2018-2019学年福建省罗源第一中学高二3月月考物理试题 解析版

2018-2019学年福建省罗源第一中学高二3月月考物理试题 解析版

‎2018~2019学年度第二学期罗源一中3月考 高中二年物理科试卷 一、选择题 ‎1.如图所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光滑，但用不同材料制成的圆管，竖直固定在相同高度，两个相同的磁性小球，同时从A、B管上端的管口无初速度释放，穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面。下面对于两管的描述中可能正确的是(　　) ‎ A. A管是用铁制成的，B管是用铝制成的 B. A管是用铝制成的，B管是用塑料制成的 C. A管是用有机玻璃制成的，B管是用塑料制成的 D. A管是用塑料制成的，B管是用铝制成的 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】由题意可知，穿过A管小球比穿过B管的小球先落到地面，则小球在B管中下落的速度要小于A管中的下落速度，说明小球在B管时受到阻力作用；其原因是磁性小球在B管中运动时，使B管中产生感应电流，由于感应电流与磁体间的相互作用而使小球受向上的阻力；B管应为与磁铁不相互吸引的金属导体，如铜、铝等，而A管应为绝缘体，如塑料、胶木等。故D正确，ABC错误。‎ ‎2.如图，矩形线圈放在两同向相等的直线电流之间，都在同一平面内，矩形线圈从左向右匀速运动到虚线位置时，回路中感应电流方向情况为（ ）‎ A. 先adcba后abcda B. 先abcda后adcba C. 一直是adcba D. 一直是abcda ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】根据安培定则判断得知，左侧导线在两导线之间的产生的磁场垂直纸面向里，右侧导线在两导线之间的产生的磁场方向垂直纸面向外，两导线之间的磁场是两个磁场叠加的结果，中线处的磁感应强度为零，中线左侧磁场向里，中线右侧磁场向外。线圈从开始位置运动到虚线位置，线圈中磁通量先是向里的减小，然后是向外的增加；根据楞次定律判断可知：磁通量向里减小时，感应电流方向沿adcba；磁通量向外增加时，感应电流方向沿adcba；即感应电流方向一直沿adcba。故C正确，ABD错误。‎ ‎3.．如图所示，闭合金属圆环从高为h的曲面左侧自由滚下，又滚上曲面右侧，环平面与运动方向均垂直于非匀强磁场，环在运动过程中摩擦阻力不计，则下列选项错误的是( )‎ A. 环滚上曲面右侧的高度等于h B. 环滚入曲面左侧高度小于h C. 运动过程中环内有感应电流 D. 运动过程中安培力对环一定做负功 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】闭合金属圆环在非匀强磁场中运动时，磁通量在变化，环内产生感应电流，机械能一部分转化为电能，所以环滚上曲面右侧的高度小于h。故BC正确，A错误。在运动过程中，安培力阻碍导体相对磁场运动，总是阻力，一定做负功。故D正确。本题选说法不正确的，故选A.‎ ‎4.如图所示，AB支路由带铁芯的线圈和电流表A1串联而成，设电流为I1；CD支路由电阻R和电流表A2串联而成，设电流为I2‎ ‎.两支路电阻阻值相同，在接通开关S和断开开关S的瞬间，会观察到(　 　)‎ A. S接通瞬间，I1I2‎ C. S接通瞬间，I1>I2，断开瞬间I1I2，断开瞬间I1＝I2‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】如图所示，当接通瞬间，AB支路中电流要增加，线圈会产生感应电动势阻碍电流增加，从而使得AB支路电流逐渐增加；CD支路中电流在接通瞬间立即增加，两支路电阻相等，则 I1＜I2。当断开瞬间，通过线圈L的电流要减小，线圈产生感应电动势阻碍电流减小，从而使得电流逐渐减小，线圈L相当于电源，AB及CD部分形成串联回路，两部分电流相等。故A项正确，BCD三项错误。‎ ‎5.如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时(　　)‎ A. 线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流 B. 线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势 C. 线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同，都是a→b→c→d D. 线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到的安培力 ‎【答案】A ‎【解析】‎ 试题分析：根据E=BωS可知，无论线圈绕轴P1和P2‎ 转动，则产生的感应电动势均相等，故感应电流相等，选项A正确，B错误；由楞次定律可知，线线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同，都是a→d→c→b→a，选项C错误；由于线圈P1转动时线圈中的感应电流等于绕P2转动时线圈中得电流，故根据F=BLI可知，线圈绕P1转动时dc边受到的安培力等于绕P2转动时dc边受到的安培力，选项D正确；故选AD．‎ 考点：法拉第电磁感应定律；楞次定律 ‎【名师点睛】此题主要考查法拉第电磁感应定律及楞次定律的应用；关键是掌握线圈在磁场中转动时产生的感应电动势的最大值的公式E=BωS，注意电动势的最大值与转轴的位置无关，与线圈的形状无关；此题是基础题．‎ ‎6.某交流发电机给灯泡供电，产生正弦式交变电流的图象如图所示，下列说法中正确的是(　 　)‎ A. 交变电流的频率为0.02 Hz B. 交变电流的瞬时值表达式为i＝5cos50πt A C. 在t＝0.01 s时，穿过交流发电机线圈的磁通量最大 D. 若发电机线圈电阻为0.4 Ω，则其产生的热功率为5 W ‎【答案】D ‎【解析】‎ 由图知：，A错；交流电瞬时值的表达式为：，B错；当时，电流有最大值，穿过线圈的磁通量有最小值。C错；发电机线圈产生的热功率为：P===5W;D对。‎ 思路分析：根据图像判断出频率，写出电流瞬时表达式，根据电磁感应现象的原理判断出磁通量，最后利用有效值计算出电阻上消耗的电功率。‎ 试题点评：考查交流电有效值的相关计算 ‎7.一根沿东西方向的水平导体棒在赤道上方自由下落，则导体棒上各点的电势正确的说法是（　 　）‎ A. 东端高 B. 西端高 C. 中点高 D. 各点电势相同 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】伸开右手，使拇指与其余四指垂直，并且与手掌在同一个平面内；在赤道的上方磁场的方向从南向北，让磁感线从掌心进入，拇指所指的方向指向导体棒运动方向，也就是竖直向下，这时四指由西指向东，也就是感应电流的方向。导线作为电源，在电源内部电流从负极流向正极，所以东端电势高，故A正确，BCD错误。‎ ‎8.如图所示，电阻为R，其他电阻均可忽略，ef是一电阻可不计的水平放置的导体棒，质量为m，棒的两端分别与ab、cd保持良好接触，又能沿长度足够长的框架无摩擦下滑，整个装置放在与框架垂直的匀强磁场中，当导体棒ef从静止下滑经一段时间后闭合开关S，则S闭合后( )‎ A. 导体棒ef的加速度一定大于g B. 导体棒ef加速度一定小于g C. 导体棒ef最终速度随S闭合时刻的不同而不同 D. 导体棒ef的机械能与回路内产生的电能之和一定守恒 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 棒沿框架无摩擦下滑，先做自由落体运动，当闭合开关时，由于棒切割磁感线产生感应电动势，出现感应电流，导致棒受到安培力，根据安培力公式大小，可判定棒的合力，从而确定加速度大小与方向；当棒达到受力平衡时，处于最大速度．在整个过程中，只有重力与安培力做功，因此棒的机械能与电路中产生的电能是守恒的．‎ ‎【详解】当闭合开关时，棒切割磁感线产生感应电流，对应的安培力若大于重力，则棒加速度方向向上，大小可能大于g，也可能小于g，故A正确，B错误；当闭合开关时，棒切割磁感线产生感应电流，对应的安培力若大于重力，则棒加速度方向向上，因此棒做减速，导致安培力也减小，从而使加速度也减小，所以直到棒做匀速运动。当安培力小于重力，则棒继续加速，直到匀速直线运动为止。因此棒达到稳定速度与开关闭合的先后无关。故C错误；在整个过程中，只有重力与安培力做功，因此棒的机械能与电路中产生的电能是守恒的。故D正确；故选AD。‎ ‎【点睛】本题是电磁感应与力学知识的综合，其桥梁是安培力，这类问题往往安培力的分析和计算是关键，注意当安培力与重力平衡时导体棒匀速运动，同时明确能量转化规律，知道导体棒克服安培力所做的功等于电能的增加量．‎ ‎9.如图所示的四个日光灯的接线图中，S1为启动器，S2为电键，L为镇流器，能使日光灯正常发光的是(　 　)‎ A. ① B. ② C. ③ D. ④‎ ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】能使日光灯正常发光是AC；当开关接通，通过线圈在灯管两端发热产生电子，当启动器温度降低，导致两极断开，从而使得镇流器产生很高电压，在加速运动的过程中，碰撞管内氩气分子，使之迅速电离。从而管壁内的荧光粉发出近乎白色的可见光；C图中的S3的开合能起到启辉器同样的效果。故选AC。‎ ‎【点睛】日光灯正常发光后．由于交流电不断通过镇流器的线圈，线圈中产生自感电动势，自感电动势阻碍线圈中的电流变化，这时镇流器起降压限流的作用，使电流稳定在灯管的额定电流范围内，灯管两端电压也稳定在额定工作电压范围内．由于这个电压低于启辉器的电离电压，所以并联在两端的启辉器也就不再起作用了．‎ ‎10.如图所示，一平行板电容器和一个灯泡串联，接在交流电源上，灯泡正常发光.下列哪些情况中灯泡会变亮（灯不会烧毁）（　 　）‎ A. 电容器两极板间插入介电常数为ε的电介质 B. 电容器两板间距增大 C. 提高交变电流的频率 D. 电容器两板正对面积减小 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】据、可知，在电容器两极间插入电介质，电容增大，容抗减小，灯泡将变亮，故A正确；把电容器极板间距增大，电容减小，容抗增大，灯泡将变暗，故B错误；提高交变电流的频率，容抗会减小，导致灯泡变亮，故C正确；把电容器两极板正对面积减小，电容减小，容抗增大，灯泡将变暗，故D错误.‎ ‎11.如图所示，矩形线框abcd的ad和bc的中点M、N之间连接一电压表，整个装置处于匀强磁场中，磁场的方向与线框平面垂直，当线框向右匀速平动时，以下说法正确的是( )‎ A. 穿过线框的磁通量不变化，MN间无感应电动势 B. MN这段导体做切割磁力线运动，MN间有电势差 C. MN间有电势差，所以电压表有读数 D. 因为无电流通过电压表，所以电压表无读数 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 穿过线框的磁通量不变化，线框中无感应电流，但ab、MN、dc都切割磁感线，它们都有感应电动势，故A错，B对．无电流通过电压表，电压表无示数，C、D错．‎ ‎12.图乙中A、B为两个相同的环形线圈，共轴并靠近平行放置．A线圈中通有如图甲中所示的交变电流i，则 A. 在t1到t2时间内A、B两线圈相吸 B. 在t2到t3时间内A、B两线圈相斥 C. t1时刻两线圈间作用力为零 D. t2时刻两线圈间吸引力最大 ‎【答案】ABC ‎【解析】‎ 在t1到t2时间内，圆环A的电流减小，所形成的磁场穿过圆环A的磁通量减小，由楞次定律：感应电流的作用总是阻碍磁通量的变化，所以AB相互吸引，在t1时刻电流的变化率为零，所形成的磁场的变化率也为零，所以在A线圈上的感应电流也为零，所以C对，在t2时刻线圈A的电流为零，两线圈无相互作用力 二、填空题 ‎13.将正弦交流电经过整流器处理后，得到的电流波形刚好去掉了半周，如图所示，它的有效值是________A ‎【答案】1‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】设交流电电流的有效值为I，周期为T，电阻为R，则，有：‎ ‎；解得：。‎ ‎14.用均匀导线做成的正方形线框边长为0.2 m，正方形的一半放在垂直于纸面向里的匀强磁场中，如图所示．当磁场以10 T/s的变化率增强时，线框中a、b两点间的电势差是Uab＝_____ V ‎ ‎【答案】-0.1‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】题中正方形线框的左半部分磁通量变化而产生感应电动势，从而在线框中有感应电流产生，把左半部分线框看成电源，其电动势为E，内电阻为r/2，画出等效电路如图所示。‎ ‎ 则a、b两点间的电势差即为电源的路端电压，设l是边长，且依题意知。由得；所以，由于a点电势低于b点电势，故Uab=-0.1 V。‎ ‎15.如图所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路。虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面。回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直。从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，则：感应电动势最大值Em＝_________V；感应电动势平均值＝__________V ‎【答案】 (1). Bav (2). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】在线圈进入磁场时，有效长度为进入磁场部分的上下两端的连线，切割有效长度最大为半径a，故感应电动势最大值E=Bav；由法拉第电磁感应定律可知，。‎ 三、计算题 ‎16.一个边长为a=1m的正方形线圈，总电阻为0.1Ω，当线圈以v = 2 m/s的速度匀速通过磁感应强度B = 0.5 T的匀强磁场区域时，线圈平面总保持与磁场垂直．若磁场的宽度b=2m，如图所示，求线圈通过磁场后释放多少焦耳的热量? ‎ ‎【答案】10J ‎【解析】‎ ‎【详解】线圈匀速进入磁场的过程中：‎ 产生的电动势E＝Bav＝0.5×1×2 V＝1V 线圈中的电流I＝E/R总＝A＝10A 此过程经历的时间t＝a/v＝s＝0.5s 产生的热量为Q1＝I2Rt＝102×0.1×0.5 J＝5J 同理，线圈匀速离开磁场过程产生的热量Q2＝5J 线圈通过磁场全过程释放热量Q总＝Q1＋Q2＝10J ‎17.如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，设导体棒Oa可以以点O为中心转动，而另一端a刚好搭在光滑的半圆形金属导轨上，Oa长为l且以角速度ω匀速转动，在Ob 间接入一阻值为R的电阻，不计其他电阻。试求：‎ ‎(1)Oa中产生的感应电动势。‎ ‎(2) 维持该匀速转到所需外力的功率。‎ ‎【答案】(1) (2) ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)Oa中产生的感应电动势为 ‎(2)回路中的电流为 回路中消耗的功率等于外力做功的功率，则 ‎18.如图所示，一个矩形线圈abcd放置在磁感应强度为B的有界匀强磁场中，磁场只分布在bc的左侧，线圈以bc为轴旋转，转动的角速度为ω，图中ad边正垂直于纸面向外转动，外部电路中有一个负载电阻，阻值为R，A是一个理想电流表，电路中其他电阻不计，已知ab＝L1，bc＝L2。求：‎ ‎ (1)以abcd为电流的正方向，从图示位置开始计时，画出线圈中产生的电流随时间变化的图象。‎ ‎(2)从图示位置(此时线圈平面与磁感线垂直)起转过转的时间内，负载电阻R上产生的热量。‎ ‎【答案】(1)(2)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)图示位置，线圈处于中性面，线圈中电流为零，线圈转动过程中，线圈中磁通量减小，产生电流方向为abcd，电流为正，电流从零到最大；线圈转动过程中，线圈中没有电流；线圈转动到处时，线圈中磁通量为零，线圈中电流最大，线圈转动过程中，圈中磁通量增大，产生电流方向为dcba，电流为负，线圈中电流从最大变成零。接下来周而复始，则电流如图所示：‎ ‎(2)线圈绕轴匀速转动时，线圈中产生的电动势的最大值为Em＝BL1L2ω 所以电流的最大值为 负载电阻R上产生的热量 ‎19.如图甲所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为l.M、P两点间接有阻值为R的电阻．一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直．整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下．导轨和金属杆的电阻可忽略．让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦．‎ ‎(1)由b向a方向看到的装置如图乙所示，请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图；‎ ‎(2)在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v时，求此时ab杆中的电流及其加速度的大小．‎ ‎(3)已知金属杆ab从静止到具有最大速度发生的位移为s ‎。求在此过程中，克服安培力所做的功.‎ ‎【答案】(1)(2) (3)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1) ab杆受三个力：重力mg，竖直向下；支持力N，垂直斜面向上；安培力F，沿斜面向上．受力示意图如图所示．‎ ‎(2) 当ab杆速度为v时，感应电动势E＝Blv，‎ 此时电路中电流 ab杆受到的安培力 根据牛顿运动定律，有 解得 ‎ ‎(3) 当杆达到最大速度时F=mgsinθ 安培力F=BIl 感应电流 感应电动势E=Blvm 解得最大速度 根据动能定理 解得 ‎ ‎