北京市156中学2019-2020学年高二下学期诊断性测试物理试题

北京市156中学2019-2020学年高二下学期诊断性测试物理试题

北京 156 中学 2019-2020学年度第二学期 高二物理诊断性测试 一、单选题（共 8 小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意，每小题 4 分，共 32 分）‎ ‎1.关于电磁感应，下列说法中正确的是 A. 穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大 B. 穿过线圈的磁通量为零，感应电动势一定为零 C. 穿过线圈的磁通量的变化越大，感应电动势越大 D. 通过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由公式可知，穿过线圈的磁通量越大，线圈的磁通量变化率不一定大，感应电动势不一定越大，故A错误；‎ B．由公式可知，穿过线圈的磁通量为零，若线圈的磁通量变化率不为零，则感应电动势就不为零，故B错误；‎ C．由公式可知，穿过线圈的磁通量变化越大，线圈的磁通量变化率不一定大，感应电动势不一定越大，故C错误；‎ D．穿过线圈的磁通量变化越快，磁通量的变化率越大，由法拉第电磁感应定律得知，感应电动势越大，故D正确。‎ ‎2. 一圆线圈位于垂直纸面向里的匀强磁场中，如图所示．下列操作中始终保证线圈在磁场中，且能使线圈中产生感应电流的是 A. 把线圈向右拉动 B. 把线圈向上拉动 C. 垂直纸面向外运动 D. 以圆线圈的任意直径为轴转动 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 试 题分析：把线圈向右拉动，线圈的磁通量不变，故不能产生感应电动势，所以A错误；把线圈向右拉动，线圈的磁通量不变，故不能产生感应电动势，所以B错误； 垂直纸面向外运动，磁通量也不变，故C错误；以圆线圈的任意直径为轴转动，磁通量变化，根据法拉第电磁感应定律知，线圈中产生感应电动势，形成感应电流， 所以D正确 考点：本题考查法拉第电磁感应定律 ‎3.如图所示，一长直导线旁边同一平面内有一矩形线圈abcd，导线中通有竖直向上的电流．下列操作瞬间，能在线圈中产生沿adcba方向电流的是（ ）‎ A. 线圈向左平动 B. 线圈竖直向下平动 C. 线圈以ab边为轴转动 D. 线圈向右平动 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】AD.导线在线框位置产生的磁场垂直纸面向里，当在线圈平面内向左拉动线圈，逐渐靠近导线，穿过线圈向里的磁场增大，即穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律，产生感应电流为adcba方向，同理可知线圈向右平动，产生abcda方向的电流，故A正确，D错误．‎ B.当线圈向下平动时，穿过线圈磁通量不会发生变化，根据楞次定律可知，没有感应电流产生．故B错误；‎ C.当线圈以ab边为轴转动，穿过线圈向里的磁场减小，即穿过线圈的磁通量减小，故产生感应电流为顺时针，即感应电流的方向为abcda．故C错误；‎ 故选A。‎ ‎4.如图所示,闭合线圈上方有一竖直放置条形磁铁,磁铁的N极朝下．当磁铁向下运动时(但未插入线圈内部)(　　)‎ A. 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同,磁铁与线圈相互吸引 B. 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反,磁铁与线圈相互排斥 C. 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反,磁铁与线圈相互吸引 D. 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同,磁铁与线圈相互排斥 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】当磁铁N极朝下，向下运动时，穿过线圈的磁通量向下，且增大，根据楞次定律，感应电流的磁场阻碍磁通量的增加，方向向上，则线圈中的电流方向与箭头方向相同，磁铁与线圈相互排斥．故ABC错误，D正确；‎ 故选D ‎5.下列用电器属于涡流现象应用的是( )‎ A. 电磁灶 B. 电视机 C. 电冰箱 D. 电吹风 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A． 电磁灶是利用线圈中的交流电的周期性的变化，在附近的导体中产生感应电流对食物进行加热，即使用涡流原理对食物加热。故A正确；‎ B． 电视机是；利用电磁波的发射与接收的原理、带电粒子在电场中的偏转等原理制作，工作的过程中不需要大量发热。故B错误；‎ C． 电冰箱是使用压缩机对气体压缩，并使用热传递的原理制作的，故C错误；‎ D． 电吹风是利用通电导体在磁场中受力转动的原理制成的，和电动机的原理相同，故D错误；‎ 故选A。‎ ‎6.如图所示的电路中，P、Q为两相同的灯泡，L的电阻不计，则下列说法正确的是(　　)‎ A S断开瞬间，P立即熄灭，Q过一会儿才熄灭 B. S接通瞬间，P、Q同时达到正常发光 C. S断开瞬间，通过P的电流从右向左 D. S断开瞬间，通过Q的电流与原来方向相反 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．S断开瞬间，由于线圈自感作用，阻碍原电流减小，相当于新的电源，通过Q、P形成回路，所以PQ均过一会熄灭，选项A错误．‎ CD．通过线圈的电流沿原方向，所以通过Q的电流与原来方向相同，通过P的电流与原来方向相反，从右向左，选项C正确，D错误．‎ B．S接通瞬间，P立即正常发光，由于线圈自感阻碍电流增大，Q缓慢变亮，选项B错误．‎ 故选C。‎ ‎7.某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的交变电流的图象如图所示，由图中信息可以判断(　　)‎ A. 在A、C时刻线圈处于中性面位置 B. 在B、D时刻穿过线圈的磁通量为零 C. 从A～D线圈转过的角度为2π D. 若从O～D历时0.02 s，则在1 s内交变电流的方向改变了100次 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 圈在中性面上磁通量最大，感应电动势与感应电流均为零；线圈在平行于磁场位置（垂直于中性面处）穿过线圈的磁通量为零，感应电动势与感应电流最大；在一个周期内，电流方向改变两次，根据图象分析答题．‎ ‎【详解】由图象可知，在B、D时刻，感应电流为零，此时线圈位于中性面上，穿过线圈的磁通量最大，A、C时刻感应电流最大，此时线圈与中性面垂直，磁通量为零，故AB错误；‎ 从A到D，经历个周期，线圈转过的角度为，故C错误；‎ 由图象可知，从O～D是一个周期，如果经历时间为0.02s，则1s是50个周期，电流方向改变100次，故D正确．‎ ‎8.如图1所示，一闭合金属圆环处在垂直圆环平面的匀强磁场中．若磁感应强度B随时间t按如图2所示的规律变化，设图中磁感应强度垂直纸面向里的方向为正方向，环中感应电流沿顺时针方向为正方向，则环中电流随时间变化的图象是 （ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ 磁感应强度在0到t0内，由于磁感应强度垂直纸面向里为正方向，则磁感线是向里，且大小增大．所以由楞次定律可得线圈感应电流是逆时针，由于环中感应电流沿顺时针方向为正方向，则感应电流为负．由法拉第电磁感应定律可得，随着磁场的均匀变大，得出感应电动势不变，形成的感应电流也不变．磁感应强度在t0到2t0内，磁场不变，则没有感应电流，而在磁感应强度在2t0到3t0内，同理可知感应电流方向为正，且大小是之前的两倍．所以只有D选项正确．‎ 点评：感应电流的方向由楞次定律来确定，而其大小是由法拉第电磁感应定律结合闭合电路殴姆定律来算得的．‎ 二、多选题（共 3 小题，在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项符合题意,每小题 4 分，共 12 分) ‎ ‎9.下列说法正确是（ ）‎ A. 传感器担负着信息采集的任务 B. 干簧管是一种磁传感器 C. 传感器不是电视遥控接收器的主要元件 D. 传感器是将力、温度、光、声、化学成分等转换为电信号的主要工具 ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ ‎【详解】A． 传感器担负着信息采集的任务，故A正确；‎ B． 干簧管在磁场中两磁簧片被磁化，两触点为异名磁极，两触点相吸，电路接通，移走磁铁后磁性消失，两触点断开。故干簧管是一种磁传感器，故B正确；‎ C． 电视遥控接收器中使用了红外线传感器，故C错误；‎ D． 传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，即能够将力、温度、光、声、化学成分转换为电信号。故D正确。‎ 故选ABD。‎ ‎10.如图所示，理想变压器原线圈通过理想电流表接在输出电压的交流电源的两端，副线圈中接有理想电压表及阻值R＝50Ω的负载电阻。已知原、副线圈匝数之比为11：1，则下列说法中正确的是（　　）‎ A. 电压表的示数为20V B. 电流表的示数为‎4.4A C. 原线圈的输入功率为16W D. 通过电阻R的交变电流的频率为50Hz ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由表达式知原线圈电压有效值为220V，副线圈两端电压为20V，所以电压表的示数等于20V，选项A正确；‎ B．副线圈的电流为 根据电流与匝数成反比知，电流表示数为 选项B错误；‎ C．原线圈的输入功率等于输出功率为 选项C错误；‎ D．频率为 选项D正确。‎ 故选AD。‎ ‎11.如图所示，ef是一质量为m、水平放置的导体棒，棒的两端分别与金属框架的两边ab、cd保持良好的接触，且能沿框架无摩擦下滑。整个装置放在与框架垂直的匀强磁场中，框架上端定值电阻的阻值为R，ef及其它导线电阻均忽略不计。当ef由静止下滑一段时间后再闭合开关S，则开关S闭合后（　　）‎ A. 导体棒ef的加速度可能大于g B. 导体棒ef的加速度一定小于g C. 导体棒ef最终速度随开关S闭合时刻的不同而不同 D. 导体棒ef的机械能与回路内产生的电能之和一定不变 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．当闭合开关时，棒切割磁感线产生感应电流，对应的安培力若大于重力，则棒加速度方向向上，大小可能大于g，也可能小于g，选项A正确，B错误；‎ C．当闭合开关时，棒切割磁感线产生感应电流，对应的安培力若大于重力，则棒加速度方向向上，因此棒做减速，导致安培力也减小，从而使加速度也减小，所以直到棒做匀速运动。当安培力小于重力，则棒继续加速，直到匀速直线运动为至。匀速运动时安培力与重力相等，因此棒达到稳定速度与开关闭合的先后无关，选项C错误；‎ D．在整个过程中，只有重力与安培力做功，因此棒的机械能与电路中产生的电能是守恒的。选项D正确。‎ 故选AD。‎ 第Ⅱ卷（非选择题 共 56 分）‎ 三、填空题(每空 2 分，共 16 分) ‎ ‎12.在研究产生感应电流条件的实验中，如图甲所示，把条形磁铁插入或者拔出闭合线圈的过程，线圈的面积尽管没有变化，但是线圈内的磁场强弱发生了变化，此时闭合线圈中_______感应电流（填“有”或“无”）．继续做如图乙所示的实验，当向右拉动导体棒时，尽管磁场的强弱没有变化，但是闭合回路的面积发生了变化，此时回路中______感应电流（填“有”或“无”）．因为不管是磁场强弱发生变化，还是回路面积发生变化，都是穿过线圈所围面积的磁通量发生了变化．这种观察总结的方法是物理学中重要的研究方法，即归纳法．‎ ‎【答案】 (1). 有 (2). 有 ‎【解析】‎ ‎【详解】[1]只要穿过闭合线框的磁通量发生变化就有感应电流产生．‎ ‎[2]只要闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动闭合电路中就有感应电流产生．‎ ‎13.水平面中的平行导轨P、Q相距L，它们的右端与电容为C的电容器的两块极板分别相连如图9-9所示，直导线ab 放在P、Q上与导轨垂直相交，磁感应强度为B的匀强磁场竖直向下穿过导轨面．若发现与导轨P相连的电容器极板上带负电荷，则ab向_______沿导轨滑动；如电容器的带电荷量为Q，则ab滑动的速度v =_____________.‎ ‎【答案】 (1). 左 (2). ‎ ‎【解析】‎ 由题意可知，电容器极板上带负电荷，因此因棒的切割，从而产生由a到b的感应电流，根据右手定则可知，只有当棒向左滑动时，才会产生由a到b的感应电流；根据电容器的电容公式Q=CU，可得：，而棒切割磁感线产生感应电动势大小为：，此时U=E，所以ab滑动的速度为：.‎ ‎14.通过某电阻的周期性交变电流的图象如图，则该交流电的有效值为 ．‎ ‎【答案】‎3‎A ‎【解析】‎ ‎【详解】交流电的有效值是根据电流的热效应去求，设有效值为,则：代入数据得，解得=‎3‎A ．‎ ‎15.如图所示，线圈abcd的面积是‎0.05m2‎，共100匝；线圈电阻为1W，外电阻为9W，匀强磁场的磁感应强度B=T当线圈以10rad/s的角速度匀速转动时，电压表的示数为___________，电流表的示数为___________________。‎ ‎【答案】 (1). 45V (2). ‎‎5A ‎【解析】‎ ‎【详解】[1]感应电动势的最大值为 有效值为 交流电压表的示数为 ‎[2]电流表的示数为 ‎16.如图所示，线圈由图示位置转过90°角的过程中，通过线圈某一横截面的电荷量为_______________________。(已知线圈的电阻为R，面积为S，匝数为N，磁感应强度为B)‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】[1]转过90°时磁通量的变化量为 则由法拉第电磁感应定律可知 则电量 四、论述、计算题(共 40 分) ‎ ‎17.如图所示，用导线绕成面积为S＝‎0.5m2‎的圆环，圆环与某种半导体材料制成的光敏电阻R连接成闭合回路．圆环全部处于按如图2所示的变化磁场中．P为一圆盘，由形状相同、透光率不同的三个扇形a、b和c构成，它可绕垂直于盘面的中心轴转动．当细光束通过扇形a、‎ b、c照射光敏电阻R时，R的阻值分别为10W、20W、40W．不计回路中导线和开关的电阻．‎ ‎(1)求线圈中中感应电动势的大小；‎ ‎(2)在t＝0.03s时，圆盘刚好转到使细光束通过扇形b照射光敏电阻R，求此时光敏电阻的电功率大小．‎ ‎【答案】（1）1V（2）0.05W ‎【解析】‎ ‎（1）由图象可知磁感应强度的变化率， 根据法拉第电磁感应定律得，线圈中感应电动势 ‎ ‎（2）当t=0.03s时，R=20Ω， 根据闭合电路欧姆定律，通过光敏电阻R的电流， 电阻R消耗的电功率：P=I2R=（0.05）2×20=0.05W．‎ ‎18.如图所示，质量为m、电阻为R的矩形导线框abcd，其边长ab＝L，ad=h，从某一高度自由落下，经过某一匀强磁场区域，该区域的宽度为h，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B，若线框恰能匀速通过此磁场区域，求：‎ ‎（1）线框下落时cd边距磁场上边沿的高度d；‎ ‎（2）线框完全通过磁场区域的过程中，线框内产生的焦耳热。‎ ‎【答案】(1)；(2)Q=2mgh ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)设cd边到达磁场上边沿时速度为v，有 线框恰能匀速通过此磁场区域，则有 又cd边切割磁感线产生的电动势 感应电流 联立解得 ‎(2)因为线框恰好以恒定速度通过磁场，线框的重力势能减小转化为内能。线框通过磁场的整个过程，线框的高度下降为2h，重力势能减少为2mgh，则根据能量守恒定律有：线框内产生的焦耳热 Q=2mgh ‎19.如图所示，光滑的平行金属导轨MN、PQ间的距离d＝‎50cm，导轨所在的平面与水平面的夹角q＝37°，其上端电阻R＝0.8W，其它电阻均忽略不计。导轨放在垂直于斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.4T。质量m＝‎0.1kg的金属棒ab从上端由静止开始下滑。(sin37°＝0.6，g＝‎10m/s2)求:‎ ‎(1)金属棒下滑的最大速度；‎ ‎(2)当金属棒的速度达到‎10m/s时的加速度；‎ ‎(3)若经过时间t，金属棒下滑的距离为x，速度为v。在这段时间内，若电阻上产生的热量与另一恒定电流I0在相同时间内在该电阻上产生的热相同，求该恒定电流I0的表达式(各物理量全部用字母表示)。‎ ‎【答案】(1)；(2)；(3)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)导体棒速度最大时做匀速直线运动，导体棒受到的安培力 导体棒做匀速直线运动，处于平衡状态，由平衡条件得 代入数据解得最大速度 ‎(2)由牛顿第二定律得 将已知v=‎10m/s代入数据解得 ‎(3)对导体棒由能量守恒定律得 由焦耳定律得 解得 ‎ ‎