2020届安徽省六安市高三下学期线下考试物理试卷（四）

一、单选题

1. 难度：中等

在水平桌面上，一个圆形金属框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，磁感应强度B₁随时间t的变化关系如图甲所示，0～1 s内磁场方向垂直线框平面向下，圆形金属框与两根水平的平行金属导轨相连接，导轨上放置一根导体棒，且与导轨接触良好，导体棒处于另一匀强磁场B₂中，如图乙所示，导体棒始终保持静止，则其所受的摩擦力F_f随时间变化的图像是下图中的(设向右的方向为摩擦力的正方向) (  )

A. B.

C. D.

2. 难度：中等

位于磁场中的甲、乙两个矩形金属线框可绕各自的轴转动，两根导线将两个线框按如图方式连接。现用外力使甲线框顺时针方向转动。某时刻甲、乙线框恰处于如图所示的位置。设此时乙线框的ab边受到的安培力为F，则（ ）

A.F向上，乙线框表示电动机的原理

B.F向上，乙线框表示发电机的原理

C.F向下，乙线框表示电动机的原理

D.F向下，乙线框表示发电机的原理

3. 难度：简单

如图所示的变压器电路中，三个定值电阻的阻值相同，理想变压器原、副线圈的匝数比为2：1，在端加上电压为的交流电压，电键断开时，电流表的示数为，则闭合后，电流表的示数为

A. B. C. D.

4. 难度：中等

如图所示，金属棒MN，在竖直放置的两根平行导轨上无摩擦地下滑，导轨间串联一个电阻，磁感强度垂直于导轨平面，金属棒和导轨的电阻不计，设MN下落过程中，电阻R上消耗的最大功率为P，要使R消耗的电功率增大到4P，可采取的方法是（ ）

A.使MN的质量增大到原来的2倍

B.使磁感强度B增大到原来的2倍

C.使MN和导轨间距同时增大到原来的2倍

D.使电阻R的阻值减到原来的一半

5. 难度：简单

某发电机的原理简图如图所示，线圈按图示方向匀速转动。以下说法正确的是（   ） 

A.线圈经过图示位置时穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率为零

B.线圈从图示位置转过90°后，小灯泡中的电流方向发生变化电流逐渐变大

C.线圈转动两周，电流的方向改变2次

D.从线圈经过图示位置开始计时，则电动势e随时间变化的规律为e=Esinωt(V)

6. 难度：简单

如图所示为一个单匝闭合线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时产生的正弦式交变电流的波形图，若只将线圈的转速变为原来的2倍，则（   ） 

A.峰值变为20A B.周期变为0.4s

C.转速变为100r/s                  D.提高转速前，在t=0.05s到t=0.1s时间内，穿过线圈的磁通量逐渐增大

7. 难度：中等

利用半导体二极管的单向导电性，可以对交变电流进行整流，将交变电流变为直流，一种简单的整流电路如图甲所示，ab为交变电流信号输入端，D为半导体二极管，R为定值电阻。信号输入后，电阻R两端输出的电压信号如图乙所示，则关于该输出信号，下列说法正确的是（   ） 

A.频率为100Hz

B.电压有效值为

C.一个标有“90V，30μF”的电容器并联在电阻R两端，可以正常工作

D.若电助理R=10Ω，则1min内R产生的热量为1.5×10⁴ J

8. 难度：中等

如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为5:1，原线圈串联一个滑动变阻器（此时接入电路电阻最大），副线圈接有额定功率和额定电压均为“40W，40V”的两个灯泡a、b。现将变压器接入电压的交流电路中，S断开，调节滑动变阻器的阻值为时，b灯正常发光；S闭合，调节滑动变阻器的阻值为时，a、b两灯均正常发光。设灯泡不会被烧坏，下列说法正确的是

A.副线圈中电流的频率为20Hz

B.的阻值为200

C.根据题意可知，S闭合时副线圈电路的功率是S断开时副线圈电路功率的2倍

D.R₂的阻值是R₁的阻值的2倍

9. 难度：简单

随着科技的不断发展，无线充电已经进入人们的视线。小到手表、手机，大到电脑、电动汽车的充电，都已经实现了从理论研发到实际应用的转化。下图给出了某品牌的无线充电手机利用电磁感应方式无线充电的原理图。关于无线充电，下列说法正确的是(  )

A.无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电流的磁效应”

B.只有将充电底座接到直流电源上才能对手机进行充电

C.接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同

D.只要有无线充电底座，所有手机都可以进行无线充电

二、多选题

10. 难度：困难

如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为10:1，电压表为理想电表，R为光敏电阻（其阻值随光的照射强度增大而减小），、、是三个额定电压均为10V的灯泡，其中、规格相同。原线圈接入如图乙所示的正弦交流电，三个灯泡均正常发光，设灯泡不会烧坏，下列说法正确的是(  )

A.电路中电流1s内改变50次方向

B.灯泡L₁、L₂的电功率之比为1:5

C.若将灯泡换为一个理想二极管，则电压表示数为11V

D.若将灯泡换为一个理想电流表，把照射R的光减弱，、仍然可能正常发光

11. 难度：困难

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，磁感应强度为B。有一质量为m、长为l的导体棒在ab位置以初速度v沿斜面向上运动，最远到达a′b′处，导体棒向上滑行的最远距离为x。导体棒的电阻也为R，与导轨之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。在导体棒向上滑动过程中，下列说法正确的是(  )

A.导体棒受到的最大安培力为

B.导体棒损失的机械能为mv²－mgxsin θ

C.导体棒运动的时间为

D.整个电路产生的焦耳热为mv²－mgx(sin θ＋μcos θ)

12. 难度：中等

如图，等离子体以平行两极板向右的速度v=100m/s进入两极板之间，平行极板间有磁感应强度大小为0.5T、方向垂直纸面向里的匀强磁场，两极板间的距离为10cm，两极板间等离子体的电阻r=1Ω。小波同学在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极接电路中B点，沿边缘放一个圆环形电极接电路中A点后完成“旋转的液体”实验。若蹄形磁铁两极间正对部分的磁场视为匀强磁场，上半部分为S极， R₀=2.0Ω，闭合开关后，当液体稳定旋转时电压表（视为理想电压表）的示数恒为2.0V，则

A.玻璃皿中的电流方向由中心流向边缘

B.由上往下看，液体做逆时针旋转

C.通过R₀的电流为1.5A

D.闭合开关后，R₀的热功率为2W

13. 难度：中等

如图所示，两个固定的光滑四分之一圆弧轨道PM、QN所在的竖直平面平行，且PQ连线与轨道所在平面垂直，轨道间距为L，圆弧所在圆的半径为r，轨道下端M、N处切线水平，轨道上端P、Q连接有阻值为R的定值电阻，轨道处在辐向的磁场中，磁场方向垂直轨道所在圆弧面，圆弧面上磁感应强度大小处处为B，一根导体棒放在轨道的上端P、Q处并由静止释放，导体棒向下运动过程中与轨道接触良好，且始终与轨道垂直，导体棒的质量为m，导体棒和轨道电阻均不计，重力加速度为g。若导体棒从PQ运动到MN过程中，定值电阻R上产生的热量为E，则导体棒从静止运动到MN的过程中，下列说法正确的是（　　）

A.电阻R中的电流方向为从a到b

B.当导体棒的速度为v时，电阻R的瞬时功率为

C.通过电阻R的电量为

D.在MN位置时，对轨道的压力大小为

14. 难度：中等

如图甲为电动汽车无线充电原理图，M为受电线圈，N为送电线圈。图乙为受电线圈M的示意图，线圈匝数为n、电阻为r、横截面积为S，a、b两端连接车载变流装置，磁场平行于线圆轴线向上穿过线圈。下列说法正确是

A. 当线圈N接入恒定电流时，不能为电动汽车充电

B. 当线圈N接入正弦式交变电流时，线圈M两端产生恒定电压

C. 当线圈M中的磁感应强度增加时，有电流从a端流出

D. 充电时，△t时间内线圈M中磁感应强度大小均匀增加△B，则M两端电压为

15. 难度：中等

如图甲所示，静止在水平面上的等边三角形金属闭合线框，匝数n=10，总电阻，边长L=0.3m，处在两个半径均为r=0.1m的圆形匀强磁场中，线框顶点与右侧圆心重合，线框底边与左侧圆直径重合，磁感应强度垂直水平面向外，垂直水平面向里，随时间t的变化如图乙所示，线框一直处于静止状态，计算过程中近似取．下列说法正确的是（    ）

A.t=0时刻穿过线框的磁通量为0.5Wb

B.t=0.2s时刻线框中感应电动势为1.5V

C.内通过线框横截面的电荷量为0.18C

D.线框具有向左的运动趋势

三、解答题

16. 难度：中等

如图所示，两足够长平行金属导轨间的距离L=1m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B=0.5 T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=0.5Ω的直流电源。现把一个质量m=0.04kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒能静止在导轨上。导体棒与金属导轨垂直、且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R =4Ω，其它电阻不计，g取10 m/s ²。已知sin=0.6，cos=0.8，求：

（1）导体棒受到的安培力大小；

（2）导体棒受到的摩擦力大小和方向；

（3）若把匀强磁场B的方向改为竖直向上、大小改为1.0T，且已知导体棒与金属导轨间的动摩擦因数为μ=0.1，其它条件都不变，求改变磁场的瞬间导体棒的加速度大小。

17. 难度：困难

磁悬浮列车的运动原理如图所示，在水平面上有两根水平长直平行导轨，导轨间有与导轨面垂直且方向相反的匀强磁场B₁和B₂，B₁和B₂相互间隔，导轨上有金属框abcd。当磁场B₁和B₂同时以恒定速度沿导轨向右匀速运动时，金属框也会由静止开始沿导轨向右运动。已知两导轨间距L₁=0. 4 m，两种磁场的宽度均为L₂，L₂=ab，B₁＝B₂=1.0T。金属框的质量m=0.1kg，电阻R=2.0Ω。金属框受到的阻力与其速度成正比，即f=kv，k=0.08 kg/s，只考虑动生电动势。求：

（1）开始时金属框处于图示位置，判断此时金属框中感应电流的方向;

（2）若磁场的运动速度始终为v₀=10m/s，在线框加速的过程中，某时刻线框速度v₁=7m/s，求此时线框的加速度a₁的大小;

（3）若磁场的运动速度始终为v₀=10m/s，求金属框的最大速度v₂为多大？此时装置消耗的总功率为多大？

18. 难度：困难

如图所示，水平地面上方有一高度为H、上、下水平界面分别为PQ、MN的匀强磁场，磁感应强度为B．矩形导线框ab边长为l₁，bc边长为l₂，导线框的质量为m，电阻为R．磁场方向垂直于线框平面向里，磁场高度H>l₂．线框从某高处由静止落下，当线框的cd边刚进入磁场时，线框的加速度方向向下、大小为；当线框的cd边刚离开磁场时，线框的加速度方向向上、大小为．在运动过程中，线框平面位于竖直平面内，上、下两边总平行于PQ．空气阻力不计，重力加速度为g．求：

（1）线框的cd边刚进入磁场时，通过线框导线中的电流；

（2）线框的ab边刚进入磁场时线框的速度大小；

（3）线框abcd从全部在磁场中开始到全部穿出磁场的过程中，通过线框导线横截面的电荷量．

19. 难度：困难

在学习了电磁驱动和电磁制动后，某物理兴趣小组的同学设计了如下装置进行研究。如图所示，足够长平行光滑导轨的间距L＝0.2m，b₁b₂右侧轨道水平，左侧曲线轨道与水平轨道相切于b₁b₂，所有轨道均电阻不计。在水平轨道内有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B＝0.8T。质量为M＝0.2kg、电阻为R₁＝0.1Ω的金属棒b垂直于轨道静止放置在与b₁b₂相距1m远的水平轨道上，并用插销固定。质量为m＝0.1kg、电阻为R₂＝0.2Ω的金属棒a由曲线轨道上端a₁a₂处静止释放，a₁a₂处到水平轨道的竖直高度h＝0.45m，若金属棒a在运动过程中始终与导轨垂直且保持良好接触，金属棒a与b相撞时无能量损失，g＝10m/s²。求：

(1)金属棒a第1次滑到b₁b₂处时的速度大小；

(2)金属棒a与金属棒b碰撞的次数；

(3)若撤去固定金属棒b的插销，使其能自由移动，金属棒a还是由曲线轨道上端a₁a₂处静止释放，金属棒b初始静止在水平轨道上，两棒最终运动达到稳定状态。要使两棒不相碰，则金属棒b初始位置距离b₁b₂至少多远？整个运动过程中金属棒b上产生的焦耳热是多少?

20. 难度：困难

如图所示，电阻不计的光滑金属导轨由弯轨AB，FG和直窄轨BC，GH以及直宽轨DE、IJ组合而成，AB、FG段均为竖直的圆弧，半径相等，分别在B，G两点与窄轨BC、GH相切，窄轨和宽轨均处于同一水平面内，BC、GH等长且与DE，IJ均相互平行，CD，HI等长，共线，且均与BC垂直。窄轨和宽轨之间均有竖直向上的磁感强度为B的匀强磁场，窄轨间距为，宽轨间距为L。由同种材料制成的相同金属直棒a，b始终与导轨垂直且接触良好，两棒的长度均为L，质量均为m，电阻均为R。初始时b棒静止于导轨BC段某位置，a棒由距水平面高h处自由释放。已知b棒刚到达C位置时的速度为a棒刚到达B位置时的，重力加速度为g，求：

（1）a棒刚进入水平轨道时，b棒加速度a_b的大小；

（2）b棒在BC段运动过程中，a棒产生的焦耳热Qa；

（3）若a棒到达宽轨前已做匀速运动，其速度为a棒刚到达B位置时的，则b棒从刚滑上宽轨到第一次达到匀速的过程中产生的焦耳热Q_b。