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 14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 的 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 的 的 【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（ ） 2π 100πrad/sT ω = = 200sin100πe t= 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】 A 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． P 2 4 2A 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 3 4 1 4 21 2mgH mv= 2v gH= 21 32 ( ) 22 2 4 vQ mg L H m mgL mgH= + − = +（ ） 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：E m=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 0.1t s= 0.3t s= 0.2t s= 0.4t s= 0.4t s= 3.14 /Wb s 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（ ） 1 4E Bavπ= E Bav= 21 12 2 4 B a E Bavat v π π ⋅∆Φ= = =∆ E BLv= 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 311cos VRu tπ= 311cos100 VRu tπ= 220V 2 mUU = = 1.1AUI R = = 2 100 (rad/s)w T π π= = 311cos100 VRu tπ= 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 (3). 左 【解析】 【详解】(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 38 10 Wb−× 21.6 10 Wb−× 2 31.6 10 850 V 41 0 . 1 V0E n t − −∆Φ= = × − ×× =∆ 4 A 0.2A20 EI 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 0.3 F，则电容器中储存多少电荷量？ 的 100V 45 2V 45W m ab bcE nBS nB l lω ω= = ⋅ m 100VE = 2 2 45 2V mE U RR r = =+ 2 2 245 2( ) ( ) 90W 45W90 UP I R RR = = = × = 1 3 μ 【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 0.2A 84 10 C−× 0.1 0.4 5V 0.2VE BLv= = × × = 1 2 1 2 1R RR R R R = + = Ω+总 0.2AE RI = = 总 2 20.2 V V3 15U IR= = × = 6 820.3 10 C 4 10 C15Q CU − −= = × × = ×