2017-2018学年安徽省滁州市定远县育才学校高二（实验班）下学期期中考试物理试题 解析版

2017-2018学年安徽省滁州市定远县育才学校高二（实验班）下学期期中考试物理试题 解析版

定远育才学校2017-2018学年下学期（实验班）期中考试 高二物理试题 考生注意：‎ ‎1.本卷分第I卷和第II卷，满分100分，考试时间90分钟。答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卷上。‎ ‎2.选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卷上对应题目的答案标题涂黑。‎ ‎3.非选择题的作答:用签字笔直接答在答题卷上对应的答题区内。‎ 第I卷（选择题 36分）‎ 一、选择题(本大题共12个小题，第1至7题为单选题，第8至12题为多选题，每小题3分，共36分。)‎ ‎1.关于电磁感应现象的有关说法中，正确的是（ ）‎ A. 只要穿过闭合电路中的磁通量不为零，闭合电路中就一定有感应电流发生 B. 穿过闭合电路中的磁通量减少，则电路中感应电流就减小 C. 穿过闭合电路中的磁通量越大，闭合电路中的感应电动势越大 D. 穿过闭合电路中的磁通量变化越快，闭合电路中感应电动势越大 ‎2.如图所示，一根长导线弯成“n”形，通以直流电I，正中间用不计长度的一段绝缘线悬挂一金属环C，环与导线处于同一竖直平面内，在电流I增大的过程中，下列叙述正确的是（ ） A.金属环C中无感应电流产生 B.金属环C中有沿顺时针方向的感应电流 C.金属环C仍能保持静止状态 D.悬挂金属环C的竖直线拉力变小 ‎3.法拉第发明了世界上第一台发电机法拉第圆盘发电机．如图所示，紫铜做的圆盘水平放置在竖直向下的匀强磁场中，圆盘圆心处固定一个摇柄，边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴，用导线将电刷与电流表连接起来形成回路．转动摇柄，使圆盘逆时针匀速转动，电流表的指针发生偏转．下列说法正确的是（　　） ‎ A.回路中电流大小变化，方向不变 B.回路中电流大小不变，方向变化 C.回路中电流的大小和方向都周期性变化 D.回路中电流方向不变，从b导线流进电流表 ‎4.如图所示，有两根和水平方向成α角的光滑平行的金属轨道，上端接有可变电阻R ， 下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为B.一根质量为m的金属杆从轨道上由静止滑下，经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋近于一个最大速度vm ， 则( ) A.如果B变大，vm将变大 B.如果α变大，vm将变大 C.如果R变小，vm将变大 D.如果m变小，vm将变大 ‎5.如图所示，等腰三角形内分布有垂直于纸面向外的匀强磁场，它的底边在x轴上且长为2L，高为L，纸面内一边长为L的正方形导线框沿x轴正方向做匀速直线运动穿过匀强磁场区域，在t=0时刻恰好位于如图所示的位置，以顺时针方向为导线框中电流的正方向，下面四幅图中能够正确表示导线框中的电流﹣位移（I﹣x）关系的是（　　） ‎ ‎ A. B. C. D.‎ ‎6.一理想变压器原、副线圈匝数比n1:n2=11:5。原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如图所示。副线圈仅接入一个10 的电阻。则（ ） A.流过电阻的电流是20 A B.与电阻并联的电压表的示数是100V C.经过1分钟电阻发出的热量是6×103 J D.变压器的输入功率是1×103W ‎7.如图所示电路中，电源电压u＝311sin (100πt) V，A、B间接有 “220 V440 W”的电暖宝，“220 V 220 W”的抽油烟机,交流电压表及保险丝。下列说法正确的是（ ）‎ A. 电路要正常工作，保险丝的额定电流不能小于3 A B. 交流电压表的示数为311 V C. 电暖宝发热功率是抽油烟机发热功率的2倍 D. 1 min内抽油烟机产生的热量为1.32×104 J ‎8.如图所示，水平放置的条形磁铁中央，有一闭合金属弹性圆环，条形磁铁中心线与弹性环轴线重合，现将弹性圆环均匀向外扩大后放手，则在线圈收缩的过程中下列说法中正确的是（　　）‎ A. 穿过弹性圆环的磁通量增大 B. 从右往左看，弹性圆环中有顺时针方向的感应电流 C. 弹性圆环中无感应电流 D. 弹性圆环受到的安培力方向沿半径向外 ‎9.某水电站用总电阻为2.5 Ω的输电线输电给500 km外的用户，其输出电功率是3×106 kW.现用500 kV电压输电，则下列说法正确的是(　　)‎ A. 输电线上输送的电流大小为6.0×103 A B. 输电线上由电阻造成的电压损失为15 kV C. 若改用5 kV电压输电，则输电线上损失的功率为9×108 kW D. 输电线上损失的功率为ΔP＝，U为输电电压，r为输电线的电阻 ‎10.如图所示，两根等高光滑的四分之一圆弧轨道，半径为r、间距为L，轨道电阻不计，在轨道顶端连有一阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B．现有一根长度稍大于L、电阻不计的金属棒从轨道最低点cd开始，在拉力作用下以速度向右沿轨道做匀速圆周运动到ab处，则该过程中（ ）‎ A．通过R的电流方向为由b→a B．通过R的电流方向为由a→b C．R上产生的热量为 D．流过R的电量为 ‎11.如图所示，理想变压器原线圈与电阻R0连接，原、副线圈的匝数比为20∶1，b是原线圈的中心抽头，副线圈连接滑动变阻器，电压表和电流表均为理想交流电表。已知交流电源电压瞬时值表达式为u1=220sin 100πt(V)。下列说法中正确的是（ ）‎ A. 通过滑动变阻器R的交变电流的频率为100 Hz B. 单刀双掷开关K扳向a时，电压表的示数小于11 V C. 单刀双掷开关K由a扳向b，滑动变阻器滑片不动，电压表的示数不变，电流表示数变小 D. 保持K的位置不变，滑动变阻器滑片向下移，电压表的示数变小，电阻R0功率变大 ‎12.如图所示，用一根粗细均匀的电阻丝制成形状相同、大小不同的甲、乙两个矩形线框．甲对应边的长度是乙的两倍，二者底边距离匀强磁场上边界高度h相同，磁场方向垂直纸面向里，匀强磁场宽度d足够大．不计空气阻力，适当调整高度h，将二者由静止释放，甲将以恒定速度进入匀强磁场中．在矩形线框进入磁场的整个过程中，甲、乙的感应电流分别为I1和I2 ， 通过导体横截面的电量分别为q1和q2 ， 线框产生的热量分别为Q1和Q2 ， 线框所受到的安培力分别是F1和F2 ， 则以下结论中正确的是（　　） A.I1＞I2 B.q1=4q2 ‎ C.Q1=4Q2 D.F1=2F2‎ 第II卷（非选择题 64分）‎ 二、填空题(本大题共3个小题，每小空2分，共16分。)‎ ‎13.在“研究电磁感应现象”的实验中，首先按图1接线，以查明电流表指针的偏转方向与电流方向之间的关系；当闭合S时，观察到电流表指针向左偏，不通电时电流表指针停在正中央．然后按图2所示将电流表与副线圈B连成一个闭合回路，将原线圈A、电池、滑动变阻器和电键S串联成另一个闭合电路． ①S闭合后，将螺线管A（原线圈）插入螺线管B（副线圈）的过程中，电流表的指针将   偏转． ②线圈A放在B中不动时，指针将   偏转． ③线圈A放在B中不动，将滑动变阻器的滑片P向左滑动时，电流表指针将    ． 偏转． ④线圈A放在B中不动，突然断开S ． 电流表指针将   偏转．（填向左、向右、不） ‎ ‎14.如图所示，理想变压器的原．副线圈匝数之比为n1：n2=4：1，原线圈回路中的电阻A与副线圈回路中的负载电阻B的阻值相等．a、b端加一交流电压后，两电阻消耗的电功率之比PA：PB=   ；两电阻两端的电压之比UA：UB=    ． ‎ ‎15.‎ 如图所示，PQNM是由粗裸导线连接两个定值电阻组合成的闭合矩形导体框，水平放置，金属棒ab与PQ、MN垂直，并接触良好。整个装置放在竖直向下的匀强磁场中，磁感强度B=0.4T。已知ab长l=0.5m，电阻R1=2Ω，R2＝4Ω，其余电阻均忽略不计，若使ab以v=5m/s的速度向右匀速运动，作用于ab的外力大小为________N，R1上消耗的电热功率为________W。（不计摩擦）‎ 三、解答题(本大题共4个小题，共48分。)‎ ‎16. （10分）如图所示,一小型发电机内有N=100匝矩形线圈,线圈面积S=0．10 m2, 线圈总电阻r=1Ω。在外力作用下矩形线圈在磁感应强度B=0．10 T的匀强磁场中,以恒定的转速n =50 r/s绕垂直于磁场方向的固定轴OO'匀速转动,发电机线圈两端与R=9 Ω的电阻构成闭合回路．从线圈平面通过中性面时开始计时．求:‎ ‎（1）转过30°时线圈中产生的瞬时电动势的大小；‎ ‎（2）转过60°的过程中通过电阻R的电荷量；‎ ‎（3）线圈转动一周,电流通过电阻R产生的焦耳热。‎ ‎17. （10分）如图所示，两条互相平行的光滑金属导轨位于水平面内，距离为l=0.2m，在导轨的一端接有阻值为R=0.5Ω的电阻，在x≥0处有与水平面垂直的均匀磁场，磁感应强度B=0.5T．一质量为m=0.1kg的金属直杆垂直放置在导轨上，并以v0=2m/s的初速度进入磁场，在安培力和一垂直于杆的水平外力F的共同作用下做匀变速直线运动，加速度大小为a=2m/s2，方向与初速度方向相反．设导轨和金属杆的电阻都可以忽略，且接触良好，求：‎ ‎（1）电流为零时金属杆所处的位置；‎ ‎（2）电流为最大值的一半时施加在金属杆上外力F的大小、方向和运动的时间.‎ ‎18. （14分）如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角θ＝30°的斜面上（导轨电阻不计），导轨间距L＝0.4 m，导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ，两区域的边界与斜面的交线为MN.Ⅰ中的匀强磁场方向垂直斜面向下，Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁感应强度大小均为B＝0.5 T．在区域Ⅰ中，将质量m1＝0.1 kg、电阻R1＝0.1 Ω的金属条ab放在导轨上．在区域Ⅱ中将质量m2＝0.4 kg，电阻R2＝0.4 Ω的光滑导体棒cd置于导轨上。当cd由静止开始下滑时，ab刚好不下滑，cd在滑动过程中始终处于区域Ⅱ的磁场中，ab、cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取g＝10 m/s2，则在金属条ab出现滑动之前，求：‎ ‎(1)当cd下滑的速度v1=5m/s时，ab所受的安培力；‎ ‎(2)当cd从静止下滑到速度v1=5m/s的过程中，cd滑动的距离x＝4 m，此过程中ab上产生的热量Q是多少；‎ ‎(3)要保持金属条ab始终不滑动，cd向下滑动的最大速度v2是多大。‎ ‎19.（14分）如图所示，两根竖直放置的足够长的光滑平行金属导轨间距l=0.50m，上端接有阻值R=0.80Ω的定值电阻，导轨的电阻可忽略不计。导轨处于磁感应强度5=0.40T、方向垂直于金属导轨平面向外的有界匀强磁场中，磁场的上边界如图中虚线所示，虚线下方的磁场范围足够大。一根质量m=4.0x10 2kg、电阻r=0.20Ω的金属杆从距磁场上边界h=0.20m高处，由静止开始沿着金属导轨下落。已知金属杆下落过程中始终与两导轨垂直且接触良好，重力加速度g=10m/S2,不计空气阻力。‎ ‎(1)求金属杆刚进入磁场时切割磁感线产生的感应电动势大小；‎ ‎(2)求金属杆刚进入磁场时的加速度大小；‎ ‎(3)若金属杆进入磁场区域一段时间后开始做匀速直线运动，则金属杆在匀速下落过程中其所受重力对它做功的功率为多大？‎ 参考答案 ‎1. D ‎【解析】‎ 只有闭合回路中磁通量发生变化时，闭合回路中才会产生感应电流，故A错误；感应电流的大小取决于磁通量变化的快慢，磁通量减小时，若磁通量的变化率增大，则感应电流可能变大，故B错误；磁通量大，但变化较慢，则感应电动势也可能很小，故C错误；感应电流产生的条件是穿过闭合电路磁通量发生变化．故D正确．‎ ‎2.C ‎ ‎【解析】随着电流I的逐渐增大，穿过线圈C的磁通量增大，有感应电流产生，由楞次定律可知感应电流的磁场方向垂直纸面向外，感应电流方向沿逆时针，AB错；金属环C所受安培力沿水平方向，C对；n型电流方向与金属环的电流方向相反，为斥力，由安培力公式F=BIL可知悬挂金属环C的竖直线拉力变大 ‎ ‎3.D ‎【解析】铜盘转动产生的感应电动势为： ，B、L、ω不变，则E不变． 感应电流大小为： ，可知电流大小恒定不变，由右手定则可知，回路中电流方向不变，从b导线流进电流表，故ABC错误，D正确； 故选：D． 分析：圆盘转动可等效看成无数轴向导体切割磁感线，有效切割长度为铜盘的半径，根据感应电动势公式E=BLv分析感应电动势情况，由欧姆定律分析电流情况．根据右手定则分析感应电流方向．‎ ‎4.B ‎【解析】金属杆从轨道上滑下切割磁感线产生感应电动势E＝Blv ， 在闭合电路中形成电流 ，因此金属杆从轨道上滑下的过程中除受重力、轨道的弹力外还受安培力FA作用 ，先用右手定则判定感应电流方向，再用左手定则判定出安培力方向，受力分析如图所示： 根据牛顿第二定律，得 ，当a→0时，v→vm ， 解得 ， 所以 如果α变大，vm将变大。 故选B 本题是法拉第电磁感应定律和力学问题的综合练习，是常见题型。‎ ‎5.B ‎【解析】位移在0～L过程：磁通量增大，由楞次定律判断感应电流方向为顺时针方向，为正值．‎ I= ，‎ l=x 则I= x 位移在L～2L过程：磁通量先增大后减小，由楞次定律判断感应电流方向先为顺时针方向，为正值，后为逆时针方向，为负值，ACD不符合题意．‎ 位移在2L～3L过程：磁通量减小，由楞次定律判断感应电流方向为逆时针方向，为负值．‎ I= （2L﹣x）‎ 故答案为：B．‎ ‎0～L过程：磁通量增大，由楞次定律判断感应电流方向为顺时针方向，为正值．位移在L～2L过程：磁通量先增大后减小，由楞次定律判断感应电流方向先为顺时针方向，为正值，后为逆时针方向，为负值，位移在2L～3L过程：磁通量减小，由楞次定律判断感应电流方向为逆时针方向，为负值．‎ ‎6.C ‎【解析】原线圈中电压的有效值是220V，由变压比知副线圈中电压为100V，流过电阻的电流是10A；与电阻并联的电压表的示数是100V；经过1分钟电阻发出的热量是6×103J。‎ ‎7.A ‎【解析】交流电压表的示数为有效值，由公式P=UI知电路要正常工作，干路中电流为3A，电暖宝是纯电阻，而抽油烟机是非纯电阻．‎ 交流电压表的示数为有效值，故B错误；由公式知电路要正常工作，干路中电流为3A，所以保险丝的额定电流不能小于3A，故A正确；电暖宝是纯电阻，而抽油烟机是非纯电阻，故C错误；1min抽油烟机消耗的电能为，消耗的电能一部分转化为热能，一部分转化为机械能，故D错误．‎ ‎8.ABD ‎【解析】磁感线是闭合曲线，磁铁内部穿过线圈的磁感线条数等于外部所有磁感线的总和，图中内部磁感线线比外部多．外部的磁感线与内部的磁感线方向相反，外部的磁感线将内部抵消．现将弹性圆环均匀向外扩大后放手收缩面积减小，则磁铁外部磁感线条数少，将内部磁感线抵消少，导致磁通量变大，故A正确．由A选项分析，可知，磁通量变大，则由楞次定律得，从左向右看，线圈产生感应电流顺时针，故B正确，C错误；产生顺时针感应电流，在外部感线的作用下，根据左手定则可知，弹性圆环受到的安培力方向沿半径向外，故D正确；故选ABD.‎ ‎9.AB ‎【解析】A、输电线上输送的电流为：，选项A正确；‎ B、输电线上由电阻造成的电压损失为，选项B正确；‎ C、输电线上损失的功率不可能大于输送的总功率，选项C错误；‎ D、输电线上损失的功率为中，U应当为输电线上损失的电压，选项D错误。‎ ‎10.AC ‎【解析】金属棒从轨道最低位置cd运动到ab处的过程中，穿过回路的磁通量减小，根据楞次定律判断得知通过R的电流方向为b→a，故A正确B错误；金属棒做匀速圆周运动，回路中产生正弦式交变电流，可得产生的感应电动势的最大值为，有效值为，根据焦耳定律：，故C正确；通过R的电量由公式：，故D错误；‎ ‎11.BD ‎【解析】‎ A、变压器不改变交变电流的频率，由交变电流表达式可知频率为，故A错误；‎ B、电源电压有效值为，如果原线圈上无电阻，由电压之比等于匝数之比可得，副线圈两端电压有效值为，电表测量的是有效值，示数也为，但实际上有电阻分压，电压表示数小于，故B正确；‎ C、单刀双掷开关由a扳向b，原线圈匝数变少，副线圈两端电压变大，电压表的示数变大，滑动变阻器滑片不动，电流表示数也变大，故C错误；‎ D、保持K 的位置不变，滑动变阻器滑片向下移，电阻变小，副线圈中的电流变大，那么原线圈中的电流也随着变大，电阻功率增大，电阻 两端的电压也变大，交流电源的电压不变，变压器的输入电压变小，副线圈两端的电压也相应变小，选项D正确。‎ ‎12.CD ‎【解析】根据机械能守恒得线框刚进入磁场时的速度v为：‎ 解得： ，进入磁场时速度相同 A、根据E=BLv，甲切割磁感线产生的感应电动势是乙的2倍，甲线框的电阻是乙的2倍，所以通过甲乙的电流 ，A不符合题意；‎ B、根据感应电量公式 = ，甲线框的面积是乙线框的4倍，甲线框的电阻是乙的2倍，所以 ，B不符合题意；‎ C、根据题意，甲线框做匀速运动，有 ，对于乙线框 ， ，所以 ，所以乙相框也做匀速运动 甲进磁场时间 ，乙进磁场的时间 ，有 ‎ 线框产生的热量 ，所以 ，即 ，C符合题意；‎ D、甲线框所受安培力 ，乙线框所受安培力 ，其中 ‎ 所以线框受到的安培力 ，D符合题意；‎ 故答案为：CD ‎13.向右；不；向右；向左 ‎【解析】（1）线圈A中磁场方向向上，插入B线圈，故线圈B中磁通量变大，阻碍变大，故感应电流的磁场方向向下，故电流从右向左流过电流表，故电流表指针向右偏转；（2）线圈不动，磁通量不变，无感应电流，故指针不动；（3）线圈A中磁场方向向上，滑片向左移动，电流变大，故线圈B中磁通量变大，阻碍变大，故感应电流的磁场方向向下，故电流从右向左流过电流表，故电流表指针向右偏转；（4）线圈A中磁场方向向上，突然断开S ， 磁通量减小，阻碍减小，故感应电流的磁场方向向上，故电流从左向右流过电流表，故电流表指针向左偏转； 故答案为：（1）向右；（2）不；（3）向右；（4）向左． ‎ ‎14.1：16；1：4‎ ‎【解析】根据变压器原副线圈电流与匝数成反比得： ‎ 电阻消耗的功率P=I2R，所以两电阻消耗的电功率之比PA：PB=1：16‎ 电阻两端的电压U=IR，所以两电阻两端的电压之比UA：UB=1：4‎ 故答案为：1：16 1：4‎ ‎15. 0.15 0.5‎ ‎【解析】由右手定则可知ab中电流从b流向a，电源内部电流从负极流向正极，电动势为：E=BLv=0.4×0.5×0.5=1V． ‎ ‎ ‎ 导体棒所受安培力为：F安=BIL=0.4×0.5×=0.15N       ab向右匀速运动，所以F=F安=0.15N R1上消耗的电热功率．‎ ‎16.（1）（2）（3）‎ ‎【解析】（1）线圈匀速转动时产生的感应电动势的最大值为：‎ 从线圈平面通过中性面时开始计时，产生的瞬时电动势为:‎ 转过30°时,有 ‎ 代入题设数值，解得：‎ ‎（2）设从线圈平面通过中性面时开始,线圈转过60°所用的时间为Δt．‎ 穿过线圈的磁通量的变化量大小为 线圈中的平均感应电动势为：‎ 通过电阻R的平均电流为： 在Δt时间内通过电阻R的电荷量为：‎ 联立解得：‎ 代入题设数值，可得： ‎（3）线圈中产生的是正弦式电流,则电动势的有效值为 通过电阻R的电流为： 电阻R产生的焦耳热为： 联立解得:． ‎17.（1） （2）方向与x轴相反 或方向与x轴相反 ‎【解析】（1）感应电动势，故时，则．‎ ‎（2）最大电流．安培力，‎ 向右运动时， ，方向与x轴相反 向左运动时， ，方向与x轴相反 ‎18.（1）0.4N，方向沿斜面向上（2）Q=0.6J(3) 12.5m/s ‎【解析】（1）切割磁感线产生的电动势大小为 ‎ 根据欧姆定律可得 所以 ab所受的安培力大小为0.4N，方向沿斜面向上 ‎（2）由动能定理得： ，因为，解得 ‎（）当ab刚要下滑时有 当ab刚要上滑时有 又因为，其中 解得： ‎ ‎19.（1）2.0m/s；（2）8.0m/s2；（3）4.0W。‎ ‎【解析】（1）金属杆进入磁场时的速度v=m/s=2m/s；‎ 所以进入磁场时产生的感应电动势的大小E=Blv=0.4T×0.5m×2m/s=0.4V；‎ ‎（2）金属杆刚进入磁场时，电路中的电流I==0.4A 金属杆产生的安培力F=BIl=0.4T×0.4A×0.5m=0.08N 金属杆刚进入磁场时的加速度大小a==8.0m/s2；‎ ‎（3）当杆做匀速直线运动时，重力与安培力相平衡，则F′=mg=0.4N；‎ 故此时的速度为v′==10m/s；‎ 所以重力对杆做功的功率P=mgv′=0.4N×10m/s=4W。‎