2017-2018学年安徽省蚌埠市第二中学高二下学期期中考试物理试题 解析版

2017-2018学年安徽省蚌埠市第二中学高二下学期期中考试物理试题 解析版

安徽省蚌埠市第二中学2017-2018学年高二下学期期中考试 物理试题 一、选择题： ‎ ‎1. 法拉第发现电磁感应现象，不仅推动了电磁理论的发展，而且推动了电磁技术的发展，引领人类进入了电气时代，下列哪一个器件工作时利用了电磁感应现象 A. 电磁炉 B. 回旋加速器 C. 示波管 D. 指南针 ‎【答案】A ‎【解析】电磁炉是通过电磁感应现象产生感应电流对锅进行加热的，利用了电磁感应现象，故A正确。回旋加速器利用磁场偏转，利用电场进行加速，与电磁感应无关，故B错误。示波管利用电荷在电场中受到电场力而发生偏转的。故C错误。指南针是受到地磁场作用力而偏转指示南北方向的，与电磁感应无关，故D错误。故选A。‎ ‎2. 如图所示的电路中，灯泡A1、A2的规格完全相同，与A1串联的自感线圈L的电阻可以忽略，下列说法中正确的是 ‎ ‎ A. 接通电路后，A2先亮，A1后亮，最后A1比A2亮 B. 接通电路后，A1和A2始终一样亮 C. 断开电路时，A1和A2都过一会儿熄灭 D. 断开电路时，A2立即熄灭，A1过一会儿熄灭 ‎【答案】C 点睛：解决本题的关键知道电感器对电流的变化有阻碍作用，当电流增大时，会阻碍电流的增大，当电流减小时，会阻碍其减小．‎ ‎3. 如图所示，固定的水平长直导线中通有恒定电流I，闭合矩形线框与导线在同一竖直平面内，且一边与导线平行。线框由静止释放，不计空气阻力，在下落过程中 ‎ ‎ A. 穿过线框的磁通量保持不变 B. 线框中感应电流方向保持不变 C. 线框做自由落体运动 D. 线框的机械能守恒 ‎【答案】B ‎【解析】线框在下落过程中，所在磁场减弱，穿过线框的磁感线的条数减小，磁通量减小。故A错误。下落过程中，因为磁通量随线框下落而减小，根据楞次定律，感应电流的磁场与原磁场方向相同，不变，所以感应电流的方向不变。故B正确。线框左右两边受到的安培力平衡抵消，上边受的安培力大于下边受的安培力，安培力合力不为零，则线圈除受重力外还受安培力作用，不做自由落体运动，故C错误。线框中产生电能，机械能减小。故D错误；故选B。‎ ‎4. 如图所示，等腰直角三角形OPQ区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，它的OP边在x轴上且长为，纸面内一边长为的正方形导线框的一条边也在x轴上，且线框沿x轴正方向以恒定的速度v穿过磁场区域，在t＝0时该线框恰好位于图中的所示位置．现规定逆时针方向为导线框中电流的正方向，则在线框穿越磁场区域的过程中，感应电流i随时间t变化的图线是 A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】将整个过程分成两个位移都是L的两段，根据楞次定律判断感应电流方向．由感应电动势公式E=Blv，l是有效切割长度，分析l的变化情况，确定电流大小的变化情况．‎ 解：位移在0∽L过程：磁通量增大，由楞次定律判断感应电流方向为顺时针方向，为正值．‎ I="BlV" R ，l=L-x 则I="BV(L-x)" R ，即随着时间增大，电流均匀减小．‎ 位移在L∽2L过程：磁通量减小，由楞次定律判断感应电流方向为逆时针方向，为负值．‎ l′=2L-x ‎ I="BV(2L-x)" R 即随着时间增大，电流均匀减小．‎ 点评：本题考查对感应电势势公式E=Blv的理解．注意公式中的l是有效的切割长度．‎ ‎5. 如图所示，一闭合圆形线圈水平放置，穿过它的竖直方向的匀强磁场随时间变化规律如右图，规定B的方向以向上为正，感应电流以俯视顺时针的方向为正方向，在0—4t时间内感应电流随时间变化图像中正确的是 A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】解：根据法拉第电磁感应定律有：E=n=ns 因此在面积、匝数不变的情况下，感应电动势与磁场的变化率成正比，即与B﹣t图象中的斜率成正比，由图象可知：0﹣1s，斜率不变，故形成的感应电流不变，根据楞次定律可知感应电流方向逆时针（俯视）即为正值，1﹣3s斜率不变，电流方向为顺时针，整个过程中的斜率大小不变，所以感应电流大小不变，方向为负，故ABC错误，D正确．‎ 故选：D．‎ ‎【点评】正确理解感应电动势与磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率等之间的关系，可以类比加速度、速度变化量、速度变化率进行学习．并能正确解答本题一定要明确B﹣t图象中斜率的含义，注意感应电动势的大小与磁通量大小无关与磁通量变化率成正比．‎ ‎6. 一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈输入正弦式交流电的电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头。下列说法正确的是 A. 电压表的读数为31 V B. 副线圈输出电压的频率为5 Hz C. P向右移动时，原线圈的电流变大 D. P向右移动时，变压器的输入功率变小 ‎【答案】C ‎【解析】根据电压与匝数成正比可知，原线圈的电压的最大值为310V，所以副线圈的电压的最大值为31V，所以电压的有效值为，即电压表的读数为，所以A错误。由图象可知，交流电的周期为0.02s，所以交流电的频率为50Hz，所以副线圈输出电压的频率为50 Hz，故B错误。P向右移动时，次级电阻减小，则次级电流变大，根据原副线圈电流之比等于匝数的反比，初级电流变大；因次级电压不变，故输出功率增大，故C正确，D错误。故选C。‎ 点睛：电路的动态变化的分析，总的原则就是由部分电路的变化确定总电路的变化的情况，再确定其他的电路．另外掌握变压器电压和电流与匝数的关系.‎ ‎7. 如图所示，B是一个螺线管，C是与螺线管相连接的金属线圈，在B的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环A，A的环面水平且与螺线管的横截面平行。若仅在金属线圈C所处的空间加上与C环面垂直的变化磁场，发现在t1至t2时间段内金属环A的面积有缩小的趋势，则金属线圈C处所加磁场的磁感应强度随时间变化的B—t图象可能是 A. B. C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】试题分析：根据共点力的平衡原理，在t1至t2时间段内，绝缘丝线与竖直方向的夹角变小，故弹簧线圈处在收缩状态，根据楞次定律的另一种表述，知螺线管MN中产生的磁场在增加，即螺线管中的电流增大，感应电动势增大，根据法拉第电磁感应定律，，知增大，选项D正确。‎ 考点：本题旨在考查楞次定律。‎ ‎8. 发电厂发电机的输出电压为U1，发电厂至用户的输电导线的总电阻为R，通过输电导线的电流为I，输电线末端的电压为U2，下面选项表示输电导线上损耗功率的是 A. B. C. I2R D. I(U1－U2)‎ ‎【答案】BCD ‎【解析】试题分析：输电线上损失的电压为，输电导线损失的电功率为，根据欧姆定律得，因此有，或，故BCD正确，A错误．‎ 考点：本题考查了在远距离输电中功率损失问题，同时考查了输电过程各物理量间的关系．‎ ‎9. 涡流制动是磁悬浮列车在高速运行时进行制动的一种方式，某研究所用制成的车和轨道模型来定量模拟磁悬浮列车的涡流制动过程，如图所示，模型车的车厢下端安装有电磁铁系统，电磁铁系统能在其正下方的水平光滑轨道（间距为L1）中的长为L1、宽为L2的矩形区域内产生匀强磁场，该磁场的磁感应强度大小为B、方向竖直向下。将长大于L1、宽为L2的单匝矩形线圈间隔的铺设在轨道正中央，其间隔也为L2。已知模型车的总质量为m，每个线圈的电阻为R，导线粗细忽略不计，空气阻力不计。在某次实验中，系统的初速度为vo，开始制动后，系统刚好完整滑过了n个线圈。则 ‎ ‎ ‎ A. 在制动的过程中，模型车的加速度不断变小 B. 在电磁铁系统的磁场进、出任意一个线圈的过程中，线圈中产生的感应电流方向不变 C. 在电磁铁系统的磁场全部进入任意一个线圈的过程中，通过线圈的电荷量 D. 在刹车过程中，模型车系统每通过一个线圈均产生电热 ‎【答案】AC ‎【解析】匀强磁场随着模型车向前运动过程中，始终有一个边做切割磁感线运动，安培力为：F=，故加速度随着速度的减小为减小；故A正确；在电磁铁系统的磁场进出任意一个线圈的过程中，线圈中磁通量方向不变，先增加后减小，故感应电流的方向相反，故B错误；在电磁铁系统的磁场全部进入任意一个线圈的过程中，通过线圈的电荷量，故C正确；在刹车过程中，电磁铁系统每通过一个线圈过程，根据动量定理，有：-F•△t=m•△v，其中；联立解得： 故，即每通过一个线框，速度的减小量一定，故动能的减小量不是恒定的，每通过一个线圈产生电热不是一定的，故D错误；故选AC。‎ 点睛：本题物理情境很新，但仍是常规物理模型，类似于磁场不动线圈在动的题型．在模型车的减速过程中，加速度不恒定，则用动能定理和动量定理来解决．‎ ‎10. 如图甲所示，电阻不计且间距L=l.0m的光滑平行金属导轨竖直放置，上端接一阻值为R=2.0Ω的电阻，虚线OO′下方有垂直于导轨平面向里的匀强磁场，现将质量m=0.l kg、电阻不计的金属杆ab从OO′上方某处由静止释放，金属杆在下落的过程中与导轨保持良好接触且始终水平。已知杆ab刚进入磁场时的速度v0 =1.0m/s，下落0.3 m的过程中加速度a与下落距离h的关系图象如图乙所示，g取10 m/s2 ，则 ‎ ‎ A. 匀强磁场的磁感应强度为1T B. ab杆下落0.3 m时金属杆的速度为0.5m/s C. ab杆下落0.3 m的过程中R上产生的热量为0.2 J D. ab杆下落0.3 m的过程中通过R的电荷量为0.25 C ‎【答案】BD ‎【解析】由乙图知，刚进入磁场时，金属杆的加速度大小a0=10m/s2，方向竖直向上。由牛顿第二定律得：BI0L-mg=ma0；又有 ； 联立得：．故A错误。下落0.3m时，通过a-h图象知a=0，表明金属杆受到的重力与安培力平衡有 mg=BIL=，可得下落0.3m时杆的速度，代入数值有：v=0.5m/s。故B正确；从开始到下落的过程中，由能的转化和守恒定律有：mgh=Q+mv2，代入数值有Q=0.2875J．故C错误；杆自由下落的距离满足2gh0=v02，解得 h0=0.05m，所以杆在磁场中运动的距离x=h-h0=0.25m，通过电阻R的电荷量 ．故D正确。故选BD。‎ 点睛：本题要根据图象的信息读出加速度和杆的运动状态，由牛顿第二定律、安培力、法拉第电磁感应定律、欧姆定律、能量守恒等多个知识综合求解，综合较强．‎ 二、填空题 ‎11. 如图所示是一交变电流的i-t图像，则该交流电电流的有效值为____________A。‎ ‎【答案】 ‎ ‎【解析】设交流电电流的有效值为I，周期为T，电阻为R。 则 ‎ 解得： ‎ ‎12. 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v1，第二次速度为v2，且v2＝2v1，则前、后两种情况下安培力之比_____, 拉力做功之比______，拉力的功率之比______，线圈中产生的焦耳热之比______，通过导线横截面的电量之比______。‎ ‎【答案】 (1). 1:2 (2). 1:2 (3). 1:4 (4). 1:2 (5). 1:1‎ ‎【解析】设ab边长为L1，bc边长为L2．线圈速度为v时所受的安培力，线圈匀速运动，拉力与安培力平衡，则拉力 F=，F∝v，故；拉力做功 W=FL2，L2相同，W∝F，故；拉力的功率 P=Fv=，P∝v2，故;由于线圈匀速运动，线圈中产生的焦耳热等于拉力做功，故；根据可知两次通过导线横截面的电量之比.‎ 点睛：通电导线在磁场中受到的安培力与运动速度有关，掌握安培力与速度的关系式是解题的关键，同时要能根据物理规律寻找要求的量与已知量的关系，运用比例法求解比较简便．‎ ‎13. 如图所示，在光滑的绝缘水平面上，一个半径为10 cm、电阻为1.0 Ω、质量为0.1 kg的金属环以10 m/s的速度冲入一有界磁场，磁感应强度为B=0.5 T.经过一段时间后，圆环恰好有一半进入磁场，该过程产生了3.2 J的电热，则此时圆环的瞬时速度为___________m/s；瞬时加速度为大小为__________m/s2. ‎ ‎【答案】 (1). 6m/s (2). 0.6 m/s2‎ ‎【解析】试题分析：根据能量守恒定律，动能的减少等于产生的电热，即mv2-mv12=E热，代入数据解得：v1="6" m/s.此时切割磁感线的有效长度为圆环直径，故瞬时电动势为E=Blv1，瞬时电流I=，安培力F=BIl，瞬时加速度为a=，整理得：a=="0.6" m/s2‎ 考点：考查电磁感应现象 点评：本题难度较小，根据能量守恒，感应电动势的计算公式 牛顿第二定律联合求解 三．计算题 ‎14. 如图线圈的面积s=1×102 cm2，共n=100匝。处在B=0.5T的匀强磁场中，以角速度ω=20rad/s匀速转动(摩擦与空气阻力不计)，已知线圈电阻为r=1.0Ω，外接电阻为R=9.0Ω，求：‎ ‎(1) K 闭合后电压表的读数 ‎(2) K闭合后电阻R上消耗的功率 ‎(3) 外力做功的功率 ‎(4)线圈从中性面开始转过90°角的过程中，通过线圈导线截面的电量 ‎【答案】(1)9V； (2)9W；(3)10W；(4)0.05C ‎【解析】（1）电动势的最大值Em=NBSω=100×0.5×1×10-2×20V=10V，‎ 有效值为E=10 V，电流 电压表的读数 ‎ ‎（2）电阻R上消耗的功率 ‎ ‎（3）由能量关系可知，外力做功的功率等于产生的电功率：P外=IE=10W ‎（4）线圈从中性面开始转过90°角的过程中，通过线圈导线截面的电量 ‎ 点睛：解答本题要知道电动势最大值的表达式，知道最大值和有效值的关系，对于交变电流，求解热量、电功和电功率用有效值，而求解电量要用平均值．‎ ‎15. 有一个阻值为R的电阻，若将它接在电压为20V的直流电源上时，消耗的电功率为P；若将它接在图中的理想变压器的次级线圈两端时，消耗的电功率为P/4。已知变压器输入的是正弦交流电，其电压的变化规律如图所示，不计电阻阻值随温度的变化. 求：‎ ‎（1）理想变压器副线圈两端电压的有效值 ‎（2）此变压器的原、副线圈的匝数之比 ‎【答案】(1)10V；(2)22:1‎ ‎【解析】（1）直流电源的电压U0=20V，设变压器次级线圈两端的电压的有效值为U2，根据题意有：，‎ 得：U2＝10V ‎（2）变压器输入的电压有效值为： ‎ 根据变压器电压比公式，可得：n1：n2=U1：U2=22：1‎ ‎16. 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，磁感应强度随时间变化的规律为B=（2+0.5t）T，已知:R1=3Ω，R2=6Ω，C=30 μF，线圈内阻r=1Ω．求：‎ ‎（1）闭合S ，稳定后通过R2的电流的大小 ‎（2）闭合S后一段时间又断开，通过R2的电荷量 ‎【答案】(1)I=1A (2)1.8×10-4C ‎【解析】（1）磁感应强度变化率的大小为＝0.5 T/s，‎ 所以E=nS=100×0.5×0.2 V=10 V ‎.........‎ ‎17. 如图所示,在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨,导轨间距为 L,长为 3 d,导轨平面与水平面的夹角为 θ,在导轨的中部刷有一段长为 d 的薄绝缘涂层. 匀强磁场的磁感应强度大小为 B,方向与导轨平面垂直. 质量为m 的导体棒从导轨的顶端由静止释放, 在滑上涂层之前已经做匀速运动, 并一直匀速滑到导轨底端. 导体棒始终与导轨垂直,且仅与涂层间有摩擦,接在两导轨间的定值电阻阻值为 R,，导体棒接入电路的电阻r=2R。导轨的电阻不计,重力加速度为 g. 求:‎ ‎ ‎ ‎（1） 导体棒与涂层间的动摩擦因数 μ ‎ ‎（2） 导体棒匀速运动的速度大小 v ‎（3） 整个运动过程中，定值电阻R产生的焦耳热QR ‎【答案】（1）（2） （3）‎ ‎【解析】试题分析：（1）在绝缘涂层上受力平衡，解得 ‎（2）在光滑导轨上感应电动势，感应电流，安培力，受力平衡 解得。‎ ‎（3）摩擦生热，能量守恒定律 解得 考点：物体的平衡；安培力；法拉第电磁感应定律；能量守恒定律.‎ 视频 ‎ ‎