物理卷·2018届山东省济南外国语学校三箭分校高二下学期段考物理试卷（3月份）（理科）（解析版）

物理卷·2018届山东省济南外国语学校三箭分校高二下学期段考物理试卷（3月份）（理科）（解析版）

‎2016-2017学年山东省济南外国语学校三箭分校高二（下）段考物理试卷（3月份）（理科）‎ ‎　‎ 一、选择题：（1-8题为单选题，9-11题为多选题，每题6分，计66分．）‎ ‎1．如图所示，线圈两端与电阻相连构成闭合回路，在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的S极朝下．在将磁铁的S极插入线圈的过程中（　　）‎ A．通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互排斥 B．通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互吸引 C．通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互排斥 D．通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互吸引 ‎2．如图所示，通电导线MN与单匝矩形线圈abcd共面，位置靠近ab且相互绝缘．当MN中电流突然增大时，线圈所受安培力的合力方向（　　）‎ A．向左 B．向右 C．垂直纸面向外 D．垂直纸面向里 ‎3．如图所示的电路中，灯泡A1、A2的规格完全相同，灯泡A1与自感线圈串联，自感线圈L的电阻可以忽略，下列说法中正确的是（　　）‎ A．当接通电路时，A2先亮，A1后亮，最后A2比A1亮 B．当接通电路时，A1和A2始终一样亮 C．当断开电路时，A1和A2都过一会儿熄灭 D．当断开电路时，A2立即熄灭，A1过一会儿熄灭 ‎4．通过一阻值R=100Ω的电阻的交变电流如图所示，其周期为1s．电阻两端电压的有效值为（　　）‎ A．12V B．4V C．15V D．8V ‎5．某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁心的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路．检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象．虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮的现象，他冥思苦想找不出原因．你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是（　　）‎ A．电源的内阻较大 B．线圈的自感系数较大 C．小灯泡的电阻比线圈的直流电阻大 D．小灯泡的电阻比线圈的直流电阻小 ‎6．如图所示，在坐标系xOy中，有边长为a的正方形金属线框abcd，其一条对角线ac和y轴重合、顶点a位于坐标原点O处．在y轴的右侧的Ⅰ、Ⅳ象限内有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁场的上边界与线框的ab边刚好重合，左边界与y轴重合，右边界与y轴平行．t=0时刻，线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场上边界的方向穿过磁场区域．取沿a→b→c→d→a的感应电流方向为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流i随时间t变化的图线是（　　）‎ A． B． C． D．‎ ‎7．如图所示，用相同导线制成的边长为L或2L的四个单匝闭合回路，它们以相同的速度先后垂直穿过正方形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，区域宽度大于2L．则进入磁场过程中，电流最大的回路是（　　）‎ A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 ‎8．如图所示，一个“∠”型导轨垂直于磁场固定在磁感应强度为B的匀强磁场中，a是与导轨相同的导体棒，导体棒与导轨接触良好．在外力作用下，导体棒以恒定速度v向右运动，以导体棒在图所示位置的时刻作为计时起点，下列物理量随时间变化的图象可能正确的是（　　）‎ A．‎ 回路的感应电动势随时间变化关系 B．‎ 感应电流随时间变化关系 C．‎ 金属棒所受安倍力大小随时间变化关系 D．‎ 电流产生的热功率随时间变化关系 ‎9．某发电站用11kV交变电压输电，输送功率一定，输电线的电阻为R．现若用理想变压器将电压升高到220kV送电，下面哪个选项正确（　　）‎ A．因I=，所以输电线上的电流增为原来的20倍 B．因I=，所以输电线上的电流减为原来的 C．因P=，所以输电线上损失的功率增为原来的400倍 D．若要使输电线上损失的功率不变，可将输电线的直径减为原来的 ‎10．如图所示，理想变压器原线圈连接的交变电压有效值保持不变，L1，L2是完全相同的两个灯泡，电表均为理想电表，开始时开关S是闭合的，当开关S断开后，下列说法正确的是（　　）‎ A．电压表的示数变大 B．电流表A1的示数减小 C．电流表A2的示数变大 D．灯泡L1的亮度变亮 ‎11．如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是（　　）‎ A．在图中t=0时刻穿过线圈的磁通量均为零 B．线圈先后两次转速之比为3：2‎ C．交流电a的瞬时值为u=10sin 5πt（V）‎ D．交流电b的电压最大值为V ‎　‎ 二、计算题：（计34分）‎ ‎12．如图所示，长、宽分别为L1=0.05m、L2=0.04m的矩形金属线框位于竖直平面内，其匝数为n=400，总电阻为r=1Ω，可绕其竖直中心轴O1O2转动．线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D焊接在一起，并通过电刷和一个R=9Ω的定值电阻相连．线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场，磁感应强度B=0.25T．线框从图示位置（线框平面和磁场垂直）开始在外力的驱动下绕其竖直中心轴以角速度ω=l00rad/s匀速转动．求：‎ ‎（1）电阻R消耗的电功率P；‎ ‎（2）从图示位置转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量q．‎ ‎13．如图甲所示，一个电阻值为R、匝数为n的圆形金属线圈与阻值均为2R的电阻R1、R2连接成闭合回路，线圈的半径为r1，在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示，图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0，导线的电阻不计，‎ 求：0﹣t1时间内：‎ ‎（1）通过电阻R1上的电流的大小和方向；‎ ‎（2）通过电阻R1上的电量q及电阻R1上产生的热量．‎ ‎　‎ ‎2016-2017学年山东省济南外国语学校三箭分校高二（下）段考物理试卷（3月份）（理科）‎ 参考答案与试题解析 ‎　‎ 一、选择题：（1-8题为单选题，9-11题为多选题，每题6分，计66分．）‎ ‎1．如图所示，线圈两端与电阻相连构成闭合回路，在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的S极朝下．在将磁铁的S极插入线圈的过程中（　　）‎ A．通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互排斥 B．通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互吸引 C．通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互排斥 D．通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互吸引 ‎【考点】楞次定律；感应电流的产生条件．‎ ‎【分析】当磁铁向下运动时，穿过线圈的磁通量变大，原磁场方向向上，所以感应磁场方向向下，根据右手螺旋定则判断感应电流的方向；根据楞次定律“来拒去留”可判断磁铁与线圈的相互作用．‎ ‎【解答】解：当磁铁向下运动时，穿过线圈的磁通量变大，原磁场方向向上，所以感应磁场方向向下，根据右手螺旋定则，拇指表示感应磁场的方向，四指弯曲的方向表示感应电流的方向，即通过电阻的电流方向为b→a．‎ 根据楞次定律“来拒去留”可判断线圈对磁铁的作用是阻碍作用，故磁铁与线圈相互排斥．‎ 综上所述：线圈中感应电流的方向为电阻的电流方向为b→a，磁铁与线圈相互排斥，故C正确，ABD错误．‎ 故选：C ‎　‎ ‎2．如图所示，通电导线MN与单匝矩形线圈abcd共面，位置靠近ab且相互绝缘．当MN中电流突然增大时，线圈所受安培力的合力方向（　　）‎ A．向左 B．向右 C．垂直纸面向外 D．垂直纸面向里 ‎【考点】安培力．‎ ‎【分析】金属线框abcd放在导线MN上，导线中电流产生磁场，当导线中电流增大时，穿过线框abcd的磁通量增大，根据楞次定律判断线框abcd感应电流，再由左手定则来确定所受有安培力方向．‎ ‎【解答】解：金属线框abcd放在导线MN上，导线中电流产生磁场，根据安培定则判断可知，线框abcd左右两侧磁场方向相反，线框左侧的磁通量小于线框右侧的磁通量，磁通量存在抵消的情况．若MN中电流突然增大时，穿过线框的磁通量将增大．根据楞次定律可知，感应电流的磁场要阻碍磁通量的变化，则线框abcd感应电流方向为逆时针，再由左手定则可知，左边受到的安培力水平向左，而右边的安培力方向也水平向右，故安培力的合力向左．故A正确，BCD错误．‎ 故选：A ‎　‎ ‎3．如图所示的电路中，灯泡A1、A2的规格完全相同，灯泡A1与自感线圈串联，自感线圈L的电阻可以忽略，下列说法中正确的是（　　）‎ A．当接通电路时，A2先亮，A1后亮，最后A2比A1亮 B．当接通电路时，A1和A2始终一样亮 C．当断开电路时，A1和A2都过一会儿熄灭 D．当断开电路时，A2立即熄灭，A1过一会儿熄灭 ‎【考点】自感现象和自感系数．‎ ‎【分析】电感器对电流的变化有阻碍作用，当电流增大时，会阻碍电流的增大，当电流减小时，会阻碍其减小．‎ ‎【解答】解：A、合上开关K接通电路，A2立即亮，线圈对电流的增大有阻碍作用，所以通过A1的电流慢慢变大，最后两灯泡的电压一样大，所以一样亮．故A错误，B也错误；‎ C、断开开关K切断电路时，通过A2的用来的电流立即消失，线圈对电流的减小有阻碍作用，所以通过A1的电流会慢慢变小，并且通过A2，所以两灯泡一起过一会儿熄灭．故C正确，D错误．‎ 故选：C ‎　‎ ‎4．通过一阻值R=100Ω的电阻的交变电流如图所示，其周期为1s．电阻两端电压的有效值为（　　）‎ A．12V B．4V C．15V D．8V ‎【考点】交流的峰值、有效值以及它们的关系．‎ ‎【分析】已知交变电流的周期，一个周期内分为两段，每一段均为恒定电流，根据焦耳定律即可得一个周期内交变电流产生的热量．‎ ‎【解答】解：由有效值的定义可得 I12Rt1+I22Rt2=T，‎ 代入数据得（0.1）2R×0.8+（0.2）2×R×0.2=×1，‎ 解得U=4V 故选：B．‎ ‎　‎ ‎5．某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁心的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图所示的电路．检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象．虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮的现象，他冥思苦想找不出原因．你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是（　　）‎ A．电源的内阻较大 B．线圈的自感系数较大 C．小灯泡的电阻比线圈的直流电阻大 D．小灯泡的电阻比线圈的直流电阻小 ‎【考点】研究电磁感应现象．‎ ‎【分析】线圈与小灯泡并连接电池组上．要使灯泡发生闪亮，断开开关时，流过灯泡的电流要比以前的电流大．根据楞次定律和并联的特点分析．‎ ‎【解答】解：A、断开开关时，灯泡能否发生闪亮，取决于灯泡的电流有没有增大，与电源的内阻无关，故A错误；‎ B、如果线圈的自感系数较大，断开开关时，自感电流较大，流过灯泡的电流可能变大，灯泡可能闪亮，故B错误；‎ C、小灯泡的电阻比线圈的直流电阻，开关断开时，自感电动势注意加在灯泡上，灯泡实际功率可能大于开关断开前的实际功率，灯泡会闪亮一下再熄灭，故C错误；‎ D、小灯泡的电阻比线圈的直流电阻小，自感电动势主要加在线圈上，灯泡实际功率比开关断开前的实际功率，灯泡不会发生闪亮现象，故D正确；‎ 故选：D．‎ ‎　‎ ‎6．如图所示，在坐标系xOy中，有边长为a的正方形金属线框abcd，其一条对角线ac和y轴重合、顶点a位于坐标原点O处．在y轴的右侧的Ⅰ、Ⅳ象限内有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁场的上边界与线框的ab边刚好重合，左边界与y轴重合，右边界与y轴平行．t=0时刻，线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场上边界的方向穿过磁场区域．取沿a→b→c→d→a的感应电流方向为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流i随时间t变化的图线是（　　）‎ A． B． C． D．‎ ‎【考点】导体切割磁感线时的感应电动势．‎ ‎【分析】在0﹣时间内，ab边切割磁感线运动，根据右手定则判断感应电流的方向，根据E=BLv判断感应电动势的大小变化．在﹣时间内，cd边切割磁感线运动，根据右手定则判断感应电流的方向，根据E=BLv判断感应电动势的大小变化．‎ ‎【解答】解：在0﹣时间内，ab边切割磁感线运动，根据右手定则，知感应电流的方向为abcda，为正，切割的有效长度在均匀减小，所以感应电流的大小在均匀减小．在﹣时间内，cd边切割磁感线运动，根据右手定则感应电流的方向为adcba，为负，切割的有效长度在均匀减小，所以感应电流的大小在均匀减小．故A正确，B、C、D错误．‎ 故选A．‎ ‎　‎ ‎7．如图所示，用相同导线制成的边长为L或2L的四个单匝闭合回路，它们以相同的速度先后垂直穿过正方形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，区域宽度大于2L．则进入磁场过程中，电流最大的回路是（　　）‎ A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 ‎【考点】导体切割磁感线时的感应电动势．‎ ‎【分析】根据法拉第电磁感应定律求得感应电动势的大小，由闭合电路欧姆定律得到感应电流的表达式，即可比较其大小．‎ ‎【解答】解：设导线长度为L时电阻为R．‎ 甲图中，感应电动势为E甲=BLv，线框的电阻为4R，则感应电流为：I甲==；‎ 乙图中，感应电动势为E乙=BLv，线框的电阻为6R，则感应电流为：I乙==；‎ 丙图中，感应电动势为E丙=2BLv，线框的电阻为6R，则感应电流为：I丙===；‎ 丁图中，感应电动势为E丁=2BLv，线框的电阻为8R，则感应电流为：I甲==；‎ 所以丙中感应电流最大．故C正确．‎ 故选：C．‎ ‎　‎ ‎8．如图所示，一个“∠”型导轨垂直于磁场固定在磁感应强度为B的匀强磁场中，a是与导轨相同的导体棒，导体棒与导轨接触良好．在外力作用下，导体棒以恒定速度v向右运动，以导体棒在图所示位置的时刻作为计时起点，下列物理量随时间变化的图象可能正确的是（　　）‎ A．‎ 回路的感应电动势随时间变化关系 B．‎ 感应电流随时间变化关系 C．‎ 金属棒所受安倍力大小随时间变化关系 D．‎ 电流产生的热功率随时间变化关系 ‎【考点】导体切割磁感线时的感应电动势；闭合电路的欧姆定律；电磁感应中的能量转化．‎ ‎【分析】根据感应电动势、欧姆定律、功率、电阻定律等知识得到感应电动势、感应电流等的表达式分析选择．‎ ‎【解答】解：设“∠”型导轨的顶角为θ，电阻率为ρ．‎ A、感应电动势E=BLv=Bvttanθ•v=Bv2tanθ•t，则知E∝t，图象应是过原点的直线．故A错误．‎ B、感应电流I=，R=（vt+vt•tanθ+）‎ 得I=，式中各量恒定，则感应电流不变．故B错误．‎ C、根据F=BIL可知，F=BIvt•tanθ，可见F∝t，图象应是过原点的直线．故C错误．‎ D、由上可知，R∝t，I恒定，则受外力的功率P=I2R∝t，故D正确．‎ 故选D ‎　‎ ‎9．某发电站用11kV交变电压输电，输送功率一定，输电线的电阻为R．现若用理想变压器将电压升高到220kV送电，下面哪个选项正确（　　）‎ A．因I=，所以输电线上的电流增为原来的20倍 B．因I=，所以输电线上的电流减为原来的 C．因P=，所以输电线上损失的功率增为原来的400倍 D．若要使输电线上损失的功率不变，可将输电线的直径减为原来的 ‎【考点】远距离输电．‎ ‎【分析】根据P=UI，结合输送电压的变化求出输电线上电流的变化．根据求出损失功率的变化．‎ ‎【解答】解：A、根据P=UI得，I=．输送功率一定，输送电压变为原来的20倍，则输送电流变为原来的．故A错误，B正确．‎ C、根据得，输送电流变为原来的．则损失的功率变为原来的．故C错误．‎ D、根据得，输送电流变为原来的．要使输电线上的功率不变，电阻变为原来的400倍，根据R=，直径变为原来的．故D正确．‎ 故选：BD．‎ ‎　‎ ‎10．如图所示，理想变压器原线圈连接的交变电压有效值保持不变，L1，L2‎ 是完全相同的两个灯泡，电表均为理想电表，开始时开关S是闭合的，当开关S断开后，下列说法正确的是（　　）‎ A．电压表的示数变大 B．电流表A1的示数减小 C．电流表A2的示数变大 D．灯泡L1的亮度变亮 ‎【考点】变压器的构造和原理．‎ ‎【分析】断开开关，总电阻增大，电流减小，副线圈两端的电压由变压器的匝数之比和原线圈的输入电压有关，再结合闭合电路欧姆定律分析灯泡的亮度变化．‎ ‎【解答】解：A、根据变压比公式，输入电压决定输出电压，输入电压不变，故输出电压不变，故A错误；‎ B、C、S断开后相当于负载减少，总电阻增大，副线圈中电流减小，原线圈中的电流也减小，故B正确，C错误；‎ D、副线圈电流减小，但副线圈两端的电压不变，因此定值电阻的分压减小，所以灯泡L1的亮度变亮，故D正确；‎ 故选：BD．‎ ‎　‎ ‎11．如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是（　　）‎ A．在图中t=0时刻穿过线圈的磁通量均为零 B．线圈先后两次转速之比为3：2‎ C．交流电a的瞬时值为u=10sin 5πt（V）‎ D．交流电b的电压最大值为V ‎【考点】交流发电机及其产生正弦式电流的原理．‎ ‎【分析】由图读出电压最大值Um，周期T，由ω=求出，写出交流电a的瞬时值表达式．由周期关系求出转速关系．t=0时刻电压为零，由法拉第电磁感应定律分析磁通量．‎ ‎【解答】解：A、t=0时刻U=0，根据法拉第定律，磁通量变化率为零，而磁通量最大．故A错误．‎ B、由图可知，周期Ta=0.4S，Tb=0.6s，则线圈先后两次转速之比na：nb=Tb：Ta=3：2．故B正确．‎ C、交流电a的最大值为10，角速度ω==5π；故瞬时值u=10sin5πt；故C正确；‎ D、由电动势的最大值Em=NBSω，则两个电压最大之值比Uma：Umb=ω a：ωb=3：2，则交流电b电压的最大值为V．故D正确；‎ 故选：BCD．‎ ‎　‎ 二、计算题：（计34分）‎ ‎12．如图所示，长、宽分别为L1=0.05m、L2=0.04m的矩形金属线框位于竖直平面内，其匝数为n=400，总电阻为r=1Ω，可绕其竖直中心轴O1O2转动．线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D焊接在一起，并通过电刷和一个R=9Ω的定值电阻相连．线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场，磁感应强度B=0.25T．线框从图示位置（线框平面和磁场垂直）开始在外力的驱动下绕其竖直中心轴以角速度ω=l00rad/s匀速转动．求：‎ ‎（1）电阻R消耗的电功率P；‎ ‎（2）从图示位置转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量q．‎ ‎【考点】交流的峰值、有效值以及它们的关系．‎ ‎【分析】（1）根据E=nBSω求出感应电动势的最大值，从而求出感应电动势的有效值，根据欧姆定律求出感应电流的有效值，从而根据P=I2R求出电阻R消耗的电功率．‎ ‎（2）根据法拉第电磁感应定律结合闭合电路欧姆定律求出平均感应电流，根据q=求出通过电阻R的电荷量．‎ ‎【解答】解：（1）线框产生的感应电动势的最大值Em=nBSω=nBL1L2ω=400×0.25×0.05×0.04×100=20V 则R上消耗的电功率==18W ‎（2）线框从图甲所示位置转过90°的过程中，‎ 平均感应电流 流过电阻R的电荷量q====0.02C 答：（1）电阻R消耗的电功率P为18W；（2）从图示位置转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量q为0.02C．‎ ‎　‎ ‎13．如图甲所示，一个电阻值为R、匝数为n的圆形金属线圈与阻值均为2R的电阻R1、R2连接成闭合回路，线圈的半径为r1，在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示，图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0，导线的电阻不计，‎ 求：0﹣t1时间内：‎ ‎（1）通过电阻R1上的电流的大小和方向；‎ ‎（2）通过电阻R1上的电量q及电阻R1上产生的热量．‎ ‎【考点】法拉第电磁感应定律．‎ ‎【分析】（1）由B﹣t图象的斜率读出磁感应强度的变化率，由法拉第电磁感应定律求出线圈中产生的感应电动势，由欧姆定律求出感应电流的大小，由楞次定律判断出感应电流的方向．‎ ‎（2）由公式q=It求出通过电阻R1上的电量q，由焦耳定律求出电阻R1上产生的热量．‎ ‎【解答】解：（1）‎ 总电流I=，‎ 流经R1的电流方向由a→b； ‎ ‎（2）流经R1的电量 发热Q=‎ 答：（1）通过电阻R1上的电流的大小和方向由a→b；‎ ‎（2）通过电阻R1上的电量及电阻R1上产生的热量．‎ ‎　‎ ‎2017年4月18日