云南省州砚山县一中高二下学期期中考试物理

云南省州20172018年度砚山县一中期中考试高二物理共100分，考试时间120分钟。一、单选题(共5小题,每小题4.0分,共20分)1.转笔(PenSpinning)是一项用不同的方法与技巧、以手指来转动笔的休闲活动，如图所示．转笔深受广大中学生的喜爱，其中也包含了许多的物理知识，假设某转笔高手能让笔绕其手指上的某一点O做匀速圆周运动，下列有关该同学转笔中涉及到的物理知识的叙述正确的是()A．笔杆上的点离O点越近的，做圆周运动的向心加速度越大B．笔杆上的各点做圆周运动的力是由向心力提供的C．若该同学使用中性笔，笔尖上的小钢珠有可能因快速的转动做离心运动被甩走D．若该同学使用的是金属笔杆，且考虑地磁场的影响，由于笔杆中不会产生感应电流，因此金属笔杆两端一定不会形成电势差【答案】C2.如图所示，铜质金属环从条形磁铁的正上方由静止开始下落，在下落过程中，下列判断正确的是()A．金属环在下落过程中的机械能守恒B．金属环在下落过程中动能的增加量小于其重力势能的减少量C．金属环的机械能先减小后增大D．磁铁对桌面的压力始终大于其自身的重力【答案】B3.如图所示，在一水平光滑绝缘塑料板上有一环形凹槽，有一带正电小球质量为m、电荷量为q，在槽内沿顺时针做匀速圆周运动，现加一竖直向上的均匀变化的匀强磁场，且B逐渐增加，则()A．小球速度变大B．小球速度变小C．小球速度不变D．以上三种情况都有可能【答案】A4.理想变压器原、副线圈匝数比＝，原线圈接在有效值为200V的正弦交流电源上，当原线圈电流方向如图所示，大小逐渐减小到零的时刻，副线a、b两端()A．a、b间电势差为100V，a端电势较高B．a、b间电势差为100V，b端电势较高C．a、b间电势差为V，b端电势较高D．a、b间电势差为零【答案】B【解析】＝＝，所以Uab＝100V，这是副线圈电压的有效值．当原线圈中正弦交变电流i减小为零的时刻，铁芯中磁通量也减小到零，但这时磁通量的变化率最大，产生的感应电动势达到最大值，理想变压器副线圈两端电压等于感应电动势，所以a、b间电势差为峰值100V．根据楞次定律可判断出副线圈中感应电流的方向从a到b，所以b端电势较高，选项B正确．5.两矩形线圈分别在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，线圈中产生的感应电动势e随时间t的变化关系分别如图中甲、乙所示，则下列说法正确的是()A．两交变电流的频率之比f甲∶f乙＝1∶2B．两交变电流的电动势有效值之比E甲∶E乙＝3∶1C．t＝1s时，两线圈中的磁通量的变化率均为零D．t＝1s时，两线圈均处在与中性面垂直的位置上【答案】C二、多选题(共4小题,每小题4.0分,共16分)6.(多选)某学习小组设计了一种发电装置如图甲所示，图乙为其俯视图．将8块外形相同的磁铁交错放置组合成一个高h＝0.5m、半径r＝0.2m的圆柱体，其可绕固定轴OO'逆时针(俯视)转动，角速度ω＝100rad/s.设圆柱外侧附近每个磁场区域的磁感应强度大小均为B＝0.2T、方向都垂直于圆柱体侧表面．紧靠圆柱体外侧固定一根与其等高、电阻为R1＝0.5Ω的细金属杆ab，杆与轴OO′平行．图丙中阻值R＝1.5Ω的电阻与理想电流表A串联后接在杆a、b两端．下列说法正确的是()A．电流表A的示数约为1.41AB．杆ab中产生的感应电动势E＝2VC．电阻R消耗的电功率为2WD．在圆柱体转过一周的时间内，流过电流表A的总电荷量为零【答案】BD7.(多选)高频焊接原理示意图如图所示，线圈通以高频交流电，金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热，将焊缝融化焊接，要使焊接处产生的热量较大可采用()A．增大交变电流的电压B．增大交变电流的频率C．增大焊接缝的接触电阻D．减小焊接缝的接触电阻【答案】ABC【解析】当增大交变电流的电压，则线圈中交变电流增大，那么磁通量变化率增大，因此产生感应电动势增大，感应电流也增大，那么焊接时产生的热量也增大，故A正确；高频焊接利用高频交变电流产生高频交变磁场，在焊接的金属工件中就产生感应电流，根据法拉第电磁感应定律分析可知，电流变化的频率越高，磁通量变化频率越高，产生的感应电动势越大，感应电流越大，焊缝处的温度升高的越快，故B正确；增大电阻，在相同电流下，焊缝处热功率大，温度升的更高，故C正确，D错误．8.(多选)在空间某处存在一变化的磁场，则()A．在磁场中放一闭合线圈，线圈中一定会产生感应电流B．在磁场中放一闭合线圈，线圈中不一定会产生感应电流C．在磁场中不放闭合线圈，在变化的磁场周围一定不会产生电场D．在磁场中不放闭合线圈，在变化的磁场周围一定会产生电场【答案】BD9.(多选)一单匝闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，在转动过程中，通过线圈的最大磁通量为Φm，最大感应电动势为Em，下列说法正确的是()A．当磁通量为零时，感应电动势也为零B．当磁通量减小时，感应电动势在增大C．当磁通量等于0.5Φm时，感应电动势等于0.5EmD．角速度ω＝【答案】BD分卷II四、计算题10.n＝100匝的圆形线圈，处在如图所示的磁场内(线圈右边的电路中没有磁场)，磁场均匀增大，线圈磁通量的变化率＝0.004Wb/s，线圈电阻r＝1Ω，R＝3Ω，求：(1)线圈产生的感应电动势大小．(2)R两端的电压和R中的电流方向．【答案】(1)0.4V(2)0.3V，方向向上【解析】(1)线圈磁通量的变化率＝0.004V，根据法拉第电磁感应定律，有：E＝n＝100×0.004V＝0.4V(2)磁通量增加，根据楞次定律“增反减同”，故感应电流的磁场方向向外，感应电流为逆时针，故R中电流方向向上；根据闭合电路欧姆定律，电流：I＝＝A＝0.1A根据欧姆定律，电阻R的电压为：U＝IR＝0.1×3V＝0.3V.11.如图所示，有一范围足够大的匀强磁场，磁感应强度B＝0.2T，磁场方向垂直纸面向里．在磁场中有一半径r＝0.4m的金属圆环，磁场与圆环面垂直，圆环上分别接有灯L1、L2，两灯的电阻均为R0＝2Ω.一金属棒MN与圆环接触良好，棒与圆环的电阻均忽略不计．(1)若棒以v0＝5m/s的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径的瞬时MN中的电动势和流过灯L1的电流；(2)撤去金属棒MN，若此时磁场随时间均匀变化，磁感应强度的变化率为＝T/s，求回路中的电动势和灯L1的电功率．【答案】(1)0.8V0.4A(2)0.64V5.12×10－2W【解析】(1)等效电路如图所示．MN中的电动势E1＝B·2r·v0＝0.8VMN中的电流I＝＝0.8A流过灯L1的电流I1＝＝0.4A(2)等效电路如图所示回路中的电动势E2＝·πr2＝0.64V回路中的电流I′＝＝0.16A灯L1的电功率P1＝I′2R0＝5.12×10－2W.12.如图甲所示，两根质量均为0.1kg完全相同的导体棒a、b，用绝缘轻杆相连置于由金属导轨PQ、MN架设的斜面上．已知斜面倾角θ为53°，a、b导体棒的间距是PQ、MN导轨的间距的一半，导轨间分界线OO′以下有方向垂直斜面向上的匀强磁场．当a、b导体棒沿导轨下滑时，其下滑速度v与时间的关系图象如图乙所示．若a、b导体棒接入电路的电阻均为1Ω，其他电阻不计，取g＝10m/s2，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，试求：(1)PQ、MN导轨的间距d；(2)a、b导体棒与导轨间的动摩擦因数；(3)匀强磁场的磁感应强度B的大小．【答案】(1)1.2m(2)0.083(3)0.83T【解析】(1)由图乙可知导体棒b刚进入磁场时a、b和轻杆所组成的系统做匀速运动，当导体棒a进入磁场后才再次做加速运动，因而b棒匀速运动的位移即为a、b棒的间距，依题意可得：d＝2vt＝2×3×(0.6－0.4)m＝1.2m(2)设进入磁场前导体棒运动的加速度为a，由图乙得：a＝＝7.5m/s2，因a、b一起运动，故可看作一个整体，其受力分析如图所示．由牛顿第二定律得：2mgsinθ－μ2mgcosθ＝2ma解得：μ＝≈0.083(3)当b导体棒在磁场中做匀速运动时，有：2mgsinθ－μ2mgcosθ－BId＝0I＝联立解得：B≈0.83T.13.有一台内阻为1Ω的发电机，供给一个学校照明用电，如图所示，升压变压器的匝数比为1∶4，降压变压器的匝数比为4∶1，输电线的总电阻R＝4Ω，全校共22个班，每班有“220V,40W”的电灯6盏，若保证电灯全部正常发光，求：(1)发电机输出功率多大？(2)发电机电动势多大？(3)输电效率是多少？(4)若使用灯数减半且正常发光，发电机输出功率是否减半？【答案】(1)5424W(2)250V(3)97%(4)发电机输出功率减少一半还要多，因输电线上的电流减少一半，输电线上电功率损失减少到原来的.【解析】题中未加特别说明，变压器即视为理想变压器，由于发电机至升压变压器及降压变压器至学校距离较短，不必考虑该两部分输电导线上功率损耗，发电机的电动势E，一部分降在电源内阻上，即I1r，另一部分为发电机的路端电压U1，升压变压器副线圈电压U2的一部分降在输电线上，即I2R，其余的就是降压变压器原线圈电压U′2，而U3应为灯的额定电压U额，具体计算由用户向前递推即可，(1)对降压变压器：P2′＝U3I3＝nP灯＝22×6×40W＝5280W，而U2′＝U3＝880V，所以I2＝＝A＝6A，对升压变压器：U1I1＝U2I2＝IR＋U2′I2＝(36×4＋5280)W＝5424W，(2)因为U2＝U2′＋I2R＝880V＋6×4V＝904V所以U1＝U2＝×904V＝226V，又U1I1＝U2I2，所以I1＝＝4I2＝24A，故E＝U1＋I1r＝226V＋24×1V＝250V，(3)η＝×100%＝×100%＝97%.(4)电灯减小一半时：n′P灯＝2640W.I2′＝＝＝3A，故P出＝n′P灯＋I2′2R＝2676W，发电机输出功率减少一半还要多，因输电线上的电流减少一半，输电线上电功率损失减少到原来的.五、填空题(共3小题,每小题5.0分,共15分)14.我国城乡生活用的交变电流的________电压是220V，这是指交变电流电压的值，它的周期为________s，电流方向每秒改变________次．【答案】有效0.02100【解析】生活用的交变电流的电压是220V说的是有效值，频率为50Hz，每一个周期电流方向变化两次，一秒内有50个周期，电流变化100次．15.如图所示矩形线圈abcd绕OO′轴在匀强磁场中匀速转动．已知线圈共有100匝，图示位置线圈平面与磁场垂直，穿过线圈的磁通量为0.02Wb，经0.5s线圈转动90°，则上述转动过程中穿过线圈的磁通量______(填增加、减少或不变)，线圈中产生的感应电动势为______．【答案】减少4V【解析】在转动过程中，穿过线圈的磁感线的条数减少，即磁通量减小．由法拉第电磁感应定