广东省广东省徐闻中学2020届高二物理周练（十三）

广东省广东省徐闻中学2020届高二物理周练（十三）

‎2020届高二物理周练（十三）班级 ‎ 满分100分 时间90分钟 姓名 一、 本题共11小题；每小题4分，共44分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，选不全的得2分，有选错或不答的得0分.‎ ‎1.法拉第电磁感应定律可以这样表述：闭合电路中感应电动势的大小 （ ）‎ A.跟穿过这一闭合电路的磁通量成正比 B.跟穿过这一闭合电路的磁感应强度成正比 C.跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化率成正比 D.跟穿过这一闭合电路的磁通量的变化量成正比 ‎2.将一磁铁缓慢地或迅速地插到闭合线圈中同样位置处，不发生变化的物理量有 （ ）‎ A.磁通量的变化率 B.感应电流的大小 C.消耗的机械功率 D.磁通量的变化量 E.流过导体横截面的电荷量 ‎3.恒定的匀强磁场中有一圆形闭合导线圈，线圈平面垂直于磁场方向，当线圈在磁场中做下列哪种运动时，线圈中能产生感应电流 （ ）‎ A.线圈沿自身所在平面运动 B.沿磁场方向运动 C.线圈绕任意一直径做匀速转动 D.线圈绕任意一直径做变速转动 ‎4.一个矩形线圈，在匀强磁场中绕一个固定轴做匀速运动，当线圈处于如图所示位置时，此线圈 （ ）‎ A.磁通量最大，磁通量变化率最大，感应电动势最小 B.磁通量最大，磁通量变化率最大，感应电动势最大 C.磁通量最小，磁通量变化率最大，感应电动势最大 D.磁通量最小，磁通量变化率最小，感应电动势最小 ‎5．一个N匝的圆线圈，放在磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈平面跟磁感应强度方向成30°角，磁感应强度随时间均匀变化，线圈导线规格不变.下列方法中可使线圈中感应电流增加一倍的是 （ ）‎ A.将线圈匝数增加一倍 B.将线圈面积增加一倍 C.将线圈半径增加一倍 D.适当改变线圈的取向 ‎6．如图所示，C是一只电容器，先用外力使金属杆ab贴着水平平行金属导轨在匀强磁场中沿垂直磁场方向运动，到有一定速度时突然撤销外力.不计摩擦，则ab以后的运动情况可能是 A.减速运动到停止 B.来回往复运动 C.匀速运动 D.加速运动 图3‎ ‎7. 如图3所示中，L1和L2是两个相同灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其电阻值与R相同，在开关S接通的瞬间，下列说法正确的是（　）‎ A．接通时L1先达到最亮，断开时L1后灭 B．接通时L2先达到最亮，断开时L2后灭 C．接通时L1先达到最亮，断开时L1先灭 D．接通时L2先达到最亮，断开时L2先灭 ‎8. 如图4所示，两竖直放置的平行光滑导轨处于垂直于导轨平面的匀强磁场中，金属杆ab可沿导轨滑动，原先S断开，让ab杆由静止下滑，一段时间后闭合S，则从S闭合开始记时，ab杆的运动速度v随时间t的关系图不可能是下图中的哪一个？ 图4‎ ( )‎ 图6‎ ‎9. 如图6示，金属杆ab以恒定的速率v在光滑的平行导轨上向右滑行，设整个电路中总电阻为R（恒定不变），整个装置置于垂直于纸面向里的匀强磁场中，下列说法不正确的是（　　）‎ A．ab杆中的电流与速率v成正比 B．磁场作用于ab杆的安培力与速率v成正比 C．电阻R上产生的电热功率与速率v平方成正比 D．外力对ab杆做功的功率与速率v的成正比 ‎10.由于地磁场的存在，飞机在一定高度水平飞行时，其机翼就会切割磁感线，机翼的两端之间会有一定的电势差。若飞机在北半球水平飞行，则从飞行员的角度看，机翼左端的电势比右端的电势 ( )‎ 图7‎ ‎ A．低 B．高　　C．相等　　D．以上情况都有可能 图8‎ ‎11. 如图7示，一宽‎40cm的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里。一边长为‎20cm的正方形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边界的恒定速度v＝‎20cm/s通过磁场区域，在运动过程中，线框有一边始终与磁场区域的边界平行，取它刚进入磁场的时刻为t＝0，在图8所示的图线中，正确反映感应电流随时间变化规律的是（　　）‎ 二非选择题，本题共4小题，56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．‎ ‎12、一毫安表头 满偏电流为9.90 mA，内阻约为300 Ω．要求将此毫安表头改装成量程为‎1 ‎A的电流表，其电路原理如图所示．图中， 是量程为‎2 ‎A的标准电流表，R0为电阻箱，R为滑动变阻器，S为开关，E为电源．‎ ‎⑴完善下列实验步骤：‎ ‎①将虚线框内的实物图按电路原理图连线；‎ ‎②将滑动变阻器的滑动头调至 端（填“a”或“b”），电阻箱R0的阻值调至零；‎ ‎③合上开关；A mA ‎＋‎ ‎－‎ R0‎ S E ④调节滑动变阻器的滑动头，增大回路中的电流，使标准电流表读数为‎1 ‎A；‎ ‎⑤调节电阻箱R0的阻值，使毫安表指针接近满偏，此时标准电流表的读数会 （填“增大”、“减小”或“不变”）⑥多次重复步骤④⑤，直至标准电流表的读数为 ，同时毫安表指针满偏．‎ ‎⑵回答下列问题：‎ ‎①在完成全部实验步骤后，电阻箱使用阻值的读数 为3.1 Ω，由此可知毫安表头的内阻为 ．‎ ‎②用改装成的电流表测量某一电路中的电流，电流表指针半偏，此时流过电阻箱的电流为 A．‎ ‎⑧对于按照以上步骤改装后的电流表，写出一个可能影响它的准确程度的因素：‎ ‎。‎ ‎13．横截面积S=‎0.2 m2‎、n=100匝的圆形线圈A处在如图所示的磁场内，磁感应强度变化率为0.02 T/s.开始时S未闭合，R1=4 Ω，R2=6Ω，C=30 μF，线圈内阻不计，求：‎ ‎（1）闭合S后，通过R2的电流的大小；‎ ‎（2）闭合S后一段时间又断开，问S断开后通过R2的电荷量是多少?‎ ‎14、如图，一直导体棒质量为m、长为l、电阻为r，其两端放在位于水平面内间距也为l的光滑平行导轨上，并与之密接；棒左侧两导轨之间连接一可控制的负载电阻（图中未画出）；导轨置于匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于导轨所在平面。开始时，给导体棒一个平行于导轨的初速度v0。在棒的运动速度由v0减小至v1的过程中，通过控制负载电阻的阻值使棒中的电流强度I保持恒定。导体棒一直在磁场中运动。若不计导轨电阻，求此过程中导体棒上感应动势的平均值和负载电阻上消耗的平均功率。‎ ‎15、均匀导线制成的单位正方形闭合线框abcd，每边长为L，总电阻为R，总质量为m。将其置于磁感强度为B的水平匀强磁场上方h处，如图所示。线框由静止自由下落，线框平面保持在竖直平面内，且cd边始终与水平的磁场边界平行。当cd边刚进入磁场时，（1）求线框中产生的感应电动势大小;‎ ‎（2）求cd两点间的电势差大小;‎ ‎（3）若此时线框加速度恰好为零，求线框下落的高度h所应满足的条件。‎ ‎16、如图（a）所示，水平放置的两根平行金属导轨，间距L＝‎0.3 ‎m．导轨左端连接R＝0.6 Ω的电阻，区域abcd内存在垂直于导轨平面B＝0.6 T的匀强磁场，磁场区域宽D＝‎0.2 ‎m．细金属棒A1和A2用长为2D＝‎0.4 ‎m的轻质绝缘杆连接，放置在导轨平面上，并与导轨垂直，每根金属棒在导轨间的电阻均为t＝0.3 Ω，导轨电阻不计，使金属棒以恒定速度v＝‎1.0 ‎m/s沿导轨向右穿越磁场，计算从金属棒A1进入磁场（t＝0）到A2离开磁场的时间内，不同时间段通过电阻R的电流强度，并在图（b）中画出．‎ ‎0.2‎ ‎0.4‎ ‎0.6‎ ‎0.8‎ ‎0.0‎ ‎0.02‎ ‎0.04‎ ‎0.06‎ ‎0.08‎ ‎0.10‎ ‎0.12‎ ‎0.14‎ ‎0.16‎ ‎0.00‎ t/s i/A ‎（b）‎ R r r D ‎2D a b c d L A1‎ A2‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎×‎ ‎（a）‎ ‎2020届高二物理周练（十三）答案 一、 本题共11小题；每小题4分，共44分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，选不全的得2分，有选错或不答的得0分.‎ 题号 ‎ 1‎ ‎ 2‎ ‎ 3‎ ‎ 4‎ ‎ 5‎ ‎ 6‎ ‎ 7‎ ‎ 8‎ ‎ 9‎ ‎ 10‎ ‎ 11‎ 答案 ‎ C DE CD ‎ C ‎ CD C A ‎ B ‎ D ‎ B ‎ C ‎12、⑴①连线如图 ‎②b ‎⑤减小 ‎⑥1 A ‎⑵①310 Ω ‎②0.495（0.494～0.496均可）‎ ‎③例如：电阻箱和滑动变阻器的阻值不能连续变化；‎ 标准表和毫安表的读数误差；电表指针偏转和实际电流的大小不成正比；等等 ‎13、解：（1）磁感应强度变化率的大小为=0.02 T/s，B逐渐减弱，‎ 所以E=n=100×0.02×0.2 V=0.4 V I= A=‎0.04 A，方向从上向下流过R2.‎ ‎（2）R2两端的电压为U2=×0.4 V=0.24 V 所以Q=CU2=30×10-6×‎0.04 C=7.2×10‎-6 C.‎ ‎14、解：导体棒所受的安培力为 F=IlB ①‎ 该力大小不变，棒做匀减速运动，因此在棒的速度从v0减小到v1的过程中，平均速度为 ‎ ②‎ 当棒的速度为v时，感应电动势的大小为E=lvB ③‎ 棒中的平均感应电动势为 ④‎ 由②④式得 ⑤‎ 导体棒中消耗的热功率为 ⑥‎ 负载电阻上消耗的平均功率为 ⑦‎ 由⑤⑥⑦式得 ⑧‎ 评分参考： ①式3分（未写出①式，但能正确论述导体棒做匀减速运动的也给这3分），②③式各3分，④⑤式各2分，⑥⑦⑧式各2分。‎ ‎15、解：（1）cd边刚进入磁场时，线框速度v=‎ ‎(2)此时线框中电流 I=cd两点间的电势差U=I()=‎ ‎(3)安培力 F=BIL=‎ 根据牛顿第二定律mg-F=ma,由a=0 解得下落高度满足 h=‎ ‎16、0－t1（0－0.2s）‎ A1产生的感应电动势：‎ 电阻R与A2并联阻值：‎ 所以电阻R两端电压 通过电阻R的电流：‎ t1－t2（0.2－0.4s）‎ E=0, I2=0‎ t2－t3（0.4－0.6s） 同理：I3=‎‎0.12A 例1、如图所示，竖直平面内有一半径为r、内阻为R1、粗细均匀的光滑半圆形金属球，在M、N处与相距为2r、电阻不计的平行光滑金属轨道ME、NF相接，EF之间接有电阻R2，已知R1＝12R，R2＝4R。在MN上方及CD下方有水平方向的匀强磁场I和II，磁感应强度大小均为B。现有质量为m、电阻不计的导体棒ab，从半圆环的最高点A处由静止下落，在下落过程中导体棒始终保持水平，与半圆形金属环及轨道接触良好，高平行轨道中够长。已知导体棒ab下落r/2时的速度大小为v1，下落到MN处的速度大小为v2。‎ ‎（1）求导体棒ab从A下落r/2时的加速度大小。‎ ‎（2）若导体棒ab进入磁场II后棒中电流大小始终不变，求磁场I和II之间的距离h和R2上的电功率P2。‎ ‎（3）若将磁场II的CD边界略微下移，导体棒ab刚进入磁场II时速度大小为v3，要使其在外力F作用下做匀加速直线运动，加速度大小为a，求所加外力F随时间变化的关系式。‎ 解：（1）以导体棒为研究对象，棒在磁场I中切割磁感线，棒中产生产生感应电动势，导体棒ab从A下落r/2时，导体棒在策略与安培力作用下做加速运动，由牛顿第二定律，得 mg－BIL＝ma，式中l＝r 式中＝4R 由以上各式可得到 ‎（2）当导体棒ab通过磁场II时，若安培力恰好等于重力，棒中电流大小始终不变，即 ‎ 式中　　‎ 解得 ‎ 导体棒从MN到CD做加速度为g的匀加速直线运动，有 得 此时导体棒重力的功率为 根据能量守恒定律，此时导体棒重力的功率全部转化为电路中的电功率，即 ‎＝ 所以，＝‎ ‎（3）设导体棒ab进入磁场II后经过时间t的速度大小为，此时安培力大小为 由于导体棒ab做匀加速直线运动，有 根据牛顿第二定律，有F＋mg－F′＝ma 即 由以上各式解得 例2、如图所示，间距为l的两条足够长的平行金属导轨与水平面的夹角为，导轨光滑且电阻忽略不计.场强为B的条形匀强磁场方向与导轨平面垂直，磁场区域的宽度为d1，间距为d2，两根质量均为m、有效电阻均匀为R的导体棒a和b放在导轨上，并与导轨垂直.（设重力加速度为g）‎ ‎（1）若d进入第2个磁场区域时，b以与a同样的速度进入第1个磁场区域，求b穿过第1个磁场区域过程中增加的动能.‎ ‎（2）若a进入第2个磁场区域时，b恰好离开第1个磁场区域;此后a离开第2个磁场区域时，b又恰好进入第2个磁场区域.且a、b在任意一个磁场区域或无磁场区域的运动时间均相等.求a穿过第2个磁场区域过程中，两导体棒产生的总焦耳热Q.‎ ‎（3）对于第（2）问所述的运动情况，求a穿出第k个磁场区域时的速率v.‎ 解： (1)a和b不受安培力作用，由机械能守恒知， ……①‎ ‎（2）设导体棒刚进入无磁场区域时的速度为v1，刚离开无磁场区域时的速度为v2，由能量守恒知，在磁场区域中， ……②‎ 在无磁场区域中， ……③‎ 解得 Q=mg(d1+d2)sin ……④‎ ‎（3）在无磁场区域，根据匀变速直线运动规律v2-v1=gtsin ……⑤‎ 且平均速度 ……⑥‎ 有磁场区域，棒a受到合力F=mgsin-Bil ……⑦‎ 感应电动势=Blv ……⑧ 感应电流I= ……⑨‎ 解得 F=mgsin-v ……⑩‎ 根据牛顿第二定律，在t到t+时间内 ……（11）‎ 则有 ……（12）‎ 解得 v1= v2=gtsin-d1 ……（13）‎ 联列⑤⑥(13)式，由题意知，解得 ‎～over～‎