【物理】北京市延庆区2019-2020学年高二下学期期中考试试题（解析版）

【物理】北京市延庆区2019-2020学年高二下学期期中考试试题（解析版）

延庆区2019-2020学年度第二学期期中试卷 高二物理 第一部分选择题（共40分）‎ 一．单项选择题（本题共10小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的，请将符合题意的选项选出。每小题4分，共40分）‎ ‎1.一线圈在匀强磁场中匀速转动，在如图所示的位置时( )‎ A. 穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最小 B. 穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率最大 C. 穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大 D. 穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最小 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】当线圈处于图中所示位置时，线框与磁场方向平行，磁通量为最小；该位置为感应电动势最大，根据法拉第电磁感应定律公式，磁通量的变化率最大，故C正确，A、B、D错误； ‎ 故选C．‎ ‎2.在阴极射线管中电子流方向由左向右，其上方置一根通有如图所示电流的直导线，导线与阴极射线管平行，则阴极射线将会(　　)‎ A. 向上偏转 B. 向下偏转 C. 向纸内偏转 D. 向纸外偏转 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】由题意可知，直线电流的方向由左向右，根据右手定则，可判定直导线下方的磁场方向为垂直纸面向里，而阴极射线电子运动方向由左向右，由左手定则知(电子带负电，四指要指向其运动方向的反方向)，阴极射线将向下偏转 A．向上偏转与分析不符，A错误 B．向下偏转符合分析，B正确 C．向纸面内偏转不符合分析，C错误 D．向纸面外偏转不符合分析，D错误 ‎3.某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律．当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时，通过电流计的感生电流方向是（　　）‎ A a→G→b B. 先a→G→b，后b→G→a C. b→G→a D. 先b→G→a，后a→G→b ‎【答案】D ‎【解析】当条形磁铁沿固定线圈的中轴线自上至下经过固定线圈时，穿过线圈的磁通量向下，且先增加后减小，根据楞次定律，感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化，故感应电流的磁场先向上后向下，故感应电流先逆时针后顺时针（俯视），即先b→G→a，后a→G→b，故ABC错误，D正确。故选D。‎ ‎4.如图所示，匀强磁场中有两个导体圆环a、b，磁场方向与圆环所在平面垂直．磁感应强度B随时间均匀增大．两圆环半径之比为2∶1，圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb.不考虑两圆环间的相互影响．下列说法正确的是(　　)‎ A. Ea∶Eb＝4∶1，感应电流均沿逆时针方向 B. Ea∶Eb＝4∶1，感应电流均沿顺时针方向 C. Ea∶Eb＝2∶1，感应电流均沿逆时针方向 D. Ea∶Eb＝2∶1，感应电流均沿顺时针方向 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 试题分析：根据法拉第电磁感应定律可得，根据题意可得，故，感应电流产生的磁场要阻碍原磁场的增大，即感应电流产生向里的感应磁场，根据楞次定律可得，感应电流均沿顺时针方向．‎ ‎【考点定位】法拉第电磁感应定律、楞次定律的应用 ‎【方法技巧】对于楞次定律，一定要清楚是用哪个手判断感应电流方向的，也可以从两个角度理解，一个是增反减同，一个是来拒去留，对于法拉第电磁感应定律，需要灵活掌握公式，学会变通．‎ ‎5.下面的四个图显示了磁场对通电直导线的作用力，其中正确的是( )‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【分析】考查了左手定则的应用．根据左手定则的内容，直接判断即可，比较简单．‎ ‎【详解】A．磁场向上，电流向里，根据左手定则可得，安培力的方向水平向右，所以A错误；‎ B．磁场向左，电流向外，根据左手定则可得，安培力的方向向下，所以B错误；‎ C．磁场向里，电流向左，根据左手定则可得，安培力的方向向下，所以C正确；‎ D．磁场向外，电流向外，它们的方向相同，不受安培力的作用，所以D错误．‎ ‎【点睛】要注意与右手定则的区别，注意磁场方向、电流方向以及安培力的方向之间的关系．‎ ‎6.一理想变压器原、副线圈匝数比。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10W电阻。则（　　）‎ A. 流过电阻的电流是‎20A ‎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6×103J D. 变压器的输入功率是2×103W ‎【答案】B ‎【解析】AB．如图所示，理想变压器原线圈的输入电压 根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系 副线圈的电流 A错误，B正确；‎ C．由焦耳定律可得 C错误；‎ D．理想变压器的输入功率等于输出功率，则 D错误。故选B。‎ ‎7.如图所示的电路中，电源的电动势为E内电用为r。闭合开关S，在滑动变阻器的滑片P向左移动的过程中，下列结论正确的是（ ）‎ A. 电容器C上的电荷量增加 B. 电源的总功率变小 C. 电压表读数变大 D. 电流表读数变大 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．与变阻器并联的电容器两端电压变小，电容不变，则由知电容器C上电荷量减小，故A错误；‎ B．电源的总功率，与电流的大小成正比，则知电源的总功率变大，故B错误；‎ CD．当滑片向左滑动的过程中，其有效阻值变小，所以根据闭合电路欧姆定律得知，干路电流变大，电源的内电压变大，路端电压变小，则电流表读数变大，电压表读数变小，故C错误，D正确。故选D。‎ ‎8.如图所示，两条光滑金属导轨平行固定在斜面上，导轨所在区域存在垂直于斜面向上的匀强磁场，导轨上端连接一电阻。时，一导体棒由静止开始沿导轨下滑，下滑过程中导体棒与导轨接触良好，且方向始终与斜面底边平行。下列有关下滑过程导体棒的位移、速度、流过电阻的电流、导体棒受到的安培力随时间变化的关系图中，可能正确的是（　　）‎ A. B. C D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．根据牛顿第二定律可得 可得 随着速度的增大，加速度逐渐减小，‎ 图象的斜率减小，当加速度为零时导体棒做匀速运动，图象的斜率表示速度，斜率不变，速度不变，而导体棒向下运动的速度越来越大，最后匀速，故图象斜率不可能不变，故AB错误；‎ C．导体棒下滑过程中产生的感应电动势 感应电流 由于下滑过程中的安培力逐渐增大，所以加速度a逐渐减小，故图象的斜率减小，最后匀速运动时电流不变，C正确；‎ D、根据安培力的计算公式可得 由于加速度a逐渐减小，故图象的斜率减小，D错误。‎ 故选：C。‎ ‎9.如图所示，一速度为v0的电子恰能沿直线飞出离子速度选择器，选择器中磁感应强度为B，电场强度为E，若仅使B和E同时增大为原来的两倍，则电子将（　　）‎ A. 仍沿直线飞出选择器 B. 往上偏 C. 往下偏 D. 往纸外偏 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】电子恰能沿直线飞出离子速度选择器，分析受力可知，电场力向下，洛伦兹力向上，二力平衡 若仅使B和E同时增大为原来的两倍，则电子依然受力平衡，将做匀速直线运动穿过速度选择题，故A正确，BCD错误。‎ 故选A。‎ ‎10.如图所示，正方形区域内有匀强磁场，现将混在一起的质子H和α粒子加速后从正方形区域的左下角射入磁场，经过磁场后质子H从磁场的左上角射出，α粒子从磁场右上角射出磁场区域，由此可知（ ）‎ A. 质子和α粒子具有相同的速度 B. 质子和α粒子具有相同的动量 C. 质子和α粒子具有相同动能 D. 质子和α粒子由同一电场从静止加速 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A．根据洛伦兹力提供向心力得 设质子的比荷为，则α粒子的比荷为，质子的半径是α粒子的一半，所以二者的速度相同，故A正确；‎ B．他们具有相同的速度，但是质量不同，所以动量不同，故B错误；‎ C．他们具有相同的速度，但是质量不同，所以动能不同，故C错误；‎ D．如果由同一电场从静止加速，那么电场力做功应该相同，即动能相同，但是他们的动能不相同，所以不是从同一电场静止加速，所以D错误。‎ 故选A。‎ 第二部分非选择题（共58分）‎ 二．实验题（本题共2小题，共18分）‎ ‎11.用如图所示的实验器材来探究产生感应电流的条件：‎ ‎(1)图中已经用导线将部分器材连接，请补充完成实物间的连线________。‎ ‎(2)若连接好实验电路并检查无误后，在闭合开关的瞬间，观察到电流计指针向右偏转，说明线圈_________（填“A”或“B”）中有了感应电流。要使电流计指针 向左偏转，请写出两项可行的操作：‎ ‎①_________；②___________。‎ ‎【答案】 (1). (2). A 将滑动变阻器的滑片快速滑动 将铁芯快速抽出或断开开关的 ‎【解析】 (1)[1]本实验中线圈B与电源相连，通过调节滑动变阻器使线圈B中的磁通量发生变化，从而使线圈A产生电磁感应线象，故线圈A应与检流计相连,如图所示：‎ ‎(2)[2]闭合开关的瞬间，观察到电流计指针发生偏转，说明线圈A中有了感应电流；[3][4]产生感应电流的条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化，则可能的操作：①将滑动变阻器的滑片快速滑动；②将铁芯快速抽出或断开开关的瞬间。‎ ‎12.如图电路，某学生用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻时，所用滑动变阻器的阻值范围为0~20Ω，连接电路的实物图如下图所示．‎ ‎（1）该学生接线中错误的和不规范的做法是____________‎ A．滑动变阻器不起变阻作用 B．电流表接线有错 C．电压表量程选用不当 D．电压表接线不妥 ‎（2）该同学将电路按正确的电路图连接好，检查无误后，闭合开关，进行实验．某一次电表的示数如图所示，则电压表的读数为___________V，电流表的读数为___________A．‎ ‎（3）该同学实验完毕，将测量的数据反映在U—I图上（如图所示），根据这一图线，可求出电池的电动势E=___________V，内电阻r=_____________Ω．‎ ‎【答案】 (1). AD (2). 1.20 0.26 (3). 1.48 0.78‎ ‎【解析】（1）据题意，从图可知，滑动变阻器均接在下边两个接线柱，这样使起不到电阻调节作用的；电压表的接线柱应接在电键内，使电键对电压表有控制作用．‎ ‎（2）电压表读数用十分之一估读法，得：1.20v，电流表用二分之一估读法，得：‎0.26A．‎ ‎（3）图线与纵坐标交点表示电动势大小，为E=1.48v，图线的斜率表示电源内阻，即：．‎ 三．计算论证题（共4小题，共42分）解题要求：写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位。‎ ‎13.如图所示，在光滑水平面上有一长为L=‎0.5m的单匝正方形闭合导体线框abcd ‎，处于磁感应强度为B=0.4T的有界匀强磁场中，其ab边与磁场的边界重合．线框由同种粗细均匀、电阻为R=2 Ω的导线制成．现用垂直于线框ab边的水平拉力，将线框以速度v=‎5m/s向右沿水平方向匀速拉出磁场，此过程中保持线框平面与磁感线垂直，且ab边与磁场边界平行．求线框被拉出磁场的过程中：‎ ‎（1）通过线框的电流大小及方向；‎ ‎（2）线框中c、d两点间的电压大小；‎ ‎（3）水平拉力的功率．‎ ‎【答案】（1）‎0.5A 方向为cbadc （2） 0.75V （3）0.5W ‎ ‎【解析】‎ ‎（1）cd边切割磁感线，产生感应电动势，代入数据解得 ‎ 方向为 cbadc ‎ ‎（2）cd两点间电压为路端电压，由闭合电路欧姆定律=0.75V ‎ ‎（3）线框受安培力，代入数据解得；‎ 匀速运动拉力等于安培力，由 得P=0.5W ‎ ‎14.如图所示，R为变阻箱，电压表为理想电压表，电源电动势E=6V，当变阻箱阻值为R=5Ω时，闭合电键后，电压表读数U=5V，求：‎ ‎（1）电路中的电流I和电源内阻r；‎ ‎（2）电源的输出功率P和效率。‎ ‎【答案】（1）‎1A，；（2）5W，‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）由欧姆定律可得 再由闭合电路的欧姆定律可得 解得 ‎（2）由电功率公式 电路的总功率为 则效率为 ‎15.如图所示，交流发电机的矩形金属线圈abcd的边长ab＝cd＝‎50 cm，bc＝ad＝‎30 cm，匝数n＝100，线圈的总电阻r＝10 Ω，线圈位于磁感应强度B＝0.050 T的匀强磁场中，线圈平面与磁场方向平行．线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F(集流环)焊接在一起，并通过电刷与阻值R＝90 Ω的定值电阻连接．现使线圈绕过bc和ad边中点且垂直于磁场的转轴OO′以角速度ω＝400 rad/s匀速转动．电路中的其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计，求：‎ ‎(1)线圈中感应电流的最大值；‎ ‎(2)线圈转动过程中电阻R的发热功率； ‎ ‎(3)从线圈经过图示位置开始计时，经过周期时间通过电阻R的电荷量．‎ ‎【答案】（1）‎3.0A（2）405W（3） ‎ ‎【解析】‎ 试题分析：（1）线圈产生感应电动势的最大值：．‎ 根据闭合电路欧姆定律可知，线圈中感应电流的最大值：‎ 解得：．‎ ‎（2）通过电阻R的电流的有效值 ：‎ 线圈转动过程中电阻R的热功率 ：‎ 解得：．‎ ‎（3）根据法拉第电磁感应定律有：‎ 根据闭合电路欧姆定律有：‎ 解得：．‎ 考点：交流发电机及其产生正弦式电流的原理；正弦式电流的图象和三角函数表达式 ‎【名师点睛】本题关键是要能够区分交流的有效值、瞬时值、最大值和平均值，求解电表读数用有效值，求解电量用平均值．‎ ‎16.如图所示，空间内有一磁感应强度的水平匀强磁场，其上下水平边界的间距为H，磁场的正上方有一长方形导线框，其长和宽分别为、，质量，电阻。将线框从距磁场高处由静止释放，线框平面始终与磁场方向垂直，线框上下边始终保持水平，重力加速度取。求：‎ ‎(1)线框下边缘刚进入磁场时加速度的大小；‎ ‎(2)若在线框上边缘进入磁场之前，线框已经开始匀速运动。求线框进入磁场过程中产生的焦耳热Q；‎ ‎(3)请画出从线框由静止开始下落到线框上边缘进入磁场的过程中，线框速度v随t变化的图像（定性画出）。‎ ‎【答案】(1)；(2)；(3)‎ ‎【解析】 (1)线框从静止释放到下边缘刚进入磁场，根据动能定理 解得 线框下边切割磁感线，感应电动势为 根据闭合电路欧姆定律 安培力大小为 根据牛顿第二定律 解得 ‎(2)线框匀速运动，重力和安培力等大反向 解得 从线框静止释放到上边缘刚进入磁场，根据动能定理 解得 ‎(3)线框未进入磁场前做自由落体运动，进入磁场后先做加速度减小的加速运动，然后做匀速直线运动，图像如图：‎