【物理】辽宁省沈阳市第一七O中学2019-2020学年高二上学期期末考试物理试题（解析版） 13页

物理试卷 一 、单项选择题 ‎1.下列各种设备或器材中没有利用电磁感应现象的是（ ）‎ A. 发电机 B. 电动机 C. 电子感应加速器 D. 话筒 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．发电机利用电磁感应原理，磁生电，故A错误；‎ B．电动机的前提是供电，结果是产生运动，利用通电导体在磁场中受力的原理，故B正确；‎ C．电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备，而感生电场是由变化的强磁场产生的，利用了电磁感应原理，故C错误；‎ D．话筒是把声信号转变成电信号的，声信号的振动带动线圈在磁场中切割磁感线振动，产生电流，是电磁感应现象原理，故D错误。故选B。‎ ‎2.如图所示，一个矩形线框从匀强磁场的上方自由落下，进入匀强磁场中，然后再从磁场中穿出，已知匀强磁场区域的宽度L大于线框的宽度h，那么下列说法中正确的是（ ）‎ A. 线框只在进入和穿出磁场的过程中，才有感应电流产生 B. 线框从进入到穿出磁场的整个过程中，都有感应电流产生 C. 线框在进入和穿出磁场的过程中，都是磁场能转变成电能 D. 线框在磁场中间运动过程中，电能转变成机械能 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．线框在进入和穿出磁场的过程中，穿过线框的磁通量发生变化，有感应电流产生，而整个线框都在磁场中运动时，线框的磁通量不变，没有感应电流产生，故A正确，B错误；‎ C．线框在进入和穿出磁场的过程中，产生感应电流，线框的机械能减小转化为电能，故C错误；‎ D．线框在磁场中间运动的过程中，线框的磁通量不变，没有感应电流产生，所以线框的重力势能转化为动能，故D错误。‎ 故选A。‎ ‎3.六根绝缘的导线，在同一平面内组成四个相等的正方形，导线中通以大小相同的电流，方向如图所示，在这四个正方形区域中，指向纸面内且磁通量最大的区域是哪一个（ ） ‎ A. Ⅰ B. Ⅱ C. Ⅲ D. Ⅳ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】以点代表磁场指向纸外，叉代表磁场指向纸内，根据安培定则分析可知，各导线在四个区域产生的磁场方向如表所示 导线 区域Ⅰ 区域Ⅱ 区域Ⅲ 区域Ⅳ ‎1‎ 点 点 点 点 ‎2‎ 叉 点 点 叉 ‎3‎ 叉 叉 叉 叉 ‎4‎ 点 点 点 点 ‎5‎ 叉 叉 点 点 ‎6‎ 叉 叉 叉 叉 根据磁场的叠加可知，指向纸面内的磁场最强的区域是区域I，故A正确。故选A。‎ ‎4.关于电磁感应，下列说法中正确的是（　　）‎ A. 穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大 B. 穿过线圈的磁通量为零，感应电动势一定为零 C. 穿过线圈磁通量的变化越大，感应电动势越大 D. 通过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A.穿过线圈的磁通量越大，而磁通量变化率不一定越大，则感应电动势也无法确定，故A项与题意不相符；‎ B．穿过线圈的磁通量为零，可能磁通量变化率最大，则感应电动势也会最大，故B项与题意不相符；‎ C.穿过线圈磁通量的变化越大，而磁通量变化率不一定越大，则感应电动势也无法确定．故C项与题意不相符；‎ D.通过线圈的磁通量变化越快，感应电动势也越大，故D项与题意相符．‎ ‎5.如图所示，匀强磁场垂直于圆形线圈指向纸里, a、b、c、d为圆形线圈上等距离的四点，现用外力作用在上述四点，将线圈拉成正方形.设线圈导线不可伸长，且线圈仍处于原先所在的平面内，则在线圈发生形变的过程中（ ）‎ A. 线圈中将产生abcd方向的感应电流 B. 线圈中将产生adcb方向的感应电流 C. 线圈中产生感应电流的方向先是abcd，后是adcb D. 线圈中无感应电流产生 ‎【答案】A ‎【解析】试题分析：当由圆形变成正方形时磁通量变小，根据楞次定律知在线圈中将产生abcd方向的感应电流，故选项A正确．‎ 考点：楞次定律、感应电流的产生条件、法拉第电磁感应定律 ‎【名师点睛】由几何知识知，周长相等的几何图形中，圆的面积最大．当由圆形变成正方形时磁通量变小．‎ ‎6.如图所示是一多匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动所产生的交变电动势的图象，根据图象可知（ ）‎ A. 此交变电动势的瞬时表达式为e＝200sin0.02t B. 此交变电动势的瞬时表达式为e＝200sin100πt C. t＝0.01s时，穿过线圈的磁通量为零 D. t＝0.02s时，穿过线圈的磁通量的变化率最大 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．由图像知周期T=0.02s，所以频率f=50Hz，由图像知电动势最大值为200V，角速度为 所以感应电动势的瞬时表达式为 ‎ ‎ 故A错误，B正确；‎ C．t=0.01s时，感应电动势为零，则穿过线圈的磁通量最大，故C错误；‎ D．t=0.02s时，感应电动势为零，则穿过线圈的磁通量的变化率也为零，故D错误。‎ 故选B。‎ ‎7.如图所示，A1和A2是两个相同的小灯泡，L是自感系数相当大的线圈，其电阻阻值与R 相同．由于存在自感现象，在开关S接通和断开时，灯A1、A2亮暗的先后顺序是（ ）‎ A. 接通时，A1先达最亮；断开时，A1后暗 B. 接通时，A2先达最亮；断开时，A2后暗 C. 接通时，A1、A2同时达最亮；断开时，A1后暗 D. 接通时，A2先达最亮；断开时，A1后暗 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】电键接通瞬间，电路中迅速建立了电场，立即产生电流，但线圈中产生自感电动势，阻碍电流的增加，所以开始时通过灯泡A1的电流较大，故灯泡A1较亮；电路中自感电动势阻碍电流的增加，但不能阻止电流增加；由于L是一个自感系数相当大的线圈，其电阻与R相同，所以电流稳定后，两个灯泡一样亮，即A1灯泡亮度逐渐正常，电键断开瞬间，电路中电流要立即减小零，但线圈中会产生很强的自感电动势，与灯泡A1构成闭合回路放电，故断开时A1后灭；由于电路中的电流稳定时通过A1与L的电流是相等的，所以断开时，A1不会闪亮一下，故A正确。‎ 故选A。‎ ‎8.电阻接一直流电，通过4A的电流时热功率为P，若换接一正弦交流电，它的热功率变为，则该交流电电流的最大值为( )‎ A. 4A B. 6A C. 2A D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ 试题分析：先根据直流电通过电阻的功率和交流电通过时功率之比．求解出交流电的有效值，再根据有效值求最大值．‎ 根据有效值的物理意义，I2R=（）2R，‎ 所以Im=4A 故答案选A.‎ 考点： 考查交流电的有效值和最大值的计算 点评：有效值的物理意义是相同时间内通过同一电阻产生的热量相同，理解有效值的物理意义是解决本题的关键，基础题．‎ ‎9.如下图所示，有一边长为L的正方形导线框，质量为m，由高H处自由落下，其下边ab进入匀强磁场区后，线圈开始做减速运动，直到其上边cd刚刚穿出磁场时，速度减为ab边刚进入磁场时速度的一半，此匀强磁场的宽度也是L，则线框在穿越匀强磁场过程中产生的焦耳热为( )‎ A. 2mgL B. 2mgL＋mgH C. 2mgL＋mgH D. 2mgL＋mgH ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】设线框ab边刚进入磁场时速度大小为v，对于线框自由下落过程，根据机械能守恒定律得 解得 从线框开始下落到cd刚穿出匀强磁场的过程，根据能量守恒定律得焦耳热为：‎ 故C正确。故选C。‎ ‎10.如图所示，在光滑绝缘水平面上，有一铝质金属球以一定的初速度通过有界匀强磁场，则从球开始进入磁场到完全穿出磁场过程中(磁场宽度大于金属球的直径)，小球( )‎ A. 整个过程都做匀速运动 B. 进入磁场过程中球做减速运动，穿出过程中球做加速运动 C. 整个过程都做匀减速运动 D. 穿出时的速度一定小于初速度 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】小球在进、出磁场过程中穿过小球的磁通量发生变化，有感应电流产生，小球要受到阻力，球的机械能一部分转化为电能，再转化为内能， 故进、出磁场过程中均做减速运动，但小球完全进入磁场中运动时， 无感应电流产生，小球匀速运动，故A、B、C均错误，D正确．‎ 二 、多项选择题 ‎11. 矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示，下列结论正确的是：‎ A. 在和时，电动势最大 B. 在和时，电动势改变方向 C. 电动势的最大值是157V D. 在时，磁通量变化率最大，其值为 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ 试题分析：从题图中可知，在0.1 s和0.3 s时刻，穿过线圈的磁通量最大，此时刻磁通量的变化率等于零；0.2 s和0.4 s时刻，穿过线圈的磁通量为零，但此时刻磁通量的变化率最大；由此得选项A、B错误.根据电动势的最大值公式：Em=nBSω，Φm=BS，ω=2π/T，可得：Em=50×0.2×2×3.14/0.4 V="157" V；磁通量变化率的最大值应为=3.14Wb/s,故C、D正确.‎ 考点：交流电 点评：本题考查了交流电的产生，或者考察了法拉第电磁感应定律中关于磁通量变化率的理解．通常可以理解为该点的切线的斜率大小．‎ ‎12.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始络与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段直线始终不受安培力 C. 感应电动势最大值E＝Bav D. 感应电动势平均值 ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ ‎【详解】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．‎ ‎13. 正弦交变电源与电阻R、交流电压表、交流电流表按照图甲所示的方式连接，R=200Ω，图乙是交变电源输出电压u随时间t变化的图象，则（ ）‎ A. 交流电压表的读数是311V B. 交流电流表的读数是1.1A C. R两端电压随时间变化的规律是 D. R两端电压随时间变化的规律是 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ 试题分析: A.最大值为311V，则有效值为，则A错误, B.电流的有效值为：，则B正确．C.D.由图知周期为T=0.02S，则，则电压随时间变化的规律是，则C错误，D正确.故选BD.‎ 考点：考查正弦式电流的图象和三角函数表达式．‎ ‎【名师点睛】理解交流电电压表达式的物理意义，本题即可得到解决．‎ ‎14.理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，以下说法中正确的是( )‎ A. 穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10∶1‎ B. 穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等 C. 原、副线圈的电流之比为10∶1‎ D. 正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为1∶1‎ ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．理想变压器无漏磁，故穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是1：1，故A错误；‎ B．理想变压器无漏磁，故穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是1：1，故穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等，在每匝的线圈中，原、副线圈产生的电动势瞬时值是相等的，故B正确；‎ C．若一个原线圈对应一个副线圈时，原、副线圈的电流之比等于匝数的反比即为1：10，故C错误；‎ D．正常工作时变压器的输入、输出功率之比为1：1，故D正确。‎ 故选BD。‎ ‎15.下列说法中错误的是( )‎ A. 电感线圈对交流具有阻碍作用的主要原因是线圈具有电阻 B. 电容器对交流具有阻碍作用的原因是两板间的绝缘体电阻很大 C. 在交流电路中，电阻、感抗、容抗可以同时存在 D. 感抗、容抗和电阻一样，交流电通过它们做功时都是电能转化为内能 ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．电感线圈对交流具有阻碍作用的主要原因是线圈具有感抗，故A与题意相符；‎ B．电容器对交流不具有阻碍作用，只对直流电有阻碍，故B与题意相符；‎ C．交流电路中，电阻、感抗、容抗可以同时存在，故C与题意不符；‎ D．电流通过电阻时，电能转化为内能；电流通过电感时，当电流增大，电能转变成磁场能，电流减小时，磁场能又转变成电能；电流通过电容时，当电容两端电压增大，电能转变成电场能，当电容两端电压减小时，电容中的电场能又转变成电能。故D与题意相符。故选ABD 三、填空题 ‎16.如图所示是“研究电磁感应现象”的实验装置。‎ ‎（1）将图中所缺导线补接完整。‎ ‎（2）如果在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下。那么合上电键后，将原线圈迅速插入副线圈时，电流计指针向_____偏转；原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器滑片迅速向左移动时，电流计指针向_____偏转。‎ ‎【答案】(1). (2). 右 左 ‎【解析】 (1)[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)[2]闭合开关，穿过副线圈的磁通量增大，灵敏电流表的指针向右偏；将原线圈迅速插入副线圈时，磁场方向不变，穿过副线圈的磁通量增大，灵敏电流计指针将向右偏转；‎ ‎[3]原线圈插入副线圈后，由电路图可知，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，原线圈电流变小，穿过副线圈的磁场方向不变，但磁通量变小，灵敏电流计指针将左偏转。‎ ‎17.一闭合线圈有50匝，总电阻R=20Ω，穿过它的磁通量在0.1s内由均匀增加到，则线圈中的感应电动势的平均值E=______V，感应电流的平均值I=_______A。‎ ‎【答案】 (1). 4 (2). 0.2‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】[1]根据法拉第电磁感应定律得线圈中感应电动势为 ‎[2]感应电流为 四、解答题 ‎18.如图所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的匝数n=100、电阻r=10Ω，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R=90Ω，与R并联的交流电压表为理想电表。磁感应强度B=0.5T，ab长20厘米，bc长10厘米，角速度ω=100rad/s。求：‎ ‎（1）交流发电机产生电动势最大值；‎ ‎（2）电路中交流电压表的示数；‎ ‎（3）电阻R上的功率。‎ ‎【答案】（1）；（2）；（3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)感应电动势最大值 代入数据解得 ‎(2)根据正弦交变电流电压的最大值是有效值的倍，所以电路中电压表的示数 ‎(3)R上产生的热功率 ‎19.如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0.1T，金属棒AD长L=0.4m，与框架宽度相同，金属棒的电阻R=Ω,框架电阻不计，电阻R1=2Ω，R2=1Ω，当金属棒以5m/s的速度匀速向右运动时，求：‎ ‎（1）通过金属棒的电流为多大？‎ ‎（2）若图中的电容器C为0.3F，则电容器中储存多少电荷量？‎ ‎【答案】（1）；（2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)金属棒匀速运动时产生的感应电动势 电路中总电阻为 流过金属棒的感应电流为 ‎(2)金属棒两端电压为 电容器中储存的电荷量为