物理卷·2018届江西省赣州市信丰中学高二下学期第一次周练物理试卷 （解析版） 17页

‎2016-2017学年江西省赣州市信丰中学高二（下）第一次周练物理试卷 ‎　‎ 一、选择题（本题共8小题，每小题6分，共48分．1-5题为单项选择题，6-8题为多项选择题，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分）．‎ ‎1．如图所示，正方形线圈abcd位于纸面内，边长为L，匝数为N，线圈内接有电阻值为R的电阻，过ab中点和cd中点的连线OO′恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上，磁场的磁感应强度为B．在线圈从图示位置绕OO′转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量为（　　）‎ A． B． C． D．‎ ‎2．如图所示，线圈M和线圈P绕在同一铁芯上．设两个线圈中的电流方向与图中所标的电流方向相同时为正．当M中通入下列哪种电流时，在线圈P中能产生正方向的恒定感应电流（　　）‎ A． B． C． D．‎ ‎3．如图，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面（纸面）向里，磁感应强度大小为B0‎ ‎．使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流．现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化．为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率的大小应为（　　）‎ A． B． C． D．‎ ‎4．用相同导线绕制的边长为L或2L的四个闭合导体线框，以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，如图所示．在每个线框进入磁场的过程中，M、N两点间的电压分别为Ua、Ub、Uc和Ud．下列判断正确的是（　　）‎ A．Ua＜Ub＜Uc＜Ud B．Ua＜Ub＜Ud＜Uc C．Ua=Ub＜Uc=Ud D．Ub＜Ua＜Ud＜Uc ‎5．如图所示，用一块金属板折成横截面为“”形的金属槽放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，并以速率v1向右匀速运动，从槽口右侧射入的带电微粒的速率是v2，如果微粒进入槽后恰能做匀速圆周运动，则微粒做匀速圆周运动的轨道半径r和周期T分别为（　　）‎ A．， B．，‎ C．， D．，‎ ‎6．某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下，大小为4.5×10﹣5‎ T．一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸，河宽100m，该河段涨潮和落潮时有海水（视为导体）流过．设落潮时，海水自西向东流，流速为2m/s．下列说法正确的是（　　）‎ A．河北岸的电势较高 B．河南岸的电势较高 C．电压表记录的电压为9V D．电压表记录的电压为5mV ‎7．如图甲所示，矩形导线框abcd放在匀强磁场中，磁感线方向与线圈平面垂直，磁感应强度B随时间变化的图象如图乙所示，t=0时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里．在0～4s时间内，线框中的感应电流（规定顺时针方向为正方向）、ab边所受安培力（规定向上为正方向）随时间变化的图象分别为下图中的（　　）‎ A． B． C． D．‎ ‎8．如图所示，E为电池，L是电阻可忽略不计、自感系数足够大的线圈，D1、D2是两个规格相同且额定电压足够大的灯泡，S是控制电路的开关．对于这个电路下列说法正确的是（　　）‎ A．刚闭合开关S的瞬间，通过D1、D2的电流大小相等 B．刚闭合开关S的瞬间，通过D1、D2的电流大小不相等 C．闭合开关S待电路达到稳定，D1熄灭，D2比原来更亮 D．闭合开关S待电路达到稳定，再将S断开瞬间，D2立即熄灭，D1闪亮一下再熄灭 ‎　‎ 二、填空题（每空6分，共12分）‎ ‎9．如图所示，有一弯成θ角的光滑金属导轨POQ，水平固定放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，有一金属棒MN与导轨的OQ边垂直放置，当金属棒从O点开始以加速度a向右匀加速运动t秒时，棒与导轨所构成的回路中的感应电动势是多少？‎ ‎10．一个边长为10cm的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框匝数n=100，线框平面与磁场垂直，电阻为20Ω．磁感应强度随时间变化的图象如图所示．则在一个周期内线框产生的热量为　　 J．‎ ‎　‎ 三、计算题（共40分）‎ ‎11．轻质细线吊着一质量为m=0.32kg，边长为L=0.8m、匝数n=10的正方形线圈，总电阻为r=1Ω，边长为的正方形磁场区域对称分布在线圈下边的两侧，如图甲所示，磁场方向垂直纸面向里，大小随时间变化如图乙所示，从t=0开始经t0时间细线开始松弛，取g=10m/s2．求：‎ ‎（1）在前t0时间内线圈中产生的电动势；‎ ‎（2）在前t0时间内线圈的电功率；‎ ‎（3）t0的值．‎ ‎12．如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距l=0.5m，左端接有阻值R=0.3Ω的电阻，一质量m=0.1kg，电阻r=0.1Ω的金属棒MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B=0.4T．棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a=2m/s2‎ 的加速度做匀加速运动，当棒的位移x=9m时撤去外力，棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1：Q2=2：1．导轨足够长且电阻不计，棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触．求：‎ ‎（1）棒在匀加速运动过程中，通过电阻R的电荷量q；‎ ‎（2）撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2；‎ ‎（3）外力做的功WF．‎ ‎　‎ ‎2016-2017学年江西省赣州市信丰中学高二（下）第一次周练物理试卷 参考答案与试题解析 ‎　‎ 一、选择题（本题共8小题，每小题6分，共48分．1-5题为单项选择题，6-8题为多项选择题，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分）．‎ ‎1．如图所示，正方形线圈abcd位于纸面内，边长为L，匝数为N，线圈内接有电阻值为R的电阻，过ab中点和cd中点的连线OO′恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上，磁场的磁感应强度为B．在线圈从图示位置绕OO′转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量为（　　）‎ A． B． C． D．‎ ‎【考点】法拉第电磁感应定律；闭合电路的欧姆定律．‎ ‎【分析】在匀强磁场中，当线圈与磁场垂直时，穿过线圈的磁通量为Φ=BS，图中S有磁感线穿过线圈的面积，即为有效面积，磁通量与线圈的匝数无关，‎ 从而根据I=，即可求解．‎ ‎【解答】解：当正方形线圈abcd有一半处在磁感应强度为B的匀强磁场中时，磁通量为：Φ=B•L2=，‎ 根据q=N=N，故B正确，ACD错误；‎ 故选：B．‎ ‎　‎ ‎2．如图所示，线圈M和线圈P绕在同一铁芯上．设两个线圈中的电流方向与图中所标的电流方向相同时为正．当M中通入下列哪种电流时，在线圈P中能产生正方向的恒定感应电流（　　）‎ A． B． C． D．‎ ‎【考点】楞次定律；通电直导线和通电线圈周围磁场的方向．‎ ‎【分析】线圈P中产生的是感应电流，根据法拉第电磁感应定律判断大小，用楞次定律判断方向．‎ ‎【解答】解：A、线圈M中的电流均匀增加，则磁场均匀增加，产生的磁场通过线圈P，根据E=，知线圈P中产生恒定的电流，根据楞次定律，在P中产生的感应电流方向与图示电流方向相反．故A错误．‎ ‎ B、线圈M中电流不变，在线圈P中产生恒定的磁场，不产生感应电流．故B错误．‎ ‎ C、线圈M中的电流不是均匀变化的，则产生的磁场也不均匀变化，根据法拉第电磁感应定律，在线圈P中产生变化的电流．故C错误．‎ ‎ D、线圈M中的电流均匀减小，则磁场均匀减小，产生的磁场通过线圈P，根据E=，知线圈P中产生恒定的电流，根据楞次定律，在P中产生的感应电流方向与图示电流方向相同．故D正确．‎ 故选D．‎ ‎　‎ ‎3．如图，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面（纸面）向里，磁感应强度大小为B0．使该线框从静止开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流．现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化．为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率 的大小应为（　　）‎ A． B． C． D．‎ ‎【考点】法拉第电磁感应定律；闭合电路的欧姆定律．‎ ‎【分析】根据转动切割感应电动势公式，，求出感应电动势，由欧姆定律求解感应电流．根据法拉第定律求解磁感应强度随时间的变化率．‎ ‎【解答】解：若要电流相等，则产生的电动势相等．设切割长度为L，而半圆的直径为d，‎ 从静止开始绕过圆心O以角速度ω匀速转动时，线框中产生的感应电动势大小为①‎ 根据法拉第定律得②‎ ‎①②联立得 故ABD错误，C正确，‎ 故选C．‎ ‎　‎ ‎4．用相同导线绕制的边长为L或2L的四个闭合导体线框，以相同的速度匀速进入右侧匀强磁场，如图所示．在每个线框进入磁场的过程中，M、N两点间的电压分别为Ua、Ub、Uc和Ud．下列判断正确的是（　　）‎ A．Ua＜Ub＜Uc＜Ud B．Ua＜Ub＜Ud＜Uc C．Ua=Ub＜Uc=Ud D．Ub＜Ua＜Ud＜Uc ‎【考点】导体切割磁感线时的感应电动势．‎ ‎【分析】当线框进入磁场时，边MN切割磁感线，相当于电源，因此MN两端的电压为路端电压，根据闭合电路欧姆定律可正确解答．‎ ‎【解答】解：线框进入磁场后切割磁感线，a、b产生的感应电动势是c、d电动势的一半，而不同的线框的电阻不同，设a线框电阻为4r，b、c、d线框的电阻分别为6r、8r、6r则有：‎ ‎，，，，故ACD错误，B正确．‎ 故选B．‎ ‎　‎ ‎5．如图所示，用一块金属板折成横截面为“”形的金属槽放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，并以速率v1向右匀速运动，从槽口右侧射入的带电微粒的速率是v2，如果微粒进入槽后恰能做匀速圆周运动，则微粒做匀速圆周运动的轨道半径r和周期T分别为（　　）‎ A．， B．，‎ C．， D．，‎ ‎【考点】导体切割磁感线时的感应电动势；牛顿第二定律；带电粒子在匀强磁场中的运动；右手定则．‎ ‎【分析】微粒进入槽后做匀速圆周运动，重力与电场力平衡，洛伦兹力提供向心力．根据牛顿定律、圆周运动和电磁感应知识求解．‎ ‎【解答】解：金属槽在匀强磁场中向右匀速运动时，左板将切割磁感线，上、下两板间产生电势差，‎ ‎ 由右手定则可判断出上板为正，下板为负，E===Bv1．‎ ‎ 因为微粒做匀速圆周运动，则重力等于电场力，方向相反，故有m==．‎ ‎ 向心力由洛伦兹力提供，‎ ‎ 得到qv2B=m，‎ ‎ 得r==，周期T==，故B项正确．‎ 故选B ‎　‎ ‎6．某地的地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下，大小为4.5×10﹣5T．一灵敏电压表连接在当地入海河段的两岸，河宽100m，该河段涨潮和落潮时有海水（视为导体）流过．设落潮时，海水自西向东流，流速为2m/s．下列说法正确的是（　　）‎ A．河北岸的电势较高 B．河南岸的电势较高 C．电压表记录的电压为9V D．电压表记录的电压为5mV ‎【考点】导体切割磁感线时的感应电动势；右手定则．‎ ‎【分析】落潮时，海水自西向东流，相当于导体切割磁感线，有效切割的长度等于河宽100m，由右手定则判断电势高低，由E=BLv求解感应电动势，得到电压表的示数等于感应电动势大小．‎ ‎【解答】解：A、B地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下，落潮时，海水自西向东流，相当于导体切割磁感线，由右手定则判断可知，感应电动势的方向由河南岸指向北岸，则河北岸的电势较高．故A正确，B错误．‎ C、D海水自西向东流切割地磁场的磁感线，产生的感应电动势大小为E=BLv=4.5×10﹣5T×100m×2m/s=9mV，则电压表记录的电压为9mV．故CD错误．‎ 故选：A ‎　‎ ‎7．如图甲所示，矩形导线框abcd放在匀强磁场中，磁感线方向与线圈平面垂直，磁感应强度B随时间变化的图象如图乙所示，t=0时刻，磁感应强度的方向垂直纸面向里．在0～‎ ‎4s时间内，线框中的感应电流（规定顺时针方向为正方向）、ab边所受安培力（规定向上为正方向）随时间变化的图象分别为下图中的（　　）‎ A． B． C． D．‎ ‎【考点】法拉第电磁感应定律．‎ ‎【分析】由右图可知B的变化，则可得出磁通量的变化情况，由楞次定律可知电流的方向；由法拉第电磁感应定律可知电动势，即可知电路中电流的变化情况；由F=BIL可知安培力的变化情况．‎ ‎【解答】解：A、由图可知，0﹣2s内，线圈中磁通量的变化率相同，故0﹣2s内电流的方向相同，由楞次定律可知，电路中电流方向为顺时针，即电流为正方向；‎ 同理可知，2﹣4s内电路中的电流为逆时针，电流为负的，且两段时间内电流强度大小时等，故A正确，B错误；‎ C、由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势：E==S是定值，电路中电流大小I=恒定不变，由F=BIL可知，F与B成正比；由左手定律可知，0﹣1s内与2﹣3s内安培力向上，为正的，1﹣2s内与3﹣4s内安培力向下，为负的，故C错误，D正确；‎ 故选：AD．‎ ‎　‎ ‎8．如图所示，E为电池，L是电阻可忽略不计、自感系数足够大的线圈，D1、D2是两个规格相同且额定电压足够大的灯泡，S是控制电路的开关．对于这个电路下列说法正确的是（　　）‎ A．刚闭合开关S的瞬间，通过D1、D2的电流大小相等 B．刚闭合开关S的瞬间，通过D1、D2的电流大小不相等 C．闭合开关S待电路达到稳定，D1熄灭，D2比原来更亮 D．闭合开关S待电路达到稳定，再将S断开瞬间，D2立即熄灭，D1闪亮一下再熄灭 ‎【考点】自感现象和自感系数．‎ ‎【分析】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D1构成电路回路．‎ ‎【解答】解：A、S闭合瞬间，由于自感线圈相当于断路，所以两灯是串联，电流相等，故A正确B错误；‎ C、闭合开关S待电路达到稳定时，D1被短路，D2比开关S刚闭合时更亮，C正确；‎ D、S闭合稳定后再断开开关，D2立即熄灭，但由于线圈的自感作用，L相当于电源，与D1组成回路，D1要过一会在熄灭，故D正确；‎ 故选：ACD ‎　‎ 二、填空题（每空6分，共12分）‎ ‎9．如图所示，有一弯成θ角的光滑金属导轨POQ，水平固定放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，有一金属棒MN与导轨的OQ边垂直放置，当金属棒从O点开始以加速度a向右匀加速运动t秒时，棒与导轨所构成的回路中的感应电动势是多少？‎ ‎【考点】导体切割磁感线时的感应电动势；电源的电动势和内阻．‎ ‎【分析】金属棒做匀加速直线运动，ts时通过的位移为x=，速度为v=at，有效切割长度为xtanθ，回路中的感应电动势为 E=BLv，联立求解．‎ ‎【解答】解：据题金属棒做匀加速直线运动，ts时通过的位移为 x=‎ ‎，速度为 v=at 回路有效的切割长度为 L=xtanθ=at2tanθ 回路中的感应电动势是 E=BLv=Bat2•tanθ•at=Ba2t3tanθ．‎ 答：棒与导轨所构成的回路中的感应电动势是Ba2t3tanθ．‎ ‎　‎ ‎10．一个边长为10cm的正方形金属线框置于匀强磁场中，线框匝数n=100，线框平面与磁场垂直，电阻为20Ω．磁感应强度随时间变化的图象如图所示．则在一个周期内线框产生的热量为　0.2　 J．‎ ‎【考点】法拉第电磁感应定律；闭合电路的欧姆定律；电磁感应中的能量转化．‎ ‎【分析】在B﹣t图中同一条直线磁通量的变化率是相同的．由法拉第电磁感应定律可得出感应电动势大小恒定；由焦耳定律，即可求解．‎ ‎【解答】解：根据B﹣t图中同一条直线磁通量的变化率是相同的，所以电动势为定值，即为：E=nS=100××0.12V=1V；‎ 根据欧姆定律，则有：I==A；‎ 在一个周期内，由焦耳定律Q=I2Rt，可得：Q=0.2J．‎ 故答案为：0.2．‎ ‎　‎ 三、计算题（共40分）‎ ‎11．轻质细线吊着一质量为m=0.32kg，边长为L=0.8m、匝数n=10的正方形线圈，总电阻为r=1Ω，边长为的正方形磁场区域对称分布在线圈下边的两侧，如图甲所示，磁场方向垂直纸面向里，大小随时间变化如图乙所示，从t=0开始经t0时间细线开始松弛，取g=10m/s2．求：‎ ‎（1）在前t0时间内线圈中产生的电动势；‎ ‎（2）在前t0时间内线圈的电功率；‎ ‎（3）t0的值．‎ ‎【考点】法拉第电磁感应定律；导体切割磁感线时的感应电动势．‎ ‎【分析】（1）根据ɛ=n=nS求出感应电动势，注意S为有效面积．‎ ‎（2）根据感应电动势求出感应电流，再根据P=I2r求出线圈的电功率．‎ ‎（3）当线圈所受的安培力等于线圈的重力时，绳子的张力为零，细线开始松弛．根据F安=nBtI=mg，I=求出拉力为零时的磁感应强度，再根据图象求出时间．‎ ‎【解答】解：（1）由法拉第电磁感应定律得： ==n=V=0.4V；‎ ‎（2）线圈中的电流为：I===0.4A；‎ 线圈的电功率为P=I2r=0.16 W ‎（3）分析线圈受力可知，当细线松弛时有：F安=nBt0I=mg 而I=‎ 则有： =2T 由图象知：Bt0=1+0.5t0‎ ‎ 解得：t0=2 s 答：（1）在前t0时间内线圈中产生的电动势0.4V；‎ ‎（2）在前t0时间内线圈的电功率0.16W；‎ ‎（3）t0的值2s．‎ ‎　‎ ‎12．如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距l=0.5m，左端接有阻值R=0.3Ω的电阻，一质量m=0.1kg，电阻r=0.1Ω的金属棒MN放置在导轨上，整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B=0.4T．棒在水平向右的外力作用下，由静止开始以a=2m/s2‎ 的加速度做匀加速运动，当棒的位移x=9m时撤去外力，棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1：Q2=2：1．导轨足够长且电阻不计，棒在运动过程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触．求：‎ ‎（1）棒在匀加速运动过程中，通过电阻R的电荷量q；‎ ‎（2）撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2；‎ ‎（3）外力做的功WF．‎ ‎【考点】导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的能量转化．‎ ‎【分析】（1）根据运动学公式求出时间，根据电量的公式求解 ‎（2）撤去外力后棒在安培力作用下做减速运动，安培力做负功先将棒的动能转化为电能，再通过电流做功将电能转化为内能，所以焦耳热等于棒的动能减少．‎ ‎（3）根据动能定理求解．‎ ‎【解答】解：（1）棒匀加速运动所用时间为t，有：‎ ‎=x t==3s ‎ 根据法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律求电路中产生的平均电流为：‎ ‎===1.5A 根据电流定义式有：‎ q=t=4.5C ‎（2）撤去外力前棒做匀加速运动根据速度公式末速为：‎ v=at=6m/s 撤去外力后棒在安培力作用下做减速运动，安培力做负功先将棒的动能转化为电能，‎ 再通过电流做功将电能转化为内能，所以焦耳热等于棒的动能减少．‎ Q2=△EK=mv2=1.8J ‎（3）根据题意在撤去外力前的焦耳热为：‎ Q1=2Q2=3.6J 撤去外力前拉力做正功、安培力做负功（其绝对值等于焦耳热Q1）、重力不做功共同使棒的动能增大，‎ 根据动能定理有：‎ ‎△EK=WF﹣Q1‎ 则：WF=△EK+Q1=5.4J 答：（1）棒在匀加速运动过程中，通过电阻R的电荷量是4.5 C；‎ ‎（2）撤去外力后回路中产生的焦耳热是1.8J；‎ ‎（3）外力做的功是5.4 J．‎ ‎　‎ ‎2017年4月18日