2017-2018学年安徽省滁州市定远县西片区高二5月月考物理试题（解析版）

2017-2018学年安徽省滁州市定远县西片区高二5月月考物理试题（解析版）

定远县西片区2017-2018学年下学期5月考试 高二物理 ‎ 2018.5 ‎ 考生注意：‎ ‎1、本卷满分100分，考试时间90分钟；‎ ‎2、答题前请在答题卷上填写好自己的学校、姓名、班级、考号等信息；‎ ‎3、请将答案正确填写在答题卷指定的位置，在非答题区位置作答无效。‎ 一、选择题（本大题共15小题， 满分45分）‎ ‎1.在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是（　　）‎ A. 将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化 B. 在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化 C. 将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化 D. 绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化 ‎2.下列图中表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景，导体ab上的感应电流方向为a→b的是（　　）‎ A. B. C. D. ‎ ‎3.一正三角形导线框ABC（高度为a）从图示位置沿x轴正向匀速穿过两匀强磁场区域．两磁场区域磁感应强度大小均为B、方向相反、垂直于平面、宽度均为a．图乙反映感应电流I与线框移动距离x的关系，以逆时针方向为电流的正方向．图象正确的是（　　） ‎ ‎ A. B. C. D.‎ ‎4.如图所示，两个互连的金属圆环，粗金属环的电阻是细金属环电阻的.磁场垂直穿过粗金属环所在区域，当磁感应强度随时间均匀变化时，在粗环内产生的感应电动势为E，则a、b两点间的电势差为(　　)‎ A. E B. E C. E D. E ‎5. 如图所示电路中，A1、A2是两只相同的电流表，电感线圈L的直流电阻与电阻R阻值相等，下面判断正确的是（　　）‎ A. 开关S接通的瞬间，电流表A1的读数大于A2的读数 B. 开关S接通的瞬间，电流表A1的读数小于A2的读数 C. 开关S接通电路稳定后再断开的瞬间，电流表A1的读数大于A2的读数 D. 开关S接通电路稳定后再断开的瞬间，电流表A1的读数小于A2的读数 ‎6.图为模拟远距离交流输电的电路，升压变压器T1的原、副线圈匝数比n1 : n2 = 1 : k，降压变压器T2的原、副线圈匝数比n3 : n4 = k : 1，模拟输电导线的电阻r = 3 Ω，T2的负载是规格为“15 V，45 W”的灯泡L。当T1的输入电压为16‎ ‎ V时L正常发光，两个变压器可视为理想变压器，则k的值为 A. B. ‎3 C. 4 D. 9‎ ‎7.如图所示，闭合的矩形导体线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，沿着OO′方向观察，线圈沿逆时针方向转动．已知匀强磁场的磁感强度为B，线圈匝数为n，ab边的边长为l1 ， ad边的边长为l2 ， 线圈总电阻为R，转动的角速度为ω，则当线圈转至图示位置时（ ） A.线圈中感应电流的方向为abcda B.线圈中的感应电动势为2nBl2ω C.穿过线圈磁通量随时间的变化率最大 D.线圈ad边所受安培力的大小为 ‎ ‎8.下图是某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系图象。如果其他条件不变，仅使线圈的转速变为原来的二倍，则交流电动势的最大值和周期分别变为 A. 400V，0．02s B. 200V，0．02s C. 400V，0．08s D. 200V，0．08s ‎9. 如图所示，先后以速度v1和v2匀速把一矩形线圈拉出有界匀强磁场区域，v1＝2v2，在先后两种情况下(　　)‎ ‎ ‎ A. 线圈中的感应电流之比I1∶I2＝2∶1‎ B. 线圈中的感应电流之比I1∶I2＝1∶2‎ C. 线圈中产生的焦耳热之比Q1∶Q2＝4∶1‎ D. 通过线圈某截面的电荷量之比q1∶q2＝1∶1‎ ‎10.如图a所示，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方固定一螺线管Q,P和Q共轴，Q中通有变化电流i，电流随时间变化的规律如图b所示，P所受的重力为G,桌面对P的支持力为N，则在下列说法正确的是（　　）‎ ‎ ‎ A. t1时刻，N>G且P有收缩的趋势 B. t2时刻，N=G且穿过P的磁通量最大 C. t3时刻，N=G且穿过P中无感应电流 D. t4时刻，N＜G且穿过P的磁通量最小 ‎11.如图所示，矩形线框abcd的ad和bc的中点M、N之间连接一电压表，整个装置处于匀强磁场中，磁场的方向与线框平面垂直，当线框向右匀速平动时，以下说法正确的是（　　）‎ V b c a d M N A．穿过线框的磁通量不变化，MN间无感应电动势 B．MN这段导体做切割磁力线运动，MN间有电势差 C．MN间有电势差，所以电压表有读数 ‎ D．因为无电流通过电压表，所以电压表无读数 ‎12.如图所示，一根通电的直导线放在倾斜的粗糙导轨上，置于图示方向的匀强磁场中，处于静止状态．现增大电流，导体棒仍静止，则在增大电流过程中，导体棒受到的摩擦力的大小变化情况可能是（　　）‎ A. 一直增大 B. 先减小后增大 C. 先增大后减小 D. 始终为零 ‎13.如图所示．矩形线框置于竖直向下的磁场中，通过导线与灵敏电流表相连，线框在磁场中绕垂直于磁场方向的转轴匀速转动，图中线框平面处于竖直面内．下述说法正确的是（　　）‎ ‎ ‎ A. 因为线框中产生的是交变电流，所以电流表示数始终为零 B. 线框通过图中位置瞬间，穿过线框的磁通量最大 C. 线框通过图中位置瞬间，通过电流表的电流瞬时值最大 D. 若使线框转动的角速度增大一倍，那么通过电流表电流的有效值也增大一倍 ‎14.在如图所示的变压器电路中，两定值电阻的阻值R1=R2=R，变压器为理想变压器，电表为理想电表，在a、b两端输入正弦交流电压 ，原副线圈的匝数比为1：2，则（ ） ‎ ‎ A.电流表的示数为 B.电压表的示数为 C.电路消耗的总功率为 D.电阻R1、R2消耗的功率之比为2：1‎ ‎15.如图所示，闭合金属环从光滑曲面上h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升。设环的初速度为0，不计摩擦，曲面处在图中磁场中，则（ ） A.若是匀强磁场，环滚上的高度小于h B.若是匀强磁场，环滚上的高度等于h C.若是非匀强磁场，环滚上的高度等于h D.若是非匀强磁场，环滚上的高度小于h 二、填空题（本大题共2小题， 满分12分）‎ ‎16.如图所示，PQNM是由粗裸导线连接两个定值电阻组合成的闭合矩形导体框，水平放置，金属棒ab与PQ、MN垂直，并接触良好。整个装置放在竖直向下的匀强磁场中，磁感强度B=0.4T。已知ab长l=‎0.5m，电阻R1=2Ω，R2＝4Ω，其余电阻均忽略不计，若使ab以v=‎5m/s的速度向右匀速运动，作用于ab的外力大小为________N，R1上消耗的电热功率为________W。（不计摩擦）‎ ‎17.如下图所示，把矩形线框放在磁感应强度为B的匀强磁场里，线框平面跟磁感线垂直．设线框可动部分ab的长度为L，以速度v向右运动，在Δt时间内由原来位置ab移动到a1b1.则：‎ ‎①．这时线框的面积变化量为____________．‎ ‎②．穿过闭合电路的磁通量的变化量为_____________．代入公式E＝，得到__________．‎ ‎③．如果导体的运动方向跟导体本身垂直，但跟磁感线方向有一个夹角θ，如图所示，则得到的感应电动势的表达式为_______________‎ 三、解答题（本大题共3小题， 满分43分）‎ ‎18.两根足够长的光滑平行直导轨MN、PQ与水平面成θ角放置，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R“的电阻．一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直．整套装置处于磁感应强度为B“的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向上，导轨和金属杆接触良好，它们的电阻不计．现让ab杆由静止开始沿导轨下滑． （1）求ab杆下滑的最大速度vm； （2）ab杆由静止释放至达到最大速度的过程中，电阻R产生的焦耳热为Q，求该过程中ab杆下滑的距离x．‎ ‎19.如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图．其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的匝数n=100，电阻r=10 Ω，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R=90Ω，与R并联的交流电压表为理想电表．在t=0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按图乙所示正弦规律变化．求：‎ ‎（1）交流发电机产生的电动势最大值；‎ ‎（2）电路中电压表的示数；‎ ‎（3）R上的热功率．‎ ‎20.如图所示，两条平行的光滑金属导轨相距L=‎1m，金属导轨由倾斜与水平两部分组成，倾斜部分与水平方向的夹角为θ=37°，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中．金属棒EF和MN的质量均为m=‎0.2kg，电阻均为R=2Ω．EF置于水平导轨上，MN置于倾斜导轨上，两根金属棒均与导轨垂直且接触良好．现在外力作用下使EF棒以速度v0=‎4m/s向左匀速运动，MN棒恰能在倾斜导轨上保持静止状态．倾斜导轨上端接一阻值也为R的定值电阻．重力加速度g=‎10m/s2 ． （1）求磁感应强度B的大小； （2）若将EF棒固定不动，将MN棒由静止释放，MN棒沿斜面下滑距离d=‎5m时达到稳定速度，求此过程中通过MN棒的电荷量； （3）在（2）过程中，整个电路中产生的焦耳热．‎ 定远县西片区2017-2018学年下学期5月考试 高二物理 参考答案 ‎1.D ‎【解析】将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，回路中没有磁通量的变化，不能产生感应电流，观察到电流表没有变化，故A错误；在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，回路中没有磁通量的变化，不能产生感应电流，观察到电流表没有变化，故B错误；将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁的过程中有感应电流产生，但是之后，再到相邻房间去观察时，回路中已经没有磁通量的变化，此时观察到的电流表没有变化，故C错误；绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，回路中的磁通量发生变化，能观察电流表的变化，故D正确．故选D。‎ ‎2.A ‎【解析】A图中ab棒顺时针转动，运用右手定则：磁感线穿过手心，拇指指向顺时针方向，则导体ab上的感应电流方向为a→b．故A正确．B图中ab向纸外运动，运用右手定则时，磁感线穿过手心，拇指指向纸外，则知导体ab上的感应电流方向为b→a，故B错误．C图中穿过回路的磁通量减小，由楞次定律知，回路中感应电流方向由b→a→c，则导体ab上的感应电流方向为b→a．故C错误．D图中ab棒沿导轨向下运动，由右手定则判断知导体ab上的感应电流方向为b→a，故D错误．故选A．‎ ‎3.C ‎【解析】A、x在a～‎2a范围，线框穿过两磁场分界线时，BC、AC边在右侧磁场中切割磁感线，有效切割长度逐渐增大，产生的感应电动势E1增大，AC边在左侧磁场中切割磁感线，产生的感应电动势E2增大，两个电动势串联，总电动势E=E1+E2增大．A不符合题意；‎ B、x在0～a范围，线框穿过左侧磁场时，根据楞次定律，感应电流方向为逆时针，为正值．B不符合题意；‎ CD、在‎2a～‎3a，线框穿过左侧磁场时，根据楞次定律，感应电流方向为逆时针，为正值．C符合题意，D不符合题意．‎ 故答案为：C．‎ ‎4.C ‎【解析】设粗环电阻为R，则细环电阻为2R，由于磁感应强度随时间均匀变化，故闭合电路中产生的感应电动势E恒定，由闭合电路欧姆定律得电路中感应电流，由欧姆定律，a、b两点电势差(细环两端电压) ；‎ 故选C。‎ ‎5. B ‎【解析】A、闭合S瞬间，由于线圈的电流变大，导致其产生电动势，从而阻碍电流的变大，所以电流表示数小于示数，故A错误，B正确；‎ C、断开S瞬间，线圈电流变小，从而产生电动势，相当于电压会变小电源与电阻相串联，由于两电流表串联，所以电流表示数等于示数，故C错误，D正确。‎ ‎6.B ‎【解析】根据电压与匝数成正比，有即 得U2＝16k；灯泡的额定电流为， 降压变压器副线圈电流I4＝‎3A；根据，得U3＝KU4＝15k 根据电流与匝数成反比，得，得；电压关系： ；代入数据16k＝15k+×3，解得：k=3，故选B.‎ ‎7.C ‎ ‎【解析】A、图示时刻，ad速度方向向里，bc速度方向向外，根据右手定则判断出ad中感应电流方向为a→d，bc中电流方向为c→b，线圈中感应电流的方向为adcba．故A错误；‎ B、线圈中的感应电动势为E=nBSω=nBl‎1l2ω．故B错误；‎ C、图示时刻ad、bc两边垂直切割磁感线，线圈中产生的感应电动势最大，由法拉第电磁感应定律分析得知，磁通量的变化率最大．故C正确；‎ D、线圈ad边所受安培力的大小为F=nBIl2=nB •l2= ．故D错误．‎ 故选：C．‎ ‎8.B ‎【解析】由图读出原来交流电动势的最大值，周期，根据感应电动势最大值的表达式得知， 与成正比，则线圈的转速变为原来的两倍，感应电动势最大值变为原来的两倍，为．由公式分析可知，线圈的转速变为原来的两倍，周期为原来的一半，即．‎ 故选B ‎9. AD ‎【解析】A、v1=2v2，根据E=BLv，知感应电动势之比2：1，感应电流I=，则感应电流之比为2：1．故A正确，B错误．‎ C、v1=2v2，知时间比为1：2，根据Q=I2Rt，知热量之比为2：1．故C错误．‎ D、根据q=It=，知通过某截面的电荷量之比为1：1．故D正确．‎ 故选：AD ‎10.AB ‎【解析】当螺线管中电流增大时，其形成的磁场不断增强，因此线圈P中的磁通量增大，根据楞次定律可知线圈P将阻碍其磁通量的增大，故线圈有远离和面积收缩的趋势，因此此时N＞G，故A正确；当螺线管中电流不变时，其形成磁场不变，线圈P中的磁通量不变，因此磁铁线圈中无感应电流产生，故t2时刻N=G，此时穿过P的磁通量最大，故B正确，D错误； t3时刻螺线管中电流为零，但是线圈P中磁通量是变化的，因此此时线圈中有感应电流，且此时，线圈中磁通量有增大趋势，故线圈有远离和面积收缩的趋势，因此此时N＞G，故C错误．‎ 故选AB．‎ ‎11.BD ‎【解析】‎ 由于磁场是匀强磁场，所以线圈运动过程中，磁通量不变，所以无感应电流产生，但是MN这段导体做切割磁力线运动，MN间有电势差故BD正确；‎ ‎12.AB ‎13.CD ‎【解析】线框在匀强磁场中匀速转动时，在中性面即线框与磁感线垂直时，磁通量最大，感应电动势最小，而在题中图示位置线框与磁感线平行时．磁通量最小，感应电动势最大，选项A、B错误，选项C正确；电流的有效值I＝，现在其余的量都不变，角速度增大一倍后，电流也增大一倍，D正确．故选CD.‎ ‎14.AC ‎【解析】A、设副线圈电流为I，根据电流与匝数成反比，得原线圈电流为： ‎ 副线圈两端的电压为： ‎ 根据电压与匝数成正比，得原线圈两端的电压为： ‎ 正弦交流电压的有效值为： ‎ 原线圈回路中有： = ‎ 解得： ，A符合题意；‎ B、电压表的示数为原线圈两端的电压，为： = ，B不符合题意；‎ C、电路消耗的总功率为： ，C符合题意；‎ D、根据P= ，电阻 、 消耗的功率之比为： ，D不符合题意；‎ 故答案为：AC ‎ ‎15.BD ‎【解析】A B、若磁场为匀强磁场，穿过环的磁通量不变，不产生感应电流，即无机械能向电能转化，机械能守恒，故A不符合题意，B符合题意； C、D、若磁场为非匀强磁场，环内要产生电能，机械能减少，故C不符合题意，D符合题意。 故答案为：BD。‎ ‎16. 0.15 0.5‎ ‎【解析】由右手定则可知ab中电流从b流向a，电源内部电流从负极流向正极，电动势为：E=BLv=0.4×0.5×0.5=1V． ‎ ‎ ‎ 导体棒所受安培力为：F安=BIL=0.4×0.5×=0.15N       ab向右匀速运动，所以F=F安=0.15N R1上消耗的电热功率．‎ ‎17. ①ΔS＝LvΔt ②ΔΦ＝BΔS＝BLvΔt E＝BLv ③BLvsinθ.‎ ‎【解析】①．线框的面积变化量为：ΔS＝LvΔt ‎②．穿过闭合电路的磁通量的变化量为：ΔΦ＝BΔS＝BLvΔt．代入公式E＝，得到E＝BLv ‎③．如果导体的运动方向跟导体本身垂直，但跟磁感线方向有一个夹角θ，则导体切割磁感线的有效速度为vsinθ，得到的感应电动势的表达式为E=BLvsinθ.‎ ‎18. 【解析】（1）根据法拉第电磁感应定律 欧姆定律 安培力公式和牛顿第二定律 有 E=BLv FA=BILmgsinθ﹣FA=ma 即： ‎ 当加速度a为零时，速度v达最大，速度最大值 ‎ ‎ （2）根据能量守恒定律 有 ‎ 得： ‎ ‎19.（1）200V（2）127.3V（3）180W ‎【解析】 (1)交流发电机产生电动势的最大值：Em＝nBSω，‎ 而Φm＝BS，ω＝，所以. ‎ 由Φ－t图线可知：Φm＝2.0×10－2 Wb，‎ T＝6.28×10－2s，所以Em＝200 V.‎ ‎(2)电动势的有效值E＝＝100V，[]‎ ‎ ‎ ‎(3)R上的功率为： .‎ ‎20.【解析】（1）EF棒运动切割磁感应线产生的感应电动势E=BLv0，‎ 流过MN的感应电流I= = ，‎ 对MN，根据平衡条件可得：mgsinθ= ，‎ 解得：B=1.5T；‎ ‎（2）MN产生的平即感应电动势 ，‎ 平均感应电流 ，‎ R总= ，‎ 所以通过MN的感应电荷量为q= ，‎ 代入数据可得：q=‎2.0C；‎ ‎（3）设MN棒沿倾斜导轨下滑的稳定速度为v，则有：E′=BLvcosθ，‎ 感应电流：I′= = ，‎ 对MN棒根据共点力的平衡条件可得：mgsinθ=B•I′•Lcosθ，‎ 解得：v=‎2.5m/s；‎ 根据功能关系可得：mgdsinθ= ，‎ 解得：Q总=5.375J．‎