高中安徽省庐江中学高二下学期期中物理试题答案解析.docx
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高中安徽省庐江中学高二下学期期中物理试题答案解析
安徽省庐江中学【精品】高二下学期期中物理试题
学校:
___________姓名:
___________班级:
___________考号:
___________
一、单选题
1.一个正常工作的铁芯是“口”形的理想变压器的原、副线圈中,下列的哪个物理量不一定相等( )
A.交变电流的频率
B.电流的有效值
C.电功率
D.磁通量的变化率
2.如图所示,光滑导轨M、N水平固定放置,两根导体棒P、Q平行放于导轨上,形成一个闭合电路。
当一条形磁铁从上方下落(未到达导轨平面)的过程中,导体棒P、Q的运动情况是( )
A.P、Q互相靠拢B.P、Q互相远离
C.P、Q均静止D.因磁铁极性不明,无法确定
3.穿过某线圈的磁通量随时间的变化的关系如图所示,在线圈内产生感应电动势最大值的时间是( )
A.0~2s
B.2~4s
C.4~6s
D.6~8s
4.如图,一条形磁铁用线悬挂于0点,在O点的正下方固定放置一水平的金属圆环l.现使磁铁沿竖直平面来回摆动,则()
A.在一个周期内,圆环中感应电流方向改变二次.
B.磁铁始终受到感应电流磁场的斥力作用.
C.磁铁所受感应电流磁场的作用力有时是阻力,有时是动力.
D.磁铁所受感应电流磁场的作用力始终是阻力.
5.如图所示为一交流电压随时间变化的图象.每个周期的前三分之一周期内电压按正弦规律变化,后三分之二周期电压恒定.根据图中数据可得,此交流电压的有效值为( )
A.7.5V
B.8V
C.
V
D.
V
二、多选题
6.一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动,线圈中的感应电动势e随时间t的变化图象如图所示,下列说法中正确的是( )
A.t1时刻通过线圈的磁通量为零
B.t2时刻通过线圈的磁通量的绝对值最大
C.t4时刻通过线圈的磁通量变化率的绝对值最大
D.每当e改变方向时,通过线圈的磁通量的绝对值都为最大
7.如图,匀强磁场垂直于软导线回路平面,由于磁场发生变化,回路变为圆形.则该磁场( )
A.逐渐增强,方向向外
B.逐渐增强,方向向里
C.逐渐减弱,方向向外
D.逐渐减弱,方向向里
8.用细线悬挂一个金属铜环,过圆环的圆心且与环面垂直的直线上有一条形磁铁如图,当磁铁远离圆环平移时,下列说法中正确的是( )
A.圆环将向左运动
B.圆环将向右运动
C.圆环中的感应电流方向沿顺时针方向(从左向右看)
D.圆环中的感应电流方向沿逆时针方向(从左向右看)
9.如图所示,电路中A、B是规格相同的灯泡,L是电阻可忽略不计的电感线圈,那么
A.合上S,A、B一起亮,然后A变暗后熄灭
B.合上S,B先亮,A逐渐变亮,最后A、B一样亮
C.断开S,A立即熄灭,B由亮变暗后熄灭
D.断开S,B立即熄灭,A闪亮一下后熄灭
10.某正弦交流电的i-t图象如图所示,则该电流的( )
A.频率f=0.02Hz
B.有效值I=10
A
C.峰值Im=10
A
D.瞬时值表达式i=20sin100πt(A)
11.某发电站采用高压输电向外输送电能.若输送的总功率为P0,输电电压为U,输电导线的总电阻为R.则下列说法正确的是
A.输电线上的电流
B.输电线上的电流
C.输电线上损失的功率
D.输电线上损失的功率
12.如图所示,金属杆ab以恒定的速率v在光滑的平行导轨上向右滑行,设整个电路中总电阻为R(恒定不变),整个装置置于垂直于纸面向里的匀强磁场中,下列说法正确的是( )
A.ab杆中的电流与速率v成正比
B.磁场作用于ab杆的安培力与速率v成正比
C.电阻R上产生的电热功率与速率v成正比
D.外力对ab杆做功的功率与速率v成正比
三、解答题
13.如图所示,一个变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在U1=220V的市电上,向额定电压为U2=1.80×104V的霓虹灯供电,使它正常发光.为了安全,需在原线圈回路中接入熔断器,使副线圈电路中电流超过12mA时,熔丝就熔断.
(1)熔丝的熔断电流是多大?
(2)当副线圈电路中电流为10mA时.变压器的输入功率是多大?
14.有一面积为S=100cm2的金属环如图甲所示,电阻为R=0.1Ω,环中磁场变化规律如图乙所示,且磁场方向垂直环面向里,在t1到t2时间内
(1)环中感应电流的方向如何?
(2)通过金属环的电荷量为多少?
(要有公式的推导过程)
15.如图所示,P、Q为水平面内平行放置的光滑金属长直导轨,间距为L1,处在竖直向下、磁感应强度大小为B1的匀强磁场中.一导体杆ef垂直于P、Q放在导轨上,在外力作用下向左做匀速直线运动.质量为m、每边电阻均为r、边长为L2的正方形金属框abcd置于竖直平面内,两顶点a、b通过细导线与导轨相连,磁感应强度大小为B2的匀强磁场垂直金属框向里,金属框恰好处于静止状态.不计其余电阻和细导线对a、b点的作用力.
(1)通过ab边的电流Iab是多大?
(2)导体杆ef的运动速度v是多大?
16.如图所示,C是放在光滑的水平面上的一块木板,木板的质量为3m,在木板的上面有两块质量均为m的小木块A和B,它们与木板间的动摩擦因数均为μ,最初木板静止,A、B两木块同时以方向水平向右的初速度v0和2v0在木板上滑动,木板足够长,A、B始终未滑离木板,重力加速度为g,求:
(1)木块B从刚开始运动到与木板C速度刚好相等的过程中,木块B所发生的位移;
(2)木块A在整个过程中的最小速度;
(3)整个过程中,A、B两木块相对于木板滑动的总路程是多少?
参考答案
1.B
【详解】
变压器原理是电磁感应原副线圈是同一个铁芯,所以磁通量的变化率,交变电流的频率均相同,又因为理想变压器忽略漏磁现象,所以原副线圈能量守恒电功率相同.所以选项ACD不符合题意,选项B符合题意。
故选B。
2.A
【详解】
ABCD.设磁铁的下端为N极,则磁铁下落时,回路中的磁通量向下增大,根据楞次定律和安培定则,回路中的电流为逆时针,则由左手定则可得,P受力向左,Q受力向右,相互靠拢;设磁铁的下端为S极,则在磁铁下落时,回路中的磁通量向上增大,根据楞次定律和安培定则,回路中的电流为顺时针,则由左手定则可得,P受力向左,Q受力向右,相互靠拢,BCD错误A正确。
故选A。
3.C
【解析】
图线斜率表示磁通量的变化率,根据法拉第电磁感应定律知,在4~6s内磁通量与时间的图线斜率最大,则磁通量变化率最大,感应电动势最大.故C正确,ABD错误.故选C.
4.D
【分析】
根据楞次定律可以判断出感应电流反向,从而判断出一个周期内电流变化的方向;根据楞次定律判断磁铁所受到的感应电流的磁场力是引力还是斥力,是动力还是阻力.
【详解】
在一个周期之内,穿过线圈的磁通量先增大,后减小,再增大,最后又减小,穿过线圈磁场方向不变,磁通量变化趋势改变,感应电流方向发生改变,因此在一个周期内,感应电流方向改变4次,故A错误;根据楞次定律可知,磁铁靠近铝线圈时受到斥力作用,远离铝线圈时受到引力作用,故B错误;由楞次定律可知,感应电流总是阻碍磁铁的相对运动,感应电流对磁铁的作用力总是阻力,故D正确,C错误.所以D正确,ABC错误.
【点睛】
本题主要考查了楞次定律的内容、理解楞次定律的含义是正确解题的关键;要理解楞次定律“阻碍”的含义.如“阻碍”引起的线圈面积、速度等是如何变化的.
5.C
【详解】
取一个周期进行分段,在0-1s是正弦式电流,则电压的有效值等于3
V.在1s-3s是恒定电流,则有效值等于9V.则在0-3s内,产生的热量
解得:
A.7.5V,与结论不相符,选项A错误;
B.8V,与结论不相符,选项B错误;
C.
V,与结论相符,选项C正确;
D.
V,与结论不相符,选项D错误;
6.CD
【详解】
A.由图可知,
时刻线圈的感应电动势为零,则磁通量的变化率也为零,所以通过线圈的磁通量为最大,A错误;
B.由图可知,
时刻线圈的感应电动势最大,则磁通量为零,B错误;
C.由图可知,
时刻线圈的感应电动势最大,则磁通量的变化率也最大,C正确;
D.每当电流转换方向时,线圈与磁场垂直,线圈通过中性面时,磁通量最大,D正确。
故选CD。
7.CD
【详解】
磁场发生变化,回路变为圆形,是由线圈受到的安培力的方向向外,导线围成的面积扩大,根据楞次定律的推广形式可得,导线内的磁通量一定正在减小,磁场在减弱,故CD正确,AB错误.故选CD.
考点:
楞次定律
【点睛】
解决本题的关键掌握楞次定律判断感应电流的方向,也可以使用楞次定律的推广的形式处理.
8.AC
【分析】
当条形磁铁远离线圈时,导致线圈的磁通量发生变化,出现感应电动势,从而形成感应电流.根据楞次定律可确定感应电流的方向,同时还可以确定磁铁靠近带电圆环排斥,远离时吸引.
【详解】
当条形磁铁N极远离线圈时,根据楞次定律:
“来拒去留”,可知远离时受到圆环的吸引,则圆环向左运动,故A正确,B错误;当条形磁铁N极远离时,导线线圈的磁通量减小,由楞次定律:
增反减同,可知,线圈中产生感应电流的方向顺时针(从左向右看);故C正确,D错误.所以AC正确,BD错误.
【点睛】
本题主要考查了楞次定律的应用,正确理解楞次定律阻碍的含义即可正确解题.
9.AD
【详解】
AB.闭合S时,电源的电压同时加到两灯上,A、B同时亮,随着L中电流增大,由于线圈L直流电阻可忽略不计,分流作用增大,A逐渐被短路直到熄灭,外电路总电阻减小,总电流增大,B变亮.A正确,B错误;
CD.断开S,B立即熄灭,线圈中电流减小,产生自感电动势,感应电流流过A灯,A闪亮一下后熄灭.D正确,C错误;
故选AD。
点评:
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.
10.BD
【详解】
由图可知,周期T=0.02s,频率为
,故A错误;正弦交流电峰值Im=20A,有效值
,故B正确,C错误;角速度ω=2πf=100πrad/s,所以瞬时值表达式i=20sin100πtA,故D正确.所以BD正确,AC错误.
11.BC
【分析】
根据P=UI求出输电线上的电流,结合
求出输电线上损失的功率.
【详解】
根据
得,输电线上的电流
,由于U不是输电线上损失的电压,不能通过
求解输电线上的电流,A错误B正确;输电线上损失的功率
,C正确D错误.
【点睛】
对于远距离输电这一块,
(1)输电电流I:
输电电压为U,输电功率为P,则输电电流
;
(2)电压损失
:
输电线始端电压U与输电线末端电压
的差值;(3)功率损失:
远距离输电时,输电线有电阻,电流的热效应引起功率损失,损失的功率①
,②
,③
.
12.AB
【详解】
A.切割磁感线产生的电动势
则电流强度
知电流强度与速率成正比,A正确;
B.根据
知安培力与速率成正比,B正确;
C.根据
知电阻R产生的热功率与速率的平方成正比,C错误;
D.杆做匀速运动,由平衡条件可知,外力为
根据
知外力的功率与速率的平方成正比,D错误。
故选AB。
13.
(1)0.98A;
(2)180W。
【分析】
变压器副线圈电流(或消耗的功率)与副线圈的负载有关系,因此原线圈的电流(或消耗的功率)也与副线圈的负载有关.
【详解】
(1)设原、副线圈上的电压、电流分别为U1、U2、I1、I2
根据理想变压器的输入功率等于输出功率,有:
I1U1=I2U2
当I2=12mA时,I1即为熔断电流.代入数据得
I1=0.98A.
(2)设副线圈中电流为
=10mA时,变压器的输入功率为P1,根据理想变压器的输入功率等于输出功率,有:
代入数据得
P1=180W
【点睛】
此题是关于理想变压器的计算问题;关键是掌握变压器的电压、电流与原副线圈的匝数关系;变压器的输入功率等于输出功率,且输入功率取决于输出功率.
14.
(1)逆时针方向
(2)0.01C
【详解】
(1)由楞次定律可以判断环中感应电流方向为逆时针方向.
(2)由图可知:
磁感应强度的变化率为
=
①
金属环中磁通量的变化率
=
S=
·S②
环中形成的感应电流
I=
=
=
③
通过金属环的电荷量
Q=IΔt④
由①②③④解得
Q=
=
C=0.01C
答案 逆时针方向 0.01C
本题考查法拉第电磁感应定律公式的应用,注意磁通量有正负之分,流过导体横截面的电量只与磁通量的变化量、回路电阻有关及
的应用
15.
(1)
(2)
【分析】
外电路是ad、dc、cb三边电阻串联后再与ab边电阻并联构成,竖直方向上ab边与cd边所受安培力均向上,根据受力平衡列方程即可求解,注意并联电路中电流与电阻关系;根据闭合电路欧姆定律求出电源的电动势,根据E=BLv,即可求出导体棒的速度.
【详解】
(1)设通过正方形金属框的总电流为I,ab边的电流为Iab,dc边的电流为Idc,有
金属框受重力和安培力,处于静止状态,有mg=B2IabL2+B2IdcL2
联立以上解得:
(2)由
(1)可得
设导体杆切割磁感线产生的电动势为E,有E=B1L1v
设ad、dc、cb三边电阻串联后与ab边电阻并联的总电阻为R,则
根据闭合电路欧姆定律,有
联立以上解得:
【点睛】
本题主要考查了电磁感应与电路的结合问题一定分析整个电路的组成情况,然后根据闭合电路的欧姆定律求解.
16.
(1)
,
(2)
,(3)
【详解】
试题分析:
(1)木块A先做匀减速直线运动,后做匀加速直线运动;木块B一直做匀减速直线运动;木板C做两段加速度不同的匀加速直线运动,直到A、B、C三者的速度相等为止,设为v1.对A、B、C三者组成的系统,由动量守恒定律得:
mv0+2mv0=(m+m+3m)v1
解得:
v1=0.6v0
对木块B运用动能定理,有:
解得:
(2)设木块A在整个过程中的最小速度为v′,所用时间为t,由牛顿第二定律:
对木块A:
a1=μmg/m=μg,对木块C:
a2=2μmg/3m=2μg/3,
当木块A与木板C的速度相等时,木块A的速度最小,因此有:
v0-μgt=(2μg/3)t
解得t=3v0/(5μg)
木块A在整个过程中的最小速度为:
v′=v0-a1t=2v0/5.
(3)Q总=Q1+Q2=fs相1+fs相2=ΔEk损
所以
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