【物理】甘肃省平凉静宁县第一中学2019-2020学年高二下学期期中考试试题（普通班）（解析版）

【物理】甘肃省平凉静宁县第一中学2019-2020学年高二下学期期中考试试题（普通班）（解析版）

静宁一中2019-2020学年度高二级第二学期第二次试题（卷）‎ 物理（6-13）‎ 一、选择题（本题共14小题，每小题4分，共56分，其中1——10题为单选题，11——14为多选题，多选题全部选对得4分，少选得2分，错选或不选得0分。）‎ ‎1.关于物理学发展过程中的认识，下列说法正确的是（　　）‎ A. 奥斯特发现了电流的磁效应,并发现了电磁感应现象 B. 法拉第在分析了许多实验事实后提出,感应电流应具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 C. 楞次发现了电流磁效应,揭示了磁现象和电现象之间的联系 D. 在法拉第、纽曼、韦伯等人工作的基础上,人们认识到：电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比,后人称之为法拉第电磁感应定律 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】AC．奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了磁现象和电现象之间的联系，法拉第发现了电磁感应现象，故AC错误；‎ B．楞次在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故B错误；‎ D．纽曼、韦伯在对理论和实验资料进行严格分析后，先后指出：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，后人称之为法拉第电磁感应定律，故D正确；‎ ‎2.下列说法中正确的是(　　)‎ A. 电磁炉中的线圈通高频电流时，在铝金属锅上产生涡流，使锅体发热从而加热食物 B. 磁电式电表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，是为了防止电磁感应 C. 精密线绕电阻常采用双线绕法，可以增强线绕电阻通电时产生的磁场 D. 车站安检门可以探测人身携带的金属物品，其是利用了电磁感应原理 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A.电磁炉中的线圈通高频电流时，在铁磁性金属锅上产生涡流，使锅体发热从而加热食物，而铝非铁磁性金属，因为铝的电阻率较小，发热效果不好，A不符合题意；‎ B.磁电式电表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，当线圈和铝框一起在磁场中运动时，铝框中产生感应电流，感应电流会使铝框受到与运动方向相反的安培力作用，即电磁阻尼，是利用了电磁感应，B不符合题意；‎ C.精密线绕电阻常采用双线绕法，双线中电流方向相反，可以减小电阻中通过电流时产生的自感电动势，C不符合题意；‎ D.车站的安检门利用涡流探测原理——线圈中交变电流产生交变的磁场，会在金属物品中产生交变的感应电流，而金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流，引起线圈中交变电流发生变化，从而被探测到，D符合题意．‎ ‎3.下面所示的实验示意图中，用于探究电磁感应现象的是（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】由A图示实验可知，该实验是奥斯特实验，反应了通电导线周围存在磁场，故A错误；由B图示实验可知，该实验是研究通电导线在磁场中受力情况实验，故B错误；由C图示实验可知，该实验是直流电动机的模型实验，故C错误；D图实验是探究电磁感应实验，故D正确；故选D．‎ ‎4.如图为一交流发电机发出的电流随时间的变化图象，则下列说法正确的是 A. 在A点时穿过线圈的磁通量最大 B. 在B点时穿过线圈磁通量变化率最大 C. 在A点时线圈处在中性面，电流方向改变 D. 在B点时线圈处在中性面，电流方向改变 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【分析】根据图象可知电动势最大和零的时刻，电动势为零时磁通量最大，线框平面垂直于磁场，磁通量为零时电动势最大，线框平面于磁场平行．‎ ‎【详解】在A点时交变电流的电流最大，磁通量变化率最大，磁通量为零，所以此时的线框平面于磁场平行，A错误；在B点时交变电流为零，穿过线圈的磁通量变化率最小，B错误；在A点时交变电流的电流最大，所以此时的线框平面于磁场平行，电流方向不变，C错误；在B点时交变电流为零，通过线框的磁通量最大，线圈处在中性面，电流方向改变，D正确．‎ ‎5.如图所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为0。A和B是两个相同的小灯泡。下列说法正确的是（　　）‎ A. 当开关S由断开变为闭合时，灯泡A立即发光，灯泡B越来越明亮 B. 当开关S由断开变为闭合时，灯泡A立即发光，灯泡B先发光后熄灭 C. 当开关S由闭合变为断开时，A、B两个灯泡都立即熄灭 D. 当开关S由闭合变为断开时，灯泡A、B都亮一下再慢慢熄灭 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】AB.闭合开关后，线圈L会阻碍电路中电流的变化，因此在接通的瞬间没有电流，所以电流会通过灯泡B再通过灯泡A，灯泡A、B会立即发光，但电路中电流稳定后，线圈中没有变化的电流，因此不起阻碍作用，由于其电阻为零，因此灯泡B被短路，所以灯泡B会熄灭，所以选项A错误，B正确；‎ CD.当开关S由闭合变为断开时，线圈会阻碍电流的变化，因此灯泡B会亮一下再慢慢熄灭，而灯泡A会直接熄灭，故选项CD错误。‎ 故选B。‎ ‎6.如图甲所示，闭合圆形线圈内存在方向垂直纸面向外的磁场，磁感应强度随时间变化的关系如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）‎ A. 0~1s内线圈中的感应电流逐渐增大，2~4s内感应电流逐渐减小 B. 第4s末的感应电动势为0‎ C. 0~1s内与2~4s内的感应电流相等 D. 0~1s内感应电流方向为顺时针方向 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】AC．根据法拉第电磁感应定律可得 内与内图像中磁感应强度是随时间线性变化的，所以磁感应强度的变化率均为恒定值，则感应电动势均为恒定值，感应电流均为恒定值，内与内的磁感应强度的变化率不同，所以感应电动势大小不同，感应电流也不相等，故AC错误；‎ B．第4s末磁感应强度虽然为0，但磁感应强度变化率却不为0，所以感应电动势不为0，故B错误；‎ D．内，磁场垂直纸面向外，磁感应强度大小在增加，根据楞次定律知，感应电流方向为顺时针方向，故D正确。‎ 故选D。‎ ‎7.如图所示,两根平行金属导轨置于水平面内,导轨之间接有电阻R.金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触,整个装置放在匀强磁场中磁场方向垂直于导轨平面向下,金属棒ab始终保持静止．下列说法正确的是( )‎ A. 当B均匀增大时,金属棒ab中的电流增大 B. 当B减小时,金属棒ab中的电流一定减小 C. 当B增大时,金属棒ab中的感应电流方向由b到a D. 当B不变时，金属棒ab受到水平向右的静摩擦力 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】当B均匀增大时，根据法拉第电磁感应定律可得感应电动势，所以感应电动势为一定值，根据闭合电路的欧姆定律可得感应电流保持不变，故A错误；如果磁感应强度均匀减小，根据法拉第电磁感应定律得，感应电动势恒定，则ab中的感应电流不变，故B错误．磁感应强度增大，根据楞次定律得，ab中的感应电流方向由b到a，故C正确；当B不变时，感应电动势为零、感应电流为零，金属棒不受安培力作用，则金属棒ab不受摩擦力，故D错误．‎ ‎8.如图，金属环A用绝缘轻绳悬挂，与长直螺线管共轴，并位于其左侧．若变阻器的滑片P向左移动，则（ ）‎ A. 金属环A向左运动，同时向外扩张 B. 金属环A向左运动，同时向里收缩 C. 金属环A向右运动，同时向外扩张 D. 金属环A向右运动，同时向里收缩 ‎【答案】B ‎【解析】变阻器滑片P向左移动，电阻变小，电流变大，据楞次定律，感应电流的磁场方向与原电流磁场方向相反，故相互排斥，则金属环A将向左运动，因磁通量增大，金属环A有收缩趋势，故B正确，ACD错误．‎ ‎9.如图所示，导线框abcd与导线在同一平面内，直导线通恒定电流I，当线框由左向右匀速通过直导线时，线框中感应电流的方向是（　　）‎ A. 始终dcba B. 先abcd，后dcba C. 先abcd，后dcba，再abcd D. 先dcba，后abcd，再dcba ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】根据右手定则可以判断，线圈所在位置磁场垂直纸面向外，根据电流磁场分布，线圈向右移动过程中，回路磁通量向外变大，感应电流磁场向里，根据右手定则判断，电流方向dcba，当dc边通过直导线位置后，磁通量向外减小，感应电流磁场向外，感应电流方向abcd，当ab过直导线后，磁通量向里减小，感应电流磁场向里，电流为dcba，ABC错误D正确．‎ ‎10.如图所示，在光滑水平面上，有一个粗细均匀的单匝正方形闭合线框abcd．t=0时刻，线框在水平外力的作用下，从静止开始向右做匀加速直线运动，bc边刚进入磁场的时刻为t1，ad边刚进入磁场的时刻为t2，设线框中产生的感应电流的大小为i，ad边两端电压大小为U，水平拉力大小为F，则下列i、U、F随运动时间t变化关系图像正确的是 A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．金属杆的速度与时间的关系式为，a是加速度．由和得，感应电流与时间的关系式为，B、L、a均不变，当时间内，感应电流为零，时间内，电流I与t成正比，时间后无感应电流，故AB错误；‎ C．由和得，感应电流与时间的关系式为，当 时间内，感应电流为零，ad的电压为零，时间内，电流I与t成正比 电压随时间均匀增加，时间后无感应电流，但有感应电动势 电压随时间均匀增加，故C正确；‎ D．根据推论得知：金属杆所受的安培力为，由牛顿第二定律得，得 当时间内，感应电流为零，，为定值，时间内，F与t成正比，F与t是线性关系，但不过原点，时间后无感应电流，，为定值，故D错误．‎ 故选C。‎ ‎11.如图甲所示，一单匝圆形闭合导线框半径为r，线框电阻为R，连接一交流电流表(内阻不计)．线框内充满匀强磁场，已知该磁场磁感应强度B随时间按正弦规律变化，如图乙所示(规定向下为B的正方向)，则下列说法正确的是(　　)‎ A. t＝0.005 s时线框中的感应电流最大 B. t＝0.01 s时线框中感应电流方向从上往下看为顺时针方向 C. t＝0.015 s时电流表的示数为零 D. 0～0.02 s内闭合导线框上产生的热量为 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】t=0.005 s时，磁感应强度最大，磁通量最大，而，故A错误；t=0.01 s时感应电流的方向与0.005～0.01‎ ‎ s内电流方向相同，由楞次定律可知，感应电流的方向沿顺时针方向，B正确；t=0.015 s时的瞬时电流为零，但电流表的示数为有效值不等于零，C错误；线框中产生的感应电动势的最大值，一个周期内产生的热量，D正确．‎ ‎12.如图所示，竖直平行金属导轨MN、PQ上端接有电阻R，金属杆ab质量为m、电阻为r，跨在平行导轨上，垂直导轨平面的水平匀强磁场为B，不计导轨电阻，不计摩擦，且ab与导轨接触良好。若ab杆在竖直向上的外力F作用下加速上升，则以下说法正确的是（　　）‎ A. 拉力F和安培力做功的和等于棒ab增加的机械能 B. 杆ab克服安培力做的功等于电阻R上产生的热量 C. 拉力F所做的功等于棒增加重力势能和回路产生的热量之和 D. 拉力F与重力做功的代数和大于回路上产生的总热量 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】A.根据题意设金属杆ab上升的高度为h，因此可得 因此拉力F和安培力做功的和等于棒ab增加的机械能，故选项A正确；‎ B.因为ab有电阻，因此杆ab克服安培力做的功等于ab杆和电阻R上产生的热量，故选项B错误；‎ C.因为ab杆具有动能，因此拉力F所做的功等于棒增加重力势能、回路产生的热量和ab杆的动能，故选项C错误；‎ D.拉力F与重力做功的代数和为 故选项D正确。故选AD。‎ ‎13.如图所示，自耦变压器输入端A、B接交流稳压电源，其电压有效值，，当滑动片处于线圈中点位置时，则以下说法正确的是（　　）‎ A. C、D两端电压的有效值 B. 通过电阻的电流有效值为 C. 当滑动片向下滑动的时候，流过交流电源的电流增大 D. 当滑动片向下滑动的时候，流过交流电源的电流减小 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由图可知，AB之间的线圈是原线圈，CD之间的线圈是副线圈，滑片处于线圈中点时，原副线圈之比为 根据 代入数据可得 故A正确；‎ B．根据欧姆定律可得 代入数据解得 故B错误；‎ CD．当滑动片向下滑动时，副线圈比之原线圈的倍数增大，根据 可知流过交流电源的电流增大，故C正确，D错误。故选AC。‎ ‎14.在倾角为θ的斜面上固定两根足够长的光滑平行金属导轨PQ、MN，相距为L，导轨处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下．有两根质量均为m的金属棒a、b，先将a棒垂直导轨放置，用跨过光滑定滑轮的细线与物块c连接，连接a棒的细线平行于导轨，由静止释放c，此后某时刻，将b也垂直导轨放置，a、c此刻起做匀速运动，b棒刚好能静止在导轨上．a棒在运动过程中始终与导轨垂直，两棒与导轨电接触良好，导轨电阻不计．则（ ）‎ A. 物块c的质量是2msinθ B. b棒放上导轨前，物块c减少的重力势能等于a、c增加的动能 C. b棒放上导轨后，物块c减少的重力势能等于回路消耗的电能 D. b棒放上导轨后，a棒中电流大小是 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】b棒静止说明b棒受力平衡，即安培力和重力沿斜面向下的分力平衡，a棒匀速向上运动，说明a棒受绳的拉力和重力沿斜面向下的分力大小以及沿斜面向下的安培力三个力平衡，c匀速下降则c所受重力和绳的拉力大小平衡．由b平衡可知，安培力大小F安=mgsinθ，由a平衡可知F绳=F安+mgsinθ=2mgsinθ，由c平衡可知F绳=mcg；因为绳中拉力大小相等，故2mgsinθ=mcg，即物块c的质量为2msinθ，故A正确；b放上之前，根据能量守恒知a增加的重力势能也是由于c减小的重力势能，故B错误；a匀速上升重力势能在增加，故根据能量守恒知C错误；根据b棒的平衡可知F安=mgsinθ又因为F安=BIL，故，故D正确；故选AD．‎ 考点：物体的平衡；安培力.‎ 二、解答题（本题包含五小题，共54分）‎ ‎15.如图所示，一个足够长的光滑U形导体框架，其宽度为L，框架所在平面与水平面的夹角为α，其电阻忽略不计．匀强磁场垂直U形框架的平面向上，匀强磁场的磁感强度为B，今有一根导体棒ab，其质量为m，有效电阻为R，垂直导轨跨接在U形框架上，将导体棒ab由静止释放，求：‎ ‎(1)导体ab在磁场中运动时，流过ab的电流方向；‎ ‎(2)由静止释放导体棒ab，在导体棒达到最大速度前，下滑速度为v时的加速度大小.‎ ‎【答案】(1)流过电阻R的电流方向为b→a (2)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)据右手定则，流过电阻R的电流方向为b→a ‎(2)导体棒速度为v时切割磁感线产生的感应电动势：‎ 棒中电流：‎ 棒受到的安培力 设导体棒ab速度为v时的加速度为a，由牛顿第二定律得：‎ 联立解得加速度 ‎16.如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨、固定在竖直平面内，导轨间距为L，下端连接阻值为4r的定值电阻，导轨电阻不计。整个装置处在匀强磁场中，磁感应强度为B，方向垂直导轨平面向里。一质量为m的金属棒ab接入回路的电阻为r，在大小为3mg 方向竖直向上的拉力作用下开始运动。金属棒始终保持水平且与导轨接触良好，重力加速度为g，求：‎ ‎(1)金属棒所能达到最大速度vm的大小；‎ ‎(2)金属棒从静止开始沿导轨上滑h，此时已达到最大速度，这一过程中金属棒上产生的焦耳热Qr。‎ ‎【答案】(1)；(2)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)速度最大时受力平衡，根据平衡条件可得 其中拉力，导体棒切割磁感应线产生的感应电动势，根据闭合电路的欧姆定律可得 联立解得 ‎(2)金属棒从静止开始沿导轨上滑h过程中克服安培力做的功为WA，根据动能定理可得 得 根据功能关系可得产生的总的焦耳热为 根据焦耳定律可得这一过程中金属棒上产生的焦耳热 ‎17.如图所示，宽、长为‎2L的矩形闭合线框abcd，其电阻为，线框以速度垂直于磁场方向匀速通过匀强磁场区域，磁场的宽度为L，磁感应强度问：‎ ‎（1）当bc边进入磁场时，线框中产生的感应电动势是多大？‎ ‎（2）bc边进入磁场后，它所受到的磁场力是多大？‎ ‎（3）整个过程中线框产生的热量是多少？‎ ‎【答案】（1）2V （2）01N （3）0.04J ‎【解析】‎ ‎【分析】bc边进入磁场时，bc切割磁感线运动，产生的感应电动势；同样ad边进入磁场时，ad切割磁感线运动，产生的感应电动势。‎ ‎【详解】（1）当bc边进入磁场时，bc切割磁感线运动，产生的感应电动势 ‎（2）bc边进入磁场后，它所受到的磁场力即为安培力 ‎（3）整个过程中，bc边进入磁场和ad边进入磁场过程都有感应电动势产生，产生的感应电动势大小相等。‎ 两边在磁场中运动的时间：‎ 产生热量：‎ 答：（1）当bc边进入磁场时，线框中产生的感应电动势是2V；‎ ‎（2）bc边进入磁场后，它所受到的磁场力是0.1N；‎ ‎（3）整个过程中线框产生的热量是0.04J。‎ ‎18.如图甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的左端接一只小灯泡，线圈所在空间内存在与线圈平面垂直且均匀分布的磁场.已知线圈的匝数n＝100匝、总电阻r＝1.0 Ω、所围成矩形的面积S＝‎0.040 m2‎，小灯泡的电阻R＝9.0 Ω，磁感应强度随时间按如图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为e＝nBmScos t，其中Bm为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期，不计灯丝电阻随温度的变化.求：‎ ‎(1)线圈中产生感应电动势的最大值；‎ ‎(2)小灯泡消耗的电功率；‎ ‎(3)在磁感应强度变化的0～时间内，通过小灯泡的电荷量.‎ ‎【答案】(1)8.0V(2)2.88W(3)4.0×10－‎‎3C ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)由题图乙知，线圈中产生的交变电流的周期T＝π×10－2 s，所以：Em＝nBmS＝8.0 V.‎ ‎(2)电流的最大值：，‎ 有效值：A，‎ 小灯泡消耗的电功率：P＝I2R＝2.88 W.‎ ‎(3)在0～时间内，电动势的平均值：‎ 平均电流：‎ 通过灯泡的电荷量：Q＝＝4.0×10－‎3 C.‎ ‎19.如图所示，变压器原线圈重数匝，副线圈匝数n2=150匝，灯泡A标有“30V，6W”，电动机D的线圈电阻为5Ω，将交变电压加到理想变压器原线圈两端，灯泡恰能正常发光。求：‎ ‎(1)副线圈两端的电压；‎ ‎(2)电动机D的电功率；‎ ‎(3)电动机D的输出功率；‎ ‎(4)原线圈的输入功率。‎ ‎【答案】(1)55V；(2)5W；(3)4.8W；(4)11W ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)交变电流，最大值，故有效值为 根据理想变压器的变压比公式，解得 ‎(2)灯泡正常发光，电流为 电动机的电压为 电动机的电功率为 ‎(3)电动机D的输出功率 ‎(4)变压器副线圈回路消耗的功率为 则原线圈的输入功率 W