安徽省合肥市第九中学2020学年高二物理下学期期中试题（含解析）

安徽省合肥市第九中学2020学年高二物理下学期期中试题（含解析）

合肥九中2020学年度期中考试 ‎ 高二物理试题 一、单选题（本大题共6小题，共24.0分）‎ ‎1.如图所示，要使Q线圈产生图示方向的电流，可采用的方法有　　‎ A. 闭合电键K后，把R的滑片右移 B. 闭合电键K后，把P中的铁心从左边抽出 C. 闭合电键K后，把Q靠近P D. 无需闭合电键K，只要把Q靠近P即可 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 闭合电键K后，把R的滑片右移，Q中的磁场方向从左向右，且在减小，根据楞次定律，左边导线电流方向向上．故A错误．闭合电键K后，将P中的铁心从左边抽出，Q中的磁场方向从左向右，且在减小，根据楞次定律，左边导线电流方向向上．故B错误．闭合电键，将Q靠近P，Q中的磁场方向从左向右，且在增强，根据楞次定律，左边导线的电流向下．故C正确． 若K不闭合，则P线圈中无磁场，故Q中不会有电流产生，选项D错误；故选C.‎ 点睛：解决本题的关键掌握感应电流产生的条件，即当通过闭合回路中的磁通量发生变化，就会产生感应电流，以及会运用楞次定律判断感应电流的方向.‎ ‎2.如图所示，光滑导轨MN水平放置，两根导体棒平行放于导轨上，形成一个闭合回路，当一条形磁铁下落穿出导轨平面的过程中，导体P、Q运动情况是 A. P、Q互相靠扰 B. P、Q互相远离 C. P、Q均静止 D. 因磁铁下落的极性未知，无法判断 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】当一条形磁铁从高处下落接近回路时，穿过回路的磁通量增加，根据楞次定律：感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化，可知P、Q将互相靠拢，回路的面积减小一点，使穿过回路的磁场减小一点，起到阻碍原磁通量增加的作用，故A正确，BCD错误。‎ ‎3.如图所示，MN、PQ是水平方向的匀强磁场的上下边界，磁场宽度为L．一个边长为a的正方形导线框（L>2a）从磁场上方下落，运动过程中上下两边始终与磁场边界平行．线框进入磁场过程中感应电流i随时间t变化的图象如右图所示，则线框从磁场中穿出过程中线框中感应电流i随时间t变化的图象可能是以下的哪一个（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ 由题意可知，线框进入磁场过程中感应电流i随时间t变化图象如图（乙）所示，由法拉第电磁感应定律可知，线框匀速进入磁场，由于L＞2a，当完全进入磁场后，因磁通量不变，则没有感应电流，线框只受到重力，使得线框速度增加，当出磁场时，速度大于进入磁场的速度，由法拉第电磁感应定律可知，出磁场的感应电流大于进磁场的感应电流，导致出磁场时的安培力大于重力，导致线框做减速运动，根据牛顿第二定律，BIL-mg=ma，则做加速度在减小的减速运动，故B正确，ACD错误；故选B。‎ ‎【点睛】由题意可知，线框进入磁场时，做匀速直线运动，根据L＞2a，则可知，出磁场时，速度与进入磁场的速度相比较，从而确定线框的运动性质，进而由法拉第电磁感应定律，可求得感应电流的大小如何变化，即可求解．‎ ‎4.如图中所示，在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向，当磁场的磁感应强度B随时间t按如图2变化时，下列四图中正确表示线圈中感应电动势E随时间t变化的是　　‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ 在0-1s内，根据法拉第电磁感应定律，．根据楞次定律，感应电动势的方向与图示箭头方向相同，为正值；在1-3s内，磁感应强度不变，感应电动势为零；在3-5s内，根据法拉第电磁感应定律，．根据楞次定律，感应电动势的方向与图示方向相反，为负值，故A正确．‎ ‎5.如图是电磁驱动的原理图，把一个闭合线圈放在蹄形磁铁的两个磁极间，蹄形磁铁和闭合线圈都可以绕OO′轴转动。当转动蹄形磁铁时（）‎ A. 线圈将不动 B. 线圈将跟随磁铁一起转动 C. 线圈将向与磁铁相反的方向转动 D. 磁铁的磁极未知，无法判断线圈是否转动 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）假设磁铁左边是N极，可知磁感应强度的方向水平向右，当磁铁按照图示方向转动时，ab和cd边切割磁感线，产生abcda方向的电流，根据左手定则，此时ab边受到的安培力垂直纸面向外，cd边受到的安培力垂直纸面向内，线圈转动的方向与磁铁转动的方向一致；‎ ‎（2）假设磁铁左边是S极，可知磁感应强度的方向水平向左，当磁铁按照图示方向转动时，ab和cd边切割磁感线，产生adcba方向的电流，根据左手定则，此时ab边受到的安培力垂直纸面向外，cd边受到的安培力垂直纸面向内，线圈转动的方向与磁铁转动的方向一致。所以可知，不管磁铁的磁极如何，转动蹄形磁铁时，线圈将跟随磁铁一起转动。所以B正确 ‎6.理想变压器与电阻R及交流电流、电压表V和A按图示方式连接，已知变压器原副线圈的匝数比为，n1:n2=10:1，电阻R=11Ω，原线圈两端输入电压U随时间变化的图象如图所示，下列说法中正确的是（）‎ A. V表的读数为220V B. 通过R电流为2A C. A表的读数为2A D. 变压器的输入功率为40W ‎【答案】B ‎【解析】‎ 试题分析：电压表、电流表的示数表示电压电流的有效值，原副线圈的电压比等于匝数之比，电流比等于匝数之反比，原线圈的电压决定副线圈的电压，副线圈的电流决定原线圈的电流．‎ 由原线圈两端输入电压U随时间变化的图象可知，；根据原副线圈的电压比等于匝数之比，可知，所以电压表的示数为22V，A错误；根据欧姆定律得，B正确，根据原副线圈的电流与匝数成反比，则，故A表的读数为0.2A，C错误；副线圈功率，所以变压器的输入功率，D错误．‎ 二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）‎ ‎7.如图（a）所示，理想变压器原副线圈匝数比n1：n2=55：4，原线圈接有交流电流表A1，副线圈电路接有交流电压表V、交流电流表A2、滑动变阻器R等，所有电表都是理想电表，二极管D正向电阻为零，反向电阻无穷大，灯泡L的阻值恒定．原线圈接入的交变电流电压的变化规律如图（b）所示，则下列说法正确的是（　　）‎ A. 交流电压表V的读数为32V B. 灯泡L两端电压的有效值为32V C. 当滑动变阻器的触头P向下滑动时，电流表A2示数增大，A1示数增大 D. 由图（b）可知交流发电机转子的角速度为100rad/s ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】A、根据正弦交流电有效值和峰值的关系可得：原线圈电压的有效值为440V，再结合理想变压器原副线圈的端电压之比等于匝数之比，可得：副线圈的端电压有效值为32V，交流电压表V的读数显示的是有效值，所以交流电压表V的读数为32V，A正确 B、二极管具有单项导通性：加正向电压时，导通；加反向电压时，截止。所以灯泡两端电压随时间变化的图像在时间轴下方是没有图像的，结合有效值的定义，计算可得有效值是峰值的一半，所以灯泡两端的电压为V，B错误 C、当滑动变阻器的触头P向下滑动时，滑动变阻器的阻值减小，副线圈的端电压不变，根据欧姆定律，电流增大，在根据理想变压器的原副线圈（只有一个副线圈）电流之比等于匝数的反比，可得原线圈电流增大，C正确 D、由图像可得，交流电的周期为0.02s，所以角速度为rad/s，D错误 ‎8.某音响电路的简化电路图如图所示，输入信号既有高频成分，也有低频成分，则(　　)‎ A. 电感L1的作用是通高频 B. 电容C2的作用是通高频 C. 扬声器甲用于输出高频成分 D. 扬声器乙用于输出高频成分 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ 电感线圈对交流电的阻碍作用由感抗描述，，频率越高阻碍作用越大，对输入端的高频和低频交流信号的作用是通低频阻高频，所以A错误；电容对交流电的阻碍作用，频率越高阻碍作用越小，所以是通高频阻低频，故BD正确；C错误．‎ ‎【名师点睛】本题主要考查电感、电容对交流电的阻碍作用，即感抗、容抗的大小与什么因素有关，记住这个问题不难解决．‎ ‎9.如图所示，L1和L2是高压输电线，甲、乙是两个互感器若已知甲和乙的原、副线圈匝数比分别为1000：1和1：100，两个电表的示数分别为10A和220V则( )‎ A. 电表A是电压表 B. 电表A是电流表 C. 线路输送的电功率为 D. 线路输送的电功率为 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ 电压互感器是将高低压变成小电压，所以原线圈的匝数多余副线圈的匝数，所以甲图是电压互感器，电表A是电压表。故A正确，B错误。根据变压器电压表等于匝数比，解得：，只有一个副线圈的变压器，电流比等于匝数的反比，，则线路输送的电功率为，故C正确，D错误。故选AC。‎ ‎【点睛】根据两种互感器特点可知，甲图是电压互感器，乙图是电流互感器．变压器原副线圈的电压比等于匝数比．只有一个副线圈的变压器，原副线圈中的电流比等于匝数的反比．‎ ‎10.如图所示的是一远距离输电示意图，图中均为理想变压器，输电导线总电阻为R．则下列关系式正确的是（　　）‎ A. 输电导线中的电流强度I2=‎ B. 热损失的功率△P=（U2-U3）I3‎ C. 两变压器线圈匝数比满足＜‎ D. 变压器①的输出电流I2和变压器②的输入电流I3的关系满足I2＞I3‎ ‎【答案】AB ‎【解析】‎ A、因理想变压器，则，根据，可知，输电导线中的电流强度，故A正确；‎ B、因输送电路不是纯电阻电路，输送的功率为，故B正确；‎ C、①是升压变压器，则，②是降压变压器，则，所以，故C错误；‎ D、变压器①的输出电流和变压器②的输入电流的相等，故D错误。‎ 点睛：解决本题的关键掌握输送功率，以及输电线上损失的电功率，注意升压与降压变压器的匝数关系。‎ 三、实验题探究题（本大题共2小题，共16.0分）‎ ‎11.如图所示，判断实验过程中线圈中有无感应电流填“有”或“无”‎ ‎①把磁铁插入线圈______ 感应电流．‎ ‎②把磁铁放在线圈内不动______  感应电流．‎ ‎③实验表明只要______ 填“闭合”或“不闭合”电路内的磁通量发生______ 填“变化”或“不变”，就会产生感应电流．‎ ‎【答案】 (1). ①有 (2). ②无 (3). ③闭合 (4). 变化 ‎【解析】‎ 穿过闭合回路的磁通量发生变化，电路中产生感应电流；由图示可知，电路闭合，‎ ‎①把磁铁插入线圈时，穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中有感应电流；‎ ‎②把磁铁放在线圈内不动，穿过线圈的磁通量不变，线圈中无感应电流．‎ ‎③实验表明只要闭合电路内的磁通量发生变化，就会产生感应电流。‎ 点睛：本题考查了判断是否产生感应电流，知道感应电流产生的条件，即只有穿过闭合回路的磁通量发生变化时才会有感应电流产生，根据题意分析即可正确解题．‎ ‎12.匀强磁场中,一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,如图（甲）所示,产生的交变电动势的图象如图（乙）所示，在t=0．005 s时通过线框平面的磁通量 （填“最大”或“最小”）；在t=0．01 s时线框平面与中性面 ；线框产生的交变电动势有效值约为 ；线框产生的交变电动势的频率为 Hz。‎ ‎【答案】最小；重合；220V，50Hz ‎【解析】‎ 试题分析：由图（乙）可知，0．005 s时，感应电动势最大，通过线框平面的磁通量最小；0．01 s时，感应电动势为零，通过线框平面的磁通量最大，线框平面与中性面重合；感应电动势的最大值Em="311" V，所以交变电动势有效值E=V≈220 V；感应电动势的变化周期T=0．02 s，所以交变电动势的频率f="1/T=50" Hz．‎ 考点：交流电 ‎【名师点睛】本题考察的是有关交变电流的产生和特征的基本知识，要具备从图象中获得有用信息的能力。‎ 四、计算题（本大题共3小题，共44分）‎ ‎13.如图所示，足够长的平行光滑金属导轨水平放置，宽度L＝0.4m，一端连接R＝1Ω的电阻。导线所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B＝1T．导体棒MN放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计。在平行于导轨的拉力F作用下，导体棒沿导轨向右匀速运动，速度v＝5m/s。求：‎ ‎（1）感应电动势E和感应电流I；‎ ‎（2）拉力F的大小；‎ ‎【答案】（1）2A（2）0.8N ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）根据动生电动势公式得：‎ E=BLv=1×0.4×5V=2.0 V，‎ 故感应电流为：I=E/R=2A ‎（2）金属棒匀速运动过程中，所受安培力大小为：‎ F安=BIL=1×2×0.4N=0.8N。‎ 因为是匀速直线运动，所以导体棒所受拉力为：‎ F=F安=0.8N ‎14.如图所示装置由水平轨道、倾角θ=37°的倾角轨道连接而成，轨道所在空间存在磁感应强度大小为B=0.1T、方向竖直向上的匀强磁场.质量m=0.035㎏、长度L=0.1m、电阻R=0.025Ω的导体棒ab置于倾斜轨道上，刚好不下滑；质量、长度、电阻与棒ab相同的光滑导体棒cd置于水平轨道上，用恒力F=2.0N拉棒cd，使之在水平轨道上向右运动.棒ab、cd与导轨垂直，且两端与导轨保持良好接触，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin37°=0.6，cos37°=0.8，取g=10m/s².‎ ‎（1）求棒ab与导轨间的动摩擦因数μ；‎ ‎（2）求当棒ab刚要向上滑动时，cd棒速度v的大小；‎ ‎（3）若从cd棒刚开始运动到ab棒刚要上滑的过程中，cd棒在水平轨道上移动的距离里x=0.55m，求此过程中ab棒上产生的热量Q.‎ ‎【答案】（1）0.75，（2）6m/s ，（3）0.235J ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 对棒ab分析，根据平衡条件可求出动摩擦因数的大小；‎ 根据导体棒切割磁感线的规律即可求出电动势，再根据闭合电路欧姆定律求出电流，再求出安培力，由平衡条件列式即可求出cd棒的速度；‎ 根据功能关系列式即可求出ab棒上产生的热量。‎ ‎【详解】解：当ab刚好不下滑，静摩擦力沿导轨向上达到最大，由平衡条件得：‎ 则 ‎ 设ab刚好要上滑时，cd棒的感应电动势为E，‎ 由法拉第电磁感应定律有：‎ 设电路中的感应电流为I，由闭合电路欧姆定律有 设ab所受安培力，有 此时ab受到的最大静摩擦力方向沿斜面向下，由平衡条件有 ‎ ‎ 代入数据解得：‎ 又，‎ 代入数据解得 设ab棒的运动过程中电路中产生的总热量为，‎ 由能量守恒有 解得 代入数据得：。‎ ‎【点睛】本题考查电磁感应定律中的功能关系以及共点力平衡条件的应用，关键要把握导体棒刚要滑动时的临界条件：静摩擦力达到最大值，运用力平衡条件和能量守恒定律求解即可。‎ ‎15.有一台内阻为的发电机，供给一个学校照明用电，如图所示升压变压器匝数比为1：4，降压变压器的匝数比为4：1，输电线的总电阻，全校共22个班，每班有“220V，40W”灯6盏若保证全部电灯正常发光，则：‎ 发电机输出功率多大？‎ 发电机电动势多大？‎ 输电线上损耗的电功率多大？‎ 输电效率是多少？‎ 若使用灯数减半并正常发光，发电机输出功率是否减半．‎ ‎【答案】（1）5424W；（2）250V；（3）144W；（4）97%；（5）2676W ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）根据题意，所有灯都正常工作的总功率为： ，‎ 用电器都正常工作时的总电流为：，‎ 两个变压器之间输电线上的电流为：，‎ 故输电线上损耗的电功率： W．‎ 升压变压器的输出功率为：，‎ 而发电机输出功率即为升压变压器的输入功率：．‎ ‎（2）降压变压器上的输入电压：，‎ 输电线上的电压损失为：，‎ 因此升压变压器的输出电压为：．‎ 升压变压器的输入电压为：，‎ 升压变压器的输入电流为：，‎ 发电机的电动势：，‎ ‎（3）由（2）可知，输电线上损耗的电功率：‎ ‎（4）．‎ ‎（5）灯泡减少一半时：，此时输电线上的电流：‎ ‎，‎ 故此时：‎ ‎【点睛】解决本题的关键知道升压变压器的输出功率等于线路损耗功率和降压变压器的输入功率之和，发电机的输出功率等于升压变压器的输出功率，以及知道升压变压器的输出电压等于电压损失与降压变压器的输入电压之和．‎