甘肃省武威市天祝一中2020学年高二物理下学期期中试题 理 16页

甘肃省武威市天祝一中2020学年高二物理下学期期中试题 理 ‎ 一、选择题（本题共8个小题，每小题4分，共36分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。）‎ ‎1、下列说法正确的是（  　）‎ A．电场线越密的地方电场越强；同样，磁感线越密的地方磁场越强 B．因为电场、磁场都是物质，所以电场线、磁感线都是客观存在的 C．电场对电荷总有电场力的作用，磁场对电荷总有洛伦兹力的作用 D．运动电荷在只有洛伦兹力的作用下沿磁感线运动 ‎2、如图所示，左侧有一个竖直放置的超导体圆环，O点为圆环的圆心，右侧有一条形磁铁。一开始圆环中没有电流，条形磁铁由静止沿轴线向左加速运动，当N极到达圆心O所在位置时，突然静止不动。下列说法正确的是（）‎ A．条形磁铁运动的过程中，线圈中有逆时针电流（从左向右看）‎ B．条形磁铁N极运动到O点静止瞬间，线圈中的电流消失 C．条形磁铁运动的过程中，线圈对条形磁铁有向右的作用力 D．条形磁铁运动的过程中，条形磁铁对线圈始终没有作用力 ‎3、如图所示的电路中,L为自感线圈,其直流电阻与电阻R相等,C为电容器,电源内阻不可忽略.当开关S由闭合变为断开瞬间,下列说法中正确的是(　　)‎ A．通过灯A的电流由c到d B．A灯突然闪亮一下再熄灭 C．B灯无电流通过,不可能变亮 D．电容器立即放电 ‎4、如图，在方向垂直于纸面向里的匀强磁场中有一U形金属导轨，导轨平面与磁场垂直。金属杆PQ置于导轨上并与导轨形成闭合回路PQRS，一圆环形金属线框T位于回路围成的区域内，线框与导轨共面。现让金属杆PQ突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是 A．PQRS中沿顺时针方向，T中沿逆时针方向 B．PQRS中沿顺时针方向，T中沿顺时针方向 C．PQRS中沿逆时针方向，T中沿逆时针方向 D．PQRS中沿逆时针方向，T中沿顺时针方向 ‎5、如图所示，先后以速度v1和v2匀速把一矩形线圈拉出有界匀强磁场区域，v1=2v2。在先后两种情况下：‎ A．线圈中的感应电流之比为I1∶I2=1∶2‎ B．线圈中的感应电流之比为I1∶I2=2∶1‎ C．通过线圈某截面的电荷量之比q1∶q2=1∶2‎ D．通过线圈某截面的电荷量之比q1∶q2=2∶1‎ ‎6、小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图所示．此线圈与一个R＝10 Ω的电阻构成闭合电路，电路中的其他电阻不计．下列说法正确的是（    ）‎ A．交变电流的周期为0.125 s B．交变电流的频率为8 Hz C．交变电流的有效值为 A D．交变电流的最大值为4 A ‎7、两只阻值相同的电阻分别通以正弦式交变电流和方形交变电流，如图所示，若它们的电流最大值相等，则两只电阻产生的热功率之比为（）‎ A．1∶4‎ B．1∶2‎ C．1∶1‎ D．2∶1‎ ‎8、在匀强磁场中有一不计电阻的矩形线圈，绕垂直磁场的轴匀速转动，产生如图甲所示的正弦交流电，把该交流电接在图乙中理想变压器的A、B两端，电压表和电流表均为理想电表，Rt为热敏电阻（温度升高时其电阻减小），R为定值电阻。下列说法正确的是 A. 在t＝0.01s时，穿过该矩形线圈的磁通量的变化率为零 B. 变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为u＝36sin50πt（V）‎ C. Rt处温度升高时，由于变压器线圈匝数比不变，所以电压表V1、V2的比值不变 D. Rt处温度升高时，电流表的示数变小，变压器输入功率变大 ‎9、如图所示，有一台交流发电机E.通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向远处用户供电，输电线的总电阻为R.T1的输入电压和输入功率分别为U1和P1，它的输出电压和输出功率分别为U2和P2；T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3，它的输出电压和输出功率分别为U4和P4，设T1的输入电压U1一定，当用户消耗的电功率变大时，有(　　)‎ A．P2变大，P3变大 B．P1变小，P2变小 C．U2变小，U3变小 D．U2变小，U4变大 二、多项选择题（本题共3小题，每小题4分，共12分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）‎ ‎10、如图所示，铁心上分别绕有线圈L1和L2，L1与置于匀强磁场中的平行金属导轨相连，L2与电流表相连，为了使电流表中的电流方向由d到c，滑动的金属杆ab应当 A．向左加速运动 B．向左减速运动 C．向右加速运动 D．向右减速运动 ‎11、如图所示，一根通电的直导线放在倾斜的粗糙导轨上，置于图示方向的匀强磁场中，处于静止状态．现增大电流，导体棒仍静止，则在增大电流过程中，导体棒受到的摩擦力的大小变化情况可能是(　　)‎ A．一直增大 B．先减小后增大 C．先增大后减小 D．始终为零 ‎12、如图甲所示，一个圆形线圈的匝数一个圆形线圈的匝数，线圈面积S=200cm2，线圈的电阻，线圈外接一个阻值的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示。下列说法中正确的是()‎ ‎ A．线圈中的感应电流方向为顺时针方向 B．电阻R两端的电压随时间均匀增大 C．线圈电阻消耗的功率为W ‎ D．前4s内通过R的电荷量为0.08C 三、填空题(每空3分，共18分）‎ ‎13、通过某电流表的电流按如图所示的规律变化，则该电流的有效值为___________________.‎ ‎14、如图为理想变压器,它的原线圈接在交流电源上,副线圈接在一个标有“12 V　100 W”的灯泡上.已知变压器原、副线圈匝数之比为18∶1,那么灯泡正常工作时,图中的电压表读数为___ _ V,电流表读数为_ __ A.‎ ‎  ‎ ‎15、如图为穿过某线圈的磁通量随时间变化的Φt图象，已知线圈匝数为10匝，则0～2 s线圈中产生的感应电动势大小为________ V,2～6 s线圈中产生的感应电动势大小为________V,6～8 s线圈中产生的感应电动势大小为____ ____ V.‎ 四、计算题（共36分）‎ ‎16、(本题10分)交流发电机的原理如左下图所示，闭合的矩形线圈放在匀强磁场中，绕OO′轴匀速转动，转轴与磁场垂直．在线圈中产生的交变电流随时间变化的图象如图所示，已知线圈的电阻为R＝2．0Ω．求：‎ ‎（1）矩形线圈转动的周期是多少？‎ ‎（2）保持线圈匀速转动，1分钟内外界对线圈做的 功是多少？‎ ‎17、(本题12分)如图所示，面积为0．2m2的100匝线圈处在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，已知磁感应强度随时间变化的规律为B=（2+0．2t）T，定值电阻R1=6Ω，线圈电阻R2=4Ω，求：‎ ‎（1）回路中的感应电动势大小；‎ ‎（2）回路中电流的大小和方向；‎ ‎（3）a、b两点间的电势差．‎ ‎18、(本题14分)如图所示，两根足够长的光滑平行直导轨AB、CD与水平面成θ角放置，两导轨间距为L，A、C两点间接有阻值为R的定值电阻。一根质量为m、长也为L的均匀直金属杆ef放在两导轨上，并与导轨垂直。整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向上，导轨和金属杆接触良好，金属杆ef的电阻为r，其余部分电阻不计。现让ef杆由静止开始沿导轨下滑。‎ ‎（1）求ef杆下滑的最大速度vm。‎ ‎（2）已知ef杆由静止释放至达到最大速度的过程中，ef杆沿导轨下滑的距离为x，求此过程中定值电阻R产生的焦耳热Q和在该过程中通过定值电阻R的电荷量q。‎ 参考答案 ‎1、A ‎2、C ‎3、B ‎4、D ‎5、B ‎6、C ‎7、B ‎8、A ‎9、A ‎10、AD ‎11、AB ‎12、CD ‎13、‎ ‎14、 216　 0.46‎ ‎15、 10　 0 20‎ ‎16、（1）4．0×10－2s （2）240J ‎17、（1）4V（2）（3）2．4V ‎18、（1）‎ ‎（2） ‎ ‎【解析】‎ ‎1、电场线越密的地方电场越强；同样，磁感线越密的地方磁场越强，A正确；电场、磁场是客观存在的，但电场线、磁场线是人们为了形象的描述电场磁场引入的，是不存在的，B错误；电场对电荷总有电场力的作用，磁场对电荷不一定有洛伦兹力的作用，C错误；运动电荷在只有洛伦兹力的作用下垂直于磁感线运动，D错误，故选A.‎ ‎2、条形磁铁由静止沿轴线向左加速运动，磁铁沿轴线靠近环时，线圈中会产生感应电流，根据楞次定律可得，环中产生顺时针（从左向右看）方向的感应电流，故A错误；当条形磁铁N极运动到O点静止瞬间，因为是超导线圈，则线圈中的电流不会消失，选项B错误；根据楞次定律的“来拒去留”可知，圆环对条形磁铁有向右的作用力，故C正确，D错误．故选C．‎ 点睛：根据楞次定律判断感应电流的方向的一般步骤是：确定原磁场的方向→原磁场的变化→引起感应电流的磁场的变化→楞次定律→感应电流的方向．判断线圈与磁铁之间的相互作用可用“来拒去留”.‎ ‎3、当开关S由闭合变为断开时，线圈中产生自感电动势，与灯泡A和电阻R构成闭合回路放电，由于断开开关前流过线圈的电流大于流过灯泡A的电流，故A灯突然闪亮一下再熄灭，电流从d到c流动灯泡A，故d点电势比c点高，故A错误，B正确；当开关S由闭合变为断开时，外电路的总电流减小，故内电压减小，根据闭合电路欧姆定律，电源的输出电压增加，故电容器充电，有充电电流，故B灯有电流通过，电流方向由a到b，故CD错误；故选B．‎ 点睛：本题综合考查了电阻、电容器和电感线圈对电流的影响，关键是明确各个元件的在直流电流电路中的作用，结合楞次定律判断．‎ ‎4、PQ向右运动，导体切割磁感线，根据右手定则，可知电流由Q流向P，即逆时针方向，根据楞次定律可知，通过T的磁场减弱，则T的感应电流产生的磁场应指向纸面里面，则感应电流方向为顺时针．故选D．‎ 点睛：本题考查了感应电流的方向判断，两种方法：一种是右手定则，另一种是楞次定律．使用楞次定律判断比较难，但是掌握它的核心也不会很难．‎ ‎5、由感应电动势E=BLv可知电动势之比为2:1，电流之比为2:1，B对；电荷量，电荷量之比为1:1，CD错；‎ ‎6、试题分析：从图象中可以求出该交流电的最大电压以及周期等物理量，然后根据最大值与有效值以及周期与频率关系求解．‎ 解：A、由图可知，交流电周期T=0.250s，故A错误；‎ B、交流电周期T=0.250s，交变电流的频率为f==4Hz，故B错误；‎ C、由图可知，交流电的最大电压Um=20V，所以交变电流的最大值为Im==2A，‎ 所以交变电流的有效值为I==A，故C正确，D错误；‎ 故选：C．‎ ‎【点评】本题考查了交流电最大值、有效值、周期、频率等问题，要学会正确分析图象，从图象获取有用信息求解．‎ ‎7、正弦交流电的热功率：，方形交流电热功率：，可得：P：P′=1：2；故B正确,故选B．‎ ‎【点睛】考查了交流电的有效值、热效应，不同形状的交流电的有效值得求法．‎ ‎8、当t=0.01s时，u=0，此时穿过该线圈的磁通量最大，穿过线圈的磁通量的变化率为零，故A正确；原线圈接的图甲所示的正弦交流电，由图知最大电压36V，周期0.02s，故角速度是ω=100π，u=36sin100πt（V），选项B错误；Rt处温度升高时，原副线圈电压比不变，但是V2不是测量副线圈电压，Rt 温度升高时，阻值减小，电流增大，则R电压增大，所以V2示数减小，则电压表V1、V2示数的比值增大，故C错误；Rt温度升高时，阻值减小，电流增大，即电流表的示数变大，而输出电压不变，所以变压器输出功率增大，而输入功率等于输出功率，所以输入功率增大，故D错误；故选A.‎ 点睛：根据图象准确找出已知量，是对学生认图的基本要求，准确掌握理想变压器的特点及电压、电流比与匝数比的关系，是解决本题的关键．‎ ‎9、因为P1＝P2＝ΔP＋P3，且P3＝P4，由于P4增大，则T2次级电流变大，则初级电流也变大， 可知ΔP、 P3及P1、P2均变大，选项A正确，选项B错误；U2＝U1，U1一定，所以U2不变，选项CD错误．故选A.‎ 点睛：明确远距离输电和理想变压器基本原理，知道理想变压器的输入功率与输出功率相等．输电线上的损失功率与其电流的平方成正比；搞清楚各个环节的能量关系．‎ ‎10、试题分析：解答这类问题的思路是：根据ab棒切割磁感线产生感应电流，在右边线圈中产生变化磁场，产生的变化的磁场在左边线圈中产生感应电流，根据楞次定律判断感应电流方向和磁场变化之间的关系．‎ 导体棒ab向左匀加速移动时，根据右手定则，感应电流逐渐增大，感应电流的方向由a到b，根据安培定则，知在右边线圈中产生从上到下的磁场，则在左侧线框中产生从下到上的磁场且不断增强，根据楞次定律，通过电流计的电流方向由d到c，A正确；与上相反，可知导体棒ab向左匀减速移动时，根据右手定则，感应电流逐渐减小，感应电流的方向由a到b，根据右手螺旋定则，在右边线圈中产生从下到上的磁场，则在左侧线框中产生从上到下的磁场且不断减弱，根据楞次定律，通过电流计的电流方向由c到d，B错误；根据等效原理可知：向右加速运动时，通过电流计的电流方向由c到d；向右减速移动时，通过电流计的电流方向由d到c，C错误D正确．‎ ‎11、A、由左手定则可得安培力方向沿斜面向上，若安培力较大，使得导体棒受到的摩擦力方向沿斜面向下，则当增大电流过程中，安培力也随之增大，从而导致摩擦力也增大，所以A正确；‎ B、由左手定则可得安培力方向沿斜面向上，若安培力较小，使得导体棒受到的摩擦力方向沿斜面向上，则当增大电流过程中，安培力也随之增大，从而导致摩擦力先变小，当安培力的大小等于重力沿斜面向下的分力时，此时导体棒不受到摩擦力作用，当继续增大电流时，出现摩擦力方向向下，从而随着电流增大，导致摩擦力大小增大，所以B正确，CD错误。‎ 点睛：考查左手定则及学会对物体进行受力分析，并根据受力情况来确定静摩擦力．值得注意的是此处的静摩擦力方向是具有确定性，从而导致答案的不唯一性。‎ ‎12、试题分析：线圈平面垂直处于匀强磁场中，当磁感应强度随着时间均匀变化时，线圈中的磁通量发生变化，从而导致出现感应电动势，产生感应电流．由楞次定律可确定感应电流方向，由法拉第电磁感应定律可求出感应电动势大小，运用功率与电量的表达式，从而即可求解．‎ 由图可知，穿过线圈的磁通量变大，由楞次定律可得：线圈产生的感应电流逆时针，故A错误；根据法拉第电磁感应定律，可知，磁通量的变化率恒定，所以电动势恒定，则电阻两端的电压恒定，B错误；由法拉第电磁感应定律，由闭合电路欧姆定律，可知电路中的电流为，所以线圈电阻r消耗的功率，C正确；前4s内通过R的电荷量，D正确．‎ ‎13、将交流与直流通过阻值都为R的电阻，设直流电流为I，则根据有效值的定义有：‎ ‎42R×1+22R×1=I2R×2；解得：I= A.‎ ‎14、灯泡正常发光说明副线圈输出电压、功率：U2=12V，P2=100W 在理想变压器中： ‎ 所以原线圈输入电压即电压表读数： ‎ 由变压器功率关系可知，变压器输入功率：P1=P2=100W 所以电流表读数： ‎ 点睛：本题考查的是学生读图的能力，根据图象读出交流电的最大值和周期，根据电压和匝数之间的关系即可求得．‎ ‎15、0～2 s，ΔΦ1＝2 Wb，‎ E1＝n＝10×V＝10 V；‎ ‎2～6 s，ΔΦ2＝0，E2＝0；‎ ‎6～8 s，ΔΦ3＝－2 Wb－2 Wb＝－4 Wb，‎ E3＝n＝10×V＝20 V.‎ 点睛：本题关键是记住法拉第电磁感应定律，根据其公式E=N列式求解即可，求解磁通量变化量时注意磁通量的方向．‎ ‎16、试题分析：（1）由图象得：T＝4．0×10－2s ‎（2）由图象得：电流最大值为Imax＝2A 电流的有效值 外界对线圈做的功为 考点：交流电的有效值；电功 ‎【名师点睛】解决本题的关键是能从i-t图象中得出电流的最大值、周期，以及知道峰值与有效值的关系；求解电功和电功率都要用有效值。‎ ‎17、试题分析：（1）根据法拉第电磁感应定律，则有：；‎ ‎（2）根据楞次定律，垂直向里的磁通量增加，则电流方向是逆时针方向；‎ 依据闭合电路欧姆定律，则有：‎ ‎（3）根据欧姆定律，则有：；‎ 考点：考查了楞次定律，法拉第电磁感应 ‎【名师点睛】由楞次定律来判定感应电流方向，由法拉第电磁感应定律来求出感应电动势大小．当然本题还可求出电路的电流大小，及电阻消耗的功率．同时磁通量变化的线圈相当于电源．‎ ‎18、试题分析：（1）对ef杆，由牛顿第二定律有 mgsinθ－BIL＝ma 又，所以有 当加速度a为零时，速度v达到最大，速度最大值 ‎（2）根据能量守恒定律有 mgxsinθ＝mvm2＋Q总 由公式Q＝I2Rt，可得 又QR＋Qr＝Q总 解得 由法拉第电磁感应定律有 又由闭合电路的欧姆定律有 解得。‎ 考点：法拉第电磁感应定律；闭合电路的欧姆定律 ‎【名师点睛】对于电磁感应的综合问题要做好电流、安培力、运动、功能关系这四个方面的分析，同时这类问题涉及知识点多，容易混淆，要加强练习，平时注意知识的理解与应用。‎