甘肃省武威第五中学2020学年高二物理下学期第一次月考试题（含解析）

甘肃省武威第五中学2020学年高二物理下学期第一次月考试题（含解析）

甘肃省武威第五中学2020学年高二物理下学期第一次月考试题（含解析） ‎ 一、单项选择题 ‎1.在电磁感应现象中，导体产生感应电流的条件是（ ）‎ A. 导体切割磁感线 B. 有不为零的磁通量 C. 穿过闭合回路的磁通量发生变化 D. 有磁感线穿过闭合回路 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】在电磁感应现象中，导体产生感应电流条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化，故选C.‎ ‎2.水平桌面上的闭合导体线圈正上方固定一竖直螺线管，二者轴线在同一条竖直线上，螺线管、滑动变阻器、电源连接成如图所示电路．若将滑动变阻器的滑片向下滑动，下列正确的是（        ）‎ A. 线圈有扩张的趋势 B. 穿过线圈磁通量减少 C. 线圈对水平桌面的压力将增大 D. 线圈中将产生俯视顺时针方向的感应电流 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】当滑动触头P向下滑动时电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知通过线圈b的电流增大，b线圈产生的磁场增强，故穿过线圈a的磁通量增多，选项B错误；根据微元法将线圈a无限分割根据左手定则不难判断出线圈a 应有收缩的趋势，或直接根据楞次定律的第二描述“感应电流产生的效果总是阻碍引起感应电流的原因”，因为滑动触头向下滑动导致穿过线圈a的磁通量增多，故只有线圈面积减小时才能阻碍磁通量的增大，故线圈a应有收缩的趋势，故A错误。开始时线圈a对桌面的压力等于线圈a的重力，当滑动触头向下滑动时，线圈b的电流增大，b线圈产生的磁场增强，根据楞次定律可知，此时两线圈互相排斥，故线圈a对水平桌面的压力将增大，故C正确。根据b中的电流方向可知b产生的磁场方向向下穿过线圈a，根据楞次定律，a中的感应电流的磁场要阻碍原来磁场的增大，故a的感应电流的磁场方向与b产生的磁场的方向相反，根据安培定则可知线圈a中感应电流方向俯视应为逆时针，故D错误；‎ ‎3.如图所示，两水平平行金属导轨间接有电阻R，置于匀强磁场中，导轨上垂直搁置两根金属棒ab、cd．当用外力F拉动ab棒向右运动的过程中，cd棒将会　（　　）‎ A. 向右运动 B. 向左运动 C. 保持静止 D. 向上跳起 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 当用外力F拉动ab棒向右运动，会产生感应电动势，从而产生感应电流，cd棒中有电流后会受到安培力，在安培力的作用下将会运动，根据右手定则判断感应电流的方向，根据左手定则判断安培力的方向，从而确定运动的方向；‎ ‎【详解】当用外力F拉动ab棒向右运动，根据右手定则，在ab棒中产生b到a的电流，则在cd棒中有c到d的电流，根据左手定则，cd棒受到向右的安培力，所以cd棒将会向右运动，故A正确，BCD错误。‎ ‎【点睛】解决本题的关键掌握用右手定则判定感应电流的方向，用左手定则判定安培力的方向，本题也可以利用楞次定律进行判断。‎ ‎4.如图所示，L为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡正常发光，当断开开关S的瞬间会有(　　)‎ A. 灯A立即熄灭 B. 灯A慢慢熄灭 C. 灯A突然闪亮一下再慢慢熄灭 D. 灯A突然闪亮一下再突然熄灭 ‎【答案】A ‎【解析】‎ 当开关S断开时，由于通过自感线圈的电流从有变无，线圈将产生自感电动势，但由于线圈L与灯A串联，在S断开后，不能形成闭合回路，因此灯A在开关断开后，电源供给的电流为零，灯就立即熄灭，只有选项A正确。‎ ‎5.如图，闭合圆线圈放在匀强磁场中，t=O时磁感线垂直线圈平面向里穿过线圈，磁感应强度随时间变化的关系图线如图所示，则在0～2s内线圈中感应电流的大小和方向为（　 　）‎ A. 逐渐增大,逆时针 B. 逐渐减小,顺时针 C. 大小不变,顺时针 D. 大小不变,先顺时针后逆时针 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 第1s内，磁场的方向垂直于纸面向内，且均匀减小，所以产生恒定的电流，根据楞次定律，感应电流的方向为顺时针方向；第2s内，磁场的方向垂直于纸面向外，且均匀增加，所以产生恒定的电流，根据楞次定律，感应电流的方向为顺时针方向．由可知，这2s内感应电动势恒定，故产生的电流大小不变，方向一直为顺时针，C正确．‎ ‎6.有一大小和方向随时间变化的电流如图所示，周期为，当通过一阻值的电阻时，电阻两端电压的有效值为（        ）‎ A. ‎ B. ‎ C. ‎ D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】由有效值的定义可得：，代入数据得：，解得：，故选B.‎ ‎7.理想变压器的原线圈匝数为，连接一理想电流表；副线圈接入电路的匝数可以通过测动触头调节，副线圈接有定值电阻和滑动变阻器电阻．保持原线圈输入电压不变，则（       ）‎ A. 原、副线圈电流之比为 B. 若仅使增大，电流表示数变小 C. 若仅使向下滑动，电流表示数变大 D. 若仅使向上滑动，原线圈的输入功率变大 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】原、副线圈电流之比为I1：I2=n2：n1，选项A错误；若仅使n2增大，则次级电压变大，次级消耗的功率变大，则初级输入功率变大，电流表示数变大，选项B错误；若仅使P向下滑动，则次级电阻减小，次级电流变大，则初级电流变大，电流表示数变大，选项C正确；若仅使P向上滑动，则次级电阻变大，次级消耗的功率减小，则原线圈的输入功率变小，选项D错误.‎ ‎8.一交流电路如图甲所示，电阻．交流电源输出的电压随时间变化的图线如图乙所示，闭合开关后（ ）‎ A. 电流表的示数为 B. 电阻消耗的电功率为 C. 电路中电流的频率为 D. 电路中电流瞬时值的表达式为 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】由图象可知，交流电的周期为2×10-2s，所以电路中电流的频率为：f=1/T=50Hz，所以C错误；电路中电压瞬时值的表达式为：e=10sin100πtV，电阻的大小为10Ω，所以电流瞬时值的表达式为：i=sin100πtA，所以D正确；电流表的示数为电流的有效值，所以电流表的示数为：，所以A错误；电阻R消耗的电功率为：P=I2R=12×10W=10W，所以B错误.‎ ‎9.如图所示，两根平行金属导轨置于水平面内，导轨之间接有电阻R.金属棒ab与两导轨垂直并保持良好接触，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向下．现使磁感应强度随时间均匀增加，ab始终保持静止，下列说法正确的是(　　)‎ A. ab中感应电流方向由b→a B. ab中的感应电流逐渐增加 C. ab所受的安培力保持不变 D. ab受到水平向右的摩擦力 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 磁感应强度均匀增加，磁通量增加，根据楞次定律得，ab中的感应电流方向由a到b，故A错误。由于磁感应强度均匀减小，根据法拉第电磁感应定律E=S得，感应电动势恒定，则ab中的感应电流不变，故B错误。根据安培力公式F=BIL知，电流不变，B均匀增大，则安培力增大，故C错误。导体棒受安培力和静摩擦力处于平衡，ab受安培力向左，则所受的静摩擦力向右，故D正确；故选D.‎ 点睛：本题考查了法拉第电磁感应定律、楞次定律、安培力公式的基本运用，注意磁感应强度均匀变化，面积不变，则感应电动势不变，但是导体棒所受的安培力在变化。‎ ‎10.如图，金属棒ab、金属导轨和螺线管组成闭合回路，金属棒ab以初速度v在匀强磁场B中沿导轨向右运动，则（ 　）‎ A. ab棒所受安培力的大小一定不变 B. ab棒所受安培力的方向一定向右 C. 金属棒ab中的电流方向从a流向b D. 螺线管的磁场C端相当于S极 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ab向右做切割磁感线时，要产生感应电流，根据楞次定律可知，感应电流总是阻碍导体与磁场间的相对运动，故ab棒所受的安培力方向一定向左，所以ab棒做减速运动，产生的感应电流减小，受到的安培力减小，故AB错误；根据右手定则，知ab中的电流方向从a流向b，流过螺线管时，外侧的电流方向向下，根据安培定则知螺线管的磁场C端相当于S极．故C错误，D正确．故选D．‎ ‎【点睛】ab向右做切割磁感线时，要产生感应电流，在磁场中就一定会有安培力；感应电流的大小与运动速度有关，运动速度越大，所受安培力越大．根据右手定则判断感应方向，由安培定则分析螺线管的磁场方向．‎ 二、 多项选择题 ‎11.理想变压器原线圈所接正弦交流电两端的电压-时间图象．原、副线圈匝数比，串联在原线圈电路中交流电流表示数为，则（ ）‎ A. 变压器原线圈所接交流电压的有效值为 B. 串联在副线圈电路中交流电流表的示数为 C. 变压器的输出功率为 D. 串联在副线圈中的电阻阻值变为原来的倍，变压器的输入功率变为原来的 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】由原线圈所接正弦交流电u-t图象以及交流电规律可知，变压器原线圈所接交流电压有效值为，故A 正确；串联在原线圈电路中交流电流表示数为‎1A，则串联在副线圈电路中交流电流表示数为．故B错误；输出端所接电压表示数也为有效值，因为原、副线圈匝数比n1：n2=10：1，由变压器的变压关系可知U1：U2=n1：n2，解得U2=22 V，变压器的输出功率等于输出功率：P=U2I2=220 W，故C错误；串联在副线圈中的电阻阻值变为原来的10倍，变压器的输出功率：变成原来的，所以变压器的输入功率变为原来的；故D正确.‎ ‎12.如图所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图中曲线、所示，则（ ）‎ A. 曲线、对应的线圈转速之比为 B. 两次时刻线圈平面与中性面重合 C. 曲线表示的交变电动势有效值为 D. 曲线表示的交变电动势频率为 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】由图可知，a的周期为4×10-2s；b的周期为6×10-2s，则由n=1/T可知，转速与周期成反比，故转速之比为：3：2；故A错误；在t=0时刻，线圈一定处在中性面上；故B正确；曲线a、b对应的线圈转速之比为3：2，曲线a表示的交变电动势最大值是15V，根据Em=nBSω得曲线b表示的交变电动势最大值是10V，则有效值为；故C错误；曲线a的交变电流的频率f=1/T=25Hz；故D正确；‎ ‎13.垂直纸面向里的匀强磁场的区域宽度为，磁感应强度的大小为．一边长为、电阻为的正方形均匀导线框从图示位置（边紧贴磁场）开始沿轴正方向以速度匀速穿过磁场区域，则导线框中的磁通量、导线框中的感应电流、导线框所受安培力以及导线框上、两端的电压与导线框移动距离的关系图象中正确的是（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】开始进入磁场时，磁通量ϕ=Bax；当完全进入磁场后磁通量不变，为ϕ=Ba2，同样出离磁场时磁通量均匀减小，故选项A正确；进入磁场时不变；完全进入磁场后，电流为零；同理出离磁场时电流大小仍为，方向与进入时相反，选项B错误； 进入磁场时安培力向左，大小为；完全进入磁场后感应电流为零，则安培力为零；同理出离磁场时安培力向左，大小为；选项C错误；由楞次定律判断可知，在线框穿过磁场的过程中，e的电势始终高于f电势，则Uef为正值；ef和cd边切割磁感线时产生的感应电动势为E=Bav。在0-a内，ef 切割磁感线，ef的电压是路端电压，则Uef=E＝Bav；在a‎-2a内，线框完全在磁场中运动，穿过线框的磁通量没有变化，不产生感应电流，则Uef=E=Bav；在‎2a-3a内，e、f两端的电压等于路端电压的，则Uef=E=Bav．故D正确。‎ ‎14.先后以速度和匀速把一矩形线圈水平拉出有界匀强磁场区域，且，则在先后两种情况下（ ）‎ A. 线圈中的感应电流之比为 B. 线圈中的感应电动势之比为 C. 线圈中产生的焦耳热之比 D. 通过线圈某截面的电荷量之比 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】v1=2v2，根据E=BLv，知感应电动势之比2：1，感应电流，则感应电流之比为2：1．故A错误，B正确。v1=2v2，知时间比为1：2，根据Q=I2Rt，知热量之比为2：1．故C错误。根据，知通过某截面的电荷量之比为1：1．故D正确。‎ ‎15.固定在水平绝缘平面上足够长的金属导轨不计电阻，但表面粗糙，导轨左端连接一个电阻，质量为的金属棒（电阻也不计）放在导轨上，并与导轨垂直，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，用水平恒力把棒从静止起向右拉动的过程中（ ）‎ A. 恒力做功等于电路产生的电能 B. 恒力和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能 C. 克服安培力做的功等于电路中产生的焦耳热 D. 恒力和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能和棒获得的动能之和 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】金属棒向右运动的过程中，切割磁感线，产生感应电流，水平方向上，金属棒受到恒力F、安培力、摩擦力。根据功能关系可知，金属棒克服安培力做功等于电路产生的电能。恒力F做功等于与棒获得的动能、克服安培力和摩擦力做功之和。故A错误、C正确。根据功能关系得知，恒力F和摩擦力的合力做的功等于棒获得的动能、电路中产生的电能之和。故B错误、D正确。‎ 三、 解答题 ‎16.匝矩形线框以角速度绕轴匀速转动．，，磁感应强度，试求：‎ ‎（1）线圈中产生的感应电动势的最大值是多少？‎ ‎（2）从图示位置计时，写出感应电动势的瞬时值表达式；‎ ‎（3）线圈中产生的感应电动势的有效值是多少？‎ ‎【答案】(1)314V (2) (3)222‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）感应电动势的最大值：‎ ‎（2）电流从最大值开始变化，故表达式为：(V)‎ ‎（3）该交变电流的电动势有效值是：；‎ ‎17.某发电站的输出功率为，输出电压为，通过理想变压器升压后向远处供电．已知输电导线的电阻，输电线路损失的功率为输出功率的，求：‎ ‎（1）输电线路上的电压损失；‎ ‎（2）升压变压器的原副线圈匝数比．‎ ‎【答案】(1)3200(2)1:20‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）根据得，‎ 则输电线路上的电压损失 ‎（2）原线圈的电流 故升压变压器的原副线圈匝数比为．‎ ‎18.图示为固定在水平桌面上的两个足够长，相距为L，电阻不计的金属平行轨道P、Q，在轨道左端固定一根导体棒a，在轨道上放置另一根质量为m的导体棒b，两导体棒的电阻均为R，该轨道平面处于磁感应强度大小为B，方向竖直向上的匀强磁场中，t=0时刻给b棒一个大小为v，沿轨道向右运动的初速度，在b棒运动的过程中，b棒产生的焦耳热为Q，求：‎ ‎(1)t=0时刻，b棒两端的电压；‎ ‎(2)b棒运动的整个过程中与轨道摩擦所产生的热量。‎ ‎【答案】(1) (2) ‎ ‎【解析】‎ 试题分析：(1) 由法拉第电磁感应定律结合闭合电路欧姆定律求解；‎ ‎(2)由功能关系求解。‎ 解：(1) 由法拉第电磁感应定律可知：‎ E=BLv 又因为a、b两棒的电阻相等所以t=0时刻b棒两端的电压 ‎；‎ ‎(2) )由功能关系可知： ‎ 解得：。‎ 点晴：注意由功能关系求解时，克服安培力所做的功等于回路中产生的热量。‎