【物理】青海省西宁市大通回族土族自治县第一完全中学2019-2020学年高二下学期期中考试试题（解析版）

【物理】青海省西宁市大通回族土族自治县第一完全中学2019-2020学年高二下学期期中考试试题（解析版）

大通一中 2019-2020 年度第二学期期中考试物理试题 一、选择题（1-8 为单项选择，9-12 为多项选择，每题 3 分，共 36 分） 1.了解物理规律的发现过程，学会像科学家那样观察和思考，往往比掌握知识本身更重要。 以下符合史实的是（　　） A. 焦耳发现了电流磁效应 规律 B. 库仑总结出了点电荷间相互作用的规律 C. 楞次发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕 D. 牛顿将斜面实验的结论合理外推，间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动 【答案】B 【解析】A. 焦耳发现了电流热效应的规律，奥斯特发现了电流磁效应，A 错误； B. 库仑总结出了点电荷间相互作用的规律，B 正确； C. 奥斯特发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕，C 错误； D. 伽利略将斜面实验的结论合理外推，间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动，D 错 误。 故选 B。 2.关于电路中感应电动势的大小，下列说法中正确的是（ ） A. 穿过电路的磁通量越大，感应电动势就越大 B. 电路中磁通量变化越快，感应电动势越大 C. 电路中磁通量的改变量越大，感应电动势就越大 D. 若电路中某时刻磁通量为零，则该时刻感应电流一定为零 【答案】B 【解析】A. 穿过闭合回路的磁通量越大，磁通量变化不一定快，则感应电动势不一定大．故 A 错误； B. 感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，磁通量变化越快，感应电动势越大，故 B 正确； C. 磁通量的改变量大，磁通量的变化不一定快，感应电动势不一定大，故 C 错误； D. 某时刻的磁通量为零，磁通量的变化率不一定为零，则感应电动势不一定为零，故 D 错 误． 故选 B. 的 3.某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的交变电流的图象如图所示，由图 中信息可以判断(　　) A. 在 A、C 时刻线圈处于中性面位置 B. 在 B、D 时刻穿过线圈的磁通量为零 C. 从 A～D 线圈转过的角度为 2π D. 若从 O～D 历时 0.02 s，则在 1 s 内交变电流的方向改变了 100 次 【答案】D 【解析】 【分析】 圈在中性面上磁通量最大，感应电动势与感应电流均为零；线圈在平行于磁场位置（垂直于 中性面处）穿过线圈的磁通量为零，感应电动势与感应电流最大；在一个周期内，电流方向 改变两次，根据图象分析答题． 【详解】由图象可知，在 B、D 时刻，感应电流为零，此时线圈位于中性面上，穿过线圈的 磁通量最大，A、C 时刻感应电流最大，此时线圈与中性面垂直，磁通量为零，故 AB 错误； 从 A 到 D，经历 个周期，线圈转过的角度为 ，故 C 错误； 由图象可知，从 O～D 是一个周期，如果经历时间为 0.02s，则 1s 是 50 个周期，电流方向 改变 100 次，故 D 正确． 4.如图所示的闭合铁芯上绕有一组线圈，与滑动变阻器、电池构成闭合电路，a、b、c 为三 个闭合金属圆环，假定线圈产生的磁场全部集中在铁芯内，则当滑动变阻器的滑片左、右滑 动时，能产生感应电流的金属圆环是(　　) A. .a、b、c 三个环 B b、c 两个环 C. a、c 两个环 D. a、b 两个环 【答案】D 3 4 3 324 2 ππ× = 【解析】据题意，线圈产生的磁场全部集中在铁芯内，根据安培定则判断可知，穿过 a 的磁 感线方向向左，穿过 b 的磁感线向上，a、b 两环都有磁通量．当滑动变阻器的滑片左、右 滑动时，线圈中电流将发生改变，产生的磁场随之改变，a、b 两环中磁通量会发生改变， 故 a、b 两环中将产生感应电流．而向左和向右穿过 c 环的磁感线条数相等，完全抵消，总 的磁通量为零，不发生变化，故 c 环中没有感应电流产生；故 D 正确，ABC 错误； 故选 D。 5.下列选项各图中所标的导体棒的长度为 L，处于磁感应强度为 B 的匀强磁场中，棒运动的 速度均为 v，产生的电动势为 BLv 的是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】A．图中导体棒做切割磁感线运动，产生的感应电动势为 故 A 错误； BC．两图中导体棒都不切割磁感线，不产生感应电动势，故 BC 错误； D．图中导体棒做切割磁感线运动，产生的感应电动势为 故 D 正确． 6.如图所示为一正弦交流电电压随时间变化的图象，下列表达式正确的是（　　） A. e=2sin0.2πt（V） B. e= sin10πt（V） C. e=2sin10πt（V） D. e= sin0.2πt（V） 【答案】C 【解析】由图可知，交流电为正弦交流电，其最大值为 Em=2V，周期为 T=0.2s，则 所以瞬时表达式为 sin30 0.5E BLv BLv°= = E BLv= 2 2 2 10 rad/sT πω π= = 选项 C 正确，ABD 错误。 故选 C。 7.关于电磁灶的加热原理，下列说法正确的是(　　) ①电磁灶加热与微波炉加热原理是一样的　②电磁灶是利用电磁感应原理制成的　③电磁 灶是热量从灶口传递给锅中的食物达到加热的目的　④电磁灶工作时，灶不会生热 A. ②④ B. ①③ C. ①② D. ②③ 【答案】A 【解析】电磁灶里面的线圈中变化的电流，产生变化的磁场，从而形成涡流，根据电流的热 效应进行加热，电磁灶工作时，灶不会生热，故③错误，④正确； 微波炉是接通电路后，220V 交流电经变压器变压，在次级产生 3.4V 低压交流电对磁控管加 热，同时在另一次级产生 2000V 高压电，经镇流系统加到磁控管的阴、阳两极之间，使磁 控管产生微波，微波输送至金属制成的加热器（炉腔），被来回反射，微波的电磁作用使食 物内的分子高频运动，从而使食物受热，故①错误，②正确。 故选 A。 8.长为 a、宽为 b 的矩形线框有 n 匝，每匝线圈电阻为 R，如图所示，对称轴 MN 的左侧有 磁感应强度为 B 的匀强磁场，第一次将线框从磁场中以速度 v 匀速拉出；第二次让线框以 的角速度转过 90°角，那么（ ） A. 通过导线横截面的电量 q1：q2=1：n B. 通过导线横截面的电量 q1：q2=1：1 C. 线框发热功率 P1：P2=2n：1 D. 线框发热功率 P1：P2=2：1 【答案】BD 【解析】AB．在第一、二次运动过程中，磁通量的减少量为 当回路为 n 匝，总电阻为 nR 时．有 sin 2sin10 Vme E t tω π= = （ ） 2v b ω = 1 2 2 abB∆Φ = ∆Φ = 可得 A 错误 B 正确； CD．两种情况下线框电阻不变，由电（热）功率公式可得 ①， ②， ③ 联立①②③式，即可求出以下结果 C 错误 D 正确． 故选 BD。 9.如图所示，变压器初级线圈接电压一定 交流电，在下列措施中能使电流表示数减小的是： ( ) A. 只将 S2 从 4 拨向 3 B. 只将 S1 从 2 拨向 1 C. 只将 S3 从闭合改为断开 D. 只将变阻器 R3 的滑动触头上移 【答案】ACD 【解析】 A、只将 S2 从 4 拨向 3 时，副线圈匝数减小，输出电压变小，故输出电流变小，输入电流 变小，故 A 正确； B、只将 S1 从 2 拨向 1 时，原线圈匝数减小，输出电压变大，故输出电流变大，输入电流 即电流表的示数也变大，故 B 错误； C、只将 S3 从闭合变为断开，少一个支路，电压不变，总电阻变大，输出功率减小，则输 入功率也减小，电流表的示数减小，故 C 正确； D、只将变阻器 R3 的滑动触头上移，负载总电阻变大，故输出电流变小，故输入电流减小， 故 D 正确； 的 Eq I t t tnR t R R ∆Φ ∆Φ= ∆ = ∆ = ∆ =∆ ⋅ 1 2: 1:1q q = 21 1 2 2 ( )P E P E = 1E nBav= 2 2 2 2 ab vE nB b = ⋅ 1 2: 2:1P P = 故选 ACD． 【点睛】理想变压器原副线圈电压与匝数成正比，电流与匝数成反比；理想变压器输入功率 等于输出功率；根据以上两条规律分析讨论即可． 10.如图所示的电路中，L 是一个自感系数很大、直流电阻不计的线圈，D1、D2 和 D3 是三个 完全相同的灯泡，E 是内阻不计的电源。在 t=0 时刻，闭合开关 S，电路稳定后在 t1 时刻断 开开关 S。规定电路稳定时流过 D1、D2 的电流方向为正方向，分别用 I1、I2 表示流过 D1 和 D2 的电流，则下图中能定性描述电流 I 随时间 t 变化关系的是（　　） A. B. C. D. 【答案】BC 【解析】当闭合电键，因为线圈与 D1 串联，所以电流 I1 会慢慢增大，灯泡 D2 这一支路立即 就有电流。当电键断开，D2 这一支路电流立即消失，因为线圈阻碍电流的减小且方向不变， 所以通过 D1 的电流不会立即消失，会从原来的大小慢慢减小，而且 D1 和 D2、D3 构成回路， 通过 D1 的电流也流过 D2，所以 I2 变成反向，且逐渐减小，故 BC 正确，AD 错误。 故选 BC。 11.关于电感对交变电流的阻碍作用，下列说法正确的是（　　） A. 电感对交变电流的阻碍作用的大小用感抗描述 B. 线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，线圈对交变电流的阻碍作用就越大 C. 低频扼流圈只能阻碍低频交变电流，不能阻碍高频交变电流 D. 感抗是由线圈的自感现象引起的 【答案】AB 【解析】A．感抗是用来描述电感对交变电流的阻碍作用的大小，故 A 正确； B．根据 可知自感系数越大，交变电流的频率越高，则电感对交变电流的阻碍作用就越大，故 B 正 确； C．根据 可知低频扼流圈对低频交变电流、高频交变电流都有阻碍作用，对高频交变电流的阻碍作用 更大，故 C 错误； D．感抗是用来描述电感对交变电流的阻碍作用的大小的物理量，故 D 错误。 故选 AB 12.如图所示，一质量为 m 的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属圆环中穿 过。现将环从位置Ⅰ释放，环经过磁铁到达位置Ⅱ。设环经过磁铁上、下端附近时细线的张 力的最大值分别为 T1 和 T2，重力加速度大小为 g，则（　　） A. T1>mg B. T2>T1 C. T2>mg D. T2=T1 【答案】ABC 【解析】深刻理解楞次定律的含义：磁铁和线圈之间的所有作用效果均是阻碍线圈磁通量的 变化。在本题中圆环从静止开始向下运动到落到磁铁下方的过程中，穿过圆环的磁通量先增 加再减小，根据楞次定律可知磁铁对线圈的反应是：感应电流的磁场先阻碍磁通量先增加再 阻碍其减小，即先是排斥其向下运动，阻碍其磁通量增大，后是吸引线圈，阻碍其磁通量的 减小。故两种情况下，绳的拉力都大于 mg，经过磁铁位置Ⅱ的时候速度较大，阻碍的作用 也较大，因此 T2＞T1 。 L 2πx fL= L 2πx fL= 故 ABC 正确，D 错误。 故选 ABC。 二、填空题（每空 3 分，共 24 分） 13.如图为某同学验证楞次定律的实验，在水平面固定一“U”形铝框架，框架上置一铝杆 ab， 不计摩擦，将条形磁铁放在框架正上方，当将磁铁做如下运动时，判断杆 ab 的运动方向： (1)将磁铁竖直向上运动时，杆 ab 将向_________运动。 (2)将磁铁竖直向下运动时，杆 ab 将向_________运动。 (3)将磁铁水平向右运动时，杆 ab 将向_________运动。（填“左”或“右”） 【答案】 (1). 右 (2). 左 (3). 右 【解析】(1)[1]由“增缩减扩”可知，磁铁竖直向上运动时，回路磁通量变小时，杆 将向右 移动； (2)[2]由“增缩减扩”可知，将磁铁竖直向下运动时，回路磁通量变大时，杆 将向左移动； (3)[3]由“增缩减扩”可知，将磁铁水平向右运动时，回路磁通量变小时，杆 将向右移动。 14.某水电站给远处山村送电的输出功率是 ，用 电压输送，线路上损失功率 为 ，如果改用 高压输电，线路上损失功率是_____ 。 【答案】250W 【解析】根据 P=UI 知，改用 20000 伏高压输电，输送电压增大 10 倍，则输送电流变为原 来的 ，根据 P 损＝I2R 知，损失的功率变为原来的 ，则线路上损失的功率 15.如图所示，L 是自感系数很大的线圈，其自身的电阻较小，A 和 B 是两个相同的小灯 泡．闭合开关 S 待电路稳定后，再把开关 S 断开的过程中，A 灯泡的亮度变化情况是 _____________（填“变亮”、“ 立即熄灭”、“ 闪亮后熄灭”）；B 灯泡的亮度变化情况是 __________________（填“不变”、“ 立即熄灭”、“ 闪亮后熄灭”） ab ab ab 100kW 2000V 42.5 10 W× 20000V W 1 10 1 100 41 2.5 10 W 250W100P = × × =损 【答案】 (1). A 灯立刻熄灭 (2). B 灯先变亮 后逐渐熄灭 【解析】[1][2]S 断开瞬时，A 灯中电流消失，故立即熄灭，而 B 灯中由于电感中产生一个 与电流同向的自感电动势，电流由灯泡 B 的左侧流入，故 B 灯亮一下逐渐熄灭。 16.一交流电压瞬时值表达式为 ，将该交流电压加在一阻值为 22Ω 的电阻两端，并联在该电阻两端的交流电压表的示数为_____V。该电阻消耗的功率为 _____W。 【答案】 (1). 110 (2). 550 【解析】[1]并联在该电阻两端的交流电压表的示数即为该交流电压的有效值 [2]该电阻消耗的功率为 三、计算题（共 40 分） 17.如图所示，一个半径为 r 的半圆形线圈，以直径 ab 为轴匀速转动，转速为 n，ab 的左侧 有垂直于纸面向里(与 ab 垂直)的匀强磁场，磁感应强度为 B.M 和 N 是两个集流环，负载电 阻为 R，线圈、电流表和连接导线的电阻不计，求： （1）感应电动势的最大值； （2）从图示位置起转过 周的时间内负载电阻 R 上产生的热量； （3）从图示位置起转过 周的时间内通过负载电阻 R 的电荷量； （4）电流表的示数． 110 2 sin100 (V)u tπ= 110 2V 110V 2 U = = 2 2110 W 550W22 UP R = = = 1 4 1 4 【答案】（1）π2Bnr2 （2） （3） （4） 【解析】(1) 线圈绕轴匀速转动时，在电路中产生如图所示的交变电流． 此交变电动势的最大值为 Em＝BSω＝B· ·2πn＝π2Bnr2. (2)在线圈从图示位置转过 周的时间内，电动势的有效值为： E＝ 电阻 R 上产生的热量： Q＝ (3)在线圈从图示位置转过 周的时间内，电动势的平均值为： E＝ 通过 R 的电荷量： q＝I·Δt＝ (4)设此交变电动势在一个周期内的有效值为 E′，由有效值的定义得： 解得： E′＝ 故电流表的示数为： I＝ . 4 2 4 8 B r n R π 2 2 Br R π 2 2 2 r nB R π 2 2 rπ 1 4 2 22 22 mE Bnrπ= 2 4 2 4 4 8 E T B r nRR R π  =    1 4 t Φ∆ ∆ 2 2 E BrtR R R π∆Φ∆ = = 2 22 2 mE T E TR R      = 2 mE 2 2 2 E r nB R R π′ = 18.把总电阻为 2R 的均匀电阻丝焊接成一半径为 a 的圆环，水平固定在竖直向下的磁感应强 度为 B 的匀强磁场中，如图所示，一长度为 2a、电阻等于 R、粗细均匀的金属棒 MN 放在 圆环上，它与圆环始终保持良好的接触，当金属棒以恒定速度 v 向右移动经过环心 O 时， 求： (1)棒上电流的大小和方向及棒两端的电压 UMN； (2)在圆环和金属棒上消耗的总热功率。 【答案】(1) ，方向由 N→M， ；(2) 【解析】(1)把切割磁感线的金属棒看成一个内阻为 R、电动势为 E 的电源，两个半圆环看 成两个并联电阻，画出等效电路如图所示，等效电源电动势为 E=Blv=2Bav 外电路的总电阻为 R 外= = R 棒上电流大小为 电流方向从 N 流向 M。根据分压原理，棒两端的电压为 UMN= E= Bav (2)圆环和金属棒上消耗的总热功率为 P=IE= 19.有一台内阻为 1 Ω 的发电机，供给一个学校照明用电，如图所示，升压变压器的匝数比 4 3 Bav R 2 3 Bav 2 2 28 3 B a v R 1 2 1 2 R R R R+ 1 2 2 4 1 3 2 E Bav BavI R RR R = = = +总 R R R+ 外 外 2 3 2 2 28 3 B a v R 为 1∶4，降压变压器的匝数比为 4∶1，输电线的总电阻 R＝4 Ω，全校共 22 个班，每班有“220 V,40 W”的电灯 6 盏，若保证电灯全部正常发光，求： (1)发电机输出功率多大？ (2)发电机电动势多大？ (3)输电效率是多少？ (4)若使用灯数减半且正常发光，发电机输出功率是否减半？ 【答案】（1）5424W （2）250V （3）97% （4）发电机输出功率减少一半还要 多，因输电线上的电流减少一半，输电线上电功率损失减少到原来的 0.25 【解析】(1) 对降压变压器： U2′I2=U3I3=nP 灯=22×6×40 W=5 280 W 而 所以 对升压变压器： U1I1=U2I2=I22R+U2′I2=（62×4+5 280） W=5 424 W 所以 P 出=5 424 W； (2) 因为 U2=U2′+I2R=（880+6×4） V=904 V 所以 又因为 U1I1=U2I2， 所以 ' 2 3 4 8801U U V= = 2 2 5280 6880 nPI A AW = = =灯 1 2 1 2264U U V= = (3) (4) 电灯减少一半时 n′P 灯=2 640 W， 所以 P 出′=n′P 灯+I22R=（2 640+32×4） W=2 676 W 由计算可看出发电机的输出功率减少一半还要多.因输电线上的电流减少一半，输电线上电 功率的损失减少到原来的 。 2 2 1 1 250U II VU = = 52800 0 0100 = 100 =970 0 05424 P P η = × ×用 总 ' 2 2 2640 3880 n PI A AU 灯= =′ = 1 4