【物理】四川省南充市阆中中学2019-2020学年高二下学期4月试题（解析版）
阆中中学新城校区高2018级四月教学质量检测题
物理试题
一、单项选择题（每题5分，共30分）
1.如图所示，ab和cd是位于水平面内的平行金属轨道，轨道间距为l，其电阻可忽略不计．ac之间连接一阻值为R的电阻．ef为一垂直于ab和cd的金属杆，它与ab和cd接触良好并可沿轨道方向无摩擦地滑动，其电阻可忽略．整个装置处在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，磁感应强度为B．当施外力使杆ef以速度v向右匀速运动时，杆ef所受的安培力为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】当杆ef以速度v向右匀速运动时，产生的感应电动势为，感应电流为，杆ef受到的安培力，联立解得，B正确．
2.铜质金属环从条形磁铁的正上方由静止开始下落，如图所示，在下落过程中，下列判断中正确的是（ ）
A. 金属环机械能守恒 B. 金属环动能的增加量小于其重力势能的减少量
C. 金属环的机械能先减小后增大 D. 磁铁对桌面的压力始终大于其自身的重力
【答案】B
【解析】A．当环从静止下落过程中，由于磁通量变大，导致环中出现感应电流，受到安培阻力，安培力做负功，所以环的机械能不守恒，故A错误；
BC．当环从静止下落过程中，受到安培阻力，则除了重力作功外，还有安培力做功，导致下落过程中减小的重力势能，部分用来增加动能，还有部分用来产生内能，所以环的机械能在减少，故B正确，C错误；
D．当环从静止下落过程中，受到安培阻力，由作用力与反作用力关系可得环对磁铁的作用力，使得磁铁对桌面的压力大于其自身的重力，但环落到棒中间时环对磁铁的作用力为零，因为那个时刻不切割磁感线，所以环落到棒中间的时，磁铁对桌面的压力等于其自身的重力，故D错误；故选B。
3.如图所示，一宽40 cm的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，一边长为20 cm的正方形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边界的速度v＝20 cm/s匀速通过磁场区域.在运动过程中，线框有一边始终与磁场区域的边界平行，取它刚进入磁场的时刻t＝0，正确反映感应电流随时间变化规律的图象是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】线框进入磁场过程：时间
根据楞次定律判断可知感应电流方向是逆时针方向，感应电流大小
不变
线框完全在磁场中运动过程：磁通量不变，没有感应产生，经历时间
线框穿出磁场过程：时间
感应电流方向是顺时针方向，感应电流大小不变，故C正确．
4.如图所示，先后两次将同一个矩形线圈由匀强磁场中拉出，两次拉动速度相同．第一次线圈长边与磁场边界平行，将线圈全部拉出磁场区，拉力做功W1、通过导线截面的电荷量为q1，第二次线圈短边与磁场边界平行，将线圈全部拉出磁场区域，拉力做功为W2、通过导线截面的电荷量为q2，则( )
A. W1>W2，q1＝q2 B. W1＝W2，q1>q2 C. W1
W2，q1>q2
【答案】A
【解析】
设矩形线圈的长边为a，短边为b，电阻为R，速度为v，则W1＝BI1ba＝B··a·b，W2＝BI2ba＝B··a·b，因为a>b，所以W1>W2.通过导线截面的电荷量q1＝I1t1＝·＝q2.
5.如图所示是两个互连的金属圆环，小金属环的电阻是大金属环电阻的二分之一，磁场垂直穿过大金属环所在区域．当磁感应强度随时间均匀变化时，在大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
【答案】B
【解析】ab间的电势差等于路端电压，而小环电阻占电路总电阻的，故Uab＝E；
A.E，与计算结果不一致，故A错误；B.E，与计算结果一致，故B正确；
C.E，与计算结果不一致，故C错误；D. E，与计算结果不一致，故D错误；
6.两个闭合的金属环，穿在一根光滑的绝缘杆上，如图所示，当条形磁铁的S极自右向左插向圆环时，环的运动情况是( )
A. 两环同时向左移动，间距增大 B. 两环同时向左移动，间距变小
C. 两环同时向右移动，间距变小 D. 两环同时向左移动，间距不变
【答案】B
【解析】当磁铁的S极靠近时，穿过两圆环的磁通量变大，由楞次定律可得两圆环的感应电流方向都是顺时针方向(从右向左看)，根据左手定则可知两圆环受到磁铁向左的安培力，远离磁铁，即向左移．由于两圆环的电流方向相同，所以两圆环相互吸引，即相互合拢，间距变小；
A.两环同时向左移动，间距增大，与结果不一致，故A错误；
B.两环同时向左移动，间距变小，与结果一致，故B正确；
C.两环同时向右移动，间距变小，与结果不一致，故C错误；
D.两环同时向左移动，间距不变，与结果不一致，故D错误；
二、多项选择题（每题6分，共24分）
7.如图甲、乙所示的电路中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，且小于灯泡S的电阻，接通K，使电路达到稳定，灯泡S发光，则（ ）
A. 在甲图中，断开K后，S将逐渐变暗
B. 在甲图中，断开K后，S将先变得更亮，然后才变暗
C. 在乙图中，断开K后，S将逐渐变暗
D. 在乙图中，断开K后，S将先变得更亮，然后才变暗
【答案】AD
【解析】AB．在甲图中，K闭合时，流过S的电流等于流过L的电流，当K断开后，流过L的电流通过S和R构成新的回路并逐渐减小，在此过程中，该电流始终不比S发光时的电流大，故S
将逐渐变暗。故A正确，B错误；
CD．同理，在乙图中，K闭合时，由电阻大小关系可推测流过S所在支路的电流小于流过L所在支路的电流，当K断开后，流过L所在支路的电流通过了S，并从大于S发光时的电流开始减小，故S将先变得更亮，然后才变暗。故C错误，D正确。故选AD。
8.如图所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴以恒定的角速度转动，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，则在0～这段时间内
A. 线圈中的感应电流一直在减小 B. 线圈中的感应电流先增大后减小
C. 穿过线圈磁通量一直在减小 D. 穿过线圈的磁通量的变化率一直在减小
【答案】AD
【解析】0～为四分之一周期，在t=0时刻线圈平面与磁感线平行；
AB、当线圈平面与磁场方向平行时，左右两边垂直切割磁感线，产生的感应电动势最大，感应电流最大，之后的四分之一周期内，感应电动势及电流越来越小，故A正确，B错误；
C、在四分之一周期内，穿过线圈的磁通量一直增大，故C错误；
D、线圈从t=0开始转动的四分之一时间内，感应电动势一直在减小，所以穿过线圈的磁通量的变化率也一直在减小，故D正确．故选AD
9.如图甲所示，光滑导体框架abcd水平放置，质量为m的导体棒PQ平行于bc放在ab、cd上，且正好卡在垂直于轨道平面的四枚光滑小钉之间，回路总电路为R，整个装置放在垂直于框架平面的变化的磁场中，磁场的磁感应强度B随时间t的变化情况如图乙所示（规定磁感应强度方向向上为正），则在时间0～t内，关于回路内的感应电流I及小钉对PQ的弹力N，下列说法中正确的是（ ）
A. I的大小是恒定的 B. I的方向是变化的
C. N的大小是恒定的 D. N的方向是变化的
【答案】AD
【解析】AB．根据法拉第电磁感应定律可知，正向磁场大小减小，且均匀减小，导致在线圈中产生恒定的感应电流，方向逆时针；当反向磁场大小增大时，由于均匀增加，故产生感应电流恒定，且方向逆时针。故A正确，B错误；
CD．由于感应电流大小方向都是恒定，由于磁场的大小与方向变化，根据F=BIL可知安培力大小不断变化；导体棒PQ受到的安培力先向右后向左，则小钉对PQ的弹力N大小和方向都是变化的，故C错误，D正确；故选AD。
10.如图，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻，开关S是闭合的．V1和V2为理想电压表，读数分别为U1和U2；A1、A2 和A3为理想电流表，读数分别为I1、I2和I3．现断开S，U1数值不变，下列推断中正确的是
A. U2变小、I3变小 B. U2不变、I3变大
C I1变小、I2变小 D. I1变大、I2变大
【答案】BC
【解析】副线圈开关S没有断开时电阻 并联后与 串联，开关S断开后则 并联后与 串联，因此可知副线圈的总电阻增大，电压表V2测量的时副线圈的电压，电流表A2测量的时副线圈的干路电流，因此由可知电压表V2的示数不变，则电流表A2的示数减小；由可知电流表A1的示数减小；则电阻R3两端的电压增大，故电流表A3的示数增大，则B和C正确，A和D错误．故选BC。
三、填空题（11题每空2分，12题每空3分，共17分）
11.有一正弦交流电，它的电压随时间变化的图象如图所示。
则：交流电压的峰值为_______V；交变电流的周期为_______s；交变电流的频率为_______Hz；电压的瞬时表达式_______。
【答案】 (1). 539 (2). 0.02 (3). 50 (4).
【解析】[1]．交流电压的峰值为539V；
[2]．交变电流的周期为0.02s；
[3]．交变电流的频率为50Hz；
[4]． 电压的瞬时表达式。
12.如图所示是“研究电磁感应现象”的实验装置。
（1）将图中所缺导线补接完整
（2）如果在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下。那么合上电键后，将原线圈迅速插入副线圈时，电流计指针向_____偏转；原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向左移动时，电流计指针向_____偏转。
【答案】 (1). (2). 右 左
【解析】(1)[1]探究电磁感应现象实验电路分两部分，要使原线圈产生磁场必须对其通电，故电源、开关、滑动变阻器、原线圈组成闭合电路，灵敏电流计与副线圈组成另一个闭合电路，如图所示：
(2)[2]闭合开关，穿过副线圈的磁通量增大，灵敏电流表的指针向右偏；将原线圈迅速插入副线圈时，磁场方向不变，穿过副线圈的磁通量增大，灵敏电流计指针将向右偏转；
[3]原线圈插入副线圈后，由电路图可知，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，原线圈电流变小，穿过副线圈的磁场方向不变，但磁通量变小，灵敏电流计指针将左偏转。
四、计算题（共39分）
13.如下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＝90 Ω，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按下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)电路中交流电压表的示数．
【答案】(1) (2)
【解析】（1）线圈转动的角速度为：
产生的最大感应电动势为：
（2）产生的感应电动势的有效值为：
根据闭合电路的欧姆定律得：电压表的示数为
14.某发电站的输出功率为104kW，输出电压为4kV，通过理想变压器升压后向80km远处的用户供电。再通过降压变压器向用户供电。已知输电线的电阻率为ρ＝2.4×10－8
Ω·m，导线横截面积为1.5×10－4m2，输电线路损失的功率为输出功率的4%。求：
(1)画出远距离输电过程示意图；
(2)升压变压器的输出电压；
(3)输电线路上的电压损失。
【答案】(1)见解析图；(2)80000V；(3)3200V
【解析】(1)远距离输电过程示意图；
(2)根据电阻定律知，输电线上的电阻为
输电线上损失的功率为P损=I2R=4%P
解得输电线上的电流为
则输出电压为
(3)输电线上的电压损失为△U=IR=125×256V=3200V
15.如图所示，光滑导轨MN、PQ在同一水平面内平行固定放置，其间距d＝1 m，右端通过导线与阻值RL＝8 Ω的小灯泡L相连，CDEF矩形区域内有方向竖直向下、磁感应强度B＝1 T的匀强磁场，一质量m＝50 g、阻值为R＝2 Ω的金属棒在恒力F作用下从静止开始运动s＝2 m后进入磁场恰好做匀速直线运动．(不考虑导轨的电阻，金属棒始终与导轨垂直并保持良好接触)．求：
（1）恒力F的大小；
（2）小灯泡发光时的电功率．
【答案】(1) 0.8 N；（2）5.12 W
【解析】(1)对导体棒由动能定理得
Fs＝mv2
因为导体棒进入磁场时恰好做匀速直线运动
所以
F＝BId＝Bd
代入数据，根据以上两式方程可解得
F＝0.8 N
v＝8 m/s
(2)小灯泡发光时的功率
PL＝·RL＝5.12 W
