江西省赣州市红旗实验中学2017-2018学年高二下学期期中考试物理试题

此卷只装订不密封班级姓名准考证号此卷只装订不密封班级姓名准考证号考场号座位号高二物理注意事项：1．答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在试题卷和答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。2．选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑，写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。3．非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。4．考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。一、单项选择题(本大题共8小题，每小题3分，共24分)1．如图1所示，把一条长约10m的电线的两端连接在一个灵敏电流表的两个接线柱上，形成闭合回路，让两个同学迅速摇动电线．当他们摇动的电线沿哪个方向时，灵敏电流表的示数最大()图1A．东西方向 B．东偏北45°C．南北方向 D．南偏东45°【解析】地磁场的方向是由南指向北，当电线垂直磁场方向运动，即当电线沿东西方向放置时，感应电流最大，灵敏电流表的示数最大，本题应选A.【答案】A2．(2018·滨州高二检测)如图2虚线所示的范围内有一匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，矩形线框abcd沿水平方向并自左向右匀速通过磁场．当线框通过图中①、②、③位置时，线框内的感应电流分别为i1、i2、i3，则()图2A．i1>i3，i2＝0 B．i1<i3，i2＝0C．i1＝i3<i2 D．i1＝i3，i2＝0【解析】根据感应电流产生条件：穿过线圈的磁通量发生变化，所以当线圈完全进入时，线圈中没有感应电流．因此i2＝0.而线圈正在进入磁场与正在离开磁场时，导致磁通量发生变化，所以i1、i3都不等于零．再根据切割磁感线产生电动势E＝BLv与I＝eq\f(E,R)可得：i1＝i3.故选D.【答案】D3．穿过某线圈的磁通量随时间变化的关系如图3所示，在下列几段时间内，线圈中感应电动势最小的是()图3A．0～2s B．2～4sC．4～5s D．5～10s【解析】图像斜率的绝对值越小，表明磁通量的变化率越小，感应电动势也就越小．D正确．【答案】D4．如图4所示，一个有弹性的金属圆环被一根橡皮绳吊于通电直导线的正下方，直导线与圆环在同一竖直面内，当通电直导线中电流增大时，弹性圆环的面积S和橡皮绳的长度l将()图4A．S增大，l变长B．S减小，l变短C．S增大，l变短D．S减小，l变长【解析】当通电导线中电流增大时，穿过金属圆环的磁通量增大，金属圆环中产生感应电流，根据楞次定律，感应电流要反抗磁通量的增大，一是用缩小面积的方式进行反抗，二是用远离直导线的方式进行反抗．故D正确．【答案】D5．如图5所示，一有限范围的匀强磁场宽度为d，若将一个边长为L的正方形导线框以速度v匀速地通过磁场区域，已知d>L，则导线框中无感应电流的时间等于()图5A.eq\f(d,L) B.eq\f(L,v)C.eq\f(d－L,v) D.eq\f(d－2L,v)【解析】根据产生感应电流的条件可知：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，电路中就有感应电流，因此线框在进入和穿出磁场的过程中有感应电流．当线框全部处于磁场中时，穿过线框的磁通量不发生变化，没有感应电流产生．根据几何关系易知C选项正确．【答案】C6．如图6所示，在圆形空间区域内存在关于直径ab对称、方向相反的两个匀强磁场，两磁场的磁感应强度大小相等，一金属导线制成的圆环刚好与磁场边界重合，下列说法中正确的是()图6A．若使圆环向右平动，感应电流先沿逆时针方向后沿顺时针方向B．若使圆环竖直向上平动，感应电流始终沿逆时针方向C．若圆环以ab为轴转动，a点的电势高于b点的电势D．若圆环以ab为轴转动，b点的电势高于a点的电势【解析】若圆环向右平动，由楞次定律知感应电流先沿逆时针方向后沿顺时针方向，A选项正确；若圆环竖直向上平动，由于穿过圆环的磁通量未发生变化，所以圆环中无感应电流产生，B选项错误；若圆环以ab为轴转动，在0～90°内，由右手定则知b点的电势高于a点的电势，在90°～180°内，由右手定则知a点的电势高于b点的电势，以后a、b两点电势按此规律周期性变化，C、D选项错误．【答案】A7．MN、GH为光滑的水平平行金属导轨，ab、cd为跨在导轨上的两根金属杆，匀强磁场垂直穿过MN、GH所在的平面，如图7所示，则()图7A．若固定ab，使cd向右滑动，则abdc回路有电流，电流方向由a到b到d到cB．若ab、cd以相同的速度一起向右滑动，则abdc回路有电流，电流方向由c到d到b到aC．若ab向左、cd向右同时运动，则abdc回路电流为零D．若ab、cd都向右运动，且两棒速度vcd>vab，则abdc回路有电流，电流方向由c到d到b到a【解析】若固定ab，使cd向右滑动，由右手定则知，应产生顺时针方向的电流，故选项A错；若ab、cd同向运动且速度大小相同，ab、cd所围的面积不变，磁通量不变，故不产生感应电流，故选项B错误；若ab向左、cd向右同时运动，则abdc中有顺时针方向的电流，故选项C错误；若ab、cd向右运动，且vcd>vab，则ab、cd所围的面积发生变化，磁通量也发生变化，故由楞次定律可判断出产生由c到d到b到a的电流，故选项D正确．【答案】D8．(多选)(2017·广州高二期末)水平放置的平行板电容器图8与线圈连接如图8，线圈内有垂直纸面(设向里为正方向)的匀强磁场，为使带负电微粒静止在板间，磁感应强度B随时间t变化的图像应该是下列选项中的()【解析】要使带负电的微粒静止在板间，电容器上极板应带正电．线圈中感应电流的方向应沿逆时针方向，根据楞次定律可以判断，选项B、C正确．【答案】BC9．(2014·全国卷Ⅰ)如图9(a)，线圈ab，cd绕在同一软铁芯上．在ab线圈中通以变化的电流，用示波器测得线圈cd间电压如图(b)所示．已知线圈内部的磁场与流经线圈的电流成正比，则下列描述线圈ab中电流随时间变化关系的图中，可能正确的是()(a)(b)图9【解析】由题图(b)可知在cd间不同时间段内产生的电压是恒定的，所以在该时间段内线圈ab中的磁场是均匀变化的，则线圈ab中的电流是均匀变化的，故选项A，B，D错误，选项C正确．【答案】C10．(多选)如图10所示，一端接有定值电阻的平行金属轨道固定在水平面内，通有恒定电流的长直绝缘导线垂直并紧靠轨道固定，导体棒与轨道垂直且接触良好．在向右匀速通过M、N两区的过程中，导体棒所受安培力分别用FM、FN表示．不计轨道电阻．以下叙述正确的是()图10A．FM向右 B．FN向左C．FM逐渐增大 D．FN逐渐减小【解析】由题意可知，根据安培定则，在轨道内的M区、N区通电长直导线产生的磁场分别垂直轨道平面向外和向里，由此可知，当导体棒运动到M区时，根据右手定则可以判定，在导体棒内产生的感应电流与长直绝缘导线中的电流方向相反，再根据左手定则可知，金属棒在M区时受到的安培力方向向左，因此A选项不正确；同理可以判定B选项正确；再根据导体棒在M区匀速靠近长直绝缘导线时对应的磁场越来越强，因此产生的感应电动势越来越大，根据闭合电路的欧姆定律和安培力的公式可知，导体棒所受的安培力FM也逐渐增大，故C选项正确；同理D选项正确．【答案】BCD11．(2018·宿迁高二联考)在半径为r、电阻为R的圆形导线框内，以直径为界，左、右两侧分别存在着方向如图11甲所示的匀强磁场．以垂直纸面向外的磁场为正，两部分磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律分别如图乙所示．则0～t0时间内，导线框中()甲乙图11A．没有感应电流B．感应电流方向为逆时针C．感应电流大小为πr2B0/(t0R)D．感应电流大小为2πr2B0/(t0R)【解析】圆形导线框左侧磁通量向外增大，右侧磁通量向里减小，总磁通量由向里减小变为向外增大，由楞次定律可知，感应电流方向为顺时针，A、B均错误；ΔΦ＝B0·eq\f(πr2,2)－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－B0·\f(πr2,2)))＝B0·πr2，由E＝eq\f(ΔΦ,Δt)，I＝eq\f(E,R)可得：感应电流大小为I＝eq\f(B0·πr2,t0R)，C正确，D错误．【答案】C12．(2016·江西高三期末)如图12所示，abcd是由粗细均匀的电阻丝制成的长方形线框，导体棒MN有电阻，可在ad边与bc边上无摩擦滑动，且接触良好，线框处于垂直纸面向里的匀强磁场中，当MN棒由靠ab边处向cd边匀速移动的过程中，下列说法中正确的是()图12A．MN棒中电流先减小后增大B．MN棒两端电压先增大后减小C．MN棒上拉力的功率先增大后减小D．矩形线框中消耗的电功率先减小后增大【解析】设MN左、右两侧电阻丝的并联阻值为R并，导体棒MN的电阻为r，则MN棒中的电流I＝eq\f(BLv,R并＋r)，MN棒两端电压UMN＝BLv－I·r，因当导体棒MN在线框中点时R并最大，故MN棒运动过程中，电流I先减小后增大，而UMN先增大后减小，A、B均正确；MN棒上拉力的功率PF＝BIL·v＝eq\f(B2L2v2,R并＋r)，在MN棒运动过程中，PF先减小后增大，C错误；因不知R并与r的大小关系，矩形线框中消耗的电功率大小变化情况无法确定，D错误．【答案】AB二、计算题13．把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的圆环，水平固定在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，如图13所示，一长度为2a，电阻等于R，粗细均匀的金属棒MN放在圆环上，它与圆环始终保持良好的接触，当金属棒以恒定速度v向右运动经过环心O图13(1)棒上电流的大小和方向及棒两端的电压UMN；(2)圆环消耗的热功率和在圆环及金属棒上消耗的总热功率．【解析】(1)金属棒MN切割磁感线产生的感应电动势为E＝BLv＝2Bav外电路的总电阻为R外＝eq\f(R·R,R＋R)＝eq\f(1,2)R金属棒上电流的大小为I＝eq\f(E,R外＋R)＝eq\f(2Bav,\f(1,2)R＋R)＝eq\f(4Bav,3R)电流方向从N到M金属棒两端的电压为电源的路端电压UMN＝IR外＝eq\f(2,3)Bav.(2)圆环消耗的热功率为外电路的总功率P外＝I2eq\f(R,2)＝eq\f(8Bav2,9R)圆环和金属棒上消耗的总热功率为电路的总功率P总＝IE＝eq\f(8Bav2,3R).【答案】(1)eq\f(4Bav,3R)由N→Meq\f(2,3)Bav(2)eq\f(8Bav2,9R)eq\f(8Bav2,3R)14．如图14所示，质量为M的导体棒ab，垂直放在相距为l的平行光滑金属导轨上．导轨平面与水平面的夹角为θ，并处于磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中．左侧是水平放置、间距为d的平行金属板．R和Rx分别表示定值电阻和滑动变阻器的阻值，不计其他电阻．(1)调节Rx＝R，释放导体棒，当棒沿导轨匀速下滑时，求通过棒的电流I及棒的速率v.(2)改变Rx，待棒沿导轨再次匀速下滑后，将质量为m、带电量为＋q的微粒水平射入金属板间，若它能匀速通过，求此时的Rx.图14【解析】(1)导体棒匀速下滑时，Mgsinθ＝Bil①I＝eq\f(Mgsinθ,Bl)②设导体棒产生的感应电动势为E0E0＝Blv③由闭合电路欧姆定律得I＝eq\f(E0,R＋Rx)④联立②③④，得v＝eq\f(2MgRsinθ,B2l2).(2)改变Rx，由②式可知电流不变．设带电微粒在金属板间匀速通过时，板间电压为U，电场强度大小为EU＝IRx⑤E＝eq\f(U,d)⑥mg＝qE⑦联立②⑤⑥⑦，得Rx＝eq\f(mBld,qMsinθ).【答案】(1)eq\f(2MgRsinθ,B2l2)(2)eq\f(mBld,qMsinθ)15．(2018·宁波高二检测)如图15所示，两平行导轨间距L＝0.1m，足够长的光滑的倾斜部分和粗糙的水平部分圆滑连接，倾斜部分与水平面的夹角θ＝30°，方向垂直斜面向上的磁场的磁感应强度B＝0.5T，水平部分没有磁场．金属棒ab的质量m＝0.005kg，电阻r＝0.02Ω，运动中与导轨有良好接触，并且垂直于导轨，导轨上接一定值电阻R＝0.08Ω，其余电阻不计，当金属棒ab从斜面上离地高h＝1.0m以上的任何地方由静止释放后，在水平面上滑行的最大距离x都是1.25m．(g取10m/s2)求：图15(1)金属棒在斜面上的最大速度；(2)水平面的动摩擦因数；(3)从高度h＝1.0m处滑下后电阻R上产生的热量．【解析】(1)金属棒从离地高h＝1.0m以上任何地方由静止释放后，在到达水平面之前已经开始做匀速运动设最大速度为v，则感应电动