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- 2021-04-20 发布
育才学校2019—2020学年度第二学期4月月考
高二物理试卷
一、选择题（14小题，1-7单选题，8-14多选题，共56分）
1.关于磁感线和磁通量的概念，下列说法中正确的是（ ）
A. 磁感线是磁场中客观存在、肉眼看不见的曲线，且总是从磁体的N极指向S极
B. 两个磁场叠加的区域，磁感线就有可能相交
C. 穿过闭合回路的磁通量发生变化，一定是磁场发生变化引起的
D. 穿过线圈的磁通量为零，但该处的磁感应强度不一定为零
【答案】D
【解析】A．磁感线是假象的，并不是客观存在的，故A错误；
B．任何两条磁感线都不相交，故B错误；
C．根据磁通量的定义Φ=BS
磁通量的变化可能是由于磁场变化引起的，也可能是闭合回路的面积S变化产生的，故C错误；
D．根据磁通量的定义Φ=BS
当线圈平行于磁场时，穿过的磁通量为零，但磁感应强度不为零，故D正确．故选D．
2.如图是一正弦式交变电流的电流图象此正弦交变电流的周期和电流的有效值分别为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】由图可知，该交流电的电流最大值为10A，周期为0.02s，所以有效值
故C正确，ABD错误。
3.如图，在竖直向下的匀强磁场中，将一水平放置的金属棒水平抛出，在整个过程中不计空气阻力，则金属棒在空中飞行过程中产生的感应电动势大小( )
A. 逐渐增大 B. 逐渐减小 C. 保持不变 D. 无法判断．
【答案】C
【解析】金属棒在水平方向上的速度保持不变，而且只有金属棒的水平速度切割磁感线，所以根据公式E=BLv
可得金属棒在飞行过程中产生的感应电动势保持不变，故C正确，ABD错误。故选C.
4.某研究小组成员设计了一个如图所示的电路,已知定值电阻R并联的是一个理想交流电压表,D是理想二极管(正向电阻为零,反向电阻为无穷大).在A、B间加一交流电压,瞬时值的表达式为u=20sin100xt（v）,则交流电压表示数为( )
A. 10V B. 20V C. 15V D. 14.1V
【答案】A
【解析】二极管具有单向导电性，使得半个周期内R通路，另半个周期内R断路．设交流电压表示数为U，则一个周期内的电阻发热为：，解得：U=10V．故A正确， BCD错误，故选A.
5.如图，直角坐标系oxy的2、4象限有垂直坐标系向里的匀强磁场磁感应强度大小均为B，在第3象限有垂直坐标系向外的匀强磁场磁感应强度大小为2B，现将半径为R，圆心角为90°的扇形闭合导线框OPQ在外力作用下以恒定角速度绕O点在纸面内沿逆时针方向匀速转动．t=0时线框在图示位置，设电流逆时针方向为正方向．则下列关于导线框中的电流随时间变化关系正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】在0﹣t时间内，线框从图示位置开始（t=0）转过90°的过程中，产生的感应电动势为：
E1=ω•R2；由闭合电路欧姆定律得，回路电流为：I1==．根据楞次定律判断可知，线框中感应电流方向沿逆时针．
在t﹣2t时间内，线框进入第3象限的过程中，回路电流方向为顺时针．回路中产生的感应电动势为：
E2=ω•R2+ω•R2=Bω•R2=3E1；感应电流为：I2=3I1；
在2t﹣3t时间内，线框进入第4象限的过程中，回路电流方向为逆时针．回路中产生的感应电动势为：
E3=ω•R2+ω•R2=Bω•R2=3E1；感应电流为：I2=3I1；
在3t﹣4t时间内，线框出第4象限的过程中，回路电流方向为顺时针．回路中产生的感应电动势为：
E4=ω•R2；由闭合电路欧姆定律得，回路电流为：I4=I1；故B正确．故选B
6.如图所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈总电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕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，下列判断不正确的是（ ）
A. 电压表的读数为
B. 通过电阻R的电荷量为
C. 电阻R所产生的焦耳热为
D. 当线圈由图示位置转过30°时电流为
【答案】B
【解析】A．线圈在磁场中转动时，产生的电动势的最大值为
电动势的有效值为
电压表测量的是外电路的电压，所以电压表的示数为
故A正确，不符合题意；
B．根据
可得通过电阻R的电量
故B错误，符合题意；
C．电流的有效值为
而
电阻R所产生的焦耳热
联立各式得
故C正确，不符合题意；
D．由题意知当线圈转动时产生的感应电动势的瞬时值为
当线圈转过时产生的感应电动势为
形成的感应电流为
故D正确，不符合题意。本题选不正确的，故选B。
7.在图中，条形磁铁以速度v远离螺线管，螺线管中的感应电流的情况是( )
A. 穿过螺线管中的磁通量减少，产生感应电流
B. 穿过螺线管中的磁通量增加，产生感应电流
C. 穿过螺线管中的磁通量增加，不产生感应电流
D. 穿过螺线管中磁通量减少，不产生感应电流
【答案】A
【解析】条形磁铁从左向右远离螺线管的过程中，穿过线圈的原磁场方向向下，且磁通量在减小，所以能产生感应电流．故选A．
8.如图所示，先后以速度v1和v2匀速把一矩形线圈拉出有界匀强磁场区域，v1＝2v2
，在先后两种情况下( )
A. 线圈中的感应电流之比I1∶I2＝2∶1
B. 线圈中的感应电流之比I1∶I2＝1∶2
C. 线圈中产生的焦耳热之比Q1∶Q2＝4∶1
D. 通过线圈某截面电荷量之比q1∶q2＝1∶1
【答案】AD
【解析】A．v1=2v2，根据E=BLv
知感应电动势之比2：1，感应电流
则感应电流之比为2：1，故A正确，B错误；
C．v1=2v2，知时间比为1：2，根据Q=I2Rt
知热量之比为2：1，故C错误；
D．根据
知通过某截面的电荷量之比为1：1，故D正确．故AD.
9.如图所示，在方向垂直于纸面向里，磁感应强度为B的匀强磁场区域中有一个由均匀导线制成的单匝矩形线框abcd，线框在水平拉力作用下以恒定的速度v沿垂直磁场方向向右运动，运动中线框ab边始终与磁场右边界平行，线框边长ad=，cd=2，线框导线的总电阻为R．则线框离开磁场的过程中
A. ab间的电压为
B. ad间的电压为
C. 线框中的电流在ab边产生的热量为
D. 线框中的电流在ad边产生的热量为
【答案】AD
【解析】
感应电动势：E=2Blv，感应电流：，ab间的电压为，而ad间的电压为：，故A正确，B错误．线框中的电流在ab边产生的热量为，故C错误．由上分析可知，线框中的电流在ad边产生的热量：，故D正确．故选AD．
10.如图所示，导线AB可在平行导轨MN上滑动，接触良好，轨道电阻不计，电流计中有如图所示方向感应电流通过时，AB的运动情况是：（ ）
A. 向右加速运动； B. 向右减速运动；
C. 向右匀速运动； D. 向左减速运动．
【答案】AD
【解析】如果导体棒AB向右匀速运动，产生的感应电流恒定不变，穿过右边线圈的磁通量不变，在灵敏电流表上没有电流通过，当导体棒AB向右加速运动时，产生的感应电流方向竖直向上，穿过右边线圈的磁场为竖直向下，由E=BLv可知穿过右边线圈的磁通量增大，感应电流的磁场竖直向上，由右手定则可知感应电流的方向竖直向下，A对；同理判断B错；D对；
11. 如右图，一理想变压器原副线圈匝数之比为4：1，原线圈两端接入一正弦交流电源，副线圈电路中R为负载电阻，交流电压表和交流电流表都是理想电表，下列结论正确的是
A. 若电压表读数为6V，则输入电压最大值为
B. 若输入电压不变，副线圈匝数增加到原来的2倍，则电流表的读数减小到原来的一半
C. 若输入电压不变，负载电阻的阻值增加到原来的2倍，则输入功率也增加到原来的2倍
D. 若保持负载电阻的阻值不变,输入电压增加到原来的2倍,则输出功率增加到原来的4倍
【答案】AD
【解析】A、若电压表读数为6V，由可得则输入电压为U1=24V是有效值，根据正弦交流电有效值与最大值的关系可得因此其最大值为24V，A正确；
B、若输入电压不变，副线圈匝数增加到原来的2倍，由可得输出电压也增加到原来的2倍，由 I=电流表示数也应增加到原来的2倍，B错误；
C、若输入电压不变，负载电阻的阻值增加到原来的2倍，由 I=输出电流减小到原来的一半，输入功率即P=IU也减小到原来的一半，C错误；
D、若保持负载电阻的阻值不变．输入电压增加到原来的2倍，输出电压增大到原来的2倍，则由P=可知输出功率增加到原来的4倍，D正确．
只有理解交流电压表和交流电流表读数为有效值，电压电流与匝数比的关系，并熟练掌握电功率的计算公式，才能顺利解决这类问题．
12.如图所示，在置于匀强磁场中的平行导轨上，横跨在两导轨间的导体杆PQ以速度v向右匀速移动，已知磁场的磁感强度为B、方向垂直于导轨平面(即纸面)向外，导轨间距为l，闭合电路acQPa中除电阻R外，其他部分的电阻忽略不计，则( )
A. 电路中的感应电动势E=BIl B. 电路中的感应电流
C. 通过电阻R的电流方向是由c向a D. 通过PQ杆中的电流方向是由Q向P
【答案】BC
【解析】试题分析：电路中的感应电动势E=，A错．电路中的感应电流I=Blv/R，B对．跟据右手定则，磁感线穿掌心拇指指导体运动方向，则四指指高电势（Q点为高电势）通过电阻R的电流方向是由c向a，C对．通过PQ杆中的电流方向是由P向Q，D错
13.图甲中的变压器为理想变庄器,原线圈与副线圈的匝数之比n1:n2=10:1.变压器的原线圈接如图乙所示的正弦式电流,两个20Ω的定值电阻串联接在副线围两端.电压表为理想电表.则
A. 原线圓上电压的有效值为100V B. 原线圈上电压的有效值约为70.7 V
C. 电压表的读数为5. 0V D. 电压表的读数约为3.5V
【答案】BD
【解析】AB．根据图象可得原线圈的电压的最大值为100V，最大值为有效值的倍，所以电压的有效值为=70.7V
故A错误，B正确；
CD．由于原线圈的匝数n1与副线圈的匝数n2之比为10：1，原线圈的电压有效值为，所以副线圈的电压的有效值为V，所以电压表的示数为3.5V，故C错误，D正确．
故选BD．
14.如图所示，理想变压器的原线圈与定值电阻r串联， 副线圈接热敏电阻RT，在正弦交流电源的电压u0不变的情况下， 下列说法正确的是
A. 当RT温度升高时，原线圈两端的电压一定减小
B. 当RT的温度升高时，原线圈中的电流一定减小
C. 当RT的温度降低时，RT消耗的功率可能减小
D. 当RT的温度降低时，RT消耗的功率一定增大
【答案】AC
【解析】AB.设原线圈的电流为，原副线圈的匝数分别为、，由得，则；据可得，；对电源和原线圈回路可得：，即．当的温度升高时，的电阻减小，增大，原线圈两端的电压，会随着电流的增大而减小.故A项正确，B项错误．
CD.据知，当的温度降低时，的电阻增大，减小，则RT消耗的功率，由于起始时与的关系未知，所以RT消耗的功率可能增大也可能减小．故C项正确，D项错误．
二、填空题（5小题，共12分）
15.一个闭合的导线圆环，处在匀强磁场中，设导线粗细均匀，当磁感应强度随时间均匀变化时，线环中电流为I，若将线环半径增大1/3，其他条件不变，则线环中的电流强度为________.
【答案】
【解析】
设圆环的半径为r，根据法拉第电磁感应定律得：感应电动势为：
再由欧姆定律得：感应电流的大小是：，
若将线环半径增大，其他条件不变，则线环中的电流强度为．
16.如图所示，一线圈从左侧进入磁场，线圈匝数是10匝。在此过程中，线圈中的磁通量将____（选填“增大”或“减小”）。若上述过程所经历的时间为0.2s，线圈中产生的感应电动势为8V，则线圈中的磁通量变化了_____Wb。
【答案】 (1). 增大 (2). 0.16
【解析】[1]匀强磁场中，当线圈与磁场垂直时，磁通量
线圈从左侧进入磁场面积变大，故磁通量增大；
[2]根据法拉第电磁感应定律 故有
17.如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有半径为r的光滑圆形导体框架，OC为一能绕O在框架上滑动的导体棒，Oa之间连一个电阻R，导体框架与导体电阻均不计，若要使OC能以角速度ω匀速转动，则导体棒产生的电动势是______，外力做功的功率是______．
【答案】 (1). (2).
【解析】导体棒产生的产生的感应电动势大小为：
因为导体棒OC匀速转动，因此根据能量守恒可得外力的功率和电阻发热的功率大小相等，即有：
18.如图所示,理想变压器的原、副线圈匝数之比为 ,原线圈回路中的电阻A与副线圈回路中的负载电阻B的阻值相．a、b两端加一定交流电压后,求两电阻消耗的电功率之比____________;若电源电压为U，则电阻B两端电压为____________
【答案】 (1). 1：9 (2). 0.3u（或3/10u）
【解析】根据变压器原、副线圈电流比，设流过A电阻的电流I1=I，则流过B电阻的电流为I2=3I，根据P=I2R，所以功率比PA:PB=1：9．
两电阻两端电压比等于电流之比，即UA:UB=1：3；对变压器的原副线圈：，解得UB=0.3U
19.如图所示为远距离输电示意图．已知升压变压器原、幅线圈的匝数比n1∶n2=1∶10，原线圈的输入电压为U1，输入功率为P1，输电线上的电阻为r，变压器为理想变压器．则升压变压器原线圈的输出电压为_________，输电线上的损耗功率为_________．
【答案】 (1). (2).
【解析】
根据，则；升压变压器的次级电流：；输电线的功率损失： .
点睛:理想变压器的输入功率与输出功率相等，且没有漏磁现象．远距离输电，由于导线通电发热导致能量损失，所以通过提高输送电压，从而实现降低电损.
三、解答题（3小题，共32分）
20.如图（a）所示，一个电阻值为R，匝数为n的圆形金属线与阻值为2R的电阻R1连结成闭合回路．线圈的半径为r1 . 在线圈中半径为r2的圆形区域存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图（b）所示．图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0. 导线的电阻不计．求0至t1时间内
（1）通过电阻R1上的电流大小和方向；
（2）通过电阻R1上的电量q及电阻R1上产生的热量．
【答案】见解析
【解析】（1）由法拉第电磁感应定律知0至t1时间内的电动势为;
由闭合电路欧姆定律知通过R1的电流为：
由楞次定律可判断通过R1的电流方向为：从b到a．
（2）通过R1的电荷量为：
电阻R1上产生的热量为：
21.如图所示，在一倾角为37°的粗糙绝缘斜面上，静止地放置着一个正方形单匝线圈ABCD，E、F分别为AB、CD的中点，线圈总电阻、总质量、正方形边长．如果向下轻推一下此线圈，则它刚好可沿斜面匀速下滑．现在将线圈静止放在斜面上后，在虚线EF以下的区域中，加上垂直斜面向内的、磁感应强度大小按图中所示规律变化的磁场，已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin37°=0.6，cos37°=0.8，取g=10m/s2．求：
（1）线圈与斜面间的动摩擦因数μ；
（2）线圈在斜面上保持静止时，线圈中产生的感应电流大小与方向；
（3）线圈刚要开始运动时t的大小．
【答案】（1）μ=0.75（2），方向ADCBA（3）
【解析】（1）由平衡知识可知：
解得μ=0.75
（2）由法拉第电磁感应定律： 其中
解得E=0.04V
，方向ADCBA
（3）由
得B=3T
因
解得：
22.某发电厂通过升压变压器、输电线和降压变压器把电能输送给生产和照明组成的用户，发电机输出功率为100kW，输出电压是250V，升压变压器原、副线圈的匝数之比为1:25，输电线上的功率损失为4%，用户所需要的电压为220V，则：
（1）输电线的电阻和降压变压器的原、副线圈匝数比各为多少？画出输电线路示意图；
（2）若有60kW分配给生产用电，其余电能用来照明，那么能装25W的电灯多少盏？
【答案】(1) R＝15.625 Ω ,, (2) N＝1.44×103盏
【解析】(1)根据匝数比与原、副线圈电流成反比确定输电线中的电流，由输电线上消耗的功率确定输电线的电阻，在电能的分配上能量守恒．在处理变压器的关系时，一般将副线圈作为电源，原线圈作为用电设备来处理．输电线路示意图如图所示．
升压变压器副线圈两端电压
输电线上的电流
输电线上损失的功率为PR＝4%P＝I2R
则
降压变压器原线圈两端的电压U′1＝U2－IR＝(6.25×103－16×15.625) V＝6.00×103V
降压变压器原、副线圈匝数之比
(2)电路的能量分配为P＝PR＋P生产＋P照明
P照明＝P－PR－P生产＝36×103W
故可装25 W的电灯盏数为