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文档介绍
福建省永春县第一中学2020学年高二物理3月月考试题(含解析)
永春一中高二年(理)物理3月月考试卷 一、选择题 1. 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,线框受安培力的合力方向向右 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】在T/2-T时间内,直线电流方向向下,根据安培定则,知导线右侧磁场的方向垂直纸面向外,电流逐渐增大,则磁场逐渐增强,根据楞次定律,金属线框中产生顺时针方向的感应电流.根据左手定则,知金属框左边受到的安培力方向水平向右,右边受到的安培力水平向左,离导线越近,磁场越强,则左边受到的安培力大于右边受到的安培力,所以金属框所受安培力的合力水平向右.故C正确,ABD错误.故选C. 点睛:解决本题的关键掌握安培定则判断电流与其周围磁场的方向的关系,运用楞次定律判断感应电流的方向,以及运用左手定则判断安培力的方向. 2 . 如图所示,一个有弹性的金属圆环被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下方,直导线与圆环在同一竖直面内,当通电直导线中电流增大时,弹性圆环的面积S和橡皮绳的长度L将( ) A. S增大,L变长 B. S减小,L变短 C. S增大,L变短 D. S减小,L变长 【答案】D 【解析】根据右手螺旋定则可知,直线电流下边磁场方向垂直纸面向里,由于电流增大,则弹性的金属圆环中的磁通量增大,导致产生感应电流,根据楞次定律可知,圆环中的感应电流方向:逆时针方向.根据左手定则可知,弹性的金属圆环上边的所受的安培力竖直向下,弹性的金属圆环下边的所受的安培力竖直向上,由于下边离长直导线电流越远,磁场越弱,所以向下的安培力大于向上的安培力,从而导致橡皮绳的长度变长;可将圆环等效成一段一段的导线,由左手定则可知,安培力指向圆心,导致弹性环面积减小.故D正确,A、B、C错误.故选D. 【点睛】解决本题的关键会用右手螺旋定则(安培定则)判断电流周围磁场的方向,以及会用楞次定律来判定感应电流方向,左手定则判断安培力的方向.同时会运用等效思维. 3. 如图所示,在铁芯上、下分别绕有匝数n1=800和n2=200的两个线圈.由于铁芯不闭合,上线圈产生的磁场将在空间发散,磁感线用虚线表示,下线圈得到的磁场很少,所以这种变压器能量的损耗很大。当上线圈两端与u=14.1sin314tV的交流电源相连,将下线圈两端接交流电压表,则交流电压表的读数可能是( ) A. 14.1V B. 2.5V C. 2.0V D. 1.0V 【答案】CD 【解析】根据u=14.0sin314t(V)可知交流电的最大值为Um=14.1V,则其有效值 由图可知线圈n1是原线圈,线圈n2是副线圈,如果变压器是理想变压器,那么输入电压和输出电压的关系有U1:U2=n1:n2,可得,因为交流电压表指示的是有效值,故如果是理想变压器则B正确,但实际变压器存在露磁现象,故通过原线圈的磁通量大于通过副线圈的磁通量,故实际副线圈的输出电压小于2.5v,故C,D正确.故选CD. 【点睛】该知识点题目比较简单,且题目单一,只要知道了输入电压和输出电压的关系本题即可顺利解出,但本题考虑了实际情况,所以容易出错. 4. 如图甲所示,为一种调光台灯电路示意图,它通过双向可控硅电子器件实现了无级调节亮度.给该台灯接220V的正弦交流电后加在灯管两端的电压如图乙所示,则此时交流电压表的示数为( ) A. 220 V B. 110 V C. V D. V 【答案】B 【解析】设交流电的有效值为U,将交流电与直流电分别通过相同电阻R,分析一个周期内热量:交流电产生的热量: 直流电产生的热量: ,解得:U=110V,选项B正确;故选B. 点睛:求解交流电的有效值,从有效值的定义出发,根据一个周期内通过相同的电阻,发热量相同,此直流的值即为交流电的有效值. 5. 在变电站里,经常要用交流电表去监测电网上的强电流,所用的器材叫电流互感器.如图所示的四个图中,能正确反应其工作原理的是( ) A. B. C. D. 【答案】A 【解析】由理想变压器的原副线圈的电流之比可知,电流与匝数成反比.则电流互感器应串连接入匝数较多的线圈上.同时一次绕组匝数很少,且串在需要测量的电流的线路中.故A正确;故选A. 【点睛】电流互感器的接线应遵守串联原则;按被测电流大小,选择合适的变化,否则误差将增大. 6. 图甲所示电路中,A1、A2、A3为相同的电流表,C为电容器,电阻R1、R2、R3的阻值相同,线圈L的电阻不计.在某段时间内理想变压器原线圈内磁场的变化如图乙所示,则在t1~t2时间内( ) A. 电流表A1的示数比A2的小 B. 电流表A2的示数比A3的小 C. 电流表A1和A2的示数相同 D. 电流表的示数都不为零 【答案】C 考点:电磁感应、电感器和电容器。 【名师点睛】由图可知副线圈电路中的磁通量的变化情况,则由电磁感应可得出产生的感应电流;根据电容器及电感器的性质可得出各表的电流大小。 视频 7. 如图所示,一理想变压器由一个初级线圈和两个次级线圈组成.当此变压器工作时,初级、次级线圈的匝数、电流、电压均在图中标出。则下列几组关系式中正确的是( ) A. ; B. ; C. D. 【答案】AC 【解析】A、根据电压与匝数成正比,有,,故A正确;B、由于副线圈是两个,电流与匝数不再成反比,故B错误;C、根据理想变压器输入功率等于输出功率,所以有,电压与匝数成正比,联立得,得,故C错误;D、变形得,由C分析知,D错误;故选AC. 【点睛】掌握住理想变压器的电压、电流及功率之间的关系,本题即可得到解决. 8. “西电东输”工程中为减少输电损耗,必须提高输电电压,从西部某电站向华东某地区输送的电功率为106kW,输电电压为1000kV,输电线电阻为100Ω.若改用超导材料作为输电线,则可减少电损耗的功率为( ) A. 105 kW B. 104 kW C. 106 kW D. 103 kW 【答案】A 故选A 考点:远距离输电 点评:对于远距离输电问题,一定要明确整个过程中的功率、电压关系,尤其注意导线上损失的电压和功率与哪些因素有关. 9. 如图所示,在匀强磁场中放置一个电阻不计的平行金属导轨,导轨跟大线圈M相连,导轨上放一根导线ab,磁感线垂直于导轨所在平面,欲使M所包围的小闭合线圈N产生顺时针方向的感应电流,则导线的运动情况可能是( ) A. 匀速向右运动 B. 加速向右运动 C. 减速向右运动 D. 加速向左运动 【答案】CD 【解析】试题分析:导线ab匀速向右运动时,导线ab产生的感应电动势和感应电流恒定不变,大线圈M产生的磁场恒定不变,穿过小线圈N中的磁通量不变,没有感应电流产生.故A错误.导线ab加速向右运动时,导线ab中产生的感应电动势和感应电流增加,由右手定则判断出来ab电流方向由a→b,根据安培定则判断可知:M产生的磁场 方向:垂直纸面向里,穿过N的磁通量增大,由楞次定律判断得知:线圈N产生逆时针方向的感应电流,不符合题意.故B错误.导线ab减速向右运动时,导线ab中产生的感应电动势和感应电流减小,由右手定则判断出来ab电流方向由a→b,根据安培定则判断可知:M产生的磁场 方向:垂直纸面向里,穿过N的磁通量减小,由楞次定律判断得知:线圈N产生顺时针方向的感应电流,符合题意.故C正确.导线ab加速 向左运动时,导线ab中产生的感应电动势和感应电流增加,由右手定则判断出来ab电流方向由b→a,根据安培定则判断可知:M产生的磁场方向:垂直纸面向 外,穿过N的磁通量增大,由楞次定律判断得知:线圈N产生顺时针方向的感应电流,符合题意.故D正确. 故选CD 考点:导体切割磁感线运动,楞次定律 点评:本题是有两次电磁感应的问题,比较复杂,考查综合运用右手定则、楞次定律和安培定则的能力. 10. 圆形导体环用一根轻质细杆悬挂在O点,导体环可以在竖直平面里来回摆动,空气阻力和摩擦力均可不计.在图所示的正方形区域里,有匀强磁场垂直于圆环的振动面指向纸内.下列说法中正确的有( ) A. 此摆振动的开始阶段机械能不守恒 B. 导体环进入磁场和离开磁场时,环中电流的方向肯定相反 C. 导体环通过最低点时,环中感应电流最大 D. 最后此摆在匀强磁场中振动时,机械能守恒 【答案】ABD 【解析】试题分析:于从左侧摆到右侧的过程中,线框中磁通量发生变化,因而产生感应电流,由于电阻的存在,线框中将产生焦耳热,根据能量守恒知线框的机械能将不守恒,故在左 侧线框的高度将高于起始时右侧的高度,所以摆角会越来越小,当完全在磁场中来回摆动时,则没有感应电流,圆环最后的运动状态为在磁场区域来回摆动,A错误,D正确 导体进入磁场和离开磁场的过程中,磁通量一个是增大,一个是减小,故根据楞次定律可得环中电流的方向肯定相反,B正确; 当导体环完全进入磁场后,磁通量不变化,故线圈在最低端没有电流,C错误 故选ABD 考点:考查了楞次定律的应用 点评:楞次定律的内容为:闭合回路中产生的感应电流的磁场总是阻碍原磁通量的变化;判断感应电流的方向首先要确定原磁场的方向及磁通量的变化,然后根据楞次定律进行判断感应电流的方向. 11. 在图甲、乙电路中,电阻R和电感线圈L的电阻都很小.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,A将渐渐变暗 B. 在电路甲中,断开S,A将先变得更亮,然后渐渐变暗 C. 在电路乙中,断开S,A将渐渐变暗 D. 在电路乙中,断开S,A将先变得更亮,然后渐渐变暗 【答案】AD 【解析】A、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A正确,B错误;C、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,导致A将变得更亮,然后逐渐变暗.故C错误,D正确;故选AD. 【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. 12. 若物体在运动过程中所受的合外力不为零,则( ) A. 物体的动能不可能总是不变的 B. 物体的动量不可能总是不变的 C. 物体的加速度一定变化 D. 物体的速度方向一定变化 【答案】B 【解析】合力不为零,但力不一定做功,故动能可能不变,如匀速圆周运动,故A错误;合力不为零则冲量一定不为零,由动量定理可知,物体的动量一定会发生变化,故B正确;合外力不为零,则由牛顿第二定律可知有加速度,但若力恒定则加速度不变,故C 错误;若加速度与速度方向在同一直线上,则物体的速度方向可以不变,故D错误。所以B正确,ACD错误。 13. 一个质量为m的运动员从下蹲状态向上起跳,经时间,身体伸直并刚好离开地面,速度为,在此过程中( ) A. 地面对他的冲量为 ,地面对他做的功为 B. 地面对他的冲量为,地面对他做的功为零 C. 地面对他的冲量为,地面对他做的功为 D. 地面对他的冲量为,地面对他做的功为零 【答案】B 【解析】试题分析:人的速度原来为零,起跳后变化v,以向上为正方向,由动量定理可得,故地面对人的冲量为,人在跳起时,地面对人的支持力竖直向上,在跳起过程中,在支持力方向上没有位移,地面对运动员的支持力不做功,故D正确。 考点:考查了动量定理,功的计算 【名师点睛】在应用动量定理时一定要注意冲量应是所有力的冲量,不要把重力漏掉. 视频 14. 车厢原来静止在光滑的水平轨道上,车厢后面的人对前壁发射一颗子弹,子弹陷入车厢的前壁内,设子弹的质量为m,子弹射出的速度为,车厢和人的质量为M,则子弹与前壁作用完毕后,车厢的速度为( ) A. ;向前 B. ;向后 C. ;向前 D. 0 【答案】D 【解析】以车厢、人、子弹为系统,合外力为零,整个系统动量守恒,系统总动量为零,所以末态车厢速度为零.故选D. 【点睛】本题为考查动量守恒的基础问题,只要正确找出研究对象即可求得最后的速度. 15. 如图所示,两个垂直纸面的匀强磁场方向相反,磁感应强度的大小均为B,磁场区域宽度均为a,一正三角形(中垂线长为a)导线框ABC从图示位置方向匀速穿过两磁场区域,以逆时针方向为电流的正方向,在下图中感应电流i与线框移动距离x的关系图象正确的是( ) A. B. C. D. 【答案】A 【解析】试题分析:x在a~2a范围,线框穿过两磁场分界线时,BC、AC边在右侧磁场中切割磁感线,有效切割长度逐渐增大,产生的感应电动势E1增大,AC边在左侧磁场中切割磁感线,产生的感应电动势E2不变,两个电动势串联,总电动势E=E1+E2增大.故A错误;x在0~a范围,线框穿过左侧磁场时,根据楞次定律,感应电流方向为逆时针,为正值.故B错误;在2a~3a,线框穿过左侧磁场时,根据楞次定律,感应电流方向为逆时针,为正值.故C正确,D错误.故选C. 考点:电磁感应的图像问题 【名师点睛】此题是电磁感应的图像问题;要知道线框匀速穿过两磁场区域时,分为三个过程:穿过左侧磁场,穿过两磁场分界线和穿过右侧磁场.由有效切割长度变化,根据感应电动势公式,分析感应电动势的变化,再分析感应电流的变化;本题选择的方法是排除法,将选项逐一代入检验,剔除不符合题意的选项,最后选出正确的答案。 二、实验题 16. 如图所示,是“研究电磁感应现象”的实验装置. (1)将图中所缺导线补充完整______. (2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下,那么合上开关后,将原线圈迅速插入副线圈中,电流计指针将 ______________. (3)原线圈插入副线圈后,将滑动变阻器滑片迅速向左移动时,电流计指针将______________. 【答案】 (1). (2). 向右偏 (3). 向左偏 【解析】(1)探究电磁感应现象实验电路分两部分,要使原线圈产生磁场必须对其通电,故电源、开关、滑动变阻器、原线圈组成闭合电路,灵敏电流计与副线圈组成另一个闭合电路,如图所示: (2)在闭合开关时,穿过副线圈的磁通量增加,灵敏电流计的指针向右偏,那么合上开关后,将原线圈迅速插入副线圈中,穿过副线圈的磁通量增加,电流计指针将向右偏转. (3)原线圈插入副线圈后,将滑动变阻器滑片迅速向左移动时,电阻增大,电流减小,故穿过副线圈的磁通量减少,电流计指针将向左偏转. 17. 为探究小灯泡的电功率P和电压U的关系,小明测量小灯泡的电压U和电流I,利用P=UI得到电功率.实验所使用的小灯泡规格为“3.0 V,1.8 W”,电源为12 V的电池,滑动变阻器的最大阻值为10Ω. (1)准备使用的实物电路如图甲所示,请将滑动变阻器接入电路的正确位置______.(用笔画线代替导线) (2)现有10 Ω、20 Ω和50 Ω的定值电阻,电路中的电阻R1应选________ Ω的定值电阻。 (3)测量结束后,应先断开开关,拆除________两端的导线,再拆除其他导线,最后整理好器材. (4)小明处理数据后将P、U2描点在坐标纸上,并作出了一条直线,如图乙所示.请指出图象中不恰当的地方________________________________. 【答案】 (1). (2). 10 (3). 电池 (4). 图线不应画为直线;横坐标的标度选择不合适 【解析】试题分析:(1)探究小灯泡的电功率P和电压U的关系,测量小灯泡的电压U和电流I应从零开始,采用分压电路。 (2)根据热功率得小灯泡的电阻为5Ω,与10Ω的滑动变阻器并联后最大阻值为3.33Ω,只有串联10Ω的定值电阻,才能满足小灯泡电压3伏的要求。 (3)先拆电池两端的导线,再拆除其他导线,这样最安全。 (4)小灯泡的电阻随电压的升高而增大,图线不应画为直线;横坐标的标度不恰当. 考点:探究小灯泡的电功率P和电压U的关系 三、计算题 18. 风力发电作为新型环保新能源,近几年来得到了快速发展,如图所示风车阵中发电机输出功率为100 kW,输出电压是250 V,用户需要的电压是220 V,输电线电阻为10 Ω.若输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%,试求: (1)在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比? (2)画出此输电线路的示意图(需标注相关物理量)。 (3)用户得到的电功率是多少? 【答案】(1); (2) (3)96kW 【解析】(1)输电线损耗功率P线=100×4% kW=4kW,又P线=I22R线 输电线电流I2=I3=20 A 原线圈中输入电流 所以 这样 U3=U2-U线=5000-20×10 V=4800 V 所以 (2)如图所示 (3)用户得到的电功率即降压变压器的输出功率为P用=P-P损=P(1-4%)=100×96% kW=96kW 【点睛】解决本题的关键是知道原副线圈的电压比等于匝数比,电流比等于匝数之反比,以及知道升压变压器的输出电压、降压变压器的输入电压和电压损失的关系,以及功率的关系. 19. 如图所示,匀强磁场的磁感应强度B=0.5T,边长L=10cm的正方形线圈abcd共100匝,线圈电阻r=1Ω,线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动,角速度ω=2πrad/s,外电路电阻R=4Ω.求: (1)转动过程中感应电动势的最大值. (2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60°角时的瞬时感应电动势. (3)由图示位置转过60°角的过程中产生的平均感应电动势. (4)交变电压表的示数. (5)线圈转动一周外力做的功. 【答案】(1)3.14 V(2)1.57V(3)2.6V(4)1.78V (5) 0.99J 【解析】(1)根据Em=NBωS,可得感应电动势的最大值:Em=100×0.5×0.12×2πV=3.14V (2)由于线框垂直于中性面开始计时,所以瞬时感应电动势表达式:e=Emcos2πt(V); 当线圈转过60°角时的瞬时感应电动势为:e=1.57V (3)根据法拉第电磁感应定律可得转60°角的过程中产生的平均感应电动势大小为: (4)转动过程中,交流电压表的示数为有效值,所以有: (5)一个周期内,通过外力做的功等于电路的总热量,由公式 得:Q=0.99J 【点睛】本题考查了有关交流电描述的基础知识,要能根据题意写出瞬时值的表达式,知道有效值跟峰值的关系,难度不大,属于基础题.线框在匀强磁场中匀速转动,产生正弦式交变电流.而对于电表读数、求产生的热量均由交变电的有效值来确定,而涉及到耐压值时,则由最大值来确定.而通过某一电量时,则用平均值来求. 20. 如图(甲)所示,一对平行光滑轨道放置在水平面上,两轨道相距L=1m,两轨道之间用R=4Ω的电阻连接,一质量m=1kg的导体杆与两轨道垂直,静止放在轨道上,轨道的电阻可忽略不计.整个装置处于磁感应强度B=4T的匀强磁场中,磁场方向垂直轨道平面向上,现用水平拉力沿轨道方向拉导体杆,拉力F与导体杆运动的位移s间的关系如图(乙)所示,当拉力达到最大时,导体杆开始做匀速运动,当位移s=2.5m时撤去拉力,导体杆又滑行了一段距离后停止.已知在拉力F作用过程中,通过电阻R上电量q为1.25C.在滑行的过程中电阻R上产生的焦耳热为.求: (1)导体杆运动过程中的最大速度; (2)拉力F的最大值; (3)拉力F作用过程中,电阻R上产生的焦耳热. 【答案】(1)(2)8N(3)5J 【解析】(1)设金属棒的电阻为r.棒在拉力F作用过程中,根据 得: 可见r=R 在滑行s′的过程中电阻R上产生的焦耳热为 QR=4J,则棒上产生的热量也为QR=Qr=4J,所以回路中产生的总焦耳热为Q=QR+Qr=8J 根据能量守恒得: 解得:vm=4m/s. (2)杆匀速运动时,所受的安培力为: 由于匀速运动,所以有: (3)拉力F作用过程中,根据能量守恒定律得: 则得回路中产生的总焦耳热量为: 因为R=r,则电阻R上产生的焦耳热为: 【点睛】本题关键要能根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律和电量的公式,推导出电量的表达式,这是个常用的经验结论,要熟练推导,并明确电量与哪些因素有关. 21. 如图甲所示,光滑绝缘水平桌面上直立一个单匝正方形导线框ABCD,线框的边长为L=4m、总电阻为R=1Ω.在直角坐标系xOy中,有界匀强磁场区域的下边界与x轴重合,上边界满足曲线方程,磁感应强度大小B=2T.线框在沿x轴正方向的拉力F作用下,以速度v=1m/s水平向右做匀速直线运动,直到拉出磁场。 (1)求线框中AD两端的最大电压; (2)在图乙中画出运动过程中线框图象,并估算磁场区域的面积(估算结果保留2位有效数字); (3)求线框在穿越整个磁场的过程中,拉力F所做的功。 【答案】(1)3V(2);3.8m2(3) 【解析】试题分析:(1) 当导线框运动到磁场中心线时,有两种情况,一是BC边,二是AD边,当AD边运动到磁场中心时,AD边上的电压最大. (1分) Em=BLv=4 V (2分) Im==4 A (1分) Um=Im×R=3 V (2分) (2) BC边切割磁场的时间为t1=3 s (1分) 此后,经t2时间,线框中无感应电流 t2=1 s (1分) AD边切割时间t3=t1=3 s 在整个切割过程中,it图象如图所示. (3分) 在图象中,图象与t轴所围区域共有小方格约152个 (一格0.05C) 故t1时间内通过线框某一截面的电量Q=Nq=7.6 C(7-8.3都可以) (2分) 又Q=t1=(2分) S==3.8 (3.5-4.2都可以)m2 (1分) (3) 在t1和t3时间内,通过线框的电流按正弦规定变化 I=Im=2A (3分) W=I2R(t1+t3)=48 J (3分) 考点:电磁感应;功能关系。 查看更多