贵州省铜仁伟才学校2020学年高二物理下学期期中试题（含解析）

贵州省铜仁伟才学校2020学年高二物理下学期期中试题（含解析）

贵州铜仁伟才学校2020学年第二学期半期考试 ‎ 高二物理学科试题 一、选择题 ‎1.如图所示，甲、乙两图是两个与匀强磁场垂直放置的金属框架，乙图中除了一个电阻极小、自感系数为L的线圈外，两图其他条件均相同．如果两图中AB杆均以相同初速度、相同加速度向右运动相同的距离，外力对AB杆做功的情况是( )‎ A. 甲图中外力做功多 B. 两图中外力做功相等 C. 乙图中外力做功多 D. 无法比较 ‎【答案】A ‎【解析】‎ 试题分析：明确线圈的阻碍作用，由于乙图中有线圈，要减缓电流的增加，安培力要小于甲图中的安培力，根据动能定理判断外力做功的大小．‎ 图中有线圈，要减缓电流的增加，安培力要小于甲图中的安培力，则甲图克服安培力做功大于乙图克服安培力做功，根据动能定理得，因为导体AB以相同的加速度向右做匀加速直线运动，通过的位移相等，则末动能相等．所以甲图外力做功大于乙图外力做功，故A正确．‎ ‎2.如图所示，金属棒AB原来处于静止状态(悬挂)．由于CD棒的运动，导致AB棒向右摆动，则CD棒(　　)‎ A. 向右平动 B. 向左平动 C. 向里平动 D. 向外平动 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 由右手定则判断选项中CD棒运动情况产生的电流方向，然后由左手定则判断AB受安培力的方向，看其受力与题干中的运动情况是否相符．‎ ‎【详解】若CD棒水平向右运动或水平向左摆动，则运动方向与磁场方向平行，没有感应电流产生，则AB棒不会受安培力作用，不会运动，故AB错误；若CD棒垂直纸面向里平动，由右手定则判断感应电流由A到B，由左手定则判断AB受力向左，则AB将向左摆动，与题干不符，故C错误；若CD棒垂直纸面向外平动，由右手定则判断感应电流由B到A，由左手定则判断AB受力向右，则AB将向右摆动，故D正确；故选D。‎ ‎【点睛】本题考查左手定则和右手定则的灵活应用，判断电流的方向用右手定则，判断力的方向用左手定则．‎ ‎3.交变电流电压的有效值为6 V，它和电阻R1、R2及电容器C、电压表一起连接成如图所示的电路，图中电压表的读数为U1，为了保证电容器C不被击穿，电容器的耐压值为U2，电容器在电路中正常工作，则(　　)‎ A. U1＝6 V　U2＝6 V B. U1＝6 V　U2＝3V C. U1＝6 V　U2≥6 V D. U1＝6 V　U2≥6 V ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 正弦式交流电的最大值是有效值的倍．电容器C的耐压值是电容器所能承担的最大电压．‎ ‎【详解】交流电源的电压是6V，而电压表测量的是交流电的有效值，则电压表的示数为；因正弦式交流电的最大值是有效值的倍，则知电压的最大值为，所以电容器要能正常工作，其耐压值必须不低于，即，故D正确，ABC错误。故选D。‎ ‎【点睛】本题考查交流电的有效值和最大值的性质，要注意在交流电路中，电容器的耐压值要大于交流电的最大值的大小，而不是交流电的有效值的大小，而电表测量值即为有效值．‎ ‎4.如图所示，甲是闭合铜线框，乙是有缺口的铜线框，丙是闭合的塑料线框，它们的正下方都放置一薄强磁铁.现将甲、乙、丙移至相同高度H处同时释放（各线框下落过程中不翻转，不计空气阻力），则以下说法正确的是（）‎ A. 三者同时落地 B. 甲、乙同时落地，丙后落地 C. 甲、丙同时落地，乙后落地 D. 乙、丙同时落地，甲后落地 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 穿过闭合回路磁通量发生变化时，闭合回路会产生感应电流，电流在磁场受受到安培力作用，根据感应电流产生的条件与环的受力情况分析答题．‎ ‎【详解】甲是闭合铜线框，乙是有缺口铜线框，丙是闭合的塑料线框，它们的正下方都放置一薄强磁铁，现将甲、乙、丙拿至相同高度H处同时释放，‎ 穿过甲线框的磁通量发生变化，产生感应电流，铜线框在下落过程中受到向上的安培力作用，线框受到的合外力小于重力，线框向下运动的加速度小于重力加速度，‎ 乙线框不闭合，线框下落时产生感应电动势，但没有感应电流，线框不受安培力作用，线框做自由落体运动，加速度等于重力加速度，‎ 丙是塑料线框，线框中不产生感应电流，线框做自由落体运动，加速度等于重力加速度，‎ 由于甲、乙、丙的位移相等，初速度都为零，甲的加速度小于乙、丙的加速度，乙、丙加速度相等，因此乙、丙同时落地，甲后落地；‎ 故选D。‎ ‎【点睛】本题考查了线圈落地先后顺序问题，知道感应电流产生条件、对线框受力分析、比较出线框的加速度即可正确解题．‎ ‎5. （4分）（2020•海南）自然界的电、热和磁等现象都是相互联系的，很多物理学家为寻找它们之间的联系做出了贡献．下列说法正确的是（ ）‎ A. 奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系 B. 欧姆发现了欧姆定律，说明了热现象和电现象之间存在联系 C. 法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系 D. 焦耳发现了电流的热效应，定量得出了电能和热能之间的转换关系 ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ 试题分析：本题考查物理学史，根据电磁学发展中科学家的贡献可找出正确答案．‎ 解：A、奥斯特最先发现了电流的磁效应，揭开了人类研究电磁相互作用的序幕，故A正确；‎ B、欧姆定律说明了电流与电压的关系，故B错误；‎ C、法拉第经十年的努力发现了电磁感应现象，故C正确；‎ D、焦耳发现了电流的热效应，故D正确；‎ 故选ACD．‎ 点评：电流具有磁效应、热效应、化学效应等，本题考查其发现历程，要求我们熟记相关的物理学史．‎ ‎6.内壁光滑，水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于环口直径的带正电小球，以速度沿逆时针方向匀速转动，如图所示，若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比增加的变化磁场，设运动过程中小球带电量不变，则以下说法正确的是      ‎ A. 小球对玻璃环的压力一定不断增大 B. 小球受到的磁场力一定不断增大 C. 小球先沿逆时针方向减速运动一段时间后沿顺时针方向加速运动 D. 电场力对小球先做负功后做正功 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ 因为玻璃圆环所在处有均匀变化的磁场，在周围产生稳定的旋涡电场，对带正电的小球做功。由楞次定律，判断电场方向为顺时针方向。在电场力作用下，小球先沿逆时针方向做减速运动，后沿顺时针方向做加速运动。小球在水平面内沿轨迹半径方向受两个力作用：环的弹力FN和磁场的洛伦兹力F＝Bqv，而且两个力的矢量和时刻等于小球做圆周运动的向心力。考虑到小球速度大小的变化和方向的变化以及磁场强弱的变化，弹力FN和洛伦兹力F不一定始终在增大。磁场力始终与圆周运动的线速度方向垂直，所以磁场力对小球不做功。‎ 思路分析：璃圆环所在处有均匀变化的磁场，在周围产生稳定的旋涡电场，由楞次定律，判断电场方向为顺时针方向。磁场力始终与圆周运动的线速度方向垂直，所以磁场力对小球不做功。‎ 试题点评：本题是一道综合性的电磁综合练习题 ‎7.如右图所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体棒P、Q平行放于导轨上，形成一个闭合回路当一条形磁铁N极朝下从高处下落接近回路时　　‎ A. P、Q将互相靠扰 B. 产生的电流方向从Q到P C. 磁铁的加速度仍为g D. 磁铁的加速度小于g ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 当一条形磁铁从高处下落接近回路时，穿过回路的磁通量增加，根据楞次定律：感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化，分析导体的运动情况；‎ ‎【详解】A、当一条形磁铁从高处下落接近回路时，穿过回路的磁通量增加，根据楞次定律：感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化，可知，P、Q将互相靠拢，回路的面积减小一点，使穿过回路的磁场减小一点，起到阻碍原磁通量增加的作用，故A正确，B错误；‎ C、由于磁铁受到向上的安培力作用，所以合力小于重力，磁铁的加速度一定小于g，故C错误，D正确。‎ ‎【点睛】本题直接用楞次定律判断电磁感应现象中导体的运动方向，抓住导体总是反抗原磁通量的变化是关键。‎ ‎8.图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表。线圈绕垂直于磁场方向的水平轴沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示，以下判断正确的是 （ ）‎ A. 电流表的示数为10A B. 线圈转动的角速度为50πrad/s C. 0.01s时线圈平面与磁场方向平行 D. 0.02s时电阻R中电流的方向自右向左 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ 由题图乙可知交流电电流的最大值是=A，交流电的周期T=0.02s，电流表的示数为交流电的有效值即=10A，选项A正确； 线圈转动的角速度rad/s，选项B错误；0.01s时流过线圈的感应电流达到最大，线圈中产生的感应电动势最大，磁通量的变化率最大，则穿过线圈的磁通量为0，即线圈平面与磁场方向平行，选项C正确；由楞次定律可知0.02s时流过电阻的电流方向自左向右，选项D错误。本题选AC。‎ ‎【考点定位】交变电流的产生及有效值与最大值的关系，楞次定律。‎ 二、实验题 ‎9.在探究产生感应电流条件的实验中，实验室提供了下列器材，电源、开关、电流表、大小螺线管、铁芯、滑动变阻器、导线若干，如图所示.请按照实验的要求连好实验电路_____________________________.‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】‎ 探究电磁感应现象实验电路分两部分，电源、开关、滑动变阻器、原线圈组成闭合电路，检流计与副线圈组成另一个闭合电路；电路图如图所示；‎ ‎10.某同学利用如图所示的电路测量一微安表量程为，内阻为几千的内阻，可使用的器材有：两个电阻箱最大阻值为和最大阻值为；电源电动势约为，内阻不计：单刀开关和，完成下列实验步骤中的填空：‎ 为了保护微安表，开始时将电阻箱A阻值调至最大；‎ 闭合，断开，逐步减小电阻箱A的阻值，使微安表满偏，此时电阻箱A的读数为；‎ 断开，将电阻箱A读数调整为，将电阻箱B的阻值调至______选填“最大”或“最小”，再闭合和 ‎，然后调整电阻箱B的阻值，使微安表重新达到满偏，这时电阻箱A两端的电压与中相比______选填“改变”或“不变；‎ 此时电阻箱B的读数为，则由此可知待测微安表的内阻为______，电源的电动势为______电动势的结果保留三位有效数字。‎ ‎【答案】 (1). 最小 (2). 不变 (3). 2901.2 (4). 1.49‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）当电阻箱A和微安表串联时微安表满偏，此时电阻箱的电阻为，现将电阻箱A的电阻调为后，电阻箱B和微安表并联后与电阻箱A串联，则电路的总电阻减小，电流增大，则微安表将超过量程从而坏掉，因此为保护微安表，应将电阻箱B的阻值调为最小，使电阻箱B和微安表的分压降低从而保护微安表，故选最小；S2断开时电阻箱A两端电压为，当S2闭合微安表满偏时电阻箱A两端电压，故两次电阻箱A两端电压不变。‎ ‎（2）上述两种情况下，由于电流表均是满偏，所以有：只闭合时，时，电流表满偏，则有：，再闭合和时， 此式中、、联立以上几式求得：，。‎ 故答案为：最小，不变；，‎ 三、解答题 ‎11.如图所示，一小型发电机内有n=100匝矩形线圈，线圈面积S=0.10m2，线圈电阻可忽略不计。在外力作用下矩形线圈在B=0.10T匀强磁场中，以恒定的角速度rad/s绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，发电机线圈两端与R=100Ω的电阻构成闭合回路。求：‎ ‎（1）线圈转动时产生感应电动势的最大值；‎ ‎（2）从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过90°角的过程中，通过电阻R横截面的电荷量；‎ ‎（3）线圈匀速转动10s，电流通过电阻R产生的焦耳热。‎ ‎【答案】（1）；（2）；（3）‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 正弦式电流给灯泡供电，电压表显示是电源电压的有效值，要求电路中灯泡的电流或功率等，均要用正弦式电流的有效值而求有效值方法：是将交流电在一个周期内产生热量与将恒定电流在相同时间内产生的热量相等，则恒定电流的值就是交流电的有效值通过横截面的电荷量则需要用交流电的平均值，而电器的耐压值时则交流电的最大值．‎ ‎【详解】（1）当线圈与磁感线平行时，线圈中感应电动势的最大值，则为  V ‎（2）设从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过角所用时间为，‎ 线圈中的平均感应电动势 通过电阻R的平均电流 在时间内通过电阻横截面的电荷量，‎ ‎（3）矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生正弦交变电流，电阻两端电压的有效值 经过电流通过电阻产生的焦耳热 解得J.‎ ‎【点睛】当线圈与磁场相平行时，即线圈边框正好垂直切割磁感线，此时产生的感应电动势最大求电荷量时，运用交流电的平均值，求产生的热能时，用交流电的有效值．‎ ‎12.如图甲所示，在周期性变化的匀强磁场区域内有垂直于磁场的半径为、电阻为的金属圆形线框，当磁场按图乙所示规律变化时，线框中有感应电流产生．‎ ‎(1)在图丙中画出感应电流随时间变化的图象以逆时针方向为正；‎ ‎(2)求出线框中感应电流的有效值．‎ ‎【答案】（1）如图所示 ‎（2）‎ ‎【解析】‎ 解：　　（1）如图所示 ‎　　（2）设电流以的有效值为I，则有 ‎　　‎ ‎　　得 ‎13.如图所示，间距L=1.0m，电阻不计的足够长平行光滑金属导轨水平放置，导轨左端用一阻值为R=0.6Ω的电阻连接，导轨上横跨一根质量为m=0.2kg，电阻也为r=0.2Ω的金属棒ab，金属棒与导轨接触良好，整个装置处于竖直向上，磁感应强度为B=0.4T的匀强磁场中，金属棒在水平向右的恒力F=2N的作用下由静止开始向右运动，金属棒向右运动8.0m达到最大速度，重力加速度。求：‎ ‎（1）导体棒运动的最大速度；‎ ‎（2）金属棒从静止开始运动到最大速度的过程中安培力做的功。‎ ‎【答案】（1）10m/s （2） 6J ‎【解析】‎ ‎(1)导体棒达到最大速度vm时做匀速直线运动，则有F=BIL①‎ 导体棒产生的感应电动势为 E=BLvm②‎ 闭合回路中的电流为 ③‎ 由①②③解得vm=10m/s ④‎ ‎(2)由动能定理得:－0 ⑤‎ 由④⑤解得W安=-6J