福建省泉州市2020学年高二物理上学期10月月考试题（含解析）

福建省泉州市2020学年高二物理上学期10月月考试题（含解析）

‎2020学年福建省泉州市高二（上）月考物理试卷（理科）（10月份） ‎ 一、单选题（本大题共7小题，共42.0分）‎ ‎1.如图所示，平行金属导轨与水平面成θ角，导线与固定电阻R1和R2相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面．有一导体棒ab，质量为m，长度为L，导体棒的电阻与固定电阻R1和R2的阻值相等，都等于R，导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒ab沿导轨向上滑动，当上滑的速度为v时，有 A. 棒中感应电流的方向由b到a B. 棒所受安培力的大小为 C. 棒两端的电压为 D. 棒动能的减小量等于其重力势能的增加量与电路上产生的电热之和 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ 根据右手定则可判断出棒中感应电流的方向由a到b，A正确；安培力大小为：，B错误；棒两端的电压为，C正确；棒动能的减小量等于其重力势能的增加量与电路上产生的电热及克服摩擦阻力做功之和，D错误。‎ ‎2.一闭合线圈固定在垂直于纸面的均匀磁场中，设向里为磁感应强度B的正方向，线圈中的箭头为电流i的正方向，如图所示已知线圈中感应电流i随时间而变化的图象如图所示，则磁感应强度B随时间而变化的图象可能是下图中的　　‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ 试题分析：0～内，电流为负向恒定不变，即顺时针方向，则感应电流的磁场方向垂直纸面向里，根据楞次定律，若原磁场均匀增大，则方向向外，为负向均匀增大；若原磁场均匀减小，则原磁场向里，为正向均匀减小．～内，电流为正向恒定不变，即逆时针方向，则感应电流的磁场方向垂直纸面向外，根据楞次定律，若原磁场均匀增大，则方向向里，为正向均匀增大；若原磁场均匀减小，则原磁场向外，为负向减小，根据以上的分析知A正确；‎ 故选：A.‎ 考点：楞次定律；法拉第电磁感应定律.‎ ‎3.关于电磁感应，下列说法正确的是（　　）‎ A. 闭合金属线圈处在变化的磁场中，一定会产生感应电流 B. 闭合金属线圈在磁场中运动，一定会产生感应电流 C. 闭合金属线圈中的磁通量发生变化，一定会产生感应电流 D. 闭合金属线圈在磁场中转动，一定会产生感应电流 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 满足磁通量变化，但是没有满足闭合电路这个条件，虽然磁通量有变化，但是没有感应电流，故A错误；整个的闭合电路在磁场中做切割磁感线运动时，闭合电路中磁通量没有变化，没有感应电流，故B错误；闭合金属线圈中的磁通量发生变化，一定会产生感应电流．故C正确；闭合金属线圈在磁场中转动，若磁通量没有变化，不会产生感应电流．故D错误；故选C.‎ ‎【点睛】感应电流产生的条件：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化就能产生感应电流．可以分解为两个条件：1、闭合电路，2、磁通量发生变化．这两个条件必须同时满足，才能有感应电流产生．‎ ‎4. 1931年英国物理学家狄拉克从理论上预言：存在只有一个磁极的粒子即“磁单极子”.1982年美国物理学家卡布莱设计了一个寻找磁单极子的实验，仪器的主要部分是一个由超导体组成的线圈，超导体的电阻为零，一个微弱的电动势就可以在超导线圈中引起感应电流，而且这个电流将长期维持下去，并不减弱，他设想，如果一个只有N极的磁单极子从上向下穿过如图所示的超导线圈，那么从上向下看，超导线圈上将出现（ ）‎ A. 先是逆时针方向的感应电流，然后是顺时针方向的感应电流 B. 先是顺时针方向的感应电流，然后是逆时针方向的感应电流 C. 顺时针方向持续流动的感应电流 D. 逆时针方向持续流动的感应电流 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 解：若N磁单极子穿过超导线圈的过程中，当磁单极子靠近线圈时，穿过线圈中磁通量增加，且磁场方向从上向下，所以由楞次定律可知，感应磁场方向：从上向下看，再由右手螺旋定则可确定感应电流方向逆时针；当磁单极子远离线圈时，穿过线圈中磁通量减小，且磁场方向从下向上，所以由楞次定律可知，感应磁场方向：从下向上，再由右手螺旋定则可确定感应电流方向逆时针．因此线圈中产生的感应电流方向不变．D正确．‎ 故选：D．‎ ‎【点评】考查右手螺旋定则、楞次定律，及磁单极子的特征．同时注意磁体外部的感应线是从N极射出，射向S极．‎ ‎5.对扼流圈的以下说法，正确的是( )‎ A. 扼流圈是利用电感阻碍交变电流的作用制成的 B. 低频扼流圈用来“通低频、阻高频”‎ C. 高频扼流圈用来“通直流、阻交流”‎ D. 高频扼流圈对低频交变电流的阻碍作用大，对高频交变电流的阻碍作用小 ‎【答案】A ‎【解析】‎ 低频扼流圈用来“通直流、阻交流”，对低频交变电流的阻碍作用也很大．高频扼流圈对高频交变电流的阻碍作用大，对低频交变电流的阻碍作用小，故选项A正确 本题选：A ‎6. 如图所示，一定长度的同材料导线做成不同几何形状的单匝线圈，有等边三角形、正方形、圆形，将它们放在直线边界匀强磁场中，线圈平面与磁场垂直．现以相同的速度v将线圈从磁场中拉出，当线圈的一半在磁场中时，线圈与磁场边界交点间电压最大的是（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ 试题分析：线圈与磁场边界交点间电压是外电压，等于感应电动势的一半，根据有效切割长度分析感应电动势，确定哪种情况的感应电动势最大，即可作出判断．‎ 解：设导线的总长度为S．‎ A图中：设圆的直径为d，则 πd=S，有效切割长度 d=‎ B图中：设正方形边长为L，则4L=S，有效切割长度 L=‎ C图中：有效切割长度为l=L=‎ D图中：设正三角形的边长为a，则 3a=S，a=，有效切割长度 l=asin60°=S 由数学知识可知，C图中有效切割长度最大，产生的感应电动势最大，则线圈与磁场边界交点间电压最大．故C正确．‎ 故选：C ‎【点评】解决本题的关键是运用数学知识确定有效的切割长度，分析感应电动势的关系，要注意线圈与磁场边界交点间电压是外电压，不是内电压．‎ ‎7.图甲是小型交流发电机的示意图，在匀强磁场中，一矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的 轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示．发电机线圈内阻为10Ω，外接一只电阻为90Ω的灯泡，不计电路的其他电阻，则（ ）‎ ‎ ‎ 图甲 图乙 A. t＝0时刻线圈平面与中性面垂直 B. 每秒钟内电流方向改变100次 C. 灯泡两端的电压为22V D. 0~0.01s时间内通过灯泡的电量为0‎ ‎【答案】BC ‎【解析】‎ A、从图象可知t=0时刻电动势为零，所以金属线圈是从旋转至中性面时开始计时，故A正确；‎ B、因交流电的周期是0.02s，因一个周期内电流的方向改变两次，所以每秒内电流方向改变100次，故B正确；‎ C、发电机电压的最大值是31.1V，所以电压的有效值是：，灯泡两端的电压为，故C错误；‎ D、内磁通量的变化不为零，所以通过灯泡的电荷量不为零，故D错误。‎ 故选AB。‎ ‎【点睛】当线框经过中性面时通过线圈的磁通量最大．感应电动势最小为零．由题图乙可知交流电电动势的周期，即可求解角速度．线框每转一周，电流方向改变两次。‎ 二、多选题（本大题共1小题，共6.0分）‎ ‎8. 如图所示，间距为L两根平行的光滑导轨竖直放置，导轨间接有电容C，处于垂直轨道平面的匀强磁场B中，质量为m电阻为R的金属杆ab接在两导轨之间并静止释放，ab下落过程中始终保持与导轨接触良好，设导轨足够长，电阻不计。‎ A. ab做自由落体运动 B. ab做匀加速运动，且加速度为 C. ab做匀加速运动，若加速度为a，则回路的电流为I=CBLa D. ab做加速度减小的变加速运动运动，最后匀速运动，最大速度为 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ 物体做加速运动，设经过时间t速度增大到v，则金属榜上产生的感应电动势E=BLv,电容器带电量Q=CU=CBLv，感应电流，安培力，再根据牛顿第二定律，可计算出，可判断物体做初速度为零的匀加速直线运动，综上所述可知应该选BC 三、填空题（本大题共2小题，共18.0分）‎ ‎9.如图所示，长为L的直金属棒OA绕过O点的平行于磁场的转轴，以角速度ω顺时针在纸面内匀速转动，若磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，金属棒OA两点的电势差的大小为_____，金属棒的_____端电势高．‎ ‎【答案】 (1). 0.5BL2ω (2). A ‎【解析】‎ OA杆产生感应电动势的大小为：，根据右手定则判断可知：OA杆产生的感应电动势方向从O到A，A点相当于电源的正极，A端电势较高。‎ ‎10.如图所示，两个由完全相同的金属导线制成的圆环在同一平面上同心放置，半径r2‎ ‎=2r1，匀强磁场的方向与环面垂直，磁感应强度均匀变化．若磁场限制在小圆环之内，则小环与大环中感应电流之比I1：I2=__________ ；若小环内外均有磁场，则I1：I2= _________（感应电流的磁场相对于原磁场可忽略）．‎ ‎【答案】 (1). 2:1; (2). 1:2;‎ ‎【解析】‎ 试题分析：根据法拉第电磁感应定律求出感应电动势，再由欧姆定律求解感应电流． 从中发现感应电流的大小与感应电动势成正比，而电动势又与面积成正比，面积与半径的平方成正比；与电阻成反比，而电阻又与导线长度成正比，而长度与半径成正比，所以感应电流大小与半径的成正比．‎ 解：若磁场限制在小圆环之内，根据法拉第电磁感应定律得：感应电动势E==S=KS 再由欧姆定律得：感应电流的大小是I==∝，则感应电流之比I1：I2=2：1；‎ 若小环内外均有磁场，根据法拉第电磁感应定律得：感应电动势E==S=KS 再由欧姆定律得：感应电流的大小是I===∝r，则I1：I2=1：2；‎ 四、实验题探究题（本大题共1小题，共9.0分）‎ ‎11.某学习小组利用如图所示的实验装置探究螺线管线圈中感应电流的方向。‎ ‎（1）由于粗心该小组完成表格时漏掉了一部分（见表格），发现后又重做了这部分：将磁铁S极向下从螺线管上方竖直插入过程，发现电流计指针向右偏转（已知电流从右接线柱流入电流计时，其指针向右偏转），则①填________，②填________。‎ B原方向 ΔΦ I感方向（俯视）‎ B感方向 N极插入 向下 增大 逆时针 向上 S极插入 向上 增大 ‎①‎ ‎②‎ N极抽出 向下 减小 顺时针 向下 S极抽出 向上 减小 逆时针 向上 ‎（2）由实验可得磁通量变化ΔΦ、原磁场B原方向、感应电流的磁场B感方向三者之间的关系：________。‎ ‎【答案】 (1). （1）顺时针； (2). 向下 (3). （2）ΔΦ增大，B原与B感反向，ΔΦ减小，B原与B感同向 ‎【解析】‎ 试题分析：（1）当S极插入时，原磁场方向向上，磁通量增大，感应电流磁场阻碍原磁场的增加，故感应电流磁场方向向下，感应电流方向（附视）为顺时针方向；（2）由实验可得磁通量变化、原磁场B原方向、感应电流的磁场B感方向三者之间的关系：增大，B原与B感反向；减小，B原与B感同向；‎ 考点：探究螺线管线圈中感应电流的方向 五、计算题（本大题共3小题，共35.0分）‎ ‎12.如图所示，MN、PQ是两条水平放置彼此平行的金属导轨，匀强磁场的磁感线垂直导轨平面导轨左端接阻值的电阻，电阻两端并联一电压表，垂直导轨跨接一金属杆ab，ab的质量，电阻与导轨间动摩擦因数，导轨电阻不计，现用的恒力水平向右拉ab，使之从静止开始运动，经时间后，ab开始做匀速运动，此时电压表示数重力加速度求：‎ 匀速运动时，外力F的功率．‎ 杆加速过程中，通过R的电量．‎ 杆加速运动的距离．‎ ‎【答案】．．．‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 金属杆在水平恒定拉力的作用下，切割磁感线运动，产生电动势，回路中出现电流，导致金属杆受到安培力当安培力、滑动摩擦力与拉力相等时，金属杆做匀速直线运动由此时的电压表的读数可算出金属杆产生的电动势，则可以求出金属杆的运动速度，最后算出外力的功率；由动量定理求得通过R的电量；由法拉第电磁感应定律和欧姆定律求出ab杆加速运动的距离。‎ ‎【详解】（1）设导轨间距为L，磁感应强度为B，ab杆匀速运动的速度为v，电流为I，此时ab杆受力如图所示：‎ 由平衡条件得：  ‎ 由欧姆定律得：‎ 解得：      ‎ F的功率：‎ ‎（2）设ab加速时间为t，加速过程的平均感应电流为，‎ 由动量定理得：‎ 解得：‎ ‎（3）设加速运动距离为s，由法拉第电磁感应定律得 又 联立解得 ‎【点睛】本题是电磁感应与电路、力学知识的综合，通过三力平衡可求得BL的乘积，再由闭合电路的殴姆定律可得电动势，则可求出运动速度，从而算出外力的功率。‎ ‎13.图甲所示，水平放置的线圈匝数n=200匝，直径d1=40cm，电阻r=2Ω，线圈与阻值R=6Ω的电阻相连．在线圈的中心有一个直径d2=20cm的有界匀强磁场，磁感应强度按图乙所示规律变化，规定垂直纸面向里的磁感应强度方向为正方向．试求：‎ ‎（1）电压表的示数；‎ ‎（2）若撤去原磁场，在图中虚线的右侧空间加磁感应强度B=0.5T的匀强磁场，方向垂直纸面向里，将线圈向左拉出磁场的过程中，求通过电阻R上的电荷量．‎ ‎【答案】(1)4.71V (2)‎ ‎【解析】‎ 试题分析： (1)由题意可知电表测量R两端电压，由闭合欧姆定律，可得 有根据法拉第电磁感应定律 可得:‎ 所以 ‎(2) 线圈向左拉出磁场的过程中，通过电阻R上的电荷量 由闭合欧姆定律 根据法拉第电磁感应定律 以上三式联立可得：‎ 代入数据可得：‎ 考点：法拉第电磁感应定律；闭合电路欧姆定律；‎ ‎14.如图所示，一质量m=0.1 kg、电阻R=0.06 Ω、边长L=0.25 m的正方形导线框从倾角为37°，动摩擦因数μ=0.5的固定斜面上由静止开始下滑。下滑距离d=0.25 m后进入宽度也为d、方向垂直于斜面向上的匀强磁场中。已知磁感应强度为B=0.4 T，cd边离开磁场时线框恰好做匀速运动。磁场的上下边界线水平，运动过程中线框的下边ab边始终水平。试求：‎ ‎（1）ab边刚进入磁场时两端的电势差Uab；‎ ‎（2）线框cd边离开磁场时的速度v；‎ ‎（3）线框穿过磁场的整个过程中产生的焦耳热。‎ ‎【答案】（1）0.075V（2）1.2m/s（3）0.078J ‎【解析】‎ ‎（1）线框在进入磁场前的加速度 所以ab边刚进入磁场时的速度。‎ ab切割磁感线产生的电动势 ab边两端的电势差；‎ ‎（2）cd离开磁场时恰好做匀速运动，设速度为，‎ ‎，解得；‎ ‎（3从开始到cd边刚离开磁场的过程中，根据动能定理有 解得 根据功能关系。‎