【物理】山西省晋中市和诚中学2019-2020学年高二3月月考试题（解析版） 11页

和诚中学2019-2020学年度高二3月月考 物理试卷 考试时间：90分钟；满分：100分 第Ⅰ卷（选择题，共48分）‎ 一、 选择题（每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，1~8题只有一个选项是正确的，9~12题为多选题，全部选对得4分，对而不全得2分。)‎ ‎1.如图所示，线圈abcd水平向右穿过磁场区域B时，在以下情况中，线圈中有感应电流产生的是（   ）‎ A. ‎ 整个线圈都在磁场中上下平动                             ‎ B. B. 整个线圈都在磁场中左右平动 C. 线圈离开磁场的过程中                                       ‎ D. 线圈进入磁场后在它所在的平面内绕a点旋转 ‎2.如图电路中，P、Q两灯相同，L的电阻不计，则（   ）‎ A. ‎ S断开瞬间，P立即熄灭，Q过一会才熄灭           ‎ B. S接通瞬间，P、Q同时达正常发光 C. S断开瞬间，通过P的电流从右向左                  ‎ ‎   D. S断开瞬间，通过Q的电流与原来方向相反 ‎3.如图所示，通电螺线管左侧和内部分别静止吊一环a和b，当变阻器R的滑动头c向左滑动时（　　） ‎ A. ‎ a向左摆，b向右摆          B. a向右摆，b向左摆         ‎ ‎ C. a向左摆，b不动        D. a向右摆，b不动 ‎4.如图，线圈的平面与条形磁铁垂直，且磁铁轴心通过线圈圈心，线圈由高处下落并穿过条形磁铁，在这个过程中，线圈内感应电流的方向自上往下看是（　　） ‎ A. ‎ 逆时针                   ‎ B. ‎ 顺时针                    ‎ C. 先顺时针后逆时针                  ‎ D. 先逆时针后顺时针 ‎5.某实验小组在利用如图所示的装置探究产生感应电流方向的规律，下列说法正确的是（　　） ‎ A. ‎ 线圈中的感应电流产生的磁场总是与磁铁产生的磁场方向相反 B. 线圈中的感应电流产生的磁场总是与磁铁产生的磁场方向相同 C. 不管哪个磁极在下端，只要磁铁向下插入线圈，线圈中就会产生如图所示的感应电流 D. 只有N极在下端且向下插入线圈或S极在下端且向上远离线圈时，线圈中才产生如图所示的感应电流 ‎6.如图所示，螺线管匝数n=1500匝，横截面积S=‎20cm2 ， 螺线管导线电阻r=1Ω，电阻R=4Ω．螺线管所在空间存在着向右的匀强磁场，磁感应强度大小随时间的变化如图所示，下列说法正确的是（　　）‎ A. ‎ 电阻R的电流方向是从A到C                                B. 感应电流的大小随时间均匀增大 C. 电阻R两端的电压为6V                                         D. C点的电势为4.8V ‎7.水平放置的绝缘桌面上，有一个带正电的小球，其足够远处有一个金属圆环，它们的正上方各有一个N极向下的条形磁铁，磁铁在水平向右移动的极短时间内，对小球和圆环分别产生水平方向的驱动力，下列选项正确的是（ ）‎ ‎ ①圆环受到的力水平向右 ②圆环受到的力水平向左 ‎ ③小球受到的力垂直纸面向外 ④小球受到的力垂直纸面向内．‎ A. ‎ ①③ 正确          B. 只有②正确             C. 只有①正确              D. ①④正确 ‎8.如图所示，条形磁铁静止在水平桌面上，闭合铝环从条形磁铁的正上方附近由静止竖直下落至桌面．则在下落过程中（    ）‎ A. ‎ 铝环中产生方向不变的感应电流                        ‎ B. 磁铁对桌面的压力始终大于其自身的重力 C. 铝环所受安培力的方向先向上后向下              ‎ D. 铝环的加速度小于或等于g ‎9.关于生活中的实际情形，下列说法正确的是（  ） ‎ A. 电容器外壳上标的电压是额定电压，这个数值比击穿电压低 B. 汽车在通过水库泄洪闸下游的凹形桥的最低点时，驾驶员处于失重状态 C. 为了便于行车，高大的桥通常要造很长的引桥，以减小汽车重力垂直桥面的分力 D. 电动机等大功率设备内部含有多匝线圈，在开关断开时，因线圈自感产生电火花 ‎10.某一电学黑箱内可能有电容器、电感线圈、定值电阻等元件，在接线柱间以如图所示的“Z”字形连接(两接线柱间只有一个元件)．为了确定各元件种类，小华同学把DIS计算机辅助实验系统中的电流传感器(相当于电流表)与一直流电源、滑动变阻器、开关串联后，分别将AB、BC、CD接入电路，闭合开关，计算机显示的电流随时间变化的图象分别如图A ， B ， C所示，则如下判断中正确的是(    )‎ A. ‎ AB间是电容器             ‎ B. BC间是电感线圈              ‎ C. ‎ CD间是电容器             ‎ D. CD间是定值电阻 ‎11.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. 感应电流方向发生变化 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 ‎ ‎12.如图所示，平行金属导轨与水平面成θ角，导轨与固定电阻R1和R2相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面，有一导体棒ab，质量为m，导体棒的电阻与固定电阻R1和R2的阻值均相等，与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒ab沿导轨向上滑动，当上滑的速度为v时，受到安培力的大小为F，此时（   ）‎ A. ‎ 电阻R1消耗的热功率为                               ‎ B. 电阻R2消耗的热功率为 ‎ C. ‎ 整个装置因摩擦而消耗的热功率为μmgvcosθ   ‎ D. 整个装置消耗机械能的功率为（F+μmgcosθ）v 第Ⅱ卷（非选择题，共52分）‎ 一、 填空题（每空2分，共12分。把正确答案填写在题中的横线上，或按题目要求作答。）‎ 13. 如图，右手握住通电直导线，让伸直的拇指方向与电流的方向一致，那么，弯曲的四指所指 的方向就是________的环绕方向．‎ 14. 匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里，导体棒ab长为L，垂直磁场放置，ab棒以a端为轴在纸面内以角速度ω匀速转动（如图所示），则a、b两端的电势差为________， ________端电势高．‎ 15. 演示自感现象的实验电路图如图所示。L是自感线圈， A1、A2是规格相同的灯泡，R的阻值与L的直流电阻阻值相同。当开关S由断开到合上时，观察到的自感现象是 ，最后达到同样亮。 ‎ 16. ‎16.一个线圈，接通电路时，通过它的电流变化率为‎10A/s，产生的自感电动势为2.0V；切断电路时，电流变化率为5.0×‎103A/s，产生的自感电动势是________V，这线圈的自感系数是________H． ‎ 三、计算题（共40分。要求写出必要的文字说明、主要方程式和重要演算步骤，有数值计算的要明确写出数值和单位，只有最终结果的不得分。）‎ ‎17.（10）一个线圈的电流在0.001 s内有‎0.02 A的变化，产生50 V的自感电动势，求线圈的自感系数？如果这个电路中的电流的变化率变为‎40 A/s ， 自感电动势为多大？ ‎ 18. ‎（12）如图所示，abcd为静止于水平面上宽度为L而长度足够长的U型金属滑轨，ac边接有电阻R，其他部分电阻不计．ef为一可在滑轨平面上滑动、质量为m的均匀导体棒．整个滑轨面处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B．忽略所有摩擦．若用恒力F沿水平方向向右拉棒，使其平动，求导体棒的最大速度． ‎ ‎19.（18分）如图所示，两根足够长的光滑金属导轨MN、PQ间距为l=‎0.5m，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角．完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒的质量均为‎0.02kg，电阻均为R=0.1Ω，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为B=0.2T，棒ab在平行于导轨向上的力F作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰好能保持静止．取g=‎10m/s2，问： （1）通过cd棒的电流I是多少，方向如何？ （2）棒ab受到的力F多大？ （3）棒cd每产生Q=0.1J的热量，力F做的功W是多少？‎ ‎【参考答案】‎ 一、单选题 ‎1. C 。整个线圈都在磁场中上下平动时，穿过线圈的磁通量不变，没有感应电流，A错误；整个线圈都在磁场中左右平动时，穿过线圈的磁通量不变，没有感应电流，B错误；线圈离开磁场的过程中，磁通量减小，有感应电流产生，C正确；线圈进入磁场后在它所在的平面内绕a点旋转时，穿过线圈的磁通量不变，没有感应电流，D错误。‎ ‎2. C。S断开瞬间，PQ与L串联，同时过一会才熄灭，A错误；S接通瞬间，由于L的自感作用，Q不亮，P立即发光，稳定后两灯亮度相同，B错误；S接通瞬间，线圈由于自感，产生自感电动势，将保持原来的电流的方向，通过P的电流是线圈的自感电动势产生的，与线圈中的电流的方向相同，所以从右向左，C正确；S断开瞬间，通过Q的电流与原来方向相同，D错误。‎ ‎3. C。当滑动变阻器的滑片P向左移动时，接入电路中的电阻变小，电流变大，通电螺线管的磁性将增强，穿过线圈a和b的磁通量都变大，根据楞次定律，要阻碍磁通量的变大，所以b环产生的安培力使其有收缩的趋势，来阻碍磁通量变大，因此产生安培力与环在同一平面，所以不会左右摆动；而a环因磁通量增加，产生感应电流，导致其受到安培力方向向左，使其向左摆动，AB错误，C正确。‎ ‎4. C。当线圈自上而下穿过磁铁，导致穿过线圈的磁感线向上，磁通量大小增加，根据楞次定律，可知，从上向下看，线圈中感应电流方向是顺时针； 到达磁铁中点位置后，穿过线圈的磁感线向上，磁通量大小减小，根据楞次定律，可知，从上向下看，线圈中感应电流方向是逆时针；C正确，ABD错误。‎ ‎5. D。若条形磁铁靠近闭合线圈时，导致穿过线圈的磁通量大小增加，根据楞次定律，线圈中感应电流产生磁场方向与条形磁铁产生磁场的方向相反；同理，当若条形磁铁远离闭合线圈时，导致穿过线圈的磁通量大小减小，根据楞次定律，线圈中感应电流产生磁场方向与条形磁铁产生磁场的方向相同，AB错误；只有N极在下端且向下插入线圈或S极在下端且向上远离线圈时，由楞次定律可知，线圈中才产生如图所示的感应电流，C错误，D正确。‎ ‎6. D。由楞次定律可以判断出螺线管中电流方向从右向左，那么通过电阻R的电流方向是从C到A，A不符合题意；根据法拉第电磁感应定律有：E=n S 由图2知： = T/s=2T/s 代入数据解得：E=1500×2×20×10﹣4=6V 由闭合电路欧姆定律得：I= = A=‎1.2A，因此感应电流的大小是恒定的，B不符合题意；螺线管两端的电压是外电压，所以U=IR=1.2×4V=4.8V，C不符合题意；在外电路，顺着电流方向电势降低，因A的电势等于零，那么C点的电势为4.8V，D符合题意。‎ ‎7.A。当条形磁铁沿水平向右移动的极短时间内，由左手定则判断洛伦兹力的方向垂直纸面向外，③正确；根据楞次定律可知：当条形磁铁沿水平向右移动的极短时间内，闭合金属环内的磁通量增大后减小，由“来拒去留”可判断线圈将跟随磁铁同向运动，①正确。‎ ‎8. D。由图示可知，在圆环下落过程中，穿过圆环的磁场方向向下，穿过圆环的磁通量先变大后变小，由楞次定律可知，从上向下看，圆环中的感应电流先沿逆时针方向，后沿顺时针方向，A错误；由楞次定律可知，感应电流总是阻碍磁铁间的相对运动，在圆环靠近磁铁的过程中为阻碍圆环的靠近，磁铁对圆环的作用力竖直向上，圆环对磁铁的作用力竖直向下，磁铁对桌面的压力大于其自身的重力。当圆环达到磁铁中间时，圆环中无电流，此时无相互作用力，磁铁对桌面的压力等于重力，圆环过了磁铁中间以后，由左手定由可知，磁铁对圆环的作用力竖直向上，圆环对磁铁的作用力竖直向下，B、C错误；由牛顿第二定律知，铝环的加速度小于或等于g ，D正确。‎ 二、多选题 ‎9. A,C。电容器外壳上标的电压是工作电压，又叫额定电压，这个数值比击穿电压低。A符合题意。当汽车在通过水库泄洪闸下游的凹形桥的最低点时，此时有向上的加速度，汽车对接触面的压力大于物体的真实重力，汽车处于超重状态；B不符合题意；为了便于行车，高大的桥通常要造很长的引桥，以减小桥面的倾角，从而减小重力沿桥面向下的分量，增大了汽车重力垂直桥面的分力，C符合题意；电动机等大功率设备内部含有多匝线圈，在开关断开时，因线圈自感产生反电动势，容易产生电火花。D不符合题意。 ‎ ‎10. A,B,D。由图a看出，a接入电路时有瞬间的电流，电容器充电过程有短暂的电流，电路稳定后电路中没有电流．说明AB间是电容器，A符合题意；由b图看出，此元件接入电路时，电流逐渐增大，是由于线圈中产生自感电动势的阻碍作用，电流只能逐渐增大，说明BC间是电感线圈，B符合题意；从c图看出，此元件接入电路时电流恒定不变，说明CD是定值电阻，C不符合题意；D符合题意。‎ ‎11.C,D。根据楞次定律，知半圆形闭合回路在进入磁场的过程中，感应电流的方向为逆时针方向，方向不变，A错误。根据左手定则，CD段所受的安培力方向竖直向下，B错。切割的有效长度的最大值为a，则感应电动势的最大值E=Bav，C正确。根据法拉第电磁感应定律得， ．D正确。‎ ‎12. B,C,D。设ab长度为L，磁感应强度为B，电阻R1=R2=R．电路中感应电动势E=BLv，ab中感应电流为I= =2BLv= ，ab所受安培力F=BIL= ①，‎ 电阻R1消耗的热功率P1=I2R= ②，由①②得，P1= Fv，电阻R1和R2阻值相等，它们消耗的电功率相等，则P1=P2= Fv，A错误，B正确。整个装置因摩擦而消耗的热功率P2=fv=μmgcosθ•v=μmgvcosθ，C正确；整个装置消耗的机械功率为P3=Fv+P2=（F+μmgcosθ）v，D正确。‎ 三、填空题 ‎13.磁感线 ‎ 解：根据安培定则的内容判定线电流的磁感线的方法是：右手握住导线，让大拇指所指的方向跟电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。‎ ‎14. BωL2；b ‎ 解：ab棒以a端为轴在纸面内以角速度ω匀速转动，则a、b两端的电势差 ． 根据右手定则知，b端电势高。 15.A2立即亮，A1逐渐亮（或A2先亮，A1后亮） ‎ 解：A2支路是纯电阻电路，S接通，电流立即通过；A1支路的电感线圈L对电流的变化起阻碍作用，当电路稳定后，自感的阻碍作用才会消失，所以A1逐渐亮，最后两灯同样亮。‎ ‎16. 1.0‎‎×103；0.2 ‎ 解：自感电动势公式E=L ，结合电流变化率为‎10A/s，产生的自感电动势为2.0V； ‎ 则有：L= = V•s/A=0.2H，‎ 当切断电路时，电流变化率为5.0×‎103A/s，‎ 产生的自感电动势是E′=L =0.2×5.0×103V=1.0×103V，‎ 四、计算题 ‎17.由 ，(4分)得自感系数 （3分） 当 时自感电动势 （3分）‎ ‎18.导体棒速度最大时受力平衡，根据平衡条件可得F=FA=BIL；（5分） 根据法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律可得感应电流I= ，（5分） 联立解得：v= ．（2分） 答：导体棒的最大速度为 ． ‎ ‎【分析】根据共点力平衡条件结合安培力的计算公式求解最大速度．‎ ‎19.　（1）棒cd受到的安培力  ① （2分）‎ 棒cd在共点力作用下平衡，则   ② （3分）‎ 由①②式解得 I=‎1A，方向由右手定则可知由d到c. （1分）‎ ‎（2）棒ab与棒cd受到的安培力大小相等  （1分）‎ ‎ 对棒ab由共点力平衡有  （3分）‎ 代入数据解得 F=0.2N           （1分）                ‎ ‎（3）设在时间t内棒cd产生Q=0.1J热量，由焦耳定律可知 （2分）‎ 设ab棒匀速运动的速度大小为v，则产生的感应电动势 E=Blv（1分）‎ 由闭合电路欧姆定律知  （1分）‎ 在时间t内，棒ab沿导轨的位移 x=vt （1分）‎ 力F做的功 W=Fx （1分）‎ 综合上述各式，代入数据解得 W=0.4J （1分） 答：（1）通过cd棒的电流I是‎1A，方向d→c．‎ （2） 棒ab受到的力F是0.2N．‎ ‎（3）棒力F做的功W是0.4J.‎