高中物理第3章热机和第一次工业革命阶段测试同步训练试题.docx
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高中物理第3章热机和第一次工业革命阶段测试同步训练试题
高中物理第3章热机和第一次工业革命阶段测试同步训练试题2019.09
1,如图所示，（a）是某人设计的一种振动发电装置，它的结构是一个半径为r＝0.1m的有20匝的线圈套在辐向形永久磁铁槽中，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布［其右视图如图（b）］．在线圈所在位置磁感应强度B的大小均为0.2T．线圈的电阻为2Ω，它的引出线接有8Ω的电珠L，外力推动线圈的P端，作往复运动，便有电流通过电珠．当线圈向右的位移随时间变化的规律如图所示时（x取向右为正）：
（1）画出感应电流随时间变化的图象（取逆时针为正）；
（2）求每一次推动线圈运动过程中的作用力；
（3）求该发电机的输出功率。
（摩擦等损耗不计）
2,“绿色奥运”是2008年北京奥运会的三大理念之一，奥运会期间在各比赛场馆使用新型节能环保电动车，负责接送比赛选手和运输器材，在检测某款电动车性能的某次实验中，质量为8×102kg的电动车由静止开始沿平直公路行驶，达到的最大速度为15m/s，利用传感器测得此过程中不同时刻电动车的牵引力F与对应的速度v，并描绘出
图象（图中AB、BO均为直线），假设电动车行驶中所受的阻力恒定，求此过程中
（1）电动车的额定功率；
（2）电动车由静止开始运动，经过多长时间，速度达到2m/s？
3,如图所示，可视为质点的三物块A、B、C放在倾角为300的固定绝缘长斜面上，物块与斜面间的动摩擦因数
，A与B紧靠在一起，C紧靠在固定挡板上，三物块的质量分别为mA=0.80kg、mB=0.64kg、mC=0.50kg，其中A不带电，B、C的带电量分别为qB=+4.00×l0-5C、qC=+2.00×l0-5C、且保持不变，开始时三个物块均能保持静止且与斜面间均无摩擦力作用，现给A施加一平行于斜面向上的力F，使A在斜面上作加速度a=1.5m/s2的匀加速直线运动，经过时间t0，力F变为恒力，当A运动到斜面顶端时撤去力F。
已知静电力常量k=9.0×l09N·m2/C2，g=10m/s2.求：
（1）未施加力F时物块B、C间的距离；
（2）t0时间内A上滑的距离；
（3）t0时间内力F和库仑力对A、B两物块做的总功。
4,如图所示，有一个竖直固定在地面的透气圆筒，筒中有一轻弹簧，其下端固定，上端连接一质量为m的薄滑块，当滑块运动时，圆筒内壁对滑块有阻力的作用，阻力的大小恒为f=mg（g为重力加速度）。
在初始位置滑块静止，圆筒内壁对滑块的阻力为零，弹簧的长度为l。
现有一质量也为m的物体从距地面2l处自由落下，与滑块发生碰撞，碰撞时间极短。
碰撞后物体与滑块粘在一起向下运动，运动到最低点后又被弹回向上运动，滑动到初始位置时速度恰好为零，不计空气阻力。
求
（1）物体与滑块碰撞后共同运动初速度的大小；
（2）碰撞后，在滑块向下运动到最低点的过程中弹簧弹性势能的变化量。
5,由于受地球信风带和盛西风带的影响，在海洋中形成一种河流称为海流.海流中蕴藏着巨大的动力资源.据统计，世界大洋中所有海洋的发电能力达109KW.早在19世纪法拉第就曾设想，利用磁场使海流发电.因为海水中含有大量的带电离子，这些离子随海流作定向运动，如果有足够强的磁场能使这些带电离子向相反方向偏传，便有可能发出电来.目前，日本的一些科学家将计划利用海流建造一座容量为1500KW的磁流体发电机.如图所示为一磁流发电机的原理示意图，上、下两块金属板M、N水平放置浸没在海水里，金属板面积均为
，板间相距
，海水的电阻率
在金属板之间加一匀强磁场，磁感应强度B=0.1T，方向由南向北，海水从东向西以速度
流过两金属板之间，将在两板之间形成电势差，
（1）达到稳定状态时，哪块金属板的电势较高？
（2）由金属板和海水流动所构成的电源的电动势E及其内电阻
各为多少？
（3）若用此发电装置给一电阻为20
的航标灯供电，则在8
内航标灯所消耗的电能为多少？
6,如图所示，光滑平行的水平金属导轨MNPQ相距l，在M点和P点间接一个阻值为R的电阻，在两导轨间
矩形区域内有垂直导轨平面竖直向下、宽为d的匀强磁场，磁感强度为B。
一质量为m，电阻为r的导体棒ab，垂直搁在导轨上，与磁场左边界相距d0。
现用一大小为F、水平向右的恒力拉ab棒，使它由静止开始运动，棒ab在离开磁场前已经做匀速直线运动（棒ab与导轨始终保持良好的接触，导轨电阻不计）。
求：
（1）棒ab在离开磁场右边界时的速度；
（2）棒ab通过磁场区的过程中整个回路所消耗的电能；
（3）试分析讨论ab棒在磁场中可能的运动情况。
7,如图所示，两根正对的平行金属直轨道MN、M´N´位于同一水平面上，两轨道之间的距离l=0.50m．轨道的MM´端之间接一阻值R=0.40Ω的定值电阻，NN´端与两条位于竖直面内的半圆形光滑金属轨道NP、N´P´平滑连接，两半圆轨道的半径均为R0=0.50m．直轨道的右端处于竖直向下、磁感应强度B=0.64T的匀强磁场中，磁场区域的宽度d=0.80m，且其右边界与NN´重合．现有一质量m=0.20kg、电阻r=0.10Ω的导体杆ab静止在距磁场的左边界s=2.0m处．在与杆垂直的水平恒力F=2.0N的作用下ab杆开始运动，当运动至磁场的左边界时撤去F，结果导体杆ab恰好能以最小速度通过半圆形轨道的最高点PP´．已知导体杆ab在运动过程中与轨道接触良好，且始终与轨道垂直，导体杆ab与直轨道之间的动摩擦因数μ=0.10，轨道的电阻可忽略不计，取g=10m/s2，求：
⑴导体杆刚进入磁场时，通过导体杆上的电流大小和方向；⑵导体杆穿过磁场的过程中通过电阻R上的电荷量；⑶导体杆穿过磁场的过程中整个电路中产生的焦耳热．
8,如图所示，一物块位于光滑水平面上，用一大小为F、方向如图所示的力去推它，使它以加速度a向右运动。
若保持力的方向不变而增大力的大小，则
A．a变大B．a不变
C．a变小D．因为物块的质量未知，故不以确定a变化的趋势
9,几十亿年来，月球总是以同一面对着地球,人们只能看到月貌的59%,由于在地球上看不到月球的背面，所以月球的背面蒙上了一层十分神秘的色彩。
试通过对月球运动的分析,说明人们在地球上看不到月球背面的原因是
A．月球的自转周期与地球的自转周期相同B．月球的自转周期与地球的公转周期相同
C．月球的公转周期与地球的自转周期相同D．月球的公转周期与月球的自转周期相同
10,钍核（
）具有β放射性，它能放出一个电子变成镤核（
），伴随该过程会放出光子，下列说法正确的是
A．光线可能是红外线,是钍原子跃迁产生的B．光线可能是X射线,是镤原子跃迁产生的
C．光线一定是γ射线,是钍核跃迁产生的D．光线一定是γ射线,是镤核跃迁产生的
11,如图所示，在真空中有一个正点电荷和一个负点电荷，分别置于P、Q两点，正点电荷的电荷量大于负点电荷的电荷量，A、B为P、Q连线的中垂线上的两点，现将一正电荷q由A点沿中垂线移动到B点，在此过程中，下列说法正确的是
A．q的电势能逐渐减小B．q的电势能逐渐增大
C．q的电势能先增大后减小D．以上均不正确
12,如图甲所示，在变压器的输入端串接上一只整流二极管D，在变压器输入端加上如图乙所示的交变电压u1=Um1sinωt，设t=0时刻为a“＋”、b“－”，则副线圈输出的电压的波形（设c端电势高于d端电势时的电压为正）是下图中的
13,在电信传输过程中，把传输的电信号加载在高频等幅振荡上的过程叫做（）
A．调制B．调频C．调幅D．调谐
14,只要知道下列哪一组物理量，就可以估算出气体中分子间的平均距离（）
A.阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和密度；
B.阿伏加德罗常数、该气体的摩尔质量和质量；
C.阿伏加德罗常数、该气体的质量和体积；
D.该气体的密度、体积和摩尔质量
15,如图所示，小车上有一定滑轮，跨过定滑轮的绳上一端系一重球，另一端系在弹簧秤上，弹簧秤固定在小车上．开始时小车处在静止状态．当小车匀加速向右运动时（）
Ａ．弹簧秤读数及小车对地面压力均增大
Ｂ．弹簧秤读数及小车对地面压力均变小
Ｃ．弹簧秤读数变大，小车对地面的压力不变
Ｄ．弹簧秤读数变大，小车对地面的压力变小
16,一台理想变压器，其原线圈接220V正弦交变电压时，其副线圈上所接的阻值为10Ω的电阻器上得到44V电压。
若将副线圈的匝数再增加10匝，则通过副线圈上该电阻的电流增加1.1A。
由此可知该变压器原线圈的匝数为
A.200匝B.2000匝C.50匝D.500匝
17,物理学家们普遍相信太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应.根据这一理论，在太阳内部4个氢核（即质子）转化成一个氦核（
）和两个正电子（
）及两个神秘的中微子（υe）.在基本粒子物理学的标准模型中中微子是没有质量的.已知氢原子的质量为1.0078u，氦原子的质量为4.0026u，电子的质量为0.0005u，中微子的能量为0.82MeV，1u的质量对应931.5MeV的能量，则该核反应释放的能量为（）
A.26.64MeVB.25.7MeVC.24.8MeVD.23.13MeV
18,下列说法正确的是
A．当物体所受合力不为零时，其速度也不为零
B．当物体所受合力变化时，一定做曲线运动
C．当物体所受合力不变时，其运动方向一定不变
D．当物体所受合力变化时，其运动方向可能不变
19,一航天探测器完成对月球的探测任务后，在离开月球的过程中，由静止开始沿着与月球表面成一倾斜角的直线飞行，先加速运动，再匀速运动。
探测器通过喷气而获得推动力。
以下关于喷气方向的描述中正确的是
A探测器加速运动时，沿直线向后喷气
B探测器加速运动时，竖直向下喷气
C探测器匀速运动时，竖直向下喷气
D探测器匀速运动时，不需要喷气
20,如图所示，图中虚线是以点电荷为圆心的同心圆，现有两个带电粒子（不计重力），以不同速率、沿不同的方向，从A点飞入电场后，沿不同的轨迹运动，分别经同一圆周的两点B、C飞出，由此可判断（）
A．两粒子带异种电荷
B．两粒子所带电荷量的绝对值可能相等
C．两粒经过B、C两点时速率一定相等
D．两粒的动能都是先减小后增大
试题答案
1,
（1）第一个0.1s内电流为－0.2A，第二个0.1s内电流为0.2A，依次类推
（2）F=0.5N
（3）P=0.32W
2,解：
（1）分析图线可知：
电动车由静止开始做匀速直线运动，达到额定功率后，做牵引力逐渐减小的变加速直线运动，达到最大速度后做匀速直线运动。
当最大速度
时，牵引力为
，故恒定阻力
额定功率
（2）匀加速运动的末速度
代入数据解得v=3m/s
匀加速运动的加速度
代入数据解得
电动车在速度达到3m/s之前，一直做匀加速直线运动，故所求时间为
将
代入上式解得t=1s
3,解：
（1）A、B、C处于静止状态时，设B、C间距离为L1，则C对B的库仑斥力
以A、B为研究对象，根据力的平衡，
联立解得：
L1=1.0m
（2）给A施加力F后，A、B沿斜面向上做匀加速直线运动，C对B的库仑斥力逐渐减小，A、B之间的弹力也逐渐减小。
经过时间t0，B、C间距离设为L2，A、B两者间弹力减小到零，此后两者分离，力F变为恒力，则t0时刻C对B的库仑斥力为
①
以B为研究对象，由牛顿第二定律有：
②
联立①②解得：
L2=1.2m
则t0时间内A上滑的距离
（3）设在t0时间内，末速度为v1，力F和库仑力对A、B物块做的功为W1，由动能定理有
③
而
④
⑤
⑥
由③④⑤⑥式解得：
W1=2.25J
4,解：
（1）设物体下落至与薄滑块碰撞前的速度为v0，在此过程中机械能守恒，依据机械能守恒定律有
解得
设碰撞后共同速度为v，依据动量守恒定律有mv0＝2mv
解得
（2）设物体和滑块碰撞后下滑的最大距离为x，依据动能定理，对碰撞后物体与滑块一起向下运动到返回初始位置的过程，有
-2fx＝0－
⨯2mv2
设在滑块向下运动的过程中，弹簧的弹力所做的功为W，依据动能定理，对碰撞后物体与滑块一起向下运动到最低点的过程，有W＋2mgx－fx=0－
×2mv2
解得W＝－
mgl
所以弹簧弹性势能增加了
mgl
5,点拨：
（1）由左手定则得：
N板电势较高.①
（2）当海水中流动的带电离子进入磁场后，将在两板之间
形成电势差，当所受到的电场力F与洛仑兹力
相平衡达到稳定状态时即：
②
内阻
③代入有关数据得：
电动势E=50V④，内阻
⑤
（3）消耗的电能：
W=I2R
⑥电路中电流：
⑦
由④、⑤、⑥、⑦式及代入有关数据得
⑦
6,点拨：
（1）ab棒离开磁场右边界前做匀速运动，速度为vm，则有：
对ab棒
＝0，解得
（2）由能量守恒可得：
解得：
（3）设棒刚进入磁场时速度为v由：
棒在进入磁场前做匀加速直线运动，在磁场中运动可分三种情况讨论：
①若
（或
），则棒做匀速直线运动；
②若
（或
），则棒先加速后匀速；
③若
（或
），则棒先减速后匀速。
7,解：
（1）设导体杆在F的作用下运动至磁场的左边界时的速度为v1，根据动能定理则有（F－μmg）s=
mv12
导体杆刚进入磁场时产生的感应电动势E=Blv1
此时通过导体杆上的电流大小I=E/（R+r）=3.8A（或3.84A）
根据右手定则可知，电流方向为由b向a
（2）设导体杆在磁场中运动的时间为t，产生的感应电动势的平均值为E平均，则由法拉第电磁感应定律有E平均=△φ/t=Bld/t
通过电阻R的感应电流的平均值I平均=E平均/（R+r）
通过电阻R的电荷量q=I平均t=0.512C（或0.51C）
（3）设导体杆离开磁场时的速度大小为v2，运动到圆轨道最高点的速度为v3，因导体杆恰好能通过半圆形轨道的最高点，根据牛顿第二定律对导体杆在轨道最高点时有
mg=mv32/R0
对于导体杆从NN′运动至PP′的过程，根据机械能守恒定律有
mv22=
mv32+mg2R0， 解得v2=5.0m/s
导体杆穿过磁场的过程中损失的机械能△E=
mv12－
mv22=1.1J
此过程中电路中产生的焦耳热为 Q=△E－μmgd=0.94J……2分
8,A
9,D
10,D
11,A
12,B
13,A
14,A
15,C
16,A
17,C
18,D
19,C
20,AB
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