安徽省滁州市定远县民族中学2020学年高二物理下学期期中试题

安徽省滁州市定远县民族中学2020学年高二物理下学期期中试题

定远民族中学2020学年度下学期期中考试卷 ‎ 高二物理 ‎（本卷满分100分，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 45分）‎ 一、选择题（本大题共15小题，第1至8题为单选题，第9至15题为多选题，每小题3分，共45分。）‎ ‎1.关于下列器材的原理和用途，正确的是（　　）‎ A.变压器可以改变交变电压但不能改变频率 B.扼流圈对交流的阻碍作用是因为线圈存在电阻 C.真空冶炼炉的工作原理是炉体产生涡流使炉内金属熔化 D.磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁驱动的作用 ‎2.如图所示,下列情况下线圈中不能产生感应电流的是（　　）‎ A.I增加 B.线圈向右平动 C.线圈向下平动 D.线圈向左平动 ‎3.如图为圆盘发电机的示意图，铜盘绕水平的铜轴C在垂直于盘面的匀强磁场中转动，铜片D与铜盘的边缘接触，铜盘、导线和电阻R连接组成电路，则（ ）‎ A.转动过程电能转化为机械能 B.C处的电势比D处高 C.通过R的电流方向从B向A D.产生的电动势大小与角速度ω无关 ‎4.如图所示，xoy坐标系第一象限有垂直纸面向外的匀强磁场，第三象限有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感强度大小均为B，第二、四象限内没有磁场．一个围成四分之一圆弧形的导体环oab，其圆心在原点o，开始时导体环在第四象限，从t=0时刻起绕o点在xoy坐标平面内逆时针匀速转动．若以逆时针方向的电流为正，下列表示环内感应电流i随时间t变化的图象中，正确的是（ ）‎ A. B.‎ C. D.‎ ‎5.如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，开始时，开关S断开，当开关S接通时，下列说法中错误的是（ ）‎ A. 副线圈两端M、N的输出电压减小 B. 副线圈输电线等效电阻R上的电压降增大 C. 通过灯泡L1的电流减小 D. 原线圈上电流增大 ‎6.如图所示的圆形导体环用一根轻质细杆悬挂在O点，导体环可以在竖直平面里来回摆动，空气阻力和摩擦力均可不计．在如图所示的正方形区域里，有匀强磁场垂直于圆环的振动面指向纸内．下列说法中错误的是（ ）‎ A. 此摆振动的开始阶段机械能不守恒 B. 导体环进入磁场和离开磁场时，环中电流的方向肯定相反 C. 导体环通过最低点时，环中感应电流最大 D. 最后此摆在匀强磁场中振动时，机械能守恒 ‎7.如图所示，螺线管匝数n=1500匝，横截面积S=‎20cm2 ， 螺线管导线电阻r=1Ω，电阻R=4Ω．螺线管所在空间存在着向右的匀强磁场，磁感应强度大小随时间的变化如图所示，下列说法正确的是（　　）‎ A.电阻R的电流方向是从A到C B.感应电流的大小随时间均匀增大 C.电阻R两端的电压为6V D.C点的电势为4.8V ‎8. 边长为L的正方形金属框在水平恒力F作用下运动，穿过方向如图的有界匀强磁场区域．磁场区域的宽度为d（d>L）。已知ab边进入磁场时，线框的加速度恰好为零．则线框进入磁场的过程和从磁场另一侧穿出的过程相比较，有（　 　）‎ A. 产生的感应电流方向相同 B. 所受的安培力方向相反 C. 进入磁场过程的时间等于穿出磁场过程的时间 D. 进入磁场过程和穿出磁场过程中通过导体内某一截面的电量相等 ‎9.如图所示，某人在自行车道上从东往西沿直线以速度v骑行，该处地磁场的水平分量大小为B1 ， 方向由南向北，竖直分量大小为B2 ， 方向竖直向下．自行车把为直把、金属材质，且带有绝缘把套，两把手间距为L．只考虑自行车在地磁场中的电磁感应，下列结论正确的是（　　）‎ A.图示位置中辐条A点电势比B点电势低 B.图示位置中辐条A点电势比B点电势高 C.自行车左车把的电势比右车把的电势高B2Lv D.自行车在十字路口左拐改为南北骑向，则自行车车把两端电势差要降低 ‎10.如图所示电路中，L为电感线圈，C为电容器，当开关S由断开变为闭合时(　　)‎ A. 灯A中无电流通过，不可能变亮 B. 灯A中有电流通过，方向由b到a C. 灯B逐渐熄灭，c点电势高于d点电势 D. 灯B逐渐熄灭，c点电势低于d点电势 ‎11. 矩形线圈绕垂直于匀强磁场的对称轴做匀速转动，当线圈通过中性面时，则（ ）‎ A.线圈平面与磁场方向垂直 B.线圈中的感应电动势的方向将发生变化 C.通过线圈的磁通量达到最大值 D.通过线圈的磁通量的变化率达到最大值 ‎12.如图所示，在直径为D、电阻为R的细金属丝圆环区域内有一垂直于该圆环的变化磁场，其磁场的变化规律为（k为大于零的常数），则以下说法正确的是（ ）‎ A. 金属圆环中有顺时针方向的感应电流 B. 金属圆环中通过的感应电流大小为 C. 时间内，通过金属圆环横截面电荷量为 D. 时间内，金属圆环中产生的电热为 ‎13.图甲为一理想变压器的示意图，其原、副线圈的匝数比为6∶‎ ‎1，电压表和电流表均为理想电表，Rt为阻值随温度升高而变小的热敏电阻，R0为定值电阻，若发电机向原线圈输入如图乙所示的正弦交流电。下列说法中正确的是（ ）‎ A．输入变压器副线圈的交流电压表达式为 B．时，该发电机的线圈平面位于中性面 C．1s内，该发电机产生的交变电流方向改变50次 D．Rt温度升高时，电流表的示数变大，变压器的输入功率变大 ‎14.如图所示，相距为d的两条水平虚线L1、L2之间是方向水平向里的匀强磁场，磁感应强度为B，正方形线圈abcd边长为L（L＜d），质量为m、电阻为R，将线圈在磁场上方h高处由静止释放，cd边刚进入磁场时速度为v0 ， cd边刚离开磁场时速度也为v0 ， 则线圈穿过磁场的过程中（从cd边刚进入磁场起一直到ab边离开磁场为止）（　　）‎ A.感应电流所做的功为2mgd B.感应电流所做的功为mgd C.线圈的最小速度可能为 D.线圈的最小速度一定是 ‎ ‎15.如图所示，足够长的光滑金属导轨倾斜放置，导轨宽度为L，其下端与电阻R连接，匀强磁场大小为B，方向垂直导轨平面向上．放在导轨上的导体棒ab以某一初速度v下滑，运动过程中始终与导轨垂直．关于导体棒ab，下列说法中正确的是（ ）‎ A.刚下滑的瞬间，ab棒产生的电动势为BLvcosθ B.所受安培力方向平行于导轨向上 C.可能匀加速下滑 D.可能以速度v匀速下滑 第II卷（非选择题 55分）‎ 二、填空题（本大题共4小题，第16、17、18题每空1分，第19题每空2分，共13分。）‎ ‎16.一台发电机产生的电动势的瞬时值表达式为： ，则此发电机产生的电动势的最大值为    V，有效值为    V，发电机转子的转速为   转/秒。‎ ‎17.如图所示，两同心圆环A、B置于同一水平面上，其中A为均匀带正电绝缘环，B为导体环，两环均可绕中心在水平内转动，若A匀速转动，B中 感应电流（填“有”、“无”）；若A、B以相同的转速同方向加速转动，B中  感应电流（填“有”、“无”）。‎ ‎18.如图所示,有一个单匝圆形线圈，线圈内有垂直于纸面向内的磁场,当磁感应强度均匀增加时,有一带电粒子恰好静止于水平放置的平行板电容器中间,则此粒子带_______电,若增大磁感应强度的变化率,则带电粒子将_________(填向上运动、向下运动或静止)‎ ‎19.把一个矩形线圈从有理想边界的匀强磁场中匀速拉出（如图），第一次速度为，第二次速度为，且，则两情况下拉力的功之比=________，拉力的功率之比=________，线圈中产生的焦耳热之比=________.‎ 三、解答题（本大题共3小题，第20题12分，第21题14分，第22题16分，共42分。）‎ ‎20.法拉第曾提出一种利用河流发电的设想，并进行了实验研究，实验装置的示意图可用题图表示，两块面积均为S的矩形金属板，平行、正对、竖直地全部浸在河水中，间距为d．水流速度处处相同，大小为v，方向水平，金属板与水流方向平行．地磁场磁感应强度的竖直分量为B，河水的电阻率为ρ，水面上方有一阻值为R的电阻通过绝缘导线和电键K连接到两个金属板上，忽略边缘效应，求：‎ ‎（1）该发电装置的电动势；‎ ‎（2）通过电阻R的电流强度；‎ ‎（3）电阻R消耗的电功率．‎ ‎21.如图所示，边长为l的正方形线圈abcd的匝数为n ， 线圈电阻为r ， 外电路的电阻为R ， ab的中点和cd的中点的连线OO′恰好位于匀强磁场的边界上，磁感应强度为B ， 现在线圈以OO′为轴，以角速度ω匀速转动，求：‎ ‎（1）闭合电路中电流瞬时值的表达式；‎ ‎（2）线圈从图示位置转过90°的过程中电阻R上产生的热量；‎ ‎（3）电阻R上的最大电压．‎ ‎22.如图，ab和cd为质量m=‎0.1kg、长度L=‎0.5m、电阻R=0.3Ω的两相同金属棒，ab放在半径分别为r1=‎0.5m和r2=‎1m的水平同心圆环导轨上，导轨处在磁感应强度为B=0.2T竖直向上的匀强磁场中；cd跨放在间距也为L=‎0.5m、倾角为θ=30°的光滑平行导轨上，导轨处于磁感应强度也为B=0.2T方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中．四条导轨由导线连接并与两导体棒组成闭合电路，除导体棒电阻外其余电阻均不计．ab在外力作用下沿圆环导轨匀速转动，使cd在倾斜导轨上保持静止．重力加速度为g=‎10m/s2 ． 求：‎ ‎（1）从上向下看ab应沿顺时针还是逆时针方向转动？‎ ‎（2）ab转动的角速度大小；‎ ‎（3）若使ab加速转动一周，同时用外力保持cd静止，则该过程中通过cd的电荷量为多少？‎ ‎参考答案 ‎1.A ‎【解析】A、变压器可以改变交流电的电压但不能改变频率，A符合题意；‎ B、扼流圈对交流的阻碍作用是因为线圈产生了自感现象，不是因为电阻的热效应，B不符合题意；‎ C、真空冶炼炉的工作原理是炉中金属产生涡流使炉内金属熔化，不是炉体产生涡流，C不符合题意；‎ D、磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框中可以产生感应电流能起电磁阻尼的作用，D不符合题意．‎ 故答案为：A．‎ ‎2.C ‎【解析】当I增加时，则穿过线圈的磁通量增大，所以导致线圈中产生感应电流．故A错误；当线圈向右平动时，导致线圈中磁通量变小，则线圈中会出现感应电流，故B错误；当线圈向下平动时，穿过线圈的磁通量仍不变，则线圈中不会出现感应电流，故C正确；当线圈向左平动时，致线圈中磁通量变大，则线圈中会出现感应电流，故D错误 故选：C ‎3.C ‎【解析】A、圆盘在外力作用下切割磁感线，从而产生感应电动势，出现感应电流，因此转动过程中将机械能转化为电能，故A错误；‎ B、根据右手定则可知，电流从D点流出，流向B点，因此电流方向为从B向A，由于圆盘在切割磁感线，相当于电源，所以C处的电势比D处低，故B错误，C正确；‎ D、根据法拉第电磁感应定律，则有E=BLV= BL2ω，所以产生的电动势大小与角速度ω有关，故D错误；‎ 故选C ‎4.D ‎【解析】在0﹣ 内，oa切割磁力线运动，根据右手定则判断可知，线框中感应电流的方向为顺时针方向，为负值．‎ ‎ ﹣ 内，ob切割磁力线运动，根据右手定则判断可知，线框中感应电流的方向为逆时针方向，为正值．‎ ‎ T﹣ T，oa切割磁力线运动，根据右手定则判断可知，线框中感应电流的方向为逆时针方向，为正值．‎ ‎ T﹣T内，ob切割磁力线运动，根据右手定则判断可知，根据右手定则判断可知，线框中感应电流的方向为顺时针方向，为负值．‎ 无论哪个半径切割磁力线，所产生的感应电动势大小相同，设加速度为ω，由感应电动势公式E= BL2ω和欧姆定律得知感应电流的大小是不发生变化的，由此可得知选项ABC错误，D正确．‎ 故答案为：D．‎ ‎5.A ‎【解析】根据可知变压器次级电压是一定的，故A说法错误；当开关S接通时，次级的电阻减小，则次级电流变大，故根据UR=I2R可知副线圈输电线等效电阻R上的电压降增大，则灯泡L1的电压减小，故通过灯泡L1的电流减小，选项BC说法正确；根据可知，原线圈上电流增大，选项D说法正确。故选A.‎ ‎6.C ‎【解析】试题分析：楞次定律的内容为：闭合回路中产生的感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化；判断感应电流的方向首先要确定原磁场的方向及磁通量的变化，然后根据楞次定律进行判断感应电流的方向．‎ 此摆在振动过程中，由于进入及离开磁场区域时，圆环切割磁感线，产生感应电流，机械能转化为电能，故此摆在振动的开始阶段机械能不守恒，故A正确；当金属环进入或离开磁场区域时磁通量发生变化，会产生电流．环进入和离开磁场区域，磁通量分别是增大和减小，根据楞次定律得感应电流的方向相反，故B正确；导体环通过最低点时，圆环中磁通量不变化，感应电流为零，故C错误；当此摆在匀强磁场中振动时，磁通量不再变化，不再有感应电流，圆环只受重力，则机械能守恒，故D正确；‎ ‎7.D ‎【解析】A、由楞次定律可以判断出螺线管中电流方向从右向左，那么通过电阻R的电流方向是从C到A，故A不符合题意；‎ B、根据法拉第电磁感应定律有：E=n S 由图2知： = T/s=2T/s 代入数据解得：E=1500×2×20×10﹣4=6V 由闭合电路欧姆定律得：I= = A=‎1.2A，因此感应电流的大小是恒定的，故B不符合题意；‎ C、螺线管两端的电压是外电压，为 U=IR=1.2×4V=4.8V，故C不符合题意；‎ D、在外电路，顺着电流方向电势降低，因A的电势等于零，那么C点的电势为4.8V，故D符合题意．‎ 故答案为：D．‎ ‎8. D ‎【解析】线框进入磁场和穿出磁场的过程，磁场方向相同，而磁通量变化情况相反，进入磁场时磁通量增加，穿出磁场时磁通量减小，则由楞次定律可知，产生的感应电流方向相反．故A不 正确．根据楞次定律：感应电流阻碍导体与磁场间相对运动，可知，安培力方向均水平向左，方向相同．故B不正确．线框进入磁场时做匀速运动，完全在磁场中运动时磁通量不变，没有感应电流产生，线框不受安培力而做匀加速运动，穿出磁场时，线框所受的安培力增大，大于恒力F，线框将做减速运动，刚出磁场时，线框的速度大于或等于进入磁场时的速度，则穿出磁场过程的平均速度较大，则进入磁场过程的时间大于穿出磁场过程的时间．故C错误．根据感应电量公式，线框进入和穿出磁场的两个过程中，线框的磁通量变化量相等，则通过导体内某一截面的电量相等．故D正确．故选D。‎ ‎9.AC ‎【解析】‎ A、B自行车从东往西行驶时，辐条切割地磁场水平分量的磁感线，根据右手定则判断可知，图示位置中辐条A点电势比B点电势低，A符合题意，B不符合题意．‎ C、自行车左车把切割地磁场竖直分量的磁感线，由右手定则知，左车把的电势比右车把的电势高B2Lv．C符合题意．‎ D、自行车左拐改为南北骑向，自行车车把仍切割磁感线，车把感应电动势方向不变，竖直分量大小为B2不变则车把两端电势差不变．D不符合题意．‎ 故答案为：AC．‎ ‎10.BD ‎【解析】若开关S由断开变为闭合，则电容器C和灯A将被短路，电容器放电，灯A中电流方向为由b到a，A错误、B正确；由于在L中产生自感电动势，线圈L、灯B和开关形成回路，使得灯B逐渐熄灭，电流方向为从c到d，由于L是电源，所以c点电势低于d点电势，选项D正确；故须BD．‎ ‎11. ABC ‎【解析】A、C、中性面时磁通量最大，平面与磁场垂直．则AC正确 B、C中性面时电动势为0，磁通量变化率为0，电动势方向变化，则B正确，D错误 故选：ABC ‎12.BC ‎【解析】由图象可知，穿过线圈的磁场方向向里，磁通量增大，根据楞次定律判断可知，线圈中感应电流为逆时针方向，故A错误．由B=B0+kt可知， ，由法拉第电磁感应定律得：线圈中感应电动势的大小为，‎ 由欧姆定律得：感应电流大小为： ，故B正确．△t时间内，通过金属圆环横截面的电荷量： ，故C正确；△t时间内，金属圆环中产生的电热： ，故D错误；故选BC．‎ ‎13.BD ‎【解析】‎ 由可知，副线圈输入电压的最大值，由乙图可知交流电的周期为，角速度，变压器副线圈的输入交流电压瞬时值表达式为，故A错误；当时，交流电压的瞬时值为零，则发电机的线圈平面位于中性面，故B正确；交流电的周期为，频率，一个周期内交变电流方向改变两次，1s内有50个周期，交变电流方向改变100次，故C错误；Rt温度升高时，阻值减小，副线圈中电流增大，则圆线圈中的电流也增大，电压不变，所以变压器的输入功率变大 ‎，故D正确。‎ ‎14.BCD ‎【解析】AB、根据能量守恒，研究从cd边刚进入磁场到cd边刚穿出磁场的过程：动能变化量为0，重力势能转化为线框进入磁场的过程中产生的热量，Q=mgd．cd边刚进入磁场时速度为v0，cd边刚离开磁场时速度也为v0，所以从cd边刚穿出磁场到ab边离开磁场的过程，线框产生的热量与从cd边刚进入磁场到ab边刚进入磁场的过程产生的热量相等，所以线圈从cd边进入磁场到ab边离开磁场的过程，产生的热量Q′=2mgd，感应电流做的功为2mgd．A符合题意，B不符合题意．‎ C、线框可能先做减速运动，在完全进入磁场前已做匀速运动，刚完全进入磁场时的速度最小，则mg=BIL=BL ，则最小速度 v= ．C符合题意．‎ D、因为进磁场时要减速，线圈全部进入磁场后做匀加速运动，则知线圈刚全部进入磁场的瞬间速度最小．设线圈的最小速度为vm．‎ 线圈从开始下落到线圈刚完全进入磁场的过程，根据能量守恒定律得：mg（h+L）=Q+ m ‎ 由上可知，Q=mgd 解得线圈的最小速度为：vm= ．D符合题意．‎ 故答案为：BCD．‎ ‎15.BD ‎【解析】A、根据导体切割磁感线运动时的感应电动势公式E=BLv可知，刚下滑的瞬间，ab棒产生的电动势为BLv，A错误；‎ B、根据右手定则可知导体棒ab产生的感应电流方向由b→a，再由左手定则判断出ab棒受到的安培力方向平行于导轨向上，B正确；‎ C、反证法：导体棒下滑过程中如果匀加速运动，产生的感应电动势增大，感应电流增大，受到的安培力增大，则所受合力变化，加速度也会随着变化，故不可能做匀加速直线运动，C错误；‎ D、当mgsinθ= 时，导体棒所受合力为0，导体棒将匀速下滑，故D正确；‎ 故选：BD．‎ ‎16.311；220；100‎ ‎【解析】电动势的瞬时值表达式为 ，可知电动势的最大值为 ，有效值为 ，角速度ω=314 rad/s,根据ω＝2πn可得转速为n=100转/秒。‎ ‎17.无；有 ‎【解析】若A匀速转动，相当于产生了一不变的环形电流，B中的磁通量不发生变化，不产生感应电流；‎ 若A加速转动，则相当于电流增大，B中的磁通量增加，能够产生感应电流。‎ 产生感应电流的条件有两个：(1)闭合电路；(2)穿过闭合电路的磁通量发生了变化。‎ ‎18. 负 向上运动 ‎【解析】（1）根据楞次定律可判断，上极板带正电，粒子静止不动，受向上的电场力，故带负电荷；（2）根法拉第电磁感应定律可知，增大磁感应强度的变化率，产生的感应电动势增大，板间电场强度增大，粒子受电场力增大，向上运动。‎ ‎19.1:2 1:4 1:2‎ ‎【解析】因为匀速拉出，所以拉力做的功就应等于安培力做的功且都用于产热，设cb边长为d即:‎ ‎20.（1）（2）（3）‎ ‎【解析】‎ ‎（1）由法拉第电磁感应定律，有E＝Bdv ‎(2)两板间河水的电阻r= ‎ 由闭合电路欧姆定律，有 I=‎ ‎(3)由电功率公式，P=I2R 得P=‎ ‎21.‎ ‎（1）线圈转动时，总有一条边切割磁感线，且ad边和bc边转动的线速度大小相等，当线圈平行于磁场时，‎ 产生的感应电动势最大，为 ‎ 由闭合电路欧姆定律可知 ，当以图示位置为计时起点时，流过R的电流表达式为： ‎ ‎（2）在线圈由图示位置转过90°的过程中，即时间 ，‎ 又因为电流有效值 ，‎ 所以电阻R上产生的热量 ‎ ‎（3）由部分电路欧姆定律可知电阻R上的最大电压为 ‎ ‎22. 解：‎ ‎（1）要使cd棒保持静止，安培力方向向上，则电流方向从d到c，所以ab中的电流方向从b到a，根据右手定则知，ab从上往下看应沿顺时针方向转动；‎ 答：从上向下看ab应沿顺时针方向转动；‎ ‎（2）对cd进行受力分析可知：mgsinθ=BIL 代入数据可得：‎ 流过ab和cd的电流I= =‎‎5A 根据闭合电路欧姆定律，ab产生的感应电动势E=I•2R=5×2×0.3V=3V Ab切割磁感线产生感应电动势E=BLv 所以E=BL• （ωr1+ωr2）‎ 代入数据可得：‎ E=0.2×0.5× （0.5ω+ω）=3‎ 所以：ω=40 rad/s；‎ 答：ab转动的角速度大小为40 rad/s；‎ ‎（3）该过程中通过cd的电荷量Q= = ‎ 答：若使ab加速转动一周，同时用外力保持cd静止，则该过程中通过cd的电荷量为‎0.785C．‎