2017-2018学年安徽省六安市舒城中学高二下学期第二次统考物理试题 解析版

2017-2018学年安徽省六安市舒城中学高二下学期第二次统考物理试题 解析版

安徽省六安市舒城中学2017—2018学年高二下学期第二次统考物理试题 一．选择题（1-8题单选，9-12题多选）‎ ‎1. 第一个发现电磁感应现象的科学家是（ ）‎ A. 焦耳 B. 库仑 C. 法拉第 D. 安培 ‎【答案】C ‎【解析】试题分析：第一个发现电磁感应现象的科学家是法拉第，故选C．‎ 考点：物理学史 ‎【名师点睛】此题是对物理学史的考查；对课本上涉及到的物理学家的名字及其对物理学发展的伟大贡献都应该清楚了解，不仅如此，还要学习科学家为了科学献身的伟大精神；对物理学史的考查历来是考查的热点，也是容易得分点．‎ ‎2. 一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图象如图甲所示，则下列说法中正确的是（ ）‎ A. t＝0时刻线圈平面与中性面垂直 B. t＝0.01 s时刻Φ的变化率达最大 C. 0.02 s时刻感应电动势达到最大 D. 该线圈相应的感应电动势图象如图乙所示 ‎【答案】B ‎【解析】在中性面时线圈的磁通量最小，磁通量变化率最大，感应电流方向发生变化，所以在t=0时刻线圈平面与中性面垂直，A正确。在t=0.01时刻时，磁通量最小，但是磁通量图线的斜率即磁通量变化率最大，B正确，在t=0.02时刻磁通量最大，但是磁通量变化率最小，C错误。在t=0时刻线圈产生的感应电动势为零，所以D错误，综上所述CD错误。‎ ‎3. 如图所示，先后以速度和匀速把一矩形线圈拉出有界的匀强磁场区域，，在先后两种情况下（　　）‎ A. 线圈中的感应电流之比 B. 作用在线圈上的外力大小之比 C. 线圈中产生的焦耳热之比 D. 通过线圈某截面的电荷量之比 ‎【答案】B ‎【解析】，根据E=BLv，知感应电动势之比1:2，感应电流，则感应电流之比为1:2．故A错误；根据F=BIL，得外力大小之比1:2．故B正确；，根据可知时间比为2:1，根据，知热量之比为1:2．故C错误；根据，因磁通量的变化相等，可知通过某截面的电荷量之比为1:1．故D错误；故选B.‎ ‎4. 如图所示，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路，若将滑动变阻器的滑片P向上滑动，下面的说法中正确的是（　　）‎ A. 穿过线圈a的磁通量变大 B. 线圈a有收缩的趋势 C. 线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流 D. 线圈a对水平桌面的压力将增大 ‎【答案】C ‎【解析】试题分析：当滑动触头P向上移动时电阻增大，由闭合电路欧姆定律可知通过线圈b的电流减小，b线圈产生的磁场减弱，故穿过线圈a的磁通量变小；故A错误；再根据微元法将线圈a无限分割根据左手定则不难判断出线圈a应有扩张的趋势，或直接根据楞次定律的第二描述“感应电流产生的效果总是阻碍引起感应电流的原因”，因为滑动触头向上滑动导致穿过线圈a的磁通量减小，故只有线圈面积增大时才能阻碍磁通量的减小，故线圈a应有扩张的趋势，故B错误；根据b中的电流方向和安培定则可知b产生的磁场方向向下穿过线圈a，根据楞次定律，a中的感应电流的磁场要阻碍原来磁场的减小，故a的感应电流的磁场方向也向下，根据安培定则可知线圈a中感应电流方向俯视应为顺时针，故C正确．开始时线圈a对桌面的压力等于线圈a的重力，当滑动触头向上滑动时，可以用“等效法”，即将线圈a和b看做两个条形磁铁，不难判断此时两磁铁互相吸引，故线圈a对水平桌面的压力将减小，故D错误．故选C。‎ 考点：楞次定律；安培定则 ‎5. 如图所示的电路中，L是自感系数足够大的线圈，它的电阻可忽略不计，P、Q是两个完全相同的灯泡，灯泡始终在正常工作范围内．则（　　）‎ A. S接通瞬间，P、Q同时亮 B. S接通瞬间，P先亮、Q后亮 C. S断开瞬间，P立即熄灭，Q过一会才熄灭 D. S断开瞬间，P、Q两灯立即熄灭 ‎【答案】B ‎【解析】灯P与电源串联，当电键S闭合时，灯P立即发光。通过线圈L的电流增大，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律线圈产生的感应电动势阻碍电流的增大，电路的电流只能逐渐增大，Q逐渐亮起来，所以P比Q先亮，故A错误，B正确；由于线圈直流电阻忽略不计，当电流逐渐稳定时，两灯电流相等。稳定后当电键K断开后，由于自感，线圈中的电流只能慢慢减小，其相当于电源，与灯泡P、Q构成闭合回路放电，两灯都过一会儿熄灭，故CD错误；故选B.‎ ‎【点睛】当电键S闭合时，通过线圈L的电流增大，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律判断感应电动势的方向和作用，分析哪个灯先亮．断开瞬间也可以按照同样的思路分析．‎ ‎6. 如图所示为一交变电流随时间变化的图象，此交流电的有效值是（　　）‎ ‎ ‎ A. B. 5A C. D. 7 A ‎【答案】B ‎【解析】将交流与直流通过阻值都为R的电阻，设直流电流为I，则根据有效值的定义有：，解得I=5A，故选B.‎ ‎7. 如图所示为真空冶炼炉。炉外有线圈，则真空冶炼炉在工作时，下列说法错误的是（ ）‎ A. 通过线圈的电流直接流经炉内金属，并使之发热 B. 通过线圈的电流是交流电 C. 炉内金属中会产生感应电流，这种电流叫涡流 D. 炉内金属中会产生涡流，涡流产生的热量使金属熔化 ‎【答案】A 考点：涡流 点评：本题考察了自感线圈对交流电的阻碍作用，题型简单且基础。‎ ‎8. 如图所示，在光滑绝缘的水平面上方，有两个方向相反的水平方向的匀强磁场，PQ为两磁场的边界，磁场范围足够大，磁感应强度的大小分别为，，一个竖直放置的边长为a、质量为m、电阻为R的正方形金属线框，以初速度v垂直磁场方向从图中实线位置开始向右运动，当线框运动到在每个磁场中各有一半的面积时，线框的速度为，则下列判断正确的是（　　）‎ A. 此过程中通过线框截面的电量为 B. 此过程中线框克服安培力做的功为 C. 此时线框的加速度为 D. 此时线框中的电功率为 ‎【答案】C ‎【解析】感应电动势为，感应电流为，电荷量为解得，故A错误；由能量守恒定律得，此过程中回路产生的电能为，故B错误；此时感应电动势，线框电流为，由牛顿第二定律得，解得，故C正确；此时线框的电功率为，故D错误；‎ ‎9. 闭合矩形导线框abcd固定在匀强磁场中，磁场的方向与导线框所在平面垂直，规定垂直纸面向里为磁场的正方向，abcda方向电流的正方向，水平向右为安培力的正方向，磁感应强度B随时间变化的规律如图所示，关于线框中的电流i、ad边所受的安培力F随时间t变化的图象，下列说法正确的是（　　）‎ ‎ ‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】AC ‎【解析】由B-t图象可知，0～1s时间内，B增大，增大，由楞次定律可知，感应电流是逆时针的，为负值；1～3s磁通量不变，无感应电流；3～4s，B的方向垂直纸面向里，B减小，减小，由楞次定律可知，感应电流沿瞬时针方向，感应电流是正的，故A正确，B错误；由左手定则可知，在0～1s内，ad受到的安培力方向：水平向右，是正的，1～3s无感应电流，没有安培力，3～4s时间内，安培力水平向左，是负的；由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势，感应电流，由B-t图象可知，在每一时间段内是定值，在各时间段内I是定值，ad边受到的安培力F=BIL，I、L不变，B均匀变化，则安培力F均匀变化，不是定值，故C正确，D错误；故选AC.‎ ‎【点睛】由图可知磁感应强度的变化，则可知线圈中磁通量的变化，由法拉第电磁感应定律可知感应电动势变化情况，由楞次定律可得感应电流的方向，根据左手定则可以找出安培力方向，结合可得出正确的图象．‎ ‎10. 图中T是绕有两组线圈的闭合铁心,线圈的绕向如图所示,D是理想的二极管,金属棒ab可在两条平行的金属导轨上沿导轨滑行,磁场方向垂直纸面向里.若电流计G中有电流通过,则ab棒的运动可能是（ ）‎ A. 向左匀速运动 B. 向右匀速运动 C. 向左匀加速运动 D. 向右匀减速运动 ‎【答案】CD ‎............‎ 考点：右手螺旋定则、楞次定律、二极管的单向导电性。‎ ‎11. 如图所示，均匀金属圆环的总电阻为4R，磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过圆环．金属杆OM的长为，阻值为R，M端与环接触良好，绕过圆心O的转轴以恒定的角速度ω顺时针转动．阻值为R的电阻一端用导线和环上的A点连接，另一端和金属杆的转轴O处的端点相连接．下列判断正确的是（　）‎ A. 金属杆OM旋转产生的感应电动势恒为 B. 通过电阻R的电流的最小值为，方向从Q到P C. 通过电阻R的电流的最大值为 D. OM两点间电势差绝对值的最大值为 ‎【答案】AD ‎【解析】M端线速度为，OM切割磁感线的平均速度为 ‎，OM转动切割磁感线产生的电动势恒为，故A正确；当M端位于最上端时，圆环两部分电阻相等，并联电阻最大，电路的总电阻最大，通过R的电流最小．因，通过电阻R的电流的最小值为：，根据右手定则可知电流方向从Q到P，故B错误；当M位于最下端时圆环被接入的电阻为0，此时有最大电流为：，故C错误；OM作为电源，外电阻增大，总电流减小，内电压减小，路端电压增大，所以外电阻最大时，OM两点间电势差绝对值的最大，其最大值为：，故D正确．故选AD．‎ ‎【点睛】根据导体转动切割磁感线感应电动势公式计算感应电动势大小．当M端位于最上端时，电路中电阻最大，电流最小．当M位于最下端时电流最大，根据右手定则可得电流方向，外电阻最大时，OM两点间电势差绝对值的最大，根据闭合电路的欧姆定律和法拉第电磁感应定律联立计算即可．‎ ‎12. 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的金属棒悬挂在一根上端固定的轻弹簧下端，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a→b C. 若弹簧弹力为F时，金属棒获得最大速度，则 D. 最终电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少量 ‎【答案】AC ‎【解析】试题分析：金属棒刚释放时，弹簧处于原长，弹力为零，又因此时速度为零，没有感应电流，金属棒不受安培力作用，金属棒只受到重力作用，根据牛顿第二定律得知：棒的加速度应等于重力加速度g，故A正确；金属棒向下运动时，由右手定则可知，在金属棒上电流方向向右，流过电阻R的电流方向为b→a，故B错误；金属棒向下运动的过程中，受到重力、弹簧的弹力和安培力三个力作用，当三力平衡时，速度最大，即当弹簧弹力F、安培力F安之和等于金属棒的重力mg时，金属棒下落速度最大，即有 F +F安=mg，而，解得，故C正确．当金属棒下落到最底端时，重力势能转化为弹性势能和焦耳热，所以电阻R上产生的总热量小于金属棒重力势能的减少，故D错误．故选AC．‎ 考点：法拉第电磁感应定律；楞次定律 ‎【名师点睛】根据导体棒速度的变化正确分析安培力的变化往往是解决这类问题的关键，在应用功能关系时，注意弹性势能的变化，金属棒下落过程中，金属棒减少的重力势能转化为弹簧的弹性势能、金属棒的动能（金属棒速度不是零时）和电阻R产生的内能，这点是往往被容易忽视的。‎ 二．计算题（5小题）‎ ‎13. 如图所示，两条平行金属导轨ab、cd置于匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，两导轨间的距离．电阻R=2Ω，电阻为1Ω的金属杆MN沿两条导轨向右匀速滑动，速度v=10m/s，产生的感应电动势为3V．‎ ‎（1）求磁场的磁感应强度B；‎ ‎（2）通电10秒该电阻产生的焦耳热．‎ ‎【答案】（1）0.5T；（2）20J．‎ ‎【解析】解：（1）感应电动势 得磁感应强度 ‎（2）电路中电流 ‎ 通电10秒该电阻产生的焦耳热 ‎14. 截面积为 的100匝圆形线圈A处在匀强磁场中，磁场方向垂直线圈平面向里，如图所示，磁感应强度正按的规律均匀减小，开始时S未闭合．，，C=30µF，线圈内阻不计．求：‎ ‎（1）S闭合后，通过的电流大小；‎ ‎（2）S闭合后一段时间又断开，则S切断后通过的电量是多少？‎ ‎【答案】（1）0.04A；（2）．‎ ‎【解析】试题分析：线圈平面垂直处于匀强磁场中，当磁感应强度随着时间均匀变化时，线圈中的磁通量发生变化，从而导致出现感应电动势，产生感应电流．由法拉第电磁感应定律可求出感应电动势大小．再由闭合电路的殴姆定律可求出电流，从而得出电阻两端电压，最终确定电量．‎ ‎（1）磁感应强度变化率的大小为，B逐渐减弱 故感应电动势为 感应电流为 ‎（2）两端的电压为 则电量为 ‎15. 一个匝数为n=200的矩形线圈abcd位于匀强磁场中，磁感强度大小为B=0.8T、初始位置如图所示（线圈平面和磁场方向平行），线圈以ab为轴匀速转动，角速度为ω=5rad/s，已知ab边，ad边，线圈的总电阻是R=100Ω．求：‎ ‎（1）线圈转动过程中的感应电动势的最大值；‎ ‎（2）线圈从初始位置开始，转过90°角的过程中，通过导线截面的电量；‎ ‎（3）线圈转动1分钟内外力所做的功．‎ ‎【答案】（1）12V.（2）.（3）43.2J.‎ ‎【解析】试题分析：（1）由求出感应电动势的最大值；（2）根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律求解电量．（3）由求出感应电动势的有效值E，由焦耳定律求解焦耳热．‎ ‎（1）感应电动势的最大值为 ‎（2）线圈从初始位置开始，转过角的过程中 感应电动势平均值为 感应电流平均值为 通过导线截面的电量 联立得：‎ ‎（3）根据焦耳定律得：‎ ‎16. 如图所示，足够长平行金属导轨倾斜放置，倾角为37°，宽度为0.5m，电阻忽略不计，其上端接一小灯泡，电阻为1Ω。质量为0.2 kg的导体棒MN垂直于导轨放置，距离顶端1m，接入电路的电阻为1Ω，两端与导轨接触良好，与导轨间的动摩擦因数为0.5。在导轨间存在着垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示。先固定导体棒MN，2s后让MN由静止释放，运动一段时间后，小灯泡稳定发光。重力加速度g取，sin37°＝0.6。求 ‎（1）1s时流过小灯泡的电流大小和方向；‎ ‎（2）小灯泡稳定发光时导体棒MN运动的速度。‎ ‎【答案】（1）0.1A,方向M→N，（2）5m/s ‎【解析】（1）在0-2s内，导体棒MN固定不动，磁场的磁感应强度均匀增大，回路中产生恒定的感应电动势和感应电流，根据法拉第电磁感应定律求出感应电动势，由闭合电路欧姆定律求解感应电流的大小，由楞次定律判断感应电流的方向．（2）2s后MN由静止释放，先做加速运动，速度增大时，所受的安培力增大，加速度减小，当加速度减小至零时做匀速直线运动，达到稳定状态，由平衡条件和安培力与速度的关系，求出稳定时MN的速度．‎ ‎（1）由图知 根据法拉第电磁感应定律得在0-2s内回路中产生的感应电动势 感应电流的大小 根据楞次定律判断可知，回路中电流的方向为M→N ‎（2）2s后，当MN棒匀速直线运动时达到稳定状态，设稳定时速度为v 则产生的感应电动势为 感应电流的大小 MN棒所受的安培力大小，方向沿轨道向上 联立得：‎ MN棒匀速运动时，受力平衡，则有： ‎ 由上两式得：‎ 将 代入解得：v=5m/s ‎17.‎ ‎ 如图所示，一无限长的光滑金属平行导轨置于匀强磁场B中，磁场方向垂直导轨平面，导轨平面竖直且与地面绝缘，导轨上M、N间接一电阻R，P、Q端接一对沿水平方向的平行金属板，导体棒ab置于导轨上，其电阻为3R，导轨电阻不计，棒长为L，平行金属板间距为d．今导体棒通过定滑轮在一物块拉动下开始运动，稳定后棒的速度为v，不计一切摩擦阻力．此时有一带电量为q的液滴恰能在两板间做半径为r的匀速圆周运动，且速率也为v．求：‎ ‎（1）速度v的大小；‎ ‎（2）物块的质量m．‎ ‎【答案】(1），（2）.‎ ‎【解析】解：（1）设平行金属板间电压为U．液滴在平行金属板间做匀速圆周运动，重力与电场力必定平衡，则有：‎ 由 得 联立解得 则棒产生的感应电动势为： ‎ 由，‎ 得 ‎ ‎（2）棒中电流为： ‎ ab棒匀速运动，外力与安培力平衡，则有 ‎ 而外力等于物块的重力，即为 ‎ 解得 ‎ ‎