2017-2018学年江苏省无锡市江阴四校高二下学期期中考试物理试题 解析版

2017-2018学年江苏省无锡市江阴四校高二下学期期中考试物理试题 解析版

江苏省无锡市江阴四校2017-2018学年高二下学期期中考试物理试题 一、单项选择题：‎ ‎1. 一圆线圈位于垂直纸面向里的匀强磁场中，如图所示，下列操作中始终保证线圈在磁场中，能使线圈中产生感应电流的是（ ）‎ A. 把线圈向右拉动 B. 把线圈向上拉动 C. 垂直纸面向外运动 D. 以圆线圈的任意直径为轴转动 ‎【答案】D ‎【解析】试题分析：根据楞次定律，闭合回路的磁通量发生变化时才产生感应电流，无论线圈左右运动上下运动还是内外运动，线圈面积不变，磁感应强度不变，线圈平面和磁场的夹角不变，所以磁通量不变，不会产生感应电流选项ABC错。以圆线圈的任意直径为轴转动，使得磁场和线圈平面的夹角变化，所以磁通量变化，产生感应电流，选项D对。‎ 考点：楞次定律 ‎2. 如图，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的N极朝下。当磁铁向下运动时（但未插入线圈内部）（ ）‎ A. 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互吸引 B. 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同，磁铁与线圈相互排斥 C. 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互吸引 D. 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反，磁铁与线圈相互排斥 ‎【答案】B ‎..................‎ 点睛：该题可得楞次定律的极板应用，解决本题可以结合楞次定律使用的基本步骤判断感应电流的方向，也可以使用楞次定律的推广形式来判定．‎ ‎ ‎ ‎3. 如图所示的交流电路中，如果电源电动势的最大值不变，交流电的频率增大时，可以观察到三盏电灯亮度的变化情况是（ ）‎ A. L1、L2、L3都不变 B. L2变暗，L2不变、L3变亮 C. L1变暗、L2变亮、L3不变 D. L1变亮、L2变暗、L3不变 ‎【答案】C ‎【解析】此题考查电容电感对交变电流的阻碍作用，电源电动势的最大值不变，各支路两端电压有效值也不变，由电感对电流阻碍作用随着频率的增大而增大，电容对电流的阻碍作用随着频率的增大而减小，可判断出L1灯泡变暗，L2变亮，L3不变 ‎4. 右图表示一交流电的电流随时间而变化的图像，此交流电流的有效值是（ ）‎ A. 5A B. 5A C. 3.5A D. 3.5A ‎【答案】B ‎【解析】试题分析： 由图象可知交变电流的周期，将一个周期内分为两段，每一段均为恒定电流，根据焦耳定律，即可得一个周期内交变电流产生的热量，再根据有效值的定义可得：，‎ 代入数据得，解得，故选B。‎ 考点：本题考查的是根据交变电流有效值的定义计算有关交变电流的有效值。‎ ‎5. 如图所示，一正方形线圈的匝数为n，边长为a，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中。在Dt时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B均匀地增大到2B。在此过程中，线圈中产生的感应电动势为（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】试题分析：在此过程中，线圈中的磁通量改变量大小，根据法拉第电磁感应定律，B正确；‎ 考点：考查了法拉第电磁感应定律 ‎【名师点睛】解决电磁感应的问题，关键理解并掌握法拉第电磁感应定律，知道S是有效面积，即有磁通量的线圈的面积．‎ 视频 ‎6. 如图所示，一理想变压器原副线圈匝数比为n1∶n2＝4∶1，原线圈ab间接一电压为u＝220sin 100πt V的交流电源，灯泡L标有“36V 18W”，当滑动变阻器R的滑片处在某位置时，电流表示数为0.25A，灯泡L刚好正常发光，则（ ）‎ A. 滑动变阻器R消耗的功率为36W B. 定值电阻R0的电阻值为19Ω C. 流过灯泡L的交变电流频率为25Hz D. 将滑动变阻器R的滑片向上滑时，灯泡L的亮度变暗 ‎【答案】B ‎【解析】试题分析：变压器不会改变交变电流的频率，所以C项错误；将滑动变阻器R的滑片向上滑时，负载电阻变大，副线圈电压不变，副线圈干路电流变小，定值电阻所占电压变小，灯泡两端的电压变大，灯泡亮度变亮，所以D项错误；根据电压电流比与匝数比之间关系，副线圈电压为，电流，定值电阻所占电压为55-36=19V，定值电阻阻值为，定值电阻所占功率为19W，所以B项正确；原线圈功率等于副线圈功率，滑动变阻器的功率为总功率减去定值电阻功率和灯泡功率，55W-19W-18W=18W，所以A项错误。‎ 考点：本题考查了理想变压器 ‎7. 如图所示电路，两根光滑金属导轨，平行放置在倾角为q的斜面上，导轨下端接有电阻R，导轨电阻不计，斜面处在竖直向上的匀强磁场中，电阻可略去不计的金属棒ab质量为m，受到沿斜面向上且与金属棒垂直的恒力F的作用，金属棒沿导轨匀速下滑，则它在下滑高度h的过程中，以下说法正确的是（ ）‎ A. 作用在金属棒上各力的合力做正功 B. 重力做的功等于系统产生的电能 C. 金属棒克服安培力做的功等于电阻R上产生的焦耳热 D. 金属棒克服恒力F做的功等于电阻R上产生的焦耳热 ‎【答案】C ‎【解析】解：A、金属棒沿导轨匀速下滑，合力为零，则合力做功为零．故A错误．‎ B、根据功能关系可知，重力做功等于系统产生的电能与克服恒力F做功之和．故B错误．‎ C、D、由能量转化和守恒定律得知，金属棒克服安培力做功等于电阻R上产生的焦耳热．故C正确，D错误．‎ 故选：C ‎【点评】本题考查分析电磁感应现象中功能关系的能力，关键掌握常见的功与能的关系，知道金属棒克服安培力做的功等于系统产生的电能，运用动能定理是处理这类问题常用的方法．‎ ‎8. 如图甲所示，光滑导轨水平放置在竖直方向的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度B随时间的变化规律如图乙所示（规定向下为正方向），导体棒ab垂直导轨放置，除电阻R的阻值外，其余电阻不计，导体棒ab在水平外力F的作用下始终处于静止状态．规定a→b的方向为电流的正方向，水平向右的方向为外力的正方向，则在0～2t0时间内，能正确反映流过导体棒ab的电流与时间及外力F与时间t的关系图线是（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】试题分析：由可知，电动势保持不变，则电路中电流不变；由安培力可知，电路中安培力随B的变化而变化，当B为负值时，安培力的方向为负，B为正值时，安培力为正值，故D正确。‎ 考点：法拉第电磁感应定律、闭合电路的欧姆定律 名师点睛：这题目考查了学生对法拉第电磁感应定律、安培力、左手定则等的掌握和理解情况；电磁感应的知识是高考中的热点话题，又是二级要求的，要求能熟练掌握。‎ 二、多项选择题：‎ ‎9. 关于电路中感应电动势的大小，下列说法中正确的是（ ）‎ A. 只要穿过闭合回路的磁通量变化，电路中就一定有感应电流产生 B. 闭合电路的导体做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流 C. 电路中磁通量的变化越大，感应电动势就越大 D. 电路中磁通量的变化越快，感应电动势就越大 ‎【答案】AD ‎【解析】只要穿过闭合回路的磁通量变化，电路中就一定有感应电流产生，选项A正确；闭合电路的部分导体做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流，选项B错误；电路中磁通量的变化率越大，感应电动势就越大，选项C错误；电路中磁通量的变化越快，磁通量的变化率越大，则感应电动势就越大，选项D正确；故选AD.‎ ‎10. 矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势如图示，则（ ）‎ A. t1时刻线圈通过中性面 B. t1时刻线圈中磁通量为零 C. t2时刻线圈中磁通量变化率最大 D. t2时刻通过线圈的感应电流最大 ‎【答案】ACD ‎【解析】t1时刻，感应电动势为零，则线圈通过中性面，线圈中磁通量最大，选项A正确，B错误；t2时刻线圈感应电动势最大，磁通量变化率最大，感应电流最大，选项CD正确；故选ACD.‎ 点睛：矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生正弦交变电流．磁通量为零，感应电动势最大；磁通量最大时，感应电动势为零，线圈恰好通过中性面．‎ ‎11. 关于涡流，下列说法中正确是（ ）‎ A. 真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置 B. 家用电磁炉是利用涡流来加热食物的 C. 阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动 D. 变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能增大涡流 ‎【答案】ABC ‎【解析】高频感应炉是用涡流来熔化金属对其进行冶炼的，炉内放入被冶炼的金属，线圈内通入高频交变电流，这时被冶炼的金属中产生涡流就能被熔化。故A正确；电磁炉利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场，当含铁质锅具放置炉面时，铁磁性锅体被磁化，锅具即切割交变磁感线而在锅具底部产生交变的涡流，故B正确；阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动，当金属板从磁场中穿过时，金属板板内感应出的涡流会对金属板的运动产生阻碍作用。故C正确；在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象，要损耗能量，不用整块的硅钢铁芯，其目的是为了减小涡流，故D错误。故选ABC。‎ 点睛：掌握涡流的原理及应用与防止：真空冶炼炉，硅钢片铁心，金属探测器，电磁灶等．注意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．‎ ‎12. 如图，电路中A、B是规格相同的灯泡，L是自感系数较大直流电阻可忽略不计的线圈，那么（ ）‎ A. 闭合S，A、B同时亮，然后A变暗后熄灭 B. 闭合S，B先亮，A逐渐变亮，最后A、B亮度相同 C. 断开S，A和B均闪亮一下后熄灭 D. 断开S，B立即熄灭，A闪亮一下后熄灭 ‎【答案】AD ‎【解析】闭合S，线圈L的电流在变大，产生的感应电动势阻碍电流变大，AB两灯串联同时发光，当稳定后，灯泡A被短路，导致A渐渐变暗，而B渐渐变亮．故A正确B错误 断开S，线圈L阻碍电流减小，跟灯泡A构成通路，所以B立即熄灭，A闪亮一下后熄灭 故选：AD ‎13. 如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，电阻R＝22Ω，各电表均为理想交流电表．原线圈输入电压的变化规律如图乙所示．下列说法正确的是（ ）‎ A. 副线圈输出电压的频率为50Hz B. t＝0.01s时电压表的示数为0V C. 电阻R消耗的电功率为22W D. 通过原、副线圈的磁通量变化率之比为10∶1‎ ‎【答案】AC ‎【解析】试题分析：由图象可知，交流电的周期为0．02s，所以交流电的频率为50Hz，故A正确．电压表的读数等于交流电的有效值，而不是瞬时值；根据电压与匝数成正比可知，原线圈的电压的最大值为220V，所以副线圈的电压的最大值为22V，所以电压的有效值为22V，所以电压表的示数为22V，故B错误．电阻R消耗的电功率是，故C正确；通过原、副线圈的磁通量变化率是相同的，故大小之比为1:1，选项D错误；故选AC．‎ 考点：交流电的变化规律 ‎【名师点睛】此题考查了交流电的变化规律；掌握住理想变压器的电压、电流之间的关系，最大值和有效值之间的关系即可解决本题；注意电压表的读数等于交流电的有效值．‎ ‎14. 如图所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路．虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面．回路以速度v向右匀速进入磁场，直径CD始终与MN垂直，从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论正确的是（ ）‎ A. 感应电流方向不变 B. CD段直导线始终不受安培力 C. 感应电动势最大值Em＝Bav D. 感应电动势平均值 ‎【答案】ACD ‎【解析】A、在闭合电路进入磁场的过程中，通过闭合电路的磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知感应电流的方向为逆时针方向不变，A正确；‎ B、根据左手定则可以判断，受安培力向下，故B错误；‎ C、当半圆闭合回路进入磁场一半时，即这时等效长度最大为a，这时感应电动势最大，C正确；‎ D、由法拉第电磁感应定律可得感应电动势平均值，故D正确。‎ 点睛：由楞次定律可判断电流方向，由左手定则可得出安培力的方向；由，分析过程中最长的L可知最大电动势；由法拉第电磁感应定律可得出电动势的平均值。‎ 视频 三、填空题 ‎15. 一个200匝、面积为20 cm2的线圈，放在磁场中，磁场的方向与线圈平面成30°角，若磁感应强度在0.05s内由0.1T增加到0.5T.在此过程中穿过线圈的磁通量的变化是___________Wb；磁通量的平均变化率是___________Wb/s；线圈中的感应电动势的大小是___________V。‎ ‎【答案】 (1). 4×10-4 (2). 8×10-3 (3). 1.6‎ ‎【解析】由题意可知磁通量的变化量为： ；‎ 磁通量的平均变化率为：；‎ 线圈中感应电动势的大小为：  。‎ ‎16. 如图所示，水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金属导轨MN和PQ，它们的电阻可忽略不计，在M和P之间接有阻值为R＝3.0Ω的定值电阻．导体棒ab长l＝0.5m，其电阻为r＝1.0Ω，，与导轨接触良好．整个装置处于方向竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝0.4T．现使ab以v＝10m/s的速度向右做匀速运动．则ab中产生的感应电动势大小为___________v，通过ab棒的电流方向___________（填“a→b”或“b→a”），电流大小为___________A，ab棒所受安培力的大小为___________N，方向___________。‎ ‎【答案】 (1). 2 (2). b→a (3). 0.5 (4). 0.1 (5). 水平向左 ‎【解析】电路中电动势：E=Blv=0.4×0.5×10=2V；由右手定则可知，通过ab棒的电流方向 b→a；‎ 电路中电流：； ‎ ab棒所受的安培力：F=BIl=0.4×0.5×0.5=0.1N，由左手定则可知水平向左.‎ 四、计算题： ‎ ‎17. 有一个匝数为100匝的金属环，面积S＝100cm2，电阻R=10Ω，环内有垂直纸面的磁场，线圈中的磁感应强度按如图所示的规律变化。求 ‎⑴环中感应电流的方向 ‎⑵线圈中产生的感应电动势大小 ‎⑶ 1分钟环内产生的焦耳热 ‎【答案】（1）逆时针（2）2V（3）24J ‎【解析】（1）由楞次定律可知，环中感应电流的方向逆时针；‎ ‎（2）由图可知：= 2T/s ‎ 则： ‎ ‎（3）1分钟环内产生的焦耳热 ‎ ‎18. 如图所示，匝数为N匝的矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻为r，电压表为理想电压表，灯泡电阻为R，线框绕中心轴线OO＇以角速度w匀速转动，闭合S，从图示位置开始计时：‎ ‎⑴写出感应电动势瞬时值的表达式 ‎⑵线框中感应电流的有效值. ‎ ‎⑶线框从图示位置开始转过的过程中，通过导线横截面的电荷量q为多少?.‎ ‎【答案】（1）e＝NBSωsinωt（2） （3） ‎ ‎【解析】（1）由题意可知 Em＝NBSω ‎ 感应电动势瞬时值的表达式 e＝NBSωsinωt ‎ ‎（2）感应电动势的有效值 ‎ 回路中电流的有效值为 ‎ ‎（3）当线圈从中性面转过时，由 ‎ ‎ ‎ q＝IΔt ‎ 联立以上 点睛：本题考查交变电流最大值、瞬时值、有效值和平均值的理解和应用的能力，注意感应电动势的平均值和最大值的求法，并掌握交流电的最大值与有效值的关系；知道求解电功率要用有效值，求解电量用平均值．‎ ‎19. 如图所示，光滑的金属导轨放在磁感应强度B＝0.5T的匀强磁场中。平行导轨的宽度d＝0.2m，定值电阻R＝0.5Ω。框架上放置一质量为0.1kg、电阻为0.5Ω的金属杆，框架电阻不计，若杆以恒定加速度a＝2m/s2由静止开始做匀变速运动，则：‎ ‎⑴第5s末，回路中的电流多大？杆哪端电势高？ ‎ ‎⑵第5s末时外力F的功率 ‎ ‎⑶画出理想电压表示数U随时间t变化关系图线 ‎【答案】（1）1A（2）3W（3）图略 ‎【解析】（1）由右手定则可知，杆上端电势高 ‎ 第五秒末杆的速度 v = at =10 m/s ‎ 杆上产生的电动势 E = Bdv =0.5×0.2×10V = 1V ‎ 回路中电流 ‎ ‎（2）第五秒末杆所受安培力F安=BId=0.5×1×0.2 = 0.1N ‎ 由牛顿第二定律可知：F- F安= ma ‎ 得 F = 0.3N ‎ 第五秒末外力的功率P = Fv = 3W ‎ ‎（3）t时刻：v= at =2t m/s ‎ E = Bdv = 0.2t V ‎ ‎ ‎ 则：U = IR =0.1t ‎ 图像如图：‎ ‎ ‎ 点睛：本题考查电磁感应、电路知识和牛顿定律综合应用的能力，记住感应电动势和安培力的求解公式；图像问题关键是列出电压U与时间t的关系式．‎ ‎20. 如图所示，两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L，导轨平面与水平面夹角a＝30°，导轨上端跨接一定值电阻R ‎，导轨电阻不计．整个装置处于方向垂直斜面向上的匀强磁场中，长为L的金属棒cd垂直于MN、PQ放置在导轨上，且与导轨保持电接触良好，金属棒的质量为m、电阻为r，重力加速度为g，现将金属棒由静止释放，当金属棒沿导轨下滑距离为s时，速度达到最大值vm．求：‎ ‎⑴金属棒开始运动时的加速度大小；‎ ‎⑵匀强磁场的磁感应强度大小；‎ ‎⑶金属棒沿导轨下滑距离为s的过程中，电阻R上产生的电热．‎ ‎【答案】（1）gsinα（2） （3）‎ ‎【解析】‎ ‎ ‎