甘肃省靖远县第一中学2020学年高二物理下学期期中试题（含解析）

甘肃省靖远县第一中学2020学年高二物理下学期期中试题（含解析）

靖远一中2020学年第二学期期中考试 ‎ 高二年级物理试卷 一、单项选择题（410=40分）‎ ‎1.如图所示电路中，L为一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D1、D2是两个完全相同的灯泡，E是一内阻不计的电源．t=0时刻，闭合开关S，经过一段时间后，电路达到稳定，t1时刻断开开关S，.I1、I2分别表示通过灯泡D1和D2的电流，规定图中箭头所示的方向为电流正方向，以下各图中能定性描述电流I随时间t变化关系的是(　　)‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ 电键闭合时，电感阻碍电流变化，L为一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，所以电感的阻碍慢慢减小，即流过电感的电流增大，所以慢慢减小，最后稳定时电感相当于一根导线，为0，电感阻碍自身电流变化，产生的感应电流流过电灯D1，其方向与规定图示流过电灯D1的方向相反，慢慢减小最后为0，A正确B 错误；电键闭合时，电感阻碍电流变化，L为一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，电感的阻碍慢慢减小，即流过电感的电流增大，所以慢慢增大，最后稳定，断开电键，原来通过D2的电流立即消失，CD错误．‎ ‎2.如图所示，空间分布着宽为L，方向垂直于纸面向里的匀强磁场．一金属线框从磁场左边界匀速向右通过磁场区域．规定逆时针方向为电流的正方向，则感应电流随位移变化的关系图象(i－x)正确的是：(　　)‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】线圈进入磁场长度小于L，此时根据楞次定律，感应电流逆时针，方向为正，且，大小不变；进入磁场长度大于L小于‎2L，此时磁通量向里增强，根据楞次定律，感应电流逆时针，方向为正且，大小不变；当全部进入磁场后，磁通量向里减小，根据楞次定律，感应电流顺时针，方向为负，且，所以ABC错误，D正确 ‎3.如图所示，质量为m的半圆轨道小车静止在光滑的水平地面上，其水平直径AB 长度为2R，现将质量也为m的小球从距A点正上方h0高处由静止释放，然后由A点经过半圆轨道后从B冲出，在空中能上升的最大高度为（不计空气阻力），则（   ）‎ A. 小车向左运动的最大距离为 B. 小球和小车组成的系统机械能守恒 C. 小球第二次能上升的最大高度 D. 小球第二次离开小车在空中运动过程中，小车处于静止状态 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A项：小球与小车组成的系统在水平方向所受合力为零，水平方向动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒得： ，即有，解得小车的位移为：x=R，故A错误；‎ B项：小球第一次在车中运动的过程中，由动能定理得：，由此可知小球和小车组成的系统机械能不守恒，故B错误；‎ C项：小球第一次在车中运动的过程中，由动能定理得：，解得：，即小球第一次在车中运动损失的机械能为，由于小球第二次在车中运动时，对应位置处速度变小，因此小车给小球的弹力变小，摩擦力变小，摩擦力做功小于，机械能损失小于所以小球第二次离开小车时，能上升的高度大于：，故C错误；‎ D项：由水平方向动量守恒可知，小球第二次离开小车在空中运动过程中，小球水平方向速度为零，所以小车的速度也为零，故D正确。‎ 故选：D。‎ ‎4.如图所示，长为L的金属导线弯成一圆环，导线的两端接在电容为C的平行板电容器上，P、Q为电容器的两个极板，磁场垂直于环面向里，磁感应强度以B＝B0＋kt(k>0)随时间变化，t＝0时，P、Q两板电势相等，两板间的距离远小于环的半径，经时间t，电容器Q板(　　)‎ A. 不带电 B. 所带电荷量与t成正比 C. 带正电，电荷量是 D. 带负电，电荷量是 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】由楞次定律可判断如果圆环闭合，感应电流方向为逆时针方向，所以圆环作为一个电源，P是负极，所以P板带负电，Q板带正电。根据法拉第电磁感应定律有：，所以有：，故C正确。‎ ‎5.一正弦交流电的电流随时间变化的规律如图所示．由图可知(　　)‎ A. 该交流电的电流瞬时值的表达式为i＝2sin (100πt)A B. 该交流电的频率是25 Hz C. 该交流电的电流有效值为A D. 若该交流电流通过R＝10 Ω电阻，则电阻消耗的功率是40W ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A.根据图像可求得周期，所以角速度，所以瞬时值表达式，A错误 B.交流电频率，B正确 C.正弦交流电有效值，C错误 D.根据焦耳定律：，D错误 ‎6.如图，理想变压器原线圈输入电压u=，副线圈电路中为定值电阻，R是滑动变阻器。和是理想交流电压表，示数分别用和表示；是理想交流电流表，示数分别用和表示。下列说法正确的是 A. 和表示电流的瞬间值 B. 和表示电压的最大值 C. 滑片P向下滑动过程中，不变、变大 D. 滑片P向下滑动过程中，变小、变小 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 在交变电流中电压表和电流表显示的都是有效值，答案AB均错误；由理想变压器可知，副线圈两端电压U2不变，从电路可知当滑片P向下移动时，电阻变小，电流I2增大，输出功率增大，所以输入功率也增大所以电流I1增大，所以答案选C。‎ ‎7.先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电．第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化(如图甲所示)；第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示．若甲、乙图中的U0、T所表示的电压、周期值是相同的，则以下说法正确的是 A. 第一次，灯泡两端的电压有效值是 B. 第二次，灯泡两端的电压有效值是 C. 第一、第二次，灯泡的电功率之比是2∶9‎ D. 第一、第二次，灯泡的电功率之比是1∶5‎ ‎【答案】AD ‎【解析】‎ 试题分析：对于正弦式电流的有效值，由甲图读出电压的最大值，求出有效值．对于乙图，根据有效值的定义，求出有效值．功率的公式，用有效值求出电功率之比．‎ 第一次灯泡两端的电压有效值为，设第二次电压的有效值为，根据有效值的定义，则有，解得，故A正确，B错误；由功率的公式得，灯泡的电功率之比是，故C错误，D正确．‎ ‎8.如图所示的电路中，P、Q为两相同的灯泡，L的电阻不计，则下列说法正确的是(　　)‎ A. S断开瞬间，P立即熄灭，Q过一会儿才熄灭 B. S接通瞬间，P、Q同时达到正常发光 C. S断开瞬间，通过P的电流从左向右 D. S断开瞬间，通过Q的电流与原来方向相同 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A.S断开瞬间，由于电感线圈的存在，阻碍电流减小，且此时P、Q连成一个回路，所以P、Q都是缓慢熄灭，A错误 B.S接通瞬间，P支路直接达到正常发光，Q支路由于电感存在，阻碍电流增大，电流缓慢增大，Q为缓慢变亮，B错误 CD.S断开瞬间，电感阻碍电流减小，此时P、Q连成一个回路，Q支路感应电流与原电流方向一致，从左向右，但通过P支路的是从右向左，C错误D正确 ‎9.如图所示，先后以速度v1和v2匀速把一矩形线圈水平拉出有界匀强磁场区域，v1＝2v2，则在先后两种情况下(　　)‎ A. 线圈中的感应电动势之比为E1∶E2＝1∶2‎ B. 线圈中的感应电流之比为I1∶I2＝1∶2‎ C. 线圈中产生的焦耳热之比Q1∶Q2＝2∶1‎ D. 通过线圈某截面的电荷量之比q1∶q2＝2∶1‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A.感应电动势：，所以，A错误 B.感应电流：，所以，B错误 C.产生焦耳热：，所以焦耳热之比为，C正确 D.通过界面电量：，两次电量一样，所以q1∶q2＝1∶1，D错误 ‎10.如图甲所示，两个闭合圆形线圈A、B圆心重合，放在同一水平面内，线圈A中通以如图乙所示的变化电流，t＝0时电流的方向为顺时针(如图中箭头所示)，在t1～t2时间内，对于线圈B，下列说法中正确的是(　　)‎ A. 线圈B内有顺时针方向的电流，线圈有收缩的趋势 B. 线圈B内有顺时针方向的电流，线圈有扩张的趋势 C. 线圈B内有逆时针方向的电流，线圈有扩张的趋势 D. 线圈B内有逆时针方向的电流，线圈有收缩的趋势 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】在t1～t2时间内，A线圈电流为逆时针，且大小在变强，所以穿过B线圈的合磁通量向外，且变大，根据楞次定律，B线圈感应电流磁场向里，由右手定则判断B线圈电流方向为顺时针，因为反向电流相互排斥，所以B线圈有扩张趋势，ACD错误B正确 二、实验（35=15分）‎ ‎11.如图所示是“研究电磁感应现象”的实验装置。‎ ‎（1）将图中所缺导线补接完整_______________‎ ‎（2）如果在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上电键后，将原线圈迅速插入副线圈时，电流计指针_______（填“右偏”、“左偏”或“不偏转”） ；原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向左移动时，电流计指针_______（填“右偏”、“左偏”或“不偏转”）。‎ ‎【答案】(1) 略 (2) 向右偏转 (3) 向右偏转 ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎(1)注意该实验中有两个回路，一是电源、电键、变阻器、小螺线管串联成的回路，二是电流计与大螺线管串联成的回路，据此可正确解答；‎ ‎(2)磁场方向不变，磁通量的变化不变时电流方向不变，电流表指针偏转方向相同，磁通量的变化相反时，电流表指针方向相反。‎ ‎【详解】(1)将电源、电键、变阻器、小螺线管串联成一个回路，再将电流计与大螺线管串联成另一个回路，电路图如图所示 ‎(2) 闭合开关，穿过副线圈的磁通量增大，灵敏电流表的指针向右偏；‎ 当将原线圈迅速插入副线圈时，则线圈的磁通量也是从无到有，则说明线圈磁通量从无到有即变大，导致电流计指针向右偏一下；‎ 线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，电路中电流变小，导致线圈磁通量变小，则电流计指针向左偏转一下。‎ ‎【点睛】本题考查研究电磁感应现象及验证楞次定律的实验，对于该实验注意两个回路的不同．知道磁场方向或磁通量变化情况相反时，感应电流反向是判断电流表指针偏转方向的关键。‎ ‎12.磁电式仪表的线圈通常用铝框作骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是________(填“防止”或“利用”)涡流而设计的，起________(填“电磁阻尼”或“电磁驱动”)的作用．‎ ‎【答案】小题1】利用 ‎【小题2】电磁阻尼 ‎【解析】‎ ‎【详解】磁电式仪表通过给线圈通电，使其在磁场中发生偏转来带动指针偏转，进而指示示数。由于为了能够准确指示示数，导线框转动时的摩擦要尽可能的减小。这就造成了，线圈在通电转动幅度比较大，在示数比较大的时候，很容易损坏指针。并且线圈还会来回摆动，停止下来需要的时间比较长，造成使用上的不便。因此，利用吕制导线框在磁场中转动时，由于电磁感应产生的感应电流受到磁场的作用，而产生阻尼作用，防止指针过快偏转和来回摆动。故而，填写“利用”和“电磁阻尼”。‎ ‎【点睛】在学过的测量工具或设备中，每个工具或设备都有自己的制成原理，‎ 对不同测量工具的制成原理，是一个热点题型，需要重点掌握，同时理解电磁阻尼的原理。‎ 三、计算题 ‎13.如图所示，边长为L、匝数为n的正方形金属线框，它的质量为m，电阻为R，用细线把它悬挂于一个有界的匀强磁场边缘．金属线框的上半部分处于磁场内，下半部分处于磁场外，磁场随时间的变化规律为B＝kt.求：‎ ‎(1)线框中的电流强度为多大？‎ ‎(2)t时刻线框受到的安培力为多大？‎ ‎【答案】（1）‎ ‎（2）‎ ‎【解析】‎ ‎（1）线框中的电动势，电流为 ‎（2）安培力为 ‎14.发电机输出功率为100kW，输出电压是250V，用户需要的电压是220V．输电线电阻为10Ω，若输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求：‎ ‎（1）在输电线路中设置的升，降压变压器原副线圈的匝数比．‎ ‎（2）用户得到的电功率是多少？‎ ‎【答案】（1）（2）96K0057x ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）输电线损耗功率：P线=100×4% kW=4kW 又P线=I22R线 输电线电流：I2=I3=20 A 原线圈中输入电流：‎ 所以 这样 U3=U2-U线=5000-20×10 V=4800 V 所以 ‎（2）用户得到的电功率即降压变压器的输出功率为 P用=P-P损=P（1-4%）=100×96% kW=96 kW ‎15.均匀导线制成的单匝正方形闭合线框abcd，每边长为L，总电阻为R，总质量为m.将其置于磁感应强度为B的水平匀强磁场上方h处，如图所示．线框由静止自由下落，线框平面保持在竖直平面内，且cd边始终与水平的磁场边界平行．已知重力加速度为g，不考虑空气阻力，当cd边刚进入磁场时，‎ ‎(1)求线框中产生的感应电动势大小；‎ ‎(2)求cd两点间的电势差大小；‎ ‎(3)若此时线框加速度恰好为零，求线框下落的高度h.‎ ‎【答案】(1) BL (2) (3) ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1） 边刚进入磁场时,线框速度 线框中产生的感应电动势 ‎（2）此时线框中的电流 两点间的电势差 ‎（3）安培力 根据牛顿第二定律,由 解得下落高度满足 ‎16.如图所示，有一倾角α=37°的粗糙斜面，斜面所在空间存在一有界矩形匀强磁场区域GIJH，其宽度GI=HJ=L=‎0.5 m．有一质量m=‎0.5 kg的“日”字形匀质导线框abcdef，从斜面上静止释放，释放时ef平行于GH且距GH为‎4L，导线框各段长ab=cd=ef=ac=bd=ce=df=L=‎0.5 m，线框与斜面间的动摩擦因数μ=0.25，ab、cd、ef三段的阻值相等、均为R=0.5 Ω，其余电阻不计．已知ef边刚进入磁场时线框恰好做匀速运动，不计导线粗细，重力加速度g=‎10 m/s2，求：‎ ‎(1)ef边刚进入磁场时的速度v的大小．‎ ‎(2)匀强磁场的磁感应强度B.‎ ‎(3)线框从开始运动到ab边穿出磁场过程中ab边发的焦耳热为多少？‎ ‎【答案】（1）v=‎4m/s（2）B="1" T（3）1J ‎【解析】‎ 试题分析：（1）由动能定理，2分 得，v=‎4m/s 1分 ‎(2)当线框匀速运动时，对电路，E=BLv 1分 R总=R+1分 ‎1分 对线框，1分 解得，B="1" T 1分 ‎（3）当线框每条边切割磁感线时，等效电路都一样。所以ef和cd作为电源时 ‎1分 时间为,1分 ‎1分 当ab做为电源时，1分 时间,1分 整个过程总热量，Q=Q1+Q2=1J 1分 考点：考查了导体切割磁感线运动 点评：本是电磁感应中常见的问题：导体在导轨上滑动的类型，从力和能两个角度研究．力的角度，关键是安培力的分析和计算．能的角度要把握涉及几种能、能量如何是转化的．‎