福建省莆田第一中学2020学年高二物理上学期第二次月考试题 10页

福建省莆田第一中学 2020 学年高二物理上学期第二次月考试题 考试时间：100 分钟 满分：100 分 一、选择题（本题共 13 小题，单选题每小题 3 分，多选题每小题 4 分，共 44 分， 在给出的四个选项中，第 1 题~8 题只有一个选项符合要求，第 9 题~13 题有多个选 项符合要求，全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，有错选的得 0 分，请把答 案涂在答题卡上。） 1.下列哪个过程的工作原理与电磁感应无关 (　　) A.电磁驱动 B.读取磁卡信息 C.电动机线圈在磁场中转动 D.使用电磁炉加热食物 2．法拉第在 1831 年发现了“磁生电”现象。如图，他把两个线圈绕在同一个软铁 环上，线圈 A 和电池连接，线圈 B 用导线连通，导线下面平行放置一个小磁针。 实验中可能观察到的现象是 (　　) A．线圈 A 和电池连接瞬间，小磁针会偏转 B．线圈 A 和电池断开瞬间，小磁针不偏转 C．线圈 B 匝数较少时小磁针不偏转，匝数足够多时小磁针会偏转 D．用一节电池作电源小磁针不偏转，用十节电池作电源小磁针会偏转 3． 如图所示，平行导轨间距为 d，一端跨接一个电阻 R，匀强磁场的磁感应强度为 B，方向垂直于平行金属导轨所在平面，一根金属棒与导轨成 θ 角放置，金属棒 与导轨的电阻均不计，当金属棒沿垂直于棒的方向以恒定的速度 v 在金属导轨上 滑行时，通过电阻 R 的电流强度是 (　　) A. B. C. D. 4. 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 R Bdv R Bd θsinv R Bd θcosv θsinR Bdv A B 源。在 t=0 时刻，闭合开关 S，电路稳定后在 t 时刻断开开关 S。规定以电路稳 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（ ） 5 ．如下图所示，一导线弯成半径为 a 的半圆形闭合回 路．虚线 MN 右侧有磁感 应强度为 B 的匀强磁场， 方向垂直于回路所在的平面．回路以速度 v 向右匀速进 入磁场，直径 CD 始终与 MN 垂直．从 D 点到达边界开始 到 C 点进入磁场为止，下列结论错误的是 (　　) A．感应电流方向不变 B．CD 段直导线始终不受安培力 C．感应电动势最大值 Em＝Bav D．感应电动势平均值E＝1 4πBav 6．如图所示，a、b 两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为 10 匝，边长 ，图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增 大，不考虑线圈之间的相互影响，则 (　　) A．两线圈内产生顺时针方向的感应电流 B．a、b 线圈中感应电动势之比为 9∶1 C．a、b 线圈中感应电流之比为 3∶4 D．a、b 线圈中电功率之比为 9∶1 7．如图所示，竖直放置的螺线管与导线 abcd 构成回路，导线所在区域内有一垂直 纸面向里的变化的匀强磁场，螺线管下方水平桌面上有一导体圆环，导线 abcd 所围区域内磁场的磁感强度按下列哪一图线所表示的方式随时间变化时，导体圆 环将受到向上的磁场作用力 (　　) A. B. C. D . 8．如图，由某种粗细均匀的总电阻为 3R 的金属条制成的矩形线框 abcd，固定在水 平面内且处于方向竖直向下的匀强磁场 B 中。一接入电路电阻为 R 的导体棒 PQ， 在水平拉力作用下沿 ab、dc 以速度 v 匀速滑动，滑动过程 PQ 始终与 ab 垂直， 且与线框接触良好，不计摩擦。在 PQ 从靠近 ad 处向 bc 滑动的过程中 (　　) A．PQ 中电流先增大后减小 B．PQ 两端电压先减小后增大 C．PQ 上拉力的功率先减小后增大 D．线框消耗的电功率先减小后增大 9．如图所示，足够长的光滑导轨倾斜放置，其下端连接一个定值电阻 R，匀强磁场 垂直于导轨所在平面向上，将 ab 棒在导轨上无初速度释放，当 ab 棒下滑到稳定 状态时，速度为 v，电阻 R 上消耗的功率为 P。导轨和导体棒电阻不计。下列判 断正确的是 （ ） A．导体棒的 a 端比 b 端电势低 B．ab 棒在达到稳定状态前做加速度减小的加速运动 C．若磁感应强度增大为原来的 2 倍，其他条件不变， 则 ab 棒下滑到稳定状态时速度将变为原来的 D．若换成一根质量为原来 2 倍的导体棒，其他条件不变，则导体棒下滑到稳定 状态时 R 的功率将变为原来的 4 倍 10．如图所示，在磁感应强度 B=2T 的匀强磁场中，有一个半径 r=0.5m 的金属圆环， 圆环所在的平面与磁感线垂直。OA 是一个金属棒，它沿着顺时 针方向以 20rad/s 的角速度绕圆心 O 匀速转动，且 A 端始终与 圆环相接触。从金属环和 O 端各引出一条导线对外供电。OA 棒的电阻 R=0.1Ω，图中定值电阻 R1=100Ω，R2=4.9Ω，电容器的电容 C=100pF，圆 环和连接导线的电阻忽略不计，则（ ） A．电容器上极板带正电 B．电容器下极板带正电 C．电路中消耗的电功率为 5W D．电路中消耗的电功率为 4.9W 11．如图所示，光滑水平面上存在有界匀强磁场，磁感强度 为 B，质量为 m 边长为 a 的正方形线框 ABCD 斜向穿进磁场，当 AC 刚进入磁场时 速度为 v，方向与磁场边界成 。若线框的总电阻为 R，则 (　　) A．在线框进入磁场的过程中机械能守恒 B．AC 刚进入磁场时线框中感应电流为 C．AC 刚进入磁场时线框所受安培力为 D．线框穿进磁场过程中，框中电流的方向为 DABC 12．矩形线框 abcd 固定放在匀强磁场中，磁场方向与线圈 平面垂直，磁感应强度 B 随时间 t 变化的图象如图甲所示．设 t=0 时刻，磁感 应强度的方向垂直纸面向里，图乙中 i 表示线圈中感 应电流的大小(规定电流沿顺时针方向为正)，F 表示线 框 ab 边所受的安培力的大小(规定 ab 边中所受的安 培力方向向左为正)，则下列图象中可能正确的是 (　　) 13．如图，两根平行光滑金属导轨固定在同一水平面内，其左端接有定值电阻 R。Ox 轴平行于金属导轨，在 0≤x≤4 m 的空间区域内存在着垂直导轨平面向下的磁 场，磁感应强度 B 随坐标 x（以 m 为单位）的分布 规律为 B=0.8-0.2x (T)。金属棒 ab 在外力作用下从 x=0 处沿导轨运动，ab 始 终与导轨垂直并接触良好，不计导轨和金属棒的电阻。设在金属棒从 x1=1 m 经 x2=2 m 到 x3=3 m 的过程中，R 的电功率保持不变，则金属棒 (　　) A．在 x1 与 x3 处的电动势之比为 1∶3 B．在 x1 与 x3 处受到磁场 B 的作用力大小之比为 3∶1 C．从 x1 到 x2 与从 x2 到 x3 的过程中通过 R 的电量之比为 5∶3 D．从 x1 到 x2 与从 x2 到 x3 的过程中 R 产生的焦耳热之比为 5∶3 二、填空题(本题共 9 分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作答。) 14. （9 分）图示为探究电磁感应的产生条件实验的器材及电路。 (1)（3 分）在图中用实线代替导线把它们连成 实 验 电 路。 (2)（4 分）由哪些操作可以使电流表的指针发 生偏转 Ⅰ ________________________________________ Ⅱ________________________________________ (3)（2 分）假设在开关闭合的瞬间，灵敏电流计的指针向左偏转，则当螺线管 A 向上拔出的过程中，灵敏电流计的指针向_______偏转。（“左”、“右” ） 三、计算题。本题共 4 小题，共 47 分。解答应写出必要的文字说明，方程式和重要 的演算步骤。只写出最后答案不得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出 数值和单位。 15 ．（8 分）在如图甲所示的电路中，螺线 管 匝 数 n = 1500 匝 ， 横 截 面 积 S = 20cm2。螺线管导线电阻 r = 1.0Ω，R1 = 4.0Ω，R2 = 5.0Ω，C=30μF。在一段时 间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度 B 按如图乙所示的规律变化。求： （1）求螺线管中产生的感应电动势； EG A B K R2 图甲 R1 C S B 图乙 t/s B/T 0.2 2 0.4 0.6 O 1.0 2.0 0.8 1.0 （2）闭合 S，电路中的电流稳定后，求电阻 R1 的电流； （3）S 断开后，求流经 R2 的电量。 16． (13 分) 如图（a）所示，半 径为 r1 的圆形区域内有均匀 磁场，磁感应强度为 B0，磁场 方向垂直纸面向里，半径为 r2 的阻值为 R 的金属圆环与 磁场同心放置，圆环与阻值也为 R 的电阻 R1 连结成闭合回路，一金属棒 MN 与金属环接触良好，棒与导线的电阻 不计， (1)若棒以 v0 的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径的瞬时（如图所示） MN 中的电动势和流过电源的电流大小； (2) 撤去中间的金属棒 MN，若磁感应强度 B 随时间 t 变化的关系图线如（b） 所示，图线与横、纵轴的截距分别为 t0 和 B0，求 0 至 t0 时间内通过电阻 R1 上 的电量 q 及电阻 R1 上产生的热量。 17．（12 分）如图所示，间距 L=1m 的足够长的光滑平行金属导轨与水平面成 30° 角放置，导轨电阻不计，导轨上端连有 R=0.8Ω的电阻，磁感应强度为 B=1T 的 匀强磁场垂直导轨平面向上，t=0 时刻有一质量 m=1kg，电阻 r=0.2Ω的金属棒， 以 v0=10m/s 的初速度从导轨上某一位置 PP'开始沿导轨向上滑行，金属棒垂直 导轨且与导轨接触良好，与此同时对金属棒施加一个沿斜面向上且垂直于金属 棒的外力 F，使金属棒做加速度大小为 2m/s2 的匀减速直线运动，则： （1）t=2s 时，外力 F 的大小？ （2）若已知金属棒运动从开始运动到最高点的过程中， 回路中产生的热量为 166.7J，求此过程中外力 F 做的功？ （3）到最高点后，撤去外力 F，经过足够长时间后，最 终电阻 R 上消耗的热功率是多少？ 18．（14 分）如图所示，轻绳绕过轻滑轮连接着边长为 L 的正方 2A 1A a bh B B Ⅰ Ⅱ C／C 形导线框 A1 和物块 A2 ，线框 A1 的电阻为 R ，质量为 M ，物块 A2 的质量为 m （M>m），两匀强磁场区域 I、II 的高度也为 L，磁感应强度均为 B，方向水平与 线框平面垂直。线框 ab 边距磁场边界高度为 h。开始时各段绳都处于伸直状态， 把它们由静止释放，ab 边刚穿过两磁场的分界线 进入磁场 II 时线框做匀速运 动。求： （1）ab 边刚进入磁场 I 时线框 A1 的速度 v1； （2）ab 边进入磁场 II 后线框 A1 所受重力的功率 P； （3）从 ab 边刚进入磁场 II 到 ab 边刚穿出磁场 II 的过 程中，线框中产生的焦 耳热 Q. 莆田一中 2020 学年度上学期期末月考试卷 参考答案及评分标准 1．C 2．A 3．D 4．C 5．B 6．B 7．A 8．C 9．BD 10．AC 11．CD 12．AC 13.BCD 14.（9 分） （1）如图所示　(连错一条线得 0 分) （3 分） （2）Ⅰ 将开关闭合（或者断开） (2 分) Ⅱ 将螺线管 A 插入或拔出螺线管 B （2 分） （3）右 （2 分） 15．(8 分)（1） …………………… 2 分 (2) …………………… 2 分 (3) …………………… 2 分 C …………………… 2 分 16．（13 分）解答： （1）＝2B0r1v0， ……………………………………… 1 分 ………………………………………2 分 ………………………………… 2 分 （2） ＝ t ＝SB t＝B0 t0r12 … ………………… 2 分 …………………… 2 分 …………………… 2 分 …………………… 2 分 17.（12 分）（1）金属棒匀减速上升，根据速度时关系公式，有 ……………………………………… 1 分 解得：F =9N ……………………………………3 分 （2）根据速度位移关系公式，到最高点的位移： …………………………………… 1 分 由动能定理，得： ……………………2 分 解得： ……………………1 分 （3）方法一：如图所示，最后稳定时导体棒的速度满足： …………………………………… 2 分 根据功率分配关系，有： 解得： …………………………………… 2 分 方法二： 18.(14 分)（1）（4 分）由机械守恒： ……3 分 解得： ………………………………… 1 分 （2）（7 分）设线框 ab 边进入磁场 II 时速度为 ，则线框中产生的电动势： 0sin 22 =+− rR vLBmg θ 2 1)(2 1 vmMmghMgh +=− mM ghmMv + −= )(2 1 2v …………………………………1 分 线框中的电流 …………………………………1 分 线框受到的安培力 …………………………………1 分 设绳对 A1、A2 的拉力大小为 T 则： 对 A1：T+F=Mg 对 A2：T=mg …………………………………1 分 联立⑤⑥⑦解得： …………………………………2 分 …………………………………1 分 （3）（3 分）从 ab 边刚进入磁场 II 到 ab 边刚穿出磁场 II 的此过程中线框一直做 匀速运动，根据能量守恒得： ………………3 分 22BLvE = R BLv R EI 22== R vLBIBLF 2 2242 == 222 4 )( LB RgmMv −= 22 2 2 4 )( LB RgmMMMgvP −== gLmMQ )( −=