2017-2018学年河北省邢台市第一中学高二上学期第四次月考物理试题 解析版

2017-2018学年河北省邢台市第一中学高二上学期第四次月考物理试题 解析版

河北省邢台市第一中学2017-2018学年高二上学期第四次月考物理试题 一、选择题 ‎1. 关于感应电流，下列说法正确的有(　 　)‎ A. 只要穿过闭合电路的磁通量不为零，闭合电路中就有感应电流产生 B. 穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管内一定有感应电流产生 C. 线圈不闭合时，即使穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中也没有感应电流 D. 只要闭合电路在磁场中做切割磁感线运动，电路中就一定有感应电流产生 ‎【答案】C ‎【解析】穿过闭合电路的磁通量不为零，但是磁通量不一定是变化的，故闭合电路中不一定有感应电流产生，选项A错误；只有穿过闭合的螺线管的磁通量发生变化时，螺线管内才一定有感应电流产生，选项B错误； 线圈不闭合时，即使穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中也没有感应电流，选项C正确； 只要闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动，电路中就一定有感应电流产生，选项D错误；故选C.‎ ‎2. 如图所示，在国庆60周年阅兵盛典上，我国预警机“空警-2000”在天安门上空时机翼保持水平，以120m/s的速度自东向西飞行．该机的翼展（两翼尖之间的距离）为50m，北京地区地磁场的竖直分量向下，大小为4.5×10-5T，则（　　）‎ A. 两翼尖之间的电势差为0‎ B. 两翼尖之间的电势差为2.7V C. 飞行员左方翼尖的电势比右方翼尖的电势高 D. 飞行员左方翼尖的电势比右方翼尖的电势低 ‎【答案】C ‎【解析】A、由可得，两翼尖间的电势差为：，故AB错误； ‎ C、由右手定则可知，电路中若有感应电流，其方向自右向左，因飞机此时作为电源处理，故电势应为左方向高，故C正确，D错误；‎ 点睛：在没有电流的情况下，也可由右手定则判断电势的高低；四指所指的方向为高电势处；注意右手定则和左手定则的区别。‎ ‎3. 如图所示，金属导轨上的导体棒ab在匀强磁场中沿导轨做下列哪种运动时，线圈c向右摆动 （ ）‎ A. 向右或向左做减速运动 B. 向右或向左做匀速运动 C. 向右或向左做加速运动 D. 只能向右做匀加速运动 ‎【答案】A ‎【解析】导体棒ab向右做减速运动时，根据右手定则判断得到，ab中产生的感应电流方向从a→b，感应电流减小，螺线管产生的磁场减弱，穿过c的磁通量减小，根据楞次定律得知，c中产生顺时针方向（从左向右看）的感应电流，右侧相当于N极，螺线管左侧是S极，则线圈c被螺线管吸引；同理可知，导体棒ab向左做减速运动时，线圈c被螺线管吸引．故A正确；导体棒ab向右做匀速运动，或向左做匀速运动时，ab中产生的感应电流不变，螺线管产生的磁场是稳定的，穿过c的磁通量不变，c中没有感应电流，C不动．故B错误．导体棒ab向右做加速运动时，根据右手定则判断得到，ab中产生的感应电流方向从a→b，感应电流增大，螺线管产生的磁场增强，穿过c的磁通量增大，根据楞次定律得知，c中产生逆时针方向（从左向右看）的感应电流，右侧相当于S极，螺线管左侧是S极，则线圈c被螺线管排斥；同理可知，导体棒ab向左做加速运动时，线圈c被螺线管排斥．故CD错误．故选A.‎ 点睛：本题运用右手定则、安培定则和楞次定律按步就班进行分析的，也可以直接根据楞次定律进行判断：线圈c被螺线管吸引时，磁通量将要增大，说明原来的磁通量减小，导体棒必定做减速运动．‎ ‎4. 用一根横截面积为S、电阻率为p的硬质导线做成一个半径为r的圆环，ab为圆环的一条直径，如图所示。在ab 的左侧存在一个匀强磁场，磁场方向垂直圆环所在平面，磁感应强度大小随时间变化的关系为B =B0+kt，其中磁感应强度的初始值为B0 , 方向垂直纸面向里，且k<0,则（ ）‎ A. 圆环中产生逆时针方向的电流 B. 圆环具有扩张且向右运动的趋势 C. 圆环中产生恒定的感应电流 D. 图中a、b两点间的电势差 ‎【答案】C ‎【解析】A、磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小随时间的变化率，说明B减少，穿过圆环的磁通量减少，由楞次定律判断可知：圆环中产生的感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，故感应电流方向沿顺时针方向，故A错误；‎ B、穿过圆环的磁通量减少，由楞次定律可知，圆环为了阻碍磁通量的减少，圆环应有扩展的趋势，且向左运动的趋势，故B错误；‎ C、根据题意，，则感应电动势恒定，由于电阻恒定，故感应电流恒定，故选项C正确；‎ D、由法拉第电磁感应定律得，圆环的电阻，则感应电流大小为，则图中a、b两点间的电压，故D错误。‎ 点睛：本题考查楞次定律及法拉第电磁感应定律的应用，注意正确应用楞次定律的两种描述；同时还要注意求磁通量时，面积应为有效面积，本题中不能当作圆的面积来求，而是圆中含有磁通量的部分面积。‎ ‎5. 如图所示，MN、PQ 为两条平行的水平放置的金属导轨,左端接有定值电阻R，金属棒ab 斜放在两导轨之间,与导轨接触良好,磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面,设金属棒与两导轨接触点之间的距离为L，金属棒与导轨间夹角为60°,以速度v 水平向右匀速运动，不计导轨和棒的电阻,则流过金属棒中的电流为( )‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】试题分析：当金属棒以速度v水平向右匀速运动，金属棒切割磁感线，产生感应电动势和感应电流，金属棒有效的切割长度为，求出感应电动势，由闭合电路欧姆定律求出电流．当金属棒以速度v水平向右匀速运动，金属棒切割磁感线，产生感应电动势和感应电流，金属棒有效的切割长度为，ab中产生的感应电动势为，通过R的电流为，C正确．‎ ‎6. 如图所示，空间存在一垂直于纸面的匀强磁场，在纸面内，一正三角形的导体线框沿着垂直于磁场边界的虚线匀速穿过磁场区域。已知虚线垂直于 AB 边， 且正三角形的高为磁场宽度的两倍。从 C 点进入磁场开始计时，以电流沿逆时 针方向为正。关于线框中感应电流 i 随时间 t 变化的关系，下列四幅图可能正确 的是（ ） ‎ ‎ ‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】设线框进入磁场的速度为v,线框进入磁场过程,切割磁感线的有效长度：L=2vttan30∘，‎ 线框切割磁感线,产生感应电动势E=BLv=2Bv2ttan30∘,感应电流：i=E/R=BLv/R=，i与t成正比，线圈在进磁场的过程中，磁通量增加，根据楞次定律可知，感应电流的方向为ABCA方向，为正；‎ 在出磁场的过程中，磁通量减小，根据楞次定律知，感应电流的方向为ACBA，为负。‎ 在线圈进入磁场的前一半的过程中，切割的有效长度均匀增大，感应电动势均匀增大，则感应电流均匀增大，‎ 在线圈进入磁场的后一半过程中，切割的有效长度不变，感应电动势不变，则感应电流不变；‎ 在线圈出磁场的后一半的过程中，切割的有效长度均匀增大，感应电流均匀增大，方向反向。故A正确，BCD错误。‎ 故选：A.‎ 点睛：先根据楞次定律判断感应电流的方向，分析有效切割长度的变化，再结合切割产生的感应电动势公式判断感应电动势的变化，从而结合闭合电路欧姆定律判断感应电流的变化．‎ ‎7. 一个面积S＝4×10－2 m2、匝数n＝100的线圈放在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，磁感应强度B随时间t变化的规律如图所示，则下列判断正确的是(　　)‎ A. 在开始的2 s内穿过线圈的磁通量变化率等于8 Wb/s B. 在开始的2 s内穿过线圈的磁通量的变化量等于零 C. 在开始的2 s内线圈中产生的感应电动势等于8 V D. 在第3 s末线圈中的感应电动势等于零 ‎【答案】C ‎【解析】A、由图象的斜率求得：，‎ 因此有：，故A错误； B、开始的内穿过线圈的磁通量的变化量不等于零，故B错误； C、根据法拉第电磁感应定律得：，可知它们的感应电动势大小为，故C正确； D、由图看出，第末线圈中的磁通量为零，但磁通量的变化率不为零，感应电动势也不等于零，故D错误。‎ 点睛：本题中磁感应强度均匀增大，穿过线圈的磁通量均匀增加，线圈中产生恒定的电动势，由法拉第电磁感应定律求出感应电动势，是经常采用的方法和思路。‎ ‎8. 如图所示是圆盘发电机的示意图；铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触。若铜盘半径为L，匀强磁场的磁感应强度为B，回路的总电阻为R，从左往右看，铜盘以角速度ω沿顺时针方向匀速转动。则 （ ）‎ A. 由于穿过铜盘的磁通量不变，故回路中无感应电流 B. 回路中感应电流大小不变，为 C. 回路中有方向不断变化的感应电流 D. 回路中感应电流方向不变，为D→C→R→D ‎【答案】B ‎【解析】A、圆盘在外力作用下切割磁感线，从而产生感应电动势，出现感应电流，故A错误；‎ B、根据法拉第电磁感应定律，则有，所以产生的电动势大小不变，感应电流大小不变，即为，故B正确；‎ C、根据右手定则可知，电流从D点流出，流向C点，因此电流方向为从D向R再到C，即为，故CD错误。‎ 点睛：本题是右手定则和法拉第电磁感应定律的综合应用，注意切割磁感线相当于电源，内部电流方向是从负极到正极，所以C处的电势比D处低。‎ ‎9. 如图所示，在平行于水平地面的有理想边界的匀强磁场上方，有三个大小相同的，且用相同的金属材料制成的正方形线框，线框平面与磁场方向垂直。A线框有一个缺口，B、C线框都闭合，但B线框导线的横截面积比C线框大。现将三个线框从同一高度由静止开始同时释放，下列关于它们落地时间说法正确的是（ ）‎ A. 三个线框同时落地 B. 三个线框中，A线框最后落地 C. B线框在C线框之后落地 D. B线框和C线框在A线框之后同时落地 ‎【答案】D ‎【解析】A、线圈进入磁场后，不产生感应电流，线圈不受安培力作用，只受重力，加速度等于g；而B、C线圈是闭合的，进入磁场后，产生感应电流，线圈受到竖直向上的安培力作用，加速度小于g，则A线圈最先落地，故选项AB错误； C、设B、C线圈的边长为L，横截面积为S，电阻率为，密度为，质量为m，进入磁场后速度为v时加速度为a， 根据牛顿第二定律得：‎ ‎，‎ 可知加速度与横截面积S无关，所以B、C线圈同时落地，根据B、C的加速度小于A的加速度，可知，B线框和C线框在A线框之后同时落地，故选项C错误，选项D正确。‎ 点睛：A线圈有一个缺口，进入磁场后，不产生感应电流，不受安培力作用，只受重力，加速度等于g，而B、C线圈是闭合的，进入磁场后，产生感应电流，线圈受到竖直向上的安培力作用，根据牛顿第二定律研究BC加速度的关系，再分析下落时间的关系。‎ ‎10. 如图所示，电源的电动势为E，内阻忽略不计．A、B是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数较大的线圈，直流电阻不计．关于这个电路的说法中正确的是（ ）‎ A. 闭合开关，A灯立刻亮 B. 闭合开关，B灯立刻亮 C. 开关由闭合至断开，在断开瞬间，A灯闪亮一下再熄灭 D. 开关由闭合至断开，在断开瞬间，电流自左向右通过A灯 ‎【答案】A ‎【解析】A、开关闭合到电路中电流稳定的时间内，A灯立刻变亮，由于通过线圈电流要增大，磁通量增大，产生自感电动势，根据楞次定律可知，这个自感电动势将阻碍电流的增大，所以通过B灯的电流是逐渐增大的，故B灯逐渐变亮，故A正确，B错误；‎ C、开关处于闭合状态时，由于，而L是一个自感线圈，直流电阻不计，通过A灯的电流等于通过B灯的电流，在断开S瞬间，A灯中原来的电流消失，线圈产生自感电动势，给两灯提供瞬间电压，根据楞次定律可知，电路中的电流从B灯的电流值开始逐渐减小，所以此瞬间通过A灯的电流不变，只是从右向左流过A灯，所以A灯不会闪亮一下，而是以原先的亮度逐渐熄灭，故选项CD错误。‎ 点睛：当通过线圈的电流发生变化时，会产生感应电动势去阻碍线圈中电流的变化，但阻碍不等于阻止，就使其慢慢的变化，根据楞次定律，即可判定起电流的变化以及方向。‎ ‎11. 如图所示，用丝线悬挂闭合金属环，悬于O点，虚线左边有匀强磁场，右边没有磁场。由图所示的位置开始释放金属环，不考虑空气阻力，则下列说法正确的是（ ）‎ A. 金属环最终会停下来 B. 金属环会一直在摆动 C. 只有摆进或摆出磁场时会发热 D. 整个摆动过程一直发热 ‎【答案】AC ‎【解析】当金属环进入或离开磁场区域时磁通量发生变化，会产生电流，根据楞次定律得出感应电流的方向，从而阻碍线圈运动，即有机械能通过安培力做负功转化为内能；当环没有磁通量的变化时，无感应电流，只有重力做功，环的机械能守恒；据以上可知，环在运动过程中只有摆进或摆出磁场时有机械能转化为热能，所以最终静止；故BD错误，AC正确．故选AC．‎ 点睛：本题考查楞次定律的应用和能量守恒相合．注意楞次定律判断感应电流方向的过程，先确认原磁场方向，再判断磁通量的变化，感应电流产生的磁场总是阻碍原磁通量的变化．‎ ‎12. 如图所示，甲中bacd为导体做成的框架，其平面与水平面成θ角，质量为m的导体棒PQ与ab、cd接触良好，回路的电阻为R ‎，整个装置放于垂直框架平面的变化的磁场中，磁感应强度B的变化情况如图乙所示，PQ始终静止，则0~ts内，PQ受到的摩擦力的变化情况是（ 　）‎ A. f一直增大 B. f一直减小 C. f先减小后增大 D. f先增大后减小 ‎【答案】AC ‎【解析】根据法拉第电磁感应定律可知在线圈中产生恒定的感应电流，开始导体棒PQ受到沿导轨向上的安培力，若开始安培力小于导体棒重力沿导轨向下的分力mgsinθ，则摩擦力为：f=mgsinθ-F安，随着安培力的减小，摩擦力f逐渐逐渐增大，当安培力反向时，f=mgsinθ+F安，安培力逐渐增大，故摩擦力也是逐渐增大；若安培力大于mgsinθ，则摩擦力为：f=F安-mgsinθ，由于安培力逐渐减故，摩擦力逐渐减小，当F安=mgsinθ时，摩擦力为零并开始反向变为：f=mgsinθ-F安，随着安培力的变化将逐渐增大，故选AC．‎ ‎【点睛】正确分析清楚过程中安培力的变化是解题关键，本题也可用排除法，因为后来安培力沿导轨向下且逐渐增大，因此摩擦力最后一定逐渐增大．‎ ‎13. 如图甲所示，两根足够长，电阻不计的平行金属导轨相距1m，导轨平面与水平面的夹角为37°，下端接有阻值为1.5Ω的电阻R。虚线MN下侧有与导轨平面垂直、磁感应强度大小为0.4T的匀强磁场。现将金属棒ab从MN上方某处垂直导轨由静止释放，金属棒运动过程中始终与导轨保持良好接触，已知金属棒接入电路的有效阻值为0.5Ω，金属棒运动的速度-时间图像如图乙所示，取sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2，下列判断正确的是（ ）‎ A. 金属棒的质量为0.2kg B. 0--5s内系统产生的热量为20J C. 0---5s内通过电阻R的电荷量为5C D. 金属棒匀速运动时，ab两端的电压为1V ‎【答案】AC ‎【解析】 A、由图知，金属棒未进磁场前，‎ 进磁场后匀速运动，，联立两式，代入数据求得，，A正确；‎ B、由功能关系知：，v-t图象中面积表示位移，则x=，，代入上式得：，B错误；‎ C、由得：，C正确；‎ D、金属棒匀速运动时，ab两端的电压为：，D错误：‎ 故选AC。‎ ‎14. 如图所示，在光滑的水平面上方，有两个磁感应强度大小均为B，方向相反的水平匀强磁场，PQ为两个磁场的理想边界，磁场范围足够大。一个边长为a、质量为m、电阻为R的单匝正方形金属线框，以速度v垂直磁场方向从如图实线位置Ⅰ开始向右运动，当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中的位置Ⅱ时，线框的速度为。则下列说法正确的是（ ）‎ A. 在位置Ⅱ时线框中的电流为 B. 此过程中回路产生的电能为 C. 在位置Ⅱ时线框的加速度为 D. 此过程中通过导线横截面的电荷量为 ‎【答案】BD ‎【解析】A、回路中产生感应电动势为，感应电流为，故选项A错误；‎ B、根据能量守恒定律得到，此过程回路产生的电能为，故B正确；‎ C、左右两边所受安培力大小为，则加速度为，故C错误；‎ D、根据法拉第电磁感应定律：，此过程通过线框截面的电量为：‎ ‎，故D正确。‎ 点睛：本题是电磁感应与安培力、能量守恒定律等知识的综合，其中电磁感应过程中产生的电量，是重要推论，在推导的基础上加强记忆。‎ ‎15. 如图所示，金属杆a从离地高为0.8m处从静止开始沿弧形轨道下滑，轨道的水平部分有竖直向上磁感应强度为B的匀强磁场，水平轨道足够长，其上原来放一个金属杆b。已知杆a的质量为1kg，杆b的质量为3kg，不计一切摩擦，杆a、b的电阻之比为Ra:Rb =1:2，其余电阻不计，g取10m/s2,以下说法正确的是( )‎ A. a和b的最终速度都为零 B. b杆的最终速度为1m/s C. 整个过程b杆产生的热量为4J D. 整个过程产生的总热量为8J ‎【答案】CD ‎ ‎ 由能量守恒知，回路中产生的电能等于a、b系统机械能的损失，所以有： ，其中b杆中产生的热量为： ，选项C正确，D错误；故选BC. ‎ 点睛：本题是双杆在轨道滑动类型，分析两杆的运动情况，找到最终的运动状态是关键，其次要把握物理规律，系统的合外力为零，动量是守恒的．‎ 二、实验题 ‎16. 绕有线圈的铁芯直立在水平桌面上，铁芯上套着一个铝环，线圈与直流电源、电键相连，如图所示．线圈上端与电源正极相连，闭合电键的瞬间，铝环向上跳起．若保持电键闭合，则（______）‎ A. 铝环不断升高 ‎ B. 铝环停留在某一高度 C. 铝环跳起到某一高度后将回落 ‎ D. 如果电源的正、负极对调，观察到的现象不变 ‎【答案】CD ‎17. (1)如图所示的是“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.如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后线圈A迅速从线圈B中拔出时，电流计指针将___________（选填“向右偏”、“向左偏”或“不偏转”）.‎ ‎【答案】 (1). 图见解析 (2). 向左偏 ‎【解析】①将电源、电键、变阻器、小螺线管串联成一个回路，再将电流计与大螺线管串联成另一个回路，电路图如图所示．‎ ‎②如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，即当穿过线圈的磁通量增加时，灵敏电流计的指针右偏，那么合上开关后线圈A迅速从线圈B中拔出时，穿过线圈的磁通量减小，灵敏电流计的指针左偏；‎ 三、计算题 ‎18. 如图所示，一个n匝边长为L的正方形金属框，质量为m、电阻为R，用细线把它悬挂于一个有界磁场边缘，金属框上半部分处于磁场内，磁场随时间均匀变化，满足B=kt关系。已知细线能承受最大拉力为2mg，从t=0开始计时，求经过多长时间细线会被拉断.‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】要使细线拉断，此时有：T=2mg 由受力平衡得，T=mg+F 故：F=BIL=BL 而由法拉第电磁感应定律得： 磁感应强度变化规律为：B=kt 由以上整理得： ‎ ‎19. 如图所示，一矩形金属框架与水平面成角θ＝37°，宽L＝0.4 m，上、下两端各有一个电阻R0＝2 Ω，框架的其他部分电阻不计，框架足够长，垂直于金属框架平面的方向有一向上的匀强磁场，磁感应强度B＝1.0 T．ab为金属杆，与框架良好接触，其质量m＝0.1 kg，电阻r＝1.0 Ω，杆与框架的动摩擦因数μ＝0.5．杆由静止开始下滑，在速度达到最大的过程中，上端电阻R0产生的热量Q0＝0.5 J（取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8）．求：‎ ‎（1）流过R0的最大电流；‎ ‎（2）从开始到速度最大的过程中ab杆沿斜面下滑的距离。‎ ‎【答案】（1）0.5A（2）11.5625m ‎【解析】（1）达到最大速度后，设ab中最大电流为Im，由平衡条件：‎ ‎ BImL＋μmgcos θ＝mgsin θ ‎ ‎ 解得： ‎ ‎ 则流过R0的最大电流为I0＝Im＝0.25 A ‎ ‎ （2）电路中产生的总焦耳热 Q总＝4Q0＝2 J ‎ ‎ 由闭合电路的欧姆定律：Em＝ImR总＝1.0 V ‎ ‎ 由法拉第电磁感应定律： ‎ ‎ 解得 ‎ ‎ 由动能定理得mgxsin θ－μmgxcos θ－Q总＝mv－0 ‎ ‎ 解得杆下滑的距离 ‎ ‎20. 半径为 a 的圆形区域内有均匀磁场,磁感强度为，磁场方向垂直纸面向里，半径为 b 的金属圆环与磁场同心地放置，磁场与环面垂直，其中，，金属环上分别接有灯 L1、L2，两灯的电阻均为 R = 2Ω．一金属棒 MN 与金属环接触良好, 金属棒的电阻为 r = 1 Ω，环的电阻忽略不计．‎ ‎（1）若棒以 v0 = 8 m/s 的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径 OO′ 的瞬时（如图所示）MN 间的电压UMN和流过灯 L1 的电流I1；‎ ‎（2）撤去中间的金属棒 MN，将右面的半圆环 OL2O′以OO′为轴向上翻转 90°‎ ‎，若此时磁场随时间均匀变化，其变化率为，求L1的功率P1．‎ ‎【答案】（1）4V 2A（2）2W ‎【解析】（1）金属棒切割磁场产生的感应电动势 电路中的电流，，‎ 联立以上方程可得：，；‎ ‎（2）撤去金属棒并让磁场均匀变化时，产生的感应电动势 电路中的电流为 灯泡消耗的功率，联立以上方程可得：。‎ 点睛：考查法拉第电磁感应定律、欧姆定律及电功率表达式，同时导体棒切割磁感线相当于电源，穿过线圈磁通量变化也相当于电源，并注意第1问两灯是并联，而第2问两灯是串联。‎ ‎ ‎