【物理】黑龙江省牡丹江市第三高级中学2019-2020学年高二上学期期末考试试题（解析版）

【物理】黑龙江省牡丹江市第三高级中学2019-2020学年高二上学期期末考试试题（解析版）

‎2019--2020学年度第一学期期末考试 高二物理试卷 ‎（考试时间:90分钟 分值:100分）‎ I卷 一、单项选择题（共12题，每题的四个选项中只有一个选项正确，每题3分，共36分）‎ ‎1.首先发现电磁感应现象的科学家是(　　 )‎ A. 法拉第 B. 麦克斯韦 C. 安培 D. 奥斯特 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】英国物理学家法拉第最早发现了电磁感应现象，故A正确，BCD错误，故选A。‎ ‎2.下列现象中为了防止涡流危害的是（ ）‎ A. 金属探测器 B. 变压器中用互相绝缘的硅钢片叠压成铁芯 C. 用来冶炼合金钢的真空冶炼炉 D. 磁电式仪表的线圈用铝框做骨架 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．金属探测器中变化电流遇到金属物体，在金属物体上产生涡流，故A错误；‎ B．变压器中用互相绝缘的硅钢片叠压成铁芯，是为了防止涡流，而不是利用涡流，故B正确；‎ C．真空冶炼炉是线圈中的电流做周期性变化，在冶炼炉中产生涡流，从而产生大量的热量。故C错误；‎ D．铝框做骨架，当线圈在磁场中转动时，导致铝框磁通量变化，从而产生感应电流，出现安培阻力，使其很快停止摆动。而塑料做骨架达不到此作用，故D错误。‎ 故选B。‎ ‎3.下列有关传感器的判断正确的是（ ）‎ A. 传感器是将电学量（电压、电流等）转化成非电学量（压力、温度、位移等）的装置 B. 把霍尔元件放入磁场中，由于电磁感应现象，在元件的电极间产生感应电动势 C. 金属热电阻的电阻率随温度升高而减小 D. 干簧管是一种能够感知磁场的传感器 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．传感器是将非电学量（压力、温度、位移等）转化成电学量（电压、电流等）的装置，故A错误；‎ B．把霍尔元件放入磁场中，载流子在洛伦兹力的作用下偏转，使霍尔元件的上、下两面出现电势差，故B错误；‎ C．金属热电阻的阻值率随温度的升高而增大，故C错误；‎ D．干簧管是磁控开关，故D正确。‎ 故选D。‎ ‎4.面积为0.5m2的线圈放在磁感应强度为2×10-2 T的匀强磁场中，磁场方向与线圈平面的夹角是，那么穿过这个线圈的磁通量为（ ）‎ A. 1.0Wb B. 0.5×10-1 Wb C. 0.5×10-2 Wb D. 1.0×10-2 Wb ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】在匀强磁场中，当线圈与磁场方向成角，则穿过线圈的磁通量 故选C。‎ ‎5.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势如图，则( )‎ A. t1时刻线圈中磁通量为零 B. t2时刻线圈通过中性面 C. t3时刻线圈中电流方向改变 D. t4时刻线圈中磁通量变化率最小 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A、t1时刻感应电动势为零，磁通量最大．故A错误．‎ B、t2时刻感应电动势最大，线圈平面与中性面垂直．故B错误．‎ C、t3时刻线圈通过中性面，线圈中电流方向改变．故C正确．‎ D、t4时刻线圈中感应电动势最大，磁通量变化率最大．故D错误．‎ 故选C ‎6.如图的电路中，理想变压器匝数比n1：n2=1:2，R是规格为“220V、1100W”的用电器，电表均为理想电表．当用电器正常工作时，电压表和电流表的示数分别为（　　 ）‎ A. 110V、10A B. 110V、2.5A C. 440V、2.5A D. 440V、10A ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】用电器正常工作时，副线圈两端的电压，输出功率，根据电压与匝数成正比，有 代入数据得 解得 根据输入功率等于输出功率，有：‎ 得 故A正确，BCD错误。‎ 故选A。‎ ‎7.如图所示，一个矩形线框，自有边界的匀强磁场上方某一高度下落，进入磁场时，导线框平面与磁场方向垂直，则在进入磁场时，导线框不可能做的运动的是（ ）‎ A. 变加速下落 B. 变减速下落 C. 匀速下落 D. 匀加速下落 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】线框进入磁场过程中受到的安培力 AD．如果，线框向下做加速运动，由牛顿第二定律得：‎ 解得 由于速度v增大，a减小，线框向下做变加速运动，故A正确，D错误；‎ B．如果，线框受到的合力向上，线框向下做减速运动，由牛顿第二定律得：‎ 解得 由于速度v减小，a减小，线框向下做变减速运动，故B正确；‎ C．如果，线框将向下做匀速直线运动，故C正确。‎ 故选D。‎ ‎8.如图所示灯泡L1、L2、L3‎ 分别与电容器、线圈、电阻相连，当交流电电压为220V，频率为50Hz时，灯泡亮度相同．若保持交流电电压不变，只将频率改变为60Hz，则（　　）‎ A. L1、L2、L3亮度都比原来亮 B. 只有L1的亮度比原来亮 C. 只有L2的亮度比原来亮 D. 只有L3的亮度比原来亮 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】三个支路电压相同，当交流电频率变大时，电感的感抗增大，电容的容抗减小，电阻所在支路对电流的阻碍作用不变，所以流过L1的电流变大，流过L2的电流变小，流过L3的电流不变。故A、C、D错误，B正确。‎ 故选B ‎9.如图所示，理想变压器原线圈接在正弦交变电压上，副线圈通过输电线连接两只相同的灯泡L1、L2，输电线的等效电阻为R，在图示状态下，开关S是断开的，当开关S闭合时，下列说法正确的是（ ） ‎ A. 副线圈两端输出电压减小 B. 等效电阻R两端的电压减小 C. 通过灯泡L1的电流减小 D. 原线圈中的电流减小 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．理想变压器的输出电压是由输入电压和匝数比决定的，由于输入电压和匝数比不变，所以副线圈的输出的电压也不变，故A错误；‎ B．当s接通后，两个灯泡并联，电路的电阻减小，副线圈的电流变大，所以通过电阻R的电流变大，等效电阻R两端的电压增大，故B错误；‎ C．副线圈的电流变大，所以通过电阻R的电流变大，电压变大，那么并联部分的电压减小，所以通过灯泡L1的电流减小，故C正确；‎ D．由于变压器的输入的功率和输出的功率相等，由于副线圈的电阻减小了，输出的功率变大了，所以原线圈的输入的功率也要变大，因为输入的电压不变，所以输入的电流要变大，故D错误。‎ 故选C。‎ ‎10. 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】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．‎ ‎11. 下图中两个电路是研究自感现象的电路，对实验结果的描述正确的是(　　)‎ ‎①接通开关时，灯P2立即就亮，P1稍晚一会儿亮；②接通开关时，灯P1立即就亮，P2稍晚一会儿亮；③断开开关时，灯P1立即熄灭，P2稍晚一会儿熄灭；④断开开关时，灯P2立即熄灭，P1稍晚一会儿熄灭．‎ A. ①③ B. ①④ C. ②③ D. ②④‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ 试题分析：左图中，接通开关时，由于线圈阻碍电流的增加，故P1稍晚一会儿亮；断开开关时，虽然线圈中产生自感电动势，但由于没有闭合回路，灯P1‎ 立即熄灭；右图中，线圈和灯泡并联，接通开关时，由于线圈阻碍电流的增加，故灯泡可以立即就亮，但电流稳定后，灯泡会被短路而熄灭；断开开关时，线圈中产生自感电动势，通过灯泡构成闭合回路放电，故P2稍晚一会儿熄灭；故①③正确，②④错误；故选A．‎ 考点：自感现象 ‎【名师点睛】线圈中电流发生变化时，会产生自感电动势，阻碍电流的变化，起到延迟电流变化的作用，遵循“增反减同”的规律；通电自感中，与线圈串联的灯泡稍晚一会儿亮，与灯泡并联的灯泡立即就亮；断电自感中，与线圈构成闭合回路的灯泡会稍晚一会儿熄灭．‎ ‎12.如图所示，间距为L的竖直平行金属导轨MN、PQ上端接有电阻R，质量为m、电阻为r的金属杆ab，跨在平行导轨上，垂直导轨平面的水平匀强磁场的磁感应强度为B，不计导轨电阻及一切摩擦，且ab与导轨接触良好．若金属棒ab在竖直向上的外力F作用下以速度V匀速上升，则以下说法正确的是（　 　）‎ A. a、b两点间的电压为BLV B. b端电势高于a端电势 C. 作用在金属棒ab上的各个力的合力做功等于零 D. 拉力F所做的功等于电路中产生的热量 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．ab棒切割磁感线产生的电动势为，ab棒相当于电源，由于电源有内阻，所以ab棒两端电压小于，故A错误；‎ B．由于ab棒匀速上升，由右手定则可知，a端电势更高，故B错误；‎ C．由于ab棒匀速上升，由动能定理可知，作用在金属棒ab上的各个力的合力做功等于零，故C正确；‎ D．根据功能关系可知，拉力F做的功等于重力势能的增加量和电路中产生的热量之和，故D错误。故选C。‎ 二、多项选择题（共5题，每题4分，在每小题的四个选项中，有两个或多个选项正确，选全的得4分，错选不给分，少选给2分，共20分）‎ ‎13.在电磁感应现象中，下列说法正确的是 ( )‎ A. 感应电流的磁场总是阻碍原来磁场的变化 B. 感应电流的磁场方向总是与引起它的磁场方向相反 C. 穿过闭合电路的磁通量越大，电路中的感应电流也越大 D. 穿过电路的磁通量变化越快，电路中的感应电动势也越大 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】根据楞次定律可知：感应电流的磁场总是阻碍原来磁场的变化，故A正确．由楞次定律可知：原磁通量减小时，感应电流的磁场方向与引起它的磁场方向相同，故B错误．穿过闭合电路的磁通量越大，但磁通量变化率不一定越大，所以根据法拉第电磁感应定律知感应电动势不一定越大，感应电流也就不一定越大．故C错误．穿过电路的磁通量变化越快，磁通量变化率越大，根据法拉第电磁感应定律知感应电动势也越大．故D正确．故选AD．‎ ‎【点睛】解决本题的关键是理解并掌握楞次定律和法拉第电磁感应定律，要注意感应电动势与磁通量变化率成正比，而不是与磁通量和磁通量变化量成正比．‎ ‎14.一个阻值为2 Ω的线圈在匀强磁场中转动，产生的交变电动势为，当该线圈与一阻值为8Ω的电阻组成闭合回路时，下列说法正确的是(　　)‎ A. t＝0时，线圈平面位于中性面 B. t＝0时，穿过线圈的磁通量为0‎ C. 电阻的热功率为16 W D. 用电压表测路端电压时读数为11.3 V ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】因为电动势的表达式是正弦函数，所以是从中性面开始计时的，故A正确；t=0时，线圈处于中性面，线圈平面与磁场垂直，磁通量最大，故B错误；由题意可知，电动势的有效值为10V，所以电路中的电流为：，所以电阻的热功率为，故C错误；用电压表测路端电压时读数为U=IR=8V，故D错误．故选A．‎ ‎【点睛】本题考查了交流电的描述，根据交流电的表达式，可知知道其最大值，以及线圈转动的角速度等物理量，知道电动势的表达式是正弦函数，从中性面开始计时的，此时磁通量最大，根据求解电功率，电压表和电流表测量的都是有效值．‎ ‎15.如图为远距离输电的示意图，若电厂输出电压u =220sin100pt（V），则下列表述正确的是（ ）‎ A. U1＜U2 ，U3＞U4‎ B. 电厂输出电压的有效值U1＝220V C. 若电厂输电功率不变，将U2提高为原来的10倍，输电线上损失的功率为原来的 D. 用户得到的交变电流频率为25Hz ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．电厂发出的电，经过升压变压器进行升压，后经过降压变压器降压后输送给用户，所以 故A正确；‎ B．根据有效值与最大值的关系可知 故B错误；‎ C．若U2提高为原来的10倍，由公式 则电流为原来的，根据可知，输电线上损失的功率为原来的，故C正确；‎ D．由题意可知，‎ 输电过程中功率不变，所以用户得到的交流电的频率仍为50Hz，故D错误。‎ 故选AC。‎ ‎16.如图所示，光滑固定金属导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放于导轨上，形成一个闭合回路，当条形磁铁从高处下落接近回路的过程中，下列说法正确的是(　　)‎ A. P、Q将相互远离 B. P、Q将相互靠近 C. 磁铁的加速度小于g D. 磁铁的加速度仍为g ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．当一条形磁铁从高处下落接近回路时，穿过回路的磁通量增加，根据楞次定律：感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化，可知，P、Q将互相靠拢，回路的面积减小一点，使穿过回路的磁场减小一点，起到阻碍原磁通量增加的作用，故A错误，B正确；‎ CD．由楞次定律中的来去拒留可知，磁铁受到向上的安培力作用，所以合力小于重力，磁铁的加速度一定小于g，故C正确，D错误。‎ 故选BC。‎ ‎17.如图所示，闭合的矩形导体线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO′匀速转动，沿着OO′方向观察，线圈沿逆时针方向转动．已知匀强磁场的磁感应强度为B，线圈匝数为n，ab边的边长为l1，ad边的边长为l2，线圈电阻为R，转动的角速度为ω，则当线圈转至图示位置时(　　)‎ A. 线圈中感应电流的方向为abcda B. 线圈中的感应电动势为2nBl2ω C. 穿过线圈的磁通量随时间的变化率最大 D. 线圈ad边所受安培力的大小为 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】根据右手定则，线圈中感应电流的方向为adcba，故A错；当线圈转至图示位置时，线圈中感应电动势应为最大值Em=nBl1l2ω ‎，此时，穿过线圈磁通量随时间的变化率最大，B错，C对；线圈ad边所受安培力的大小，D对．‎ II卷 三、填空题（共5题、每空2分、共20分）‎ ‎18.通过如图实验可以探究产生感应电流的条件。（以下三空均填“偏转”或“不偏转”）‎ ‎（1）接好电路，合上开关瞬间，电流表指针________‎ ‎（2）电路稳定后，电流表指针_______；迅速移动滑动变阻器的滑片，电流表指针________‎ ‎【答案】 (1). 偏转 (2). 不偏转 偏转 ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1]接好电路，合上开关瞬间，穿过大线圈磁通量增加，电流表指针偏转；‎ ‎(2)[2][3]电路稳定后，穿过大线圈的磁通量不变，电流表指针不偏转；迅速移动滑动变阻器的滑片，穿过大线圈的磁通量变化，电流表指针偏转。‎ ‎19.如图是一个阻值为2Ω的电阻的交变电流图象，根据图象可求出它的频率为________Hz，在一个周期内电阻的电热为________J．‎ ‎【答案】 (1). 5 (2). 40‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】[1]由图像可知，交变电流的周期为0.2s，则频率为 ‎[2]由图可知，电流的有效值 一个周期内电阻的电热为 ‎20.有一面积为150cm2的金属环，电阻为0.1Ω，在环中100cm2的同心圆面上存在如图（b）所示的变化的磁场，在0.1s到0.2s的时间内环中感应电流为 ，流过的电荷量为 ．‎ ‎【答案】0.1A，0.01C ‎【解析】‎ ‎【详解】由b图得：=T/s=1T/s 由法拉第电磁感应定律可得：感应电动势：‎ E==S=1×100×10﹣4V=0.01V；‎ 感应电流：I==A=0.1A，‎ 通过圆环横截面的电荷量：q=It=0.1×（0.2﹣0.1）C=0.01C；‎ 故答案为0.1A，0.01C ‎21.通过某电阻的周期性交变电流的图象如图，则该交流电的有效值为 ．‎ ‎【答案】3A ‎【解析】‎ ‎【详解】交流电的有效值是根据电流的热效应去求，设有效值为,则：代入数据得，解得=3A ．‎ ‎22.如图所示，放置在水平桌面上的平行光滑金属框架宽为0.6m，金属棒ab垂直框架两边放置，电阻R＝1Ω，金属棒ab的电阻r＝0.2Ω，其余电阻不计，整个装置处于竖直向下的的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.5T，当ab棒以4m/s的速度匀速向右运动时，ab棒中的电流大小为________A，维持金属棒ab匀速运动所需的外力大小为______ N。‎ ‎【答案】 (1). 1 (2). 0.3‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】[1]根据法拉第电磁感应定律，由闭合电路欧姆定律，联立代入数据得 ‎[2]ab棒所受的安培力为 由于ab棒匀速，所以由平衡可知，维持金属棒ab匀速运动所需的外力大小为0.3N。‎ 四、计算题（共2题，每题12分，共24分）‎ ‎23.如图所示，线圈abcd的面积S=0.05m2，共100匝，线圈总阻值r=1Ω，外接电阻R=9Ω，匀强磁场的磁感应强度T，当线圈以ω=10π rad/s绕垂直于磁场的轴匀速转动时.求：‎ ‎（1）从中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；‎ ‎（2）电压表和电流表的示数各是多少；‎ ‎（3）从中性面开始计时，线圈转过角的过程中，通过电阻R的电荷量是多少.‎ ‎【答案】(1)e=100sin10πt（V）(2) (3) ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)感应电动势最大值为 Em =NBSω=100V 瞬时值表达式 e =Emsinωt=100sin10πt（V）‎ ‎(2)电动势的有效值为 电流表示数 电压表示数 ‎(3)电量 ‎24.如图所示，足够长的平行光滑U形导轨倾斜放置，所在平面的倾角θ＝37°，导轨间的距离L＝1.0m，下端连接R＝1.6 Ω的电阻，导轨电阻不计，所在空间存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度B＝1.0T．质量m＝0.5kg、电阻r＝0.4Ω的金属棒ab垂直置于导轨上，现用沿导轨平面且垂直于金属棒、大小为F＝5.0N的恒力使金属棒ab从静止开始沿导轨向上滑行，当金属棒滑行s＝2.8m后速度保持不变．求：(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g＝10m/s2)‎ ‎(1)金属棒匀速运动时的速度大小v；‎ ‎(2)金属棒从静止到刚开始匀速运动的过程中，电阻R上产生的热量QR.‎ ‎【答案】(1)4m/s(2)1.28J ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)根据法拉第电磁感应定律，得感应电动势为：‎ E=BLv 根据闭合电路的欧姆定律，得感应电流为：‎ 导体棒受到的安培力为：‎ 导体棒做匀速运动，处于平衡状态，由平衡条件得：‎ 代入数据解得：‎ v=4m/s ‎(2)金属棒运动过程，由能量守恒定律得：‎ 电阻R产生的热量为：‎ 代入数据解得：‎ J