甘肃省白银市靖远第一中学2020学年高二物理下学期期中试题（含解析）

甘肃省白银市靖远第一中学2020学年高二物理下学期期中试题（含解析）

‎2020学年甘肃省白银市靖远一中高二（下）期中物理试卷 ‎ 一、单选题 ‎1.如图所示，空间分布着宽为L，垂直于纸面向里的匀强磁场．一金属线框从磁场左边界匀速向右通过磁场区域．规定逆时针方向为电流的正方向，则感应电流随位移变化的关系图（i-x）正确的是（　　）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ 在0-L过程：由楞次定律判断可知，感应电流 方向沿逆时针方向，为正值；感应电动势大小为E1=BLv，感应电流大小为 ；在L‎-2L过程：由楞次定律判断可知，感应电流的方向沿逆时针方向，为正值；感应电动势大小为E2=2BLv，感应电流大小为 ；在‎2L-3L过程：由楞次定律判断可知，感应电流的方向沿顺时针方向，为负值；感应电动势大小为E3=3BLv，感应电流大小为 ．故B正确．故选B.‎ ‎2.如图所示，质量为m半圆轨道小车静止在光滑的水平地面上，其水平直径AB长度为2R，现将质量也为m的小球从距A点正上方h0高处由静止释放，然后由A点经过半圆轨道后从B冲出，在空中能上升的最大高度为（不计空气阻力），则（   ）‎ A. 小车向左运动最大距离为 B. 小球和小车组成的系统机械能守恒 C. 小球第二次能上升的最大高度 D. 小球第二次离开小车在空中运动过程中，小车处于静止状态 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A项：小球与小车组成的系统在水平方向所受合力为零，水平方向动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒得： ，即有，解得小车的位移为：x=R，故A错误；‎ B项：小球第一次在车中运动的过程中，由动能定理得：，由此可知小球和小车组成的系统机械能不守恒，故B错误；‎ C项：小球第一次在车中运动的过程中，由动能定理得：，解得：，即小球第一次在车中运动损失的机械能为，由于小球第二次在车中运动时，对应位置处速度变小，因此小车给小球的弹力变小，摩擦力变小，摩擦力做功小于，机械能损失小于所以小球第二次离开小车时，能上升的高度大于：，故C错误；‎ D项：由水平方向动量守恒可知，小球第二次离开小车在空中运动过程中，小球水平方向速度为零，所以小车的速度也为零，故D正确。‎ 故选：D。‎ ‎3.如图所示，长为L的金属导线弯成一圆环，导线的两端接在电容为C的平行板电容器上，P、Q为电容器的两个极板，磁场垂直于环面向里，磁感应强度以B＝B0＋kt(k>0)随时间变化，t＝0时，P、Q两板电势相等，两板间的距离远小于环的半径，经时间t，电容器Q板(　　)‎ A. 不带电 B. 所带电荷量与t成正比 C. 带正电，电荷量是 D. 带负电，电荷量是 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 由楞次定律可判断如果圆环闭合，感应电流方向为逆时针方向，所以圆环作为一个电源，P是负极，所以P板带负电，Q板带正电。根据法拉第电磁感应定律有：，所以有：，故C正确。‎ ‎4.一正弦交流电的电流随时间变化的规律如图所示．由图可知(　　)‎ A. 该交流电的电流瞬时值的表达式为i＝2sin (100πt)A B. 该交流电的频率是25 Hz C. 该交流电的电流有效值为A D. 若该交流电流通过R＝10 Ω的电阻，则电阻消耗的功率是40W ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A.根据图像可求得周期，所以角速度，所以瞬时值表达式，A错误 B.交流电频率，B正确 C.正弦交流电有效值，C错误 D.根据焦耳定律：，D错误 ‎5.如图所示，理想变压器原线圈输入电压u=Umsinωt，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器．V1和 V2是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示；A1 和A2 是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示．下列说法正确的是（　　）‎ A. 和表示电流的瞬时值 B. 和表示电压的最大值 C. 滑片P向下滑动过程中，不变、变大 D. 滑片P向下滑动过程中，变小、变小 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】在交流电中电表显示的都是有效值，故AB错误；滑片P向下端滑动过程中，电阻减小，电压不变即U2不变，则I2变大，输出功率变大，输入功率变大，输入电压不变，所以I1变大，故C正确，D错误。‎ ‎6.先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电．第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化（如图甲所示）；第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示．若甲、乙图中的U0、T所表示的电压、周期值是相同的，则以下说法正确的是（　　）‎ A. 第一次，灯泡两端的电压有效值是 B. 第二次，灯泡两端的电压有效值是 C. 第一、第二次，灯泡的电功率之比是2：9‎ D. 第一、第二次，灯泡的电功率之比是1：5‎ ‎【答案】AD ‎【解析】‎ 试题分析：对于正弦式电流的有效值，由甲图读出电压的最大值，求出有效值．对于乙图，根据有效值的定义，求出有效值．功率的公式，用有效值求出电功率之比．‎ 第一次灯泡两端的电压有效值为，设第二次电压的有效值为 ‎，根据有效值的定义，则有，解得，故A正确，B错误；由功率的公式得，灯泡的电功率之比是，故C错误，D正确．‎ ‎7.如图所示的电路中，P、Q为两相同的灯泡，L的电阻不计，则下列说法正确的是（　　）‎ A. S断开瞬间，P立即熄灭，Q过一会儿才熄灭 B. S接通瞬间，P、Q同时达到正常发光 C. S断开瞬间，通过P的电流从左向右 D. S断开瞬间，通过Q的电流与原来方向相同 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A.S断开瞬间，由于电感线圈存在，阻碍电流减小，且此时P、Q连成一个回路，所以P、Q都是缓慢熄灭，A错误 B.S接通瞬间，P支路直接达到正常发光，Q支路由于电感存在，阻碍电流增大，电流缓慢增大，Q为缓慢变亮，B错误 CD.S断开瞬间，电感阻碍电流减小，此时P、Q连成一个回路，Q支路感应电流与原电流方向一致，从左向右，但通过P支路的是从右向左，C错误D正确 ‎8.如图所示，先后以速度v1和v2匀速把一矩形线圈水平拉出有界匀强磁场区域，v1=2v2，则在先后两种情况下（　　）‎ A. 线圈中的感应电动势之比为：：2‎ B. 线圈中的感应电流之比为：：1‎ C. 线圈中产生的焦耳热之比：：1‎ D. 通过线圈某截面的电荷量之比：：1‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】因为v1=2v2，根据E=BLv，知感应电动势之比2：1，故A错误；感应电流 ，由于v1=2v2，则感应电流之比为2：1，故B错误；v1=2v2，知时间比为1：2，根据Q=I2Rt，知热量之比为2：1，故C正确；根据，两种情况磁通量的变化量相同，所以通过某截面的电荷量之比为1：1．故D错误；‎ ‎9.如图5甲所示，两个闭合圆形线圈A、B的圆心重合，放在同一水平面内，线圈A中通以如图5乙所示的变化电流，t＝0时电流方向为顺时针(如图中箭头所示)．在t1～t2时间内，对于线圈B，下列说法中正确的是 (　　)‎ A. 线圈B内有顺时针方向的电流，线圈有扩张的趋势 B. 线圈B内有顺时针方向的电流，线圈有收缩的趋势 C. 线圈B内有逆时针方向的电流，线圈有扩张的趋势 D. 线圈B内有逆时针方向的电流，线圈有收缩的趋势 ‎【答案】A ‎【解析】‎ 在t1～t2时间内，通入线圈A中的电流是正向增大的，即逆时针方向增大的，其内部会产生增大的向外的磁场，穿过B的磁通量增大，由楞次定律可判定线圈B中会产生顺时针方向的感应电流．线圈B中电流为顺时针方向，与A中的电流方向相反，有排斥作用，故线圈B将有扩张的趋势．综上所述，A项正确．‎ 二、多选题 ‎10.如图所示的电路中，L为一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D1、D2是两个完全相同的灯泡，E是一内阻不计的电源。t=0时刻，闭合开关S，经过一段时间后，电路达到稳定，t1时刻断开开关S．I1、I2分别表示通过灯泡D1和D2的电流，规定图中箭头所示的方向为电流正方向，以下各图中能定性描述电流I随时间t变化关系的是（　　）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】AC ‎【解析】‎ A、电键闭合时，电感阻碍电流变化，L为一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，所以电感的阻碍慢慢减小，即流过电感的电流增大，所以慢慢减小，最后稳定时电感相当于一根导线，为0，电感阻碍自身电流变化，产生的感应电流流过电灯，其方向与规定图示流过电灯的方向相反， 慢慢减小最后为0，故A正确，B 错误；‎ C、电键闭合时，电感阻碍电流变化，L为一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，电感的阻碍慢慢减小，即流过电感的电流增大，所以慢慢增大，最后稳定，断开电键，原来通过的电流立即消失，故C正确，D错误。‎ 点睛：解决本题的关键掌握电感对电流的变化起阻碍作用，电流增大，阻碍其增大，电流减小，阻碍其减小。‎ 三、填空题 ‎11.磁电式仪表的线圈通常用铝框作骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是________(填“防止”或“利用”)涡流而设计的，起________(填“电磁阻尼”或“电磁驱动”)的作用．‎ ‎【答案】【小题1】利用 ‎【小题2】电磁阻尼 ‎【解析】‎ ‎【详解】磁电式仪表通过给线圈通电，使其在磁场中发生偏转来带动指针偏转，进而指示示数。由于为了能够准确指示示数，导线框转动时的摩擦要尽可能的减小。这就造成了，线圈在通电转动幅度比较大，在示数比较大的时候，很容易损坏指针。并且线圈还会来回摆动，停止下来需要的时间比较长，造成使用上的不便。因此，利用吕制导线框在磁场中转动时，由于电磁感应产生的感应电流受到磁场的作用，而产生阻尼作用，防止指针过快偏转和来回摆动。故而，填写“利用”和“电磁阻尼”。‎ ‎【点睛】在学过的测量工具或设备中，每个工具或设备都有自己的制成原理，‎ 对不同测量工具的制成原理，是一个热点题型，需要重点掌握，同时理解电磁阻尼的原理。‎ 四、实验题探究题 ‎12.图为“研究电磁感应现象”的实验装置。‎ ‎（1）将图中所缺的导线补接完整_________。‎ ‎（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，那么合上电键后可能现的情况有：（选填“左偏”、“右偏”或“不偏”）‎ ‎①将原线圈迅速插入副线圈时，灵敏电流计指针将______。‎ ‎②原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，灵敏电流计指针______。‎ ‎【答案】 (1). （1）如图所示； (2). （2）右偏； (3). 左偏 ‎【解析】‎ ‎【详解】（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）在闭合电键时，穿过线圈的磁通量增加，灵敏电流计的指针向右偏了一下；‎ ‎①闭合开关，将原线圈迅速插入副线圈时，穿过线圈的磁通量增加，灵敏电流计指针将右偏。‎ ‎②原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，电阻变大，电流减小，则穿过线圈的磁通量减少，灵敏电流计指针左偏。‎ 五、计算题 ‎13.如图所示，边长为L、匝数为n的正方形金属线框，它的质量为m、电阻为R，用细线把它悬挂于一个有界的匀强磁场边缘．金属框的上半部处于磁场内，下半部处于磁场外，磁场随时间的变化规律为B=kt．求：‎ ‎（1）线框中的电流强度为多大？‎ ‎（2）t时刻线框受的安培力多大？‎ ‎【答案】（1）‎ ‎（2）‎ ‎【解析】‎ ‎（1）线框中的电动势，电流为 ‎（2）安培力为 ‎14.发电机输出功率为100kW，输出电压是250V，用户需要的电压是220V．输电线电阻为10Ω，若输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求：‎ ‎（1）在输电线路中设置的升，降压变压器原副线圈的匝数比．‎ ‎（2）用户得到的电功率是多少？‎ ‎【答案】（1）（2）96K0057x ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）输电线损耗功率：P线=100×4% kW=4kW 又P线=I22R线 输电线电流：I2=I3=20 A 原线圈中输入电流：‎ 所以 这样 U3=U2-U线=5000-20×10 V=4800 V 所以 ‎（2）用户得到的电功率即降压变压器的输出功率为 P用=P-P损=P（1-4%）=100×96% kW=96 kW ‎15.均匀导线制成的单匝正方形闭合线框abcd，每边长为L，总电阻为R，总质量为m。将其置于磁感强度为B的水平匀强磁场上方h处，如图所示。线框由静止自由下落，线框平面保持在竖直平面内，且cd边始终与水平的磁场边界平行。当cd边刚进入磁场时：求：‎ ‎（1）求线框中产生的感应电动势大小；‎ ‎（2）求cd两点间的电势差大小；‎ ‎（3）若此时线框加速度恰好为零，求线框下落的高度h所应满足的条件。‎ ‎【答案】（1）BL；（2）BL；（3）。‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）线框进入磁场前做自由落体运动，由机械能守恒定律得：‎ mgh=mv2，‎ cd边刚进入磁场时，产生的感应电动势：E=BLv，‎ 解得：E=BL；‎ ‎（2）此时线框中电流为：I=，‎ cd两点间的电势差：U=I=BL；‎ ‎（3）安培力：F=BIL=，‎ 根据牛顿第二定律有：mg-F=ma，由a=0‎ 解得下落高度满足：h=；‎ ‎16.如图所示，有一倾角α=37°的粗糙斜面，斜面所在空间存在一有界矩形匀强磁场区域GIJH，其宽度GI=HJ=L=‎0.5m．有一质量m=‎0.5Kg的“日”字形匀质导线框abcdef，从斜面上静止释放，释放时ef平行于GH且距GH为‎4L，导线框各段长 ab=cd=ef=ac=bd=ce=df=L=‎0.5m，线框与斜面间的动摩擦因数μ=0.25，ab、cd、ef三段的阻值相等、均为R=0.5Ω，其余电阻不计．已知ef边刚进入磁场时线框恰好做匀速运动，不计导线粗细，重力加速度g=‎10m/s2（sin37°=0.6，sin53°=0.8），求：‎ ‎（1）ef边刚进入磁场时的速度v ‎（2）匀强磁场的磁感应强度B ‎（3）线框从开始运动到ab边穿出磁场过程中ab边发的焦耳热为多少？‎ ‎【答案】（1）v=‎4m/s（2）B="1" T（3）1J ‎【解析】‎ 试题分析：（1）由动能定理，2分 得，v=‎4m/s 1分 ‎(2)当线框匀速运动时，对电路，E=BLv 1分 R总=R+1分 ‎1分 对线框，1分 解得，B="1" T 1分 ‎（3）当线框每条边切割磁感线时，等效电路都一样。所以ef和cd作为电源时 ‎1分 时间为,1分 ‎1分 当ab做为电源时，1分 时间为,1分 整个过程总热量，Q=Q1+Q2=1J 1分 考点：考查了导体切割磁感线运动 点评：本是电磁感应中常见的问题：导体在导轨上滑动的类型，从力和能两个角度研究．力的角度，关键是安培力的分析和计算．能的角度要把握涉及几种能、能量如何是转化的．‎