2020年江苏省无锡市四校联考高二(下)期中物理试卷

1、A.把线圈向右拉动B.把线圈向上拉动C.垂直纸面向外运动D.以圆线圈的任意直径为轴转动期中物理试卷题号一一二四总分得分一、单选题（本大题共 8小题，共24.0分）1. 一圆线圈位于垂直纸面向里的匀强磁场中，如图所示。下列操作中始终保证线圈在磁场中，且能使线圈中产生感应电流的是（ ）第14页，共13页2.如图所示，水平桌面上放有一个闭合铝环，在铝环中心轴线上方 有一个条形磁铁。当条形磁铁沿轴线竖直自由落下的过程中，下列说法正确的是（）A.磁铁的机械能减少，下落加速度a=gB.磁铁的机械能守恒，下落加速度a=gC.磁铁的机械能减少，下落加速度avgD.磁铁的机械能增加，下落加速度ag3 .如图所示

2、的交流电路中，如果电源电动势的最大值不变，交流电的频率增大时，可以观察到三盏电灯亮度的变化情况是（）A. Li、L2、L3亮度都不变B. Li变暗、L2不变、L3变亮C. Li变暗、L2变亮、L3不变D. Li变亮、L2变暗、L3不变4 .如图表示一交流电的电流随时间而变化的图象，此交流电流的有效值是（）A. 5AB. 5 A5.如图所示，一正方形线圈的匝数为 强磁场垂直，且一半处在磁场中，在 方向不变，大小由 B均匀的增大到 生的感应电动势为（）A.Z匕!C. 3.5 An,边长为a,线圈平面与匀t时间内，磁感应强度的2B.在此过程中，线圈中产C.D. 3.5AD.6.7.A.B.C.D.如

3、图所示，一理想变压器原副线圈匝数比为ni： n2=4：1,原线圈ab间接一电压为u=220sin100 tV的交流电 源，灯泡L标有“ 36V18W”，当滑动变阻器 R的滑片 处在某位置时，电流表示数为 0.25A,灯泡L刚好正常 发光，则（）A.滑动变阻器R消耗的功率为36WB.定值电阻Ro的电阻值为19aC.流过灯泡L的交变电流频率为 25HzD.将滑动变阻器R的滑片向上滑时，灯泡 L的亮度变暗 如图，平行导轨间距为 d, 一端跨接一个电阻为 R,磁场的 磁感强度为B,方向与导轨所在平面垂直。一根足够长的金 属棒与导轨成。角放置，金属棒与导轨的电阻不计。当金属 棒沿垂直于棒的方向以速度 v

4、滑行时，通过电阻 R的电流强度是（）8.如图甲所示，光滑导轨水平放置在竖直方向的匀强磁场中，匀强磁场的磁感应强度B随时间的变化规律如图乙所示（规定向下为正方向），导体棒ab垂直导轨放置,除电阻R的阻值外，其余电阻不计，导体棒ab在水平拉力F的作用下始终处于静止状态.规定a-b的方向为电流的正方向，水平向右的方向为拉力F的正方向，则在。2t0时间内，能正确反映流过导体棒ab的电流与时间及拉力 F与时间关系的图线是（）多选题（本大题共 6小题，共18.0分）9.关于电路中感应电动势的大小，下列说法中正确的是（）A.只要穿过闭合回路的磁通量变化，电路中就一定有感应电流产生B.闭合电路的导体做切割磁感

5、线运动时，电路中会产生感应电流C.电路中磁通量的变化越大，感应电动势就越大D.电路中磁通量的变化越快，感应电动势就越大10 .矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生的电动势如图示，则（ ）A. ti时刻线圈通过中性面B. ti时刻线圈中磁通量为零C. t2时刻线圈中磁通量变化率最大D. t2时刻通过线圈的感应电流最大11 .关于涡流，下列说法中正确是（）朋掰说华同屯事糖嗣片A.真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置B.家用电磁炉是利用涡流来加热食物的C.阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动D.变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能增大涡流12 .如图所示，电路中a、B是规格相同的灯泡，L是自感系数较大且

6、直流电阻可忽略不计的线圈，那么（）jr-A.闭合S, A、B同时亮，然后A变暗后熄灭B.闭合S, B先亮，A逐渐变亮，最后 A、B亮度相同C.断开S, A和B均闪亮一下后熄灭D.断开S, B立即熄灭，A闪亮一下后熄灭13 .如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10： 1,电阻R=22 Q,各电表均为理想交流电表。原线圈输入电压的变化规律如图乙所示。下列说法正确的是（A.副线圈输出电压的频率为 50Hz8. t=0.01 s时电压表的示数为 0VC.电阻R消耗的电功率为22WD.通过原、副线圈的磁通量变化率之比为10： 114 .如图所示，一导线弯成半径为a的半圆形闭合回路。虚线， 仃MN

7、右侧有磁感应强度为 B的匀强磁场。方向垂直于回路所 1在的平面。回路以速度 V向右匀速进入磁场，直径 CD始络 jM F 口与MN垂直。从D点到达边界开始到 C点进入磁场为止， 下B 1 =列结论正确的是（）A.感应电流方向不变B. CD段直线始终不受安培力C.感应电动势最大值 E=BavD.感应电动势平均值F = rBav三、填空题（本大题共 2小题，共6.0分）15 . 一个200匝、面积为20cm2的线圈，放在磁场中，磁场的方向与线圈平面成30角若磁感应强度在 0.05s内由0.1T增加到0.5T.在此过程中穿过线圈的磁通量的变化量是 Wb;磁通量的平均变化率是 Wb/s；线圈中的感应电

8、动势的大小是 V o16 .如图所示，水平面上有两根相距0.5m的足够长的平行金M,属导轨MN和PQ,它们的电阻可忽略不计，在 M和P之 1/I间接有阻值为 R=3.0 的定值电阻。导体棒 ab长l=0.5m,/，其电阻为r=1.0 ，与导轨接触良好。整个装置处于方向竖1r 直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.4T.现使ab以v=10m/s的速度向右做匀速运动。则ab中产生的感应电动势大小为 v,通过ab棒的电流方向 (填“a-b”或“ b-a”)，电流大小为 A, ab棒所受安培力的大小为 N, 方向。四、计算题(本大题共 4小题，共40.0分)17 .有一个匝数为100匝的金属环，面积

9、S=100cm2,电 阻R=10Q,环内有垂直纸面的磁场，线圈中的磁感 应强度按如图所示的规律变化。求(1)环中感应电流的方向；(2)线圈中产生的感应电动势大小；(3) 1分钟环内产生的焦耳热。18 .如图所示，匝数为N匝的矩形闭合导线框 abcd全部 处于磁感应强度为 B的水平匀强磁场中，线框面积 为S,电阻为r,电压表为理想电压表，灯泡电阻为R,线框绕中心轴线OO以角速度3匀速转动，闭合S,从图示位置开始计时：(1)写出感应电动势瞬时值的表达式(2)线框中感应电流的有效值。(3)线框从图示位置开始转过 1的过程中，通过导线横截面的电荷量q为多少?19 .如图所示，光滑的金属导轨放在磁感应强

10、度B=0.5T的匀强磁场中。平行导轨的宽度d=0.2m,定值电阻R=0.5 Q.框架上放 置一质量为0.1kg、电阻为0.5 的金属杆，框架电阻不计，I工若杆以恒定加速度 a=2m/s2由静止开始做匀变速运动，则：(1)第5s末，回路中的电流多大？杆哪端电势高？(2)第5s末时外力F的功率；(3)画出理想电压表示数U随时间t变化关系图线。20 .如图所示，两足够长平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为L ,导轨平面与水平面夹角a =30；导轨上端跨接一定值电阻R,导轨电阻不计。整个装置处于方向竖 直向上的匀强磁场中， 长为L的金属棒cd垂直于MN、 PQ放置在导轨上，且与导轨保持电接触良好，金属棒

11、 的质量为m、电阻为r,重力加速度为g,现将金属棒由静止释放，当金属棒沿导 轨下滑距离为s时，速度达到最大值 vm.求：(1)金属棒开始运动时的加速度大小；(2)匀强磁场的磁感应强度大小；(3)金属棒沿导轨下滑距离为 s的过程中，电阻 R上产生的电热。答案和解析1 .【答案】D【解析】 解：A、把线圈向右拉动，线圈的磁通量不变，故不能产生感应电动势，故 A 错误；B、把线圈向上拉动，线圈的磁通量不变，故不能产生感应电动势，故 B错误；C、垂直纸面向外运动，磁通量也不变，故 C错误；D、以圆线圈的任意直径为轴转动，磁通量变化，根据法拉第电磁感应定律知，线圈中产生感应电动势，形成感应电流，故D正确

12、故选：D。当闭合线圈在磁场中的磁通量发生变化时，才产生感应电流，明确了产生感应电流的条件，即可正确解答本题。本题考查感应电流的产生条件，应明确满足两个条件：一是电路闭合，二是磁通量发生 变化。2 .【答案】C【解析】解：当条形磁铁沿轴线竖直自由落下的过程中，闭合导体环内的磁通量增大， 根据楞次定律可知环内感应电流的磁场与原磁场的方向相反，所以对磁体的运动有阻碍作用，所以磁铁受向上的安培力，则向下的加速度小于 g;因有电能产生，可知下落过 程中机械能减小；故 C正确、ABD错误。 故选：Co当条形磁铁沿轴线竖直自由落下的过程中，根据楞次定律分析感应电流的磁场，再根据牛顿第二定律分析加速度的大小，

13、根据能量关系分析能量的变化。根据楞次定律判断感应电流的方向的一般步骤是：确定原磁场的方向一原磁场的变化一引起感应电流的磁场的变化 一楞次定律一感应电流的方向。3 .【答案】C【解析】解：感抗为Xl=2fL,容抗为xc=7o当频率f增大时，感抗 Xl变大，容抗Xc变小。感抗Xl变大，对交流电的阻碍作用变大，所以 Li变暗。容抗Xc变小，对交流电的阻碍作用变小，所以L2变亮。而电阻器的对交流电的阻碍作用不随频率改变，所以L3亮度不变。所以Li变暗、L2变亮、L3不变。故ABD错误，C正确。故选：Co本题考查电容电感对交变电流的阻碍作用，电源电动势的最大值不变， 各支路两端电压有效值也不变，由电感对

14、电流阻碍作用随着频率的增大而增大，电容对电流的阻碍作用随着频率的增大而减小，可判断出灯泡的变化情况。本题还可以根据电容器和电感线圈的特性分析选择。电容器内部是真空或电介质，隔断直流。能充电、放电，能通交流，具有隔直通交、通高阻低的特性。电感线圈可以通直流，通过交流电时产生自感电动势，阻碍电流的变化，具有通直阻交，通低阻高的特性。4 .【答案】A【解析】 解：将交流与直流通过阻值都为R的电阻，设直流电流为I,则根据有效值的定义有：（4便）40?）玉,=/久兀解得I=5A,故A正确，BCD错误，故选：Ao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

15、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。5 .【答案】B【解析】 解：在此过程中，线圈中的磁通量改变量大小为： 2BU ri 9a根据法拉第电磁感应定律得：昨上二门卫s = ，故B正确ACD错误；At 必r 2 c故选：BO根据法拉第电磁感应定律 E=n8：N”S,求解感应电动势，其中S是有效面积。解决电磁感应的问题，关键理解并掌握法拉第电磁感应定律E=nll=niS,知道S是有效面积，即有磁通量的线圈的面积。6 .【答案】B【解析】 解：A、原线圈功率等于副线圈功率：P2=Pi=220 0.25=55W,滑动变阻器的功率为总功率减去定

16、值电阻功率和灯泡功率，55W-19W-18W=18W,所以A项错误。B、根据电压电流比与匝数比之间关系 肾= = ,副线圈电压为：Ui=55V,电流I2=1A, 定值电阻所占电压为 55-36=19V,定值电阻阻值为 月口 =詈=130,定值电阻所占功率 为19W,所以B项正确；C、变压器不会改变交变电流的频率，所以C项错误；D、将滑动变阻器 R的滑片向上滑时，负载电阻变大，副线圈电压不变，副线圈干路电 流变小，定值电阻所占电压变小， 灯泡两端的电压变大， 灯泡亮度变亮，所以D项错误； 故选：Bo 根据瞬时值的表达式可以求得输出电压的有效值、周期和频率等，再根据电压与匝数成正比，电流与匝数成反

17、比，即可求得结论。本题考查了理想变压器，解题的关键是明确理想变压器的工作原理及原副线圈的电压、 电流及电功率的比值关系。7 .【答案】A【解析】解：由于导体与磁场垂直，得： rf 且# E = SLv =方丽P =而,根据闭合电路欧姆定律可得感应电流为：E Btff,=彳值，故A正确，BCD错误。故选：Ao导体与磁场垂直，根据导体切割电动势公式E=BLv求出感应电动势，由闭合电路欧姆定律求出感应电流对于导体切割磁感应线产生白感应电动势可以根据E=BLv来计算，其中L是垂直于磁场方向的有效切割长度。8 .【答案】D【解析】【分析】由法拉第电磁感应定律可得出电路中的电动势，则可求得电路中的电流；由

18、安培力公式可得出安培力的表达式，则可得出正确的图象.这题目考查了学生对法拉第电磁感应定律、安培力、左手定则等的掌握和理解情况；电 磁感应的知识是高考中的热点话题，又是二级要求的，要求能熟练掌握.【解答】AB.由E=W，= f 可知，电动势保持不变，则电路中电流不变，故 AB错误；CD.由安培力F = BtIL可知，电路中安培力随 B的变化而变化，当B为负值时，安培力的 方向为负，B为正值时，安培力为正值，故 C错误，D正确； 故选Do9 .【答案】AD【解析】解：A、根据感应电流产生的条件可知，只要穿过闭合回路的磁通量变化，电路中就一定有感应电流产生，故 A正确；B、闭合电路的导体做切割磁感线

19、运动时，如果回路中磁通量不变，则电路中不会产生感应电流，故B错误；C、穿过闭合回路的磁通量越大，磁通量变化不一定快，则感应电动势不一定大。故C错误。D、感应电动势的大小与磁通量的变化率成之比，磁通量变化越快，感应电动势越大， 故D正确。故选：AD。由磁生电的现象叫电磁感应现象，由电生磁的现象叫电流的磁效应。只有当线圈的磁通量发生变化时，才会有感应电流出现， 而感应电流的大小则是由法拉第电磁感应定律来 得。当电阻一定时，感应电流的大小与感应电动势成正大，而感应电动势却由磁通量的变化率决定，与磁通量大小及磁通量变化大小均无关。10 .【答案】ACD【解析】解：AB、ti时刻感应电动势为零，磁通量最

20、大，此时线圈通过中性面。故 A正 确，B错误。CD、t2时刻感应电动势最大，线圈的感应电流最大；此时线圈平面与中性面垂直，磁通量为零，磁通量变化率最大，故 CD正确； 故选：ACD。矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生正弦交变电流。磁通量为零，感应电动势最大；磁通量最大时，感应电动势为零，线圈恰好通过中性面。经过中性一次，电流方向改变一次。根据法拉第定律，感应电动势与磁通量变化率成正比。本题考查正弦交变电流产生过程中磁通量与感应电流、感应电动势及位置之间的关系， 基本题。11 .【答案】ABC【解析】解：A、高频感应炉是用涡流来熔化金属对其进行冶炼的，炉内放入被冶炼的金属，线圈内通入高频交变电流

21、， 这时被冶炼的金属中产生涡流就能被熔化。故A正确；B、电磁炉利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场，当含铁质锅具放置炉面时，铁磁性锅体被磁化，锅具即切割交变磁感线而在锅具底部产生交变的涡流，故B正确；C、阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动，当金属板从磁场中穿过时，金属板板内感应出的涡流会对金属板的运动产生阻碍作用。故C正确；D、在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象，要损耗能量，不用整块的硅钢铁芯，其目白是为了减小涡流，故 D错误。故选：ABC。线圈中的电流做周期性的变化，在附近的导体中产生感应电流，该感应电流看起来像水中的漩涡，所以叫做涡流。涡流会在导体中产生大量的热

22、量，由此分析。掌握涡流的原理及应用与防止：真空冶炼炉，硅钢片铁心，金属探测器，电磁灶等。注意电磁炉是利用电流的热效应和磁效应的完美结合体，它的锅具必须含磁性材料， 最常见的是不锈钢锅。12 .【答案】AD【解析】解：AB、闭合S,线圈L的电流在变大，产生的感应电动势阻碍电流变大， AB 两灯串联同时发光，当稳定后，灯泡 A被短路，导致A渐渐变暗，而B渐渐变亮。故A 正确B错误CD、断开S,线圈L阻碍电流减小，跟灯泡 A构成通路，所以B立即熄灭，A闪亮一下 后熄灭，故C错误，D正确故选：AD。闭合S, A、B同时亮，随着L中电流增大，线圈 L直流电阻可忽略不计，分流作用增大，A逐渐被短路，总电阻

23、减小，再由欧姆定律分析B灯亮度的变化。断开 S, B灯立即熄灭，线圈中电流，根据楞次定律判断A灯亮度如何变化。对于通电与断电的自感现象，它们是特殊的电磁感应现象，可用楞次定律分析发生的现象。13 .【答案】AC【解析】解：A、由图象可知，交流电的周期为0.02s,所以交流电的频率为 50Hz,故A正确。B、电压表的读数等于交流电的有效值，而不是瞬时值；根据电压与匝数成正比可知， 原线圈的电压的最大值为 220。丫，所以副线圈的电压的最大值为222V,所以电压的有效值为22V,所以电压表的示数为 22V,故B错误。C、电阻R消耗的电功率为：F =故C正确；D、通过原、副线圈的磁通量变化率是相同的

24、，故大小之比为1: 1,故D错误;故选：AC。根据图象可以求得输入电压的有效值、周期和频率等，再根据电压与匝数成正比，电流 与匝数成反比，即可求得结论。此题考查了交流电的变化规律；掌握住理想变压器的电压、电流之间的关系，最大值和 有效值之间的关系即可解决本题；注意电压表的读数等于交流电的有效值。14 .【答案】ACD【解析】【分析】由楞次定律可判断电流方向，由左手定则可得出安培力的方向；由E=BLv,分析过程中最长的L可知最大电动势；由法拉第电磁感应定律可得出电动势的平均值。根据楞次定律判断感应电流的方向的一般步骤是：确定原磁场的方向一原磁场的变化一引起感应电流的磁场的变化 一楞次定律一感应电

25、流的方向。【解答】A.在闭合电路进入磁场的过程中，通过闭合电路的磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知感应电流的方向为逆时针方向不变，故 A正确；B.根据左手定则可以判断，CD段受安培力向下，故 B错误；C.当半圆闭合回路进入磁场一半时，即这时等效长度最大为a,这时感应电动势最大为：E=Bav,故C正确；L iD.由法拉第电磁感应定律可得感应电动势平均值为：”二=-4r- = nIfuD，故D正确。故选ACD。15 .【答案】4X10-4 8M0-3 1.6【解析】 解：线圈在匀强磁场中，现让磁感强度在0.05s内由0.1T均匀地增加到0.5T。磁通量的变化量为：()RBsin30 ?S=0.4 X

26、Q.5 20X10-4Wb=4.0 M0-4Wb;磁通量的平均变化率为：等=%沿：=长力* ，皿/正线圈中感应电动势的大小为:E = nW = 200X8.0 X 10-V= 1.6V 故答案为：4X10-4, 8X10-3, 1.6。穿过线圈的磁通量发生变化，导致线圈中产生感应电动势，从而出现感应电流。由法拉 第电磁感应定律可得感应电动势的大小。感应电动势的大小与磁通量的变化率有关，而与磁通量变化及磁通量没有关系。 由此求出则是平均感应电动势， 而瞬时感应电动势则由 E=BLV,式中L是有效长度，V是切割 磁感线的速度。16 .【答案】2 b-a 0.5 0.1 水平向左【解析】 解：电路中

27、电动势： E=Bk=0.40.5 M0=2V；由右手定则可知，通过 ab棒的电流方向b-a；电路中电流：/=丁=彳1=65月；ab棒所受的安培力：F=BIl=0.4 0.5 0.5=0.1N,由左手定则可知水平向左。故答案为：2； b-a； 0.5； 0.1；水平向左。根据E=BLv计算电路中电动势；由右手定则判断通过 ab棒的电流方向；根据闭合电路 欧姆定律计算电路中电流；根据安培力的计算公式倾角ab棒所受的安培力，由左手定则判断方向。本题主要是考查法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律和安培力的计算，能清楚电路的连接情况是关键。17 .【答案】 解：(1)由楞次定律可知，环中感应电流的方向逆

28、时针；(2)由图可知：=2T/s,则据法拉第电磁感应定律得：刊=双券=I。X 2 X 10一% = 2V;(3) 1分钟环内产生的焦耳热为：I /27Q =不=而乂 6町= 24/；答：(1)环中感应电流的方向为逆时针；(2)线圈中产生的感应电动势大小为2V；(3) 1分钟环内产生的焦耳热为 24J。【解析】(1)利用楞次定律即可判断出环中感应电流的方向；(2)利用法拉点电磁感应定律，即可求出线圈中产生的感应电动势大小;(3)利用电功率公式，即可求出1分钟环内产生的焦耳热。本题是电磁感应与电路相结合的综合题，应用法拉第电磁感应定律、欧姆定律以及电功率公式，即可正确解题。18 .【答案】 解：(

29、1)由题意可知：Em=NBSco感应电动势瞬时值的表达式为：e=NBScosin to(2)感应电动势的有效值为：=逊%根据闭合电路欧姆定律得回路中电流的有效值为：二白 二装黑(3)当线圈从中性面转过 时，由法拉第电磁感应定律得:A * 5根据闭合电路欧姆定律得：=券 n T r通过导线横截面的电荷量为：q = I与联立解得：-答：(1)感应电动势瞬时值的表达式为e=NBScosint;(2)线框中感应电流的有效值为 争暨:；(3)线框从图示位置开始转过1的过程中，通过导线横截面的电荷量【解析】(1)根据Em=NBSco求出电动势最值，然后从中性面计时，电动势的瞬时表达式 e=Emsin 机(

30、2)根据闭合电路欧姆定律求出电流的最值，根据Im=/2I求解有效值；(3)根据一人和法拉第电磁感应定律求解通过导线横截面的电荷量q。本题考查交变电流最大值、瞬时值、有效值和平均值的理解和应用的能力，注意感应电动势的平均值和最大值的求法，并掌握交流电的最大值与有效值的关系；知道求解电功率要用有效值，求解电量用平均值。19 .【答案】解：(1)由右手定则可知，杆上端电势高。第5s末杆的速度为： v=at=2X5=10m/s杆上产生的电动势为：E=Bdv=0.5 0.2 M0V=1V回路中电流为：I= = =1A(2)第5s末杆所受安培力为：F安=BId=0.5 M0.2N=0.1N由牛顿第二定律可知：F-F 安= ma得：F=0.3N第5s末外力的功率为：P=Fv=3W(