安徽省滁州市定远县育才学校2020学年高二物理下学期期中试题（实验班） 11页

育才学校2020学年度第二学期期中考试试题 ‎ 高二实验班物理 总分：100分 时间：90分钟 一、单项选择题(共8小题,每小题3分,共24分)‎ ‎1.物理学家通过艰苦的实验来探究自然的物理规律，为人类的科学事业做出了巨大贡献，值得我们敬仰．下列描述中符合物理学史实的是(　　)‎ A． 楞次经过严密实验与逻辑推导，最终确认了电磁感应的产生条件：闭合线圈中磁通量变化，并找到了感应电流的方向的判断规律 B． 安培发现了电流的磁效应并提出了分子电流假说 C． 奥斯特发现了电流的磁效应并提出了分子电流假说 D． “闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量变化率成正比”，这是法拉第在对理论和实验资料严格分析后得出的法拉第电磁感应定律的内容 ‎2.输电线路的最大输电功率与输送电压的高低有关联，具体数据如下表：‎ 其中特高压输电是指输电电压为1000 kV及以上的输电方式．由表中数据可以看出，当输送功率较大时，若输电电压较低则需要多组输电线路同时输送才可能完成．现欲将4400 MW电功率输送相同距离，则用500 kV电压输电和1 000 kV电压输电，损失的电功率之比约为(若两种线路电缆材料相同，横截面积之比为1∶6)(　　)‎ A． 24∶5 B． 24∶‎1 C． 5∶3 D． 2∶1‎ ‎3.如图3所示，使一个铜盘绕其竖直的轴OO′转动，且假设摩擦等阻力不计，转动是匀速的，现把一个蹄形磁铁移近铜盘，则(　　)‎ 图3‎ A． 铜盘转动将变慢 B． 铜盘转动将变快 C． 铜盘仍以原来的转速转动 D． 铜盘的转动速度是否变化，要根据磁铁的上下两端的极性来决定 ‎4.如图所示，等腰三角形内以底边中线为界，左右两边分布有垂直纸面向外和垂直纸面向里的等强度匀强磁场，它的底边在x轴上且长为‎2L，高为L.纸面内一边长为L的正方形导线框沿x轴正方向做匀速直线运动穿过匀强磁场区域，在t＝0时刻恰好位于图中所示位置．以顺时针方向为导线框中电流的正方向，在下面四幅图中能够正确表示电流－位移(I－x)关系的是(　　)‎ A． B． C． D．‎ ‎5.如图甲所示，正方形导线框abcd放在绝缘水平面上，导线框的质量m＝‎1 kg，边长L＝‎1 m，电阻R＝0.1 Ω，mn为bc边中垂线，由t＝0时刻开始在mn左侧的线框区域内加一竖直向下的磁场，其感应强度随时间的变化规律如图乙所示，在mn右侧的线框区域内加竖直向上，磁感应强度为B2＝0.5 T的匀强磁场，线框abcd的四边恰在磁场的边界内，若导线框与水平面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，它们之间的动摩擦因数μ＝0.3，g＝‎10 m/s2，则下列说法正确的是(　　)‎ A． 导线框中的感应电动势为0.5 V B．t＝0.5 s时刻，导线框中感应电流为零 C． 导线框中产生俯视逆时针方向的感应电流 D． 导线框一直静止在绝缘水平面上 ‎6.理想变压器如图所示，副线圈接有三个灯泡，原线圈与一个灯泡串联在交流电源上，若四个灯泡完全相同且都正常发光，则电源两端的电压U1与灯泡两端的电压U2之比为(　　)‎ A． 1∶1 B． 2∶‎1 C． 3∶1 D． 4∶1‎ ‎7.如图所示，AOC是光滑的金属轨道，AO沿竖直方向，OC沿水平方向，PQ是一根金属直杆立在轨道上，直杆从图示位置由静止开始在重力作用下运动，运动过程中Q端始终在OC上，空间存在着垂直纸面向外的匀强磁场，则在PQ杆滑动的过程中，下列判断正确的是(　　)‎ A．感应电流的方向始终是P→Q B．感应电流的方向先是由P→Q，后是由Q→P C．PQ受磁场力的方向垂直于杆向左 D．PQ受磁场力的方向先垂直于杆向右，后垂直于杆向左 ‎8.如图所示，上下不等宽的平行导轨，EF和GH部分导轨间的距离为L，PQ和MN部分的导轨间距为‎3L，导轨平面与水平面的夹角为30°，整个装置处在垂直于导轨平面的匀强磁场中．金属杆ab和cd的质量均为m，都可在导轨上无摩擦地滑动，且与导轨接触良好，现对金属杆ab施加一个沿导轨平面向上的作用力F，使其沿斜面匀速向上运动，同时cd处于静止状态，则F的大小为(　　)‎ A．mg B．mg C．mg D．mg 二、多项选择题(共6小题,每小题4分,共24分)‎ ‎9.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‎100 m，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‎2 m/s.下列说法正确的是(　　)‎ A． 电压表记录的电压为5 mV B． 电压表记录的电压为9 mV C． 河南岸的电势较高 D． 河北岸的电势较高 ‎10.如图所示，两根足够长光滑平行金属导轨PP′、QQ′倾斜放置，匀强磁场垂直于导轨平面，导轨的上端与水平放置的两金属板M、N相连，板间距离足够大，板间有一带电微粒，金属棒ab水平跨放在导轨上，下滑过程中与导轨接触良好．现同时由静止释放带电微粒和金属棒ab，则(　　)‎ A． 金属棒ab最终可能匀速下滑 B． 金属棒ab一直加速下滑 C． 金属棒ab下滑过程中M板电势高于N板电势 D． 带电微粒不可能先向N板运动后向M板运动 ‎11.如图所示，矩形线圈abcd的边长分别是ab＝L，ad＝D，线圈与磁感应强度为B的匀强磁场平行，线圈以ab边为轴做角速度为ω的匀速转动，下列说法正确的是(从图示位置开始计时)(　　)‎ A．t＝0时线圈的感应电动势为零 B．转过90°时线圈的感应电动势为零 C． 转过90°的过程中线圈中的平均感应电动势为ωBLD D． 转过90°的过程中线圈中的平均感应电动势为 ‎12.如图所示，两根等高光滑的圆弧轨道，半径为r、间距为L，轨道电阻不计．在轨道顶端连有一阻值为R的电阻，整个装置处在一竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B.现有一根长度稍大于L、电阻不计的金属棒从轨道最低位置cd开始，在拉力作用下以初速度v0向右沿轨道做匀速圆周运动至ab处，则该过程中 A． 通过R的电流方向为由外向内 B． 通过R的电流方向为由内向外 C．R上产生的热量为 D． 流过R的电荷量为 ‎13.霍尔式位移传感器的测量原理如图所示，有一个沿z轴方向均匀变化的匀强磁场，磁感应强度B＝B0＋kz(B0、k均为常数)．将霍尔元件固定在物体上，保持通过霍尔元件的电流I不变(方向如图所示)，当物体沿z轴正方向平移时，由于位置不同，霍尔元件在y轴方向的上、下表面的电势差U也不同．则(　　)‎ A． 磁感应强度B越大，上、下表面的电势差U越大 B．k越大，传感器灵敏度()越高 C． 若图中霍尔元件是电子导电，则下板电势高 D． 电流越大，上、下表面的电势差U越小 ‎14.一台理想变压器，开始时开关S接1，此时原、副线圈的匝数比是11：1，原线圈接入电压为220 V的正弦交流电．一只理想二级管和一个滑动变阻器串联接在副线圈上，如图所示．则下列判断正确的是(　　)‎ A． 原、副线圈中的功率之比为11：1‎ B． 若滑动变阻器接入电路的阻值为10 Ω，则1 min内滑动变阻器产生的热量为1 200 J C． 若只将S从1拨到2，电流表示数减小 D． 若只将滑动变阻器的滑片向下滑动，则两电表示数均减少 三、计算题(共4小题,共52分)‎ ‎15.（12分）如图，匀强磁场垂直铜环所在的平面，导体棒a的一端固定在铜环的圆心O处，另一端紧贴圆环，可绕O匀速转动．通过电刷把铜环、环心与两竖直平行金属板P、Q连接成如图所示的电路，R1、R2是定值电阻．带正电的小球通过绝缘细线挂在两板间M点，被拉起到水平位置；合上开关K，无初速度释放小球，小球沿圆弧经过M点正下方的N点到另一侧．‎ 已知：磁感应强度为B；a的角速度大小为ω，长度为l，电阻为r；R1＝R2＝2r，铜环电阻不计；P、Q两板间距为d；带电的小球质量为m、电量为q；重力加速度为g.求：‎ ‎(1)a匀速转动的方向；‎ ‎(2)P、Q间电场强度E的大小；‎ ‎(3)小球通过N点时对细线拉力FT的大小．‎ ‎16. （14分）如图所示，在匀强磁场中有一足够长的光滑平行金属导轨，与水平面间的夹角θ＝30°，间距L＝‎0.5 m，上端接有阻值R＝0.3 Ω的电阻．匀强磁场的磁感应强度大小B＝0.4 T，磁场方向垂直导轨平面向上．一质量m＝‎0.2 kg，电阻r＝0.1 Ω的导体棒MN，在平行于导轨的外力F作用下，由静止开始向上做匀加速运动，运动过程中导体棒始终与导轨垂直，且接触良好．当棒的位移d＝‎9 m时，电阻R上消耗的功率为P＝2.7 W．其它电阻不计，g取‎10 m/s2.求：‎ ‎(1)此时通过电阻R上的电流；‎ ‎(2)这一过程通过电阻R上的电荷量q；‎ ‎(3)此时作用于导体棒上的外力F的大小．‎ ‎17. （14分）如图所示，在高度为L、足够宽的区域MNPQ内，有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B.质量为m、边长为L、电阻为R的正方形导线框abcd，在MN上方某一高度由静止开始自由下落．当bc边进入磁场时，导线框恰好做匀速运动．已知重力加速度为g，不计空气阻力，求：‎ ‎(1)导线框刚下落时，bc边距磁场上边界MN的高度h；‎ ‎(2)导线框离开磁场的过程中，通过导线框某一横截面的电荷量q；‎ ‎(3)导线框穿越磁场的整个过程中，导线框中产生的热量Q.‎ ‎18. （12分）交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动．一小型发电机的线圈共220匝，线圈面积S＝‎0.05 m2‎，线圈转动的频率为50 Hz，线圈内阻不计，磁场的磁感应强度B＝T．如果用此发电机带动两个标有“220 V,11 kW”的电机正常工作，需在发电机的输出端a、b与电机之间接一个理想变压器，电路如图所示．求：‎ ‎(1)发电机的输出电压为多少？‎ ‎(2)变压器原、副线圈的匝数比为多少？‎ ‎(3)与变压器原线圈串联的交流电流表的示数为多少？‎ 答案 ‎1.D ‎2.A ‎3.A ‎4.B ‎5.C ‎6.D ‎7.B ‎8.A ‎9.BD ‎10.BC ‎11.BD ‎12.AC ‎13.AB ‎14.BC ‎15. 解：(1)依题意，小球从水平位置释放后，能沿圆弧向下摆动，故小球受到电场力的方向水平向右，P板带正电，Q板带负电．由右手定则可知，导体棒a顺时针转动．‎ ‎(2)导体棒a转动切割磁感线，由法拉第电磁感应定律得电动势大小：‎ ε＝＝Bl2ω①‎ 由闭合电路欧姆定律：I＝②‎ 由欧姆定律可知，PQ的电压为：UPQ＝IR2③‎ 故PQ间匀强电场的电场强度大小：E＝④‎ 联立①②③④，代入R1＝R2＝2r，可得：E＝⑤‎ ‎(3)设细线长度为L，小球到达N点时速度为v，由动能定理可得：‎ mgL－EqL＝mv2⑥‎ 又FT－mg＝⑦‎ 由⑤⑥⑦得：FT＝3mg－⑧‎ ‎16.(1)‎3 A　(2)‎4.5 C　(3)2 N 解：(1)根据电阻消耗的功率P＝I2R，得I＝‎3 A.‎ ‎(2)由法拉第电磁感应定律有E＝，‎ 又ΔΦ＝BLd E＝I(R＋r)‎ q＝IΔt 解得q＝‎ q＝‎4.5 C.‎ ‎(3)F－mgsinθ－BIL＝ma，‎ ‎2ad＝v2‎ E＝BLv 解得F＝2 N.‎ ‎17.(1)　(2)　(3)2mgL 解：设线框进入磁场时的速度为v，由于导线框恰好做匀速运动，所以安培力与重力大小相等，方向相反，即mg＝F安；线框bc边切割磁感线产生的电动势为E＝BLv，故线框中产生的电流为I＝，‎ 线框在磁场中所受安培力为：F安＝BIL＝‎ 线框进入磁场前做自由落体运动，根据动能定理可以求出线框进入磁场时的速度v，即：mgh＝mv2－0，所以：h＝＝.‎ ‎(2)根据法拉第电磁感应定律，离开磁场的过程中产生的感应电动势：E＝＝感应电流：I＝，通过导线框某一横截面的电荷量：q＝IΔt，联立解得：q＝.‎ ‎(3)由于磁场的宽度与线框的宽度相等，所以线框匀速穿过整个的磁场，整个的过程中线框减小的重力势能转化为线框产生的热量，即：Q＝2mgL.‎ ‎18.(1)1100 V　(2)5∶1　(3)‎‎20 A ‎【解析】(1)线圈转动产生的电动势最大值为：Em＝NBSω＝1 100V，‎ 输出电压的有效值为U1＝＝1 100 V.‎ ‎(2)由变压器的电压关系得：＝＝.‎ ‎(3)根据P入＝P出＝2.2×104W，再根据P入＝U1I1，解得I1＝‎20 A.‎