【物理】甘肃省武威市第十八中学2019-2020学年高二下学期期中考试试题（解析版）

【物理】甘肃省武威市第十八中学2019-2020学年高二下学期期中考试试题（解析版）

‎2019—2020学年第二学期期中考试试题 高二物理 ‎（考试时间：90分钟试卷满分：100分）‎ 第Ⅰ卷 一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，第9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。‎ ‎1.下列说法正确的是(　　)‎ A. 法拉第发现了电流磁效应，奥斯特发现了电磁感应现象 B. 变压器工作原理是利用互感现象 C. 简谐运动的平衡位置就是合力为零的位置 D. 涡流的形成不遵循法拉第电磁感应定律 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 详解】A．奥斯特发现了电流磁效应，法拉第发现了电磁感应现象，A错误；‎ B．变压器工作原理是原线圈输入变化的电流时，导致副线圈的磁通量发生变化，从而导致副线圈中产生感应电动势这种现象叫互感，B正确；‎ C．简谐运动的平衡位置就是物体所受回复力为零的位置，不一定是合外力为零，比如单摆的平衡位置合外力不为零，回复力为零，C错误；‎ D．涡流的形成遵循法拉第电磁感应定律，D错误。‎ 故选B。‎ ‎2.机器人装有作为眼睛的“传感器”，犹如大脑的“控制器”，以及可以行走的“执行器”，在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯。下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是(　　)‎ A. 该机器人“眼睛”利用了光传感器 ‎ B. 该机器人“眼睛”利用了力传感器 C. 该机器人“眼睛”利用了温度传感器 ‎ D. 该机器人“眼睛”利用了声音传感器 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】遇到障碍物会绕开，说明该机器人“眼睛”利用了光传感器，故选项A正确，选项BCD错误。‎ 故选A。‎ ‎3.关于感应电动势和感应电流,下列说法中正确的是 （ ）‎ A. 只有当电路闭合, 且穿过电路的磁通量变化时，电路中才有感应电动势 B. 只要穿过闭合电路中的磁通量不为零，闭合电路中就一定有感应电流发生 C. 不管电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量变化，电路中就有感应电动势 D. 不管电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量变化，电路中就有感应电流 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 当穿过电路的磁通量发生变化时，电路中就有感应电动势，电路闭合时，电路才有感应电流；‎ ‎【详解】A、不管电路是否闭合，只要穿过电路的磁通量发生变化，电路中就有感应电动势产生，故A错误，C正确；‎ B、当穿过电路的磁通量发生变化时，电路中就有感应电动势产生，而只有当电路闭合，电路中才有感应电流，故B错误；‎ D、只有穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中才有感应电流，故D错误．‎ ‎【点睛】本题考查产生感应电流与感应电动势的条件，产生感应电流的条件有两个：一是电路必须闭合；二是穿过电路的磁通量必须变化．‎ ‎4.下列说法正确的是（　　）‎ A. 线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大 B. 线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大 C. 线圈处在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大 D. 线圈中磁通量变化得越快，线圈中产生感应电动势越大 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】AD．根据法拉第电磁感应定律得，感应电动势与磁通量的变化率成正比，所以线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势不一定越大；线圈中磁通量变化得越快，线圈中产生的感应电动势越大，故D正确，A错误；‎ BC．根据法拉第电磁感应定律得，感应电动势与磁通量的变化率成正比，与磁通量大小，磁场强弱无关，故BC错误。‎ 故选D。‎ ‎5.如图，在一水平、固定的闭合导体圆环上方，有一条形磁铁（N极朝上，S极朝下）由静止开始下落，磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触，关于圆环中感应电流的方向（从上向下看），下列说法中正确的是 A. 总是顺时针 B. 总是逆时针 C. 先顺时针后逆时针 D. 先逆时针后顺时针 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】由图示可知，在磁铁下落过程中，穿过圆环磁场方向向上，在磁铁靠近圆环时，穿过圆环的磁通量变大，在磁铁远离圆环时穿过圆环的磁通量减小，由楞次定律可知，从上向下看，圆环中的感应电流先沿顺时针方向，后沿逆时针方向，故C正确．‎ 故选C．‎ ‎6.如图所示，当条形磁铁在闭合铝环一侧沿铝环中轴线靠向铝环运动时，铝环受磁场力而运动的情况是（　　）‎ A. 无法判定 B. 向左摆动 ‎ C. 静止不动 D. 向右摆动 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎【详解】当磁铁向铝环运动时，铝环中的磁通量将增大，根据楞次定律可知，铝环为了阻碍磁通量的变化而将向右摆动，故D正确，ABC错误．‎ 故选D。‎ ‎7.如图所示，固定的水平长直导线中通有电流I，矩形线框与导线在同一竖直平面内，且一边与导线平行。线框由静止释放，在下落过程中（ ）‎ A. 穿过线框的磁通量保持不变 B. 线框中感应电流方向发生变化 C. 线框所受安培力的合力为零 D. 线框的机械能不断减小 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．根据右手螺旋定则可知，直导线下方的磁场方向垂直纸面向里，线框由静止释放，穿过线框的磁通量逐渐减小，根据楞次定律可得，产生的感应电流的方向为顺时针方向，且方向不发生变化，故AB错误；‎ C．因为线框上下两边所在处的磁感应强度方向相同、大小不同，所以线框所受的安培力的合力一定不为零，故C错误；‎ D．整个线框所受的安培力的合力竖直向上，对线框做负功，线框的机械能减小，故D正确。‎ 故选D。‎ ‎8.如图所示，三只完全相同的灯泡a、b、c分别与电阻A、电感、电容C单联，再将三者并联，接在220V，50Hz的交变电压两端，三只灯泡亮度相同，若将交变电压改为220V，25Hz，则 A. 三只灯泡亮度不变 B. 三只灯泡都将变亮 C. a亮度不变，b变亮，c变暗 D. a亮度不变，b变暗，c变亮 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】根据电感的特性：通低频、阻高频，当电源的频率变低时，电感对电流的感抗减小，b灯变亮；根据电容器的特性：通高频、阻低频，当电源的频率变低时，电容器对电流的容抗增大，c灯变暗。而电阻的亮度与频率无关，a灯亮度不变。‎ A. 三只灯泡亮度不变与分析不符，故A错误。‎ B. 三只灯泡都将变亮与分析不符，故B错误。‎ C. a亮度不变，b变亮，c变暗与分析相符，故C正确。‎ D. a亮度不变，b变暗，c变亮与分析不符，故D错误。‎ ‎9.如图电路（a）、（b）中，电阻R和自感线圈L的电阻值都是很小．接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光 A. 在电路（a）中，断开S，A将渐渐变暗 B. 在电路（a）中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗 C. 在电路（b）中，断开S，A将渐渐变暗 D. 在电路（b）中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗 ‎【答案】AD ‎【解析】AB.在电路a中，断开S，L、A串联，由于线圈阻碍电流变小，L相当于电源，导致A将逐渐变暗，流过A的电流方向不会发生变化，故A正确，B错误；‎ CD.在电路b中，由于电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，所以通过灯泡的电流比线圈的电流小，断开S时，由于线圈阻碍电流变小，导致A将变得更亮，然后逐渐熄灭，故C错误，D正确；‎ ‎10.一正弦交流电的电流随时间变化的规律如图所，由图可知（　　）‎ A. 该交流电的电流瞬时值的表达式为 B. 该交流电的频率是25 Hz C. 该交流电的电流有效值为 D. 若该交流电流通过R = 10 Ω的电阻，则电阻消耗的功率是20 W ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．根据图像可知，该交流电的周期T = 0.04 s，所以角速度 所以该交流电的电流瞬时值的表达式为 故A错误；‎ B．该交流电的频率 故B正确；‎ C．该交流电的电流有效值 故C错误；‎ D．根据焦耳定律得，电阻消耗的功率 故D正确。故选BD。‎ ‎11.一闭合矩形线圈abcd绕垂直于磁感线的固定轴OO′匀速转动，线圈平面位于如图甲所示的匀强磁场中。通过线圈内的磁通量Φ随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是（　　）‎ A. t1、t3时刻通过线圈的磁通量变化率最大 B. t1、t3时刻线圈中感应电流方向改变 C. t2、t4时刻线圈转到与中性面垂直位置处 D. t2、t4时刻线圈中感应电动势最小 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．t1、t3时刻通过线圈的磁通量Φ的绝对值最大，磁通量变化率，此时感应电动势、感应电流为零，线圈中感应电流方向改变，故A错误，B正确；‎ CD．t2、t4时刻线圈中磁通量为零，即线圈转到与中性面垂直位置处，磁通量的变化率最大，即感应电动势最大，故C正确，D错误。‎ 故选BC。‎ ‎12.如图所示，理想变压器原线圈接电压有效值不变正弦交流电，副线圈接灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，开始时S断开。现接通S，以下说法正确的是（ ）‎ A. M、N两端输出电压U减小 B. 等效电阻R的电压增大 C. 灯泡L1的电流减小 D. 电流表的示数增大 ‎【答案】BCD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．理想变压器的输出电压是由输入电压和匝数比决定的，由于输入电压和匝数比不变，所以副线圈的输出的电压也不变，故A错误；‎ BC．当S接通后，两个灯泡并联，电路的电阻减小，副线圈的电流变大，所以通过电阻R的电流变大，则电压变大，那么并联部分的电压减小，所以通过灯泡L1的电流减小，灯泡L1变暗，故BC正确；‎ D．当S接通后，两个灯泡并联，电路的电阻减小，副线圈的电流变大，所以原线圈的电流也变大，故D正确。‎ 故选BCD。‎ 第Ⅱ卷 二、填空题（本题共9空，每空2分，共18分）‎ ‎13.一弹簧振子的位移x随时间t变化的关系式为x＝0.1sin(2.5πt+)，位移x 的单位为m，时间t的单位为s。则弹簧振子的周期为_____s;弹簧振子的振动初相位_______;在t＝0.4s时，振子的位移_____m，振子的加速度是_______(填最大或最小)。在t＝0.4s到t＝0.6s时间段内振子的动能________(填增加或减小)。‎ ‎【答案】 (1). 0.8 (2). (3). -0.1 (4). 最大 (5). 增加 ‎【解析】‎ ‎【详解】[1]由，可得，则周期 ‎。‎ ‎[2] 由，初相位为。 ‎ ‎[3] 时，位移 ‎ 。‎ ‎[4] 根据，振子是从正向最大位移处开始振动，当振子振动了半个周期，振子振动到了负向最大位移，所以加速度达到了最大值。‎ ‎[5]从到振子是从最大位移向平衡位置振动，速度逐渐增大，振子的动能逐渐增大。‎ ‎14.下列说法正确的是（　　）‎ A. 在同一地点，单摆做简谐振动的周期的平方与其摆长成正比 B. 弹簧振子做简谐振动时，振动系统的势能与动能之和保持不变 C. 在同一地点，当摆长不变时，摆球质量越大，单摆做简谐振动的周期越小 D. 系统做稳定的受迫振动时，系统振动的频率等于周期性驱动力的频率 E. 已知弹簧振子初始时刻的位置及其振动周期，就可知振子在任意时刻运动速度的方向 ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ 在同一地点，重力加速度g为定值，根据单摆周期公式 可知，周期的平方与摆长成正比，故选项A正确；弹簧振子做简谐振动时，只有动能和势能参与转化，根据机械能守恒条件可知，振动系统的势能与动能之和保持不变，故选项B正确；根据单摆周期公式可知，单摆的周期与质量无关，故选项C错误；当系统做稳定的受迫振动时，系统振动的频率等于周期性驱动力的频率，故选项D正确；若弹簧振子初始时刻在波峰或波谷位置，知道周期后，可以确定任意时刻运动速度的方向，若弹簧振子初始时刻不在波峰或波谷位置，则无法确定，故选项E错误．‎ ‎【考点定位】简谐运动、受迫振动 ‎【名师点睛】本题关键抓住简谐运动的周期性，分析时间与周期的关系分析振子的位移变化，要掌握加速度与位移的关系，根据计时开始时刻的加速度及方向解题．‎ ‎15.如图甲是一个单摆振动的情形，O是它的平衡位置，B、C是摆球所能到达的最远位置。设向右为正方向，图乙是这个单摆的振动图象。根据图象可得，单摆振动的频率是_______Hz；开始时摆球在______位置；若当地的重力加速度为‎10 m/s2，试求这个摆的摆长是______m。‎ ‎【答案】 (1). 1.25 (2). B点 (3). 0.16‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】[1]由图乙所示图象可知，单摆周期T = 0.8 s，单摆的频率 ‎[2]由图乙所示图象可知，在t = 0时，摆球处于负的最大位移，摆球向右运动方向为正方向，因此开始时，摆球在B处。‎ ‎[3]由单摆周期公式得，这个摆的摆长为 三、计算题(本题共有3小题，总分34分)‎ ‎16.如图1是100匝的线圈（图中只画了2匝）两端A、B与一个电压表相连。线圈内有指向纸内方向的磁场，线圈中的磁通量在按图2所示规律变化。‎ ‎（1）电压表的读数应该等于多少；‎ ‎（2）请在线圈位置上标出感生电场的方向；‎ ‎（3）A、B两端，哪端应该与电压表标+号的接线柱（或红接线柱）连接。‎ ‎【答案】（1）50 V；（2）逆时针方向；（3）A应该与理想电压表的正接线柱相连 ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）由法拉第电磁感应定律得 故电压表的读数应该等于50 V。‎ ‎（2）如下图所示，感生电场的方向沿逆时针方向。‎ ‎（3）线圈相当于电源，由楞次定律可知，A相当于电源的正极，B相当于电源的负极。故A应该与理想电压表的正接线柱相连。‎ ‎17.如图所示，水平面上有两根相距‎0.5 m的足够长的平行金属导轨MN和PQ，它们的电阻可忽略不计，在M和P之间接有阻值为R的定值电阻。导体棒ab长l = ‎0.5 m，其电阻为r，与导轨接触良好。整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B = 0.4 T。现使ab以v = ‎10 m/s的速度向右做匀速运动。‎ ‎（1）ab中的感应电动势多大；‎ ‎（2）ab中电流的方向如何；‎ ‎（3）若定值电阻R = 3.0 Ω，导体棒的电阻r = 1.0 Ω，则电路中的电流多大。‎ ‎【答案】（1）2 V；（2）从b向a；（3）‎‎0.5 A ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）导体棒ab切割磁感线，产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律可知 ‎（2）根据右手定则可知，导体棒ab中电流的方向为从b向a。‎ ‎（3）若定值电阻R = 3.0 Ω，导体棒的电阻r = 1.0 Ω，根据闭合电路欧姆定律可知 ‎18.某发电机的输出功率为100 kW，输出电压为250 V，从发电机到用户间的输电线总电阻为8 Ω，要使输电线上的功率损失为5%，而此时用户得到的电压正好为220 V。‎ ‎（1）画出全过程的线路示意图；（输电线电阻用r线表示）‎ ‎（2）升压变压器原、副线圈匝数比各是多少；‎ ‎（3）降压变压器原、副线圈匝数比各是多少？‎ ‎【答案】（1）见解析；（2）；（3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）画出高压输电线路图如图所示 ‎（2）设升压变压器原线圈电流为I1，电压为U1，有U1 = 250 V 升压变压器副线圈电流为I2，当输电线上损失功率为输送功率的5%时，有 解得 因此升压变压器的匝数比 ‎（3）降压变压器的输入电压为 所以，降压变压器匝数比