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- 2021-04-16 发布
2019—2020学年度第一学期高二第二次月考试题
物 理
一、单项选择题
1. 把一根长直导线平行地放在如图所示磁针的正上方附近，当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转．首先观察到这个实验现象的物理学家是（ ）
A. 奥斯特 B. 爱因斯坦 C. 牛顿 D. 伽利略
【答案】A
【解析】
当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转，说明电流产生了磁场，这是电流的磁效应，首先观察到这个实验现象的物理学家是奥斯特．故A正确，BCD错误．故选A．
2.图所示的磁场中，有三个面积相同且相互平行的线圈S1、S2和S3 ， 穿过S1、S2和S3的磁通量分别为Φ1、Φ2和Φ3 ， 下列判断正确的是（ ）
A. Φ1最大 B. Φ2最大 C. Φ3最大 D. Φ1=Φ2=Φ3
【答案】C
【解析】
【详解】判断磁通量的变化可根据穿过磁感线条数多少来定性判断，也可从公式Φ=BS来判断；从图中看出，线圈S3穿过的磁感线条数最多，所以磁通量最大，故A、B、D错误，C正确．故选C．
【点睛】解决本题的关键是掌握判断磁通量变化的方法，一是根据穿过磁感线条数多少来定性判断，二是根据公式Φ=BS来判断．
3.如图，三角形线圈abc：放在范围足够大的匀强磁场中并做下列运动，能产生感应电流的是（ ）
A. 向上平移 B. 向右平移
C. 向左平移 D. 以ab为轴转动
【答案】D
【解析】
【分析】
解答本题关键应掌握：产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化，分析磁通量是否变化，判断能否产生感应电流。
【详解】ABC．线圈向上平移、向右平移、向左平移时，穿过线圈磁通量不变，没有感应电流产生，故ABC错误。
D．以ab为轴转动，磁通量减小，线圈将产生感应电流，故D正确。
【点睛】本题关键要掌握产生感应电流的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化，由穿过线圈的磁感线条数表示磁通量即可判断磁通量的变化。
4.如图是一种充电鞋的结构示意图．当人走动时，会驱动磁性转子旋转，使线圈中产生电流，产生的电流进入鞋面上锂聚合物电池．这种充电鞋的工作原理是（ ）
A. 电磁感应现象 B. 电流的磁效应
C. 磁极间的相互作用 D. 通电线圈在磁场中受力转动
【答案】A
【解析】
【详解】当人走动时，会驱动磁性转子旋转，使线圈中产生电流，该过程为电磁感应现象，与电流的磁效应、电磁之间的相互作用、线圈的受力无关．故A正确，BCD错误．故选A．
5.将电阻R1和R2按如图甲所示接在理想变压器上，变压器原线圈接在电压为U的交流电源上，R1和R2的电功率之比为2:1，若其它条件不变，只将R1和R2改成如图乙所示的接法，
R1和R2上的功率之比1∶8，则图乙中两组副线圈的匝数之比n1∶n2为( )
A. 1∶2 B. 1∶4 C. 1∶8 D. 1∶16
【答案】A
【解析】
【详解】甲图中，R1和R2上的电功率之比为2∶1，R1和R2串联，则电流相等，根据功率之比
乙图中R1和R2上的功率之比为1∶8，则乙图两副线圈的功率之比
可得
U1∶U2＝1∶2
则图乙中两组副线圈的匝数之比等于电压之比为1∶2，故A正确，BCD错误。
【点睛】理想变压器是理想化模型，一是不计线圈内阻；二是没有出现漏磁现象。同时副线圈的电压由原线圈电压与原副线圈匝数决定，而原线圈的电流由副线圈决定。
6.如下图所示，电磁炮是由电源、金属轨道、炮弹和电磁铁组成．当电源接通后，磁场对流过炮弹的电流产生力的作用，使炮弹获得极大的发射速度．下列各俯视图中正确表示磁场B方向的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】试题分析：电流由电源正极经炮弹流向电源负极，炮弹受到的安培力方向应水平向前，由左手定则判断磁场方向是否正确．
解：A、由左手定则可知，图示磁感应强度方向使炮弹受到的安培力向后，不符合实际，故A错误；
B、由左手定则可知，图示磁感应强度方向使炮弹受到的安培力向前，符合实际，故B正确；
C、由左手定则可知，炮弹受到安培力竖直向下，不符合要求，故C错误；
D、由左手定则可知，炮弹受的安培力竖直向下，不符合要求，故D错误；
故选B．
【点评】电磁炮的炮弹在安培力作用下在轨道上向前加速度运动，炮弹受到的安培力应向前，应用左手定则判断出安培力的方向，是正确解题的关键．
7.如图所示的电路中，L为电感线圈，L为灯泡，电流表内阻为零．电压表内阻无限大，交流电源的电压．若保持电压的有效值不变，只将电源频率改为25 Hz，下列说法中正确的是( )
A. 电流表示数增大 B. 电压表示数减小 C. 灯泡变暗 D. 灯泡变亮
【答案】C
【解析】
根据电容器的容抗为 ，f为频率．因交流电源的频率增大时，所以电容器的容抗减小，即相当于它由一个大电阻变成了一个小电阻．则电流表示数变大．因通过电容器的电流大，因此灯泡变亮，灯泡两端的电压变大，故电压表读数减小，故AD正确，BC错误；故选AD.
8.如图，一个边长为l的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场；一个边长也为l的正方形导线框所在平面与磁场方向垂直；虚线框对角线ab与导线框的一条边垂直，ba的延长线平分导线框．在t=0时，使导线框从图示位置开始以恒定速度沿ab方向移动，直到整个导线框离开磁场区域．以i表示导线框中感应电流的强度，取逆时针方向为正．下列表示i-t关系的图示中，可能正确的是
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】从正方形线框下边开始进入到下边完全进入过程中，线框切割磁感线的有效长度逐渐增大，感应电流也逐渐增大，如图的位置Ⅰ；从正方形线框下边完全进入至下边刚穿出磁场边界，切割磁感线的有效长度不变，感应电流不变，如图的位置Ⅰ→Ⅱ；当正方形线框下边部分离开磁场，上边尚未进入磁场过程中，线框切割磁感线的有效长度逐渐减小，感应电流也逐渐减小，如图的位置Ⅱ→Ⅲ；当正方形线框下边部分继续离开磁场，上边也进入磁场过程中，上下两边线框切割磁感线产生的感应电动势方向相反，感应电流减小得更快，当上下两边在磁场中长度相等，感应电动势为零，如图的位置Ⅲ→Ⅳ；以后的过程与上述过程相反，故正确的选项为C．
二、多项选择题
9.关于这些概念，下面说法正确的是
A. 磁感应强度越大的地方，穿过线圈的磁通量不一定也越大
B. 磁感应强度大的地方，线圈面积越大，则穿过线圈的磁通量也越大
C. 磁通量的变化，不一定由于磁场的变化产生的
D. 穿过线圈的磁通量为零时，磁通量的变化率一定为零
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．磁感应强度越大的地方，线圈的面积越大，则穿过线圈的磁通量也不定变大。要注意线圈与磁场放置角度，如线圈与磁场平行时磁通量一定为零，故A正确，B错误。
C．磁通量的变化，不一定由于磁场的变化产生的，也可能是由于线圈在垂直于磁场方向的投影面积的变化引起的，选项C正确；
D．穿过线圈的磁通量为零时，磁通量的变化率不一定为零，选项D错误；
故选AC.
10.下列磁场垂直加在金属圆盘上能产生涡流的是( )
A. B. C. D.
【答案】BCD
【解析】
【详解】只有加在金属上是变化的磁场，才会引起磁通量的变化，使金属内产生旋涡状的感应电流，故A错误，BCD正确。
【点睛】在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象成为涡流现象，导体的外周长越长，交变磁场的频率越高，涡流就越大。
11.如图表示一交流电的电流随时间变化的图象，下列说法正确的是( )
A. 该交流电的频率为50Hz B. 该交流电的频率为100Hz
C. 该交流电的有效值为5A D. 该交流电的有效值为3.5A
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．由图可以看出周期，故频率为
A正确，B错误；
CD．将交流与直流通过阻值都为的电阻，设直流电流为，则根据有效值的定义有：
解得：
C正确，D错误。
【点睛】根据有效值的定义求解。取一个周期时间，将交流与直流分别通过相同的电阻，若产生的热量相同，直流的电流值，即为此交流的有效值；对于非正弦式电流可根据有效值的定义求解有效值。常见题型，要熟练掌握。
12.某兴趣小组用如图所示的电路研究自感现象，图中L1、L2是两个相同的小灯泡，D1、D2是两个理想二极管，L是自感系数大、直流电阻明显小于灯泡电阻的线圈，R为保护电阻．关于实验现象下列说法中不正确的是
A. 闭合开关，L1、L2两灯同时亮，随后逐渐变暗
B. 闭合开关，L1灯不亮，L2灯亮，随后逐渐变暗
C. 闭合开关稳定后断开开关，L1、L2两灯同时亮，随后逐渐熄灭
D. 闭合开关稳定后断开开关，L2灯不亮，L1灯亮，随后逐渐熄灭
【答案】AC
【解析】
【详解】AB．闭合开关的瞬间，由于二极管的单向导电，L1灯不亮，L2灯亮，因线圈的直流电阻明显小于灯泡电阻，接着L2灯泡的亮度变暗。故A错误，符合题意；B正确，不符合题意。
CD．闭合开关，待电路稳定后断开开关，线圈L产生自感电动势，相当于一个瞬时电源，则L1灯亮，L2灯不亮，随后逐渐熄灭故C错误，符合题意，D正确，不符合题意；
故选AC。
13.如图所示，一个“U”形线框处在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，OO′为磁场的边界．现使线框以角速度ω绕轴OO′匀速转动，线框通过金属转轴和电刷与阻值为R的外电阻相连．已知线框各边的长均为L，总电阻为r，不计转轴与电刷的电阻，则( )
A. 图示时刻线框产生的感应电动势为BωL2
B. 线框产生的感应电动势的最大值为BωL2
C. 电路中电阻R两端电压的有效值为
D. 电路中电流的有效值为
【答案】BD
【解析】
【详解】A．由法拉第电磁感应定律知，图示时刻，线圈与磁场垂直，处于中性面，磁通量最大，感应电动势为零，A项错；
B．由交变电流电动势最大值表达式Em＝NBSω可知B项正确；
C．根据闭合电路欧姆定律可知，
故C项错；
D．由图可知，线框转动一圈的过程中，只有半个周期为正弦交变电流，另半个周期电流为零，由有效值定义有
解得
由欧姆定律可知，D项正确．
三、实验题
14.某学生做观察电磁感应应现象的实验时，将电流表、线圈A和B、蓄电池、开关，用导线连接成如图所示的实验电路，闭合开关，下列说法正确的是( )
A. 线圈A插入线圈B的过程中，有感应电流
B. 线圈A从B线圈中拔出过程中，有感应电流
C. 线圈A停在B线圈中，有感应电流
D. 线圈A拔出线圈B的过程中，线圈B的磁通量不变
【答案】AB
【解析】
【详解】由电路图可知，开关接在电流表与副线圈B的电路中，接通和断开开关，只是使线圈B所在回路闭合或断开，不影响原线圈A中电流的变化；
A．线圈A插入线圈B的过程中，导致穿过线圈B的磁通量发生变化，则有感应电流，故A正确；
B．同理，当线圈A从B线圈中拔出过程中，导致穿过线圈B的磁通量发生变化，则有感应电流，故B正确；
C．线圈A停在B线圈中，穿过线圈B的磁通量不变，没有感应电流，故C错误；
D．线圈A拔出线圈B的过程中，穿过线圈B的磁通量减少，故D错误。
故选AB。
15.某同学用图1所示电路，测绘标有“3.8V，0.3A”小灯泡的灯丝电阻R随电压U变化的图象．除了导线和开关外，有以下一些器材可供选择：
电流表：A1（量程100mA，内阻约2Ω）；A2（量程0.6A，内阻约0.3Ω）；
电压表：V1（量程5V，内阻约5kΩ ）；V2（量程15V，内阻约15Ω ）；
电源：E1（电动势为1.5V，内阻为0.2Ω）；E2（电动势为4V，内阻约为0.04Ω）．
滑动变阻器：R1（最大阻值约为100Ω），R2（最大阻值约为10Ω），
电键S，导线若干．
（1）为了调节方便，测量准确，实验中应选用电流表_____，电压表_____，滑动变阻器_____，电源_____．（填器材的符号）
（2）根据实验数据，计算并描绘出R﹣U的图象如图2所示．由图象可知，此灯泡在不工作时，灯丝电阻为_____；当所加电压为3.00V时，灯丝电阻为_____，灯泡实际消耗的电功率为_____．
（3）根据R﹣U图象，可确定小灯泡耗电功率P与外加电压U的关系．符合该关系的示意图是下列图中的_____．
【答案】 (1). A2 V1 R2 E2 (2). 1.5 11.5 0.78 (3). A
【解析】
【详解】（1）[1][2][3][4]因小灯泡额定电流为0.3A，额定电压为3.8V，故电流表应选A2，电压表应选V1，又因测伏安特性曲线要求电压与电流调节范围大，故变阻器需用分压式接法，应选阻值小的变阻器，故变阻器应选R2，显然电源应选E2．
（2）[5]由R﹣U图象知U＝0时R为1.5Ω；
[6] [7]U＝3V时R为11.5Ω；由得P＝0.78W．
（3）[8]由知，U＝0时P＝0，P随U的增大而增大，故A正确，BCD错误．
四、综合分析与计算题
16.有一个1000匝的线圈，在4s内穿过它的磁通量从0均匀增加到0.1Wb，
（1）求线圈中的感应电动势；
（2）若线圈的总电阻是100Ω，通过线圈的电流是多大？
【答案】（1）25V；
（2）0.25A
【解析】
【分析】
根据法拉第电磁感应定律求出感应电动势，再根据欧姆定律求出感应电流的大小。
【详解】（1）线圈中总的磁通量变化为：
由法拉第电磁感应定律得感应电动势为：
（2）感应电流的大小为：
【点睛】解决本题的关键掌握法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律。
17.远距离输电中发电机的输出电压为220 V，输出功率为44 kW，每条输电线的电阻为0.2 Ω，求：
（1）如果直接给用户输电，用户得到的电压和电功率各为多少?
（2）如果发电站先用变压比为1∶10的升压变压器将电压升高，经同样的输电线路后经10∶1的降压变压器将电压降低后供给用户，则用户得到的电压和电功率各是多少?（变压器均为理想变压器）
【答案】（1）140 V；28 kW（2）219.2 V；43.84 kW
【解析】
【详解】（1）输电线上的电流
损失的电压
UR＝IRR＝2×0.2×200 V＝80 V
损失的功率
PR＝URIR＝80×200 W＝16 kW
故用户得到的电压
U用户＝U－UR＝140 V
用户得到的功率为
P用户＝P－PR＝28 kW.
（2）已知升压变压器的匝数比n1∶n2＝1∶10
输入电压U1＝220 V，因此升压变压器的输出电压
U2＝U1＝2 200 V
输电线上的电流
损失电压
UR′＝IR′R＝2×0.2×20 V＝8 V
损失的功率
PR′＝UR′IR′＝8×20 W＝160 W
因此降压变压器的输入电压
U3＝U2－UR′＝2 192 V
已知降压变压器的匝数比
n3∶n4＝10∶1
所以用户得到的电压
U4＝U3＝219.2 V
用户得到的功率
P用户′＝P－PR′＝43.84 kW.
18.如图甲所示，电阻不计、间距为的平行长金属导轨置于水平面内，阻值为R的导体棒ab固定连接在导轨左端，另一阻值也为R的导体棒ef垂直放置到导轨上，ef与导轨接触良好，并可在导轨上无摩擦移动。现有一根轻杆一端固定在ef中点，另一端固定于墙上，轻杆与导轨保持平行，ef、ab两棒间距为d。若整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中，且从某一时刻开始，磁感应强度B随时间t按图乙所示的方式变化。
（1）求在时间内流过导体棒ef的电流的大小与方向;
（2）求在时间内导体棒ef产生的热量;
（3）时刻杆对导体棒ef的作用力的大小和方向。
【答案】（1），（2）（3）方向向右的拉力
【解析】
【详解】（1）在0～时间内，磁感应强度的变化率
产生感应电动势的大小
流过导体棒ef的电流大小
有楞次定律可判断电流方向为
（2）在时间内，磁感应强度的变化率
产生感应电动势的大小
流过导体棒ef的电流大小
时间内导体棒ef产生的热量
（3）在时，磁感应强度
ef棒受安培力：
方向水平向左；
根据导体棒受力平衡，杆对导体棒的作用力为
方向水平向右。