【物理】山西省吕梁孝义市2019-2020学年高二3月阶段性考试试题（解析版）

【物理】山西省吕梁孝义市2019-2020学年高二3月阶段性考试试题（解析版）

‎2019-2020学年第二学期阶段考试试题 物理学科 一、单项选择题（每小题4分，共40分）‎ ‎1.法拉第是英国物理学家、化学家，也是著名的自学成才的科学家，在物理学领域，法拉第有“电学之父”的美誉．下列陈述不符合历史事实的是(　　)‎ A. 法拉第首先引入“场”的概念来研究电和磁的现象 B. 法拉第首先引入电场线和磁感线来描述电场和磁场 C. 法拉第首先发现电磁感应现象 D. 法拉第首先发现电流的磁效应 ‎【答案】D ‎【解析】法拉第首先引入“场”的概念来研究电和磁的现象，选项A正确；法拉第首先引入电场线和磁感线来描述电场和磁场，选项B正确；法拉第首先发现电磁感应现象，选项C正确； 奥斯特首先发现电流的磁效应，选项D错误；此题选择不符合历史事实的选项，故选D.‎ ‎2.对于如图所示电流i随时间t做周期性变化的图象，下列说法中正确的是(　　 )‎ A. 电流大小变化，方向不变，是直流电 B. 电流大小、方向都变化，是交流电 C. 电流的周期是0.02 s，最大值是0.2 A D. 电流做周期性变化，是交流电 ‎【答案】A ‎【解析】由图象可知，电流的方向不变，而大小作周期性变化，所以不是交流，而是直流，但不是恒定直流，故A正确，BD错误；电流的周期是0.01s，最大值是0.2A，故C错误． ‎ ‎3.如图所示，北京某中学生在自行车道上从东往西沿直线以速度v骑行，该处地磁场的水平分量大小为B1，方向由南向北，竖直分量大小为B2，假设自行车的车把为长为L的金属平把，下列结论正确的是(　　)‎ A. 图示位置中辐条上A点比B点电势低 B. 左车把的电势比右车把的电势低 C. 自行车左拐改为南北骑向，辐条A点比B点电势高 D. 自行车左拐改为南北骑向，辐条A点比B点电势低 ‎【答案】A ‎【解析】条幅AB切割水平方向磁场，水平方向的磁场从南到北，所以根据右手定则可得，B点相当于电源正极，所以A正确；自行车车把切割竖直方向的磁场，磁场方向竖直向下，根据右手定则可得，左边车把相当于电源，B错误；自行车左拐改为南北骑向，辐条不再切割磁场运动，没有感应电动势，车把仍旧切割磁感线运动，磁场竖直分量不变，速度不变，所以感应电动势大小不变，CD错误 ‎【点睛】让磁场垂直穿过右手心，拇指指向导体垂直磁场的运动方向，四指指向为导体内部电流方向 ‎4.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】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．‎ ‎5.两根通电直导线M、N都垂直纸面固定放置，通过它们的电流方向如图所示，线圈L 的平面跟纸面平行，现将线圈从位置A沿M、N连线的中垂线迅速平移到位置B，则在平移过程中，线圈中的感应电流(　　)‎ A. 沿顺时针方向，且越来越小 B 沿逆时针方向，且越来越大 C. 始终为零 D. 先顺时针，后逆时针 ‎【答案】C ‎【解析】由图可知，M和N产生的磁场的方向都平行于MNAB所在的平面，所以线圈L的磁通量始终是零，将线圈从位置A沿M、N连线中垂线迅速平移到位置B，则在平移过程中，没有感应电流产生，故C正确，ABD错误．‎ ‎6.在光滑的桌面上放有一条形磁铁，条形磁铁的中央位置的正上方水平固定一铜质小圆环，如图所示．则以下关于铜质小圆环和条形磁铁的描述正确的是(　　)‎ A. 释放圆环，环下落时环的机械能守恒 B. 释放圆环，环下落时磁铁对桌面的压力比磁铁的重力大 C. 给磁铁水平向右的初速度，磁铁滑出时做匀速运动 D. 给磁铁水平向右的初速度，圆环产生向左的运动趋势 ‎【答案】A ‎【解析】由条形磁铁磁场分布特点可知，穿过其中央位置正上方的圆环的合磁通量为零，所以在环下落的过程中，磁通量不变，没有感应电流，圆环只受重力，则环下落时机械能守恒，A对，B错；给磁铁水平向右的初速度，由楞次定律可知，圆环的运动总是阻碍自身磁通量的变化，所以环要受到向右的作用力，圆环产生向右的运动趋势，由牛顿第三定律可知，磁铁要受到向左的作用力而做减速运动(或据“总阻碍相对运动”的推论得出)，故C D错．‎ ‎7.如图所示，电源的电动势为E，内阻为r不可忽略．A、B是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数较大的线圈．关于这个电路的说法中正确的是 A. 闭合开关，A灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定 B. 闭合开关，B灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定 C. 开关由闭合至断开，在断开瞬间，A灯闪亮一下再熄灭 D. 开关由闭合至断开，在断开瞬间，电流自左向右通过A灯 ‎【答案】A ‎【解析】开关闭合到电路中电流稳定的时间内，A灯立刻亮，由于线圈中产生感应电动势的阻碍作用，B灯逐渐变亮，当线圈电流阻碍较小后A灯逐渐变暗，当线圈对电流没有阻碍时，两灯泡灯泡亮度稳定．故A正确，B错误；开关处于闭合状态，在断开瞬间，线圈提供瞬间电压给两灯泡供电，由于两灯泡完全一样，所以不会出现电流比之前还大的现象，因此A灯不会闪亮一下，只会一同慢慢熄灭．故C错误；开关断开瞬间，线圈相当于电源，电流方向仍不变，所以电流自右向左通过A灯，故D错误；故选A．‎ 点睛：线圈电流增加，相当于一个电源接入电路，线圈左端是电源正极．当电流减小时，相当于一个电源，线圈左端是电源负极．‎ ‎8.如图所示，在铁芯上、下分别绕有匝数n1=800和n2=200的两个线圈，上线圈两端u=51sin314tV的交流电源相连，将下线圈两端接交流电压表，则交流电压表的读数可能是 ‎ A. 2.0V B. 9.0V C. 12.7V D. 144.0V ‎【答案】A ‎【解析】由得，其中，得，因此题中两线圈并非处于理想状态，会出现漏磁，所以交流电压表的读数小于9.0 V，故选项A正确．‎ ‎9.如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数均可调节，原线圈两端接一正弦交变电流，为了使变压器输入功率增大，可以采取的措施有(　　)‎ A. 只增加原线圈的匝数 B. 只减少副线圈的匝数n2‎ C. 只减小负载电阻R的阻值 D. 只增大负载电阻R的阻值 ‎【答案】C ‎【解析】原线圈匝数增加使得副线圈电压减小，输出功率减小，输入功率也减小，故A错误；副线圈匝数减小，则次级电压电流都减小，故输出功率减小，故B错误；负载电阻减小，而电压不变，所以输出功率和输入功率都增大，故C正确，D错误；故选C．‎ ‎10.如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时所产生正弦式交变电流的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦式交变电流的图象如图线b所示，下列关于这两个正弦式交变电流的说法正确的是 A. 在图中t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为0 B. 线圈先后两次转速之比为3∶2‎ C. 交变电流a的峰值为10 V D. 交变电流b的峰值为5 V ‎【答案】BC ‎【解析】t=0时刻U=0，根据法拉第电感定律，磁通量变化率为零，而磁通量最大．则A错误．周期之比为2：3，则转速之比为3；2，则B正确；交流电a的峰值为10V，选项C正确；根据Em=BωS可知 ，则Emb=V，选项D错误；故选BC.‎ 二、多项选择题（每小题4分，共24分）‎ ‎11.如图所示，有矩形线圈，面积为S，匝数为N，整个线圈内阻为r，在匀强磁场B 中绕OO′轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R。当线圈由图示位置转过90°的过程中，下列说法正确的是（　　）‎ A. 磁通量的变化量为 B. 平均感应电动势为E＝‎ C. 电阻R所产生的热量为 D. 通过电阻R的电荷量为Q＝‎ ‎【答案】BD ‎【解析】A. 图示位置磁通量为 转过时磁通量为 则磁通量的变化量 故A错误；‎ B. 根据法拉第电磁感应定律，平均感应电动势为 故B正确；‎ C. 感应电动势的最大值为 有效值为 电流的有效值为 电阻R产生的热量 时间为 联立解得 故C错误；‎ D. 通过电阻R的电量 ‎ 故D正确。‎ 故选BD。‎ ‎12.如图所示的正方形导线框abcd，电阻为R，现维持线框以恒定速度v沿x轴运动，并穿过图中所示的匀强磁场区域，如果以x轴正方向为力的正方向，线框在图示位置的时刻作为计时零点，则磁场对线框的作用力F、线框ab边两端的电势差Uab随时间变化的图像正确的是（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】BD ‎【解析】AB．在内，线框在磁场之外，感应电流为0。安培力为0；在内，由右手定则可得出感应电流的方向为逆时针的方向，维持线框以恒定速度v沿x轴运动，所以感应电动势和电流不变，根据左手定则得出安培力的方向x轴的负方向。在 内，线框全部进入磁场，穿过线圈的磁通量不变，感应电流为0。安培力为0；在 内，线框左边切割磁感线，由右手定则可得出感应电流的方向为顺时针的方向，维持线框以恒定速度v沿x轴运动，所以感应电动势和电流不变，根据左手定则得出安培力的方向x轴的负方向，A错误，B正确；‎ CD．在内，ab边切割磁感线，产生感应电流，由右手定则可得出感应电流的方向为逆时针的方向，维持线框以恒定速度v沿x轴运动，所以由公式：‎ 知感应电动势，感应电流不变，根据左手定则得出安培力的方向x轴的负方向，为负方向。ab相当于电源，a端电势高于b端电势，ab边两端的电势差：‎ 在内，线框全部进入磁场，a端电势高于b端电势，ab边两端的电势差：‎ 在内，线框左边切割磁感线，由右手定则可得出感应电流的方向为顺时针的方向，感应电动势和电流不变，CD相当于电源a端电势高于b端电势，ab边两端的电势差：‎ C错误，D正确。‎ ‎13.如图是远距离输电的示意图，则电压U1、U2、U3、U4之间的关系是(　　)‎ A. U1U3 C. U3>U4 D. U3＝U1＋U2‎ ‎【答案】ABC ‎【解析】由图可知，左边是升压变压器，则U1＜U2，由于输电线电阻，导致U3＜U2；右边则是降压变压器，所以U3＞U4；U3＝U输＋U2；‎ A．U1U3，与结论相符，选项B正确；‎ C．U3>U4，与结论相符，选项C正确；D．U3＝U1＋U2，与结论不相符，选项D错误；‎ 故选ABC．‎ ‎14.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．电场力对小球先做负功后做正功。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．故CD正确，AB错误。‎ ‎15.在如图所示的虚线框内有匀强磁场，设图示磁场方向为正，磁感应强度随时间变化规律如图所示．边长为l、电阻为R的正方形均匀线框abcd有一半处在磁场中，磁场方向垂直于线框平面，此时线框ab边的发热功率为P，则下列说法正确的是(　　)‎ A. 磁感应强度 B. 线框中感应电流为 C. 线框cd边的发热功率为P D. a端电势高于b端电势 ‎【答案】BC ‎【解析】AB．由图看出，在每个周期内磁感应强度随时间均匀增大，线圈产生大小恒定的感应电流，设感应电流的大小为I，则有对ab边，P=I2•R 得I=2；‎ 由闭合电路欧姆定律得，感应电动势为 E=IR=2‎ 根据法拉第电磁感应定律得：；‎ 由图知，‎ 联立以上三式得：‎ 故A错误，B正确．‎ C．正方形四边的电阻相等，电流相等，则发热功率相等，都为P，故C正确．‎ D．由楞次定律判断得知，线圈中感应电流方向沿逆时针，则a端电势低于b端电势．故D错误．故选BC．‎ ‎16.如图所示，在光滑的水平桌面上，a和b是两条固定的平行长直导线，通过的电流强度相等．矩形线框位于两条导线的正中间，通有顺时针方向的电流，在a、b产生的磁场作用下静止．则a、b的电流方向可能是 A. 均向左 B. 均向右 C. a的向左，b的向右 D. a的向右，b的向左 ‎【答案】CD ‎【解析】由右手螺旋定则可知，若a、b两导线的电流方向相同，在矩形线框上、下边处产生的磁场方向相反，由于矩形线框上、下边的电流方向也相反，则矩形线框上、下边所受的安培力相同，所以不可以平衡，则要使矩形线框静止，a、b两导线的电流方向相反，故CD正确．‎ 三、计算题（共36分）‎ ‎17.如图所示，一能承受最大拉力为16 N的轻绳吊一质量为m＝0.8 kg ，边长为L＝ m正方形线圈ABCD，已知线圈总电阻为R总＝0.5 Ω，在线圈上半部分分布着垂直于线圈平面向里，大小随时间变化的磁场，如图所示，已知t1时刻轻绳刚好被拉断，g取10 m/s2，求：‎ ‎(1)在轻绳被拉断前线圈感应电动势大小及感应电流的方向；‎ ‎(2)t＝0时AB边受到安培力的大小；‎ ‎(3)t1的大小．‎ ‎【答案】(1)1V 方向逆时针（2） （3）1s ‎【解析】(1)由电磁感应定律可知：‎ 由楞次定律知电流方向为逆时针方向； ‎ ‎（2）由闭合电路欧姆定律知回路中的电流 ‎ AB边受到安培力 ‎(3)当轻绳刚被拉断时受力如图所示 解得 由解得 由图知 ‎18.高考临近，为保证高三工作正常开展，防止停电事故发生，江油中学领导班子决定购买一台应急备用发电机，要求如下：一是保证全校88间教室所有日光灯能正常发光；二是为避免噪音干扰发电机需远离教学区；三是尽量利用已有设备和线路．为完成任务以某物理老师牵头调查，发现以下数据：每间教室有日光灯20盏，每盏20 W，额定电压均为220 V；发电机安装位置距离并网接口约500米，计算得出所用电线每米电阻约2.0×10-3 Ω，其余部分电阻不计；学校已有升压变压器和降压变压器各一台，升压变压器匝数比为n1：n2=1：4，降压变压器的匝数比为n3：n4=4：1，该物理老师画出示意图如图所示．试求：‎ ‎（1）输电线总电阻R线是多少？‎ ‎（2）购买的发电机功率P应不小于多少？‎ ‎（3）发电机输出的电压U1是多少才能保证灯泡正常发光？‎ ‎【答案】（1）2Ω（2）38.4 kW（3）240V ‎【解析】（1）输电线电阻R线=2×500×2.0×10-3Ω=2Ω ‎（2）所有电灯正常发光时消耗的功率为：P灯=P4=P3‎ 由于灯正常发光时，降压变压器副线圈两端电压：=220V 所以降压变压器原线圈两端电压：‎ 解得：=880V 两变压器之间输电线上的电流为：A=40A 输电线上损失的功率：W=3200W 所以P=P灯+P损=38400W=38.4kW 即所购发电机额定功率不得低于38.4 kW．‎ ‎(3)升压变压器副线圈两端电压：=960V 升压变压器原线圈两端电压：V=240V ‎19.如图所示，两根光滑固定导轨相距0.4 m竖直放置，导轨电阻不计，在导轨末端P、Q两点用两根等长的细导线悬挂金属棒cd.棒cd的质量为0.01 kg，长为0.2 m，处于磁感应强度为B0＝0.5 T的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向里．相距0.2 m的水平虚线MN和JK之间的区域内存在着垂直于导轨平面向里的匀强磁场，且磁感应强度B随时间变化的规律如图所示．在t＝0时刻，质量为0.02 kg、阻值为0.3 Ω的金属棒ab从虚线MN上方0.2 m高度处，由静止开始释放，下落过程中保持水平，且与导轨接触良好，结果棒ab在t1时刻从上边界MN进入磁场，并在磁场中做匀速运动，在t2时刻从下边界JK离开磁场，g取10‎ ‎ m/s2.求：‎ ‎(1)在0～t1时间内，电路中感应电动势的大小；‎ ‎(2)在t1～t2时间内，棒cd受到细导线的总拉力为多大；‎ ‎(3)棒cd在0～t2时间内产生的焦耳热．‎ ‎【答案】(1) (2)0.2N（3） ‎ ‎【解析】(1)对棒ab自由下落过程，有t1＝＝0.2 s 磁感应强度的变化率为 ‎ 由法拉第电磁感应定律得，0～t1时间内感应电动势 ‎ 联立以上各式并代入数据可得E1＝0.2V ‎(2)由棒ab匀速进入磁场区域可知BI2Lab＝mabg 代入数据，可解得I2＝1A 在t1～t2时间内，对棒cd受力分析，可得FT＝mcdg＋B0I2Lcd 代入数据，可解得FT＝0.2 N ‎(3)棒ab刚进入磁场时的速度为v＝gt1＝2 m/s 棒ab刚进入磁场后的感应电动势为E2＝BLabv＝0.4 V 则Rcd＝－Rab＝0.1 Ω 在0～t1时间内，感应电流为I1＝＝0.5 A 棒cd在0～t2时间内产生的焦耳热Qcd＝Q1＋Q2＝＝0.015 J．‎