云南省楚雄市民族中学高二下学期期中考试物理试题

云南省楚雄州民中20172018学年下学期期中考试高二物理1.如图所示，一圆柱形铁芯上沿轴线方向绕有矩形线圈，铁芯与磁极的缝隙间形成了辐向均匀磁场，磁场的中心与铁芯的轴线重合．当铁芯绕轴线以角速度ω沿顺时针方向匀速转动时，下列线圈中电流随时间变化的图象，正确的是(从图位置开始计时，N、S极间缝隙的宽度不计，以a边的电流进入纸面，b边的电流出纸面为正方向)()A.B.C.D.【答案】D【解析】在一个周期内，前半个周期内：根据右手定则可知电流从b边进入纸面，a边的电流出纸面，为负值。设ab边长为，ad边长为，矩形abcd的面积为S，电阻为R，磁感应强度大小为B，则感应电动势大小为：，感应电流大小为：，为不变。后半个周期内：根据右手定则可知电流从a边进入纸面，b边的电流出纸面，为正值。感应电流大小为：，为不变，故ABC错误，D正确，故选D。【点睛】将一个周期分成两个半个周期研究，根据右手定则判断感应电流的方向，确定电流的正负．根据感应电动势公式推导电动势表达式，确定电流大小，然后选择图象．2.如图所示，甲、乙是规格相同的灯泡，接线柱a，b接电压为U的直流电源时，无论电源的正极与哪一个接线柱相连，甲灯均能正常发光，乙灯完全不亮．当a，b接电压的有效值为U的交流电源时，甲灯发出微弱的光，乙灯能正常发光，则下列判断正确的是()A.与甲灯串联的元件x是电容器，与乙灯串联的元件y是电感线圈B.与甲灯串联的元件x是电感线圈，与乙灯串联的元件y是电容器C.与甲灯串联的元件x是二极管，与乙灯串联的元件y是电容器D.与甲灯串联的元件x是电感线圈，与乙灯串联的元件y是二极管【答案】B【解析】接线柱a、b接电压为U的直流电源时，甲灯均能正常发光，乙灯完全不亮，说明y为电容器；当a、b接电压的有效值为U的交流电源时，甲灯发出微弱的光，乙灯能正常发光，说明x为电感线圈，B正确。故选B。【点睛】电容器的特点是：通交流，隔直流，电感线圈的特点是；通低频阻高频．3.如图所示，矩形闭合金属框abcd的平面与匀强磁场垂直，若ab边受竖直向上的磁场力的作用，则可知线框的运动情况是()A.向左平动进入磁场B.向右平动退出磁场C.沿竖直方向向上平动D.沿竖直方向向下平动【答案】A【解析】试题分析：由题，ab边受竖直向上的磁场力的作用，根据左手守则判断出ab边中感应电流的方向是a→b，再根据右手定则判断线圈向左平动切割磁感线．故A正确，B错误．当线圈沿竖直方向向上或向下平动时，穿过线圈的磁通量不变，线圈中没有感应电流产生，ab边不受磁场力作用．故CD错误．故选A考点：左手定则和右手定则的综合应用，点评：关键抓住两个定则“在什么条件下用”和“怎样用”．4.如图所示是等腰直角三棱柱，其中底面ABCD为正方形，边长为L，它们按图示位置放置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B.下面说法中正确的是()A.通过ABCD平面的磁通量大小为L2·BB.通过BCFE平面的磁通量大小为0.707(L2·B)C.通过ADFE平面的磁通量大小为零D.通过整个三棱柱的磁通量为零【答案】BCD【解析】通过ABCD平面的磁通量大小等于通过BEFC平面的磁通量，为，故A错误，B正确；ADFE平面与bcf平面和磁场平面平行，所以磁通量为零，故C正确；因整个三棱柱是封闭的；故整个三棱柱的磁通量为零；故D正确；故BCD。【点睛】本题要理解并掌握磁通量的一般计算式，知道公式中表示和垂直磁场平面的投影面积，其中夹角是平面与磁场垂直方向的夹角．5.远距离输电时，若保证电能的输送功率不变，则()A.由公式P＝得，输电电压越高，输电导线上的功率损失越大B.由公式P＝得，输电导线的电阻越大，输电导线上的功率损失越小C.由公式P＝I2R得，输电电流越大，输电导线上的功率损失越大D.由公式P＝IU得，输电导线上的功率损失与电流强度成正比【答案】C故选C考点：远距离输电；点评：解决本题的关键知道输送的电功率，输送功率一定，输电电压越大，输送电流越小．以及知道输电导线总电阻R两端的电压等于损失的电压．6.输电线路的最大输电功率与输送电压的高低有关联，具体数据如下表：其中特高压输电是指输电电压为1000kV及以上的输电方式．由表中数据可以看出，当输送功率较大时，若输电电压较低则需要多组输电线路同时输送才可能完成．现欲将4400MW电功率输送相同距离，则用500kV电压输电和1000kV电压输电，损失的电功率之比约为(若两种线路电缆材料相同，横截面积之比为1∶6()A.24∶5B.24∶1C.5∶3D.2∶1【答案】B【点睛】先根据电阻定律求解输电线的电阻之比，然后根据和求解电功率之比．7.如图所示，一个铜质圆环，无初速度地自位置Ⅰ下落到位置Ⅱ，若圆环下落时其轴线与磁铁悬线重合，圆环面始终水平．位置Ⅰ与位置Ⅱ的高度差为h，则运动时间()A.等于B.大于C.小于D.无法判定【答案】B【解析】若环做自由落体运动，则下落的时间：，因圆环从开始下降到达磁铁中间时，磁通量一直增大；而当从中间向下运动时，磁通量减小时；则由楞次定律可知，当条形磁铁靠近圆环时，感应电流阻碍其靠近，是排斥力，阻碍环的下落；当磁铁穿过圆环远离圆环时，感应电流阻碍其远离，是吸引力，故先相互排斥，后相互吸引，阻碍环的下落；由于环始终受到阻力，所以下落的时间延长，大于，故ACD错误，B正确；故选B。【点睛】先由环做自由落体运动，得出下落的时间，再分析圆环在下降过程中穿过圆环的磁通量的变化，后由楞次定律可知圆环与磁铁间的相互作用，从分析此种情况下环下落的时间.8.一个阻值为2Ω的线圈在匀强磁场中转动，产生的交变电动势为e＝10sin20πtV，当该线圈与一阻值为8Ω的电阻组成闭合回路时，下列说法正确的是()A.t＝0时，线圈平面位于中性面B.t＝0时，穿过线圈的磁通量为0C.电阻的热功率为16WD.用电压表测路端电压时读数为11.3V【答案】A【解析】考点：交流发电机及其产生正弦式电流的原理。分析：本题考查了交流电的描述，根据交流电的表达式，可知知道其最大值，以及线圈转动的角速度等物理量，知道电动势的表达式是正弦函数，从中性面开始计时的，此时磁通量最大，根据P=I2R求解电功率，电压表和电流表测量的都是有效值。解答：A、因为电动势的表达式是正弦函数，所以是从中性面开始计时的，故A正确；B、t=0时，线圈处于中性面，线圈平面与磁场垂直，磁通量最大，故B错误；C、由题意可知，电动势的有效值为10V，所以电路中的电流为：I="E/"R+r=1A，所以电阻的热功率为P=I2R=8W，故C错误；D、用电压表测路端电压时读数为U=IR=8V，故D错误。故选A。点评：对于交流电的产生和描述要正确理解，要会推导交流电的表达式，明确交流电表达式中各个物理量的含义，知道电压表和电流表测量的都是有效值。9.如图所示，一理想自耦变压器的原线圈接有正弦式交变电压，其最大值保持不变，副线圈接有可调电阻R，滑动触头P与线圈始终接触良好，下列判断正确的是()A.若通过电路中A、C两处的电流分别为、，则B.若仅将滑动触头P向A端滑动，则电阻R消耗电功率增大C.若仅使电阻R增大，则原线圈的输入电功率增大D.若在使电阻R增大的同时，将滑动触头P向A端滑动，则通过A处的电流一定增大【答案】B【解析】电流与匝数成反比，原线圈的匝数大于副线圈的匝数，故，故A错误；所以由于原线圈的输入电压不变，若仅将触头P向A端滑动，则副线圈的匝数增大，输出电压增大，电阻R消耗的电功率增大，故B正确；当电阻R增大时，电路的电阻变大，副线圈的电压不变，所以副线圈的输出功率减小，而输入功率等于输出功率，故原线圈的输入电功率也减小，故C错误；若在使电阻R增大的同时，将触头P向A端滑动，输出电压增大，通过A处的电流不能判断出是否增大，故D错误；故选B。【点睛】输出电压是由输入电压和匝数比决定的，输入的功率的大小是由输出功率的大小决定的，电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，根据理想变压器的原理分析即可．10.如图所示，在正方形线圈的内部有一条形磁铁，线圈与磁铁在同一平面内，两者有共同的中心轴线OO′，关于线圈中产生感应电流的下列说法中，正确的是()A.当磁铁向纸面外平移时，线圈中产生感应电流B.当磁铁向上平移时，线圈中产生感应电流C.当磁铁向下平移时，线圈中产生感应电流D.当磁铁N极向纸外，S极向纸里绕OO′轴转动时，线圈中产生感应电流【答案】D【解析】使磁铁沿垂直于线圈平面的方向向纸外平动时，穿过线圈的磁通量仍为零，不变，不产生感应电流。故A错误。当磁铁向上平移时，线圈磁通量保持为零，不变，不产生感应电流。故B错误；当磁铁向下平移时，线圈磁通量保持为零，不变，不产生感应电流。故C错误。图示时刻穿过正方形线圈的磁通量为零，当N极向纸外，S极向纸里绕轴转动时，线圈的磁通量增大，则线圈中产生感应电流。故D正确。故选D。【点睛】根据产生感应电流的条件：穿过正方形线圈圈的磁通量要发生变化来判断．图示时刻穿过正方形线圈的磁通量为零．11.如图所示电路中，自感系数较大的线圈L的直流电阻不计，下列操作中能使电容器C的A板带正电的是()A.S闭合的瞬间B.S断开的瞬间C.S闭合电路稳定后D.S闭合、向左移动变阻器触头【答案】B【解析】试题分析：根据线圈对电流的突变有阻碍作用，结合LC回路中电容器的充放电过程中能量转换来判断．解：A、S闭合瞬间，由于L的自感作用，阻碍电流增大，则电源给电容器充电，所以B极带正电，故A错误；B、S断开瞬间，由于线圈电流变化，产生自感电动势，阻碍电流减小，则对电容器充电，所以A板带正电，故B正确；C、S闭合时电路稳定后，L的电阻为零，所以C两端无电压；故C错误；D、S闭合，向左迅速移动滑动变阻器触头，电流增大，则自感线圈阻碍电流增大，对电容器充电，所以B极带正电，故D正确；故选：B【点评】本题考查了LC振荡电路中电流的变化和能量的转化，结合线圈对电流变化的特点分析判断．12.如图所示，一线圈在匀强磁场中匀速转动，经过图示位置时()A.穿过线圈的磁通量最小，磁通量变化率最大B.穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率最大C.穿过线圈的磁通量最大，磁通量变化率最小D.穿过线圈的磁通量最小，磁通量变化率最小【答案】A【解析】当线圈处于图中所示位置时，线框与磁场方向平行，磁通量为零，最小；该位置与中性面垂直，感应电动势最大，根据法拉第电磁感应定律公式，可知磁通量的变化率最大，故A正确，BCD错误，故选A。【点睛】根据法拉第电磁感应定律公式，当时间足够小时，可以用该公式近似求解瞬时电动势，而磁通量的变化量与瞬时电动势成正比.13.如图所示为一理想变压器，原、副线圈的匝数之比为1∶n，副线圈接有一个定值电阻R，则()A.若ab之间接电动势为U的蓄电池，则R中的电流为B.若ab之间接电动势为U的蓄电池，则原、副线圈中的电流均为零C.若ab之间接电压为U的交流电，则原线圈中的电流为D.若ab之间接电压为U的交流电，则副线圈中的电流为【答案】CD【解析】蓄电池输出的是直流电，因变压器不能改变直流电压的电压，所以当原线圈接直流电压时，副线圈无电流，但原线圈有电流，故AB错误；当原线圈电压为U时，电压与匝数成正比，故副线圈输出电压为nU，副线圈电流为，电流与匝数成反比，故原线圈的电流为，故CD正确；故选CD.【点睛】变压器不会改变直流电，只能变交流电，且匝数与电压成正比、与电流成反比．14.图中的变压器为理想变压器，原线圈匝数n1与副线圈匝数n2之比为10∶1，变压器的原线圈接如乙图所示的正弦式交流电，电阻R1＝R2＝R3＝20Ω和电容器C连接成如甲图所示的电路，其中电容器的击穿电压为8V，电表为理想交流电表，开关S处于断开状态，则()A.电压表V的读数约为7.07VB.电流表A的读数为0.05AC.变压器的输入功率约为7.07WD.若闭合开关S，电容器不会被击穿【答案】AD【解析】由图像可得U1m＝200V，有效值U1＝V＝100V，根据变压器的原理，解得U2＝10V．S断开：电阻R2两端的电压＝5V≈7.07V，电流I2＝＝A，再由根据变压器的原理解得I1＝A，所以A正确，B错误；变压器的输入功率P＝I1U1＝5W，故C选项错误；若闭合开关S，R1、R3并联，并联电阻为10Ω，电容器上分压为U2＝V，电容器的两端的最大电压值为V，，小于8V，电容器不会被击穿，故D选项正确．15.某同学在研究电容、电感对恒定电流与交变电流的影响时，采用了如图所示的电路，其中L1、L2是两个完全相同的灯泡，已知把开关置于3、4时，电路与交流电源接通，稳定后的两个灯泡发光亮度相同，则该同学在如下操作过程中能观察到的实验现象是()A.当开关置于1、2时，稳定后L1、L2两个灯泡均发光且亮度相同B.当开关置于1、2时，稳定后L1、L2两个灯泡均发光，且L1比L2亮C.当开关置于3、4时，稳定后，若只增加交变电流的频率，则L1变暗，L2变亮D.在开关置于3、4的瞬间，L2立即发光，而L1亮度慢慢增大【答案】CD【解析】当开关置于1､2时,稳定后因电容器隔直流,故电路断开L2不发光,A､B错误;在开关置于3､4的瞬间,电容器通交流,L2立即发光,由于电感的自感作用,L1亮度慢慢增大,D正确.当开关置于3､4稳定后,增加交变电流频率,容抗减小,感抗增大,L1变暗,L2变亮,C正确.16.如图所示，一个单匝矩形导线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO′匀速转动，转动周期为T0.线圈产生的电动势的最大值为Em，则()A.线圈产生的电动势的有效值为B.线圈转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值为C.线圈转动过程中磁通量变化率的最大值为EmD.经过2T0的时间，通过线圈电流的方向改变2次【答案】BC【解析】试题分析：线圈产生的电动势的有效值为，A错误；由：，得到线圈转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值，B正确；由：，可得线圈转动过程中磁通量变化率的最大值为Em，C正确；每个周期时间内，电流方向改变两次，经过2T0的时间，通过线圈电流的方向改变4次，D错误；故选BC考点：正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率；交流发电机及其产生正弦式电流的原理17.如图所示，平行金属导轨与水平面间夹角均为θ＝37°，导轨间距为1m，电阻不计，导轨足够长．两根金属棒ab和a′b′的质量都是0.2kg，电阻都是1Ω，与导轨垂直放置且接触良好，金属棒a′b′和导轨之间的动摩擦因数为0.5，金属棒ab和导轨无摩擦，导轨平面PMKO处存在着垂直轨道平面向上的匀强磁场，导轨平面PMNQ处存在着沿轨道平面向上的匀强磁场，磁感应强度B的大小相同．让a′b′固定不动，将金属棒ab由静止释放，当ab下滑速度达到稳定时，整个回路消耗的电功率为18W.求：(1)ab达到的最大速度多大？(2)ab下落了30m高度时，其下滑速度已经达到稳定，则此过程中回路电流的发热量Q多大？(3)在ab下滑过程中某时刻将a′b′固定解除，为确保a′b′始终保持静止，则a′b′固定解除时ab棒的速度有何要求？(g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)【答案】(1)15m/s(2)37.5J(3)10m/s≤v≤15m/s【解析】(1)达到稳定时由能量守恒：p电=mgvsin370（2分）解得：v=15m/s（1分）(2)由能量守恒关系得mgh=+Q（2分）代入数据得Q=37.5J。（1分）(3)由电功率定义可知：P=I2·2R（1分）解得：I=3A又E=BLV（1分）达到稳定时,对ab棒由平衡条件：mgsin370=BIL（1分）解得：B=0.4T对a’b’棒:垂直轨道方向：FN=mgcos370+BIL（1分）由滑动摩擦定律：Ff=μFN由平衡条件：Ff≥mgsin370（1分）代入已知条件，解得：v≥10m/s（1分）则a'b’固定解除时ab棒的速度:10m/s≤v≤15m/s(说明：其它解法只要正确均给分)18.输送4400kW的电功率，采用110kV高压输电，若不考虑电抗的影响，输电导线中的电流是多少安？如果用110V电压输电，输电导线中的电流将是多少？【答案】40A4×104A【解析】本题考查远距离输电，输电功率不变，电压升高后根据P=UI可求得导线中的电流19.如图所示，质量为2m的U形线框ABCD下边长度为L，电阻为R，其它部分电阻不计，其内侧有质量为m、电阻为R的导体棒PQ，PQ与线框相接触良好，可在线框内上下滑动．整个装置竖直放置，其下方有垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度为B.将整个装置从静止释放，在下落过程中线框底边始终水平．当线框底边进入磁场时恰好做匀速运动，此时导体棒PQ与线框间的滑动摩擦力为mg.经过一段时间，导体棒PQ恰好到达磁场上边界，但未进入磁场，PQ运动的距离是线框在磁场中运动距离的两倍．不计空气阻力，重力加速度为g.求：(1)线框刚进入磁场时，BC两端的电势差；(2)导体棒PQ到达磁场上边界时速度大小；(3)导体棒PQ到达磁