北京市第四中学2020学年高二物理下学期期中试题

北京市第四中学2020学年高二物理下学期期中试题

北京四中2020学年下学期高二年级期中考试物理试卷 ‎ ‎（试卷满分为150分，考试时间为100分钟）‎ I卷（100分）‎ 一、单项选择题（本大题共10小题；每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意）‎ ‎1. 对于法拉第电磁感应定律E=n，下列理解正确的是 A. 穿过闭合电路的磁通量越大，感应电动势越大 B. 穿过闭合电路的磁通量为零，感应电动势一定为零 C. 穿过闭合电路的磁通量变化越大，感应电动势越大 D. 穿过闭合电路的磁通量变化越快，感应电动势越大 ‎2. 下列说法正确的是 A. 变化的磁场不一定产生电场 B. 变化的电场不一定产生磁场 C. 电磁波是横波 D. 电磁波是纵波 ‎3. 如图所示，一个长直导线穿过圆环导线的中心，并与圆环导线平面垂直。当长直导线中的电流逐渐减小时，圆环导线内将 A. 没有感应电流 B. 有逆时针方向的电流（俯视）‎ C. 有顺时针方向的电流（俯视）‎ D. 有电流，但方向不能确定 ‎4. 如图所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁，磁铁正下方有一固定的闭合线圈。现将磁铁托起到某一高度后放开，使磁铁上下振动时穿过它，磁铁会很快停下来。关于此现象，下列说法正确的是 A. 磁铁上下振动过程中，线圈中会产生感应电流 B. 磁铁上下振动过程中，线圈中不会产生感应电流 C. 磁铁上下振动过程中，磁铁与弹簧组成的系统机械能不变 D. 磁铁上下振动过程中，磁铁与弹簧组成的系统机械能增加 ‎5. 如图所示，一导体棒在匀强磁场中以速度v匀速运动，则关于导体棒各点电势高低的说法正确的是 A. 上端电势最高 B. 下端电势最高 C. 中点电势最高 D. 各点电势相同 ‎6. 有一个1000匝的线圈，在0.4s内穿过它的磁场方向不变，但磁通量从0.01Wb均匀增加到0.09Wb，则 A. 线圈中的感应电动势减小 B. 线圈中的感应电动势增加 C. 线圈中的感应电动势大小为0.2V D. 线圈中的感应电动势大小为200v ‎7. 某正弦交流电流随时间变化的i-t，图象如图所示，由图象可知 A. 这个交变电流的频率是100Hz B. 这个交变电流的频率是50Hz C. 这个交变电流的有效值是5A D. 这个交变电流的有效值是10A ‎8. 在如图所示的电路中，如果正弦交流电的频率增大而电压最大值保持不变，1、2和3灯的亮度变化情况是 A. 1、2两灯均变亮，3灯变暗 B. 1灯变亮，2、3两灯均变暗 C. 1、2灯均变暗，3灯亮度不变 D. 1灯变暗，2灯变亮，3灯亮度不变 ‎9. 如图所示，理想变压器的原线圈的匝数n1=550匝，副线圈的匝数n2=110匝。现在要使副线圈两端得到U2=220V的电压，原线圈两端应接入的电压U1是 A. 1100V B. 550V C. 110V D. 44V ‎10. 如图所示，方波交流电压和正弦交流电压分别加在相同阻值的电阻上，则 A. 方波交流电压的有效值是10V B. 正弦交流电压的有效值是5V C. 它们在此电阻上产生的热功率之比Pa∶Pb为1∶1‎ D. 它们在此电阻上产生的热功率之比Pa∶Pb为4∶1‎ 二、不定项选择题（本大题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有一个选项或多个选项符合题意，选不全得3分，选错不得分）‎ ‎11.‎ ‎ 某发电厂原来用11kV的交流电压输电，后来改用升压变压器将电压升高到220kV输电，若两次输送的电功率一样，输电线路的电阻为R，则下列说法中正确的是 A. 据公式I=P/U，提高电压后输电线上的电流降为原来的1/20‎ B. 据公式I=P/U，提高电压后输电线上的电流增为原来的20倍 C. 据公式P=I2R，提高电压后输电线上的功率损耗减为原来的1/400‎ D. 据公式P=U2/R，提高电压后输电线上的功率损耗将增大为原来的400倍 ‎12. 如图所示，电池内阻不计，L是电阻与灯泡相同、自感系数足够大的线圈，D是灯泡。对于这个电路，下列说法中正确的是 A. S闭合后，灯泡立即变亮 B. S闭合后，灯泡逐渐变亮 C. 电路达到稳定后，再断开开关，灯泡立即熄灭 D. 电路达到稳定后，再断开开关，灯泡逐渐熄灭 ‎13. 一电容器的电容为10F，A、C两板间距极小，垂直于回路平面的磁感应强度以5×10-3T/s的变化率增加，回路面积为1×10-2m2，如图所示。则 A. A板带正电 B. C板带正电 C. A板带电量为2×10-10C D. A板带电量为5×10-10C ‎14. 如图a所示，矩形导线框ABCD固定在匀强磁场中，磁感线垂直于线框所在平面向里。规定垂直于线框所在平面向里为磁场的正方向，线框中沿着ABCDA方向为感应电流i的正方向。要在线框中产生如图b所示的感应电流，则磁感应强度B随时间t变化的规律可能为 ‎15. 如图所示，竖直放置的两根平行金属导轨间距为l，之间接有定值电阻R，质量为m的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦，棒的电阻为r，导轨电阻不计。整个装置放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒在竖直向上的恒力F作用下先加速上升一段时间，再达到稳定状态。则下列说法中正确的是 A. 棒达到稳定状态时，通过它的电流为I=‎ B. 棒达到稳定状态时，其速度为v=‎ C. 棒达到稳定状态前，其加速度一直在减小 D. 整个过程中，棒克服安培力做功在数值上等于电路中所产生的焦耳热 三、解答题（本大题共3小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）‎ ‎16. 如图所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距l=0.20m，导轨间接有电阻R=1.0；有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆及轨道的电阻均可忽略不计，整个装置处于磁感应强度B=0.50T的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向下。现用一大小为0.02N的恒力F拉杆，使之沿轨道向右运动起来，求 ‎（1）当导体杆速度为v=1.0m/s时，电阻R两端的电压；‎ ‎（2）导体杆最终的最大速度vm。‎ ‎17. 如图所示为一交流发电机的原理示意图，其中矩形线圈的面积为S，匝数为n，线圈的总电阻为r，线圈在磁感强度B的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO'匀速转动，角速度为。线圈两端通过两个电刷与阻值为R的定值电阻连接。‎ ‎（1）从线圈经过中性面开始计时，写出线圈中感应电动势随时间变化的函数表达式；‎ ‎（2）求此发电机在上述工作状态下的输出功率；‎ ‎（3）求从线圈经过中性面开始计时，经过周期时间通过电阻R的电荷量。‎ ‎18. 如图所示，间距为2l的两条水平虚线之间有水平方向的匀强磁场，磁感应强度为B。一质量为m、边长为l、电阻为R的单匝正方形闭合导体线框abcd，从磁场上方某一高度处自由下落，ab边恰好垂直于磁场方向匀速进入磁场，线框cd边刚离开磁场区域时的速度与ab边刚进入磁场区域时的速度相等。重力加速度为g，不考虑空气阻力。求：‎ ‎（1）线框开始下落时，ab边到磁场上边界的高度h；‎ ‎（2）线框穿过磁场区域的过程中产生的焦耳热Q。‎ II卷 四、选择题（本大题共5小题，每小题4分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有一个选项或多个选项正确。全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。‎ ‎19. 如图所示，几位同学在做“摇绳发电”实验：把一条长导线的两端连在一个灵敏电流计的两个接线柱上，形成闭合回路。两个同学迅速摇动AB这段“绳”。假设图中情景发生在赤道，地磁场方向与地面平行，由南指向北。图中摇“绳”同学是沿东西站立的，甲同学站在西边，手握导线的A点，乙同学站在东边，手握导线的B点。则下列说法正确的是 A. 当“绳”摇到最高点时，“绳”中电流最大 B. 当“绳”摇到最低点时，“绳”受到的安培力最大 C. 当“绳”向下运动时，“绳”中电流从A流向B D. 在摇“绳”过程中，A点电势总是比B点电势高 ‎20. 英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场。如图所示，一个半径为r的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场B，环上套一带电量为+q的小球。已知磁感应强度B随时间均匀增加，其变化率为k，则感生电场对小球的作用力大小是 A. 0 B. C. q D. r2kq ‎21. 利用小直流电动机提升质量为m1的物体A，如图a所示，最终物体能以某一速度匀速上升。小直流电动机可以简化为如图b中的模型。开关S闭合后，金属棒在安培力作用下运动，通过轻绳带动物体A上升。设金属棒与两平行导轨始终垂直，导轨间距为l，磁场方向竖直向上，面积足够大，磁场磁感应强度为B。金属棒质量为m2，电阻为R，电源电动势为E，忽略一切摩擦和电源、导轨内阻。现已知物体A匀速上升，则 A. 电路中的电流为 B. 电路中的电流为 C. 物体A匀速上升的速度为 D. 物体A匀速上升的速度为 ‎22. 水平面内，有两根足够长的固定平行金属导轨，在它们上面横放两根平行导体棒，构成矩形回路。每根棒长度均为L，质量均为m，电阻均为R，导轨电阻不计，空间有方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场，不计电磁辐射及导体棒与导轨之间的摩擦。现已知左侧导体棒I静止，右侧导体棒II具有向右的初速度v0，如图所示，则以下判断正确的是 A. 两导体棒受到的安培力始终等大反向，整个过程中它们组成的系统动量守恒 B. 最终两导体棒将以同一速度向右做匀速运动，由于都做切割磁感线运动，电路中电流不为零 C. 从开始运动到最终达到稳定状态，整个回路产生的焦耳热为 D. 从开始运动到最终达到稳定状态，两导体棒之间的距离x不断增大，x最大值为 ‎23. 如图所示，OACO为置于水平面内的光滑闭合金属导轨，OCA导轨的形状满足方程y=1.0sin（‎ x/3）（单位：m）。O、C处分别接有短电阻丝（图中用粗线表示）R1=3.0，R2=6.0（导轨其它部分的电阻不计）。在xOy平面内存在有B=0.2T的匀强磁场，方向如图，现有一长为l（l>1.0m）的金属棒在水平外力作用下以速度v=5.0m/s水平向右匀速运动，设棒与导轨始终接触良好，不计棒的电阻，则在金属棒从左向右运动的过程中 A. 金属棒相当于电源的作用，R1、R2电阻并联在电源两端 B. 通过金属棒的电流最大值为0.5A C. 金属棒通过导轨（从O到C）的时间为0.6s D. 整个过程中电路产生的焦耳热为0.3J 五、简答题（本大题共1小题，共4分。）‎ ‎24. 李辉用多用表的欧姆挡测量一个演示用可拆变压器原线圈的电阻，以断定它是否断路。刘伟为了使李辉操作方便，用两手分别握住线圈暴露出金属导线的两端让李辉测量。测量时表针摆过了一定角度，李辉由此确认线圈没有断路。正当李辉把多用表的表笔与被测线圈脱离时，刘伟突然惊叫起来，说自己被电击了一下。李辉很奇怪，用手摸摸线圈两端，没有什么感觉，再摸摸多用表的两表笔，也没有什么感觉，两位同学隐隐觉得这个现象和线圈有关系。请你分析一下，是什么原因导致断开电表时刘伟被电击?‎ 六、解答题（本大题共2小题，共26分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）‎ ‎25. 如图所示，在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，两根光滑平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内，相距为L，电阻不计。电阻为R、质量为m的金属导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上，与轨道接触良好。轨道端点MP间接有阻值为r的电阻。给导体棒ab一个瞬时冲量，使导体棒获得速度v（v平行于MN）。‎ ‎（1）定性画出此后导体棒ab速度随时间变化v-t的图像；‎ ‎（2）接（1），在上述过程中导体棒ab中产生的焦耳热；‎ ‎（3）通过公式推导验证：当导体棒ab速度为v时，回路磁通量随时间的变化率等于BLv，也等于将一个电子（电量为e）从a沿导体棒ab移到b，电子所受洛伦兹力沿导体棒ab的分力对电子做的功W与电子电量e的比值。‎ ‎26. 如图，水平面内有一不计电阻的光滑金属导轨，MP间接阻值R=2.0的电阻，MN与MP的夹角为135°，PQ与MP垂直，MP边长度小于0.1m。将质量m=0.10kg，电阻不计的足够长直导体棒搁在导轨上，并与MP平行。棒与MN、PQ交点G、H间的距离L=0.4m。空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T。在外力作用下，棒由GH处以一定的初速度向左做直线运动。‎ ‎（1）若初速度v1=3.0m/s，求棒在GH处所受安培力的功率P；‎ ‎（2）若初速度v2=2.0m/s，且此时棒的加速度a=1.0m/s2‎ ‎，方向向左。求此时的外力F；‎ ‎（3）若初速度v3=1.0m/s，且运动时回路中的电流强度始终与初始时的电流强度相等。求棒向左移动距离0.2m所需时间t及该过程外力所做的功。‎ 参考答案 I卷 一、单项选择题（40分）‎ 题号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ ‎8‎ ‎9‎ ‎10‎ 答案 D C A A A D B D A A 二、不定项选择题（20分）‎ 题号 ‎11‎ ‎12‎ ‎13‎ ‎14‎ ‎15‎ 答案 AC AD AD B ACD 三、解答题（40分）‎ ‎16. （1）0.1V （2）2m/s ‎17. （1）e=nBSsint （2）E=，P= （3）q=‎ ‎18. （1）h= （2）Q=3mgl II卷 四、选择题（20分）‎ 题号 ‎19‎ ‎20‎ ‎21‎ ‎22‎ ‎23‎ 答案 C B AD ACD ABC 五、简答题（4分）‎ ‎24. 略 六、计算题（26分）‎ ‎25.（1）图略 （2）mv2 （3）证明略 ‎26. （1）0.18W （2）0.14N （3）0.15s，0.153W