【物理】山西省实验中学2019-2020学年高二下学期第一次月考试题（解析版）

【物理】山西省实验中学2019-2020学年高二下学期第一次月考试题（解析版）

山西省实验中学 2019-2020 学年高二下学期第一次月考 物理试题 一、选择题（共 14 小题，1-10 题单选，11-14 题多选） 1. 在电磁学发展过程中，许多科学家做出了贡献，下列说法正确的是（ ） A. 库仑发现了点电荷的相互作用规律；密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值 B. 奥斯特发现了电流磁效应；安培发现了电磁感应现象 C. 麦克斯韦预言了电磁波；楞次用实验证实了电磁波的存在 D. 安培发现了磁场对运动电荷的作用规律；洛仑兹发现了磁场对电流的作用规律 【答案】A 【解析】库仑发现了库仑定律，密立根测出了元电荷的数值，A 正确；法拉第发现了电磁感 应现象，B 错误；赫兹证实了电磁波的存在，洛伦兹发现了磁场对运动电荷的作用规律，安 培发现了磁场对电流的作用规律，D 错误； 2.如图是某同学记录的演示楞次定律的实验笔记，经检查，不符合实验事实的是（　　） A. 线圈与条形磁铁相互排斥 B. 线圈与条形磁铁相互吸引 C. 线圈与条形磁铁相互排斥 D. 线圈与条形磁铁相互吸引 【答案】C 【解析】A．条形磁铁 N 极向下插入线圈，原磁场方向向下，导致线圈中磁通量增加，由楞 次定律可知感应电流的磁场方向应该向上，根据安培定则即可以确定电流的流向，故 A 符 合实验事实，不符合题意； B．条形磁铁 N 极向下离开线圈，原磁场方向向下，导致线圈中磁通量减少，由楞次定律可 知感应电流的磁场方向应该向下，根据安培定则即可以确定电流的流向，故 B 符合实验事 实，不符合题意； C．条形磁铁 S 极向下插入线圈，原磁场方向向上，导致线圈中磁通量增加，由楞次定律可 知感应电流 磁场方向应该向下，根据安培定则即可以确定电流的流向，故 C 不符合实验 事实，符合题意； D．条形磁铁 S 极向下离开线圈，原磁场方向向上，导致线圈中磁通量减少，由楞次定律可 知感应电流的磁场方向应该向上，根据安培定则即可以确定电流的流向，故 D 符合实验事 实，不符合题意。 3.如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置。如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向 右偏转一下，那么合上开关后（　　） A. 灵敏电流计指针一直在右边某一位置保持不动 B. 线圈 A 插入线圈 B 后将滑动变阻器 滑片迅速向右拉时灵敏电流计指针向右偏转一下 C. 将线圈 A 迅速抽出线圈 B 时，灵敏电流计指针将向右偏转一下 D. 线圈 A 插入线圈 B 后，将开关断开，灵敏电流计指针将向右偏转一下 【答案】B 【解析】A．当合上开关的瞬间，导致线圈 B 的磁通量增加，产生感应电流，由题意可知， 此时电流计指针向右偏转一下，但是合上以后，线圈 B 中的磁通量就不变了，没有感应电 流，所以电流计的指针又回到中央，故 A 错误； B．线圈 A 插入线圈 B 后将滑动变阻器的滑片迅速向右拉时，线圈 A 的电流增大，导致线圈 B 的磁通量增加，所以产生的感应电流的方向与磁通量增加时产生的感应电流方向相同，即 电流计的指针向右偏转一下，故 B 正确； 的 的 C．将线圈 A 迅速抽出线圈 B 时，导致线圈 B 的磁通量减少，所以产生的感应电流的方向与 磁通量增加时产生的感应电流的方向相反，即电流计指针向左偏转，故 C 错误； D．线圈 A 插入线圈 B 后，将开关断开，导致线圈 B 的磁通量减少，所以产生的感应电流 的方向与磁通量增加时产生的感应电流的方向相反，即电流计指针向左偏转，故 D 错误。 4.如图甲所示，线圈 ABCD 固定于匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向外，当磁场变化规律如 图乙所示时，线圈 AB 边受安培力大小的变化情况可能是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】由图象可知 磁感应强度随时间均匀增加，即 （k 为常数） 由法拉第电磁感应定律可得 即感应电动势是恒定的，感应电流也是恒定的，则安培力为 所以安培力随时间的变化图象应该是一条倾斜的直线，故 A 正确，BCD 错误。 5.如图所示，A、B 是两个完全相同的灯泡，L 是自感系数较大的线圈，其直流电阻忽略不计， 电源是不计内阻的理想电源。当电键 K 闭合时，下列说法正确的是（　　） A. A 比 B 先亮，然后 A 熄灭 B. B 比 A 先亮，然后 A 熄灭 0B B kt= + B kt ∆ =∆ B tE S kS ∆= ∆ = 2 0= B LSkE k LSkF BIL BL BLS tR R R R = = = +安 C. A、B 一起亮，然后 A 熄灭 D. A 逐渐变亮，B 立即亮；最终 A 比 B 亮 【答案】D 【解析】由题意可知，当闭合电键时，电路中的电流瞬间增大，线圈自感系数较大，所以会 产生较大的自感电动势，根据楞次定律可知，自感电动势的方向应该阻碍线圈磁通量的增加， 所以 A 不会立即亮，而是逐渐变亮，B 立即亮。当电路中稳定以后，线圈的磁通量就不变了， 又由于线圈的直流电阻忽略不计，所以 A 的支路电阻比 B 的支路电阻小，所以流过 A 的电 流比流过 B 的电流大，即最终 A 比 B 亮，故 D 正确，ABC 错误。 6.如图所示，甲、乙是规格相同的灯泡，接线柱 a、b 接电压为 U 的直流电源时，无论电源 的正极与哪一个接线柱相连，甲灯均能正常发光，乙灯完全不亮.当 a、b 接电压的有效值为 U 的交流电源时，甲灯发出微弱的光，乙灯能正常发光，则下列判断正确的是（） A. 甲灯串联 组件 x 是电容器，与乙灯串联的组件 y 是电感线圈 B. 与甲灯串联的组件 x 是电感线圈，与乙灯串联的组件 y 是电容器 C. 与甲灯串联的组件 x 是二极管，与乙灯串联的组件 y 是电容器 D. 与甲灯串联的组件 x 是电感线圈，与乙灯串联的组件 y 是二极管 【答案】B 【解析】接线柱 a、b 接电压为 U 的直流电源时，甲灯均能正常发光，乙灯完全不亮，说明 y 为电容器；当 a、b 接电压的有效值为 U 的交流电源时，甲灯发出微弱的光，乙灯能正常 发光，说明 x 为电感线圈，B 正确．故选 B． 【点睛】电容器的特点是：通交流，隔直流，电感线圈的特点是；通低频阻高频． 7.下列有关传感器的说法中错误的是（　　） A. 霍尔元件是能够把磁感应强度转换为电压的一种磁传感器 B. 光电鼠标利用了光传感器 C. 电子秤称量物体质量是利用了力传感器 D. 2020 年初新冠肺炎疫情防控阻击战中，枪式测温仪成了体温检测的“哨兵”，是利用了温 度传感器 【答案】D 的 【解析】A．霍尔元件是能够把磁感应强度转换为电压的一种磁传感器，故 A 正确，不符合 题意； B．光电鼠标利用了光传感器，故 B 正确，不符合题意； C．电子秤称量物体质量是利用了力传感器，故 C 正确，不符合题意； D．枪式测温仪是根据人体辐射的红外线来测温的，没有利用温度传感器，故 D 错误，符合 题意。 8.一个电热器接在 10V 直流电源上消耗的电功率是 P，当把它接到一个正弦交流电压上时消 耗的电功率为 ，则该交流电压的最大值为（　　） A. 5V B. 7.1V C. 10V D. 12V 【答案】A 【解析】由题意可知，当 时，则电热器的电阻为 即 当接到交流电时，设交流电的电压有效值为 ，则 则其最大值为 故 A 正确，BCD 错误。 9.某交变电压的瞬时电压表达式为 。下列说法正确的是（　　） A. 时，线圈平面与磁感线平行，该交变电压的瞬时值为 0 B. 该交变电压在 1s 内电流的方向改变 50 次 C. 将该交变电压加在“220V 100W”的灯泡两端时，灯泡的实际功率为 100W D. 当 时，该交变电压的瞬时值为 220V 8 P 10VU = 2 100UR P P = = 2100VPR = U′ 2 8 P U R ′= 5 2 V8 2 PRU′ = = m 2 5VU U′= = 220 2 sin100π (V)u t= 0t = 1 s200t = 【答案】C 【解析】A．当 时，由交变电压的瞬时值表达式可知，此时交变电压的瞬时值为 0，但 是线圈的平面在中性面，所以线圈平面与磁感线垂直，故 A 错误； B．由交变电压的瞬时值表达式可得交流电的周期为 交流电在一个周期内方向要变两次，所以 1s 内交流电的方向改变 100 次，故 B 错误； C．“220V 100W”的灯泡的额定电压为 220V，而此交流电电压的有效值也是 220V，所以可 知灯泡正常工作，实际功率为 100W，故 C 正确； D．当 时，由交变电压的瞬时值表达式可知 故 D 错误。 10.如图所示为一理想变压器，它的原线圈接在交流电源上，副线圈接有一个标“100V 50W” 字样的灯泡。已知变压器原、副线圈的匝数比为 ，则（　　） A. 小灯泡正常工作时，电压表的读数为 50V B. 小灯泡正常工作时，电流表 读数为 0.25A C. 若在副线圈端再并联一个灯泡，电压表读数将增大 D. 若在副线圈端再并联一个灯泡，电流表读数将减小 【答案】B 【解析】A．由题目的灯泡的规格可以知道，正常工作时，灯泡两端的电压是 100V，由变 压器电压与匝数的关系，可得此时原线圈中电压表的示数为 故 A 错误； B．小灯泡正常工作时，副线圈中的电流为 则原线圈中的电流，也就是电流表的示数为 的 0t = 2π 0.02sT ω= = 1 s200t = 220 2Vu = 2:1 1 1 2 2 200VnU Un = = 2 2 0.5API U = = 故 B 正确； CD．若在副线圈再并联一个灯泡，副线圈的总电阻减小。电压是由输出输入决定，所以电 压表示数不变；电流是由输入决定输出，所以副线圈中电压不变，电阻减小，电流增加。由 变压器中电流与匝数比的关系，可知电流表示数增加，故 CD 错误。 11.法拉第发现了电磁感应现象之后，又发明了世界上第一台发电机——法拉第圆盘发电机， 揭开了人类将机械能转化为电能并进行应用的序幕。法拉第圆盘发电机的原理如图所示，将 一个电阻不计的圆形金属盘放置在电磁铁的两个磁极之间，并使盘面与磁感线垂直，盘的边 缘附近和中心分别装有与金属盘接触良好的电刷 A、B，两电刷与灵敏电流计相连。当金属 盘绕中心轴按图示方向转动时，则（　　） A. 电刷 B 的电势低于电刷 A 的电势 B. 若仅将滑动变阻器滑动头向左滑，灵敏电流计的示数将变大 C. 若仅将电刷 A 向盘中央移动，使电刷 A、B 之间距离减小，灵敏电流计的示数将变小 D. 金属盘转动的转速越大，维持其做匀速转动所需外力做功的功率越大 【答案】CD 【解析】A．根据题目中的图，可以判断磁场的方向为水平向右，将圆盘看成无数条导体棒， 结合右手定则，即可判断出 A 的电势低于 B 的电势，故 A 错误； B．若仅将滑动变阻器滑动头向左滑，电源回路中的电阻增大，电流减小，圆盘所处位置磁 场减弱，由公式 可知产生的感应电流将减小，即灵敏电流计的示数变小，故 B 错误； C．若仅将电刷 A 向盘中央移动，使电刷 A、B 之间距离减小，则由 B 选项中的公式可得， L 减小，I 减小，即灵敏电流计的示数变小，故 C 正确； 2 1 2 1 0.25AnI In = = 2E BLv BLI R R R ω= = = D．如果维持圆盘匀速转动，则 则外力的功率等于安培力的功率，即 其中 所以金属盘转动的转速越大，维持其做匀速转动所需外力做功的功率越大，故 D 正确。 12.如图，半径为 L 的半圆弧轨道 PQS 固定，电阻忽略不计，O 为圆心。OM 是可绕 O 转动 的金属杆，M 端位于 PQS 上，OM 与轨道接触良好，OM 金属杆的电阻值是 OP 金属杆电阻 值的一半。空间存在如图的匀强磁场，磁感应强度的大小为 B；现使 OM 从 OS 位置以恒定 的角速度顺时针转到 OQ 位置，则该过程中（　　） A. MO 两点的电压 B. MO 两点的电压 C. 回路中电流方向沿 D. 回路中电流方向沿 【答案】D 【解析】AB．导体棒 MO 转动切割磁感线，产生感应电动势，用右手定则可判断出 M 比 O 的电势高，由题意可知 MO 相当于电源，MO 两点的电压是外电压，等于 OP 杆两端的电压，由于 OM 金属杆的电 阻值是 OP 金属杆电阻值的一半，则 MO 两点的电压为 故 AB 错误； CD．由右手定则可知，M 比 O 电势高，即电流流向是顺时针，即 ，故 D 正确，C 错误。 13.如图所示，在铁芯上绕着两个线圈 A 和 C，线圈 A 两端接一电源，线圈 C 两端接一阻值 为 4Ω 的电阻 R。已知线圈 A 的匝数为 22 匝；线圈 C 的电阻为 2Ω，匝数为 7 匝，横截面积 为 0.3m2。下列说法正确的是（　　） =F F外 安 =P P外 安 2 2 2 2 2 4 24π= B L v B L nP F v R R = =安 安 22 3MOU BL ω= 21 2MOU BL ω= M O P Q→ → → M Q P O→ → → 20 1 2 2 LE BLv BL BL ω ω+= = = 22 3 3MO BLU E ω= = M Q P O→ → → A. 若 A 接的是一电动势为 22V 的电池组，则电阻 R 两端的电压等于 7V B. 若 A 接电源（电源上端为正极）使铁芯中的磁感应强度 B 随时间变化如图所示，则流经 电阻 R 的电流是由上往下 C. 若 A 接电源（电源上端为正极）使铁芯中的磁感应强度 B 随时间变化如图所示，则流经 电阻 R 的电流大小为 0.1A D. 若 A 接电源（电源上端为正极）使铁芯中的磁感应强度 B 随时间变化如图所示，则 时刻穿过线圈 C 的磁通量大小为 0.21Wb 【答案】BC 【解析】A．若 A 接的是一电动势为 22V 的电池组，两线圈的磁通量都保持不变，所以在 C 线圈不会发生电磁感应现象，没有感应电流，那么电阻 R 两端的电压应该为 0，故 A 错误； B．若 A 接电源（电源上端为正极）使铁芯中的磁感应强度 B 随时间变化如图所示，由图象 可知，B 随着时间在均匀的减小，所以 C 线圈中的磁通量要减少，由楞次定律可判断，流过 R 的电流为由上往下，故 B 正确； C．根据法拉第电磁感应定律 可得线圈 C 产生的感应电动势为 流过 R 的电流为 故 C 正确； D．由图象可知 时磁感应强度 B 为 0.1T，则此时穿过线圈 C 的磁通量为 故 D 错误。 14.两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直。边长为 0.2m，总电阻为 0.01Ω 的正方形导线框 abcd 位于纸面内，cd 边与磁场边界平行，如图甲所示，已知导线框 0.35st = BE n St ∆= ∆ 0.27 0.3V=0.6V0.7E = × × 0.1AEI R r = =+ 0.35st = 0.03WbBSΦ = = 一直向右做匀速直线运动，cd 边于 时刻进入磁场。线框中感应电动势随时间变化的图 线如图乙所示（感应电流的方向为顺时针时，感应电动势取正）。下列说法正确的是（　　） A. 磁感应强度的方向垂直于纸面向里 B. 导线框运动的速度的大小为 1m/s C. 磁感应强度的大小为 0.05T D. 在 至 这段时间内，导线框所受的安培力大小为 0.01N 【答案】BCD 【解析】A．由题意可知，当线圈进入磁场时，产生的感应电流为顺时针，此时对于线圈磁 通量是增加，根据楞次定律可知，感应电流的磁场与原磁场方向相反，则磁感应强度的方向 为垂直与纸面向外，所以 A 错误； B．由题意可知线圈的运动是匀速运动，则结合图象可得，导线框运动的速度为 故 B 正确； C．根据导体棒切割磁感线产生的感应电动势的表达式可得，磁感应强度为 故 C 正确； D．分析图象可知，在 至 这段时间内，导线框正在匀速出磁场，所以此时 导线框所受安培力为 故 D 正确。 二、简答题（2 小题） 15.如图所示，光滑且不计电阻的导轨竖直放置，匀强磁场的磁感应强度为 ，磁场 方向垂直于导轨平面向外，导体棒 ab 质量 ，长度与导轨宽度均为 ， 电阻 。当导体棒匀速下滑时，完全相同的两小灯泡恰好正常发光，灯泡上的标识 已经不清楚，只能看到 3V，整个过程中导体棒都紧贴导轨，重力加速度 ，求： 0t = 0.4st = 0.6st = 0.2 m/s 1m/s0.2 lv t = = = 0.05TEB lv = = 0.4st = 0.6st = = 0.01NEBlF BIl R = =安 0.5TB = 0.02kgm = 0.4mL = 1.0Ωr = 210m/sg = （1）ab 匀速运动时通过 ab 的电流方向； （2）ab 匀速运动后 内通过 ab 的电荷量； （3）灯泡的额定功率； （4）ab 匀速运动时速度的大小。 【答案】（1）由 b 到 a；（2）3C；（3）1.5W；（4）20m/s。 【解析】（1）由右手定则知，通过 ab 棒的电流方向为由 b 到 a； （2）匀速时受力平衡 得 由 得 （3）每个小灯泡中的电流为 功率 （4）ab 产生的感应电动势 由 知 ab 的运动速度 3st = BIL mg= 1AI = q It= 3Cq = 1 0.5A2 II = = 1 1 1.5WP U I= = 1 4VE U Ir= =＋ E BLv= 16.人们利用发电机把天然存在的各种形式的能（水流能、煤等燃料的化学能）转化为电能。 有条河流，流量 ，落差 ，现利用其发电，已知发电机总效率为 ，输出电压为 。现直接将发电机和用户连接，测得安装在输电线路的 起点和终点的电度表一昼夜读数相差 2400kW·h（一昼夜是 24h）。重力加速度 ， 水的密度 ，试求： （1）发电机可输送的功率 P； （2）输电线的电阻 r； （3）若要使输电损失的功率降到输送功率的 0.2%，所加的升压变压器原副线圈的匝数比； （4）实施(3)后若用户端需要的电压是 100V，则所加的降压变压器原副线圈的匝数比为多 少？ 【答案】（1） ；（2）10Ω；（3）) ；（4） 【解析】（1）依题意发电机可输送的功率为 （2）依题意输电线上损失的功率为 又 得 根据 所以 20m/sv = 32m /sQ = 50mh = 50%η = 5000VU = 210m/sg = 3 31 10 kg/mρ = × 55 10 W× 1:10 499:1 55 10 WQtghP t ρ η= = × 2400 kW 100kW24P = =损 P IU= 100AI = 2P I r损＝ （3）输电线上损失的功率为 得 设升压至 可满足要求，且 则升压变压器匝数比为 （4）输电线上损失的电压为 则降压变压器原线圈两端的电压 则降压变压器匝数比为 10Ωr = 2 0.2% 1000WP I r P′ ′= = × =损 10AI′ = U′ PU I ′ = ′ 45 10 VU′ = × 1 2 1 10 nU U n = =′ 100VU I r′ ′= =损 3 49900VU U U ′′= − =损 3 3 4 4 499 1 U n U n = =