安徽省天长市第二中学2020学年高二物理下学期期中试题（含解析）

安徽省天长市第二中学2020学年高二物理下学期期中试题（含解析）

安徽省天长市第二中学2020学年高二物理下学期期中试题（含解析） ‎ 一、单选题 ‎1.如图所示，关于奥斯特实验的意义，下列说法中正确的是 A. 发现电流热效应，从而揭示电流做功的本质 B. 指出磁场对电流的作用力，为后人进而发明电动机奠定基础 C. 发现电磁感应现象，为后人进而发明发电机奠定基础 D. 发现通电导体周围存在磁场，从而把磁现象和电现象联系起来 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）奥斯特实验的意义是发现了电流的磁效应，证明导线中的电流可以产生磁场；故AB错误；‎ ‎（2）法拉第发现电磁感应现象，为后人进而发明发电机奠定基础，而不是奥斯特实验，故C错误；‎ ‎（3）本实验发现了通电导线周围存在磁场，从而把磁现象和电现象联系起来。故D正确；‎ 故本题选D。‎ ‎【点睛】奥斯特发现了电流的周围存在磁场，奥斯特实验的意义发现通电导体周围存在磁场，从而把磁现象和电现象联系。‎ ‎2.‎ ‎ 如图所示,开始时矩形线圈与磁场垂直,且一半在匀强磁场内,一半在匀强磁场外,下列情况中不产生感应电流的是（ ）‎ A. 将线圈向左平移一小段距离 B. 以ab为轴转动（小于900）‎ C. 以ac为轴转动（小于600）‎ D. 以bd为轴转动（小于600）‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ 试题分析：将线圈向左平移一小段距离，则磁通量减小，产生感应电流，选项A不符合题意； 以ab为轴转动（小于90°），磁通量减小，有感应电流产生，故B不符合题意；以ac为轴转动（小于600） ，磁通量减小，故有感应电流产生，故C不符合题意；以bd为轴转动（小于600），则磁通量不变，则不产生感应电流，故选项D符合题意，故选D．‎ 考点：电磁感应 ‎3.如图所示为一交变电流随时间变化的图像，根据图像，下列说法正确的是（　 　）‎ A. 该交变电流的有效值是10A B. 该交变电流的峰值是10A C. 该该交变电流的周期是0.1s D. 该交变电流的频率是10HZ ‎【答案】B ‎【解析】‎ 根据图象可知，该交流电的电流的最大值为10A，所以有效值为，故A错误，B正确；根据图象可知，该交流电的电流的周期为0.20s，频率，故CD错误。故选B。‎ ‎【点睛】根据图象可以直接读出电流的最大值和周期，再根据频率与周期的关系求解频率，根据有效值与最大值的关系求解有效值．‎ ‎4.如图甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场B中以恒定的角速度转动（磁场足够大），转动轴O1O2是矩形线圈的对称轴，位于线圈平面内且与匀强磁场方向垂直，线圈中的感应电流i随时间t变化规律如图乙所示，则 A. 该感应电流的频率为4HZ B. 该感应电流的有效值为A C. t=1s时刻穿过线圈磁通量变化率最小 D. t=2s时刻线圈所在平面与磁场方向平行 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 由图乙可知，周期T=4s，故感应电流的频率 ，故A错误；‎ 有效值 ，故B正确；t=1s时刻，产生的感应电流最大，此时磁通量的变化率最大，故C错误；t=2s时刻，产生的感应电流为零，此时线圈平面位于中性面处，故线圈所在平面与磁场方向垂直，故D错误；故选B.‎ 点睛：会通过瞬时感应电动势来判定在什么时刻，线圈处于什么位置；同时还能画出磁通量随着时间变化的图象及线圈中的电流随着时间变化的规律.‎ ‎5.如图，闭合的圆线圈放在匀强磁场中，t=O时磁感线垂直线圈平面向里穿过线圈，磁感应强度随时间变化的关系图线如图所示，则在0～2s内线圈中感应电流的大小和方向为（　 　）‎ A. 逐渐增大,逆时针 B. 逐渐减小,顺时针 C. 大小不变,顺时针 D. 大小不变,先顺时针后逆时针 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 第1s内，磁场的方向垂直于纸面向内，且均匀减小，所以产生恒定的电流，根据楞次定律，感应电流的方向为顺时针方向；第2s内，磁场的方向垂直于纸面向外，且均匀增加，所以产生恒定的电流，根据楞次定律，感应电流的方向为顺时针方向．由可知，这2s内感应电动势恒定，故产生的电流大小不变，方向一直为顺时针，C正确．‎ ‎6.如图所示，有一个等腰直角三角形的匀强磁场区域其直角边长为L，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B.边长为L、总电阻为R的正方形导线框abcd，从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域．取沿abcda的感应电流为正，则表示线框中电流i随bc边的位置坐标x变化的图象正确的是(　 　)‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ 导线框进入磁场前感应电流为零，进入磁场后导体切割磁感线时产生感应电动势，大小与导体棒的有效长度成正比。在导体框向左运动到全部进行磁场过程中，导体棒的有效长度在增大。电动势和电流增大，有楞次定律判断电流为正方向，当金属框完全进入磁场后，切割磁场的有效长度在增大，线框左边切割磁感线，由楞次定律可判断电流为负方向，电流中的电流方向也与原来的方向相反。所以答案为C ‎7.如图，金属棒ab，金属导轨和螺线管组成闭合回路，金属棒ab在匀强磁场B中沿导轨向右运动，则　　‎ A. ab棒不受安培力作用 B. ab棒所受安培力的方向向右 C. ab棒向右运动速度越大，所受安培力越大 D. 螺线管产生的磁场，A端为N极 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ab棒切割磁感线时，要产生感应电流，而电流在磁场中就一定会有安培力，故A 错误；根据楞次定律可知，感应电流总是起到阻碍的作用，故安培力的方向与导体棒一定的方向相反，应当向左，故B错误；ab棒向右运动时，、、，联立解得：，则知速度越大，所受安培力越大，故C正确；根据右手定则，ab中的电流的方向向上，流过螺旋管时，外侧的电流方向向下，根据安培定则得知螺线管产生的磁场，A端为S极，B端为N极，故D错误。故选C.‎ ‎【点睛】回路中的一部分切割磁感线时，导体棒中要产生感应电流，而电流在磁场中就一定会有安培力；感应电流的大小与运动速度有关，运动速度越大，所受安培力越大．根据右手定则、左手定则和楞次定律依次进行分析．‎ ‎8.如图甲所示，一对间距为l=20cm的平行光滑导轨放在水平面上，导轨的左端接R=1Ω的电阻，导轨上垂直放置一导体杆，整个装置处在磁感应强度大小为B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下。杆在沿导轨方向的拉力F作用下做初速为零的匀加速运动。测得力F与时间t的关系如图乙所示。杆及两导轨的电阻均可忽略不计，杆在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，则杆的加速度大小和质量分别为( )‎ A. 20m/s2 0.5kg B. 20m/s2 0.1kg C. 10m/s2 0.5kg D. 10m/s2 0.1kg ‎【答案】D ‎【解析】‎ 导体杆在轨道上做初速度为零的匀加速直线运动，用v表示瞬时速度，t表示时间，则杆切割磁感线产生的感应电动势为：，闭合回路中的感应电流为，由安培力公式和牛顿第二定律得：，由以上三式得，在乙图线上取两点，，，代入联立方程得： ，，选项D正确。故选D.‎ 点睛：对于电磁感应问题研究思路常常有两条：一条从力的角度，重点是分析安培力作用下导体棒的平衡问题，根据平衡条件列出方程；另一条是能量，分析涉及电磁感应现象中的能量转化问题，根据动能定理、功能关系等列方程求解．‎ 二、多选题 ‎9.图甲为交流发电机的原理图，正方形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO′匀速转动，电流表为理想交流电表，线圈中产生的交变电流随时间的变化如图乙所示，则 A. 线圈转动的角速度为50rad/s B. 电流表的示数为10A C. 0.01s时线圈平面和磁场平行 D. 0.01s时线圈的磁通量变化率为0‎ ‎【答案】BD ‎【解析】‎ A、角速度，选项A错误；‎ B、由题图乙可知交流电电流的最大值是,周期 ‎ ‎，由于电流表的示数为有效值，故示数选项B正确；‎ CD、0.01s时线圈中的感应电流为0，则穿过线圈的磁通量为最大，磁通量变化率为0，故线圈平面与磁场方向垂直，选项C错误，D正确；故选：BD。‎ ‎【点睛】由题图乙可知交流电电流的最大值、周期，电流表的示数为有效值，感应电动势为零，则穿过线圈的磁通量变化为零，磁通量最大．‎ ‎10.如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为，原线圈接有定值电阻，副线圈接有两个阻值均为R的定值电阻，且输入稳定的正弦交流电，则 A. 与R两端的电压比为 B. 流过与R的电流比为 C. 与R消耗的电功率比为 D. 与R消耗的电功率比为 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】A、B项：设通过R的电流强度为I，则副线圈的电流强度为I2=2I；根据变压器原理可知，原线圈的电流强度为，所以流过与R的电流比为1：1，R0两端电压为UR0=I1R0=2IR，R两端电压UR=IR，所以R0与R的电压比为2：1，故A错误，B正确；‎ C、D项：、R0与R消耗的电功率比为，故C正确，D错误。‎ ‎11.如图所示，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R、R、R和R均为固定电阻，开关S是闭合的。和为理想交流电压表，读数分别为U和U；、和为理想交流电流表，读数分别为I、I和I。现断开S，U数值不变，下列推断中正确的是(    )‎ A. U变小、I变小 B. U不变、I变大 C. I变小、I变小 D. I变大、I变大 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ 理想变压器的电压与匝数程正比，由于理想变压器原线圈接到电压不变，则副线圈电压不变，所以V2的示数U2也不变，当S断开之后，并联电路的电阻变大，副线圈的电阻也就变大，由于副线圈电压不变，所以副线圈的总电流减小，即I2变小，由于电流与匝数成反比，当副线圈的电流减小时，原线圈的电流也就要减小，所以I1变小，由于副线圈的总电流减小，R1的电压减小，并联电路的电压就会增大，所以R3的电流I3就会增大，所以BC正确，AD错误；故选BC.‎ 点睛：电路的动态变化的分析，总的原则就是由部分电路的变化确定总电路的变化的情况，再确定其他的电路的变化的情况，即先部分后整体再部分的方法。‎ ‎12.如图，MN和PQ是电阻不计的平行金属导执，其间距为L，导轨弯曲部分光滑，平直部分粗糙，固定在水平面上，右端接一个阻值为R的定值电阻，平直部分导轨左边区域有宽度为d、方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场，质量为m、电阻也为R的金属棒从高为h处由静止释放，到达磁场右边界处恰好停止。己知金属棒与平直部分导轨间的动摩擦因数为m，金属棒与导轨间接触良好，则金属棒穿过磁场区域的过程中（重力加速度为g）‎ A. 金属棒中的最大电流为 B. 金属棒克服安培力做的功为mgh C. 通过金属棒的电荷量为 D. 金属棒产生的电热为 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ 金属棒下滑过程中，根据动能定理得：，金属棒到达水平面时的速度为：，金属棒到达水平面后做减速运动，刚到达水平面时的速度最大，最大感应电动势E=BLv，则最大感应电流为：，故A正确；金属棒在整个运动过程中，由动能定理得：mgh-WB-μmgd=0-0，克服安培力做功：WB=mgh-μmgd，故B错误；感应电荷量为：，故C正确；克服安培力做功转化为焦耳热，电阻与导体棒电阻相等，通过它们的电流相等，则金属棒产生的焦耳热：，故D正确。所以CD正确，AB错误。‎ 三、填空题 ‎13.在“研究电磁感应现象”的实验中，首先要按图甲接线，以查明电流表指针的偏转方向与电流方向的关系；然后再按图乙将电流表与B连成一个闭合回路，将A与电池、滑动变阻器和开关串联成另一个闭合电路．在图甲中，当闭合S时，观察到电流表指针向左偏不通电时指针停在正中央在图乙中 将S闭合后，将螺线管A插入螺线管B的过程中，电流表的指针将______填“向左”“向右”或“不发生”，下同偏转；螺线管A放在B中不动，电流表的指针将______偏转；‎ ‎【答案】 (1). 向左 (2). 不发生 ‎【解析】‎ ‎【详解】在图甲中，闭合开关，电流从正接线柱流入电流表，电流表指针向左偏转，即电流从哪个接线柱流入，指针就向哪侧偏转．在图乙中，闭合开关后，由安培定则可知，线圈A中的电流产生的磁场竖直向上。‎ ‎(1) 将S闭合后，将螺线管A插入螺线管B过程中，穿过B的磁场向上，磁通量变大，由楞次定律可知，感应电流从电流表负接线柱流入，则电流表的指针将左偏转；‎ ‎(2) 螺线管A放在B中不动，穿过B磁通量不变，不产生感应电流，电流表的指针将不发生偏转。‎ ‎14.如图所示的交变电流的有效值______其中每个周期的后半周期的图象为半个周期的正弦曲线 ‎【答案】‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】取一个周期：设有效值为I，由电流的热效应求解：‎ 则：‎ 解得：A。‎ ‎15.如图甲所示的螺线管，匝数匝，横截面积，电阻，与螺线管串联的外电阻，，方向向右穿过螺线管的匀强磁场，磁感应强度按图乙所示规律变化，试计算电阻的电功率 ____________W，a、b两点的电势差 ________V ‎【答案】 (1). 1 (2). 5.7‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】根据法拉第电磁感应定律，则有螺线管中产生的感应电动势，由闭合电路欧姆定律得：，所以功率为：；‎ 原磁场方向向右，则感应电流磁场方向向左，电流从，所以， 则a、b间的电势差：。‎ 四、计算题 ‎16.如图所示，水平面上固定有两根相距的足够长的光滑平行金属导轨MN和PQ，它们的电阻可忽略不计，在M和P之间有阻值为R的电阻，导体棒ab长，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，现在在导体棒ab上施加一个水平向右的力F，使ab以的速度向右做匀速运动时，求：‎ 中电流的方向和感应电动势大小？‎ 若定值电阻，导体棒的电阻，F多大 ‎【答案】（1）2（2）0.1‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】由右手定则，电流方向为b到a；感应电动势： ‎ 棒受到的安培力：‎ 棒做匀速运动，由平衡条件得：‎ ‎17.如图所示为交流发电机示意图，匝数为匝的矩形线圈，边长分别为10cm和20cm，内阻，在磁感强度的匀强磁场中绕轴以角速度匀速转动，线圈和外部电阻R相接，，求：‎ ‎（1）断开时，电压表示数；‎ ‎（2）闭合时，电流表示数；‎ ‎（3）发电机正常工作时，R上所消耗的电功率是多少？‎ ‎【答案】（1）50V（2）2A（3）80W ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)感应电动势的最大值 ，根据正弦式交变电峰值与有效值关系公式，得电压表读数为：‎ 闭合，则闭合电路欧姆定律所以电流表示数：‎ ‎ 根据电功率公式，可得电阻R上所消耗的功率 ‎18.如图所示，线圈内有理想边界的磁场，当磁场以B=（2-2t）T的规律变化时，有一带质量为10-5kg的带电的粒子静置于平行板（两板水平放置）电容器中间，设线圈的面积为0.1m2．则：‎ ‎（1）求线圈产生的感应电动势的大小和方向（顺时针或逆时针）；‎ ‎（2）求带电粒子的电量．（重力加速度为g=10m/s2，电容器两板间的距离为0.02m）‎ ‎【答案】（1）0.2V，方向顺时针（2）‎ ‎【解析】‎ ‎（1）根据题意，磁感应强度的变化率|；‎ 根据法拉第电磁感应定律；‎ 根据楞次定律，线圈内产生的感应电动势方向为顺时针方向。‎ ‎（2）线圈相当于电源，电容器下极板接高电势，下极板带正电 粒子静止，则电场力等于重力，代入数据，解得 ‎19.如图所示，两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距为，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成角完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒质量均为，电阻均为，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度，棒ab在平行于导轨向上的力F作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰好能够保持静止取，求：‎ 通过棒cd的电流I的大小；‎ 棒ab受到力F的大小；‎ 棒ab运动速度的大小．‎ ‎【答案】（1）1A（2）0.2N（3）2m/s ‎【解析】‎ ‎【详解】解：棒cd受到的安培力 棒cd在共点力作用下平衡，则 ‎ 联立解得 ‎ 棒ab与棒cd受到的安培力大小相等       ‎ 对棒ab由共点力平衡有 ‎ 联立解得 设ab棒匀速运动的速度大小为v，则产生的感应电动势      ‎ 由闭合电路欧姆定律知 ‎ 联立解得 ‎