浙江省杭州市西湖高级中学2019-2020学年高二上学期10月月考物理试题

浙江省杭州市西湖高级中学2019-2020学年高二上学期10月月考物理试题

杭西高2019年10月高二物理试卷 一、单选题（本题共12小题,每小题3分，共36分）‎ ‎1. 下列单位中与磁感应强度的单位“特斯拉”相当的是（ ）‎ A. Wb/m2 B. N/A·m C. kg/A·s2 D. kg/C·m ‎【答案】ABC ‎【解析】‎ 根据公式：,得：1Wb=1T·㎡，所以1T=1Wb/m2A对；‎ 根据公式：F=BIL,得 ：1N=1T·A·m, 所以1T="1" N/A·m,B对；‎ 根据：1N=1kg·m/ s2所以1T="1" N/A·m=1kg·m/ m·A·s2= 1kg/A·s2,C对;‎ 根据公式：F=Bqv得 ：1N=1T·C·m/ s, 又因为1N=1kg·m/ s2‎ 所以1kg·m/ s2=1T·C·m/ s 所以1T="1" kg/C·s,D错。‎ ‎2.下列现象中属于电磁感应现象的是(　　)‎ A. 磁场对电流产生力的作用 B. 变化磁场使闭合电路中产生电流 C. 插在通电螺线管中的软铁棒被磁化 D. 电流周围产生磁场 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 电磁感应现象指的是由于磁场的变化而在闭合回路中产生感应电流的现象，所以B正确。‎ ‎3.关于物理学家和他们的贡献，下列说法中正确的是 A. 奥斯特发现了电流的磁效应，并发现了电磁感应现象 B. 库仑提出了库仑定律，并最早用实验测得元电荷e的数值 C. 牛顿发现万有引力定律，并通过实验测出了引力常量 D. 法拉第发现了电磁感应现象，并制作了世界上第一台发电机 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎ 奥斯特发现了电流的磁效应，法拉第发现了电磁感应现象并制作了世界上第一台发电机，选项A错误，D正确；库仑提出了库仑定律，密立根最早用实验测得元电荷e的数值，选项B错误；牛顿发现万有引力定律，卡文迪许通过实验测出了引力常量，选项C错误．‎ ‎4.磁铁在线圈中心上方开始运动时，线圈中产生如图方向的感应电流，则磁铁（　　）‎ A. 向上运动 B. 向下运动 C. 向左运动 D. 向右运动 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 据题意，从图示可以看出磁铁提供的穿过线圈原磁场的磁通量方向向下，由安培定则可知线圈中感应电流激发的感应磁场方向向上，即两个磁场的方向相反，则由楞次定律可知原磁场通过线圈的磁通量的大小在增加，故选项B正确。‎ ‎【考点定位】楞次定律和安培定则 ‎【方法技巧】通过安培定则判断感应磁场方向，通过楞次定律判断磁铁的运动情况。‎ ‎5. 电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图所示。现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是 A. 从a到b，上极板带正电 B. 从a到b，下极板带正电 C. 从b到a，上极板带正电 D. 从b到a，下极板带正电 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎【详解】‎ 由图知，穿过线圈的磁场方向向下，在磁铁向下运动的过程中，线圈的磁通量在增大，故感应电流的磁场方向向上，再根据右手定则可判断，流过R的电流从b到a，电容器下极板带正电，所以A、B、C错误，D正确。‎ ‎6.面积S=4×10-2m2，匝数n=100匝的线圈，放在匀强磁场中且磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示，下列判断正确的是 (　　)‎ A. 在开始的2 s内穿过线圈的磁通量变化率等于0.08 Wb/s B. 在开始的2 s内穿过线圈的磁通量的变化量等于零 C. 在开始的2 s内线圈中产生的感应电动势等于0.08 V D. 在第3 s末线圈中的感应电动势等于零 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A．磁通量的变化率为，A正确；‎ B．磁通量的变化为，B错误；‎ C．感应电动势应为磁通量的变化率乘以线圈的匝数，为8V，C错误；‎ D．在第3 s末，磁场的大小为零，但是此时磁通量的变化率不为零，故此时的感应电动势不为零，D错误。‎ ‎7.如图所示，把一正方形线圈从磁场外自右向左匀速经过磁场再拉出磁场，则从ad边进入磁场起至bc边拉出磁场止，线圈感应电流的情况是( )‎ A. 先沿abcda的方向，然后无电流，以后又沿abcda方向 B. 先沿abcda的方向，然后无电流，以后又沿adcba方向 C. 先无电流，当线圈全部进入磁场后才有电流 D. 先沿adcba的方向，然后无电流，以后又滑abcda方向 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 根据题中求线圈的电流情况可知，本题考查判断闭合线圈穿过磁场过程产生的感应电流方向，运用楞次定律进行分析求解。‎ ‎【详解】线圈进入磁场过程，磁通量增大，产生感应电流，由楞次定律判断可知，感应电流方向为adcba方向；线圈完全在磁场中运动时，线圈的磁通量不变，没有感应电流产生，线圈穿出磁场的过程，磁通量减小，由楞次定律判断可知，感应电流方向为abcda方向；‎ A．不符合题意，错误；‎ B．不符合题意，错误；‎ C．不符合题意，错误；‎ D．正确。‎ ‎8.闭合线圈abcd运动到如图所示的位置时，bc边所受到的磁场力的方向向下，那么线圈的运动情况是(　　)‎ A. 向左平动进入磁场 B. 向右平动出磁场 C. 向上平动 D. 向下平动 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】bc边受到的磁场力的方向向下，由左手定则可知电流方向为：b→c，由右手定则判断可知，线框应向左运动，线框向左平动进入磁场；故选A.‎ ‎9.如图所示，纸面内有一矩形导体闭合线框abcd，ab边长大于bc边长，置于垂直纸面向里、边界为MN的匀强磁场外，线框两次匀速地完全进入磁场，两次速度大小相同，方向均垂直于MN。第一次ab边平行MN进入磁场，线框上产生的热量为Q1，通过线框导体横截面积的电荷量为q1；第二次bc边平行于MN进入磁场，线框上产生的热量为Q2，通过线框导体横截面的电荷量为q2，则（　　）‎ A. Q1＞Q2，q1=q2 B. Q1＞Q2，q1＞q2 C. Q1=Q2，q1=q2 D. Q1=Q2，q1＞q2‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ 设ab和bc边长分别为L1，L2，若假设穿过磁场区域的速度为v，， ； 同理可以求得：，； L1＞L2，由于两次“穿越”过程均为相同速率穿过，因此：Q1＞Q2，q1=q2，故A正确，BCD错误．故选A．‎ 在电磁感应题目中，公式，常考，要牢记，选择题中可直接应用，计算题中要写出推导过程；对于电磁感应能量问题一般有三种方法求解：①利用电路中产生的热量等于克服安培力做得功；②利用动能定理；③利用能量守恒；具体哪种方法，要看题目中的已知条件.‎ ‎10.如图所示，由均匀导线制成的半径为R的圆环，以速度v匀速进入一磁感应强度大小为B的匀强磁场．当圆环运动到图示位置（∠aOb=90°）时，a、b两点的电势差为（　　）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ 当圆环运动到图示位置，圆环切割磁感线的有效长度为R；线框刚进入磁场时ab边产生的感应电动势为：E=BRv； 线框进入磁场的过程中a、b两点的电势差由欧姆定律得： ；故选D．‎ 点睛：本题是电磁感应与电路、力学等知识的综合应用，注意a、b两点的电势差不是感应电动势，而是路端电压．‎ ‎11.图中两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为l，磁场方向垂直纸面向里。abcd是位于纸面内的梯形线圈，ad与bc间的距离也为l。t=0时刻，bc边与磁场区域边界重合（如图）。现令线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域。取沿a→b→c→d→a的感应电流方向为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流I随时间t变化的图线可能是（　　）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】开始时bc边进入磁场切割磁感线，根据右手定则可知，电流方向为逆时针，即为负方向，故A错误； 当bc边开始出磁场时，回路中磁通量减小，产生的感应电流为顺时针，方向为正方向，故D错误。开始时bc边进入磁场切割磁感线，根据感应电动势大小公式：E=BLv可得，有效切割长度越来越长，感应电动势增大，故感应电流越来越大，且电流方向为负方向；当bc边开始出磁场时，根据感应电动势大小公式：E=BLv可得，切割长度越来越长，感应电动势增大，故感应电流越来越大，且电流方向为正方向，故B正确，C错误。‎ ‎12.如图所示，导线OA长为l，在方向竖直向上，磁感应强度为B匀强磁场中以角速度ω沿图中所示方向绕通过悬点O的竖直轴旋转，导线OA与竖直方向的夹角为θ。则OA导线中的感应电动势大小和O、A两点电势高低情况分别是(　　)‎ A. Bl2ω，O点电势高 B. Bl2ω，A点电势高 C. Bl2ωsin2θ，O点电势高 D. Bl2ωsin2θ，A点电势高 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】OA导线中的感应电动势大小与长度为的半径垂直切割产生的感应电动势大小相等，有 根据右手定则判断可知A点电势高；‎ A．不符合题意，错误；‎ B．不符合题意，错误；‎ C．不符合题意，错误；‎ D．正确。‎ 二、多选题（本大题共4小题，在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分）‎ ‎13.如图所示，A、B完全相同的两个小灯泡，L为自感系数较大电阻可以忽略的线圈，则（ ）‎ A. 开关S闭合瞬间，A、B同时发光，随后A灯熄灭，B灯变暗 B. 开关S闭合瞬间，B灯亮，A灯不亮 C. 断开开关S瞬间，A、B灯同时熄灭 D. 断开开关S瞬间，B灯立即熄灭，A灯亮一下再熄灭 ‎【答案】D ‎【解析】‎ AB、开关闭合的瞬间,两灯同时获得电压,所以A、B同时发光.因为线圈的电阻可以忽略,灯A逐渐被短路,流过A灯的电流逐渐减小,B灯的电流逐渐增大,则A灯变暗,B灯变亮,故AB错误 CD、断开开关的瞬间,B灯的电流突然消失,立即熄灭,流过线圈的电流将要减小,产生自感电动势,相当电源,自感电流流过A灯,所以A灯突然闪亮一下再熄灭,故C错误,D正确.‎ 故选D 点睛：开关闭合的瞬间,电源的电压同时加到两灯的两端,两灯同时发光.因为线圈的电阻可以忽略,灯A逐渐被短路,随后A灯变暗,B灯变亮.断开开关的瞬间,B灯立即熄灭,A灯突然闪亮一下再熄灭. ‎ ‎14.如图，水平放置的光滑平行金属导轨上有一质量为m电阻不计的金属棒ab，在一水平恒力F作用下由静止向右运动，则（　　）‎ A. 随着ab运动速度的增大，其加速度也增大 B. 外力F对ab做的功等于电路中产生的电能 C. 当ab做匀速运动时，外力F做功的功率等于电路中的电功率 D. 无论ab做何运动，它克服安培力做的功一定等于电路中产生的电能 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ 金属棒所受的安培力为： ， 速度增大，安培力增大，则加速度减小．故A错误．根据能量守恒知，外力F对ab做的功等于电路中产生的电能以及ab棒的动能．故B错误．当ab棒匀速运动时，外力做的功全部转化为电路中的电能，则外力F做功的功率等于电路中的电功率．故C正确．根据功能关系知，克服安培力做的功等于电路中产生的电能．故D正确．故选CD．‎ 点睛：在电磁感应现象中电路中产生的热量等于外力克服安培力所做的功；在解题时要注意体会功能关系及能量转化与守恒关系．‎ ‎15.单匝矩形线圈在匀强磁场中匀速运动，转轴垂直于磁场，若线圈所围面积里磁通量随时间变化的规律如图所示，则O～D过程中（ ）‎ A. 线圈中O时刻感应电动势最大 B. 线圈中D时刻感应电动势为零 C. 线圈中D时刻感应电动势最大 D. 线圈中O至D时间内平均感应电动势为0.4 V ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ ‎【详解】线圈中O时刻切线斜率最大，即磁通量的变化率为最大，则感应电动势最大，线圈中D时刻磁通量的变化率为零，则感应电动势为零，故AB正确，C错误。根据法拉第电磁感应定律得：，故D正确。‎ ‎16.某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下，大小为T。一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸，河宽100m，该河段涨潮和落潮时有海水（视为导体）流过。设落潮时，海水自西向东流，流速为2m/s。下列说法正确的是 A. 河北岸的电势较高 B. 河南岸的电势较高 C. 电压表记录的电压为9mV D. 电压表记录的电压为5mV ‎【答案】AC ‎【解析】‎ 地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下，落潮时，海水自西向东流，相当于导体切割磁感线，由右手定则判断可知，感应电动势的方向由河南岸指向北岸，则河北岸的电势较高．故A正确，B错误．海水自西向东流切割地磁场的磁感线，产生的感应电动势大小为： E=BLv=4.5×10-5T×100m×2m/s=9mV；则电压表记录的电压为9mV．故C正确，D错误．故选AC．‎ 点睛：本题运用右手定则判断感应电动势方向，由E=BLv求感应电动势，考查运用物理知识处理实际问题的能力.‎ 三、计算题（本大题共5小题，共48分）‎ ‎17.如图所示，水平放置的平行金属导轨，相距L=0.5m，左端接一电阻R=0.80，磁感应强度B=0.50T的匀强磁场方向垂直导轨平面，导体棒ab垂直导轨放在导轨上，导轨电阻均可忽略不计，导体棒的电阻r=0.20，当ab棒以v=4.0m/s的速度水平向右滑动时，求：‎ ‎（1）ab棒中感应电动势的大小； ‎ ‎（2）回路中感应电流的大小；‎ ‎（3）ab棒两端的电压。‎ ‎【答案】(1)1V (2)1A (3) 0.8V ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)ab棒切割磁感线，感应电动势为 ‎(2)由闭合电路的欧姆定律得 ‎(3)ab棒两端的电压为路端电压，为 ‎18.一个边长为a＝1 m的正方形线圈，总电阻为R＝2 Ω，当线圈以v＝2 m/s的速度通过磁感应强度B＝0.5 T的匀强磁场区域时，线圈平面总保持与磁场垂直。若磁场的宽度b>1 m，如图所示，求：‎ ‎(1)线圈进入磁场过程中感应电流的大小； ‎ ‎(2)线圈在穿过整个磁场过程中释放的焦耳热。‎ ‎(3)线圈在进入磁场过程中通过线圈截面的电量。‎ ‎【答案】(1)0.5 A　(2)0.5 J　(3)0.25 C ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)由公式 E＝Blv 代入可得 ‎(2)线圈穿过磁场过程中，由于磁场的宽度b>1 m，只在进入和穿出时有感应电流，可得 ‎(3) 线圈在进入磁场过程中通过线圈截面的电量为 ‎19.如图所示，边长为L的正六边形金属框质量为m，电阻为R，用细线把它悬挂于一个有界的匀强磁场中，金属框的下半部处于磁场内，磁场方向与线框平面垂直磁感应强度大小随时间变化规律为B ktk．‎ 求：‎ ‎（1）线框中感应电流的方向；‎ ‎（2）线框中感应电动势大小；‎ ‎（3）从t时刻开始，经多长时间细线的拉力为零？‎ ‎【答案】（1）逆时针方向（2）（3）‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 根据楞次定律，判断出线圈回路电流方向，然后根据法拉第电磁感应定律，求出感应电动势大小，再结合闭合欧姆定律与安培力大小表达式，求出安培力的大小和方向，根据平衡条件进一步求解；‎ ‎【详解】（1）磁场逐渐增强，则磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，根据右手定则可知感应电流的方向为逆时针方向； （2）由法拉第电磁感应定律，则有：，‎ 那么； （3）由题意可知，线框所受安培力方向向上，且当磁感应强度增大时，细线拉力减小，当细线拉力为零时，则有： 而 又由闭合电路欧姆定律，则有： 且 联立解得：。‎ ‎【点睛】本题考查了电磁感应定律和安培力公式、左手定则、楞次定律、受力平衡等知识点的简单综合应用，注意安培力公式中的导线长度为有效长度。‎ ‎20.如图所示，两足够长的光滑金属导轨竖直放置，相距为L，一理想电流表与两导轨相连，匀强磁场与导轨平面垂直．一质量为m、有效电阻为R的导体棒在距磁场上边界h处静止释放．导体棒进入磁场后，流经电流表的电流逐渐减小，最终稳定为I．整个运动过程中，导体棒与导轨接触良好，且始终保持水平，不计导轨的电阻．求：‎ ‎(1)磁感应强度的大小B；‎ ‎(2)电流稳定后，导体棒运动速度的大小v；‎ ‎(3)流经电流表电流的最大值Im．‎ ‎【答案】(1) (2) (3)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)电流稳定后，导体棒做匀速运动，此时导体棒受到的重力和安培力平衡，则有：‎ 解得：‎ ‎(2)感应电动势：‎ 感应电流：‎ 解得：‎ ‎(3)由题意得导体棒刚进入磁场时速度最大，设为vm 由机械能守恒定律得：‎ 感应电动势最大值：‎ 感应电流最大值 解得：‎ 则流经电流表电流的最大值．‎ ‎21. 如图所示，在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨，导轨间距为L，长为3d，导轨平面与水平面的夹角为θ，在导轨的中部刷有一段长为d的薄绝缘涂层。匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向与导轨平面垂直。质量为m的导体棒从导轨的顶端由静止释放，在滑上涂层之前已经做匀速运动，并一直匀速滑到导轨底端。导体棒始终与导轨垂直，且仅与涂层间有摩擦，接在两导轨间的电阻为R，其他部分的电阻均不计，重力加速度为g。求：‎ ‎（1）导体棒与涂层间的动摩擦因数μ；‎ ‎（2）导体棒匀速运动的速度大小v；‎ ‎（3）整个运动过程中，电阻产生的焦耳热Q。‎ ‎【答案】（1）μ＝tanθ；（2）v＝；（3）Q＝2mgdsinθ－‎ ‎【解析】‎ 试题分析：（1）导体棒在绝缘涂层上滑动时，受重力mg、导轨的支持力N和滑动摩擦力f作用，根据共点力平衡条件有：mgsinθ＝f，N＝mgcosθ 根据滑动摩擦定律有：f＝μN 联立以上三式解得：μ＝tanθ ‎（2）导体棒在光滑导轨上滑动时，受重力mg、导轨的支持力N和沿导轨向上的安培力FA作用，根据共点力平衡条件有：FA＝mgsinθ 根据安培力大小公式有：FA＝ILB 根据闭合电路欧姆定律有：I＝‎ 根据法拉第电磁感应定律有：E＝BLv 联立以上各式解得：v＝‎ ‎（3）由题意可知，只有导体棒在导轨光滑段滑动时，回路中有感应电流产生，因此对导体棒在第1、3段d长导轨上滑动的过程，根据能量守恒定律有：Q＝2mgdsinθ－‎ 解得：Q＝2mgdsinθ－‎ 考点：本题主要考查了共点力平衡条件、安培力大小公式、闭合电路欧姆定律、法拉第电磁感应定律、能量守恒定律的应用问题，属于中档题。‎ ‎ ‎