(1,2）mveq\o\al（2，0)－2QD．當(dāng)棒再次回到初始位置時，AC間電阻的熱功率為eq\f(B2L2v\o\al（2，0）,R)答案AC解析初始時刻，棒兩端的電動勢E0＝BLv0，棒中的電流I0＝eq\f(E0,\f（R,2))＝eq\f（2BLv0,R）,棒所受的安培力大小F＝eq\f（2B2L2v0,R)，選項(xiàng)A正確；兩電阻的阻值相等，則熱功率也相等,從初始時刻至棒第一次到達(dá)最右端過程中，整個回路產(chǎn)生的焦耳熱為2Q，彈簧具有的彈性勢能Ep＝eq\f（1，2)mveq\o\al（2,0）－2Q，選項(xiàng)B錯誤,C正確；當(dāng)棒再次回到初始位置時速度小于v0，AC間電阻的熱功率也小于P＝E0·eq\f(I0,2)＝eq\f(B2L2v\o\al(2，0）,R），選項(xiàng)D錯誤。第Ⅱ卷（非選擇題，共60分)二、實(shí)驗(yàn)題（本大題共2小題，每小題6分，共12分，把答案填在題中橫線上或按題目要求作答.)11．（1)如圖為“研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)中所用器材的示意圖。試回答下列問題。①在該實(shí)驗(yàn)中電流計G的作用是檢測感應(yīng)電流的______和________。②請按實(shí)驗(yàn)要求在實(shí)物上連線.③在實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，A、B線圈哪個相當(dāng)于電源？________（選填“A"或“B”）.(2)已知一靈敏電流計，當(dāng)電流從正接線柱流入時，指針向正接線柱一側(cè)偏轉(zhuǎn)，現(xiàn)把它與線圈串聯(lián)接成如圖所示電路,當(dāng)條形磁鐵按如圖所示情況運(yùn)動時，以下判斷正確的是________。A．甲圖中電流計偏轉(zhuǎn)方向向右B．乙圖中磁鐵下方的極性是N極C．丙圖中磁鐵的運(yùn)動方向向下D．丁圖中線圈的繞制方向從上往下看為順時針方向答案（1）①大小方向②見解析③B（2)ABD解析(1)①電流計G的零刻度在表盤中央，電流流過時，指針偏轉(zhuǎn)，既顯示了電流的大小,也顯示了電流的方向。②電源、開關(guān)、滑動變阻器和小線圈構(gòu)成一閉合回路;大線圈和電流計構(gòu)成閉合電路。電路如圖所示。③B線圈與電流計相連，顯示回路感應(yīng)電流，即B線圈相當(dāng)于電源。(2)在圖甲中,由楞次定律判斷知電流從正接線柱流入電表，表針偏轉(zhuǎn)方向向右，A正確；在圖乙中，線圈中感應(yīng)電流的磁場方向向下，因磁鐵遠(yuǎn)離，磁場減弱，故原磁場方向應(yīng)向下，即磁鐵下方的極性是N極,B項(xiàng)正確；在圖丙中,線圈中感應(yīng)電流的磁場方向向上,而磁鐵磁場方向向上，由楞次定律知，磁鐵的運(yùn)動方向向上，C錯誤；在圖丁中，磁鐵向上運(yùn)動,線圈中原磁場方向向下減弱,感應(yīng)電流的磁場方向向下,故線圈的繞制方向從上往下看為順時針方向，D正確。12．鉗型電流表的工作原理如圖所示。當(dāng)通有交變電流的導(dǎo)線從環(huán)形鐵芯的中間穿過時，與繞在鐵芯上的線圈相連的電表指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。由于通過環(huán)形鐵芯的磁通量與導(dǎo)線中的電流成正比,所以通過偏轉(zhuǎn)角度的大小可以測量導(dǎo)線中的電流。日常所用正弦式交變電流的頻率在中國和英國分別為50Hz和60Hz?，F(xiàn)用一鉗型電流表在中國測量某一電流，電表讀數(shù)為10A；若用同一電表在英國測量峰值同樣大小的電流,則讀數(shù)將是________A。若此表在中國的測量值是準(zhǔn)確的，且量程為30A;為使其在英國的測量值變得準(zhǔn)確，應(yīng)重新將其量程標(biāo)定為________A。答案1225解析eq\f(f中，f英）＝eq\f（50,60）＝eq\f(5,6)，即eq\f(T中，T英）＝eq\f（6,5）.由題中條件可知其他條件相同，只有電流變化的時間不同，因此,E＝eq\f（ΔΦ,Δt)知E∝eq\f(1,Δt)，所以eq\f（E中，E英）＝eq\f(T英，T中）＝eq\f（5,6),而電流與電動勢成正比，所以eq\f（I中，I英）＝eq\f(5，6)，即I英＝eq\f（6,5)I中＝12A，即在英國該電流表的讀數(shù)為12A。同理可得此表在英國的量程應(yīng)為25A。三、計算題(本大題共4小題,共48分，要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要注明單位。)13．（10分)如圖所示,水平桌面上有兩個質(zhì)量為m＝5。0×10－3kg、邊長均為L＝0.2m的正方形線框A和B，電阻均為R＝0。5Ω，用絕緣細(xì)線相連靜止于寬為d＝0。8m的勻強(qiáng)磁場的兩邊，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝1。0T，垂直桌面向下，現(xiàn)用水平恒力F＝0.8N拉線框B,不計摩擦，線框A的右邊離開磁場時恰好做勻速運(yùn)動,求：（1)線框勻速運(yùn)動的速度;（2）線框產(chǎn)生的焦耳熱.答案(1）10m/s(2）0。3J解析(1）線框A的右邊離開磁場時E＝BLv，I＝eq\f(E,R).平衡條件為F＝BIL，所以v＝eq\f（FR,B2L2)＝10m/s。（2）由能量守恒定律Q＝F(d＋L)－eq\f(1,2)·2mv2，代入數(shù)據(jù)解得線框進(jìn)出磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q＝0.3J。14．(12分)一個直流電動機(jī)的內(nèi)電阻r＝2Ω，與R＝8Ω的電阻串聯(lián)后接在線圈上，如圖所示。已知線圈的面積為S＝eq\f(\r（2),20）m2，共100匝,線圈的電阻為r′＝2Ω，線圈在B＝eq\f(2，π)T的勻強(qiáng)磁場中繞OO′以轉(zhuǎn)速n＝600r/min勻速轉(zhuǎn)動,在合上開關(guān)S后電動機(jī)正常工作時，電壓表的示數(shù)為U＝100V，求電動機(jī)正常工作時的輸出功率。答案800W解析線圈的角速度ω＝2πn＝2π×eq\f（600,60)rad/s＝20πrad/s，線圈轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的電動勢的最大值為Em＝NBSω＝200eq\r(2）V,有效值為E＝eq\f（Em，\r(2)）＝200V，則電路中的電流為I＝eq\f（E－U，R＋r′)＝10A.故電動機(jī)正常工作時的輸出功率為P＝UI－I2r＝800W.15．(12分）發(fā)電站通過升壓變壓器、輸電導(dǎo)線和降壓變壓器把電能輸送到用戶(升壓變壓器和降壓變壓器都可視為理想變壓器），若發(fā)電機(jī)的輸出功率是100kW,輸出電壓是250V，升壓變壓器的原副線圈的匝數(shù)比為1∶25。（1）畫出上述輸電全過程的線路圖；(2）求升壓變壓器的輸出電壓和輸電導(dǎo)線中的電流；（3）若輸電導(dǎo)線電阻為10Ω，求降壓變壓器原線圈兩端的電壓;(4）計算降壓變壓器的輸出功率。答案(1)見解析圖(2）6250V16A(3)6090V（4）97。44kW解析(1）線路圖如下：（2)對升壓變壓器，據(jù)公式eq\f（U2，U1)＝eq\f（n2,n1），有U2＝eq\f（n2，n1）U1＝eq\f(25,1）×250V＝6250VI2＝eq\f（P2，U2)＝eq\f（P1,U2）＝eq\f(100000，6250）A＝16A。(3）U3＝U2－I2R線＝（6250－16×10)V＝6090V。(4)P4＝P1－P損＝P1－Ieq\o\al(2,2）R線＝97.44kW。16．［2017·北京高考](14分)發(fā)電機(jī)和電動機(jī)具有裝置上的類似性，源于它們機(jī)理上的類似性。直流發(fā)電機(jī)和直流電動機(jī)的工作原理可以簡化為如圖1、圖2所示的情景。圖1圖2在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，兩根光滑平行金屬軌道MN、PQ固定在水平面內(nèi)，相距為L，電阻不計。電阻為R的金屬導(dǎo)體棒ab垂直于MN、PQ放在軌道上，與軌道接觸良好，以速度v（v平行于MN）向右做勻速運(yùn)動。圖1軌道端點(diǎn)MP間接有阻值為r的電阻,導(dǎo)體棒ab受到水平向右的外力作用。圖2軌道端點(diǎn)MP間接有直流電源，導(dǎo)