【物理】北京市十一学校2019-2020学年高二下学期期中考试试题（解析版）

【物理】北京市十一学校2019-2020学年高二下学期期中考试试题（解析版）

‎2019—2020学年度第二学期期中高二年级物理试卷 一、单项选择题 ‎1.首先发现电磁感应现象的物理学家是 A. 法拉第 B. 库仑 ‎ C. 牛顿 D. 爱因斯坦 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 法拉第发现了电磁感应现象，故A正确；‎ B. 库仑发现了电荷之间的相互作用力的规律，即库仑定律，故B错误；‎ C. 牛顿的三大定律，因此牛顿对力学的贡献非常大，故C错误；‎ D. 爱因斯坦的质能方程和量子力学方面有着重大贡献，故D错误．‎ 故选A ‎2.图 是一正弦式交变电流的电压图像。从图像可知电压的最大值和频率分别为（　　）‎ A. 40V，100 Hz B. 20V，100 Hz ‎ C. 40V，50 Hz D. 20V，50 Hz ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】从图像可知电压的最大值为20V；周期为0.02s，频率为。‎ 故选D。‎ ‎3.如图所示，在垂直于纸面足够大范围内的匀强磁场中，有一个矩形线圈 abcd，线圈平面与磁场垂直，O1O2是线圈的对称轴。应使线圈怎样运动才能使其中产生感应电流（　　）‎ A. 向左或向右平动 B. 向上或向下平动 C. 垂直于纸面向里平动 D. 绕 O1O2 转动 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】ABC．由题可知该磁场是匀强磁场，线圈的磁通量为：Φ=BS，S为垂直于磁场的有效面积，无论线圈向左或向右平动，还是向上或向下平动，或者垂直于纸面向里平动，线圈始终与磁场垂直，有效面积不变，因此磁通量一直不变，所以无感应电流产生，故ABC错误； D．当线圈绕O1O2轴转动时，在转动过程中，线圈与磁场垂直的有效面积在不断变化，因此磁通量发生变化，故有感应电流产生，故D正确。 故选D。‎ ‎4.如图所示，一理想变压器，当原线圈两端接 U1=220V 的正弦式交变电压时，副线圈两端的电压 U2=55V。则可以判断原、副线圈的匝数之比为（　　）‎ A. 4∶1 B. 1∶‎4 ‎C. 2∶1 D. 1∶2‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】由理想变压器的变压比：可得，原、副线圈的匝数之比 故A正确，BCD错误。 故选A。‎ ‎5.如图，在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，金属杆MN在平行金属导轨上以速度v向右匀速滑动，MN中产生的感应电动势为El，若磁感应强度增为2B，其他条件不变，MN中产生的感应电动势变为E2．则通过电阻R的电流方向及E1与E2之比El∶E2分别为 A. c→a，2∶1 B. a→c，2∶‎‎1 ‎ C. a→c，1∶2 D. c→a，1∶2‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ 试题分析：由楞次定律判断可知，MN中产生的感应电流方向为N→M，则通过电阻R的电流方向为a→c．‎ MN产生的感应电动势公式为E=BLv，其他条件不变，E与B成正比，则得El：E2=1：2．故选C．‎ 考点：楞次定律；感应电动势 ‎【名师点睛】本题关键要掌握楞次定律和切割感应电动势公式E=BLv，并能正确使用，属于基础题．‎ ‎6.如图所示，把电阻R、电感线圈L、电容器C并联接到一交流电源上，三个电流表的示数相同．若保持电源电压大小不变，而将频率减小，则三个电流表的示数I1、I2、I3的大小关系是 A. I1=I2=I3 B. I1＞I2＞I‎3 ‎ C. I2＞I1＞I3 D. I3＞I1＞I2‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】电感线圈的特点是通低频阻高频，电容器的特点是通高频阻低频，所以当频率减小时通过线圈的电流增大，通过电容器的电流减小，而通过电阻的电流不变，即I2＞I1＞I3．故选C.‎ ‎7.如图1所示，100匝的线圈（图中只画了2 匝）两端A、B 与一个理想电压表相连。线圈内有指向纸内方向的匀强磁场，线圈中的磁通量在按图2所示规律变化。下列说法正确的是 A. A端应接电压表正接线柱，电压表的示数为150V B. A端应接电压表正接线柱，电压表的示数为50.0V C. B端应接电压表正接线柱，电压表的示数为150V D. B端应接电压表正接线柱，电压表的示数为50.0V ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】线圈相当于电源，由楞次定律可知A相当于电源的正极，B相当于电源的负极。故A应该与理想电压表的正接线柱相连。由法拉第电磁感应定律得：‎ A．A端应接电压表正接线柱，电压表的示数为150V，与结论不相符，选项A错误；‎ B．A端应接电压表正接线柱，电压表的示数为50.0V，与结论相符，选项B正确；‎ C．B端应接电压表正接线柱，电压表的示数为150V，与结论不相符，选项C错误；‎ D．B端应接电压表正接线柱，电压表的示数为50.0V，与结论不相符，选项D错误；‎ 故选B.‎ ‎8. 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．‎ ‎9.老师做了一个物理小实验让学生观察：一轻质横杆两侧各固定一金属环，横杆绕中心点自由转动，老师拿一条形磁铁插向其中一个小环，后又取出插向另一个小环，同学们看到的现象是（　　）‎ A. 磁铁插向左环，横杆发生转动，从上方向下看，横杆顺时针转动；‎ B. 磁铁插向右环，横杆发生转动，从上方向下看，横杆逆时针转动；‎ C. 无论磁铁插向左环还是右环，横杆都不发生转动；‎ D. 无论磁铁插向左环还是右环，横杆都发生转动。‎ ‎【答案】B ‎【解析】左环不闭合，磁铁插向左环时，不产生感应电流，环不受力，横杆不转动；右环闭合，磁铁插向右环时，环内产生感应电流，环受到磁场的作用，横杆转动，根据“来拒去留”可知，从上方向下看，横杆逆时针转动。故选B。‎ ‎10.在空间存在着竖直向上的各处均匀的磁场，将一个不变形的单匝金属圆线圈放入磁场中，规定线圈中感应电流方向如图甲所示的方向为正．当磁场的磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示时，图丙中能正确表示线圈中感应电流随时间变化的图线是（ ）‎ ‎ ‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ 试题分析：根据法拉第电磁感应定律，由于线圈面积不变，所以感应电动势与磁感应强度的变化率即图像的斜率成正比，根据图像，感应电动势为定值，感应电流为定值，感应电动势为0，感应电流为0，感应电动势为定值而且是感应电动势的一半，感应电流也是感应电流的一半，对照选项CD错．根据楞次定律向上的磁通量增大，感应电流沿正方向，选项A错B对．‎ 考点：电磁感应定律 楞次定律 二、多项选择题 ‎11.下图中的电流 I 随时间t变化的图像中，表示交流电的是（　　）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】BCD ‎【解析】‎ ‎【详解】交流电是指电流的方向发生变化的电流，电流的大小是否变化对其没有影响，电流的方向变化的是BCD，故BCD是交流电，A是直流电。 故选BCD。‎ ‎12.图甲、图乙是交流发电机示意图，线圈ABCD在磁场中匀速转动．下列说法正确的是 ‎ A. 图甲中穿过线圈的磁通量最大，电路中的感应电流最大 B. 图乙中穿过线圈的磁通量为零，电路中的感应电流最大 C. 图甲中穿过线圈的磁通量变化率为零，电路中的感应电流为零 D. 图乙中穿过线圈的磁通量变化率最大，电路中的感应电流为零 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】AC. 图甲中线圈平面与磁感线方向垂直，穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率为零，感应电动势为零，故感应电流为零，故A错误，C正确；‎ BD. 图乙中线圈平面与磁感线方向平行，穿过线圈的磁通量为零，磁通量变化率最大，感应电动势最大，故感应电流最大，故B正确，D错误；‎ 故选BC ‎13.如图所示的电路中，A1和 A2是完全相同的两只灯泡，线圈 L 的电阻可以忽略，下面说法中正确的是（　　）‎ A. 合上开关 S 接通电路时，A2 先亮，A1 后亮，最后一样亮 B. 合上开关 S 接通电路时，A1 和 A2 始终一样亮 C. 断开开关 S 切断电路时，A2 立刻熄灭，A1 过一会才熄灭 D. 断开开关 S 切断电路时，A1、A2 都要延迟一会再熄灭 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．合上开关S接通电路，A2立即亮，线圈对电流的增大有阻碍作用，所以通过A1的电流慢慢变大，最后两灯泡的电压一样大，所以一样亮。故A正确，B错误；‎ CD．断开开关S切断电路时，通过A2的原来的电流立即消失，线圈对电流的减小有阻碍作用，所以通过A1的电流会慢慢变小，并且通过A2，所以两灯泡一起过一会儿熄灭。故C错误，D正确。 故选AD。‎ ‎14.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，原、副线圈两端的电压分别为 U1、U2，通过原、副线圈中的电流分别为I1、I2。若保持n1、n2和U1不变，且闭合开关S后两灯泡均能发光，则下列说法中正确的是 A. ‎ B. ‎ C. 开关S由闭合变为断开，U2将变大 D. 不论开关S闭合或断开，始终有U1I1= U2I2的关系 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．根据单相变压器的电压规律：‎ 解得：‎ 电流规律：‎ 解得：，故A错误，B正确；‎ C．输入电压决定输出电压，根据上述分析可知不论开关闭合还是断开，理想变压器的电压规律始终不变，所以也不变，故C错误；‎ D．理想变压器输入功率等于输出功率：‎ 故D正确。‎ 故选BD。‎ ‎15.如图所示，几位同学在学校的操场上做“摇绳发电”实验：把一条较长电线的两端连在一个灵敏电流计上的两个接线柱上，形成闭合回路．两个同学分别沿东西方向站立，女生站在西侧，男生站在东侧，他们沿竖直方向迅速上下摇动这根电线．假设图中所在位置地磁场方向与地面平行，由南指向北．下列说法正确的是 A. 当电线到最高点时，感应电流最大 B. 当电线向下运动时，B点电势高于A点电势 C. 当电线向下运动时，通过灵敏电流计的电流是从B流向A D. 两个同学沿南北方向站立时，电路中能产生更大的感应电流 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 当“绳”摇到最高点时，绳的速度为零，根据感应电动势E=BLv，感应电动势为零，感应电流为零，故A错误； ‎ B. 当“绳”向下运动时，地磁场向北，根据右手定则判断可知，“绳”中电流从A流向B，所以B点电势高于A点电势，故B正确；‎ C. 根据以上分析，当电线向下运动时，通过灵敏电流计的电流是从B流向A，故C正确； ‎ D. 当两个同学沿南北方向站立时，电线上下运动时，不切割磁感线，不产生感应电流，故D错误．‎ 故选BC 三、填空题 ‎16.为了探究电磁感应现象的产生条件，图中给出了必备的实验仪器．‎ ‎（1）请你用笔画线代替导线，将实验电路连接完整____．‎ ‎（2）正确连接实验电路后，在闭合开关时灵敏电流计的指针发生了偏转．开关闭合后，迅速移动滑动变阻器的滑片，灵敏电流计的指针______偏转（选填“发生”或“不发生”）．断开开关时灵敏电流计的指针______偏转（选填“发生”或“不发生”）．‎ ‎【答案】（1）见答图；（2）发生；发生．‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)原图中已经连接了一部分电路，外面的螺线管已经与电流表相连，故电流表的另一接线柱一定与外面的螺线管的另一接线柱相接，内部的螺线管与滑动变阻器相接，如图所示：‎ ‎（2）当滑片移动时，电路中的电流发生变化，故原磁场发生变化，所以会在线圈中感应出电流来，电流表指针发生偏转，当断开开关时，电路中的电流也发生改变，故电流表的指针也会发生偏转．‎ ‎17.有一正弦式交流，它的瞬时值的表达式为 i＝10sin314tA，那么它的电流的有效值是_____。‎ ‎【答案】‎‎10A ‎【解析】‎ ‎【详解】[1]．电流的有效值是。‎ ‎18.从发电站输出的功率为某一定值 P，输电线的总电阻为 R 保持不变，分别用 110V 和 11kV两种电压输电。忽略变压器损失的电能，则这两种情况下输电线上由电阻造成的电压损失之比为_____。‎ ‎【答案】100:1‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】[1]．输电线路上电流 输电线损失的电压 故采取不同电压损失的电压之比为 ‎19.如图所示，在磁感强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中，放有一边长为L的单匝正方形闭合导线框， 电阻为 R：‎ ‎(1)线圈在位置Ⅱ时的磁通量ф=_____；‎ ‎(2)当线框从位置Ⅰ（线框平面⊥磁感线）匀速转到位置Ⅱ（线框平面∥磁感线）的过程中，若角速度为ω，则线框中的平均感生电动势 E＝_____；‎ ‎(3)当线框由位置Ⅰ转至位置Ⅲ的过程中，通过导线横截面的感生电量q＝_____。‎ ‎【答案】 (1). 0 (2). (3). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1) [1]．线圈在位置Ⅱ时线圈平面与磁感线平行，可知磁通量；‎ ‎(2) [2]．根据感应电动势的定义式，可求得平均感应电动势 ‎(3) [3]．当线框由位置Ⅰ转至位置Ⅲ的过程中产生的感应电动势的平均值 根据闭合电路欧姆定律，则有回路中产生的平均电流为 ‎ ‎ 通过线圈的电荷量为 四、计算题 ‎20.图甲为小型旋转电枢式交流发动机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴 OO’匀速转动。线圈的匝数 n=100、电阻 r=10Ω，线圈的两端经集流环与电阻 R 连接，电阻 R=90Ω， 与 R 并联的交流电压表为理想电表。在 t=0 时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间 t 按图乙所示正弦规律变化。求：‎ ‎(1)该交流电的周期T 和磁通量的最大值фm 是多少？‎ ‎(2)交流发动机产生的电动势的最大值；‎ ‎(3)从甲图开始计时，写出该交流电的电动势瞬时表 达式？‎ ‎(4)电路中交流电压表的示数。‎ ‎【答案】(1) T =6.28×10-2s；Φm= 2×10-2Wb；(2) 200V；(3) e= 200cos100t(V)；(4)127V.‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)由图可知，该交流电的周期T =6.28×10-2s 磁通量的最大值 Φm=BS=2×10-2Wb ‎(2) 交流发电机产生电动势的最大值 Em=nBSω 因为磁通量最大值 Φm=BS=2×10-2Wb 则电动势的最大值 Em＝nBSω＝100×2×10−2×100V=200V ‎(3)开始时磁通量最小，则电动势最大；故表达式 e=Emcosωt=200cos100t(V)；‎ ‎(4) 电动势的有效值 电压表示数为 ‎21.如图所示，足够长的 U 形光滑导体框水平放置，宽度为 L，一端连接的电阻为 R。导体框所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。电阻为r的质量为 m 的导体棒 MN放在导体框上，其长度恰好等于导体框的宽度，且相互接触良好。其余电阻均可忽略不计。在水平拉力作用下，导体棒向右匀速运动，速度大小为 v：‎ ‎(1)请根据法拉第电磁感应定律推导导体棒匀速运动时产生的感应电动势的大小 E=BLv；‎ ‎(2)求回路中感应电流 I大小和方向；‎ ‎(3)若在某个时刻撤去拉力，请在图中定性说明 MN杆的运动情况，并画出撤去拉力后导体棒运动的 v-t 图像；‎ ‎(4)在撤去拉力后，电阻R产生的焦耳热QR。‎ ‎【答案】(1)见解析；(2) ，电流方向由N到M； (3) 导体棒做加速度逐渐减小的减速运动，最终速度减为0；图像见解析； (4)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)根据法拉第电磁感应定律 ‎ ‎ MN与导轨组成闭合回路匝数n=1，△t内MN运动的距离 ‎△x=v△t 闭合回路 ‎△Φ=B△xL 代入得 E=BLv ‎(2) MN运动产生电动势 E=BLv 根据闭合电路欧姆定律 ‎ ‎ 得 由右手定则可知，电流方向由N到M；‎ ‎(3)撤去拉力后，导体棒在安培力作用下做加速度逐渐减小的减速运动，最终速度减为0，v-t图象如图所示：‎ ‎(4)在撤去拉力后，回路产生的总的焦耳热 电阻R产生的焦耳热 ‎22.(1)如图所示，两根足够长的平行导轨，间距L＝‎0.3 m，在导轨间有垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B1＝0.5 T．一根直金属杆MN以v＝‎2 m/s的速度向右匀速运动，杆MN始终与导轨垂直且接触良好．杆MN的电阻r1＝1 Ω，导轨的电阻可忽略．求杆MN中产生的感应电动势E1.‎ ‎(2)如图乙所示，一个匝数n＝100的圆形线圈，面积S1＝‎0.4 m2‎，电阻r2＝1 Ω.在线圈中存在面积S2＝‎0.3 m2‎垂直线圈平面(指向纸外)的匀强磁场区域，磁感应强度B2随时间t变化的关系如图丙所示．求圆形线圈中产生的感应电动势E2.‎ ‎(3)有一个R＝2 Ω的电阻，将其两端分别与图甲中的导轨和图乙中的圆形线圈相连接，b端接地．试判断以上两种情况中，哪种情况a端的电势较高？求这种情况中a端的电势φa.‎ ‎【答案】（1）0.3V ；（2）4.5V；（3）a端的电势较高 V ‎【解析】‎ ‎【详解】(1) 杆MN做切割磁感线的运动，根据法拉第电磁感应定律 E1=B1Lv 代入数据得产生的感应电动势 E1=0.3V ‎(2) 穿过圆形线圈的磁通量发生变化 代入数据得产生的感应电动势 E2=4.5V ‎(3) 根据右手定则，可知，图甲a正极，而由楞次定律可知，图乙中b是正极，‎ 因此当电阻R与图甲中的导轨相连接时，a端的电势较高，‎ 通过电阻R电流 电阻R两端的电势差 ϕa-ϕb=IR 得a端的电势 ϕa=IR=0.2V