河南省叶县第二高级中学2020学年高二物理12月月考试题
叶县第二高级中学2020学年12月份月考
高二物理
考试范围：电磁感应、交变电流；考试时间：90分钟
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
第I卷（选择题）
一、选择题（本题共14小题，其中第3、7、10、11为多选题。每小题4分，共56分）
1．在法拉第时代,下列验证“由磁产生电”设想的实验中,能观察到感应电流的是( )
A.将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路,然后观察电流表的变化
B.在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈,然后观察电流表的变化
C.将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接,往线圈中插入条形磁铁后,再到相邻房间去观察电流表的变化
D.绕在同一铁环上的两个线圈,分别接电源和电流表,在给线圈通电或断电的瞬间,观察电流表的变化
2．一同学为了验证断电自感现象,自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E,用导线将它们连接成如图所示的电路。检查电路后,闭合开关S,小灯泡发光;再断开开关S,小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象。虽经多次重复,仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象,他冥思苦想找不出原因。你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是( )
A.线圈电阻偏大
B.线圈的自感系数较大
C.电源的内阻较大
D.小灯泡电阻偏大
3．线圈在磁场中匀速转动产生的交流电动势为e=10sin 20πt V,则下列说法正确的是( )
A.t=0时,线圈平面位于中性面
B.t=0时,穿过线圈的磁通量最大
C.t=0时,导线切割磁感线的有效速度最大
D.t=0.4 s时,e达到峰值10 V
4．如图所示，L为电感线圈，C为电容器，A、B为两只相同的灯泡，将它们接在电压为u的交流电源上，两只灯泡的亮度一样．若保持电源电压不变，而将电源频率增大，下列说法中正确的是( )
A．两灯泡的亮度不变
B．A灯泡亮度不变，B灯泡变亮
C．A灯泡变暗，B灯泡变亮
D．A灯泡变亮，B灯泡变暗
5．如图所示为一交流电压随时间变化的图象．每个周期内，前三分之一周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定．根据图中数据可得此交流电压的有效值为（ ）
A．7.5V B．V
C． 8V D． V
6．如图所示，水平放置的两根平行的光滑长直金属导轨，其电阻不计，导体棒ab、cd跨在导轨上，ab的电阻R大于cd的电阻r，当cd在大小为F1的水平向右的外力作用下匀速向右滑动时，ab在大小为F2的水平外力作用下保持静止，那么以下说法中正确的是( )
A．Uab>Ucd，F1>F2
B．Uab＝Ucd，F1
Ucd，F1＝F2
D．Uab＝Ucd，F1＝F2
7．图(a)所示,A、B为两个相同的环形线圈,共轴并靠近放置,A线圈中通有如图(b)所示的电流i,则下列说法中错误的是( )
A. t1时刻两线圈间的相互作用力为零
B. t2时刻两线圈间的相互作用力最大
C.在t1～t2时间内A、B两线圈相斥
D.在t2～t3时间内A、B两线圈相斥
8．有一边长为L的正方形导线框，质量为m，由高度H处自由下落，如图所示，其下边ab进入匀强磁场区域后，线圈开始减速运动，直到其上边cd刚好穿出磁场时，速度减为ab边刚进入磁场时速度的一半，此匀强磁场的宽度也是L，线框在穿过匀强磁场的过程中产生的电热是( )
A．2mgL B．2mgL＋mgH
C． D．
9．普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少，工作时电流为Iab，cd一侧线圈的匝数较多，工作时电流为Icd，为了使电流表能正常工作，则( )
A．ab接MN，cd接PQ，IabIcd
C．ab接PQ，cd接MN，IabIcd
10．两根足够长的光滑导轨竖直放置,间距为L,底端接阻值为R的电阻。将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端,金属棒和导轨接触良好,导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直,如图所示。除电阻R外其余电阻不计。现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放,则( )
A.释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度g
B.金属棒向下运动时,流过电阻R的电流方向为b→a
C.金属棒的速度为v时,所受的安培力大小为
D.金属棒下落过程中，电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少
11．法拉第圆盘发电机的示意图如图所示．铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触．圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中．圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是( )
A.若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定
B.若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a到b的方向流动
C.若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化
D.若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R上的热功率也变为原来的2倍
R
F
a
b
c
B
12．如图所示，水平面内有两根平行的光滑金属导轨，左端均与电阻R相连接，匀强磁场B竖直向下分布在导轨所在的空间内，质量一定的金属棒垂直于导轨并与导轨接触良好．若对金属棒施加一个水平向右的外力F，使金属棒从a位置由静止开始向右做匀加速运动并依次通过位置b和c．若导轨与金属棒的电阻不计，a到b与b到c的距离相等，则下列关于金属棒在运动过程中的说法正确的是（ ）
A．金属棒通过b、c两位置时，电阻R的电功率之比为1:2
B．金属棒通过b、c两位置时，外力F的大小之比为1:
C．在从a到b与从b到c的两个过程中，电阻R上产生的热量之比为1:1
D．在从a到b与从b到c的两个过程中，通过金属棒的横截面的电量之比为1:2
13．13.理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 Ω、1 Ω 和4 Ω，为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定．当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I.该变压器原、副线圈匝数比为( )
A．5
B．4
C．3
D．2
14.如图甲,线圈ab、cd绕在同一软铁芯上。在ab线圈中通以变化的电流,用示波器测得线圈cd间电压如图乙所示。已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比,则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中,可能正确的是( )
第II卷（非选择题）
二、实验题（本题共2小题，第15题6分、16题6分，共12分）
A
B
P
+
-
+
-
15．在做“探究感应电流方向”的实验时，用电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流表及开关组成图中的电路．在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下，某同学发现：将滑线变阻器的滑片P向左加速滑动时，电流表指针向右偏转．那么，将滑动变阻器的滑片P向左匀速滑动时，电流表指针是否偏转？________；当将滑动变阻器的滑片P向右加速滑动时，电流表指针向_______偏转；当将线圈A向上移出B线圈的过程中，电流表的指针将向_______偏转．
16．利用电磁感应原理工作的一种乐器。如图所示为电吉他的拾音器的原理图,在金属弦的下方放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。
(1)金属弦的作用类似“研究电磁感应现象”实验中铁芯的作用,则被拨动后靠近螺线管的过程中,通过放大器的电流方向为 (以图象为准,选填“向上”或“向下”)。
(2)下列说法正确的是( )
A.金属弦上下振动的周期越大,螺线管内感应电流的方向变化也越快
B.金属弦上下振动过程中,经过相同位置时速度越大,螺线管中感应电动势也越大
C.电吉他通过扩音器发出的声音随感应电流强度增大而变响,增减螺线管匝数会起到调节音量的作用
D.电吉他通过扩音器发出的声音频率和金属弦振动频率相同
(3)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所示,则对应感应电流的变化为( )
三、计算题（本题共3小题，共32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.）
17．（12分）图示为发电机示意图，匝数为n＝100匝的矩形线圈，边长分别为10 cm和20 cm，内阻为5 Ω，在磁感应强度B＝0.5 T的匀强磁场中绕OO′轴以50rad/s的角速度匀速转动，线圈和外部20 Ω的电阻R相接．求：
(1)S断开时，电压表示数；
(2)开关S合上时，电压表和电流表示数；
(3)为使R正常工作，R的额定电压是多少？
(4)通过电阻R的电流最大值是多少？电阻R上所消耗的电功率是多少？
18．（10分）如图所示，光滑平行金属导轨相距30cm，电阻不计，ab是电阻为0.3Ω的金属棒，可沿导轨滑动，与导轨相连的平行金属板A、B相距6cm，电阻R为0.1Ω。全部装置处于垂直纸面向里的匀强磁场中，当ab以速度v向右匀速运动时，一带电微粒在A、B板间恰做半径2cm的匀速圆周运动，速率也是v。试求速率v的大小？
19．（10分）如图所示，两光滑金属导轨，间距d＝0.2m，在桌面上的部分是水平的，处在磁感应强度B＝0.1T、方向竖直向下的有界磁场中，电阻R＝3Ω，桌面高H＝0.8m，金属杆ab质量m＝0.2kg、电阻r＝1Ω，在导轨上距桌面h＝0.2m高处由静止释放，落地点距桌面左边缘的水平距离s＝0.4m，g＝10m/s2，求：
(1)金属杆刚进入磁场时，杆中的电流大小和方向；
(2)整个过程中R上放出的热量。
叶县二高2020学年高二12月份月考
物理答案
1、D 2、A 3、AB 4、C 5、B 6、D
7、BC 解析:在t1~t2时间内,穿过B线圈的磁通量变小,B中产生与A中方向相同的感应电流,两线圈相吸,同理t2~t3时间内两线圈相斥。t1时刻=0,故B中感应电流为零,两线圈间的相互作用力为零。t2时刻i=0,即A线圈中电流为零,故A、B间无相互作用力。由以上分析知,选项B、C是错误的。
8、C 9、B
10、ABC 解析:刚开始时金属棒只受重力,则释放瞬间金属棒的加速度为g,根据右手定则可判定通过R的电流方向为b→a,当金属棒的速度为v时,E=BLv,I==,安培力F=ILB=,重力势能的减少量转化为内能和弹簧的弹性势能、金属棒的动能。所以正确选项为A、C。
11、AB 解析:将圆盘看成由无数辐条组成，各辐条都在切割磁感线，从而产生感应电动势，出现感应电流，当圆盘顺时针转动时(从上往下看)，根据右手定则可判断，圆盘上感应电流从边缘向中心，流过电阻R的电流方向从a到b，B正确；由法拉第电磁感应定律可得，感应电动势E＝BLv＝BL2ω，而I＝，故A正确，C错误；当角速度ω变为原来的2倍时，感应电动势E＝BL2ω变为原来的2倍，感应电流I变为原来的2倍，电流在R上的热动率P＝I2R变为原来的4倍，D错误．
12、A
13、C 解析:开关断开时，原、副线圈的电流比＝，通过R2的电流I2＝，副线圈的输出电压U2＝I2(R2＋R3)＝，由＝可得原线圈两端的电压U1＝5I，则U＝U1＋IR1＝5I＋3I；开关闭合时，原、副线圈的电流比＝，通过R2的电流I′2＝，副线圈的输出电压U′2＝I′2R2＝，由＝可得原线圈两端的电压U′1＝4I，则U＝U′1＋4IR1＝4I＋12I，解得＝3，选项C正确．
14、C 解析:
本题考查了电磁感应的图像。根据法拉第电磁感应定律,ab线圈电流的变化率与线圈cd上的波形图一致,线圈cd上的波形图是方波,ab线圈电流只能是线性变化的,因为只有线性变化的变化率才是常数。所以C正确。
15、偏转；左；右
16、(1)向下 (2)BCD (3)D 解析:(1)金属弦靠近螺线管时,线圈中磁场变强,根据楞次定律可得通过放大器的电流方向为向下。
(2)感应电动势的大小与磁通量的变化率有关,与线圈匝数有关,所以选项B、C正确;电吉他通过扩音器发出的声音频率与感应电流的频率相同,即与金属弦振动频率相同,A错,D对。
(3)感应电流的大小取决于磁通量的变化率,所以选项D正确。
17、解析：(1)感应电动势最大值
Em＝nBsω＝100×0.5×0.1×0.2×50 V＝50 V
S断开时，电压表示数为电源电动势有效值E＝＝50 V.
(2)当开关S合上时，由全电路欧姆定律
I＝＝ A＝2 A U＝IR＝2×20 V＝40 V
(3)额定电压即电压有效值，故R的额定电压为40 V.
(4)通过R的电流最大值Im＝I＝2 A.
电阻R上所消耗的电功率P＝UI＝40×2 W＝80 W.
18、解析：设磁感应强度为B，平行板AB间距为d，ab杆的有效长度为L，带电粒子质量为m，带电荷量为q，
∵E＝BLv
∴Uab＝UAB＝＝×0.1＝Blv
带电粒子在A、B板间恰能做匀速圆周运动，
则mg＝Eq＝q，∴m＝。
带电粒子做圆周运动的半径r＝＝＝
∴v＝＝m/s＝0.4m/s。
19、解析：(1)ab杆刚进入磁场的瞬间，速率为v，
由机械能守恒定律得mgh＝mv2，v＝＝2m/s
此时感应电动势E＝Bdv＝0.1×0.2×2V＝0.04V
I＝＝A＝0.01A
方向：杆中由a→b
(2)金属杆平抛初速度为v′，则有
s＝v′，v′＝＝1m/s
由能量守恒，有
Q＝mgh－mv′2＝(0.2×10×0.2－×0.2×12)J
＝0.3J
R放出的热量QR＝·R＝×3J＝0.225J
