2018-2019学年河北省大名县一中高二上学期12月月考物理试题 解析版

2018-2019学年河北省大名县一中高二上学期12月月考物理试题 解析版

河北省大名县一中2018-2019学年高二上学期12月月考物理试题 一、选择题 ‎1.下列说法正确的是（　　）‎ A. 只要有电流，周围就存在磁场 B. 最早发现电流周围存在磁场的科学家是安培 C. 如果在直导线下放置一自由小磁针，通电后小磁针必定发生偏转 D. 奥斯特发现电流的磁效应是偶然的，实际上电与磁没有什么联系 ‎【答案】A ‎【解析】‎ 电流的周围必定存在磁场，故A正确．最早发现电流周围存在磁场的是奥斯特，B错误．当通电直导线在下方产生的磁场与小磁针平行时，小磁针不偏转，故C错误．客观证实电与磁有着密切的联系，故D错误．故选A.‎ ‎2.如图所示是等腰直角三棱柱，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，下面说法中正确的是（　　）‎ A. 通过abcd平面磁通量大小为 B. 通过dcfe平面的磁通量大小为 ‎ C. 通过abfe平面的磁通量大小为 ‎ D. 通过整个三棱柱的磁通量为 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】通过abcd平面的磁通量大小为BSsin45°=BL2，故A错误；dcfe平面是abcd 平面在垂直磁场方向上的投影，所以磁通量大小为BL2，故B正确；abfe平面与磁场平面平行，所以磁通量为零，故C错误；整个三棱柱穿进的磁感线和穿出的磁感线条数相等，抵消为零，故通过整个三棱柱的磁通量为零，故D错误。故选B ‎3.下列几种说法中正确的是（　　）‎ A. 线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大 B. 线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大 C. 线圈放在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大 D. 线圈中磁通量变化越快，线圈中产生感应电动势越大 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】依据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势与磁通量无关、与磁通量的变化量无关、与匝数和磁通量的变化率成正比．故AB错误；磁场的强弱与感应电动势也无关，故C错误；线圈中磁通量变化越快意味着线圈的磁通量的变化率大，依据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势与磁通量的变化率成正比，在此条件下线圈中产生的感应电动势越大，故D正确；故选D ‎4.如图甲所示，长直导线与闭合金属线框位于同一平面内，长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示．在0～时间内，直导线中电流方向向上，则在～T时间内，线框中感应电流的方向与所受安培力方向正确的是（　　）‎ A. 感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向左 B. 感应电流方向为逆时针，线框受安培力合力方向向右 C. 感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向右 D. 感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向左 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】在～T 时间内，长直导线中电流方向向下且增大，因此在金属线框处产生的磁场方向垂直纸面向外且在增大，金属线框中感应电流的磁场与原磁场方向反向，由右手螺旋定则可知感应电流方向为顺时针方向，由左手定则可判断出金属线框所受安培力的方向向右，故C正确；ABD错误；故选C ‎5. 电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图所示。现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是 A. 从a到b，上极板带正电 B. 从a到b，下极板带正电 C. 从b到a，上极板带正电 D. 从b到a，下极板带正电 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 试题分析：由图知，穿过系安全带磁场方向向下，在磁铁向下运动的过程中，线圈的磁通量在增大，故感应电流的磁场方向向上，再根据右手定则可判断，流过R的电流从b到a，电容器下极板带正电，所以A、B、C错误，D正确。‎ 考点：本题考查楞次定律 ‎【此处有视频，请去附件查看】‎ ‎6.如图所示，圆环形导体线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P 向上滑动，下列表述正确的是 A. 线圈a中将产生俯视逆时针方向的感应电流 B. 穿过线圈a的磁通量变大 C. 线圈a有收缩的趋势 D. 线圈a对水平桌面的压力F将变小 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 试题分析：解本题时应该掌握：楞次定律的理解、应用．在楞次定律中线圈所做出的所有反应都是阻碍其磁通量的变化．如：感应电流磁场的磁通量、面积、速度、受力等．‎ 当滑动变阻器的滑片P向上滑动，通过线圈a的电流减小，闭合导体环b内的磁通量减小，根据楞次定律可知：线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流因此线圈，做出的反应是面积有扩展的趋势，同时将靠近磁铁，故减小了和桌面的挤压程度，从而使导体环对桌面压力减小，选项A BC错误，D正确，‎ 故选D。‎ 考点：法拉第电磁感应定律；楞次定律．‎ 点评：本题从力、运动的角度考察楞次定律，思维含量高，考察角度新颖．‎ ‎7.如图所示，闭合导体框abcd从高处自由下落，进入匀强磁场，从bc边开始进入磁场到ad边即将进入磁场的这段时间里，下列表示线圈运动情况的速度一时间图象不可能的有（　　）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】在bc边刚进入磁场时,若重力恰好等于安培力,则物体受力平衡,做匀速直线运动;故A正确；在bc边刚进入磁场时,如果重力大于安培力,加速度向下,线圈进入磁场做加速运动,因为速度增加会所得感应电流增加,安培力增加,所以线圈的合力是在减小的,加速度也在减小,这个过程是变加速运动.当安培力增加到等于重力,线圈就做匀速运动,故线圈做加速度减小的加速运动，故B错误；C正确；若bc刚进入磁场时安培力大于重力，则金属棒减速运动,速度减小则安培力减小,则a减小,即金属棒做加速度减小的减速运动，故D正确；本题选不可能的，故选B ‎8.电磁炉是利用电磁感应现象产生的涡流，使锅体发热从而加热食物．下列相关的说法中正确的是(　　)‎ A. 电磁炉中通入电压足够高的直流电也能正常工作 B. 锅体中涡流强弱与磁场变化的频率有关 C. 金属或环保绝缘材料制成的锅体都可以利用电磁炉来烹饪食物 D. 电磁炉的上表面一般都用金属材料制成，以加快热传递、减少热损耗 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 解：A、锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关，故A正确；‎ B、直流电不能产生变化的磁场，在锅体中不能产生感应电流，电磁炉不能使用直流电，故B错误；‎ C、锅体只能用铁磁性导体材料，不能使用绝缘材料制作锅体，故C错误；‎ D、电磁炉的上表面如果用金属材料制成，使用电磁炉时，上表面材料发生电磁感应要损失电能，电磁炉上表面要用绝缘材料制作，故D错误；‎ 故选A．‎ ‎【点评】本题从常用的电器电磁炉入手，考查其原理和工作情况，电磁炉是利用电流的热效应和磁效应的完美结合体，它的锅具必须含磁性材料，最常见的是不锈钢锅．‎ ‎9.如图所示，两同心金属圆环共面，其中大闭合圆环与导轨绝缘，小圆环的开口端点与导轨相连，平行导轨处在水平面内，磁场方向竖直向下,金属棒ab与导轨接触良好，为使大圆环中产生图示电流，则ab应当（　　）‎ A. 向右加速运动 B. 向右减速运动 C. 向左加速运动 D. 向左减速运动 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】大圆环中逆时针电流对应的感应磁场方向垂直纸面向外，根据楞次定律要想产生垂直纸面向外的磁场，那么可能是小圆中磁场方向向外在减小，即导体棒向右减速运动；也可能是小圆中的磁场方向向里在增强，即导体棒向左加速运动，故BC正确；AD错误；故选BC ‎10.如图甲、乙所示的电路中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，且小于灯A的电阻，接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则（　　）‎ A. 在电路甲中，断开S后，A将立即熄灭 B. 在电路甲中，断开S后，A将先变得更亮，然后逐渐变暗 C. 电路乙中，断开S后，A将逐渐变暗 D. 在电路乙中，断开S后，A将先变得更亮，然后逐渐变暗 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 电感总是阻碍电流的变化．线圈中的电流增大时，产生自感电流的方向更原电流的方向相反，抑制增大；线圈中的电流减小时，产生自感电流的方向更原电流的方向相同，抑制减小，并与灯泡构成电路回路。‎ ‎【详解】在电路甲中，断开S，由于线圈阻碍电流变小，导致A将逐渐变暗，故AB错误；在电路乙中，由于电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，所以通过灯泡的电流比线圈的电流小，断开S时，由于线圈阻碍电流变小，通过A的电流变大，导致A将变得更亮，然后逐渐变暗，故C错误，D正确。所以D正确，ABC错误。‎ ‎【点睛】线圈中电流变化时，线圈中产生感应电动势；线圈电流增加，相当于一个瞬间电源接入电路，线圈左端是电源正极．当电流减小时，相当于一个瞬间电源，线圈右端是电源正极。‎ ‎11.如图甲所示，U形导轨abcd与水平面成一定的角度倾斜放置，空间存在有垂直导轨平面的匀强磁场。从某时刻开始计时，磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示（垂直导轨平面向上为磁场正方向）。已知导体棒PQ水平放置在导轨上且始终静止不动，下列分析正确的是( )‎ A. 导轨可能光滑 B. t1时刻PQ中没有电流 C. 导体棒PQ受安培力大小在减小 D. t1时刻导体棒PQ受到的安培力等于0‎ ‎【答案】CD ‎【解析】‎ 由图可知，B随时间均匀减小，由楞次定律可知，导体棒PQ受沿斜面向上的安培力，因为安培力是变力，如果导轨光滑则沿斜面的合力是一个变力,选项A错误；t1时刻穿过线圈的磁通量为零，而磁通量的变化率不为零，则PQ中会有电流，选项B错误；因为恒量，则感应电动势不变，感应电流不变，根据F=BIL可知，安培力逐渐减小，选项C正确；t1时刻磁场为零，则导体棒PQ受到的安培力等于0，选项D正确；故选CD.‎ ‎12.如图甲所示，在竖直方向上有四条间距相等（均为d）的水平虚线L1、L2、L3、L4，在L1、L2之间和L3、L4之间存在匀强磁场，磁感应强度大小均为B、方向垂直于虚线所在平面向里。现有一矩形线圈abcd，长ad=2d、宽cd=d、质量为m、电阻为R，将其从图示位置（cd边与L1重合）由静止释放，速度随时间的变化关系如图乙所示，整个运动过程中线圈平面始终竖直且cd边始终水平，重力加速度为g，则（　　）‎ A. 在0~t1时间内，通过线圈的电荷量为 B. 线圈匀速运动的速度大小为 C. t2时刻ab边与L3重合 D. 0~t3时间内，线圈产生的热量为 ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ ‎【详解】、在0~t1时间内，cd边运动了距离d，通过线圈的电荷量为故A正确；根据平衡有: ，解得，故B错误；分析导线框的受力可知从cd出L2位置一直到ab变运动到L3位置的过程中，回路中没有电流，所以导线框一直做匀加速运动，当ab边越过L3后开始受到安培力，才可能做匀速运动，所以t2时刻 ab边与L3重合，故C正确；t2时刻ab边与L3重合，结合图像可知在t2-t3时间段内导线框匀速穿过磁场，从刚开始到ab刚穿过L4，导线框向下运动的距离为5d，此时的速度为匀速运动的速度，根据能量守恒可知0~t3时间内，线圈产生的热量为，故D正确；故选ACD ‎13.如图所示，两根光滑、足够长的平行金属导轨固定在水平面上。滑动变阻器接入电路的电阻值为R(最大阻值足够大)，导轨的宽度L=‎0.5 m，空间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度的大小B=1T。内阻的金属杆在F=5N的水平恒力作用下由静止开始运动。经过一段时间后，金属杆的速度达到最大速度vm，不计导轨电阻，则有（　　）‎ A. R越小，vm越大 B. 金属杆的最大速度大于或等于‎20 m/s C. 在金属杆达到最大速度之前，恒力F所做的功等于电路中消耗的电能 D. 金属杆达到最大速度后，金属杆中电荷沿杆长度方向定向移动的平均速率ve与恒力F成正比 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】根据法拉第电磁感应定律可得,根据闭合电路的欧姆定律可得感应电流,匀速运动时受力平衡,则计算得出: ,由此可以知道, R越小，vm越小，故A错误； 当时,最小,此时,所以金属杆的最大速度大于或等于‎20 m/s ,故B正确；根据功能关系可以知道,在金属杆达到最大速度之前,恒力F所做的功等于电路中消耗的电能与金属杆动能增加之和,故C错误;金属杆达到最大速度后,有 ,所以,根据恒定电流的微观计算公式可得 ,‎ 计算得出,所以金属杆中电荷沿杆长度方向定向移动的平均速率ve与恒力F成正比，故D正确；故选BD ‎14.如图所示，闭合螺线管固定在置于光滑水平面上的小车上，现将一条形磁铁从左向右插入螺线管中．则(　　)‎ A. 车将向右运动 B. 使条形磁铁向右插入时外力所做的功全部由螺线管转变为电能，最终转化为螺线管的内能 C. 条形磁铁会受到向左的力 D. 车会受到向左的力 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ 试题分析：A、由题意可知，当磁铁向右运动时，即靠近螺线管，导致穿过的磁通量变大，因此根据楞次定律，则有感应电流产生，根据楞次定律，小车为阻碍磁铁靠近，小车将对磁铁有向左的力，同时小车受到向右的力，向右运动，故AC正确，D错误；‎ B、由于闭合螺线管固定在置于光滑水平面上的小车上，所以小车将向右运动，外力所做的功部分由螺线管转变为电能，部分转化为小车的动能，B错误；‎ 故选：AC．‎ 二、填空题 ‎15.某兴趣小组的一同学将电池组、滑动变阻器、带铁芯的原线圈A、副线圈B、电流计及开关按图示方式连接来研究电磁感应现象。‎ ‎（1）将原线圈A插入副线圈B 中，闭合开关瞬间，副线圈中感应电流与原线圈中电流的方向_____（选填“相同”或“相反”）。‎ ‎（2）该同学发现：在原线圈A放在副线圈B中的情况下，将开关接通的瞬间电流计指针向左偏转，则开关闭合后将变阻器的滑动片P快速向接线柱C移动过程中，电流计指针将_____（选填“左偏”、“右偏”或“不偏”）。若要看到电流计指针向右偏，请你说出两种具体做法：①_____；②_____。‎ ‎【答案】 (1). 相反 (2). 左偏 (3). 滑动变阻器滑片向左滑动 (4). 断开开关瞬间 ‎【解析】‎ ‎（1）将原线圈A插入副线圈B中，闭合开关瞬间，穿过副线圈的磁通量增大，由楞次定律可知，副线圈中感应电流与原线圈中电流的方向相反； （2）在原线圈A放在副线圈B中的情况下，将开关接通时，通过副线圈的磁通量增大，接通开关的瞬间电流计指针向左偏转，这说明通过副线圈的磁通量增大时，线圈产生的感应电流使电流表指针向左偏转；当开关闭合后将变阻器的滑动片P快速向接线柱C移动过程中，线圈A中电流增大，产生的磁场增大，穿过副线圈的磁通量增大，电流计指针将左偏；‎ 要使电流计指针向右偏，穿过副线圈的磁通量应减小，由电路图可知，此时应该：滑动变阻器滑片向左滑动，或闭断开关瞬间。‎ 点睛：本题无法直接利用楞次定律进行判断，但是可以根据题意得出产生使电流表指针右偏的条件，即可不根据绕向判出各项中应该出现的现象。‎ ‎16.如图所示，平行金属导轨的间距为d，一端跨接一阻值为R的电阻，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于平行轨道所在平面，一根长直金属棒与导轨成60°角放置，且接触良好，则当金属棒以垂直于棒的恒定速度v沿金属导轨滑行时，其他电阻不计，电阻R中的电流为_____________。‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】‎ 金属棒中产生的感应电动势为：E=BLv=Bv；通过R的电流为： ‎ 三、计算题 ‎17.如图所示，以MN为下边界的匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外， MN上方有一单匝矩形导线框abcd，其质量为m，电阻为R，ab边长为l1，bc边长为l2，cd边离MN的高度为h．现将线框由静止释放，线框下落过程中ab边始终保持水平，且ab边离开磁场前已做匀速直线运动，求线框从静止释放到完全离开磁场的过程中ab边离开磁场时的速度v； ‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】根据题意ab边离开磁场前已做匀速直线运动即此时导线框受力平衡：‎ 根据法拉第电磁感应定律知： ‎ 根据闭合电路欧姆定律知： ‎ 由以上各式解得：‎ ‎18.如图所示，匝数N=100匝，截面积S=‎0.2m2‎，电阻r=0.5Ω的圆形线圈MN处于垂直纸面向里的匀强磁场内，，磁感应强度随时间按B=0.6+0.02t（T）的规律变化，处于磁场外的电阻R1=3.5Ω，R2=6Ω，电容C=30μF，开关S开始时未闭合，求：‎ ‎（1）闭合S后，线圈两端M、N两点间的电压UMN和电阻R2消耗的电功率；‎ ‎（2）闭合S一段时间后又打开S，则S断开后通过R2的电荷量为多少？‎ ‎【答案】（1），‎ ‎（2）‎ ‎【解析】‎ 试题分析：（1）由题给条件可知磁感应强度的变化率为：，故回路产生的电动势为：，感应电流：，由闭合电路欧姆定律有：，故R2消耗的电功率：。（2）S合时：，充电电量：，S开时：放电，放电的电量：，即为S断开后通过的电荷量。‎ 考点：电磁感应——功能问题 ‎19.（18分）如图所示，质量，电阻，长度的导体棒横放在U型金属框架上。框架质量，放在绝缘水平面上，与水平面间的动摩擦因数，相距‎0.4m的、相互平行，电阻不计且足够长。电阻的垂直于。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度。垂直于施加的水平恒力，从静止开始无摩擦地运动，始终与、保持良好接触。当运动到某处时，框架开始运动。设框架与水平面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取‎10m/s2。‎ ‎（1）求框架开始运动时速度v的大小；‎ ‎（2）从开始运动到框架开始运动的过程中，上产生的热量，求该过程位移x 的大小。‎ ‎【答案】（1）6m/s ‎ (2) x="‎1.1m "‎ ‎【解析】‎ 试题分析：ab向右做切割磁感线运动，产生感应电流，电流流过MN，MN受到向右的安培力，当安培力等于最大静摩擦力时，框架开始运动．根据安培力、欧姆定律和平衡条件等知识，求出速度．依据能量守恒求解位移．‎ 解：（1）由题意，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则框架受到最大静摩擦力为：‎ F=μFN=μ（m1+m2）g ab中的感应电动势为：E=Blv MN中电流为：‎ MN受到的安培力为：F安=IlB 框架开始运动时有：F安=F 由上述各式代入数据，解得：v=‎6m/s ‎（2）导体棒ab与MN中感应电流时刻相等，由焦耳定律Q=I2Rt得知，Q∝R 则闭合回路中产生的总热量：=×0.1J=0.4J 由能量守恒定律，得：Fx=+Q总 代入数据解得：x=‎‎1.1m 答：（1）求框架开始运动时ab速度v的大小为‎6m/s；‎ ‎（2）从ab开始运动到框架开始运动的过程中ab位移x的大小为‎1.1m．‎ ‎【点评】本题是电磁感应中的力学问题，考查电磁感应、焦耳定律、能量守恒定律定律等知识综合应用和分析能力．‎ ‎【此处有视频，请去附件查看】‎ ‎ ‎