【物理】甘肃省平凉市静宁县第一中学2019-2020学年高二下学期期中考试（第二次月考）试题（普通班）（解析版）

【物理】甘肃省平凉市静宁县第一中学2019-2020学年高二下学期期中考试（第二次月考）试题（普通班）（解析版）

静宁一中 2019-2020 学年度高二级第二学期第二次试题（卷） 物理（6-13） 本卷满分 110 分， 考试时间 100 分钟 一、选择题（本题共 14 小题，每小题 4 分，共 56 分，其中 1——10 题为单选题，11——14 为多选题，多选题全部选对得 4 分，少选得 2 分，错选或不选得 0 分。） 1．关于物理学发展过程中的认识，下列说法正确的是（　　） A．奥斯特发现了电流的磁效应,并发现了电磁感应现象 B．法拉第在分析了许多实验事实后提出,感应电流应具有这样的方向,即感应电流的磁 场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 C．楞次发现了电流的磁效应,揭示了磁现象和电现象之间的联系 D．在法拉第、纽曼、韦伯等人工作的基础上,人们认识到：电路中感应电动势的大小, 跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比,后人称之为法拉第电磁感应定律 2．下列说法中正确的是(　　) A．电磁炉中的线圈通高频电流时，在铝金属锅上产生涡流，使锅体发热从而加热食物 B．磁电式电表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，是为了防止电磁感应 C．精密线绕电阻常采用双线绕法，可以增强线绕电阻通电时产生的磁场 D．车站的安检门可以探测人身携带的金属物品，其是利用了电磁感应原理 3．下面所示的实验示意图中，用于探究电磁感应现象的是（ ） A． B． C． D． 4．如图为一交流发电机发出的电流随时间的变化图象，则下列说法正确的是（　　） A．在 A 点时穿过线圈的磁通量最大 B．在 B 点时穿过线圈的磁通量变化率最大 C．在 A 点时线圈处在中性面，电流方向改变 D．在 B 点时线圈处在中性面，电流方向改变 5． 如图所示，L 是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为 0。A 和 B 是两个相同的 小灯泡。下列说法正确的是（　　） A．当开关 S 由断开变为闭合时，灯泡 A 立即发光，灯泡 B 越来越明亮 B．当开关 S 由断开变为闭合时，灯泡 A 立即发光，灯泡 B 先发光后熄灭 C．当开关 S 由闭合变为断开时，A、B 两个灯泡都立即熄灭 D．当开关 S 由闭合变为断开时，灯泡 A、B 都亮一下再慢慢熄灭 6． 如图甲所示，闭合圆形线圈内存在方向垂直纸面向外的磁场，磁感应强度随时间 变化 的关系 如图乙所示，则下列说法正确的是（　　） A．0~1s 内线圈中的感应电流逐渐增大，2~4s 内感应电流逐渐减小 B．第 4s 末的感应电动势为 0 C．0~1s 内与 2~4s 内的感应电流相等 D．0~1s 内感应电流方向为顺时针方向 7． 如图所示,两根平行金属导轨置于水平面内,导轨之间接有电阻 R.金属棒 ab 与两导轨垂 直并保 持良好接触,整个装置放在匀强磁场中磁场方向垂直于导轨平面向下,金属棒 ab 始 终保持静 止．下列说法正确的是( ) A．当 B 均匀增大时,金属棒 ab 中的电流增大 B．当 B 减小时,金属棒 ab 中的电流一定减小 C．当 B 增大时,金属棒 ab 中的感应电流方向由 b 到 a D．当 B 不变时，金属棒 ab 受到水平向右的静摩擦力 8． 如图，金属环 A 用绝缘轻绳悬挂，与长直螺线管共轴，并位于其左侧．若变阻器的滑 片 P 向左移动，则（ ） A．金属环 A 向左运动，同时向外扩张 B．金属环 A 向左运动，同时向里收缩 C．金属环 A 向右运动，同时向外扩张 D．金属环 A 向右运动，同时向里收缩 9． 如图所示，导线框 abcd 与导线在同一平面内，直导线通恒定电流 I，当线框由左向右匀 速通过直导线时，线框中感应电流的方向是（　　） A．始终 dcba B．先 abcd，后 dcba C．先 abcd，后 dcba，再 abcd D．先 dcba，后 abcd，再 dcba 10．如图所示，在光滑水平面上，有一个粗细均匀的单匝正方形闭合线框 abcd．t=0 时刻， 线框在水平外力的作用下，从静止开始向右做匀加速直线运动，bc 边刚进入磁场的时刻为 t1， ad 边 刚进入磁场的时刻为 t2，设线框中产生的感应电流的大小为 i，ad 边两端电压大小 为 U，水平拉力大小为 F，则下列 i、U、F 随运动时间 t 变化关系图像正确的是（　　） A． B． C． D． 11． 如图甲所示，一单匝圆形闭合导线框半径为 r，线框电阻为 R，连接一交流电流表(内 阻不计)．线 框内充满匀强磁场，已知该磁场磁感应强度 B 随时间按正弦规律变化，如图 乙所示(规定向下 为 B 的正方向)，则下列说法正确的是(　　) A．t＝0.005 s 时线框中的感应电流最大 B．t＝0.01 s 时线框中感应电流方向从上往下看为顺时针方向 C．t＝0.015 s 时电流表的示数为零 D．0～0.02 s 内闭合导线框上产生的热量为 12．如图所示，竖直平行金属导轨 MN、PQ 上端接有电阻 R，金属杆 ab 质量为 m、电阻为 r，跨在平行导轨上，垂直导轨平面的水平匀强磁场为 B，不计导轨电阻，不计摩擦， 且 ab 与导轨接触良好。若 ab 杆在竖直向上的外力 F 作用下加速上升，则以下说法正 确的是（　　） A．拉力 F 和安培力做功的和等于棒 ab 增加的机械能 B．杆 ab 克服安培力做的功等于电阻 R 上产生的热量 C．拉力 F 所做的功等于棒增加重力势能和回路产生的热量之和 D．拉力 F 与重力做功的代数和大于回路上产生的总热量 13． 如图所示，自耦变压器输入端 A、B 接交流稳压电源，其电压有效值 ， ，当滑动片处于线圈中点位置时，则以下说法正确的是（　　） A．C、D 两端电压的有效值 B．通过电阻 的电流有效值为 C．当滑动片向下滑动的时候，流过交流电源的电流增大 D．当滑动片向下滑动的时候，流过交流电源的电流减小 4 4r R π AB 100VU = 0 40ΩR = CD 200VU = 0R 2.5A 14．在倾角为 θ 的斜面上固定两根足够长的光滑平行金属导轨 PQ、MN，相距为 L，导轨处 于磁感应强度为 B 的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下．有两根质量均为 m 的金属 棒 a、b，先将 a 棒垂直导轨放置，用跨过光滑定滑轮的细线与物块 c 连接，连接 a 棒的细线 平行于导轨，由静止释放 c，此后某时刻，将 b 也垂直导轨放置，a、c 此刻起做匀速运动， b 棒刚好能静止在导轨上．a 棒在运动过程中始终与导轨垂直，两棒与导轨电接触良好，导 轨电阻不计．则（ ） A．物块 c 的质量是 2msinθ B．b 棒放上导轨前，物块 c 减少的重力势能等于 a、c 增加的动能 C．b 棒放上导轨后，物块 c 减少的重力势能等于回路消耗的电能 D．b 棒放上导轨后，a 棒中电流大小是 二、解答题（本题包含五小题，共 54 分） 15．（8 分）如图所示，一个足够长的光滑 U 形导体框架，其宽度为 L，框架所在平面与水 平面的夹角为 α，其电阻忽略不计。匀强磁场垂直 U 形框架的平面向上，匀强磁场的磁感强 度为 B， 今有一根导体棒 ab，其质量为 m，有效电阻为 R，垂直导轨跨接在 U 形框架上， 将导体棒 ab 由静止释放，求： (1)导体 ab 在磁场中运动时，流过 ab 的电流方向； (2)由静止释放导体棒 ab，在导体棒达到最大速度前，下滑速度为 v 时的加速度大小. 16．（10 分）如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨 、 固定在竖直平面内， 导轨间距为 L，下端连接阻值为 4r 的定值电阻，导轨电阻不计。整个装置处在匀强磁场中， 磁感应强度为 B，方向垂直导轨平面向里。一质量为 m 的金属棒 ab 接入回路的电阻为 r， 在大小为 3mg 方向竖直向上的拉力作用下开始运动。金属棒始终保持水平且与导轨接触良 sinmg BL θ MM ′ NN′ 好，重力加速度为 g，求： (1)金属棒所能达到最大速度 vm 的大小； (2)金属棒从静止开始沿导轨上滑 h，此时已达到最大速度，这一过程中金属棒上产生的焦耳 热 Qr。 17．（8）如图所示，宽 、长为 2L 的矩形闭合线框 abcd，其电阻为 ，线 框以速 度 垂直于磁场方向匀速通过匀强磁场区域，磁场的宽度为 L，磁感应强 度 问： (1)当 bc 边进入磁场时，线框中产生的感应电动势是多大？ (2)bc 边进入磁场后，它所受到的磁场力是多大？ (3)整个过程中线框产生的热量是多少？ 18．（14）如图甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的左端接一只小灯泡，线圈 所在空间内存在与线圈平面垂直且均匀分布的磁场.已知线圈的匝数 n＝100 匝、总电阻 r＝ 1.0 Ω、所围成矩形的面积 S＝0.040 m2，小灯泡的电阻 R＝9.0 Ω，磁感应强度随时间按如图 乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为 e＝nBmS cos t，其 中 Bm 为磁感应强度的最大值，T 为磁场变化的周期，不计灯丝电阻随温度的变化.求： 0.2mL = 4R = Ω 10m/sv = 1TB = 2 T π 2 T π (1)线圈中产生感应电动势的最大值； (2)小灯泡消耗的电功率； (3)在磁感应强度变化的 0～ 时间内，通过小灯泡的电荷量. 19．（14）如图所示，变压器原线圈重数 匝，副线圈匝数 n2=150 匝，灯泡 A 标有“30V， 6W”，电动机 D 的线圈电阻为 5Ω，将交变电压 加到理想变压器原线 圈 两端，灯泡恰能正常发光。求： (1)副线圈两端的电压； (2)电动机 D 的电功率； (3)电动机 D 的输出功率； (4)原线圈的输入功率。 4 T 1 600n = 220 2 sin100π Vu t= 【参考答案】 1．D 【解析】 【详解】 AC．奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了磁现象和电现象之间的联系，法拉第发现了电磁 感应现象，故 AC 错误； B．楞次在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，即感应电流的磁场总 要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故 B 错误； D．纽曼、韦伯在对理论和实验资料进行严格分析后，先后指出：闭合电路中感应电动势的 大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，后人称之为法拉第电磁感应定律，故 D 正确； 2．D 【解析】 【详解】 A.电磁炉中的线圈通高频电流时，在铁磁性金属锅上产生涡流，使锅体发热从而加热食物， 而铝非铁磁性金属，因为铝的电阻率较小，发热效果不好，A 不符合题意； B.磁电式电表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，当线圈和铝框一起在磁场中运 动时，铝框中产生感应电流，感应电流会使铝框受到与运动方向相反的安培力作用，即电磁 阻尼，是利用了电磁感应，B 不符合题意； C.精密线绕电阻常采用双线绕法，双线中电流方向相反，可以减小电阻中通过电流时产生的 自感电动势，C 不符合题意； D.车站的安检门利用涡流探测原理——线圈中交变电流产生交变的磁场，会在金属物品中产 生交变的感应电流，而金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流，引起 线圈中交变电流发生变化，从而被探测到，D 符合题意． 3．D 【解析】 【分析】 【详解】 由 A 图示实验可知，该实验是奥斯特实验，反应了通电导线周围存在磁场，故 A 错误；由 B 图示实验可知，该实验是研究通电导线在磁场中受力情况实验，故 B 错误；由 C 图示实 验可知，该实验是直流电动机的模型实验，故 C 错误；D 图实验是探究电磁感应实验，故 D 正确；故选 D． 4．D 【解析】 【分析】 根据图象可知电动势最大和零的时刻，电动势为零时磁通量最大，线框平面垂直于磁场，磁 通量为零时电动势最大，线框平面于磁场平行． 【详解】 在 A 点时交变电流的电流最大，磁通量变化率最大，磁通量为零，所以此时的线框平面于 磁场平行，A 错误；在 B 点时交变电流为零，穿过线圈的磁通量变化率最小，B 错误；在 A 点时交变电流的电流最大，所以此时的线框平面于磁场平行，电流方向不变，C 错误；在 B 点时交变电流为零，通过线框的磁通量最大，线圈处在中性面，电流方向改变，D 正确． 5．B 【解析】 【分析】 【详解】 AB.闭合开关后，线圈 L 会阻碍电路中电流的变化，因此在接通的瞬间没有电流，所以电流 会通过灯泡 B 再通过灯泡 A，灯泡 A、B 会立即发光，但电路中电流稳定后，线圈中没有 变化的电流，因此不起阻碍作用，由于其电阻为零，因此灯泡 B 被短路，所以灯泡 B 会熄 灭，所以选项 A 错误，B 正确； CD.当开关 S 由闭合变为断开时，线圈会阻碍电流的变化，因此灯泡 B 会亮一下再慢慢熄灭， 而灯泡 A 会直接熄灭，故选项 CD 错误。 故选 B。 6．D 【解析】 【分析】 【详解】 AC．根据法拉第电磁感应定律可得 内与 内 图像中磁感应强度是随时间线性变化的，所以磁感应强度的变化 率 均为恒定值，则感应电动势均为恒定值，感应电流均为恒定值， 内与 内 的磁感应强度的变化率不同，所以感应电动势大小不同，感应电流也不相等，故 AC 错误； B．第 4s 末磁感应强度虽然为 0，但磁感应强度变化率却不为 0，所以感应电动势不为 0， 故 B 错误； D． 内，磁场垂直纸面向外，磁感应强度大小在增加，根据楞次定律知，感应电流方 BSE n nt t ∆Φ ∆= =∆ ∆ 0 1s∼ 2 4s B t− B t ∆ ∆ 0 1s∼ 2 4s 0 1s∼ 向为顺时针方向，故 D 正确。 故选 D。 7．C 【解析】 【详解】 当 B 均匀增大时，根据法拉第电磁感应定律可得感应电动势 ，所以感应电 动势为一定值，根据闭合电路的欧姆定律可得感应电流 保持不变，故 A 错误；如果 磁感应强度均匀减小，根据法拉第电磁感应定律 得，感应电动势恒定，则 ab 中的感应电流不变，故 B 错误．磁感应强度增大，根据楞次定律得，ab 中的感应电流方 向由 b 到 a，故 C 正确；当 B 不变时，感应电动势为零、感应电流为零，金属棒不受安培力 作用，则金属棒 ab 不受摩擦力，故 D 错误． 8．B 【解析】 变阻器滑片 P 向左移动，电阻变小，电流变大，据楞次定律，感应电流的磁场方向与原电 流磁场方向相反，故相互排斥，则金属环 A 将向左运动，因磁通量增大，金属环 A 有收缩 趋势，故 B 正确，ACD 错误． 9．D 【解析】 【详解】 根据右手定则可以判断，线圈所在位置磁场垂直纸面向外，根据电流磁场分布，线圈向右移 动过程中，回路磁通量向外变大，感应电流磁场向里，根据右手定则判断，电流方向 dcba， 当 dc 边通过直导线位置后，磁通量向外减小，感应电流磁场向外，感应电流方向 abcd，当 ab 过直导线后，磁通量向里减小，感应电流磁场向里，电流为 dcba，ABC 错误 D 正确。 10．C 【解析】 试题分析：根据物理规律得到物理量的表达式，再选择图象是研究图象问题常用的思路，采 用数学上数形结合的思维方法． 金属杆的速度与时间的关系式为 ，a 是加速度．由 和 得，感应电流与时 间的关系式为 ，B、L、a 均不变，当 时间内，感应电流为零， 时间内， 电流 I 与 t 成正比， 时间后无感应电流，故 AB 错误；由 和 得，感应电流与 BE St t Φ= =    EI R = BE St t Φ= =    时间的关系式为 ，当 时间内，感应电流为零， ad 的电压为零， 时间内， 电流 I 与 t 成正比， ，电压随时间均匀增加， 时间后无感应 电流，但有感应电动势， 电压随时间均匀增加，故 C 正确；根据推论得知： 金属杆所受的安培力为 ，由牛顿第二定律得 ，得 ，当 时间内，感应电流为零， ，为定值， 时间内，F 与 t 成正比，F 与 t 是线 性关系，但不过原点， 时间后无感应电流， ，为定值，故 D 错误． 11．BD 【解析】 【详解】 t=0.005 s 时，磁感应强度最大，磁通量最大，而 ，故 A 错误；t=0.01 s 时感应 电流的方向与 0.005～0.01 s 内电流方向相同，由楞次定律可知，感应电流的方向沿顺时针 方向，B 正确；t=0.015 s 时的瞬时电流为零，但电流表的示数为有效值不等于零，C 错误； 线框中产生的感应电动势的最大值 ，一个周期内产生的热量 ，D 正确． 12．AD 【解析】 【分析】 【详解】 A.根据题意设金属杆 ab 上升的高度为 h，因此可得 因此拉力 F 和安培力做功的和等于棒 ab 增加的机械能，故选项 A 正确； B.因为 ab 有电阻，因此杆 ab 克服安培力做的功等于 ab 杆和电阻 R 上产生的热量，故选项 B 错误； C.因为 ab 杆具有动能，因此拉力 F 所做的功等于棒增加重力势能、回路产生的热量和 ab 杆 的动能，故选项 C 错误； D.拉力 F 与重力做功的代数和为 故选项 D 正确。 0E t ϕ∆= =∆ 2 210mE BS rω π= = 2 2 2 2 4 4 10( ) 20.02 0.02 r E rQ R R R π π= × = × = 21 2Fh F h mgh mv− − =安 21 +2Fh mgh mv F h− = 安 故选 AD。 13．AC 【解析】 【分析】 【详解】 A．由图可知，AB 之间的线圈是原线圈，CD 之间的线圈是副线圈，滑片处于线圈中点时， 原副线圈之比为 根据 代入数据可得 故 A 正确； B．根据欧姆定律可得 代入数据解得 故 B 错误； CD．当滑动片向下滑动时，副线圈比之原线圈的倍数增大，根据 可知流过交流电源的电流增大，故 C 正确，D 错误。 故选 AC。 14．AD 【解析】 【分析】 【详解】 b 棒静止说明 b 棒受力平衡，即安培力和重力沿斜面向下的分力平衡，a 棒匀速向上运动， 说明 a 棒受绳的拉力和重力沿斜面向下的分力大小以及沿斜面向下的安培力三个力平衡，c 匀速下降则 c 所受重力和绳的拉力大小平衡．由 b 平衡可知，安培力大小 F 安=mgsinθ，由 a 平衡可知 F 绳=F 安+mgsinθ=2mgsinθ，由 c 平衡可知 F 绳=mcg；因为绳中拉力大小相等，故 2mgsinθ=mcg，即物块 c 的质量为 2msinθ，故 A 正确；b 放上之前，根据能量守恒知 a 增加 1 2: 1: 2n n = CD 1 AB 2 U n U n = CD 200VU = CD 0 0 UI R = 0 5AI = 1 2 2 1 I n I n = 的重力势能也是由于 c 减小的重力势能，故 B 错误；a 匀速上升重力势能在增加，故根据能 量守恒知 C 错误；根据 b 棒的平衡可知 F 安=mgsinθ 又因为 F 安=BIL，故 ，故 D 正确；故选 AD． 考点：物体的平衡；安培力. 15．(1)流过电阻 R 的电流方向为 b→a (2) 【解析】 【详解】 (1)据右手定则，流过电阻 R 的电流方向为 b→a (2)导体棒速度为 v 时切割磁感线产生的感应电动势： 棒中电流： 棒受到的安培力 设导体棒 ab 速度为 v 时的加速度为 a，由牛顿第二定律得： 联立解得加速度 16．(1) ；(2) 【解析】 【分析】 【详解】 (1)速度最大时受力平衡，根据平衡条件可得 其中拉力 ，导体棒切割磁感应线产生的感应电动势 ，根据闭合电路的 欧姆定律可得 联立解得 sinmg θI BL = 2 2 sin B L vg mR α − E BLv= EI R = F BIL=安 sinmg F maα − =安 2 2 sin B L va g mR α= − m 2 2 10mgrv B L = 3 2 4 4 2 10 5r m gQ mgh B L = − 2r F mg BIL= + 3F mg= mE BLv= m 5 BLvI r = (2)金属棒从静止开始沿导轨上滑 h 过程中克服安培力做的功为 WA，根据动能定理可得 得 根据功能关系可得产生的总的焦耳热为 根据焦耳定律可得这一过程中金属棒上产生的焦耳热 17．（1）2V （2）0.1N （3）0.04J 【解析】 【分析】 bc 边进入磁场时，bc 切割磁感线运动，产生的感应电动势；同样 ad 边进入磁场时，ad 切 割磁感线运动，产生的感应电动势。 【详解】 （1）当 bc 边进入磁场时，bc 切割磁感线运动，产生的感应电动势 （2）bc 边进入磁场后，它所受到的磁场力即为安培力 （3）整个过程中，bc 边进入磁场和 ad 边进入磁场过程都有感应电动势产生，产生的感应 电动势大小相等。 两边在磁场中运动的时间： 产生热量： 答：（1）当 bc 边进入磁场时，线框中产生的感应电动势是 2V； （2）bc 边进入磁场后，它所受到的磁场力是 0.1N； （3）整个过程中线框产生的热量是 0.04J。 m 2 2 10mgrv B L = 2 A m 1 2Fh mgh W mv− − = 3 2 A 4 4 502 m gW mgh B L = − AQ W= 3 2 4 4 2 10 4 5r r m gQ Q mghr r B L = = −+ 2r 1 0.2 10V 2VE BLv= = × × = 21 0.2N 0.1N4B EF BIL B LR = = ⋅ ⋅ = × × = 0.22 2 s 0.04s10 Lt v ×＝ ＝ ＝ 2 20.5 4 0.04J 0.04JQ I Rt= = × × = 18．(1)8.0V(2)2.88W(3)4.0×10－3C 【解析】 【详解】 (1)由题图乙知，线圈中产生的交变电流的周期 T＝π×10－2 s，所以：Em＝nBmS ＝8.0 V. (2)电流的最大值： ， 有效值： A， 小灯泡消耗的电功率：P＝I2R＝2.88 W. (3)在 0～ 时间内，电动势的平均值： 平均电流： 通过灯泡的电荷量：Q＝ ＝4.0×10－3 C. 19．(1)55V；(2)5W；(3)4.8W；(4)11W 【解析】 【分析】 【详解】 (1)交变电流 ，最大值为 ，故有效值为 根据理想变压器的变压比公式 ，解得 (2)灯泡正常发光，电流为 电动机的电压为 电动机的电功率为 2 T π m m 0.80AEI R r = =+ 2 2 52 mII = = 4 T nS BE t t ∆Φ ∆= =∆ ∆ ( ) E nS BI R r R r t ⋅∆= =+ + ⋅∆ nS BI t R r ∆∆ = + 220 2 sin100π Vu t= 220 2V 220 2 V 220V 2 U = = 1 1 2 2 U n U n = 2 1 2 1 150 220 V 55V600 n UU n ×= = = 6 A 0.2A30 L L PI U = = = ( )2 55 30 25D LU U U= − = − =V V 25 0.2 5P U I= = × =D D W W (3)电动机 D 的输出功率 (4)变压器副线圈回路消耗的功率为 则原线圈的输入功率 W 2 25 0. )2 5 4.( 8DP P I r= − = − × =W W出 2 6 5 11P = + =W W W 1 2 11P P= =