安徽省亳州市第二中学2020学年高二物理下学期第二次月考试题（含解析） 15页

亳州二中2020高二下学期第二次月考 ‎ 物理试卷 一、选择题 ‎1.磁通量是研究电磁感应现象的重要物理量，如图所示，通过恒定电流的导线MN与闭合线框共面，第一次将线框由1平移到2，第二次将线框绕cd边翻转到2，设先后两次通过线框的磁通量变化分别为ΔΦ1和ΔΦ2，则（ ）‎ A. ΔΦ1>ΔΦ2 B. ΔΦ1=ΔΦ2‎ C. ΔΦ1<ΔΦ2 D. 无法确定 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 由通电直导线周围的磁感线分布，距离直导线越远磁感线越稀，由磁通量为BS可知C对；‎ ‎2.如图所示，匝数n=100，边长l=0.1m的正方形线框置于匀强磁场中，现让线框垂直磁场方向的轴匀速转动，如图为计时开始后，通过线框的磁通量随时间变化的图像，则 A. 线框中感应电动势有效值为 B. 线框两端电压瞬时值为 C. 匀强磁场的磁感应强度为 D. t=0时刻线框恰好位于中性面处 ‎【答案】A ‎【解析】‎ A项：线圈在磁场中绕垂直于磁场的轴转动时产生正弦式交变电流，电动势最大值，有效值为，故A正确；‎ B项：从图示位置即垂直中性面开始计时，线框两端电压瞬时值为，故B错误；‎ C项：根据，所以，故C错误；‎ D项：t=0时刻线框恰好位于垂直中性面处，故D错误。‎ 点晴：解决本题关键知道线圈从中性面开始计时产生的瞬时感应电动势的表达式为，其中。‎ ‎3.如图所示，两个相同的铝环套在一根光滑杆上，将一条形磁铁向左插入铝环的过程中两环的运动情况是（ ）‎ A. 同时向左运动，间距增大 B. 同时向左运动，间距不变 C. 同时向左运动，间距变小 D. 同时向右运动，间距增大 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 根据楞次定律的的延伸含义：阻碍导体间的相对运动，即来拒去留，所以两环同时要向左运动，又因为靠近磁铁的圆环的磁通量变化的要快，所以速度相对后面的圆环的速度要大，故他们之间的间距减小，C正确。‎ ‎4.如图所示，用一根长为L质量不计的细杆与一个上弧长为、下弧长为的金属线框的中点联结并悬挂于O点，悬点正下方存在一个上弧长为2、下弧长为2的方向垂直纸面向里的匀强磁场，且《L。先将线框拉开到如图4所示位置，松手后让线框进入磁场，忽略空气阻力和摩擦。下列说法正确的是 ( )‎ A. 金属线框进入磁场时感应电流的方向为 B. 金属线框离开磁场时感应电流的方向为 C. 金属线框dc边进入磁场与ab边离开磁场的速度大小总是相等 D. 金属线框最终将磁场内左右摆动 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 试题分析：金属线框进入磁场时，由于电磁感应，产生电流，根据楞次定律判断电流的方向为 a→d→c→b→a，故A错误．金属线框离开磁场时由于电磁感应，产生电流，根据楞次定律判断电流的方向为a→b→c→d→a，故B错误．根据能量转化和守恒，线圈每次经过边界时都会消耗机械能，故可知，金属线框 ‎ dc边进入磁场与ab边离开磁场的速度大小不相等．如此往复摆动，最终金属线框在匀强磁场内摆动，由于，单摆做简谐运动的条件是摆角小于等于 10 度，故最终在磁场内做简谐运动，故D正确．‎ 考点：楞次定律；功能关系；简谐运动；右手定则．‎ ‎5.如图甲、乙所示的电路中，电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，且小于灯A的电阻，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后，A将立即熄灭 B. 在电路甲中，断开S后，A将先变得更亮，然后逐渐变暗 C. 在电路乙中，断开S后，A将逐渐变暗 D. 在电路乙中，断开S后，A将先变得更亮，然后逐渐变暗 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 电感总是阻碍电流的变化．线圈中的电流增大时，产生自感电流的方向更原电流的方向相反，抑制增大；线圈中的电流减小时，产生自感电流的方向更原电流的方向相同，抑制减小，并与灯泡构成电路回路。‎ ‎【详解】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AB错误；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，通过A的电流变大，导致A将变得更亮，然后逐渐变暗，故C错误，D正确。所以D正确，ABC错误。‎ ‎【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。‎ ‎6.如图三角形金属导轨EOF上放有一金属杆AB，皆处于匀强磁场中。在外力作用下使AB保持与OF垂直，以速度v匀速从O点开始右移，设导轨和金属棒均为粗细相同的同种金属制成，则下列判断正确的是　（ ）‎ A. 电路中的感应电流大小不变 B. 电路中的感应电动势大小不变 C. 电路中感应电动势逐渐增大 D. 电路中的感应电流减小 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】设导轨和金属棒单位长度的电阻为r。∠EOF=α。从O点开始金属棒运动时间为t时，有效的切割长度 L=vt•tanα，感应电动势大小 E=BLv=Bvt•tanα•v∝t，则知感应电动势逐渐增大，故B错误，C正确。根据电阻定律得t时刻回路中总电阻为 R=（vt+vt•tanα+）r；感应电流大小为与t无关，说明感应电流大小不变，故A正确，D错误。‎ ‎7.在竖直向上的匀强磁场中，水平放置一个不变形的单匝金属圆线圈，规定线圈中感应电流的正方向如图甲所示，当磁场的磁感应强度B随时间t如图乙变化时，正确表示线圈中感应电动势E变化的是图中的（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】在0-1s内，根据法拉第电磁感应定律，．根据楞次定律，感应电动势的方向与图示箭头方向相同，为正值；在1-3s内，磁感应强度不变，感应电动势为零；在3-5s内，根据法拉第电磁感应定律，．根据楞次定律，感应电动势的方向与图示方向相反，为负值。故A正确，BCD错误。‎ ‎8.如图所示，理想变压器原副线圈的匝数之比，L1是“100V，50W”的灯泡，L2和L3均为“100V，100W”的灯泡，不考虑灯泡电阻的变化，当左端所接电源电压为U时，灯泡L1恰好正常发光，则（ ）‎ A. L2和L3也恰好正常发光 B. n1两端的电压为100V C. n1输入的功率为40W D. 闭合开关S，L2和L3可能烧毁 ‎【答案】B ‎【解析】‎ A项：由于灯泡L1正常发光，所以L1中的电流为，根据，所以副线圈中的电流为1A，由L2、L3灯泡的额定电流也为1A，所以L2和L3不能正常发光，故A错误；‎ B项：L2、L3的电阻为，所以，根据，所以U1=100V，故B正确；‎ C项：根据，故C错误；、‎ D项：灯泡L1两端电压为100V，原线圈电压为100V，所以电源电压为200V，当开关S闭合时，原线圈两端电压变为200V，副线圈两端电压为100V，L2、L3正常发光，故D错误。‎ 点晴：解决本题关键理解变压器原、副线圈的电压之比等于匝数的正比，电流之比等匝数的反比，注意当原线圈中接有有电器时，电源电压与原线圈两端电压不相等。‎ ‎9.如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，当PQ在外力的作用下运动时，MN到电流方向由M指向N，则PQ的运动可能是 （ ）‎ A. 向右匀加速运动 B. 向左匀加速运动 C. 向右匀减速运动 D. 向左匀减速运动 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】MN中电流由M指向N，可知上面的线圈中产生感应电流的磁场应该是向上；再由楞次定律可知，下面的螺线管中的磁场是向上的减小或者向下增加，则PQ可能是向左加速运动或向右减速运动，故AD错误，BC正确；‎ ‎10.如图所示为实验室内设计的远距离输电线路示意图，变压器为理想变压器，2是升压变压器的中心抽头，电压表和电流表均为理想交变电流，R是输电线的电阻，交流电源的输出电压恒定。当K由2改接为1时，下列说法正确的是（ ）‎ A. 输电线上损失的功率减小 B. 电流表的读数一定增大 C. 电压表读数减小 D. 灯泡的量度增大 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ 由于发电厂的输出电压不变，‎ 当K由2改接为1时，升压变压器副线圈匝数增加，‎ 根据理想变压器变压比得升压变压器副线圈电压增大，‎ 升压变压器的输出功率不变，所以则输电线上的电流减小，所以电流表读数减小．‎ 根据U损=I线R ‎，输电线的电阻不变，所以输电线上的电压损耗减小，输电线损失的功率减小，降压变压器的输入电压增大，‎ 降压变压器的匝数不变，所以降压变压器的输出电压增大，即电压表读数增大，灯泡变亮，故A、D正确。‎ 点晴：正确解答本题需要掌握：理想变压器的输入功率由输出功率决定，输出电压有输入电压决定；明确远距离输电过程中的功率、电压的损失与哪些因素有关，明确整个过程中的功率、电压关系．理想变压器电压和匝数关系。‎ ‎11.如图所示，宽度为L的倾斜光滑导轨处在匀强磁场中，倾角为θ，匀强磁场磁感应强度大小为B1，磁场方向垂直导轨平面斜向上，两导轨分别与平行板电容器两极板相连，极板间距离为d，板间存在磁感应强度大小为B2的匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，质量为m、带电荷量为+q的小球恰好能在电容器内的竖直平面内做匀速圆周运动，运动半径为r，已知重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）‎ A. 带点小球一定做顺时针方向的圆周运动 B. 小球绕行的线速度大小为 C. 导体棒ab一定受沿斜面向上的拉力F作用，且 D. 导体棒ab一定沿导轨向下运动，运动速度大小为 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ A项：小球恰好能在电容器内的竖直平面内做匀速圆周运动，即洛伦兹力提供向心力，由左手定则可知，带电小球一定做逆时针方向的圆周运动，故A错误；‎ B项：根据可得，，故B正确；‎ C、D项：小球恰好能在电容器内的竖直平面内做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，重力与电场力等大反向，所以电场强度应上，即上板带负电，根据“右手定则”可知，棒应向上匀速运动，所以，故C正确，D错误。‎ 点晴：解决本题关键理解小球恰好能在电容器内竖直平面内做匀速圆周运动的条件：1、重力与电场力等大反向，2、洛伦兹力提供向心力。‎ ‎12.如图所示，间隔L=0.2m的两光滑平行导轨水平放置，轨道平面内有磁感应强度B=0.5T垂直平面向下的匀强磁场，电阻均为R=0.5Ω导体棒ab和cd静止在导轨上，ab棒质量m1=0.1kg，cd棒质量为m2=0.2kg，现用一水平向右的力F拉ab棒，使其由静止开始做匀加速运动，ab棒的加速度a=2m/s2，则（ ）‎ A. 力F随时间均匀增大 B. 导体棒ab中的最大电流为4A C. cd棒的最大加速度为1m/s2‎ D. ab和cd的最大速度差为40m/s ‎【答案】BD ‎【解析】‎ A项：由牛顿第二定律可知，，即，故力F随时间不是均匀增大，故A错误；‎ B、C项：当两棒加速度相等时，ab棒速度最大，电流最大，对cd棒有：BIL=mcda，即，故B正确，C错误；‎ D项：当两棒加速度相等时，ab和cd有最大速度差，根据，即，故D正确。‎ 二、计算题 ‎13.如图所示，ab=25cm,ad=20cm,匝数为50匝的矩形线圈。线圈总电阻 r=1Ω 外电路电阻R =9Ω 。磁感应强度B=0.4T。线圈绕垂直于磁感线的OO’ 轴以角速度50rad/s匀速转动。求：‎ ‎⑴从此位置开始计时，它的感应电动势的瞬时值表达式。‎ ‎⑵1min内R上消耗的电能。‎ ‎⑶当从该位置转过60°时，通过R上瞬时电功率是多少？‎ ‎⑷线圈由如图位置转过30°的过程中，R的电量为多少？‎ ‎【答案】（1）（2）6750J（3）56.25W（4）0.05C ‎【解析】‎ ‎（1）从此位置开始计时，它的感应电动势的瞬时值表达式：‎ e=nBsωcosωt=50×0.4×0.2×0.25×50cos50t=50cos50t  (V)‎ ‎（2）产生的感应电流按正弦规律变化，，‎ E=Q=I2Rt=6750J ‎（3）从该位置转过60°时，R上的瞬时电压u＝nBsωcos60°=22.5V R上的瞬时电功率P＝＝56.25W ‎（4）线圈由如图位置转过30°的过程中，通过R的电量 点睛：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．‎ ‎14.如图甲所示，匝数n=100的正方形线圈，边长l=10cm，线圈总电阻R=5Ω，线圈内部匀强磁场磁感应强度按图乙所示规律变化，0时刻线圈内磁场方向垂直纸面向里，求：‎ ‎（1）0.03s时线圈中的感应电流；‎ ‎（2）0.06s内线圈中产生的热量；‎ ‎【答案】(1) 2A (2) 2.4J ‎【解析】‎ 试题分析：(1)根据根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律即可求解；‎ ‎(2)先由根据根据法拉第电磁感应定律求出电动势，再由焦耳定律求解热量。‎ ‎(1) 0.03s时磁场方向垂直纸面向外，正在减小，线圈中感应电流产生的磁场也垂直纸面向外，根据右手定则，电流方向为逆时针方向，设电动势大小为E1，根据法拉第电磁感应定律：‎ 感应电流，即0.03s时感应电流大小为2A，沿逆时针方向；‎ ‎(2)0~0.02s内，设电动势大小为E，根据法拉第电磁感应定律 ‎0.06s内产生的热量为：，解得Q=2.4J。‎ ‎15.如图所示，在倾角θ=30°的斜面上固定两根足够长的光滑平行金属导轨PQ、MN，相距l=0.5m，导轨处于垂直斜面向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.2T，导轨下端P、M间接一定值电阻R=0.3Ω，一根质量m1=0.04kg的金属棒ab垂直导轨放置，金属棒电阻r=0.2Ω，用跨过定滑轮的细线与质量为m2=0.03kg的物块C连接，将金属棒与物块C由静止释放，运动过程中金属板始终与导轨垂直并解除良好，不计其他电阻，，求：‎ ‎（1）导体棒ab的最大速度；‎ ‎（2）定值电阻R上的最大功率Pm；‎ ‎【答案】(1) (2) ‎ ‎【解析】‎ ‎(1) 金属块由静止释放后，带动导体棒ab沿导轨加速运动，由于安培力作用，导体棒做加速度减小的加速度运动，加速度减小为零时，导体棒速度最大，设此时速度为，导体棒切割磁感应产生感应电动势为，则 感应电流，导体棒所受安培力 导体棒受力平衡，联立解得，‎ ‎(2) 导体棒速度最大时，回路中电流最大，定值电阻R上功率最大，即，解得即定值电阻R上最大功率为0.3W。‎ ‎16.如图所示，质量为m=0.36kg，边长为L=0.5m的正方形金属线框abcd从磁场上方某一高度自由下落，线框进入磁场后先减速后匀速。当bc边刚进入磁场时，线框的加速度大小为，线框完全在磁场中运动的时间为t=0.1s，已知匀强磁场的宽度d=0.75m，正方形线框由均匀材料制成，总电阻为R=0.2Ω，重力加速度，求：‎ ‎（1）匀强磁场的磁感应强度；‎ ‎（2）开始下落时，bc边距离磁场上边界的高度；‎ ‎（3）整个线框穿出磁场过程产生的焦耳热。‎ ‎【答案】(1) 1.2T (2) 0.8m (3) 2.7J ‎【解析】‎ ‎(1) 设线框匀速运动的速度为，ad边进入磁场后开始做匀加速运动，加速度为g，则有 ‎，解得 导体棒匀速运动时有mg=BIL，E=BLV0，E=IR，代入数据可得B=1.2T；‎ ‎(2) 设开始下落时，bc边距离磁场上边界的高度为h，bc进入磁场时的速度为，则有，，‎ 由牛顿第二定律可知，代入数据可得 由运动学规律可知，代入数据可得h=0.8m；‎ ‎(3) 线框bc边刚要穿出磁场时，速度为，由运动学规律可得，代入数据可得 由于 ，分析可知最终线框会匀速穿出磁场，及线圈出磁场的速度为 由功能关系可知，线圈出磁场过程中产生的焦耳热 代入数据可得Q=2.7J。‎