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- 2021-06-01 发布
昆明黄冈实验学校2017-2018学年下学期期中考试卷
高二年级物理
一、单选题（32分）
1. 高频感应炉是用来熔化金属对其进行冶炼的，如下图所示为冶炼金属的高频感应炉的示意图，炉内放入被冶炼的金属，线圈通入高频交变电流，这时被冶炼的金属就能被熔化，这种冶炼方法速度快，温度易控制，并能避免有害杂质混入被炼金属中，因此适于冶炼特种金属.该炉的加热原理是（ ）
A.利用线圈中电流产生的焦耳热 B.利用线圈中电流产生的磁场
C.利用交变电流的交变磁场在炉内金属中产生的涡流 D.给线圈通电的同时，给炉内金属也通了电
2. 矩形闭合线圈平面跟磁感线方向平行，如图所示。下列情况线圈中有感应电流的是（ ）
A．线圈绕ab轴转动 B．线圈垂直纸面向外平动 C．线圈沿ab轴下移 D．线圈绕cd轴转动
A．0V
B．2V
C．4V
D． 8V
3. 如图所示,变压器原副线圈匝数比为1:2,则副线圈中电压表读数为（ ）
4. 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁感线的轴匀速转动，对于线圈中产生的交变电流：( )
A．交变电流的周期一定等于线圈转动周期
B．线圈磁通量最大时，感应电动势达到最大值
C．线圈每次通过中性面，感应电流达到最大值
D．线圈每次通过中性面，感应电动势最大
5. 如图所示，同轴的两个平行导线圈M、N，其中线圈M中通有右侧图象所示的交变电流，则下列说法中正确的是（ ）
A．在t 1 到t 2 时间内导线圈M、N互相排斥
B．在t 2 到t 3 时间内导线圈M、N互相吸引
C．在t 1 时刻M、N间相互作用的磁场力为零
D．在t 2 时刻M、N间相互作用的磁场力最大
6. 一矩形闭合线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动,下述说法正确的是( )
A．穿过线圈的磁通量最大时,线圈中感应电流最大
B．穿过线圈的磁通量为零时,线圈中感应电流最大
C．若加大线圈的转速(其他条件不变),则线圈中交变电流的频率不变
D．若加大线圈的转速(其他条件不变),则线圈中交变电流的最大值不变
7. 如图所示，在条形磁铁外套有A、B两个大小不同的圆环，穿过A环的磁通量Φ A 与穿过B环的磁通量Φ B 相比较（ ）
A． Φ A ＞Φ B B．Φ A ＜Φ B C．Φ A ＝Φ B D．不能确定
A． 8. 如图所示， a 、 b 灯分别标有“36 V，40 W”和“36 V，25 W”，闭合电键，调节 R ，使 a 、 b 都正常发光。这时断开电键后再次闭合，则下列说法中错误的是（ ）
A．重新闭合瞬间，由于电感线圈对电流增大的阻碍作用， a 将慢慢亮起来，而 b 立即变亮
B．重新闭合稳定后，两灯都正常发光， a 的额定功率大，所以较亮
C．断开瞬间，由于电感线圈对电流减小的阻碍作用，通过 a 的电流将逐渐减小， a 渐渐变暗到熄灭
D．断开瞬间， b 灯立刻熄灭
二、 多选题（16分）
9. 如图甲所示,面积S="1" m2的导体圆环内通有垂直于圆平面向里的磁场,磁场的磁感应强度B随时间t变化的关系如图乙所示（B取向里为正）,以下说法正确的是（ ）
A．环中产生逆时针方向的感应电流
B．环中产生顺时针方向的感应电流
C．环中产生的感应电动势大小为1 V
D．环中产生的感应电动势大小为2 V
10. 如图所示，在一空心螺线管内部中点处悬挂一铜环，电路接通瞬间，下列说法正确的是（ ）
A．从左往右看，铜环中有逆时针方向感应电流
B．从左往右看，铜环中有顺时针方向感应电流
C．铜环有收缩趋势
D．铜环有扩张趋势
11. 一理想变压器原、副线圈的匝数比为10:1，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头。下列说法中正确的是（ ）
A．副线圈输出电压的频率为50Hz B．副线圈输出电压的有效值为31V
C．P向右移动时，原、副线圈的电流比减小 D．P向右移动时，变压器的输出功率增加
12. 如图所示，MN右侧有一正三角形匀强磁场区域(边缘磁场忽略不计),上边界与MN垂直。现有一与磁场边界完全相同的三角形导体框，从MN左侧垂直于MN匀速向右运动.导体框穿过磁场过程中所受安培力F的大小随时间变化的图象以及感应电流i随时间变化的图象正确的是(取逆时针电流为正)（ ）
三、 计算题（每题10分）
13. 如图所示。在有明显边界PQ的匀强磁场B外有一个与磁场垂直的正方形闭合线框其电阻为R。用一个平行线框的力将此线框匀速地拉进磁场。设第一次速度为v，第二次速度为2 v，求两次拉力大小之比多少？
14. 金属杆MN和PQ间距为l,MP间接有电阻R,磁场如图所示,磁感应强度为B.金属棒AB长为2l,由图示位置以A为轴,以角速度ω匀速转过90°(顺时针).求该过程中(其他电阻不计):
(1)R上的最大电功率.
(2)通过R的电量. []
四、 实验题（每空3分，第8题5分）
15. 一个面积为 S 的矩形线圈在匀强磁场中以某一条边为转轴做匀速转动，磁场方向与转轴垂直。线圈中感应电动势 e 与时间 t 的关系如图15所示。感应电动势的峰值和周期可由图中读出。则磁感应强度 B =_ ___；在 t = T /12时刻，线圈平面与磁感应强度的夹角等于 。
16. 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.
17. 如图所示，电容器PQ的电容为10 μF,垂直于回路的磁场的磁感应强度以5×10 -3 T/s的变化率均匀增加，回路面积为10 -2 m 2 .则PQ两极电势差的绝对值为_______V，P极所带电荷的种类为_______，带电荷量为_______C.
五、 综合题（12分）
18. 如图，光滑斜面的倾角 = 30°，在斜面上放置一矩形线框 abcd ， ab 边的边长 l 1 =" l" m， bc 边的边长 l 2 =" 0.6" m，线框的质量 m =" 1" kg，电阻 R = 0.1Ω，线框通过细线与重物相连，重物质量 M =" 2" kg，斜面上 ef 线（ ef ∥ gh ）的右方有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度 B =" 0.5" T，如果线框从静止开始运动，进入磁场最初一段时间是匀速的， ef 线和 gh 的距离s =" 11.4" m，（取g = 10.4m/s 2 ），求：
（1）线框进入磁场前重物 M 的加速度；
（2）线框进入磁场时匀速运动的速度 v ；
（3） ab 边由静止开始到运动到 gh 线处所用的时间 t ；
（4） ab 边运动到 gh 线处的速度大小和在线框由静止开始到运动到 gh 线的整个过程中产生的焦耳热。
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答案
答案解析部分(共有 18 道题的解析及答案)
一、选择题[]
1、 解析： 高频感应炉的原理是：给线圈通以高频交变电流后，线圈产生高频变化的磁场，磁场穿过金属，在金属内产生强涡流，由于电流的热效应，可使金属熔化.故只有C正确.
答案： C
2、A
3、 【答案】A
【解析】
试题分析：由图知，原线圈接入的电源是电池，其电流为恒定电流，产生的磁场不变，所以在副线圈中没有感应电动势，即副线圈中电压表读数为0，A对，BCD错。
考点：本题考查法拉第电磁感应定律，变压器
点评：本题学生易用电压与匝数的关系算出副线圈中的电压是8V，没有想到原线圈中接的是直流电源。
4、 【答案】A
【解析】线圈没转动一圈，交变电流经历一个周期，电流方向改变两次，A对；线圈处在中性面时磁通量最大，此时感应电动势为零，B错；线圈每次经过中性面的时候电流为零，方向改变一次，C错，D对。
5、 【答案】C
【解析】在t 1 到t 2 时间内导线圈电流逐渐减小，磁通量逐渐减小，根据楞次定律，M、N互相吸引，A错误；在t 2 到t 3 时间内导线圈电流逐渐增大，磁通量逐渐增大，根据楞次定律，M、N互相排斥，B错误；在t 1 时刻，N线圈中感应电流为零，M、N间相互作用的磁场力为零，C正确；t 2 时刻，由于M线圈中的电流为零，M、N间相互作用的磁场力为零，D错误。
6、 【答案】B
【解析】这是一个发电机模型的题目,由法拉第电磁感应定律E=BLv知,当线圈平面与磁场方向垂直时,穿过线圈的磁通量最大,但导体的运动方向正好与磁感线平行,即不切割磁感线,故线圈中感应电流为零,故选项A是错误的.当线圈平面与磁场方向平行时,穿过线圈的磁通量为零,但导体的运动方向正好与磁感线垂直,即垂直切割磁感线,故线圈中感应电流最大,故选项B是正确的.若加大线圈的转速,线圈中的交变电流频率将变大,选项C正确.转速增大,也会增大导体的线速度v,所以感应电动势的最大值增大,故选项D是错误的.
7、 解析： Φ＝Φ 内 －Φ 外 ，对A、B两环，Φ 内 相同，而对于Φ 外 ，B的大于A的，所以Φ A ＞Φ B 。
答案： A
8、 【答案】D
【解析】 重新闭合瞬间，根据楞次定律，电感线圈对电流的增大有阻碍作用，因此 a 将慢慢亮起来，而 b 立即变亮。A正确；稳定后 L 的作用相当于一只普通的电阻（就是该线圈的内阻），两灯都正常发光， a 的额定功率大，所以较亮。因此B正确；同样，断开瞬间，电感线圈对电流的减小有阻碍作用，通过 a 的电流将逐渐减小， a 渐渐变暗到熄灭，而 abRL 组成同一个闭合回路，所以 b 灯也将逐渐变暗到熄灭，而且开始还会闪亮一下（因为原来有 ），并且通过 b 的电流方向与原来的电流方向相反。这时乙的作用相当于一个电源。故C正确，D错误。
二、多选题
9、 AC
解析： 磁场垂直于纸面向里，由图乙所示可知，磁感应强度增加，穿过圆环的磁通量增加，由楞次定律可知，感应电流沿逆时针方向，故A正确，B错误；感应电动势 ，故C正确，D错误；故选AC。
10、 BC
解析： 根据楞次定律，当接通开关瞬间时，导致穿过线圈的磁通量向左增大，则铜环中的感应电流的磁场的方向向右，从左侧看，铜环的感应电流顺时针，故A错误，B正确；当接通开关瞬间时，导致穿过线圈的磁通量向左增大，根据楞次定律可知，铜环的面积有收缩的趋势，故C正确，D错误。
11、 AD
解析： 根据图象可以得出交变电流的周期为T=0.02s，频率 ，理想变压器不改变交流电的频率，副线圈输出电压的频率为50Hz，所以A项正确；图象中原线圈电压的最大值 ，根据理想变压器的电压比可以得出副线圈电压的最大值为 ，副线圈输出电压的有效值为 ，所以B项错误；P向右移动时，负载电阻减小，副线圈电流变大，原线圈的电流也会变大，但是电流比不会发生变化，仍然满足 ，C项错误，P向右移动时，负载电阻减小，副线圈电流变大，副线圈电压不变，输出功率 将会增加，所以D项正确。
12、 BC []
解析： C、D、设正三角形的边长为a,匀速运动的速度为v．线框匀速进入磁场的过程,由右手定则可知，电流方向为逆时针为正方向,线框所受的安培力方向向左,t时刻线框有效切割长度 ，产生的感应电动势
,感应电流的大小 ,电流与时间成正比；同理，线框离开磁场的过程,回路中磁通量减小,产生的感应电流为顺时针为负方向, ， ,电流随时间均匀减小,故选项C正确、选项D错误.A、B、进磁场根据安培力公式 ,F-t图线是开口向上的抛物线；线框离开磁场 ，F-t图线是开口向上的抛物线．根据数学知识可知选项B正确、选项A错误．故选BC．
三、计算题
13、 【答案】设导线框边长为a，磁感应强度为B，线圈电阻为R
（1）分析以速度v匀速进入磁场
由法拉第电磁感应定律得：
E=Bav…………………………………①
由闭合电路欧姆定律得：
I=E/R…………………………………②
由安培力公式得：
F 安 =BIa………………………………③
由于是匀速进入磁场，所以有：
F 拉 1 =F 安 ………………………………④
由①②③④得：F 拉 1 =B 2 a 2 v/R
同理可得以速度2v进入时
F 拉 2 =2B 2 a 2 v/R
所以得：F 拉 1：F 拉 2 =1：2
【解析】略
14、 【答案】(1) (2)
【解析】AB转动切割磁感线,且切割长度由l增至2l以后AB离开MN,电路断开.
(2分)
(1)当B端恰至MN上时,E最大.
，
（2）AB由初位置转至B端恰在MN上的过程中回路
四、实验题
15、 【答案】 ；
【解析】略
16、解析：大螺线管和电流表组成闭合电路；带铁芯的小螺线管、滑动变阻器、电源、开关组成闭合回路.
答案：
17、 【答案】5×10 -5 负电荷 5×10 -10
【解析】产生的感应电动势E= =5×10 -3 ×10 -2 V=5×10 -5 V.由楞次定律判断知P板带负电荷，电荷量Q=CU=10×10 -6 ×5×10 -5 C=5×10 -10 C.
五、综合题
15、 【答案】（1）5m/s
（2） v ="6" m/s
（3） ab 边由静止开始运动到 gh 线所用的时间为 t = t 1 + t 2 + t 3 =2.5s
（4）整个运动过程产生的焦耳热 Q = F A l 2 =（ Mg mg sin θ ） l 2 =" 9" J
【解析】（1）线框进入磁场前，线框仅受到细线的拉力 F T ，斜面的支持力和线框重力，重物 M 受到重力和拉力 F T 。对线框，由牛顿第二定律得 F T mg sin α
= ma .
联立解得线框进入磁场前重物 M 的加速度 =5m/s 2
（2）因为线框进入磁场的最初一段时间做匀速运动，所以重物受力平衡 Mg = F T ′，
线框 abcd 受力平衡 F T ′= mg sin α + F A
ab 边进入磁场切割磁感线，产生的电动势 E = Bl 1 v
形成的感应电流 受到的安培力
联立上述各式得， Mg = mg sin α + 代入数据解得 v ="6" m/s
（3）线框 abcd 进入磁场前时，做匀加速直线运动；进磁场的过程中，做匀速直线运动；进入磁场后到运动到 gh 线，仍做匀加速直线运动。
进磁场前线框的加速度大小与重物的加速度相同，为 a =" 5" m/s 2
该阶段运动时间为
进磁场过程中匀速运动时间
线框完全进入磁场后线框受力情况同进入磁场前，所以该阶段的加速度仍为 a = 5m/s 2
解得： t 3 ="1.2" s
因此 ab 边由静止开始运动到 gh 线所用的时间为 t = t 1 + t 2 + t 3 =2.5s
（4）线框 ab 边运动到 gh 处的速度 v ′= v + at 3 =" 6" m/s+5×1.2 m/s="12" m/s
整个运动过程产生的焦耳热 Q = F A l 2 =（ Mg mg sin θ ） l 2 =" 9" J
考查的知识点主要有牛顿定律、物体平衡条件、法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、安培力、运动学公式、能量守恒定律等。重点考查根据题述的物理情景综合运用知识能力、分析推理能力、运用数学知识解决物理问题的能力。