河北省邢台市第八中学2020学年高二物理下学期第一次月考试题(1) 13页

‎2020-2109年度邢台市第八中学第二学期第一次月考 ‎ 高二物理试卷 考试范围：选修3-2；考试时间：90分钟；‎ 评卷人 得分 一、选择题（1-10题为单选题，每题4分共40分）‎ ‎1、自然界的电、热和磁等现象都是相互联系的，很多物理学家为寻找它们之间的联系做出了贡献．下列说法不正确的是(　　)‎ A．奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系 B．欧姆发现了欧姆定律，说明了热现象和电现象之间存在联系 C．法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系 D．焦耳发现了电流的热效应，定量给出了电能和热能之间的转换关系 ‎2、如图所示，线圈两端与电阻相连构成闭合回路，在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的N极朝下．在磁铁的N极向下靠近线圈的过程中(　　)‎ A．通过电阻的感应电流方向由a到b，线圈与磁铁相互排斥 B．通过电阻的感应电流方向由b到a，线圈与磁铁相互排斥 C．通过电阻的感应电流方向由a到b，线圈与磁铁相互吸引 D．通过电阻的感应电流方向由b到a，线圈与磁铁相互吸引 ‎3、如图所示，匀强磁场与圆形导体环平面垂直，导体ef与环接触良好，当ef向右匀速运动时(　　)‎ A．圆环中磁通量不变，环上无感应电流产生 B．整个环中有顺时针方向的电流 C．整个环中有逆时针方向的电流 D．环的右侧有逆时针方向的电流，环的左侧有顺时针方向的电流 ‎4、如图所示，匀强磁场中有两个导体圆环a、b，磁场方向与圆环所在平面垂直．磁感应强度B随时间均匀增大．两圆环半径之比为2∶1，圆环 中产生的感应电动势分别为Ea和Eb，不考虑两圆环间的相互影响．下列说法正确的是(　　)‎ A．Ea∶Eb＝4∶1，感应电流均沿逆时针方向 B．Ea∶Eb＝4∶1，感应电流均沿顺时针方向 C．Ea∶Eb＝2∶1，感应电流均沿逆时针方向 D．Ea∶Eb＝2∶1，感应电流均沿顺时针方向 ‎5、如图所示，a、b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，边长la＝‎3lb，图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，则(　　)‎ A．两线圈内产生顺时针方向的感应电流 B．a、b线圈中感应电动势之比为9∶1‎ C．a、b线圈中感应电流之比为3∶4‎ D．a、b线圈中电功率之比为3∶1‎ ‎6、线圈在匀强磁场中匀速转动产生交变电流的图象如图所示，由图象可知(　　)‎ A．在t1、t3时刻线圈处于中性面位置 B．在t2、t4时刻穿过线圈的磁通量为零 C．从t1时刻到t4时刻线圈转过的角度为π D．若从0时刻到t4时刻经过0.02 s，则在1 s内交流电的方向改变100次 ‎7．长直导线与矩形线框abcd处在同一平面中静止不动，如图甲所示．长直导线中通以大小和方向都随时间做周期性变化的电流，i－t图象如图乙所示．规定沿长直导线向上的电流为正方向．关于最初一个周期内矩形线框中感应电流的方向，下列说法正确的是(　　)‎ A．由顺时针方向变为逆时针方向 B．由逆时针方向变为顺时针方向 C．由顺时针方向变为逆时针方向，再变为顺时针方向 D．由逆时针方向变为顺时针方向，再变为逆时针方向 ‎8、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Δt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. ‎9、2.穿过某线圈的磁通量随时间变化的关系如图1所示，在下列几段时间内，线圈中感应电动势最小的是(　　)‎ A．0～2 s　　　　　　 B．2～4 s C．4～5 s D．5～10 s ‎10.如图5所示，闭合导线框abcd的质量可以忽略不计，将它从图中所示的位置匀速拉出匀强磁场。若第一次用0.3 s 时间拉出，拉动过程中导线ab ‎ 所受安培力为F1，通过导线横截面的电荷量为q1；第二次用0.9 s时间拉出，拉动过程中导线ab所受安培力为F2，通过导线横截面的电荷 图5‎ 量为q2，则(　　)‎ A．F1＜F2，q1＜q2 B．F1＜F2，q1＝q2‎ C．F1＝F2，q1＜q2 D．F1＞F2，q1＝q2‎ 评卷人 得分 二、不定项选择题（共8分）‎ ‎11、相距较近的a、b线圈，要使b线圈中产生图示I方向的电流，可采用的办法有(　　)‎ A．闭合K瞬间 B．闭合K后把R的滑动片向右移动 C．闭合K后把b向a靠近 D．闭合K后把a中铁芯从左边抽出 ‎12.如图所示，匀强磁场的方向垂直于电路所在平面，导体棒ab与电路接触良好．当导体棒ab在外力F作用下从左向右做匀加速直线运动时，若不计摩擦和导线的电阻，整个过程中，灯泡L未被烧毁，电容器C未被击穿，则该过程中(　　)‎ A．感应电动势将变大 B．灯泡L的亮度变大 C．电容器C的上极板带负电 D．电容器两极板间的电场强度将减小 评卷人 得分 三、计算题（本大题共5个大题，共52分）‎ ‎13．如图7(a)所示，一个500匝的线圈的两端跟R＝99 Ω的电阻相连接，置于竖直向下的匀强磁场中，线圈的横截面积是‎20 cm2，电阻为1 Ω，磁场的磁感应强度随时间变化的图像如图7(b)所示。求磁场变化过程中通过电阻R的电流为多大。‎ 图7‎ ‎14、 固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动．t＝0时，磁感应强度为B0，此时MN到达的位置恰好使MDEN构成一个边长为l的正方形．为使MN棒中不产生感应电流，从t＝0开始，磁感应强度B应怎样随时间t变化？请推导这种情况下B与t的关系式．‎ ‎15．如图所示，边长为L的正方形线圈一半处在有右边界的无限大的匀强磁场中，磁感应强度为B.线圈平面与磁场垂直．现使线圈以左边为轴转动，求分别转过60°、90°、180°、360°时磁通量的变化．‎ ‎16.如图所示，足够长的U型光滑导体框架的两个平行导轨间距为L，导轨间连有定值电阻R，框架平面与水平面之间的夹角为θ，不计导体框架的电阻．整个装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直于框架平面向上，磁感应强度大小为B.导体棒ab的质量为m，电阻不计，垂直放在导轨上并由静止释放，重力加速度为g.求：‎ ‎(1)导体棒ab下滑的最大速度；‎ ‎(2)导体棒ab以最大速度下滑时定值电阻消耗的电功率 ‎17．(12分)如图所示，在磁感应强度为B的水平方向的匀强磁场中竖直放置两平行导轨，磁场方向与导轨所在平面垂直．导轨上端跨接一阻值为R的电阻(导轨电阻不计)．两金属棒a和b的电阻均为R，质量分别为ma＝2×10－‎2 kg和mb＝1×10－‎2 kg，它们与导轨相连，并可沿导轨无摩擦滑动．闭合开关S，先固定b，用一恒力F向上拉a，稳定后a以v1＝‎10 m/s的速度匀速运动，此时再释放b，b恰好能保持静止，设导轨足够长，取g＝‎10 m/s2.‎ ‎(1)求拉力F的大小；‎ ‎(2)若将金属棒a固定，让金属棒b自由下滑(开关仍闭合)，求b滑行的最大速度v2；‎ ‎(3)若断开开关，将金属棒a和b都固定，使磁感应强度从B随时间均匀增加，经0.1 s后磁感应强度增到2B时，a棒受到的安培力正好等于a棒的重力，求两金属棒间的距离h.‎ ‎2020-2109年度邢台市第八中学第二学期第一次月考 参考答案 一、单选题 ‎1．【解析】选B.奥斯特发现的电流的磁效应表明了电能生磁，A正确．欧姆定律描述了电流与电阻、电压或电动势之间的关系，焦耳定律才揭示了热现象与电现象间的联系，B错误、D正确．法拉第发现的电磁感应现象表明了磁能生电，C正确．故选B.‎ ‎2．　【解析】选B.根据楞次定律，感应电流的方向总是阻碍磁通量的变化，因此阻碍条形磁铁的下落，即来拒去留，同名磁极相互排斥，所以线圈上端为N极，根据安培定则判断线圈电流方向向下，线圈下端为正极，上端为负极，电流方向从下端经b经电阻经过a回到线圈负极，B对．‎ ‎3．【解析】选D.由右手定则知ef上的电流由e→f，故右侧的电流方向为逆时针，左侧的电流方向为顺时针，选D.‎ ‎4. 【解析】选B.由法拉第电磁感应定律E＝＝πr2，为常数，E与r2成正比，故Ea∶Eb＝4∶1.磁感应强度B随时间均匀增大，故穿过圆环的磁通量增大，由楞次定律知，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反，垂直纸面向里，由安培定则可知，感应电流均沿顺时针方向，故B项正确．‎ ‎5. 【解析】选B.由于磁感应强度随时间均匀增大，则根据楞次定律知两线圈内产生的感应电流方向皆沿逆时针方向，则A项错误；根据法拉第电磁感应定律E＝N＝NS，而磁感应强度均匀变化，即恒定，则a、b线圈中的感应电动势之比为＝＝＝9，故B项正确；根据电阻定律R＝ρ，且L＝4Nl，则＝＝3，由闭合电路欧姆定律I＝，得a、b线圈中的感应电流之比为＝·＝3，故C项错误；由功率公式P＝I2R知，a、b线圈中的电功率之比为＝·＝27，故D项错误．‎ ‎6.【解析】选D.t1、t3时刻感应电流最大，线圈位置与中性面垂直，t2、t4时刻感应电流为零，线圈在中性面，磁通量最大．从t1时刻到t4时刻线圈转过的角度为3π/2.从0时刻到t4时刻经过0.02 s，则T＝0.02 s，在1 s内交流电的方向改变100次．‎ ‎7．【解析】选D.将一个周期分为四个阶段，对全过程的分析列表如下：‎ 时间段 长直导线中电流 线框中磁通量 感应电流的磁场 感应电流方向 ‎0～T/4‎ 向上，逐渐变大 向纸里、变大 垂直纸面向外 逆时针方向 T/4～T/2‎ 向上，逐渐变小 向纸里、变小 垂直纸面向里 顺时针方向 T/2～3T/4‎ 向下，逐渐变大 向纸外、变大 垂直纸面向里 顺时针方向 ‎3T/4～T 向下，逐渐变小 向纸外、变小 垂直纸面向外 逆时针方向 看上表的最后一列，可知选项D正确．‎ ‎8. 【解析】选B.线圈中产生的感应电动势E＝n＝n··S＝n··＝，选项B正确．‎ ‎9. 解析：图像斜率越小，表明磁通量的变化率越小，感应电动势也就越小。‎ 答案：D ‎10. 解析：由于线框在两次拉出过程中，磁通量的变化量相等，即ΔΦ1＝ΔΦ2，而通过导线横截面的电荷量q＝N，得q1＝q2；由于两次拉出所用时间Δt1＜Δt2，则所产生的感应电动势E1＞E2，闭合回路中的感应电流I1＞I2，又安培力F＝BIl，可得F1＞F2，故选项D正确。‎ 二、实验题 ‎11.‎ ‎【解析】选AC.由流经a螺线管的电流方向，用右手螺旋定则判定出a螺线管左边为S极，右边为N极，a螺线管内的磁场方向向右，由b螺线管的电流方向判断出感应电流的磁场方向向左，原磁场方向与感应电流的磁场方向相反，根据楞次定律，感应电流的磁场方向总是阻碍引起感应的磁场方向，即“增反减同”，可知a中的电流增加，使a螺线管的磁性增强，为了使a中电流增加，则闭合K瞬间a中电流增加，故A选项正确；闭合K后把R的滑动片向右移动a中电流减少，故B选项错误；闭合K后把b向a靠近，则磁场增强，故C选项正确；闭合K后把a中铁芯从左边抽出则磁性减弱，故D选项错误．‎ ‎12．【解析】选AB.当导体棒从左向右做匀加速直线运动时，根据E＝BLv，则感应电动势变大，灯泡L的亮度变大，选项A、B正确；由右手定则，电容器C的上极板带正电，电容器两极板间的电场强度将增大，选项C、D错误．‎ 三、计算题 ‎13. 解析：由题图(b)知，线圈中磁感应强度B均匀增加，其变化率＝ T/s＝10 T/s，由法拉第电磁感应定律得线圈中产生的感应电动势为E＝n＝nS＝500×10×20×10－4 V＝10 V，由闭合电路欧姆定律得通过电阻R的电流大小为I＝＝ A＝‎0.1 A。‎ 答案：‎‎0.1 A ‎14【解析】要使MN棒中不产生感应电流，应使穿过线圈平面的磁通量不发生变化 (2分)‎ 在t＝0时刻，穿过线圈平面的磁通量 Φ1＝B0S＝B‎0l2 (3分)‎ 设t时刻的磁感应强度为B，此时磁通量为 Φ2＝Bl(l＋vt) (3分)‎ 由Φ1＝Φ2得B＝. (4分)‎ ‎【答案】B＝ ‎15．【解析】设原磁通量为正值，则有 Φ0＝BS＝BL2 (2分)‎ 当转过60°、90°、180°、360°时，磁通量分别为 Φ1＝BL2 (1分)‎ Φ2＝0 (1分)‎ Φ3＝－BL2 (1分)‎ Φ4＝BL2 (1分)‎ 故ΔΦ1＝Φ1－Φ0＝0 (1分)‎ ΔΦ2＝Φ2－Φ0＝－BL2 (1分)‎ ΔΦ3＝－BL2－BL2＝－BL2 (1分)‎ ΔΦ4＝BL2－BL2＝0. (1分)‎ ‎【答案】0　－BL2　－BL2　0‎ ‎16．【解析】(1)当导体棒受力平衡时，它下滑的速度达到最大；设最大速度为vm，则导体棒在沿斜面方向共受到两个力的作用：重力沿斜面的分力，安培力；故它们存在二力平衡的关系：mgsin θ＝BIL， (2分)‎ 而电流I＝＝， (2分)‎ 代入上式得vm＝. (2分)‎ ‎(2)法一：定值电阻消耗的电功率就是安培力做功的功率大小，‎ 故P＝F安·vm＝mgsin θ·vm＝；(6分)‎ 法二：也可以通过电流求电功率 P＝I2R＝×R＝ ‎＝×＝.(6分)‎ ‎【答案】(1)　(2) ‎17．[导学号26020208]　【解析】(1)a棒匀速运动，F＝mag＋BIaL (1分)‎ b棒静止Ib＝ mbg＝ (1分)‎ F＝mag＋2mbg＝0.4 N． (1分)‎ ‎(2)当a匀速运动时Ea＝BLv1‎ Ia＝，BIaL＝2BIbL＝2mbg (1分)‎ 解得v1＝① (1分)‎ 当b匀速运动时：‎ mbg＝BI′L＝ (1分)‎ v2＝② (1分)‎ ‎①②式联立得v2＝‎5 m/s. (1分)‎ ‎(3)E＝＝＝ I＝，2BIL＝mag (2分)‎ 由①式得R＝ (1分)‎ 得h＝ m． (1分)‎ ‎【答案】(1)0.4 N　(2)‎5 m/s　(3) m