【物理】青海省西宁市大通回族土族自治县第一完全中学2019-2020学年高二下学期期中考试试题（解析版）

【物理】青海省西宁市大通回族土族自治县第一完全中学2019-2020学年高二下学期期中考试试题（解析版）

大通一中2019-2020年度第二学期期中考试物理试题 一、选择题（1-8为单项选择，9-12为多项选择，每题3分，共36分）‎ ‎1.了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要。以下符合史实的是（　　）‎ A. 焦耳发现了电流磁效应规律 B. 库仑总结出了点电荷间相互作用的规律 C. 楞次发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕 D. 牛顿将斜面实验的结论合理外推，间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动 ‎【答案】B ‎【解析】A. 焦耳发现了电流热效应的规律，奥斯特发现了电流磁效应，A错误；‎ B. 库仑总结出了点电荷间相互作用的规律，B正确；‎ C. 奥斯特发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕，C错误；‎ D. 伽利略将斜面实验的结论合理外推，间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动，D错误。‎ 故选B。‎ ‎2.关于电路中感应电动势的大小，下列说法中正确的是（ ）‎ A. 穿过电路的磁通量越大，感应电动势就越大 B. 电路中磁通量变化越快，感应电动势越大 C. 电路中磁通量的改变量越大，感应电动势就越大 D. 若电路中某时刻磁通量为零，则该时刻感应电流一定为零 ‎【答案】B ‎【解析】A. 穿过闭合回路的磁通量越大，磁通量变化不一定快，则感应电动势不一定大．故A错误；‎ B. 感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，磁通量变化越快，感应电动势越大，故B正确； ‎ C. 磁通量的改变量大，磁通量的变化不一定快，感应电动势不一定大，故C错误；‎ D. 某时刻的磁通量为零，磁通量的变化率不一定为零，则感应电动势不一定为零，故D错误．‎ 故选B.‎ ‎3.某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的交变电流的图象如图所示，由图中信息可以判断(　　)‎ A. 在A、C时刻线圈处于中性面位置 B. 在B、D时刻穿过线圈的磁通量为零 C. 从A～D线圈转过的角度为2π D. 若从O～D历时0.02 s，则在1 s内交变电流的方向改变了100次 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 圈在中性面上磁通量最大，感应电动势与感应电流均为零；线圈在平行于磁场位置（垂直于中性面处）穿过线圈的磁通量为零，感应电动势与感应电流最大；在一个周期内，电流方向改变两次，根据图象分析答题．‎ ‎【详解】由图象可知，在B、D时刻，感应电流为零，此时线圈位于中性面上，穿过线圈的磁通量最大，A、C时刻感应电流最大，此时线圈与中性面垂直，磁通量为零，故AB错误；‎ 从A到D，经历个周期，线圈转过的角度为，故C错误；‎ 由图象可知，从O～D是一个周期，如果经历时间为0.02s，则1s是50个周期，电流方向改变100次，故D正确．‎ ‎4.如图所示的闭合铁芯上绕有一组线圈，与滑动变阻器、电池构成闭合电路，a、b、c为三个闭合金属圆环，假定线圈产生的磁场全部集中在铁芯内，则当滑动变阻器的滑片左、右滑动时，能产生感应电流的金属圆环是(　　)‎ A. .a、b、c三个环 B b、c两个环 C. a、c两个环 D. a、b两个环 ‎【答案】D ‎【解析】据题意，线圈产生的磁场全部集中在铁芯内，根据安培定则判断可知，穿过a的磁感线方向向左，穿过b的磁感线向上，a、b两环都有磁通量．当滑动变阻器的滑片左、右滑动时，线圈中电流将发生改变，产生的磁场随之改变，a、b两环中磁通量会发生改变，故a、b两环中将产生感应电流．而向左和向右穿过c环的磁感线条数相等，完全抵消，总的磁通量为零，不发生变化，故c环中没有感应电流产生；故D正确，ABC错误；‎ 故选D。‎ ‎5.下列选项各图中所标的导体棒的长度为L，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，棒运动的速度均为v，产生的电动势为BLv的是（　　）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】A．图中导体棒做切割磁感线运动，产生的感应电动势为 故A错误；‎ BC．两图中导体棒都不切割磁感线，不产生感应电动势，故BC错误；‎ D．图中导体棒做切割磁感线运动，产生的感应电动势为 故D正确．‎ ‎6.如图所示为一正弦交流电电压随时间变化的图象，下列表达式正确的是（　　）‎ A. e=2sin0.2πt（V） B. e=sin10πt（V）‎ C. e=2sin10πt（V） D. e=sin0.2πt（V）‎ ‎【答案】C ‎【解析】由图可知，交流电为正弦交流电，其最大值为Em=2V，周期为T=0.2s，则 所以瞬时表达式为 选项C正确，ABD错误。‎ 故选C。‎ ‎7.关于电磁灶的加热原理，下列说法正确的是(　　)‎ ‎①电磁灶加热与微波炉加热原理是一样的　②电磁灶是利用电磁感应原理制成的　③电磁灶是热量从灶口传递给锅中的食物达到加热的目的　④电磁灶工作时，灶不会生热 A. ②④ B. ①③‎ C. ①② D. ②③‎ ‎【答案】A ‎【解析】电磁灶里面的线圈中变化的电流，产生变化的磁场，从而形成涡流，根据电流的热效应进行加热，电磁灶工作时，灶不会生热，故③错误，④正确；‎ 微波炉是接通电路后，220V交流电经变压器变压，在次级产生3.4V低压交流电对磁控管加热，同时在另一次级产生2000V高压电，经镇流系统加到磁控管的阴、阳两极之间，使磁控管产生微波，微波输送至金属制成的加热器（炉腔），被来回反射，微波的电磁作用使食物内的分子高频运动，从而使食物受热，故①错误，②正确。‎ 故选A。‎ ‎8.长为a、宽为b的矩形线框有n匝，每匝线圈电阻为R，如图所示，对称轴MN的左侧有磁感应强度为B的匀强磁场，第一次将线框从磁场中以速度v匀速拉出；第二次让线框以的角速度转过90°角，那么（ ）‎ A. 通过导线横截面的电量q1：q2=1：n B. 通过导线横截面的电量q1：q2=1：1‎ C. 线框发热功率P1：P2=2n：1 D. 线框发热功率P1：P2=2：1‎ ‎【答案】BD ‎【解析】AB．在第一、二次运动过程中，磁通量的减少量为 当回路为n匝，总电阻为nR时．有 可得 A错误B正确；‎ CD．两种情况下线框电阻不变，由电（热）功率公式可得 ‎①，②，③‎ 联立①②③式，即可求出以下结果 C错误D正确．‎ 故选 BD。‎ ‎9.如图所示，变压器初级线圈接电压一定交流电，在下列措施中能使电流表示数减小的是：( )‎ ‎ ‎ A. 只将S2从4拨向3 B. 只将S1从2拨向1‎ C. 只将S3从闭合改为断开 D. 只将变阻器R3的滑动触头上移 ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ A、只将S2从4拨向3时，副线圈匝数减小，输出电压变小，故输出电流变小，输入电流变小，故A正确；‎ B、只将S1从2拨向1时，原线圈匝数减小，输出电压变大，故输出电流变大，输入电流即电流表的示数也变大，故B错误；‎ C、只将S3从闭合变为断开，少一个支路，电压不变，总电阻变大，输出功率减小，则输入功率也减小，电流表的示数减小，故C正确；‎ D、只将变阻器R3的滑动触头上移，负载总电阻变大，故输出电流变小，故输入电流减小，故D正确；‎ 故选ACD．‎ ‎【点睛】理想变压器原副线圈电压与匝数成正比，电流与匝数成反比；理想变压器输入功率等于输出功率；根据以上两条规律分析讨论即可．‎ ‎10.如图所示的电路中，L是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D1、D2和D3是三个完全相同的灯泡，E是内阻不计的电源。在t=0时刻，闭合开关S，电路稳定后在t1时刻断开开关S。规定电路稳定时流过D1、D2的电流方向为正方向，分别用I1、I2表示流过D1和D2的电流，则下图中能定性描述电流I随时间t变化关系的是（　　）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】BC ‎【解析】当闭合电键，因为线圈与D1串联，所以电流I1会慢慢增大，灯泡D2这一支路立即就有电流。当电键断开，D2这一支路电流立即消失，因为线圈阻碍电流的减小且方向不变，所以通过D1的电流不会立即消失，会从原来的大小慢慢减小，而且D1和D2、D3构成回路，通过D1的电流也流过D2，所以I2变成反向，且逐渐减小，故BC正确，AD错误。‎ 故选BC。‎ ‎11.关于电感对交变电流的阻碍作用，下列说法正确的是（　　）‎ A. 电感对交变电流的阻碍作用的大小用感抗描述 B. 线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，线圈对交变电流的阻碍作用就越大 C. 低频扼流圈只能阻碍低频交变电流，不能阻碍高频交变电流 D. 感抗是由线圈的自感现象引起的 ‎【答案】AB ‎【解析】A．感抗是用来描述电感对交变电流的阻碍作用的大小，故A正确；‎ B．根据 可知自感系数越大，交变电流的频率越高，则电感对交变电流的阻碍作用就越大，故B正确；‎ C．根据 可知低频扼流圈对低频交变电流、高频交变电流都有阻碍作用，对高频交变电流的阻碍作用更大，故C错误；‎ D．感抗是用来描述电感对交变电流的阻碍作用的大小的物理量，故D错误。‎ 故选AB ‎12.如图所示，一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属圆环中穿过。现将环从位置Ⅰ释放，环经过磁铁到达位置Ⅱ。设环经过磁铁上、下端附近时细线的张力的最大值分别为T1和T2，重力加速度大小为g，则（　　）‎ ‎ ‎ A. T1>mg B. T2>T‎1 ‎C. T2>mg D. T2=T1‎ ‎【答案】ABC ‎【解析】深刻理解楞次定律的含义：磁铁和线圈之间的所有作用效果均是阻碍线圈磁通量的变化。在本题中圆环从静止开始向下运动到落到磁铁下方的过程中，穿过圆环的磁通量先增加再减小，根据楞次定律可知磁铁对线圈的反应是：感应电流的磁场先阻碍磁通量先增加再阻碍其减小，即先是排斥其向下运动，阻碍其磁通量增大，后是吸引线圈，阻碍其磁通量的减小。故两种情况下，绳的拉力都大于mg，经过磁铁位置Ⅱ的时候速度较大，阻碍的作用也较大，因此 T2＞T1‎ 故ABC正确，D错误。‎ 故选ABC。‎ 二、填空题（每空3分，共24分）‎ ‎13.如图为某同学验证楞次定律的实验，在水平面固定一“U”形铝框架，框架上置一铝杆ab，不计摩擦，将条形磁铁放在框架正上方，当将磁铁做如下运动时，判断杆ab的运动方向：‎ ‎(1)将磁铁竖直向上运动时，杆ab将向_________运动。‎ ‎(2)将磁铁竖直向下运动时，杆ab将向_________运动。‎ ‎(3)将磁铁水平向右运动时，杆ab将向_________运动。（填“左”或“右”）‎ ‎【答案】 (1). 右 (2). 左 (3). 右 ‎【解析】(1)[1]由“增缩减扩”可知，磁铁竖直向上运动时，回路磁通量变小时，杆将向右移动；‎ ‎(2)[2]由“增缩减扩”可知，将磁铁竖直向下运动时，回路磁通量变大时，杆将向左移动；‎ ‎(3)[3]由“增缩减扩”可知，将磁铁水平向右运动时，回路磁通量变小时，杆将向右移动。‎ ‎14.某水电站给远处山村送电的输出功率是，用电压输送，线路上损失功率为，如果改用高压输电，线路上损失功率是_____。‎ ‎【答案】250W ‎【解析】根据P=UI知，改用20000伏高压输电，输送电压增大10倍，则输送电流变为原来的，根据P损＝I2R知，损失的功率变为原来的，则线路上损失的功率 ‎15.如图所示，L是自感系数很大的线圈，其自身的电阻较小，A和B是两个相同的小灯泡．闭合开关S待电路稳定后，再把开关S断开的过程中，A灯泡的亮度变化情况是_____________（填“变亮”、“ 立即熄灭”、“ 闪亮后熄灭”）；B灯泡的亮度变化情况是__________________（填“不变”、“ 立即熄灭”、“ 闪亮后熄灭”）‎ ‎【答案】 (1). A灯立刻熄灭 (2). B灯先变亮 后逐渐熄灭 ‎【解析】[1][2]S断开瞬时，A灯中电流消失，故立即熄灭，而B灯中由于电感中产生一个与电流同向的自感电动势，电流由灯泡B的左侧流入，故B灯亮一下逐渐熄灭。‎ ‎16.一交流电压瞬时值表达式为，将该交流电压加在一阻值为22Ω的电阻两端，并联在该电阻两端的交流电压表的示数为_____V。该电阻消耗的功率为_____W。‎ ‎【答案】 (1). 110 (2). 550‎ ‎【解析】[1]并联在该电阻两端的交流电压表的示数即为该交流电压的有效值 ‎[2]该电阻消耗的功率为 三、计算题（共40分）‎ ‎17.如图所示，一个半径为r的半圆形线圈，以直径ab为轴匀速转动，转速为n，ab的左侧有垂直于纸面向里(与ab垂直)的匀强磁场，磁感应强度为B.M和N是两个集流环，负载电阻为R，线圈、电流表和连接导线的电阻不计，求：‎ ‎（1）感应电动势的最大值；‎ ‎（2）从图示位置起转过周的时间内负载电阻R上产生的热量；‎ ‎（3）从图示位置起转过周的时间内通过负载电阻R的电荷量；‎ ‎（4）电流表的示数．‎ ‎【答案】（1）π2Bnr2 （2）（3）（4）‎ ‎【解析】(1) 线圈绕轴匀速转动时，在电路中产生如图所示的交变电流．‎ 此交变电动势的最大值为 Em＝BSω＝B··2πn＝π2Bnr2.‎ ‎(2)在线圈从图示位置转过周的时间内，电动势的有效值为：‎ E＝‎ 电阻R上产生的热量：‎ Q＝‎ ‎(3)在线圈从图示位置转过周的时间内，电动势的平均值为：‎ E＝‎ 通过R的电荷量：‎ q＝I·Δt＝‎ ‎(4)设此交变电动势在一个周期内的有效值为E′，由有效值的定义得：‎ 解得：‎ E′＝‎ 故电流表的示数为：‎ I＝.‎ ‎18.把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环，水平固定在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，如图所示，一长度为‎2a、电阻等于R、粗细均匀的金属棒MN放在圆环上，它与圆环始终保持良好的接触，当金属棒以恒定速度v向右移动经过环心O时，求：‎ ‎(1)棒上电流的大小和方向及棒两端的电压UMN；‎ ‎(2)在圆环和金属棒上消耗的总热功率。‎ ‎【答案】(1)，方向由N→M，；(2)‎ ‎【解析】(1)把切割磁感线的金属棒看成一个内阻为R、电动势为E的电源，两个半圆环看成两个并联电阻，画出等效电路如图所示，等效电源电动势为 E=Blv=2Bav 外电路的总电阻为 R外== R 棒上电流大小为 ‎ ‎ 电流方向从N流向M。根据分压原理，棒两端的电压为 UMN=E=Bav ‎(2)圆环和金属棒上消耗的总热功率为 P=IE=‎ ‎19.有一台内阻为1 Ω 的发电机，供给一个学校照明用电，如图所示，升压变压器的匝数比为1∶4，降压变压器的匝数比为4∶1，输电线的总电阻R＝4 Ω，全校共22个班，每班有“220 V,40 W”的电灯6盏，若保证电灯全部正常发光，求：‎ ‎(1)发电机输出功率多大？‎ ‎(2)发电机电动势多大？‎ ‎(3)输电效率是多少？‎ ‎(4)若使用灯数减半且正常发光，发电机输出功率是否减半？‎ ‎【答案】（1）5424W （2）250V （3）97% （4）发电机输出功率减少一半还要多，因输电线上的电流减少一半，输电线上电功率损失减少到原来的0.25‎ ‎【解析】(1) 对降压变压器：‎ U2′I2=U3I3=nP灯=22×6×40 W=5 280 W 而 所以 对升压变压器：‎ U1I1=U2I2=I22R+U2′I2=（62×4+5 280） W=5 424 W 所以P出=5 424 W；‎ ‎(2) 因为 U2=U2′+I2R=（880+6×4） V=904 V 所以 又因为 U1I1=U2I2，‎ 所以 ‎(3)‎ ‎(4) 电灯减少一半时 n′P灯=2 640 W，‎ 所以 P出′=n′P灯+I22R=（2 640+32×4） W=2 676 W 由计算可看出发电机的输出功率减少一半还要多.因输电线上的电流减少一半，输电线上电功率的损失减少到原来的。‎