安徽省安庆市2020学年高二物理下学期期中试题（无答案）
2020学年度高二下学期期中考试
物理试卷
总分：100分 时间：100分钟
一． 选择题（每小题4分，共48分，其中第1-9题为单选，第10、11、12题为多选）
1．天文学家在太阳系之外发现了一颗可能适合人类居住的行星，该行星的质量是地球质量的5倍，直径是地球的1.5倍。如果有一天，某宇航员登上该行星后想探测一下其表面是否有磁场，他手边有一只灵敏电流表和一个小线圈，则下列推断正确的是（ ）
A．直接将电流表放于该行星表面，看是否有示数来判断磁场的有无
B．将电流表与线圈组成回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表无示数，则可判断该行星表面无磁场
C．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表有示数，则可判断该行星表面有磁场
D．将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈在某一平面内沿各个方向运动，如电流表无示数，则可判断该行星表面无磁场
2．按照节能、环保、经济的原则，应优先调度可再生、高效、清洁的机组发电，限制能耗高、污染重的小火电机组发电，但西部小型水力发电站是国家扶持之列。已知某小型水力发电站的发电机有稳定的输出电压。它发出的电先通过电站附近的升压变压器升压，然后通过输电线路把电能输送到远处用户附近的降压变压器，经降低电压后再输送至各用户。设变压器都是理想的，那么在用电高峰期，随用电器电功率的增加将导致（ ）
A．发电机的输出电流变小
B．高压输电线路的功率损失变大
C．升压变压器次级线圈两端的电压变小
D．升压变压器次级线圈两端的电压变大
3．某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生交变电流的图象如图所示，由图中信息可以判断（ ）
A．在A和C时刻线圈处于中性面位置
B．在B和D时刻穿过线圈的磁通量为零
C．从A→D时刻线圈转过的角度为
D．若从O→D时刻历时0.02 s，则在1s内交变电流的方向改变100次
4．一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈．通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副线圈．在a、b间输入电压为U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2，在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中
A．U2>U1，U2降低 B．U2>U1，U2升高
C． U2
Uc，金属框中无电流
B. Ub >Uc，金属框中电流方向沿a-b-c-a
C .Ubc=-1/2Bl²ω，金属框中无电流
D. Ubc=1/2Bl²w，金属框中电流方向沿a-c-b-a
7．如图所示，abcd为水平放置的平行“”形光滑金属导轨，间距为l。导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导轨电阻不计。已知金属杆MN倾斜放置，与导轨成角，单位长度的电阻为r，保持金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动（金属杆滑动过程中与导轨接触良好）。则
A．电路中感应电动势的大小为
B．电路中感应电流的大小为
C．金属杆所受安培力的大小为
D．金属杆的热功率为
8．一理想变压器的原线圈连接一只交流电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q调节，如图所示。在副线圈输出端连接了定值电阻和滑动变阻器R，在原线圈上加一电压恒为U的交流电，则 ( )
①保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变大；
②保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变小；
③保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变大；
④保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变小。
A．②③ B.①③ C．②④ D.①④
9．如图所示，LOO'L'为一折线，它所形成的两个角∠LOO'和∠OO'L'均为。折线的右边有一匀强磁场，其方向垂直OO'的方向以速度v做匀速直线运动，在t=0时刻恰好位于图中所示的位置。以逆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-时间（I-t）关系的是（时间以l/v为单位）（ ）
10．将一个半径为10cm的100匝圆形金属线框置于匀强磁场中，线框平面与磁场方向垂直，线框总电阻为3.14Ω。规定如图甲所示电流的方向为感应电流的正方向，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示。则（ ）
A．0～1s内，感应电流的方向为正
B．1s～3s内，感应电流的方向为负
C．0～1s内，感应电流的大小为4A[
D．线框中感应电流的有效值为A
11.如图，M为半圆形导线框，圆心为OM；N是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为ON；两导线框在同一竖直面（纸面）内；两圆弧半径相等；过直线OMON的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面。现使线框M、N在t=0时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面、且过OM和ON的轴，以相同的周期T逆时针匀速转动，则
A.两导线框中均会产生正弦交流电
B.两导线框中感应电流的周期都等于T
C.在时，两导线框中产生的感应电动势相等
D.两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等
12.如图所示，电阻不计，间距为L的光滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中，导轨左端接一定值电阻R。质量为m、电阻为r的金属棒MN置于导轨上，受到垂直于金属棒的水平外力F的作用由静止开始运动，外力F与金属棒速度v的关系是F=F0+kv（F0、k是常量），金属棒与导轨始终垂直且接触良好。金属棒中感应电流为i，受到的安培力大小为FA，电阻R两端的电压为UR，感应电流的功率为P，它们随时间t变化图像可能正确的有（ ）
二．填空题（每空2分，共12分）
13.下图是某实验小组在研究磁通量变化时感应电流方向实验中的部分操作示意图，图甲所示是电流通过灵敏检流计时指针的偏转情况，图乙是磁铁从线圈中抽出时灵敏检流计指针的偏转情况．当磁铁向上抽出时，检流计中指针是______偏（填“左”或“右”）；继续操作如图丙所示，判断此时条形磁铁的运动是________线圈（填“插入”或“抽出”）
14．如图所示是测量通电螺线管A内部磁感应强度B及其与电流I关系的实验装置。将截面积为S、匝数为N的小试测线圈P置于螺线管A中间，试测线圈平面与螺线管的轴线垂直，可认为穿过该试测线圈的磁场均匀。将试测线圈引线的两端与冲击电流计D相连。拨动双刀双掷换向开关K，改变通入螺线管的电流方向，而不改变电流大小，在P中产生的感应电流引起D的指针偏转。
（1）将开关合到位置1，待螺线管A中的电流稳定后，再将K从位置1拨到位置2，测得D的最大偏转距离为，已知冲击电流计的磁通灵敏度为,
，式中为单匝试测线圈磁通量的变化量。则试测线圈所在处磁感应强度B＝ ；若将K从位置1拨到位置2的过程所用的时间为，则试测线圈P中产生的平均感应电动势 。
（2）调节可变电阻R，多次改变电流并拨动K，得到A中电流I和磁感应强度B的数据，见下表，由此可得、螺线管A内部磁感应强度B和电流I的关系为B＝ 。
（3）（多选题，）为了减小实验误差，提高测量的准确性，可采取的措施有（ ）
A．适当增加试测线圈的匝数N
B．适当增大试测线圈的横截面积S
C．适当增大可变电阻R的阻值
D．适当延长拨动开关的时间
三．计算题（共40分，其中第15、16题8分，第17、18题12分）
15. 如图所示，一个边长L=10 cm，匝数N=100匝的正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴匀速转动，磁感应强度B = 0.50 T，角速度rad/s，外电路电阻R=4. 0Ω，线圈内阻r=1. 0Ω。
（1）求线圈转动的周期和感应电动势的最大值；
（2）写出线圈由图中所示位置开始计时时，感应电动势的瞬时表达式；
（3）求交流电压表的示数。
16．发电机输出功率为100 kW，输出电压是250 V，用户需要的电压是220 V
，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%，试求输电线路中设置的升、降压变压器原副线圈的匝数比。
17．如图所示，两根足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距L＝1 m，导轨平面与水平面夹角α＝30°，导轨电阻不计．磁感应强度B＝1.0 T的匀强磁场垂直导轨平面向下，金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量m＝0.01 kg、电阻不计．定值电阻R1＝30 Ω，电阻箱电阻调到R2＝120 Ω，电容C＝0.01 F，取重力加速度g＝10 m/s2.现将金属棒由静止释放．
(1) 在开关接到1的情况下，求金属棒下滑的最大速度．
(2) 在开关接到1的情况下，当R2调至30 Ω后且金属棒稳定下滑时，R2消耗的功率为多少？
(3) 在开关接到2的情况下，求经过时间t＝2.0 s时金属棒的速度．
18．如图所示，光滑绝缘水平面上放置一均匀导体制成的正方形线框abcd，线框质量为m，电阻为R，边长为L．有一方向竖直向下的有界磁场，磁场的磁感应强度为B，磁场区宽度大于L，左边界与ab边平行．线框在水平向右的拉力作用下垂直于边界线穿过磁场区．
（1）若线框以速度v匀速穿过磁场区，求线框在离开磁场时ab两点间的电势差；
（2）若线框从静止开始以恒定的加速度a运动，经过t1时间ab边开始进入磁场，求cd边将要进入磁场时刻回路的电功率；
（3）若线框以初速度v0进入磁场，且拉力的功率恒为P0．经过时间T，cd边进入磁场，此过程中回路产生的电热为Q．后来ab边刚穿出磁场时，线框速度也为v0，求线框穿过磁场所用的时间t．
