安徽省蚌埠第二中学2020学年高二物理下学期第一次月考试题（含解析）

安徽省蚌埠第二中学2020学年高二物理下学期第一次月考试题（含解析）

蚌埠二中2020学年第二学期3月月考 ‎ 高二物理试题 一、选择题（共12题，每题5分，共60分。其中1-9只有一个选项符合要求，10-12题有多项符合要求选。全部选对得5分,选对但不全得2.5分，选错得0分）‎ ‎1. 在电磁学发展过程中，许多科学家做出了贡献。下列说法正确的是 A. 奥斯特发现了电流磁效应；法拉第发现了电磁感应现象 B. 麦克斯韦预言了电磁波；楞次用实验证实了电磁波的存在 C. 库仑发现了点电荷的相互作用规律：密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值 D. 安培发现了磁场对运动电荷的作用规律：洛仑兹发现了磁场对电流的作用规律 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ 试题分析：奥斯特发现了电流磁效应；法拉第发现了电磁感应现象，选项A正确；麦克斯韦预言了电磁波；赫兹用实验证实了电磁波的存在，选项B正确；库仑发现了点电荷的相互作用规律；密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值，选项C正确；洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用规律；安培发现了磁场对电流的作用规律，选项D错误；故选D.‎ 考点：物理学史.‎ ‎2.如图所示,两块水平放置的金属板距离为d,用导线、开关K与一个n匝的线圈连接,线圈置于方向竖直向上的变化磁场B中。两板间放一台小压力传感器,压力传感器上表面静止放置一个质量为m、电荷量为+q的小球,K断开时传感器上有示数,K闭合稳定后传感器上恰好无示数,则线圈中的磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是（ ）‎ A. 正在增加,‎ B. 正在增加,‎ C. 正在减弱,‎ D. 正在减弱,‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】电键闭合时有：qE=mg，解得：；又， 解得： ；小球带正电，知上极板带负电，根据楞次定律得知，磁场正在增强；故B正确、ACD错误。故选B。‎ ‎3.如图甲所示，绝缘的水平桌面上放置一金属圆环，在圆环的正上方放置一个螺线管，在螺线管中通入如图乙所示的电流，电流从螺线管a端流入为正，以下说法正确的是（）‎ A. 从上往下看，0～1s内圆环中的感应电流沿顺时针方向 B. 0～1s内圆环面积有扩张的趋势 C. 3s末圆环对桌面的压力小于圆环的重力 D. 1～2s内和2～3s内圆环中的感应电流方向相反 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】0～1s 线圈中电流增大，产生的磁场增大，金属环中磁通量增大，根据楞次定律可知，从上往下看，0～ls内圆环中的感应电流沿顺时针方向，金属环有面积缩小趋势，故B错误，A正确；3s末金属环中感应电流最大，但螺线管中电流为零，没有磁场，与金属环间无相互作用，所以3s末圆环对桌面的压力等于圆环的重力，故C错误；1～2s正方向电流减小，2～3s反向电流增大，根据楞次定律，金属环中感应电流的磁场方向不变，感应电流方向不变，故D错误；故选A。‎ ‎4.如图所示,在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨,导轨跟大线圈M相连,导轨上放一导线ab,磁感线垂直导轨所在平面,欲使M所包围的小闭合线圈N产生顺时针方向的感应电流,则导线ab的运动情况可能是（ ）‎ A. 匀速向右运动 B. 加速向右运动 C. 减速向右运动 D. 匀速向左运动 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】当ab匀速运动时，线圈M中产生不变的电流，则穿过N的磁通量不变，则在N中不会产生感应电流，选项AD错误；导线ab减速向右运动时，导线ab中产生的感应电动势和感应电流减小，由右手定则判断知ab电流方向由a→b，根据安培定则判断可知：M产生的磁场方向：垂直纸面向里，穿过N的磁通量减少，由楞次定律判断得知：线圈N产生顺时针方向的感应电流，符合题意。故C正确。由以上分析知，导线ab加速向右运动时，线圈N产生逆时针方向的感应电流，不符合题意。故B错误。故选C。‎ ‎5.如图所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R．金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下．现使磁感应强度随时间均匀减小，ab始终保持静止，下列说法正确的是（　　）‎ A. ab中的感应电流方向由b到a B. ab中的感应电流逐渐减小 C. ab所受的安培力保持不变 D. ab所受的静摩擦力逐渐减小 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 磁感应强度均匀减小，磁通量减小，根据楞次定律得，ab中的感应电流方向由a到b，A错误；由于磁感应强度均匀减小，根据法拉第电磁感应定律得，感应电动势恒定，则ab中的感应电流不变，根据可知电阻R消耗的热功率不变，B错误；根据安培力公式知，电流不变，B均匀减小，则安培力减小，C错误；导体棒受安培力和静摩擦力处于平衡，，安培力减小，则静摩擦力减小，D正确．‎ ‎6.如图所示，固定放置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d，其右端接有阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中。一质量为m(质量分布均匀)的导体杆ab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为μ.现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离L时，速度恰好达到最大(运动过程中杆始终与导轨保持垂直).设杆接入电路的电阻为r，导轨电阻不计，重力加速度大小为g，则此过程（）‎ A. 杆的速度最大值为 B. 流过电阻R的电量为 C. 恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量 D. 恒力F做的功与安培力做的功之和大于杆动能的变化量 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】设杆的速度最大值为v，此时杆所受的安培力为，而且杆受力平衡，则有F=FA+μmg，解得，．故A错误。流过电阻R的电荷量为．故B错误。根据动能定理得：恒力F做的功、摩擦力做的功、安培力做的功之和等于杆动能的变化量，而摩擦力做负功，安培力也做负功，则知恒力F做的功与摩擦力做的功之和大于杆动能的变化量，恒力F做的功与安培力做的功之和大于杆动能的变化量。故C错误，D正确。故选D。‎ ‎7.两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的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，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. 金属棒的速度为v时．所受的安培力大小为F =‎ C. 金属棒向下运动时，流过电阻R 的电流方向为a→b D. 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】AB ‎【解析】‎ 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，其加速度应等于重力加速度g，故A正确；金属棒速度为v时，安培力大小为F=BIL，电流：，联立可得：‎ ‎，故B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C错误；金属棒下落过程中，由能量守恒定律知，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（速度不为零时）以及电阻R上产生的热量，故D错误。所以AB正确，CD错误。‎ ‎8.光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图所示，抛物线的方程为y＝x2，其下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y＝a的直线(图中的虚线所示)，一个质量为m的小金属块从抛物线y＝b(b＞a)处以速度v沿抛物线下滑，假设抛物线足够长，则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量是(　　)‎ A. mgb B. mv2‎ C. mg(b－a)‎ D. mg(b－a)＋mv2‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ 试题分析：圆环最终在y=a以下来回摆动，以y=b（b＞a）处为初位置，y=a处为末位置，知末位置的速度为零，在整个过程中，重力势能减小，动能减小，减小的机械能转化为内能，根据能量守恒得，Q=mg（b﹣a）+mv2．故D正确，A、B、C错误．‎ 故选D．‎ ‎9.如图所示的电路中，D1和D2是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其电阻值与R相同。在电键接通和断开时，灯泡D1和D2亮暗的顺序是（ ）‎ A. 接通时D1先达最亮，断开时D1后灭 B. 接通时D2先达最亮，断开时D2后灭 C. 接通时D1先达最亮，断开时D2后灭 D. 接通时D2先达最亮，断开时D1后灭 ‎【答案】A ‎【解析】‎ 电键接通瞬间，电路中立即产生电流，但线圈中产生自感电动势，阻碍电流的增加，故开始时通过灯泡D1的电流较大，故灯泡D1较亮；电路中自感电动势阻碍电流的增加，但不能阻止电流增加，电流稳定后，两个灯泡一样亮，即D1灯泡亮度逐渐正常，电键断开瞬间，电路中电流要立即减小零，但线圈中会产生很强的自感电动势，与灯泡D1构成闭合回路放电，故断开时D1后灭，故A正确，BCD错误，故选A；‎ 点睛：本题考查了通电自感和断电自感，关键是明确线圈中自感电动势的作用是阻碍电流的变化，但不能阻止电流变化.‎ ‎10.如图所示，电阻不计的平行金属导轨固定在一绝缘斜面上，两相同的金属导体棒a、b垂直于导轨静止放置，且与导轨接触良好，匀强磁场垂直穿过导轨平面．现用一平行于导轨的恒力F作用在a的中点，使其向上运动．若b始终保持静止，则它所受摩擦力可能(　　)‎ A. 为0 B. 先减小后不变 C. 等于F D. 先增大再减小 ‎【答案】AB ‎【解析】‎ 本题主要考查电磁感应和力学综合运用。棒a受到恒力F和重力、弹力及摩擦力的作用,在沿斜面方向上棒a先做加速度减小的加速运动，最后做匀速运动，电路中的电动势先增大后不变，所以b棒受到的安培力也先增大后不变，有平衡可知选项AB正确；CD错误。‎ ‎11.如图所示,甲图中A. B为两个相同的环形线圈,共轴并靠近放置,A线圈中通如图乙所示的交变电流i,则( )‎ A. 从0到t1时间内A. B两线圈吸引 B. 从t2到t3时间内A. B两线圈中电流方向相反 C. t1时刻两线圈间作用力最大 D. t2时刻两线圈间的吸引力为零 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】在0到t1时间内，若设顺时针（从左向右看）方向为正，则线圈A电流方向顺时针且大小增大，所以根据右手螺旋定则可判定穿过线圈B方向向右的磁通量大小增大，由楞次定律可知，线圈B的电流方向逆时针方向，因此A、B中电流方向相反，出现相互排斥现象，故A错误；在t2到t3时间内，若设顺时针方向（从左向右看）为正，则线圈A电流方向逆时针且大小增大，所以根据右手螺旋定则可判定穿过线圈B方向向左的磁通量大小增大，由楞次定律可知，线圈B的电流方向顺时针方向，因此A、B中电流方向相反，故B正确；由题意可知，在t1时刻，线圈A中的电流最大，而磁通量的变化率是最小的，所以线圈B感应电流也是最小，因此两线圈间作用力为零，故C错误；在t2时刻，线圈A中的电流最小，而磁通量的变化率是最大的，所以线圈B感应电流也是最大，但A、B间的相互作用力为零，故D 正确；故选BD。‎ ‎12.如图,M为半圆形导线框,圆心为OM;N是圆心角为直角的扇形导线框,圆心为ON;两导线框在同一竖直面(纸面)内;两圆弧半径相等;过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场,磁场方向垂直于纸面。现使线框M、N在t=0时从图示位置开始,分别绕垂直于纸面、且过OM和ON的轴,以相同的周期T逆时针匀速转动,则()‎ A. 两导线框中均会产生正弦交流电 B. 两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等 C. 两导线框中感应电流的周期都等于T D. 在时刻，两导线框中产生的感应电动势相等 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】半径切割磁感线产生的感应电动势E=BLω =BL2ω，由于匀速转动，所以进入时，电动势是恒定的，两导线框中均不会产生正弦交流电，故A错误。由半径切割分段分析知道：M线框在转一周内感应电动势的变化是恒正、恒正、恒负、恒负。N线框的变化是恒正、零、恒负、零，所以两导线框的周期相等，都为T，则C正确。根据有效值的定义：对M线框，，对N线框，只有一半时间有感应电流，，两式对比得到：IM=IN，故B错误。在t＝时刻，对M导线框，感应电动势为BL2ω，对N导线框，感应电动势也为BL2ω，两导线框中产生的感应电动势相等，故D正确；故选CD。‎ 二、填空题(每空2分,共6分)‎ ‎13.如图，金属环A用轻线悬挂，与长直螺线管共轴，并位于其左侧。若变阻器滑片P向左移动，则金属环A将向___________（填“左”或“右”）运动，并有___________（填“收缩”或“扩张”）趋势。‎ ‎【答案】 (1). 左， (2). 收缩 ‎【解析】‎ 试题分析：变阻器滑片P向左移动，电阻变小，电流变大，据楞次定律，感应电流的磁场方向与原电流磁场方向相反，故相互排斥，则金属环A将向左运动，因磁通量增大，金属环A有收缩趋势。‎ 考点：楞次定律 ‎14.图为“研究电磁感应现象”的实验装置。如果副线圈两端不接任何元件，则副线圈电路中将___.‎ A. 因电路不闭合，无电磁感应现象 B. 有电磁感应现象，但无感应电流，只有感应电动势 C. 不能用楞次定律判断感应电动势方向 D. 可以用楞次定律判断感应电动势方向 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】如果副线圈B两端不接任何元件，线圈中仍有磁通量的变化，仍会产生感应电动势，只是不会有感应电流，可根据楞次定律来确定感应电动势的方向．故BD 正确，AC错误；故选BD.‎ 三、计算题（15、16各10分；17题14分，共34分。请写出必要的文字说明和解题过程）‎ ‎15.发电机转子是匝数n=100，边长L=20cm的正方形线圈，其置于磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，绕着垂直磁场方向的轴以ω=100π(rad／s)的角速度转动，当转到线圈平面与磁场方向垂直时开始计时.线圈的电阻r=1Ω，外电路电阻R=99Ω.试求：‎ ‎(1)写出交变电流瞬时值表达式；‎ ‎(2)外电阻上消耗的功率；‎ ‎(3)从计时开始，线圈转过过程中，通过外电阻的电荷量是多少?‎ ‎【答案】（1）i=6.28sin100πt   （2）1.95×103W  （3）1×10-2C ‎【解析】‎ 试题分析： （1）电动势的最大值：Em=nBωL2=200π=628（V）‎ 根据闭合电路欧姆定律得 Im==6．28A 故交变电流瞬时值表达式：i=6．28sin100πt ‎（2）电流的有效值I=‎ 由P=I2R得外电阻上的消耗功率： P=（）2R=1．95×103W ‎（3）从计时开始到线圈转过过程中，平均感应电动势由E=n得 平均电流：=/（ R+r）=nBL2／2（R+r）·Δt 通过外电阻的电荷量：q=·Δt= nBL2／2（R+r）=1×10-2C 考点：交流电；法拉第电磁感应定律 ‎16.如图所示,固定于水平桌面上的金属框架cdef,处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒ab 搁在框架上,可无摩擦滑动.此时构成一个边长为L的正方形,棒的电阻为r,其余部分电阻不计.开始时磁感应强度为.‎ ‎（1）若保持磁感应强度不变,欲使ab在水平外力F作用下向右以匀速运动,则F的大小,方向如何?‎ ‎（2）若从t=0时刻起,磁感应强度均匀增加,每秒增加量为k ,同时保持棒静止,求棒中的感应电流大小和方向.‎ ‎（3）若t=0时刻起,磁感应强度逐渐减小,当棒以恒定速度v向右做匀速运动时,可使棒中不产生感应电流,则磁感应强度怎样随时间变化?(写出B与t的关系式)‎ ‎【答案】（1），方向水平向右． （2），方向为逆时针 （3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）对棒受力分析，外力与安培力相平衡，而安培力的大小为F=B0IL 法拉第电磁感应定律，得切割感应电动势为E=B0Lv0‎ 闭合电路欧姆定律得，‎ 由上综合而得，，‎ 根据右手定则可知，安培力的方向水平向左，因此外力的方向水平向右．‎ ‎（2）由题得：磁感应强度B的变化率=kT/s，由法拉第电磁感应定律知：‎ 回路中感应电动势 ‎ 感应电流    ‎ 根据楞次定律知感应电流方向为逆时针，即由b→a→d→e．‎ ‎（3）为了使棒中不产生感应电流，则回路中总磁通量不变．t=0时刻，回路中磁通量为B0L2‎ 设t时刻磁感应强度为B，此时回路中磁通量为BL（L+vt）‎ 应有  BL（L+vt）=B0L2‎ 则 磁感应强度随时间的变化规律是 ‎17.如图所示，质量为M的导体棒ab，垂直放在相距为L 的平行粗糙金属导轨上，金属棒和导轨之间的动摩擦因数为。导轨平面与水平面的夹角为，并处于磁感应强度大小为B方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，左侧是水平放置间距为d的平行金属板，R和表示定值电阻和滑动变阻器的阻值，不计其他电阻．‎ ‎（1）调节释放导体棒，当棒沿导轨匀速下滑时，求通过棒的电流I及棒的速率v．‎ ‎（2）改变，待棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为m带电量为+q的微粒水平射入金属板间，若它能匀速通过，求此时的．‎ ‎【答案】（1）；；（2）‎ ‎【解析】‎ ‎(1)对ab匀速下滑时：Mgsinθ=BIl 解得通过棒的电流为：‎ 由I=‎ 联立解之得： ‎ ‎(2)对板间粒子有：q =mg 根据欧姆定律得Rx=‎ 联立解之得：‎