安徽省蚌埠市第二中学2020学年高二物理下学期期中试题（含解析）

安徽省蚌埠市第二中学2020学年高二物理下学期期中试题（含解析）

安徽省蚌埠市第二中学2020学年高二物理下学期期中试题（含解析） ‎ 一、选择题（本题共10小题，每小题4分。1至7小题为单项选择题，8至10小题为多项选择题， 全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）‎ ‎1.目前我国远距离输送交流电用的电压有110kV、220kV和330kV，输电干线已经采用500kV的超高压，西北电网的电压甚至达到750kV。采用高压输电可以有效的降低输电线上的能量损失，主要是因为高压输电可以减小 A. 输电的时间 B. 输电的功率 C. 输电的电流 D. 输电线的电阻 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】根据P=IU，在输送功率一定的情况下，采用高压输电可以减小输电线上的电流，根据P线=I2R线可知，可以有效的降低输电线上的能量损失，故选C.‎ ‎2.弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁（其下端为N极）。如果在磁铁的下端固定一个闭合线圈，并使磁极上下振动。磁铁在向下运动的过程中，下列说法正确的是 A. 在磁铁靠近线圈过程中，线圈中的感应电流方向为顺时针（从上往下看 ）‎ B. 在磁铁远离线圈过程中，线圈中的感应电流方向为逆时针（从上往下看 ）‎ C. 线圈对磁铁的磁场力始终向上 D. 线圈对磁铁的磁场力先向上再向下 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．在磁铁靠近线圈过程中，穿过线圈的磁通量向下增加，根据楞次定律可知，线圈中的感应电流方向为逆时针（从上往下看 ）；同理，在磁铁远离线圈过程中，线圈中的感应电流方向为顺时针（从上往下看 ），选项AB错误；‎ CD．根据楞次定律的“来拒去留”，则当磁铁在向下运动的过程中，线圈产生感应电流，形成感应磁场阻碍磁铁的向下运动，则线圈给它的磁场力向上，故C正确，D错误。‎ ‎3. 电磁炉热效率高达90%，炉面无明火，无烟无废气，电磁“火力”强劲，安全可靠．如图所示是描述电磁炉工作原理的示意图，下列说法正确的是（ ）‎ A. 当恒定电流通过线圈时，会产生恒定磁场，恒定磁场越强，电磁炉加热效果越好 B. 电磁炉通电线圈加交流电后，在锅底产生涡流，进而发热工作 C. 电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因这些材料的导热性能较差 D. 在锅和电磁炉中间放一纸板，则电磁炉不能起到加热作用 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 试题分析：电磁炉就是采用涡流感应加热原理；其内部通过电子线路板组成部分产生交变磁场、当用含铁质锅具底部放置炉面时，锅具即切割交变磁力线而在锅具底部金属部分产生涡流，使锅具铁分子高速无规则运动，分子互相碰撞、摩擦而产生热能，用来加热和烹饪食物，从而达到煮食的目的。故A错误B正确；电磁炉工作时需要在锅底产生感应电流，陶瓷锅或耐热玻璃锅不属于金属导体，不能产生感应电流，C错误；由于线圈产生的磁场能穿透纸板到达锅底，在锅底产生感应电流，利用电流的热效应起到加热作用．D错误；‎ 考点：考查了电磁炉工作原理 ‎4.下图是某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系图象．如果其它条件不变，仅使线圈的转速变为原来的二倍，则交流电动势的最大值和周期分别变为（ ）‎ A. ， B. ， C. ， D. ，‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ 由得出原来交流电动势的最大值，，周期为：根据感应电动势最大值的表达式和得知，与成正比，则线圈的转速加倍，感应电动势最大值变为原来的倍，为 周期为： 故ACD错误，B正确；‎ 故选B。‎ ‎【点睛】由图读出原来交流电动势的最大值和周期．原来根据感应电动势最大值的表达式Em=NBSω分析感应电动势最大值的变化，由公式T=2πω分析周期的变化。‎ ‎5.两光滑平行金属导轨间距为L，直导线MN垂直跨在导轨上，且与导轨接触良好，整个装置处于垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B。电容器的电容为C，定值电阻为R，导轨电阻为r，导线的电阻不计。现给导线MN一初速度，使导线MN向右运动，当电路稳定后，MN以速度v向右做匀速运动时 A. 回路中的电流为 B. 电阻两端的电压为 C. 电容器所带电荷量为 D. 为保持MN匀速运动，需对其施加的拉力大小为 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】ABC．当导线MN匀速向右运动时，导线所受的合力为零，说明导线不受安培力，电路中电流为零，故电阻两端没有电压。此时导线MN产生的感应电动势恒定，根据闭合电路欧姆定律得知，电容器两板间的电压为U=E=BLv，则电容器所带电荷量Q=CU=CBLv，故C正确，AB错误；‎ D．因匀速运动后MN所受合力为0，而此时无电流，不受安培力，则无需拉力便可做匀速运动，故D错误。‎ ‎6.如图（甲）所示，理想变压器原副线圈的匝数比为2:1，b是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想交流电表，除滑动变阻器以外其余电阻不计。从某时刻开始单刀双掷开关掷向a端，在原线圈两端加上如图（乙）所示交变电压，则下列说法中正确的是 A. 该交变电压瞬时值表达式为 B. 单刀双掷开关由a扳到b，电压表和电流表的示数都变小 C. t=2×10-2s时，电压表的读数为311V D. 滑动变阻器触片向上移，电压表示数不变，电流表的示数变小 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由图象知电压峰值311V，角速度为，故该交变电压瞬时值表达式为u1=311cos100πt（V），故A错误；‎ B．单刀双掷开关由a扳向b，原线圈匝数比变小，匝数与电压成正比，所以伏特表和安培表的示数均变大，故B错误；‎ C．把t=2×10-2s代入瞬时值表达式得到的是瞬时电压311V，但电压表的读数为有效值，大小为110V，故C错误；‎ D．滑动变阻器触片向上移，电阻变大，副线圈的电压由匝数和输入电压决定，伏特表的示数不变，安培表示数减小，故D正确。‎ ‎7. 矩形导线框abcd放在匀强磁场中，在外力控制下静止不动，磁感线方向与线圈平面垂直，磁感应强度Ｂ随时间变化的图象如图所示。t＝0时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向外，在0～4 s内，线框ab边受力随时间变化的图象（力的方向规定以向右为正方向）可能是下图中的 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 磁感强度均匀变化，产生稳定的感应电流，在0-1s间，磁通量减小，线圈有扩张趋势，ab边受到的安培力方向向左，F=BIL安培力均匀减小，D对；‎ ‎8.匝数相同的A、B两个闭合圆形线圈用相同材料的金属导线制成，导线横截面积、半径rA=2rB，图中存在垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度强度均匀减小。下列说法正确的是 A. 线圈中的感应电动势的方向为顺时针 B. 感应电动势的大小之比为2:1‎ C. 感应电流的大小之比为4:1‎ D. 线圈中消耗的电功率之比为16:1‎ ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由楞次定律可知，线圈中的感应电动势的方向为顺时针，选项A正确；‎ B．根据可知，感应电动势的大小之比为4:1，选项B错误；‎ C．根据可知，，根据可知感应电流的大小之比为4:1，选项C正确；‎ D．根据可知线圈中消耗的电功率之比为16:1，选项D正确.‎ ‎9.如图所示，光滑水平面内有一质量为m正方形线圈abcd，其经过位置1时速度为v1，进入垂直纸面向里的匀强磁场B后能穿出磁场，在位置2的速度为v2，以下说法正确的是 A. 线圈在位置1时，b点电势低于c点 B. 线圈完全位于磁场中时，ad两端电压为零 C. 线圈在进入和穿出磁场过程中，流过线圈的电荷量相等 D. 在线圈从位置1运动到位置2的过程中，线圈中产生的焦耳热为 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．线圈在位置1时，bc部分是电源，根据右手定则可知，b点电势高于c点，选项A错误；‎ B．线圈完全位于磁场中时，因ad切割磁感线产生感应电动势BLv，可知ad两端电压不为零，选项B错误；‎ C．根据可知，线圈在进入和穿出磁场过程中，流过线圈电荷量相等，选项C正确；‎ D．由能量关系可知，在线圈从位置1运动到位置2的过程中，线圈中产生的焦耳热为 ，选项D正确.‎ ‎10.汽车的点火装置原理如图甲所示，它能将十几伏的直流低电压变成数万伏的高电压，使DD′间的空气击穿而发生强烈的火花放电，其主体部分是一个在条形铁芯上套有两个线圈的变压器，两层线圈间良好绝缘。初始弹簧片P与触点Z接触，闭合开关S后，铁芯被磁化，吸引弹簧片P切断电路，铁芯失去磁性，弹簧片P与Z接通，如此反复。工作过程中初级线圈电流随时间的变化如图乙所示，下列说法正确的是 A. DD′间的火花放电通常出现在电路刚接通时 B. 初级线圈应选用较粗导线绕制 C. 次级线圈匝数应比初级线圈匝数多 D. 条形铁芯用许多薄硅钢片叠合而成可减小涡流 ‎【答案】BCD ‎【解析】‎ ‎【详解】DD′间的火花放电通常出现在电路刚断开瞬间，故A错误。根据图象可知，电火花是在次级线圈中D、D′间产生的，次级线圈的匝数多，该变压器为升压变压器；根据可知，次级线圈的匝数多，初级线圈的匝数少，则初级线圈的电流大、次级线圈的电流小，所以初级线圈应选用较粗的导线绕制，故BC正确；条形铁芯用许多薄硅钢片叠合而成可减小涡流，故D正确；‎ 二、填空题（本题共24分，每空3分）‎ ‎11.调光台灯是利用闸流晶体管来实现无级调节灯的亮度的。现将某无级调光台灯接在220 V的正弦交变电流上，如图甲所示，经过闸流晶体管调节后加在灯管两端的电压如图乙所示，则此时电压表的示数是____________V ‎【答案】‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】设交流电的有效值为U，将交流电与直流电分别通过相同电阻R，分析一个周期内热量： ，解得：U=156V ‎12.如图所示是一等腰直角三棱柱，其中侧面abcd为正方形，边长为L，它们按图示位置放置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B，通过abcd平面的磁通量大小为______，通过整个三棱柱的磁通量为__________。‎ ‎【答案】 (1). (2). 零 ‎【解析】‎ ‎【详解】通过abcd平面的磁通量大小等于通过abfe平面的磁通量，为φ=BSsin45°=BL2；因整个三棱柱是封闭的；故整个三棱柱的磁通量为零；‎ ‎13.如图所示,竖直平面内有一金属环，半径为a，总电阻为R。磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面，在环的最高点A用铰链连接长度为2a、电阻为R的导体棒AB。AB由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，B点的线速度为v，则此时杆AB产生的电动势大小为_________，杆AB两端的电压大小为_________ 。‎ ‎【答案】 (1). (2). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】当摆到竖直位置时，导体棒产生的感应电动势为：；金属环并联的电阻为：；AB两端的电压是路端电压，AB两端的电压大小为：.‎ ‎14.如图甲所示为某同学研究自感现象的实验电路图。用电流传感器显示出在t＝1×10－3s时断开开关前后一段时间内各时刻通过线圈L的电流如图乙。已知电源电动势E＝6 V，内阻不计，灯泡R1的阻值为6 Ω，电阻R的阻值为2 Ω。‎ ‎（1）线圈的直流电阻RL＝________Ω。‎ ‎（2）开关断开时，该同学观察到的现象是______________，开关断开瞬间线圈产生的自感电动势是________________ V。‎ ‎【答案】（1）2 （2）灯泡闪亮一下后逐渐变暗，最后熄灭 15‎ ‎【解析】‎ ‎（1）由图像可知S闭合，电路稳定时，线圈的直流电阻 ‎（2）由（1）知，此时小灯泡电流，S断开后，L、R、灯泡组成临时回路，电流由1.5A逐渐减小，所以灯会闪亮一下再熄灭，自感电动势为。‎ 三、计算题（本题共36分，第15题12分、第16题10分、第17题14分）‎ ‎15.如图所示，竖直放置的平行金属光滑导轨MN和PQ，相距L＝0.40 m，导轨上端接一电阻R＝1.5 Ω，导轨处在垂直于纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.5 T。有质量m＝0.02 kg，阻值为r＝0.5 Ω的导体棒AB紧贴导轨，沿着导轨由静止开始下落，其他部分的电阻及接触电阻均不计（g=10m/s2）。求：‎ ‎(1)导体棒能达到的最大速度？‎ ‎(2)从静止释放到达最大速度过程中，若下降高度h＝8.0 m，回路中产生的电能？‎ ‎【答案】(1)10 m/s　(2)0.6 J ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）设导体棒最大速度为，此时导体棒的电动势为：‎ 根据闭合电路欧姆定律：.‎ 当导体棒速度最大时满足：mg＝BIL.‎ 解得:vm＝10m/s.‎ ‎（2）由能量关系可知：E＝mgh－‎ 解得:E＝0.6J.‎ ‎16.如图所示，一小型发电机内有n=100匝矩形线圈，线圈面积S=0.10m2，线圈电阻可忽略不计。在外力作用下矩形线圈在B=0.10T匀强磁场中，以恒定的角速度rad/s绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，发电机线圈两端与R=100Ω的电阻构成闭合回路。求：‎ ‎（1）线圈转动时产生感应电动势最大值；‎ ‎（2）从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过90°角的过程中，通过电阻R横截面的电荷量；‎ ‎（3）线圈匀速转动10s，电流通过电阻R产生的焦耳热。‎ ‎【答案】（1）；（2）；（3）‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 正弦式电流给灯泡供电，电压表显示是电源电压的有效值，要求电路中灯泡的电流或功率等，均要用正弦式电流的有效值而求有效值方法：是将交流电在一个周期内产生热量与将恒定电流在相同时间内产生的热量相等，则恒定电流的值就是交流电的有效值通过横截面的电荷量则需要用交流电的平均值，而电器的耐压值时则交流电的最大值．‎ ‎【详解】（1）当线圈与磁感线平行时，线圈中感应电动势的最大值，则为  V ‎（2）设从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过角所用时间为，‎ 线圈中的平均感应电动势 通过电阻R的平均电流 在时间内通过电阻横截面的电荷量，‎ ‎（3）矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生正弦交变电流，电阻两端电压的有效值 经过电流通过电阻产生的焦耳热 解得J.‎ ‎【点睛】当线圈与磁场相平行时，即线圈边框正好垂直切割磁感线，此时产生的感应电动势最大求电荷量时，运用交流电的平均值，求产生的热能时，用交流电的有效值．‎ ‎17.电阻不计的足够长的光滑平行金属导轨固定在一绝缘斜面上，斜面倾角，导轨下端连接一阻值的定值电阻，导轨间距为。一阻值不计、质量为的导体棒，垂直导轨静止放置且与导轨接触良好。匀强磁场垂直穿过导轨平面、磁感应强度，如图所示。现用一恒定功率且平行于导轨向上的力F作用在导体棒的中点，使导体棒从静止开始运动，最终达到稳定速度，不计空气阻力。求：‎ ‎（1）当导体棒速度v=1m/s时，导体棒加速度a的大小？‎ ‎（2）棒达到的稳定速度多大？‎ ‎（3）若在导体棒达到稳定速度的过程中，通过棒的电荷量，电阻R产生的热量Q=1.4J，则棒从静止到稳定速度的运动时间是多少？‎ ‎【答案】（1）（2）（3）t=1.1s.‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）由功率和速度关系：，‎ 感应电动势：，‎ 感应电流：‎ 根据牛顿第二定律：‎ 解得：.‎ ‎（2）当加速度为零时，导体棒达到稳定速度，设此时速度为，由受力平衡可得：‎ ‎,‎ 得：.‎ ‎（3）由，,，‎ 可得：‎ 解得：x=2.0m 由能量守恒定律：,‎ 得：t=1.1s.‎