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- 2021-05-24 发布
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延庆区2019-2020学年度第二学期期中试卷
高二物理
第一部分选择题(共40分)
一.单项选择题(本题共10小题,在每小题给出的四个选项中,只有一个选项是符合题意的,请将符合题意的选项选出。每小题4分,共40分)
1.一线圈在匀强磁场中匀速转动,在如图所示的位置时( )
A. 穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率最小
B. 穿过线圈的磁通量最大,磁通量的变化率最大
C. 穿过线圈的磁通量最小,磁通量的变化率最大
D. 穿过线圈的磁通量最小,磁通量的变化率最小
【答案】C
【解析】
【详解】当线圈处于图中所示位置时,线框与磁场方向平行,磁通量为最小;该位置为感应电动势最大,根据法拉第电磁感应定律公式,磁通量的变化率最大,故C正确,A、B、D错误;
故选C.
2.在阴极射线管中电子流方向由左向右,其上方置一根通有如图所示电流的直导线,导线与阴极射线管平行,则阴极射线将会( )
A. 向上偏转 B. 向下偏转
C. 向纸内偏转 D. 向纸外偏转
【答案】B
【解析】
【详解】由题意可知,直线电流的方向由左向右,根据右手定则,可判定直导线下方的磁场方向为垂直纸面向里,而阴极射线电子运动方向由左向右,由左手定则知(电子带负电,四指要指向其运动方向的反方向),阴极射线将向下偏转
A.向上偏转与分析不符,A错误 B.向下偏转符合分析,B正确
C.向纸面内偏转不符合分析,C错误 D.向纸面外偏转不符合分析,D错误
3.某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律.当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时,通过电流计的感生电流方向是( )
A a→G→b B. 先a→G→b,后b→G→a
C. b→G→a D. 先b→G→a,后a→G→b
【答案】D
【解析】当条形磁铁沿固定线圈的中轴线自上至下经过固定线圈时,穿过线圈的磁通量向下,且先增加后减小,根据楞次定律,感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化,故感应电流的磁场先向上后向下,故感应电流先逆时针后顺时针(俯视),即先b→G→a,后a→G→b,故ABC错误,D正确。故选D。
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
【答案】B
【解析】
试题分析:根据法拉第电磁感应定律可得,根据题意可得,故,感应电流产生的磁场要阻碍原磁场的增大,即感应电流产生向里的感应磁场,根据楞次定律可得,感应电流均沿顺时针方向.
【考点定位】法拉第电磁感应定律、楞次定律的应用
【方法技巧】对于楞次定律,一定要清楚是用哪个手判断感应电流方向的,也可以从两个角度理解,一个是增反减同,一个是来拒去留,对于法拉第电磁感应定律,需要灵活掌握公式,学会变通.
5.下面的四个图显示了磁场对通电直导线的作用力,其中正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】考查了左手定则的应用.根据左手定则的内容,直接判断即可,比较简单.
【详解】A.磁场向上,电流向里,根据左手定则可得,安培力的方向水平向右,所以A错误;
B.磁场向左,电流向外,根据左手定则可得,安培力的方向向下,所以B错误;
C.磁场向里,电流向左,根据左手定则可得,安培力的方向向下,所以C正确;
D.磁场向外,电流向外,它们的方向相同,不受安培力的作用,所以D错误.
【点睛】要注意与右手定则的区别,注意磁场方向、电流方向以及安培力的方向之间的关系.
6.一理想变压器原、副线圈匝数比。原线圈与正弦交变电源连接,输入电压u如图所示,副线圈仅接入一个10W电阻。则( )
A. 流过电阻的电流是20A B. 与电阻并联的电压表的示数是100V
C. 经过1分钟电阻发出的热量是6×103J D. 变压器的输入功率是2×103W
【答案】B
【解析】AB.如图所示,理想变压器原线圈的输入电压
根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系
副线圈的电流
A错误,B正确;
C.由焦耳定律可得
C错误;
D.理想变压器的输入功率等于输出功率,则
D错误。故选B。
7.如图所示的电路中,电源的电动势为E内电用为r。闭合开关S,在滑动变阻器的滑片P向左移动的过程中,下列结论正确的是( )
A. 电容器C上的电荷量增加 B. 电源的总功率变小
C. 电压表读数变大 D. 电流表读数变大
【答案】D
【解析】
【详解】A.与变阻器并联的电容器两端电压变小,电容不变,则由知电容器C上电荷量减小,故A错误;
B.电源的总功率,与电流的大小成正比,则知电源的总功率变大,故B错误;
CD.当滑片向左滑动的过程中,其有效阻值变小,所以根据闭合电路欧姆定律得知,干路电流变大,电源的内电压变大,路端电压变小,则电流表读数变大,电压表读数变小,故C错误,D正确。故选D。
8.如图所示,两条光滑金属导轨平行固定在斜面上,导轨所在区域存在垂直于斜面向上的匀强磁场,导轨上端连接一电阻。时,一导体棒由静止开始沿导轨下滑,下滑过程中导体棒与导轨接触良好,且方向始终与斜面底边平行。下列有关下滑过程导体棒的位移、速度、流过电阻的电流、导体棒受到的安培力随时间变化的关系图中,可能正确的是( )
A. B. C D.
【答案】C
【解析】
【详解】AB.根据牛顿第二定律可得
可得
随着速度的增大,加速度逐渐减小,
图象的斜率减小,当加速度为零时导体棒做匀速运动,图象的斜率表示速度,斜率不变,速度不变,而导体棒向下运动的速度越来越大,最后匀速,故图象斜率不可能不变,故AB错误;
C.导体棒下滑过程中产生的感应电动势
感应电流
由于下滑过程中的安培力逐渐增大,所以加速度a逐渐减小,故图象的斜率减小,最后匀速运动时电流不变,C正确;
D、根据安培力的计算公式可得
由于加速度a逐渐减小,故图象的斜率减小,D错误。
故选:C。
9.如图所示,一速度为v0的电子恰能沿直线飞出离子速度选择器,选择器中磁感应强度为B,电场强度为E,若仅使B和E同时增大为原来的两倍,则电子将( )
A. 仍沿直线飞出选择器 B. 往上偏
C. 往下偏 D. 往纸外偏
【答案】A
【解析】
【详解】电子恰能沿直线飞出离子速度选择器,分析受力可知,电场力向下,洛伦兹力向上,二力平衡
若仅使B和E同时增大为原来的两倍,则电子依然受力平衡,将做匀速直线运动穿过速度选择题,故A正确,BCD错误。
故选A。
10.如图所示,正方形区域内有匀强磁场,现将混在一起的质子H和α粒子加速后从正方形区域的左下角射入磁场,经过磁场后质子H从磁场的左上角射出,α粒子从磁场右上角射出磁场区域,由此可知( )
A. 质子和α粒子具有相同的速度 B. 质子和α粒子具有相同的动量
C. 质子和α粒子具有相同动能 D. 质子和α粒子由同一电场从静止加速
【答案】A
【解析】
【详解】A.根据洛伦兹力提供向心力得
设质子的比荷为,则α粒子的比荷为,质子的半径是α粒子的一半,所以二者的速度相同,故A正确;
B.他们具有相同的速度,但是质量不同,所以动量不同,故B错误;
C.他们具有相同的速度,但是质量不同,所以动能不同,故C错误;
D.如果由同一电场从静止加速,那么电场力做功应该相同,即动能相同,但是他们的动能不相同,所以不是从同一电场静止加速,所以D错误。
故选A。
第二部分非选择题(共58分)
二.实验题(本题共2小题,共18分)
11.用如图所示的实验器材来探究产生感应电流的条件:
(1)图中已经用导线将部分器材连接,请补充完成实物间的连线________。
(2)若连接好实验电路并检查无误后,在闭合开关的瞬间,观察到电流计指针向右偏转,说明线圈_________(填“A”或“B”)中有了感应电流。要使电流计指针 向左偏转,请写出两项可行的操作:
①_________;②___________。
【答案】 (1). (2). A 将滑动变阻器的滑片快速滑动 将铁芯快速抽出或断开开关的
【解析】 (1)[1]本实验中线圈B与电源相连,通过调节滑动变阻器使线圈B中的磁通量发生变化,从而使线圈A产生电磁感应线象,故线圈A应与检流计相连,如图所示:
(2)[2]闭合开关的瞬间,观察到电流计指针发生偏转,说明线圈A中有了感应电流;[3][4]产生感应电流的条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化,则可能的操作:①将滑动变阻器的滑片快速滑动;②将铁芯快速抽出或断开开关的瞬间。
12.如图电路,某学生用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻时,所用滑动变阻器的阻值范围为0~20Ω,连接电路的实物图如下图所示.
(1)该学生接线中错误的和不规范的做法是____________
A.滑动变阻器不起变阻作用 B.电流表接线有错
C.电压表量程选用不当 D.电压表接线不妥
(2)该同学将电路按正确的电路图连接好,检查无误后,闭合开关,进行实验.某一次电表的示数如图所示,则电压表的读数为___________V,电流表的读数为___________A.
(3)该同学实验完毕,将测量的数据反映在U—I图上(如图所示),根据这一图线,可求出电池的电动势E=___________V,内电阻r=_____________Ω.
【答案】 (1). AD (2). 1.20 0.26 (3). 1.48 0.78
【解析】(1)据题意,从图可知,滑动变阻器均接在下边两个接线柱,这样使起不到电阻调节作用的;电压表的接线柱应接在电键内,使电键对电压表有控制作用.
(2)电压表读数用十分之一估读法,得:1.20v,电流表用二分之一估读法,得:0.26A.
(3)图线与纵坐标交点表示电动势大小,为E=1.48v,图线的斜率表示电源内阻,即:.
三.计算论证题(共4小题,共42分)解题要求:写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。有数值计算的题,答案必须明确写出数值和单位。
13.如图所示,在光滑水平面上有一长为L=0.5m的单匝正方形闭合导体线框abcd
,处于磁感应强度为B=0.4T的有界匀强磁场中,其ab边与磁场的边界重合.线框由同种粗细均匀、电阻为R=2 Ω的导线制成.现用垂直于线框ab边的水平拉力,将线框以速度v=5m/s向右沿水平方向匀速拉出磁场,此过程中保持线框平面与磁感线垂直,且ab边与磁场边界平行.求线框被拉出磁场的过程中:
(1)通过线框的电流大小及方向;
(2)线框中c、d两点间的电压大小;
(3)水平拉力的功率.
【答案】(1)0.5A 方向为cbadc (2) 0.75V (3)0.5W
【解析】
(1)cd边切割磁感线,产生感应电动势,代入数据解得
方向为 cbadc
(2)cd两点间电压为路端电压,由闭合电路欧姆定律=0.75V
(3)线框受安培力,代入数据解得;
匀速运动拉力等于安培力,由 得P=0.5W
14.如图所示,R为变阻箱,电压表为理想电压表,电源电动势E=6V,当变阻箱阻值为R=5Ω时,闭合电键后,电压表读数U=5V,求:
(1)电路中的电流I和电源内阻r;
(2)电源的输出功率P和效率。
【答案】(1)1A,;(2)5W,
【解析】
【详解】(1)由欧姆定律可得
再由闭合电路的欧姆定律可得
解得
(2)由电功率公式
电路的总功率为
则效率为
15.如图所示,交流发电机的矩形金属线圈abcd的边长ab=cd=50 cm,bc=ad=30 cm,匝数n=100,线圈的总电阻r=10 Ω,线圈位于磁感应强度B=0.050 T的匀强磁场中,线圈平面与磁场方向平行.线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环E、F(集流环)焊接在一起,并通过电刷与阻值R=90 Ω的定值电阻连接.现使线圈绕过bc和ad边中点且垂直于磁场的转轴OO′以角速度ω=400 rad/s匀速转动.电路中的其他电阻以及线圈的自感系数均可忽略不计,求:
(1)线圈中感应电流的最大值;
(2)线圈转动过程中电阻R的发热功率;
(3)从线圈经过图示位置开始计时,经过周期时间通过电阻R的电荷量.
【答案】(1)3.0A(2)405W(3)
【解析】
试题分析:(1)线圈产生感应电动势的最大值:.
根据闭合电路欧姆定律可知,线圈中感应电流的最大值:
解得:.
(2)通过电阻R的电流的有效值 :
线圈转动过程中电阻R的热功率 :
解得:.
(3)根据法拉第电磁感应定律有:
根据闭合电路欧姆定律有:
解得:.
考点:交流发电机及其产生正弦式电流的原理;正弦式电流的图象和三角函数表达式
【名师点睛】本题关键是要能够区分交流的有效值、瞬时值、最大值和平均值,求解电表读数用有效值,求解电量用平均值.
16.如图所示,空间内有一磁感应强度的水平匀强磁场,其上下水平边界的间距为H,磁场的正上方有一长方形导线框,其长和宽分别为、,质量,电阻。将线框从距磁场高处由静止释放,线框平面始终与磁场方向垂直,线框上下边始终保持水平,重力加速度取。求:
(1)线框下边缘刚进入磁场时加速度的大小;
(2)若在线框上边缘进入磁场之前,线框已经开始匀速运动。求线框进入磁场过程中产生的焦耳热Q;
(3)请画出从线框由静止开始下落到线框上边缘进入磁场的过程中,线框速度v随t变化的图像(定性画出)。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】 (1)线框从静止释放到下边缘刚进入磁场,根据动能定理
解得
线框下边切割磁感线,感应电动势为
根据闭合电路欧姆定律
安培力大小为
根据牛顿第二定律
解得
(2)线框匀速运动,重力和安培力等大反向
解得
从线框静止释放到上边缘刚进入磁场,根据动能定理
解得
(3)线框未进入磁场前做自由落体运动,进入磁场后先做加速度减小的加速运动,然后做匀速直线运动,图像如图: