山东省博兴县学年高二下学期期中考试物理试题含答案解析.docx
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山东省博兴县学年高二下学期期中考试物理试题含答案解析.docx
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山东省博兴县学年高二下学期期中考试物理试题含答案解析
山东省博兴县【最新】高二下学期期中考试物理试题
学校:
___________姓名:
___________班级:
___________考号:
___________
一、单选题
1.第一个发现电磁感应现象的科学家是:
A.奥斯特B.库仑C.法拉第D.安培
2.某教室墙上有一朝南的钢窗,如图所示,当把钢窗左侧向外推开时,下列说法正确的是()
A.穿过窗户的地磁场的磁通量变大
B.穿过窗户的地磁场的磁通量不变
C.从推窗人的角度看,窗框中的感应电流方向是逆时针
D.从推窗人的角度看,窗框中的感应电流方向是顺时针
3.穿过一个单匝闭合线圈的磁通量始终为每秒均匀增加2Wb,则( )
A.线圈中感应电动势每秒增加2V
B.线圈中感应电动势始终为2V
C.线圈中感应电动势始终为一个确定值,但由于线圈有电阻,电动势小于2V
D.线圈中感应电动势每秒减少2V
4.如图所示,电路中A1和A2是完全相同的灯泡,线圈L电阻不可忽略,下列说法中正确的是()
A.合上开关K接通电路时,A1和A2均立即点亮
B.合上开关K接通电路时,A2先亮,A1后亮,最后一样亮
C.断开开关K切断电路时,A1和A2都要过一会儿才熄灭
D.断开开关K切断电路时,A2立刻熄灭,A1闪亮一下才熄灭
5.物理课上,老师做了一个奇妙的“跳环实验”.如图所示,她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后,将一金属套环置于线圈L上,且使铁芯穿过套环,闭合开关S的瞬间,套环立刻跳起.某同学另找来器材再探究此实验.他连接好电路,经重复试验,线圈上的套环均未动.对比老师演示的实验,下列四个选项中,导致套环未动的原因可能是()
A.忘记这线圈中插入铁芯
B.电源电压过高
C.所用的金属环质量过小
D.所选线圈的匝数过多
6.如图所示是一火灾报警器的电路示意图,其中
为用半导体热敏材料制成的传感器,这种半导体热敏材料的电阻率随温度的升高而减小。
电流表为值班室的显示器,电源两极之间接一报警器,当传感器
所在处出现火情时,显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是()
A.I变大,U变大B.I变大,U变小C.I变小,U变大D.I变小,U变小
7.如图所示,一个匝数为100匝,内阻为1
的矩形线圈以固定转速50r/s在匀强磁场中旋转,其产生的交流电直接给阻值19
的电阻供电,已知交流电压表的示数为190V,从图示位置开始计时(矩形线圈跟磁场垂直),则下列说法正确的是()
A.穿过矩形线圈平面的最大磁通量为
Wb
B.图示时刻穿过矩形线圈平面的磁通量最大,感应电动势也最大
C.从图示位置转过90°的过程中,通过线圈的电量为
D.图示时刻流过矩形线圈的电流不为零
二、多选题
8.通过一闭合线圈的磁通量为
,
随时间t的变化规律如图所示,下列说法中正确的是()
A.0~0.3s内线圈中的电动势在均匀增加
B.第0.6s末线圈中的感应电动势大小是4V
C.第0.9s末线圈中的瞬时电动势比0.2s末的大
D.第0.2s末和0.4s末的瞬时电动势的方向相同
9.如图所示,在一固定的条形磁铁上方有一铁圈,让铁圈由静止自由落下,若下落过程中铁圈始终水平.不及空气阻力.关于铁圈下落过程下列说法正确的是()
A.铁圈下落到磁铁中间位置时,加速度等于重力加速度
B.铁圈的加速度始终大于重力加速度
C.整个下落过程中,铁圈中的电流方向始终不变
D.若把铁圈换成塑料圈,下落相同高度所需的时间变短
10.如图所示,光滑绝缘水平桌面上直立一个单匝正方形导线框ABCD,线框的边长为
、总电阻为
在直角坐标系
中,有界匀强磁场区域的下边界与
轴重合,上边界满足曲线方程
,磁感应强度大小
.线框在沿
轴正方向的拉
作用下,以速度
水平向右做匀速直线运动,直到
边穿出磁场.下列说法正确的是()
A.当BC边运动到磁场的中心线时,BC两端电压为3V
B.感应电动势的有效值为
C.力
是恒力
D.整个过程中产生的是正弦交变电流
三、实验题
11.图为“研究电磁感应现象”的实验装置,部分导线已连接.
(1)用笔画线代替导线将图中未完成的电路连接好___________.
(2)如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下,那么闭合开关后,将小线圈迅速插入大线圈的过程中,电流计的指针将向__________偏;小线圈插入大线圈后,将滑动变阻器的滑片迅速向右移动时,电流计的指针将向__________偏.(均选填“左”或“右”)
12.某学生选用匝数可调的可拆变压器来“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验时,原线圈接在学生电源上,用多用电表测量副线圈的电压.
(1)下列操作正确的是________
A.原线圈接直流电压,电表用直流电压档
B.原线圈接直流电压,电表用交流电压档
C.原线圈接交流电压,电表用直流电压档
D.原线圈接交流电压,电表用交流电压档
(2)该学生继续做实验,在电源电压不变的情况下,先保持原线圈的匝数不变,增加副线圈的匝数,观察到副线圈两端的电压增大;然后再保持副线圈的匝数不变,增加原线圈的匝数,观察到副线圈两端的电压________(选填“增大”、“减小”或“不变”).
四、填空题
13.如图是测定自感系数很大的线圈L直线电阻的电路,L两端并联一只电压表(电压表的内阻RV很大),用来测电感线圈的直流电压,在测量完毕后将电路解体时,为了电表的安全,应该先断开开关________(填S1或S2).
五、解答题
14.如图所示,变压器原线圈1000匝,副线圈n2=400匝,灯泡A标有“10V2W”,电动机D的线圈电阻为1
,将交变电流
加到理想变压器原线圈两端,灯泡恰能正常发光,求:
(1)副线圈两端电压(有效值);
(2)电动机D的电功率.
15.光滑矩形斜面GHNM的倾角为α,在其上放置一矩形金属线框ABCD,AB边的边长为L1,BC边的边长为L2,线框的电阻为R,质量为m,斜面上矩形OPHG区域内存在匀强磁场,方向垂直于斜面向上,磁感应强度为B0,如果线框在恒力F作用下从静止开始运动(开始时刻,CD与NM重合),已知线框进入磁场最初一段时间是匀速的,且线框的AB边始终平行于MN,重力加速度为g,求:
(1)线框进入磁场时匀速运动的速度大小;
(2)线框进入磁场过程中产生的焦耳热。
16.如图甲所示,长、宽分别为L1=0.3m、L2=0.1m的矩形金属线框位于竖直平面内,其匝数为n=100,总电阻为r=1
,可绕其竖直中心轴O1O2转动.线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D(集流环)焊接在一起,并通过电刷和阻值为2
的定值电阻R相连.线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场,磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图乙所示.在
时间内,线框保持静止,且线框平面和磁场垂直;
时刻以后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度
匀速转动,求(运算结果中可保留π);
(1)线框匀速转动后,在转动一周的过程中电流通过电阻R产生的热量;
(2)求在
时间内,通过电阻R的电荷量为多少?
17.如图所示,MN和PQ是相距L=0.5m的平行金属导轨,一根电阻R1=1.5
的金属棒ab可紧贴平行导轨运动,两块相互平行,相距d=0.2m且水平放置的金属板A和C分别与两平行导轨相连接,图中跨接在ab间的电阻R2=1
,导轨和连接导线的电阻可忽略不计,先将整个装置放在图示的匀强磁场中,当导体棒ab以速率v匀速沿导轨运动时,能使一个质量为m、带电量为q的微粒也以速率v在两金属板空间做匀速圆周运动而不触及两板.取g=10m/s2,求ab匀速运动速率的取值范围.
参考答案
1.C
【详解】
试题分析:
A、奥斯特发现了电流的磁效应;A错误
B、库伦研究得出了电荷间的相互作用:
库仑定律;B错误
C、法拉第第一个发现电磁感应现象;C正确
D、安培研究了磁场对电流的作用;D错误
故选C
2.C
【详解】
地磁场由南向北,当朝南的钢窗向外推开时,平面与磁场平行时,没有磁感穿过线框平面,穿过环面的磁通量为0.根据楞次定律,穿过窗框的磁通量减小时,产生的感应电流的方向为逆时针.故选项ABD错误,C正确;故选C.
3.B
【详解】
ABD.磁通量始终保持每秒钟均匀地增加2Wb,则
根据法拉第电磁感应定律
可知E=2V保持不变,故B正确,AD错误;
C.线圈中产生的感应电动势的大小与线圈的电阻无关,故C错误;
故选B。
4.C
【详解】
合上开关K接通电路时,A2先亮,由于A1与L串联,在L中产生的自感电动势阻碍电流的增加,故A1逐渐亮起来,但是由于L有电阻,故最后A1比A2要暗,选项AB错误;断开开关K切断电路时,原来通过A2的电流立刻消失,但是由于L中产生的自感电动势阻碍电流的减小,故此电流会在L、A1和A2中形成新的回路,故两灯都要过一会儿才熄灭,选项C正确;D错误;故选C.
5.A
【解析】
忘记这线圈中插入铁芯,则闭合开关的瞬间,套环中产生的感应电流较小,所受的安培力较小,则线圈不会跳动.故A正确.电源电压过高,在套环中产生的感应电流更大,更容易跳起.故B错误.所用的金属环质量过小,则线圈中受较小的安培力就可跳起,选项C错误;线圈匝数过多,在套环中产生的感应电流越大,套环更容易跳起.故D错误.故选A.
6.D
【详解】
当传感器R2所在处出现火情时,R2阻值变小,R2与R3的并联总电阻减小,外电路的总电阻R减小,由闭合电路欧姆定律可知电路的总电流增大,电源的内电压变大,由
可知路端电压减小,即报警器两端电压U减小,电路中并联部分的电压
由于I总变大,则可知U并变小,则根据部分电路的欧姆定律可知通过显示器的电流I变小,则ABC错误,D正确
故选D。
7.C
【解析】
交流电压表的示数为190V,则产生的交流电动势有效值为
,最大值为
;根据
,则
,选项A错误;图示时刻穿过矩形线圈平面的磁通量最大,感应电动势为零,流过矩形线圈的电流为零,选项BD错误;从图示位置转过90°的过程中,通过线圈的电量为
,选项C正确;故选C.
点睛:
此题关键是知道电压表的读数是交流电的有效值;知道电动势最大值和最大磁通量的关系:
;记住求解电量的表达式:
.
8.BC
【解析】
根据
,可知0~0.3s内φ-t线的斜率不变,则线圈中的电动势不变,选项A错误;第0.6s末线圈中的感应电动势大小是
,选项B正确;φ-t线的斜率等于电动势的大小,可知0-0.3s内直线的斜率小于0.8-1s内直线的斜率,则第0.9s末线圈中的瞬时电动势比0.2s末的大,选项C正确;第0.2s末磁通量正在增加,而0.4s末磁通量正在减小,则根据楞次定律可知,第0.2s末和0.4s末的瞬时电动势的方向相反,选项D错误;故选BC.
点睛:
此题关键要搞清φ-t线的物理意义:
知道直线的斜率大小反映感应电动势的大小,斜率的符号反映感应电动势的方向.
9.AD
【解析】
由楞次定律可知,感应电流总是阻碍磁铁间的相对运动,在铁圈靠近磁铁的过程中为阻碍铁圈的靠近,线圈对磁铁的作用力竖直向上,在线圈穿过磁铁远离的过程中,为阻碍铁圈的远离,磁铁对线圈的作用力竖直向上,则在整个过程中,磁铁对线圈的作用力始终竖直向上,加速度小于或等于g,当铁圈下落到磁铁中间位置时,加速度等于重力加速度.故A正确,B错误;由图示可知,在铁圈下落过程中,穿过铁圈的磁场方向向上,在铁圈靠近磁铁时,穿过铁圈的磁通量变大,在铁圈远离磁铁时穿过铁圈的磁通量减小,由楞次定律可知,从上向下看,铁圈中的感应电流先沿顺时针方向,后沿逆时针方向,故C错误;若把铁圈换成塑料圈,塑料圈中没有电流,那么不会受到磁铁的阻碍,下落相同高度所需的时间会变短.故D正确.故选AD.
点睛:
本题考查了楞次定律的应用,正确理解楞次定律阻碍的含义是正确解题的关键,注意铁圈与塑料圈的不同.
10.BD
【解析】
感应电动势:
E=BLv=0.3Bvsin
x(m),所以产生的是正弦交变电流,当BC边运动到磁场的中心线,即:
x=0.15m时,E=3V,感应电动势是3V,BC两端电压是路端电压,小于感应电动势3V,故A错误,D正确;由A可知:
感应电动势最大值Em=3V,由于是正弦交流电,则有效值:
,故B正确;安培力FB=BIy=
,y=0.3sin
x(m),则安培力是变力,线框做匀速直线运动,处于平衡状态,拉力等于安培力,则拉力F是变力,故C错误;故选BD.
11.
右左
【解析】
【详解】
(
)将电源、电键、变阻器、小螺线管串联成一个回路,再将电流计与大螺线管串联成另一个回路,注意滑动变阻器接一上一下两个接线柱,电路图如图所示
(
)闭合开关时,穿过大螺线管的磁通量增大,灵敏电流表的指针向右偏;闭合开关后,将原线圈迅速插入副线圈的过程中,磁场方向不变,磁通量变大,电流表指针方向向右偏转;由电路图可知,原线圈插入副线圈后,将滑动变阻器滑片迅速向右滑动时,滑动变阻器继而电路的阻值变大,电路电流变小,穿过大螺线管的磁通量变小,磁场方向不变,则电流表指针向左偏转.
【点睛】
.
12.D;减小;
【解析】
(1)变压器的工作原理是互感现象,故原线圈接交流电压,输出电压也是交流电压,故电表用交流电压挡,故ABC错误,D正确;
(2)原线圈的电压U1不变,根据变压比公式
,保持副线圈的匝数不变,增加原线圈的匝数,观察到副线圈两端的电压,观察到副线圈两端的电压减小;
13.
;
【解析】
若先断开开关S1或先拆去电流表或先拆去电阻R,由于L的自感作用都会使L和电压表组成回路,原先L中有较大的电流通过,现在这个电流将通过电压表,造成电表损坏.所以为了电表的安全,应该先断开开关S2.
14.
(1)40V
(2)6W
【解析】
【详解】
(1)原线圈电压有效值为
由变压器电压与匝数的关系
得负线圈两端电压为
(2)流过灯泡的电压为
电压机两端电压为U=U2-U灯=40V-10V=30V
所以电压机的功率为P=UI=30×0.2W=6W
15.
(1)
(2)
【解析】
(1)线框进入磁场最初一段时间内所受的安培力为:
根据平衡条件可得:
解得线框进入磁场时匀速运动的速度大小为:
(2)线框进入磁场过程中产生的焦耳热为:
16.
(1)
(2)
【解析】
(1)线框产生感应电动势的最大值Em=nB1L1L2ω
感应电动势的有效值E=
nB1L1L2ω
通过电阻R的电流的有效值I=
线框转动一周所需的时间
此过程中,电阻R产生的热量Q=I2Rt==4π2×10-2J
(2)
s~
s时间内,线圈从图示位置转过600,
,
平均感应电动势
,平均感应电流
通过电阻R的电荷量
点睛:
解决本题的关键掌握感应电动势的平均值、最大值、有效值和瞬时值的区别以及应用。
明确在求解功率及电压值等要用有效值,求解电荷量用平均值。
17.
【解析】
设电容器两极板电压为U,带电微粒做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力,重力和电场力平衡,有mg=qE电
电场强度E电=U/d
感应电动势:
E感=BLv
感应电流:
I=
电容器两极板间的电压:
U=IR2=
R2
解得:
,得qB=
又洛伦兹力提供向心力qvB=m
不触及两板0<r<
得r=
<
,结合qB=
代入数据得:
0<v<1m/s
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