2020-2021学年高考理综（物理）冲刺卷及答案解析

新课标最新年高考理综（物理）

模拟冲刺卷（八）

一、选择题（本题共10小题，每小题7分，共70分，每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内）

1．一个矩形线圈绕与匀强磁场垂直的OO′轴逆时针转动，线圈的两条引线分别与A、B两半圆铜环相连，两个铜环通过滑动电刷连入电路，电路中仅有一个电阻R．如图所示，在线圈转动过程中，通过R的电流（　　）

A．大小和方向都不断变化 B．大小不断变化，方向从A→R→B

C．大小和方向都不变 D．大小不断变化，方向从B→R→A

2．两只相同的电阻，分别通过正弦波形的交流电和方波形的交流电．两种交变电流的最大值相等，波形如图所示．在正弦波形交流电的一个周期内，正弦波形交流电在电阻上产生的焦耳热Q1与方波形交流电在电阻上产生的焦耳热Q2之比等于（　　）

A．3：1 B．1：2 C．2：1 D．4：3

3．将硬导线中间一段折成不封闭的正方形，每边长为l，它在磁感应强度为B、方向如图的匀强磁场中匀速转动，转速为n．导线在a、b两处通过电刷与外电路连接，外电路接有额定功率为P的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，灯泡的电阻应为（　　）

A． B． C． D．

4．在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示．产生的交变电动势的图象如图乙所示，则（　　）

A．t=0.005 s时线框的磁通量变化率为零

B．t=0.01 s时线框平面与中性面重合

C．线框产生的交变电动势有效值为311 V

D．线框产生的交变电动势频率为100 Hz

5．在图所示电路中，A是熔断电流I0=2A的保险丝，R是可变电阻，S是交流电源．交流电源的内电阻不计，其电动势随时间变化的规律是e=220sin314t（V）．为了不使保险丝熔断，可变电阻的阻值应该大于（　　）

A．110Ω B．110Ω C．220Ω D．220Ω

6．如图甲所示，电阻R的阻值为50Ω，在ab间加上图乙所示的正弦交流电，则下面说法中正确的是（　　）

A．电阻R的功率为200W

B．电流表示数为2A

C．产生该交流电的线圈在磁场中转动的角速度为3.14rad/s

D．如果产生该交流电的线圈转速提高一倍，则电流表的示数也增大一倍

7．一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示．已知发电机线圈内阻为5.0Ω，现外接一只电阻为95.0Ω的灯泡，如图乙所示，则（　　）

A．电压表V的示数为209 V

B．电路中的电流方向每秒钟改变50次

C．灯泡实际消耗的功率为484 W

D．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J

8．如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T，转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈电阻为2Ω．从线圈平面与磁场方向平行开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1A．那么（　　）

A．线圈消耗的电功率为4 W

B．线圈中感应电流的有效值为2 A

C．任意时刻线圈中的感应电动势为e=2cost

D．任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ=sint

9．如图所示，处在磁感应强度为B的匀强磁场中的单匝矩形线圈abcd，以恒定的角速度ω绕ab边转动，磁场方向垂直于纸面向里，线圈所围面积为S，线圈导线的总电阻为R．t=0时刻线圈平面与纸面重合，且cd边正向纸面外运动．则（　　）

A．时刻t线圈中电流的瞬时值i=cosωt

B．线圈中电流的有效值I=

C．线圈中电流的有效值I=

D．线圈中电流的电功率P=

10．平行板间加如图所示周期变化的电压，重力不计的带电粒子静止在平行板中央，从t=0时刻开始将其释放，运动过程无碰板情况．图中，能定性描述粒子运动的速度图象正确的是（　　）

A． B． C． D．

二、非选择题（本题共2小题，共30分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位）

11．如图所示，线圈abcd的面积是0.05m2，共100匝；线圈电阻为1Ω，外接电阻R=9Ω，匀强磁场的磁感强度为B=T，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，求：

（1）若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；

（2）线圈转过s 时电动势的瞬时值多大？

（3）电路中电压表和电流表的示数各是多少？

12．如图所示，间距为L的光滑平行金属导轨，水平地放置在竖直方向的磁感应强度为B的匀强磁场中，一端接阻值为R的电阻．一个电阻是R0、质量为m的导体棒放置在导轨上，在外力F作用下从t=0的时刻开始运动，其速度随时间的变化规律为v=vmaxsinωt．不计导轨电阻，求：

（1）从t=0到t=时间内电阻R产生的热量；

（2）从t=0到t=时间内外力F所做的功．

参考答案与试题解析

一、选择题（本题共10小题，每小题7分，共70分，每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内）

1．一个矩形线圈绕与匀强磁场垂直的OO′轴逆时针转动，线圈的两条引线分别与A、B两半圆铜环相连，两个铜环通过滑动电刷连入电路，电路中仅有一个电阻R．如图所示，在线圈转动过程中，通过R的电流（　　）

A．大小和方向都不断变化 B．大小不断变化，方向从A→R→B

C．大小和方向都不变 D．大小不断变化，方向从B→R→A

【考点】楞次定律．

【分析】该图是直流发电机的原理图，前端两个半环称为“换向器”，根据右手定则，可以判断电流方向．

因为线圈旋转切割磁感线，所以垂直于磁场的速度大小不断变化，所以产生的感应电动势大小也不断变化．

【解答】解：线圈中产生交流电，由于电刷交替与两铜环接触，流过R的电流方向不变．

根据右手定则可知，通过R的电流方向是B→R→A．

因为线圈旋转切割磁感线，所以垂直于磁场的相对速度不断变化，即产生的感应电动势大小也不断变化，

所以通过R的电流大小不断变化，故ABC错误，D正确；

故选：D．

2．两只相同的电阻，分别通过正弦波形的交流电和方波形的交流电．两种交变电流的最大值相等，波形如图所示．在正弦波形交流电的一个周期内，正弦波形交流电在电阻上产生的焦耳热Q1与方波形交流电在电阻上产生的焦耳热Q2之比等于（　　）

A．3：1 B．1：2 C．2：1 D．4：3

【考点】交流的峰值、有效值以及它们的关系；焦耳定律．

【分析】根据焦耳定律Q=I2Rt求解热量，其中I是有效值．对于正弦式电流有效值I1=Im；对于方波，有效值I2=Im．

【解答】解：两种交变电流的最大值为Im．

对于正弦式电流有效值为：I1=Im．

对于方波，有效值为：I2=Im．

根据焦耳定律得：

Q1=I12RT

Q2=I22RT

则 Q1：Q2=1：2

故选：B

3．将硬导线中间一段折成不封闭的正方形，每边长为l，它在磁感应强度为B、方向如图的匀强磁场中匀速转动，转速为n．导线在a、b两处通过电刷与外电路连接，外电路接有额定功率为P的小灯泡并正常发光，电路中除灯泡外，其余部分的电阻不计，灯泡的电阻应为（　　）

A． B． C． D．

【考点】交流的峰值、有效值以及它们的关系．

【分析】根据Em=nBSω可以求得最大电动势的大小，由P=可以求得灯泡的电阻的大小．

【解答】解：根据最大感应电动势Em=nBSω可得，

最大感应电动势为 Em=Bl22πn，

所以有效的电动势为E=Bl2πn，

由P=可得，

灯泡的电阻R=，所以B正确．

故选：B．

4．在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图甲所示．产生的交变电动势的图象如图乙所示，则（　　）

A．t=0.005 s时线框的磁通量变化率为零

B．t=0.01 s时线框平面与中性面重合

C．线框产生的交变电动势有效值为311 V

D．线框产生的交变电动势频率为100 Hz

【考点】正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率；正弦式电流的图象和三角函数表达式．

【分析】由图乙可知特殊时刻的电动势，根据电动势的特点，可判处于那个面上，由图象还可知电动势的峰值和周期，根据有效值和峰值的关系便可求电动势的有效值．

【解答】解：由图乙可知 T=0.02s Em=311v

A、由图可知t=0.005s时刻感应电动势最大，所以穿过线框回路的磁通量变化率为最大，故A错误；

B、0.01s时电动势为零，线圈平面与磁场方向垂直，即线框平面与中性面重合，故B正确；

C、根据正弦式交变电流有效值和峰值的关系可得，

该交变电流的有效值为E=，故C错误．

D、由图乙可知 T=0.02s，故频率为f=，故D错误；

故选：B

5．在图所示电路中，A是熔断电流I0=2A的保险丝，R是可变电阻，S是交流电源．交流电源的内电阻不计，其电动势随时间变化的规律是e=220sin314t（V）．为了不使保险丝熔断，可变电阻的阻值应该大于（　　）

A．110Ω B．110Ω C．220Ω D．220Ω

【考点】交流的峰值、有效值以及它们的关系．

【分析】根据电动势的瞬时表达式知道电压有效值，结合欧姆定律求最小电阻．

【解答】解：由表达式知电压有效值为220V，当电流I0=2A时，由闭合电路欧姆定律得：R==110Ω

故选：B．

6．如图甲所示，电阻R的阻值为50Ω，在ab间加上图乙所示的正弦交流电，则下面说法中正确的是（　　）

A．电阻R的功率为200W

B．电流表示数为2A

C．产生该交流电的线圈在磁场中转动的角速度为3.14rad/s

D．如果产生该交流电的线圈转速提高一倍，则电流表的示数也增大一倍

【考点】正弦式电流的图象和三角函数表达式．

【分析】由图读出电压最大值Um，角速度由ω=求出，功率、电流都是有效值，根据欧姆定律即可求出．

【解答】解：A、由乙图可知：Um=100V，U==100V，P==200W，故A正确；

B、根据欧姆定律得：I==A=2A，故B正确；

C、由乙图可知：T=0.02s，由ω==314rad/s，故C错误；

D、如果产生该交流电的线圈转速提高一倍，则产生的感应电动势的电压也提高一倍，根据欧姆定律可知电流也最大一倍，故D正确．

故选ABD

7．一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示．已知发电机线圈内阻为5.0Ω，现外接一只电阻为95.0Ω的灯泡，如图乙所示，则（　　）

A．电压表V的示数为209 V

B．电路中的电流方向每秒钟改变50次

C．灯泡实际消耗的功率为484 W

D．发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J

【考点】交流发电机及其产生正弦式电流的原理；电功、电功率；正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率．

【分析】由图读出电动势的最大值，求出有效值，根据欧姆定律求出外电压的有效值，即为电压表的示数．根据电流方向每个周期改变两次，求出每秒钟方向改变的次数．根据电压有效值求出灯泡消耗的功率．由焦耳定律，由有效值求出发电机焦耳热．

【解答】解：A、由Em=220V，E=220V，电压表示数U=E=209V．故A正确．

B、周期T=0.02s，每个周期交流电方向改变两次，则1s内电流方向改变的次数为n=2•=100次．故B错误．

C、灯泡实际消耗的功率P==W≠484W．故C错误．

D、发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q=t=×1J=24.2J．故D正确．

故选：AD．

8．如图所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T，转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈电阻为2Ω．从线圈平面与磁场方向平行开始计时，线圈转过60°时的感应电流为1A．那么（　　）

A．线圈消耗的电功率为4 W

B．线圈中感应电流的有效值为2 A

C．任意时刻线圈中的感应电动势为e=2cost

D．任意时刻穿过线圈的磁通量为Φ=sint

【考点】交流发电机及其产生正弦式电流的原理；正弦式电流的图象和三角函数表达式；正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率．

【分析】绕垂直于磁场方向的转轴在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈中产生正弦或余弦式交流电，

由于从线圈平面与磁场方向平行开始计时，其瞬时表达式为i=Imcosθ，由已知可求Im=根据正弦式交变电流有效值和峰值关系可求电流有效值

根据P=I2R可求电功率

根据Em=Imr可求感应电动势的最大值

【解答】解：A、从垂直中性面开始其瞬时表达式为i=Imcosθ，则电流的最大值为 Im==，电流有效值为：I=，线圈消耗的电功率为 P=I2r=，故A正确．

B、由A分析知，B错误．

C、感应电动势最大值为Em=Imr=2×2V=4V，任意时刻线圈中的感应电动势为e=4cost，故C错误．

D、根据公式Em=NBSω=NBS可得，BS=，故任意时刻穿过线圈的磁通量为=，故D错误．

故选：A

9．如图所示，处在磁感应强度为B的匀强磁场中的单匝矩形线圈abcd，以恒定的角速度ω绕ab边转动，磁场方向垂直于纸面向里，线圈所围面积为S，线圈导线的总电阻为R．t=0时刻线圈平面与纸面重合，且cd边正向纸面外运动．则（　　）

A．时刻t线圈中电流的瞬时值i=cosωt

B．线圈中电流的有效值I=

C．线圈中电流的有效值I=

D．线圈中电流的电功率P=

【考点】交流的峰值、有效值以及它们的关系．

【分析】先写出交流电的表达式，再根据峰值与有效值的关系判断电流有效值和小球消耗的功率．

【解答】解：A、交流电的最大值Em=BSω；从中性面开始计时；故时刻t线圈中电流的瞬时值i=，故A错误；

B、C：线圈中电流的有效值I=，B错误C正确；

D、线圈消耗的电功率P=，D错误；

故选：C

10．平行板间加如图所示周期变化的电压，重力不计的带电粒子静止在平行板中央，从t=0时刻开始将其释放，运动过程无碰板情况．图中，能定性描述粒子运动的速度图象正确的是（　　）

A． B． C． D．

【考点】带电粒子在匀强电场中的运动；牛顿第二定律．

【分析】不计重力的带电粒子在周期变化的电场中，在电场力作用下运动．速度随着时间变化的关系由加速度来确定，而加速度是由电场力来确定，而电场力却由电势差来确定．

【解答】解：开始粒子在匀强电场中从静止运动，前半个周期是匀加速运动，后半个周期是匀减速运动，在下一个周期中仍是这样：继续向前匀加速运动，再匀减速运动，这样一直向前运动下去．速度的方向不变，而大小先增大后减小，再增大，再减小．

故选：A

二、非选择题（本题共2小题，共30分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位）

11．如图所示，线圈abcd的面积是0.05m2，共100匝；线圈电阻为1Ω，外接电阻R=9Ω，匀强磁场的磁感强度为B=T，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时，求：

（1）若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；

（2）线圈转过s 时电动势的瞬时值多大？

（3）电路中电压表和电流表的示数各是多少？

【考点】正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率；交流发电机及其产生正弦式电流的原理．

【分析】（1）从线圈处于中性面开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式e=Emsinωt，由Em=NBSω求出Em．

（2）将t=s代入e=Emsinωt求解．

（3）交流电压表和电流表测量的是有效值，根据欧姆定律和有效值与最大值的关系求解．

【解答】解：（1）角速度：ω=2πn=2π×5=10πrad/s

从中性面开始计时瞬时值表达式为：e=Emsin（ωt）=NBSωsin（ωt）=100××0.05×10πsin（10πt）=50sin（10πt）V

（2）当t=s时，电动势的瞬时值e=50sin（10π×）=﹣25V

（3）电动势的有效值为：E==V

电流表示数：I===

电压表示数：U=IR=

答：（1）从线圈处于中性面开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式e=50sin10πtV；

（2）线圈转过s时，电动势的瞬时值为﹣25V；

（3）电路中电流表示数为，电压表示数为．

12．如图所示，间距为L的光滑平行金属导轨，水平地放置在竖直方向的磁感应强度为B的匀强磁场中，一端接阻值为R的电阻．一个电阻是R0、质量为m的导体棒放置在导轨上，在外力F作用下从t=0的时刻开始运动，其速度随时间的变化规律为v=vmaxsinωt．不计导轨电阻，求：

（1）从t=0到t=时间内电阻R产生的热量；

（2）从t=0到t=时间内外力F所做的功．

【考点】导体切割磁感线时的感应电动势；电功、电功率．

【分析】（1）根据感应电动势公式E=Bdv求得感应电动势瞬时值表达式，棒中产生正弦式电流，根据电动势最大值Em，求出电动势的有效值，再由欧姆定律求出电流的有效值，即可由焦耳定律求电阻R产生的热量．

（2）根据动能定理研究从t=0到t=时间内外力F所做的功．其中克服安培力做功大小等于电路中产生的热量．

【解答】解：（1）从t=0开始运动，棒ab产生的感应电动势为：

e=Bdv=Bdvmaxsinωt，是正弦式交变电流，

感应电动势最大值为：Em=Bdvmax，

其有效值为：E=Em，

感应电流的有效值：I=，

从t=0到t=时间内电阻R产生的热量：Q=I2Rt，

解得：Q=；

（2）从t=0到t=时间内，根据动能定理得：W=mvmax2+I2（R+r）t，

联立得：W=mvmax2+；

答：（1）从t=0到t=时间内电阻R产生的热量为；

（2）从t=0到t=时间内外力F所做的功为mvmax2+．

2016年6月22日

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/e75f5848a617866fb84ae45c3b3567ec102ddcfe.html