物理卷·2018届河南省叶县第二高级中学高二12月月考（2016-12）

物理卷·2018届河南省叶县第二高级中学高二12月月考（2016-12）

绝密★启用前 叶县第二高级中学 2016-2017 学年 12 月份月考 高二物理 考试范围：电磁感应、交变电流； 考试时间：90 分钟；命题人： 注意事项： 1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2．请将答案正确填写在答题卡上 第 I 卷（选择题） 一、选择题（本题共 14 小题，其中第 3、7、10、11 为多选题。每小题 4 分，共 56 分） 1．在法拉第时代,下列验证“由磁产生电”设想的实验中,能观察到感应电流的是(　　) A.将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路,然后观察电流表的变化 B.在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈,然后观察电流表的变化 C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接,往线圈中插入条形磁铁后,再到相邻房间 去观察电流表的变化 D.绕在同一铁环上的两个线圈,分别接电源和电流表,在给线圈通电或断电的瞬间,观察电流 表的变化 2．一同学为了验证断电自感现象,自己找来带铁芯的线圈 L、小灯泡 A、开关 S 和电池组 E, 用导线将它们连接成如图所示的电路。检查电路后,闭合开关 S,小灯泡发光;再断开开关 S,小 灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。虽经多次重复,仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象, 他冥思苦想找不出原因。你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是 (　) A.线圈电阻偏大 B.线圈的自感系数较大 C.电源的内阻较大 D.小灯泡电阻偏大 3．线圈在磁场中匀速转动产生的交流电动势为 e=10sin 20πt V,则下列说法正确的是(　 ) A.t=0 时,线圈平面位于中性面 B.t=0 时,穿过线圈的磁通量最大 C.t=0 时,导线切割磁感线的有效速度最大 D.t=0.4 s 时,e 达到峰值 10 V 4．如图所示，L 为电感线圈，C 为电容器，A、B 为两只相同的灯泡，将它们接在电压为 u 的交流电源上，两只灯泡的亮度一样．若保持电源电压不变，而将电源频率增大，下列说法 中正确的是(　　) A．两灯泡的亮度不变 B．A 灯泡亮度不变，B 灯泡变亮 C．A 灯泡变暗，B 灯泡变亮 D．A 灯泡变亮，B 灯泡变暗 5．如图 所 示 为 一 交 流 电 压 随 时 间 变 化 的 图 象 ．每 个 周 期 内 ，前三 分 之 一 周 期 电 压 按 正 弦 规 律 变 化 ， 后 三 分 之 二 周 期 电 压 恒 定 ．根 据 图 中 数 据 可 得 此 交 流 电 压 的 有 效 值 为 （ ） A．7.5V B． V C． 8V D． V 6．如图所示，水平放置的两根平行的光滑长直金属导轨，其电阻不计，导体棒 ab、cd 跨在 导轨上，ab 的电阻 R 大于 cd 的电阻 r，当 cd 在大小为 F1 的水平向右的外力作用下匀速向 右滑动时，ab 在大小为 F2 的水平外力作用下保持静止，那么以下说法 中正确的是(　) A．Uab>Ucd，F1>F 2　　　　 B．Uab＝Ucd，F1Ucd，F1＝F2 D．Uab＝Ucd，F1＝F2 7． 图(a)所示,A、B 为两个相同的环形线圈,共轴并靠近放置,A 线圈中通 有如图(b)所示的电 流 i,则下列说法中错误的是(　) A. t1 时刻两线圈间的相互作用力为零 B. t2 时刻两线圈间的相互作用力最大 C.在 t1～t2 时间内 A、B 两线圈相斥 D.在 t2～t3 时间内 A、B 两线圈相斥 8．有一边长为 L 的正方形导线框，质量为 m，由高度 H 处自由下落，如图所示，其下边 ab 进入匀强磁场区域后，线圈开始减速运动，直到其上边 cd 刚好穿出磁场时，速度减为 ab 边刚进入磁场时速度的一半，此匀强磁场的宽度也是 L，线框在穿过匀强磁场的过程中产 生的电热是( ) A．2mgL B．2mgL＋mgH C． D． 9．普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连 接，图中电流互感器 ab 一侧线圈的匝数较少，工作时电流为 Iab，cd 一侧线圈的匝数较多， 工作时电流为 Icd，为了使电流表能正常工作，则(　　) A．ab 接 MN，cd 接 PQ，IabIcd C．ab 接 PQ，cd 接 MN，IabIcd mgHmgL 4 32 + mgHmgL 4 12 + 10．两根足够长的光滑导轨竖直放置,间距为 L,底端接阻值为 R 的电阻。将质量为 m 的金属 棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端,金属棒和导轨接触良好,导轨所在平面与磁感应强度为 B 的匀强磁场垂直,如图所示。除电阻 R 外其余电阻不计。现将金属棒从弹簧 原长位置由静止释放,则(　　) A.释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度 g B.金属棒向下运动时,流过电阻 R 的电流方向为 b→a C.金属棒的速度为 v 时,所受的安培力大小为 D.金属棒下落过程中，电阻 R 上产生的总热量等于金属棒重力势能 的减少 11．法拉第圆盘发电机的示意图如图所示．铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片 P、Q 分别 与圆盘的边缘和铜轴接触．圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场 B 中．圆盘旋转时，关于流 过电阻 R 的电流，下列说法正确的是(　　) A.若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定 B.若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿 a 到 b 的方向流动 C.若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化 D.若圆盘转动的角速度变为原来的 2 倍，则电流在 R 上的热功率也变为原来的 2 倍 12．如图所示，水平面内有两根平行的光滑金属导轨，左端均与电阻 R 相连接，匀强磁场 B 竖直向下分布在导轨所在的空间内，质量一定的金属棒垂直于导轨并与导轨接触良好．若对 金属棒施加一个水平向右的外力 F，使金属棒从 a 位置由静止开始向右做匀加速运动并依次 通过位置 b 和 c．若导轨与金属棒的电阻不计，a 到 b 与 b 到 c 的距离相等，则下 列关于金属棒在运动过程中的说法正确的是（ ） A．金属棒通过 b、c 两位置时，电阻 R 的电功率之比为 1:2 B．金属棒通过 b、c 两位置时，外力 F 的大小之比为 1: C．在从 a 到 b 与从 b 到 c 的两个过程中，电阻 R 上产生的热量之比为 1:1 D．在从 a 到 b 与从 b 到 c 的两个过程中，通过金属棒的横截面的电量之比为 1:2 13．13.理想变压器的电路如图所示，图中电阻 R1、R2 和 R3 的阻值分别为 3 Ω、1 Ω 和 4 Ω， 为理想交流电流表，U 为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定．当开关 S 断开 时，电流表的示数为 I；当 S 闭合时，电流表的示数为 4I.该变压器原、副线圈匝数比为(　　) A．5 B．4 C．3 D．2 2 R vLBF 22 = R F a b c B A B P +- + - 14.如图甲,线圈 ab、cd 绕在同一软铁芯上。在 ab 线圈中通以变化的电流,用示波器测得线圈 cd 间电压如图乙所示。已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比,则下列描述线圈 ab 中电 流随时间变化关系的 图 中 , 可 能 正 确 的 是 (　　) 第 II 卷（非选择题） 二、实验题（本题共 2 小题，第 15 题 6 分、16 题 6 分，共 12 分） 15．在做“探究感应电流方向”的实验时，用电池组、 滑动变阻器、带铁芯的线圈 A、线圈 B、电流表及开关 组成图中的电路．在开关闭合、线圈 A 放在线圈 B 中的 情况下，某同学发现：将滑线变阻器的滑片 P 向左加速 滑动时，电流表指针向右偏转．那么，将滑动变阻器 的滑片 P 向左匀速滑动时，电流表指针是否偏转？ ________；当将滑动变阻器的滑片 P 向右加速滑动 时，电流表指针向_______偏转；当将线圈 A 向上移出 B 线圈的过程中，电流表的指针将向_______偏转． 16．利用电磁感应原理工作的一种乐器。如图所示为电吉他的拾音器的原理图,在金属弦的 下方放置有一个连接到放大器的螺线管。一条形磁铁固定在管内,当拨动金属弦后,螺线管内 就会产生感应电流,经一系列转化后可将电信号转为声音信号。 (1)金属弦的作用类似“研究电磁感应现象”实验中铁芯的作用,则被拨动后靠近螺线管的过 程中,通过放大器的电流方向为 (以图象为准,选填“向上”或“向下”)。 (2)下列说法正确的是(　　) A.金属弦上下振动的周期越大,螺线管内感应电流的方向变化也越快 B.金属弦上下振动过程中,经过相同位置时速度越大,螺线管中感应电动势也越大 C.电吉他通过扩音器发出的声音随感应电流强度增大而变响,增减螺线管匝数会起到调节音 量的作用 D.电吉他通过扩音器发出的声音频率和金属弦振动频率相同 (3)若由于金属弦的振动,螺线管内的磁通量随时间的变化如图所示,则对应感应电流的变化 为(　　) 三、计算题（本题共 3 小题，共 32 分. 解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算 步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.） 17．（12 分）图示为发电机示意图，匝数为 n＝100 匝的矩形线圈，边 长分别为 10 cm 和 20 cm，内阻为 5 Ω，在磁感应强度 B＝0.5 T 的匀强 磁场中绕 OO′轴以 50 2rad/s 的角速度匀速转动，线圈和外部 20 Ω 的 电阻 R 相接．求： (1)S 断开时，电压表示数； (2)开关 S 合上时，电压表和电流表示数； (3)为使 R 正常工作，R 的额定电压是多少？ (4)通过电阻 R 的电流最大值是多少？电阻 R 上所消耗的电功率是多 少？ 18．（10 分）如图所示，光滑平行金属导轨相距 30cm，电阻不计，ab 是电阻为 0.3Ω 的金 属棒，可沿导轨滑动，与导轨相连的平行金属板 A、B 相距 6cm，电阻 R 为 0.1Ω。全部 装置处于垂直纸面向里的匀强磁场中，当 ab 以速度 v 向右匀速运动时，一带电微粒在 A、 B 板间恰做半径 2cm 的匀速圆周运动，速率也是 v。试求速率 v 的大小？ 19．（10 分）如图所示，两光滑金属导轨，间距 d＝0.2m，在桌面上的部分是水平的，处在 磁感应强度 B＝0.1T、方向竖直向下的有界磁场中，电阻 R＝3Ω，桌面高 H＝0.8m，金属杆 ab 质量 m＝0.2kg、电阻 r＝1Ω，在导轨上距桌面 h＝0.2m 高处由静止释放，落地点距桌面 左边缘的水平距离 s＝0.4m，g＝10m/s2，求： (1)金属杆刚进入磁场时，杆中的电流大小和方向； (2)整个过程中 R 上放出的热量。 叶县二高 2016-2017 学年高二 12 月份月考 物理答案 1、D 2、A 3、AB 4、C 5、B 6、D 7、BC 解析:在t1~t2时间内,穿过B线圈的磁通量变小,B中产生与A中方向相同的感应电流, 两线圈相吸,同理t2~t3时间内两线圈相斥。t1时刻=0,故B中感应电流为零,两线圈间的相互作 用力为零。t2时刻i=0,即A线圈中电流为零,故A、B间无相互作用力。由以上分析知,选项B、 C是错误的。 8、C 9、B 10、ABC 解析:刚开始时金属棒只受重力,则释放瞬间金属棒的加速度为g,根据右手定则可判 定通过R的电流方向为b→a,当金属棒的速度为v时,E=BLv,I==,安培力F=ILB=,重力势能的减 少量转化为内能和弹簧的弹性势能、金属棒的动能。所以正确选项为A、C。 11、AB　解析:将圆 盘看成由无数辐条组成，各辐条都在切割磁感线，从而产生感应电动势， 出现感应电流，当圆盘顺时针 转动时(从上往下看)，根据右手定则可判断，圆盘上感应电 流从边缘向中心，流过电阻 R 的电流方向从 a 到 b，B 正确；由法拉第电磁感应定律可得， 感应电动势 E＝BLv＝ 1 2BL2ω，而 I＝ E R，故 A 正确，C 错误；当角速度ω 变为原来的 2 倍时， 感应电动势 E＝ 1 2BL2ω变为原来的 2 倍，感应电流 I 变为原来的 2 倍，电流在 R 上的热动率 P＝I2R 变为原来的 4 倍，D 错误． 12、A 13、C　解析:开关断开时，原、副线圈的电流比 I I2＝ n2 n1，通过 R2 的电流 I2＝ In1 n2 ，副线圈的 输出电压 U2＝I2(R2＋R3)＝ 5In1 n2 ，由 U1 U2＝ n1 n2可得原线圈两端的电压 U1＝5I(n1 n2 ) 2 ，则 U＝U1 ＋IR1＝5I(n1 n2 ) 2 ＋3I；开关闭合时，原、副线圈的电流比 4I I′2＝ n2 n1，通过 R2 的电流 I′2 ＝ 4In1 n2 ，副线圈的输出电压U′2＝I′2R2＝ 4In1 n2 ，由 U′1 U′2＝ n1 n2可得原线圈两端的电压 U′1＝4I (n1 n2 ) 2 ，则 U＝U′1＋4IR1＝4I(n1 n2 ) 2 ＋12I，解得 n1 n2＝3，选项 C 正确． 14、C 解析:本题考查了电磁感应的图像。根据法拉第电磁感应定律,ab 线圈电流的变化率 与线圈 cd 上的波形图一致,线圈 cd 上的波形图是方波,ab 线圈电流只能是线性变化的,因 为只有线性变化的变化率才是常数。所以 C 正确。 15、偏转；左；右 16、(1)向下　(2)BCD　(3)D 解析:(1)金属弦靠近螺线管时,线圈中磁场变强,根据楞次定 律可得通过放大器的电流方向为向下。 (2)感应电动势的大小与磁通量的变化率有关,与线圈匝数有关,所以选项B、C正确;电 吉他通过扩音器发出的声音频率与感应电流的频率相同,即与金属弦振动频率相同,A错,D对。 (3)感应电流的大小取决于磁通量的变化率,所以选项D正确。 17、解析：(1)感应电动势最大值 Em＝nBsω＝100×0.5×0.1×0.2×50 2 V＝50 2 V S 断开时，电压表示数为电源电动势有效值 E＝ Em 2＝50 V. (2)当开关 S 合上时，由全电路欧姆定律 I＝ E R＋r＝ 50 20＋5 A＝2 A　U＝IR＝2×20 V＝40 V (3)额定电压即电压有效值，故 R 的额定电压为 40 V. (4)通过 R 的电流最大值 Im＝ 2I＝2 2 A. 电阻 R 上所消耗的电功率 P＝UI＝40×2 W＝80 W. 18、解析：设磁感应强度为 B，平行板 AB 间距为 d，ab 杆的有效长度为 L，带电粒子质量为 m，带电荷量为 q， ∵E＝BLv　 ∴Uab＝UAB＝ E·R R总 ＝ BLv 0.1＋0.3×0.1＝ 1 4Blv 带电粒子在 A、B 板间恰能做匀速圆周运动， 则 mg＝Eq＝ UAB d q，∴m＝ BLvq 4dg 。 带电粒子做圆周运动的半径 r＝ mv Bq＝ BLv2q 4dgBq＝ Lv2 4dg ∴v＝ 4dgr L ＝ 4 × 0.06 × 10 × 0.02 0.3 m/s＝0.4m/s。 19、解析：(1)ab 杆刚进入磁场的瞬间，速率为 v， 由机械能守恒定律得 mgh＝ 1 2mv2，v＝ 2gh＝2m/s 此时感应电动势 E＝Bdv＝0.1×0.2×2V＝0.04V I＝ E R＋r＝ 0.04 3＋1A＝0.01A 方向：杆中由 a→b (2)金属杆平抛初速度为 v′，则有 s＝v′ 2H g ，v′＝ s 2H g ＝1m/s 由能量守恒，有 Q＝mgh－ 1 2mv′2＝(0.2×10×0.2－ 1 2×0.2×12)J ＝0.3J R 放出的热量 QR＝ Q R＋r·R＝ 0.3 3＋1×3J＝0.225J