安徽省定远县民族中学2020学年高二物理下学期第一次月考试题

安徽省定远县民族中学2020学年高二物理下学期第一次月考试题

民族中学 2020 学年第二学期第一次月考试卷 高二物理试题 （满分：100 分，考试时间：90 分钟） 第 I 卷（选择题 40 分） 一、选择题(本大题共 12 个小题，其中第 1-8 小题为单选题，每小题 3 分；第 9-12 小题为多选题，每小题 4 分，满分 40 分。) 1.许多科学家在物理学发展过程中做出了重要贡献，下列叙述中符合物理学史实的 是(　　) A． 牛顿提出了万有引力定律，通过实验测出了万有引力常量 B． 法拉第发现了电磁感应现象，总结出了电磁感应定律 C． 奥斯特发现了电流的磁效应，总结出了电磁感应定律 D． 伽利略通过理想斜面实验，提出了力是维持物体运动状态的原因 2.如图所示，在纸面内放有一个条形磁铁和一个圆形线圈(位于磁铁正中央)，下列 情况中能使线圈中产生感应电流的是(　　) A． 将磁铁在纸面内向上平移 B． 将磁铁在纸面内向右平移 C． 将磁铁绕垂直纸面的轴转动 D． 将磁铁的 N 极转向纸外，S 极转向纸内 3.如图所示，匀强磁场与圆形导体环平面垂直，导体棒 ef 与导体环接触良好，当 ef 向右匀速运动时(　　) A． 圆环中磁通量不变，环上无感应电流产生 B． 整个环中有顺时针方向的电流 C． 整个环中有逆时针方向的电流 D． 环的右侧有逆时针方向的电流，环的左侧有顺时针方向的电流 4.电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器．如图 a 所示为电吉他的拾音器的原 理图，在金属弦的下方置有一个连接到放大器的螺线管．一条形磁铁固定在管内， 当拨动金属弦后，螺线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转为声 音信号．若由于金属弦的振动，螺线管内的磁通量随时间的变化如图 b 所示，则对 应感应电流的变化为(　　) A ． 　 　 　 　 B ． C ． 　 D． 5.如图所示，两块水平放置的金属板间距离为 d，用导线与一个 n 匝线圈连接，线 圈置于方向竖直向上的磁场 B 中．两板间有一个质量为 m、电荷量为＋q 的油滴恰好 处于平衡状态，则线圈中的磁场 B 的变化情况和磁通量变化率分别是(　　) A． 正在增强； ＝ B． 正在减弱； ＝ C． 正在减弱； ＝ D． 正在增强； ＝ 6.如图所示，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边 缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为 B0.使该线框从静止 开始绕过圆心 O、垂直于半圆面的轴以角速度 ω 匀速转动半周，在线框中产生感应 电流．现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化．为了产生与 线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率 的大小应为 (　　) A ． B ． C ． D． 7.如图所示是法拉第做成的世界上第一台发电机模型的原理图．将铜盘放在磁场中， 让磁感线垂直穿过铜盘；图中 a、b 导线与铜盘的中轴线处在同一竖直平面内；转动 铜盘，就可以使闭合电路获得电流．若图中铜盘半径为 L，匀强磁场的磁感应强度 为 B，回路总电阻为 R，从上往下看逆时针匀速转动铜盘的角速度为 ω.则下列说法 正确的是(　　) A． 回路中有大小和方向周期性变化的电流 B． 回路中电流大小恒定，且等于 C． 回路中电流方向不变，且从 a 导线流进灯泡，再从 b 导线流向旋转的铜盘 D． 若将匀强磁场改为仍然垂直穿过铜盘的正弦变化的磁场，不转动铜盘，灯泡中 一定有电流流过 8.如图所示，两个垂直于纸面的匀强磁场方向相反，磁感应强度的大小均为 B，磁 场区域的宽度均为 a.正三角形导线框 ABC 从图示位置沿 x 轴正方向匀速穿过两磁 场区域，以逆时针方向为电流的正方向，在下列图形中能正确描述感应电流 I 与线 框移动距离 x 关系的是(　　) A． B． C． D． 9.在光滑的水平面上方，有两个磁感应强度大小均为 B、方向相反的水平匀强磁场， 如图．PQ 为两个磁场的边界，磁场范围足够大．一个边长为 a、质量为 m、电阻为 R 的金属正方形线框，以速度 v 垂直磁场方向从如图实线(Ⅰ)位置开始向右运动，当 线框运动到分别有一半面积在两个磁场中的如图(Ⅱ)位置时，线框的速度为 ，则下 列说法正确的是(　　) A． 图(Ⅱ)时线框中的电功率为 B． 此过程中回路产生的电能为 mv2 C． 图(Ⅱ)时线框的加速度为 D． 此过程中通过线框横截面的电荷量为 10.如图所示，L 是自感系数很大、直流电阻可以忽略的线圈，下列说法正确的是 (　　) A． 若 S2 断开，当 S1 闭合时，Q 灯逐渐亮起来 B． 若 S1、S2 闭合，稳定后 P 灯熄灭 C． 若 S1、S2 闭合，稳定后再断开 S1 的瞬间，Q 灯立即熄灭，P 灯亮一下再熄灭 D． 若 S1、S2 闭合，稳定后再断开 S1 的瞬间，P 灯和 Q 灯都亮一下才熄灭 11.1824 年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”．实验中将一铜圆盘水平 放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示．实验 中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转 动起来，但略有滞后．下列说法正确的是(　　) A． 圆盘上产生了感应电动势 B． 圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动 C． 在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化 D． 圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转运 12.如图所示，在倾角为 θ 的光滑斜面上，存在着两个匀强磁场，磁场Ⅰ垂直斜面 向上、磁感应强度大小为 B，磁场Ⅱ垂直斜面向下、磁感应强度大小为 3B，磁场的 宽度 MJ 和 JG 均为 L，一个质量为 m、电阻为 R、边长也为 L 的正方形导线框，由静 止开始沿斜面下滑，当 ab 边刚越过 GH 进入磁场Ⅰ区时，线框恰好以速度 v1 做匀速 直线运动；当 ab 边下滑到 JP 与 MN 的中间位置时，线框又恰好以速度 v2 做匀速直 线运动，从 ab 进入磁场Ⅰ至 ab 运动到 JP 与 MN 中间位置的过程中，线框的机械能 减少量为 ΔE，重力对线框做功的绝对值为 W1，安培力对线框做功的绝对值为 W2， 下列说法中正确的是(　　) A．v1∶v2＝4∶1 B．v1∶v2＝9∶1 C． ΔE＝W1 D． ΔE＝ W2 第 II 卷（非选择题 60 分） 二、填空题(共 4 小题,每小空 1 分,满分 8 分) 13.在研究产生感应电流条件的实验中，把条形磁铁插入或者拔出闭合线圈的过程， 线圈的面积尽管没有变化，但是线圈内的磁场强弱发生了变化，此时闭合线圈中 ________(填“有”或“无”)感应电流．接着，将电流计、直流电源、带铁芯的线 圈 A、线圈 B、开关、滑动变阻器按图中所示连线．若连接滑动变阻器的两根导线接 在接线柱 C 和 D 上，而在开关刚闭合时电流表指针右偏；则当开关闭合后，滑动变 阻器的滑动触头向接线柱 C 移动时，电流计指针将 __________(填“左偏”、“右偏” 或“不偏”)． 14.如图所示，当航天飞机在环绕地球的轨道上飞行时，从中释放一颗卫星，卫星与 航天飞机保持相对静止，两者用导电缆绳相连，这种卫星称为绳系卫星，利用它可 以进行多种科学实验．现有一颗绳系卫星在地球赤道上空由东往西方向运行．卫星 位于航天飞机正上方，它与航天飞机间的距离约 20km，卫星所在位置的地磁场沿水 平方向由南往北约 5×10－5T．如果航天飞机和卫星的运行速度约 8 km/s，则缆绳中 的感应电动势大小为________V，________端电势高(填“A”或“B”). 15.如图，金属环 A 用轻线悬挂，与长直螺线管共轴，并位于其左侧．若变阻器滑片 P 向左移动，则金属环 A 将向________(填“左”或“右”)运动，并有________(填 “收缩”或“扩张”)趋势． 16.如图甲所示，有一面积为 150 cm2 的金属环，电阻为 0.1 Ω，在环中 100 cm2 的 同心圆面上存在如图乙所示的变化的磁场，在 0.1 s 到 0.2 s 的时间内环中感应电动 势为________，金属环产生的焦耳热为________． 四、计算题(共 4 小题,每小题 13 分 满分 52 分) 17.如图，两条相距 l 的光滑平行金属导轨位于同一水平面(纸面)内，其左端接一阻 值为 R 的电阻，一与导轨垂直的金属棒置于两导轨上．在电阻、导轨和金属棒中间 有一面积为 S 的区域，区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场，磁感应强度大小 B1 随时间 t 的变化关系为 B1＝kt，式中 k 为常量；在金属棒右侧还有一匀强磁场区域， 区域左边界 MN(虚线)与导轨垂直，磁场的磁感应强度大小为 B0，方向也垂直于纸面 向里．某时刻，金属棒在一外加水平恒力的作用下从静止开始向右运动，在 t0 时刻 恰好以速度 v0 越过 MN，此后向右做匀速运动．金属棒与导轨始终相互垂直并接触良 好，它们的电阻均忽略不计．求 (1)在 t＝0 到 t＝t0 时间间隔内，流过电阻的电荷量的绝对值； (2)在时刻 t(t>t0)穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小． 18.如图所示，固定的光滑金属导轨间距为 l，导轨电阻不计，上端 a、b 间接有阻 值为 R 的电阻，导轨平面与水平面的夹角为 θ，且处在磁感应强度大小为 B、方向 垂直于导轨平面向上的匀强磁场中．质量为 m、电阻为 r 的导体棒与固定弹簧相连 后放在导轨上．初始时刻，弹簧恰好处于自然长度，导体棒具有沿轨道向上的初速 度 v0.整个运动过程中导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触．已知弹簧的劲度系数 为 k，弹簧的中心轴线与导轨平行． (1)求初始时刻通过电阻的电流 I 的大小和方向； (2)当导体棒第一次回到初始位置时，速度变为 v，求此时导体棒的加速度大小 a； (3)导体棒最终静止时弹簧的弹性势能为 Ep，求导体棒从开始运动直到停止的过程中， 电阻 R 上产生的焦耳热 Q. 19.如图甲所示，两根足够长的平行金属导轨 MN、PQ 相距为 L，导轨平面与水平面 夹角为 α，金属棒 ab 垂直于 MN、PQ 放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属 棒的质量为 m，导轨处于匀强磁场中，磁场的方向垂直于导轨平面斜向上，磁感应 强度大小为 B.金属导轨的上端与开关 S，阻值为 R1 的定值电阻和电阻箱 R2 相连，不 计一切摩擦，不计导轨、金属棒的电阻，重力加速度为 g.现在闭合开关 S，将金属 棒由静止释放． (1)判断金属棒 ab 中电流的方向； (2)若电阻箱 R2 接入电路的阻值为 0，当金属棒下降高度为 h 时，速度为 v，求此过 程中定值电阻上产生的焦耳热 Q； (3)当 B＝0.40 T、L＝0.50 m、α＝37°时，金属棒能达到的最大速度 vm 随电阻箱 R2 阻值的变化关系如图乙所示，取 g＝10m/s2，sin37°＝0.60，cos37°＝0.80.求 R1 的大小和金属棒的质量 m. 20.如图所示，一个很长的竖直放置的圆柱形磁铁，在其外部产生一个中心辐射磁场 (磁场水平向外)，其大小为 B＝ (其中 r 为辐射半径——考察点到圆柱形磁铁中心 轴线的距离，k 为常数)，设一个与磁铁同轴的圆形铝环，半径为 R(大于圆柱形磁铁 的半径)，制成铝环的铝丝横截面积为 S，铝环由静止下落通过磁场，下落过程中铝 环平面始终水平，已知铝丝电阻率为 ρ，密度为 ρ0，当地重力加速度为 g，试求： (1)铝环下落的速度为 v 时铝环的感应电动势是多大？ (2)铝环下落的最大速度 vm 是多大？ (3)如果从开始到下落高度为 h 时，速度最大，经历的时间为 t，这一过程中电流的 有效值 I0 是多大？ 答案 1.B 2.D 3.D 4.D 5.B 6.C 7.B 8.B 9.AB 10.ABC 11.AD 12.BD 13.有　左偏 14.8000　B 15.左　收缩 16. 0.01 V　10－4J 17.(1)|q|＝ 　(2)Φ1＝B0lv0(t－t0)＋kSt　F＝(B0lv0＋kS) 【解析】在金属棒未超过 MN 之前，t 时刻穿过回路的磁通量为 Φ＝ktS① 设在从 t 时刻到 t＋Δt 的时间间隔内，回路磁通量的变化量为 ΔΦ， 流过电阻 R 的电荷量为 Δq 根据法拉第电磁感应定律有 ε＝－ ② 根据欧姆定律可得 i＝ ③ 根据电流的定义可得 i＝ ④ 联立①②③④可得|Δq|＝ Δt⑤ 根据⑤可得在 t＝0 到 t＝t0 的时间间隔内，流过电阻 R 的电荷量 q 的绝对值为|q| ＝ ⑥ (2)当 t>t0 时，金属棒已越过 MN，由于金属棒在 MN 右侧做匀速运动，有 F＝F 安⑦ 式中 F 是外加水平恒力，F 安是匀强磁场施加的安培力，设此时回路中的电流为 I， F 安的大小为 F 安＝B0Il⑧ 此时金属棒与 MN 之间的距离为 s＝v0(t－t0)⑨ 匀强磁场穿过回路的磁通量为 Φ′＝B0ls⑩ 回路的总磁通量为 Φ1＝Φ＋Φ′⑪ 式中 Φ 仍如①式所示，由①⑨ ⑪可得在时刻 t(t>t0)穿过回路的总磁通量为 Φ1 ＝B0lv0(t－t0)＋kSt⑫ 在 t 到 t＋Δt 的时间间隔内，总磁通量的改变 ΔΦt 为 ΔΦt＝(B0lv0＋kS)Δt⑬ 由法拉第电磁感应定律可得，回路感应电动势的大小为 εt＝| |⑭ 由欧姆定律有 I＝ ⑮ 联立⑦⑧⑬⑭⑮可得 F＝(B0lv0＋kS) . 18.(1) 　b→a (2)gsinθ－ (3) [ mv ＋ －Ep] 【解析】(1)初始时刻，导体棒产生的感应电动势 E1＝Blv0 通过 R 的电流大小 I1＝ ＝ 电流方向为 b→a (2)回到初始位置时，导体棒产生的感应电动势为 E2＝Blv 感应电流 I2＝ ＝ 导体棒受到的安培力大小为 F＝BI2l＝ ，方向沿斜面向上 根据牛顿第二定律有：mgsinθ－F＝ma 解得 a＝gsinθ－ (3)导体棒最终静止，有：mgsinθ＝kx 压缩量 x＝ 设整个过程中回路中产生的焦耳热为 Q0，根据能量守恒定律有： mv ＋mgxsinθ＝Ep＋Q0 Q0＝ mv ＋ －Ep 电阻上产生的焦耳热 Q＝ Q0＝ [ mv ＋ －Ep]． 19.(1)b 到 a　(2)mgh－ mv2　(3)2.0 Ω　0.1 kg 【解析】(1)由右手定则可知，金属棒 ab 中的电流方向为 b 到 a. (2)由能量守恒定律可知，金属棒减小的重力势能等于增加的动能和电路中产生的焦 耳热 mgh＝ mv2＋Q 解得：Q＝mgh－ mv2 (3)设最大速度为 vm 时，切割磁感线产生的感应电动势 E＝BLvm 由闭合电路欧姆定律得： I＝ 从 b 端向 a 端看，金属棒受力如图所示： 金属棒达到最大速度时满足 mgsinα－BIL＝0 由以上三式得最大速度： vm＝ R2＋ R1 图象斜率 k＝ m/(s·Ω)＝15 m/(s·Ω)，纵截距 b＝30 m/s 则： R1＝b ＝k 解得：R1＝2.0 Ω m＝0.1 kg. 20.(1)2πkv　(2) (3)S 【解析】(1)由题意知圆形铝环所在处的磁感应强度为 B＝ 铝环有效切割长度为其周长，即 L＝2πR 当铝环速度为 v 时，切割磁感线产生的电动势为 E＝BLv＝2πkv (2)当铝环加速度为零时，有最大速度 vm，根据题意有： 铝环的电阻 R0 为 R0＝ρ ＝ρ 铝环的质量 m＝ρ0·S·2πR 铝环中的电流为 I＝ ＝ 此时安培力 F＝BIL＝ 由平衡条件可知 mg＝F 联立解得 vm＝ (3)由能量守恒定律得 mgh＝ mv ＋I R0t 解得 I0＝S