物理甘肃省灵台一中学年高二下学期期中考试试题.docx
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物理甘肃省灵台一中学年高二下学期期中考试试题
灵台一中2017-2018学年下学期中期考试
高二物理试卷
第I卷（选择题）
一、选择题（本题共12道小题，每小题4分，共4分）
1.（单选）在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是（）
A．将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化
B．在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化
C．将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化
D．绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化
2.（单选）一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示．由图可知（ ）
A．该交流电的电压瞬时值的表达式为u=100sin（25t）V
B．该交流电的频率为50Hz
C．该交流电的电压的有效值为100
V
D．若将该交流电压加在阻值为R=100Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是50W
3.（单选）图中能产生感应电流的是（ ）
4.（单选）如图，直角三角形金属框abc放置在匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向平行于ab边向上．当金属框绕ab边以角速度ω逆时针转动时，a、b、c三点的电势分别为Ua、Ub、Uc．已知bc边的长度为l．下列判断正确的是（ ）
A．Ua＞Uc，金属框中无电流
B．Ub＞Uc，金属框中电流方向沿a﹣b﹣c﹣a
C．Ubc=﹣
Bl2ω，金属框中无电流
D．Ubc=
Bl2ω，金属框中电流方向沿a﹣c﹣b﹣a
5.（单选）一边长为L的正方形单匝线框绕垂直于匀强磁场的固定轴转动，线框中产生的感应电动势e随时间t的变化情况如图所示。
已知匀强磁场的磁感应强度为B，则结合图中所给信息可判定
A．t1时刻穿过线框的磁通量为
B．t2时刻穿过线框的磁通量为零
C．t3时刻穿过线框的磁通量变化率为零
D．线框转动的角速度为
6.（单选）在如图所示的电路中，A1和A2是两个相同的灯泡．线圈L的自感系数足够大，电阻可以忽略不计．下列说法正确的是（ ）
A．闭合开关S时，A1和A2同时亮
B．闭合开关S时，A2先亮，A1逐渐变亮
C．断开开关S时，A2闪亮一下再熄灭
D．断开开关S时，流过A2的电流方向向左
7.（单选）如图是机场的安检人员用手持金属探测器检查乘客的情景．探测线圈内通有交变电流，能产生迅速变化的磁场．当探测线圈靠近金属物体时，这个磁场能在金属物体内部能产生涡电流，涡电流又会产生磁场，倒过来影响原来的磁场．如果能检测出这种变化，就可以判定探测线圈下面有金属物体了．以下用电器与金属探测器工作原理相似利用涡流的是（ ）
8.（单选）如图所示，有一等腰直角三角形的区域，其斜边长为2L，高为L。
在该区域内分布着如图所示的磁场，左侧磁场方向垂直纸面向外，右侧磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小均为B。
一边长为L、总电阻为R的正方形导线框abcd，从图示位置开始沿x轴正方向以速度v匀速穿过磁场区域。
取沿顺时针的感应电流方向为正，由图乙中表示线框中电流i随bc边的位置坐标x变化的图象正确的是
9.（多选题）如图，变压器输入有效值恒定的电压，副线圈匝数可调，变压器的输入电压的表达式为u=220sin10π（V），如图所示位置时，原副线圈的匝数比为10：
1，变压器的输出电压通过输电线送给用户（电灯等用电器），R表示输电线的电阻．（ ）
A．若提高变压器的输入电压的频率，则根据电磁感应定律．变压器的输出电压也将增大
B．变压器的输出电压为22V
C．用电器增加时，灯泡L1变暗
D．用电器增加时，变压器的输入功率增加
10.（多选题）如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为44：
5，b是原线圈的抽头，且其恰好位于原线圈的中心，S为单刀双掷开关，负载电阻R=25Ω，电表均为理想电表，在原线圈c、d两端接入如图乙所示的正弦交流电，下列说法中正确的是（ ）
A．当S与a连接，t=1×10﹣2s时，电流表的示数为0
B．当S与a连接，t=1.5×10﹣2s时，电压表示数为50
V
C．将S由a拨到b时，电阻R消耗的功率为100W
D．将S由b拨到a时，1s内电阻R上电流方向改变100次
11.（多选题）如图所示，相距为L的两条足够长的光滑平行不计电阻的金属导轨，处于磁场方向垂直导轨平面向下且磁感应强度为B的匀强磁场中。
将金属杆ab垂直放在导轨上，杆ab由静止释放下滑距离x时达到最大速度。
已知金属杆质量为m，定值电阻以及金属杆的电阻均为R，重力加速度为g，导轨杆与导轨接触良好。
则下列说法正确的是（）
A．回路产生a→b→Q→N→a方向的感应电流
B．金属杆ab下滑的最大加速度大小为
C．金属杆ab下滑的最大速度大小为
D．金属杆从开始运动到速度最大时，杆产生的焦耳热为
12.（多选题）如图所示，一个电阻值为R、匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路．线圈的半径为r1.在线圈中半径为r2的圆形区域内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、纵轴的交点坐标分别为t0和B0.导线的电阻不计．在0至t1时间内，下列说法正确的是（）
A．R1中电流的方向由a到b通过R1B．电流的大小为
C．线圈两端的电压大小为
D．通过电阻R1的电荷量
第II卷（非选择题）
二、计算题（本题共4道小题,第13题12分,第14题12分,第15题14分,第16题14分,共52分）
13.如图所示，匀强磁场磁感强度B=0.5T，匝数为n=50匝的矩形线圈，绕转轴OO′垂直于匀强磁场匀速转动，每匝线圈长为L=25cm，宽为d=20cm，线圈每分钟转动1500转，在匀速转动过程中，从线圈平面经过图示位置时开始记时．求：
（1）写出交流感应电动势e的瞬时值表达式；（提示：
电动势的最大值取整数）
（2）若每匝线圈本身电阻r=1Ω，外接一阻值为13Ω的用电器，使线圈的外电路成闭合电路，写出感应电流i的瞬时值表达式；（提示：
电动势的最大值取整数）．
（3）若从线圈平面垂直于磁感线的位置开始记时，感应电动势e′和感应电流i′的瞬时表达式如何？
（4）画出
（1）中的e﹣t图象和
（2）中的i﹣t图象．
14.利用太阳能电池这个能量转换器件将太阳能转变为电能的系统又称光伏发电系统．有一台内阻为1Ω的太阳能发电机，供给一个学校照明用电，如图所示，升压变压器匝数比为1∶4，降压变压器匝数比为4∶1，输电线的总电阻R＝4Ω，全校共22个班，每班有“220V 40W”灯6盏，若全部电灯正常发光，则
①发电机输出功率多大？
②发电机电动势多大？
③输电效率多少？
15.如图所示，水平面上两平行光滑金属导轨间距为L，左端用导线连接阻值为R的电阻．在间距为d的虚线MN、PQ之间，存在方向垂直导轨平面向下的磁场，磁感应强度大小只随着与MN的距离变化而变化．质量为m、电阻为r的导体棒ab垂直导轨放置，在大小为F的水平恒力作用下由静止开始向右运动，到达虚线MN时的速度为v0．此后恰能以加速度a在磁场中做匀加速运动．导轨电阻不计，始终与导体棒电接触良好．求：
（1）导体棒开始运动的位置到MN的距离x；
（2）磁场左边缘MN处的磁感应强度大小B；
（3）导体棒通过磁场区域过程中，电阻R上产生的焦耳热QR．
16.如图甲所示，两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨相距为L1＝1m，导轨平面与水平面成θ＝30角，上端连接阻值R＝1．5Ω的电阻；质量为m＝0．2kg、阻值r＝0．5Ω的金属棒ab放在两导轨上，距离导轨最上端为L2＝4m，棒与导轨垂直并保持良好接触。
整个装置处于一匀强磁场中，该匀强磁场方向与导轨平面垂直，磁感应强度大小随时间变化的情况如图乙所示。
为保持ab棒静止，在棒上施加了一平行于导轨平面的外力F，g=10m/s2求：
（1）当t＝2s时，外力F1的大小；
（2）当t＝3s前的瞬间，外力F2的大小和方向；
（3）请在图丙中画出前4s外力F随时间变化的图像（规定Ｆ方向沿斜面向上为正）；
【参考答案】
一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。
其中9—12题为多选题，全对4分，漏选得2分，错全得0分。
）
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
答案
D
D
B
C
D
B
C
D
CD
CD
AD
BD
二、计算题（本题共4道小题,第13题12分,第14题12分,第15题14分,第16题14分,共52分）
13.解：
（1）线圈匝数n=50，磁场的磁感应强度B=0.5T，线圈转动的角速度为：
ω=2πf=2π×
rad/s=50πrad/s
线圈的面积为：
S=Ld=0.25×0.2m2=0.05m2．
所以有：
Em=nBSω=50×0.5×0.05×50πV=196V
从图示位置计时，有：
e=Emcosωt=196cos（50πt）V．
（2）R总=R+r=13Ω+1Ω=14Ω．
由闭合电路欧姆定律得
所以i=Imcosωt=14cos（50πt）A．
（3）若从线圈平面与磁感线垂直的位置开始计时，即从中性面开始计时，
感应电动势和感应电流的瞬时值分别为e′=196sin（50πt）V，i′=14sin（50πt）A．
（4）因为ω=50π，所以
，Em=196V，Im=14A．e﹣t，i﹣t图象如图（a）、（b）所示．
【考点】交流的峰值、有效值以及它们的关系．
【分析】先根据Em=NBωS求出最大值，再写出电动势和电流的瞬时表达式；根据闭合电路的欧姆定律即可求解；根据函数关系作出图象．
14.①
②
③
②由
得：
；
其输入电流：
；
则
；
③用户获得的实际功率：
；
则输电效率
考点：
远距离输电、变压器的构造和原理。
【名师点睛】知道升压变压器的输出功率等于线路损耗功率和降压变压器的输入功率之和，发电机的输出功率等于升压变压器的输出功率，以及知道升压变压器的输出电压等于电压损失与降压变压器的输入电压之和。
16.解：
（1）导体棒在磁场外，由动能定理有：
解得：
（2）导体棒刚进磁场时产生的电动势为：
E=BLv0
由闭合电路欧姆定律有：
又：
F安=ILB
可得：
F安=
由牛顿第二定律有：
F﹣F安=ma
解得：
（3）导体棒穿过磁场过程，由牛顿第二定律有：
F﹣F安=ma
可得F安=F﹣ma，F、a、m恒定，则安培力F安恒定，则导体棒克服安培力做功为：
W=F安d
电路中产生的焦耳热为：
Q=W
电阻R上产生的焦耳热为：
解得：
答：
（1）导体棒开始运动的位置到MN的距离x是
；
（2）磁场左边缘MN处的磁感应强度大小B是
；
（3）导体棒通过磁场区域过程中，电阻R上产生的焦耳热QR是
（F﹣ma）．
15.【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势；闭合电路的欧姆定律；法拉第电磁感应定律；电磁感应中的能量转化．J2L2L3
【答案解析】
（1）0；
（2）0.5N，方向沿斜面向下；（3）如图所示．解析：
（1）当t=2s时，回路中产生的感应电动势为：
E=
，
B2=1T，应电流为：
I=
；
根据楞次定律判断可知，ab所受的安培力沿轨道向上；
ab棒保持静止，受力平衡，设外力沿轨道向上，则由平衡条件有：
mgsin30°-B2IL1-F1=0可解得：
F1=mgsin30°-B2IL1=0.2×10×sin30°-1×1×1=0
（2）当t=3s前的瞬间，由图可知，B3=1.5T，设此时外力沿轨道向上，则根据平衡条件得：
F2+B3IL1-mg sin30°=0
则得：
F2=mgsin30°-B3IL1=0.2×10×sin30°-1.5×1×1=-0.5N，负号说明外力沿斜面向下．
（3）规定F方向沿斜面向上为正，在0-3s内，根据平衡条件有：
mgsin30°-BIL1-F=0而B=0.5t（T）
则得：
F=mgsin30°-BIL1=0.2×10×sin30°-0.5T×1×1=1-0.5T（N）
当t=0时刻，F=1N．在3-4s内，B不变，没有感应电流产生，ab不受安培力，则由平衡条件得：
F=mgsin30°=0.2×10×sin30°N=1N
画出前4s外力F随时间变化的图象如图所示．
【思路点拨】
（1）由图知，0-3s时间内，B均匀增大，回路中产生恒定的感应电动势和感应电流，根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律求出感应电流，由平衡条件求解t=2s时，外力F1的大小．
（2）与上题用同样的方法求出外力F2的大小和方向．（3）由B-t图象得到B与t的关系式，根据平衡条件得到外力F与t的关系式，再作出图象．解决本题的关键掌握法拉第电磁感应定律、平衡条件、安培力公式和能量守恒定律等等电磁学和力学规律，得到解析式，再画图象是常用的思路，要多做相关的训练．
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