云南省楚雄州民中学年高二下学期期中考试物理试题.docx

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云南省楚雄州民中学年高二下学期期中考试物理试题

云南省楚雄州民中2017-2018学年下学期期中考试

高二物理

本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间120分钟。

学校：

___________姓名：

___________班级：

___________考号：

___________

分卷I

1、单选题（共12小题,每小题3.0分,共36分）

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．

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

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

4.（多选）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·B

B．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

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

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

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

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＝10

sin20πtV，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0

C．电阻的热功率为16W

D．用电压表测路端电压时读数为11.3V

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IA、IC，则IA>IC

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

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

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

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

二、多选题（共4小题,每小题5.0分,共20分）

13.（多选）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

14.（多选）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7.07V

B．电流表A的读数为0.05A

C．变压器的输入功率约为7.07W

D．若闭合开关S，电容器不会被击穿

15.（多选）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

16.（多选）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

Em

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Em

D．经过2T0的时间，通过线圈电流的方向改变2次

分卷II

三、计算题

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）

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？

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到达磁场上边界前的过程线框中产生的焦耳热．

20.如图所示，一边长l＝10cm的正方形线圈处在磁感应强度B＝

T的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的中心轴线OO′以n＝10r/s的转速匀速转动．已知该线圈的匝数N＝100，从线圈转至中性面位置开始计时．

（1）写出线圈中所产生的交变电动势的瞬时值表达式；

（2）求线圈从图示位置经t＝

s时的电动势的瞬时值．

21.如图所示，匀强磁场的磁感应强度为0.4T，R＝100Ω，C＝100μF，ab长20cm、电阻不计，当ab以v＝10m/s的速度向右匀速运动时，电容器哪个极板带正电？

电荷量为多少？

答案解析

1.【答案】D

【解析】由于磁场是均匀的辐向分布，因此a、b边切割磁感线的有效长度不变，产生的是直流电，A、B错；a边向右切割磁感线，由右手定则可知感应电流垂直纸面向外，为负方向，b边产生的感应电流垂直纸面向外，为负方向，D对；C错；故选D.

2.【答案】B

【解析】由a，b接直流时的现象可知，元件x“通直流”，元件y“隔直流”，由A，B接交流电源时的现象可知，元件x“阻交流”，元件y“通交流”，根据电容器和电感线圈的特点，元件x是电感线圈，元件y是电容器，选项B正确．

3.【答案】A

【解析】由于ab边受竖直向上的磁场力的作用，根据左手定则可判断金属框中电流方向为abcd，根据楞次定律可判断穿过金属框的磁通量在增加选项A正确．

4.【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Φ＝BSsin45°＝

BL2，故A错误，B正确；ADFE平面和磁场方向平行，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，故选B、C、D.

5.【答案】C

【解析】当输电线的电阻和输送的电功率不变时，根据P＝UI，知输送电压越高，输电线上的电流越小，根据P损＝I2R，输电线上损失的功率越小，故A错误，根据P损＝I2R，得输电导线的电阻越大，输电电流越大，输电导线上的功率损失越大，B错误，C正确；根据P损＝I2R，输电导线上的功率损失与电流强度的平方成正比，D错误，故选C.

6.【答案】A

【解析】根据电阻定律，R＝ρ

，电阻与横截面积成反比，所以电阻之比为6∶1输送功率P＝UI，根据表中数据可知，输送电流之比为2∶5，用500kV的电压输电，最大功率为881MW，损失功率P＝I2r，则损失的电功率之比约为

＝

.

7.【答案】B

【解析】若物体做自由落体，下落高度为h时，根据h＝

gt2，经历的时间为t＝

.但由于穿过磁铁时磁铁对圆环产生阻碍，即电磁阻尼现象，阻碍铜质圆环的下落，所以下落时间大于

.

8.【答案】A

【解析】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；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；电动势的有效值为10V，所以电路中的电流为：

I＝

＝1A，所以电阻的热功率为P＝I2R＝8W，故C错误；用电压表测路端电压时读数为U＝IR＝8V，故D错误．故选A.

9.【答案】B

【解析】自耦变压器通过改变原、副线圈匝数比的关系来改变原、副线圈两端电压，实现电压的变换，原、副线圈两端电压与其匝数成正比，理想自耦变压器的原线圈接有正弦式交变电压，若仅将滑动触头P向A端滑动，电阻R两端的电压增大，则电阻R消耗的电功率增大，B选项正确．

10.【答案】D

【解析】由条形磁铁周围磁感线的分布特点可知，当磁铁平动时，穿过正方形线圈的磁通量始终为零不发生变化，故线圈中不产生感应电流，故A、B、C错；当磁铁转动时，穿过正方形线圈的磁通量发生变化，线圈中产生感应电流，D对．

11.【答案】B

【解析】S闭合瞬间，由于L的自感作用，阻碍电流增大，电源给电容器充电，B极带正电，故A错误；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，对电容器充电，A板带正电，故B正确；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；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，B极带正电，故D错误．

12.【答案】A

【解析】由图可知线圈平面与磁感线平行，应处于垂直于中性面的位置，此时穿过线圈的磁通量最小，磁通量的变化率最大，所以A正确．

13.【答案】CD

【解析】蓄电池的电动势恒定，若a、b间接电动势为U的蓄电池，在变压器的铁芯中不能产生变化的磁场，不能在副线圈中产生感应电动势，副线圈中无电流，但原线圈中电流不为零．故A、B错；若a、b间接电压为U的交流电，副线圈两端的电压为nU，电流为

，由I1∶I2＝n2∶n1得：

I1＝

，故C、D均对．

14.【答案】AD

【解析】根据图象可得原线圈的电压的最大值为200V，最大值为有效值的

倍，所以电压的有效值为U1＝

V＝100

V，根据变压器的原理

＝

，解得副线圈的电压U2＝

10

V，故电阻R2两端的电压U2′＝5

V≈7.07V，电流I2＝

＝

A，再由根据变压器的原理

＝

解得I1＝0.025

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，R2、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，电容器不会被击穿，故D选项正确．

15.【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.【答案】BC

【解析】由交变电流有效值和最大值的关系可知线圈产生的电动势的有效值为

Em，选项A错误；由题意知线圈产生的电动势的最大值为Em＝BSω＝BS

，故线圈转动过程中穿过线圈的磁通量的最大值BS＝

，选项B正确；线圈转动过程中磁通量变化率的大小等于产生的感应电动势的大小，选项C正确；正弦式交变电流一个周期内电流方向变化两次，经过2T0的时间，通过线圈电流的方向改变4次，选项D错误．

17.【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＝mgvsin37°

解得：

v＝15m/s

（2）由能量守恒关系得mgh＝

mv2＋Q

代入数据得Q＝37.5J

（3）由电功率定义可知：

P＝I2·2R

解得：

I＝3A

又E＝BLv

达到稳定时，对ab棒由平衡条件：

mgsin37°＝BIL

解得：

B＝0.4T

对a′b′棒：

垂直轨道方向：

FN＝mgcos37°＋BIL

由滑动摩擦定律：

Ff＝μFN

由平衡条件：

Ff≥mgsin37°

代入已知条件，解得：

v≥10m/s

则a′b′固定解除时ab棒的速度：

10m/s≤v≤15m/s.

18.【答案】40A　4×104A

【解析】I＝

＝

＝40A

I′＝

＝

＝4×104A

19.【答案】

（1）

（2）

　（3）

【解析】

（1）线框刚进入磁场时是做匀速运动．由平衡知识可列：

2mg＋

mg＝BIL

UBC＝IR＝

（2）设导体棒到达磁场上边界速度为vPQ，线框底边进入磁场时的速度为v0；导体棒相对于线框的距离为x2，线框在磁场中下降的距离为x1.

x2＝

t，

x1＝v0t

x2＝2x1

E＝2IR＝

，

BLv0＝

，

联解上述方程式得：

vPQ＝

.

（3）线框下降的时间与导体下滑的时间相等

vPQ－v0＝

gt

Q＝I2Rt，

联解上述方程式得：

Q＝

.

20.【答案】

（1）e＝100sin20π314tV　

（2）50V

【解析】

（1）线圈转动的角速度为：

ω＝2πn＝20πrad/s，

线圈中所产生的交变电动势的最大值为：

Em＝NBωl2＝100V，

从中性面开始计时，电动势瞬时值的表达式为：

e＝Emsinωt，

所以e＝100sin20πt（V）．

（2）将t＝

s代入e＝100sin20πt（V）中，

解得此时电动势的瞬时值为e＝50V.

21.【答案】上极板　8×10－5C

【解析】由右手定则可知φa>φb，即电容器上极板带正电，下极板带负电．

E＝BLv＝0.4×0.2×10V＝0.8V，

电容器所带电荷量

Q＝CU＝CE＝100×10－6×0.8C＝8×10－5C.