甘肃省张掖市某重点校2022-2023学年高三上学期物理第四次检测试卷

试卷更新日期：2022-10-28 类型：月考试卷

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一、单选题

1. 水平放置的玻璃板上方有一用细线悬挂的可自由旋转的小磁针，下方有一水平放置的铜圆盘。圆盘的轴线与小磁针悬线在同一直线上，初始时小磁针与圆盘均处于静止状态。当圆盘绕轴逆时针方向匀速转动时，下列说法正确的是（）

A、小磁针不动 B、小磁针逆时针方向转动 C、小磁针顺时针方向转动 D、由于圆盘中没有磁通量的变化，圆盘中没有感应电流

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2. 如图甲所示，两金属圆环固定在同一绝缘平面内，外圆环通以如图乙所示的电流。规定图甲所示电流方向为外圆环电流的正方向，内圆环 $a$ 端电势高于 $b$ 端时，a、b间的电压 $U_{a b}$ 为正，下列关于 $U_{a b} - t$ 图像的描述可能正确的是（）

A、 B、 C、 D、

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3. 图为苹果自动分拣装置，可以把质量大小不同的苹果，自动分拣开。该装置的托盘秤压在一个以O₁为转动轴的杠杆上，杠杆末端压在压力传感器R₁上。当大苹果通过托盘秤时，R₁所受的压力较大因而电阻较小，R₂两端获得较大电压，该电压激励放大电路并保持一段时间，使电磁铁吸动分拣开关的衔铁，打开下面通道，让大苹果进入下面通道；当小苹果通过托盘秤时，R₂两端的电压不足以激励放大电路，分拣开关在弹簧向上弹力作用下处于水平状态，小苹果进入上面通道。托盘停在图示位置时，设进入下面通道的大苹果最小质量为M₀ ，若提高分拣标准，要求进入下面通道的大苹果的最小质量M大于M₀ ，下面操作可行的是（）

A、其他条件不变的情况下，只将托盘秤压在杠杆上的位置向左移动一些 B、其他条件不变的情况下，只适当减小R₂的阻值 C、其他条件不变的情况下，只改变放大电路中电磁铁部分导线绕行的方向 D、其他条件不变的情况下，只增大和传感器R₁相连接电路中电源电动势

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4. 如图所示为远距离输电原理图，变压器 $T_{1}$ 、 $T_{2}$ 均为理想变压器，变压器 $T_{1}$ 原、副线圈的匝数比为 $1 ： n$ ，变压器 $T_{2}$ 原、副线圈的匝数比为 $n ： 1$ ，发电机的输出功率为 $P$ ，输出电压为 $U$ ，用电器 $R_{0}$ 两端的电压为 $0.9 U$ ，则输电线上的等效电阻 $R$ 消耗的功率为（）

A、 $\frac{P}{100}$ B、 $\frac{P}{10}$ C、 $\frac{P}{5}$ D、 $\frac{P}{20}$

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5. 如图所示，某交流发电机内有一边长为 $L$ 、匝数为 $N$ 、电阻不计的正方形线圈 $a b c d$ ，在磁感应强度大小为 $B$ 的匀强磁场中绕转轴 $O O^{'}$ 以角速度 $ω$ 匀速转动，轴 $O O^{'}$ 垂直于磁感线。它与理想变压器的原线圈连接，变压器原、副线圈的匝数之比为 $1：3$ ，二极管的正向电阻为零，反向电阻无穷大，定值电阻的阻值为 $R_{1}$ ，滑动变阻器 $R_{2}$ 的接入电路的阻值为 $R$ 且最大阻值与定值电阻的阻值相等，滑片 $P$ 置于滑动变阻器的中间，电表均为理想电表。从正方形线圈转到图示位置开始计时，下列判断正确的是（）

A、交流发电机的感应电动势的瞬时值表达式为 $e = N B ω L^{2} sin ω t$ B、电压表V的示数为 $\frac{N B ω L^{2}}{\sqrt{2}}$ C、电流表 $A_{1}$ 与电流表 $A_{2}$ 的示数之比为 $3 ： \sqrt{2}$ D、若将滑动变阻器的滑片向下滑动，滑动变阻器 $R_{2}$ 消耗的功率一直减小

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6. 如图所示，两电阻不计的光滑平行导轨水平放置， $M N$ 部分的宽度为 $2 l ， P Q$ 部分的宽度为 $l$ ，金属棒 $a$ 和 $b$ 的质量分别为 $2 m$ 和 $m$ ，其电阻大小分别为 $2 R$ 和 $R$ ， a和 $b$ 分别静止在 $M N$ 和 $P Q$ 上，垂直于导轨且相距足够远，整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为 $B$ 。现对金属棒 $a$ 施加水平向右的恒力 $F$ ，两棒运动时始终保持平行且 $a$ 总在 $M N$ 上运动， $b$ 总在 $P Q$ 上运动，经过足够长时间后，下列说法正确的是（）

A、回路中的感应电动势为零 B、流过金属棒 $a$ 的电流大小为 $\frac{F}{3 B l}$ C、金属棒 $a$ 和 $b$ 均做匀速直线运动 D、金属棒 $a$ 和 $b$ 均做加速度相同的匀加速直线运动

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二、多选题

7. 如图所示，自感线圈L存在一定的直流电阻 $R_{L}$ ，将它和电阻为R的灯泡A并联后接在电源的两端，先让开关S合上，待电路稳定后再断开开关，则（）

A、接通开关S瞬间，灯泡A要过一段较长的时间才亮 B、断开开关S的瞬间，流过灯泡的电流与合上开关时流过灯泡的电流方向相反 C、若 $R_{L} < R$ ，断开开关S的瞬间灯泡A将闪亮一下，再慢慢熄灭 D、若 $R_{L} > R$ ，要在断开开关S的瞬间使灯泡A闪亮一下再熄灭，可以更换一个自感系数大但电阻仍为 $R_{L}$ 的线圈，来达成这一目的

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8. 压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，利用压敏电阻可以设计一个电路来判断升降机的运动情况，其工作原理如图甲所示。将压敏电阻固定在升降机底板上，其上放置一个绝缘物块。0～t₁时间内升降机匀速下降，从 $t =0$ 时刻开始，电流表中电流随时间变化的情况如图乙所示，下列判断正确的是（）

A、t₁～t₂时间内，升降机加速度的大小先增大后减小 B、t₂～t₃时间内，升降机处于静止状态 C、t₃～t₄时间内，升降机处于失重状态 D、t₃～t₄时间内，升降机可能一直减速下降

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9. 为彻底解决渝西、渝北局部地区用电紧张形势，渝西、渝北电网主网架由 $220 kV$ 升级到 $500 kV$ 超高压，有力地支撑了这两个地区较大的年用电量。远距离输电时，首先要把电厂发电机组产生的 $500 V$ 电压通过升压变压器升高到 $500 kV$ ，以40万 $kW$ 的功率远距离送往变电站，不同的输送电压、所用的导线及相应的线损率（输电线上损耗的功率与总功率的比值）如表所示，则升级后（）

电压等级（ $kV$ ）

线损率（%）

220

3

500

1

A、送往变电站远距离输电线的电流为 $8000A$ B、电厂的升压变压器原、副线圈匝数之比为 $1 ： 100$ C、送往变电站的输电线损耗功率比升级前减少了 $8000 kW$ D、送往变电站的输电线的电压损失为 $5000 V$

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10. 如图甲，间距 $L = 1.0 m$ 且足够长的光滑平行金属导轨 $a b$ 、 $c d$ 固定在水平面上，左侧 $a c$ 间接有 $R = 2.0 Ω$ 的电阻，垂直于导轨跨接一根质量 $m = 1.0 kg$ 的金属杆，金属杆与导轨接触良好，不计金属杆与导轨的电阻。长为 $s$ （ $s$ 足够长）、宽为 $L$ 的矩形区域有内有竖直向上的匀强磁场，磁场右边界紧邻金属杆，磁感应强度大小 $B = 2 T$ 。从 $t = 0$ 时刻起，金属杆（在方向平行于导轨的水平外力 $F$ 作用下）和磁场向右运动的 $v - t$ 图像分别如图乙中的 $P$ 和 $Q$ ，下列说法正确的是（）

A、 $t = 0$ 时刻， $R$ 两端的电压为0 B、 $t = 1.0 s$ 时刻，金属杆所受安培力的大小为 $2 N$ 、方向水平向右 C、 $t = 3.0 s$ 时刻，金属杆所受外力 $F$ 做功的功率为 $9.0 W$ D、 $0 ~ 2.0 s$ 内，通过电阻 $R$ 的电荷量为 $4.0 C$

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三、实验题

11. 如图甲所示为“研究电磁感应现象”的实验装置，部分导线已连接。

(1)、用笔画线代替导线将图中未完成的电路连接好；

(2)、如果在闭合开关时发现灵敏电流表的指针向右偏了一下，那么闭合开关后，将原线圈迅速插入副线圈的过程中，电流表指针将向；原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向右滑动时，电流表指针将向；（选填“左偏”、“右偏”或“不偏”）

(3)、如图乙所示，R为光敏电阻，其阻值随着光照强度的加强而减小。金属环A用轻绳悬挂，与长直螺线管共轴，并位于其左侧。当光照减弱时，从左向右看，金属环A中电流方向（填“顺时针”或“逆时针”），金属环A将向（填“左”或“右”）运动，并有（填“收缩”或“扩张”）的趋势。

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12. 压力传感器按用途分类主要是压力监视、压力测量和压力控制及转换成其他量的测量。按供电方式分为压阻型和压电型传感器，前者是被动供电的，需要有外电源，后者是传感器自身可以产生电压，不需要外加电源。为了探究某压电型压力传感器的输出电流与其所受正压力之间的关系，某兴趣小组的同学做了如下实验，将压力传感器水平放置，接入如图甲所示的电路，其上放置一与压力传感器上表面面积接近的平整薄硬木板（使压力传感器上表面受力均匀），电流表是量程为 $0 \sim 1mA$ 、内阻为 $10Ω$ 的灵敏电流表。当在木板上放置重物时，因为压力传感器受到正压力，其两端将产生输出电压，此时压力传感器相当于不计内阻的电源，记录放置不同数量的重物产生的压力 $F$ 与此时通过电流表的电流 $I$ ，并绘制 $I - F$ 图像，已知重物的质量均相同，压力传感器产生的输出电压与受到的正压力成正比。

(1)、测量结束后得到重物个数与所读的电流表示数之间的关系如表格所示，表中数据中明显存在错误的一组是第组。（填重物个数，重物个数即为实验组数）

重物个数 $n /$ 个

1

2

3

4

5

电流表示数 $I /mA$

0.22

0.43

0.6

0.84

1.00

(2)、根据表格中的数据在图乙所示坐标系中描绘出电流随重物个数变化的图线。图线不过原点的原因是。

(3)、通过查询实验所用压力传感器的参数，发现铭牌上的参数显示其正常工作压力范围为 $0 \sim 500N$ ，对应输出电压范围为 $0 \sim 5V$ 。而实验室只提供5个 $100g$ 的重物，取 $g =10m/ s^{2}$ ，若忽略薄硬木板的质量，则要想使重物全部放入时灵敏电流表恰好满偏，则电阻 $R$ 的阻值应为 $Ω$ 。

(4)、若将两个相同的压力传感器按图丙方式放置连接（不计传感器和薄硬木板的重力），放上相同质量的重物后，甲、丙两图中电流表示数之比为。

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四、解答题

13. 一个小型水力发电站发电机的输出交流电压为 $500V$ ，输出电功率为 $50kW$ ，用总电阻为 $3 .0Ω$ 的输电线向远处居民区供电。

(1)、若直接采用 $500V$ 电压输电，求这时居民获得的电功率；

(2)、若采用高压输电，先用升压变压器将电压升至 $5000V$ ，到达用户端再用降压变压器将电压变为 $220V$ 供居民使用，不考虑变压器的能量损失，求居民获得的电功率以及降压变压器原、副线圈的匝数比。

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14. 如图所示，一矩形线圈 $a b c d$ 在匀强磁场中以角速度 $ω = 50 π rad / s$ 匀速转动。已知线圈面积 $S = 0.04 m^{2}$ ，匝数 $N = 100$ 匝，线圈内阻 $r = 5 Ω$ ，外接电阻R = 15Ω，匀强磁场的磁感应强度 $B = \frac{1}{π} T$ 。若线圈从图示位置开始计时，求：

(1)、线圈中感应电动势瞬时值e的表达式；

(2)、电路中理想电压表的示数 $U$ ；

(3)、转过90°的过程中，通过电阻 $R$ 的电荷量 $q$ （结果可用 $π$ 表示）。

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15. 如图甲为模拟电磁驱动和电磁刹车的装置半径为r= $\frac{4}{\sqrt{π}}$ m、匝数为n=10不计内阻的金属圆形线圈水平放置，线圈内存在竖直向上的匀强磁场，磁场的磁感应强度B随时间t的变化关系为B=0.1t（T）线圈与水平放置的平行导轨相连，两导轨不计电阻且足够长，间距L=1.0m。现用三根并排固定在一起的导体棒模拟小车，三根导体棒用ab、cd两根绝缘材料固定，相邻导体棒间距d=0.2m，导体棒长度也为L=1.0m，且与导轨垂直，接触良好。导体棒连同固定材料总质量m=10kg，每根导体棒的电阻为r=3.0Ω，该模拟小车在导轨上运动时所受摩擦阻力f=0.2v（N），v为模拟小车运行的速率。求：

(1)、在平行导轨区域加一竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B₀=0.6T，t=0时刻，闭合开关S，当模拟小车车速为v=10m/s时，模拟小车的加速度a的大小；该模拟小车能达到的最大速度v_m；

(2)、当模拟小车以第（1）问中的最大速度v_m运行时，某时刻断开开关S，并将平行导轨区域的磁场改为如图乙所示的磁场，导轨间存在矩形匀强磁场区域，区域宽度为d=0.2m，且相邻磁场区域间的距离为2d，匀强磁场的磁感应强度大小为B₁=6.0T，方向垂直轨道平面向下，求模拟小车减速向前运动的距离x。（结果保留1位小数）

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重物个数 $n /$ 个	1	2	3	4	5
电流表示数 $I /mA$	0.22	0.43	0.6	0.84	1.00

电压等级（ $kV$ ）	线损率（%）
220	3
500	1