高二第二学期期中考试物理试题含答案.docx
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高二第二学期期中考试物理试题含答案
2020-2021学年第二学期期中考试高二物理试题
【本试卷共4页，考试时间75分钟，满分100分】
注意事项：
1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2．请将答案正确填写在答题卡上
一、单选题，每题4分，共36分。
1．矩形闭合线圈平面跟磁感线方向平行，如图所示，下列哪种情况线圈中有感应电流（）
A.线圈绕ab轴转动B.线圈沿现在所处平面下移
C.线圈垂直纸面向外移动D.线圈绕ad轴转动
2．电阻R、电容C与一线圈连成闭合回路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图所示。
现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是（）
A.从a到b，上极板带正电B.从a到b，下极板带正电
C.从b到a，上极板带正电D.从b到a，下极板带正电
3．如图所示，三只完全相同的灯泡a、b、c分别与电阻R、电感L、电容C串联，再将三者并联，接在220V，50Hz的交变电源两端，三只灯泡亮度相同．如果将电源改为220V，60Hz的交变电源，则（ ）
A.三只灯泡亮度不变B.三只灯泡都将变亮
C.a亮度不变，b变亮，c变暗D.a亮度不变，b变暗，c变亮
4．
、
是两个完全相同的小灯泡，L是一个自感系数很大的线圈，其直流电阻与电阻R相同，如图所示。
在电键K接通或断开时，两灯亮暗的情况为（ ）
A.K刚接通时，
比
暗，最后两灯亮度相同
B.K刚接通时，
、
一样亮，最后
比
亮
C.K断开时，
灯、
灯都过一会儿才熄灭
D.K断开时，
灯和
灯都立即熄灭
5．如图所示，一正方形线圈的匝数为n，边长为a，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中，在
时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B均匀的增大到2B．在此过程中，线圈中产生的感应电动势为（ ）
A.
B.
C.
D.
6．如图所示.水平方向有磁感应强度大小为0.5T的匀强磁场，匝数为5的矩形线框ab边长为0.5m。
ad边长为0.4m，线框绕垂直磁场方向的转轴OO′匀速转动，转动的角速度为20rad/s，线框通过金属滑环与阻值为10Ω的电阻R构成闭合回路。
t=0时刻线圈平面与磁场方向平行。
不计线框及导线电阻，下列说法正确的是（ ）
A.线圈中的最大感应电动势为10√2V
B.电阻R两端电压的瞬时值表达式u=10sin20t（V）
C.电阻R消耗的电功率为5W
D.电阻R中电流方向每秒变化20次
7．如图所示，粗糙的平行金属导轨与水平面的夹角为
，宽为L，匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B，导轨上、下两边分别连接电阻R1和R2，质量为m的导体棒始终与导轨垂直且接触良好，不计导轨和导体棒的电阻，重力加速度为g。
则导体棒ab沿着导轨下滑的过程中（ ）
A.R1和R2发热功率之比P1：
P2=R2：
R1
B.导体棒匀速运动时的速度
C.安培力对导体棒做的功等于导体棒机械能的减少量
D.重力和安培力对导体棒做功之和小于导体棒动能的增量
8．如图甲所示为一霓虹灯供电的电路。
变压器输入端接有熔断电阻,其允许最大电流为100mA,阻值忽略不计,原、副线圈匝数比为10∶1,副线圈电路中接有10个霓虹灯,每个霓虹灯的额定电压为10V,额定功率为1W,R为滑动变阻器。
当变压器输入端电压为220V时,示波器描绘出每一个霓虹灯的电流图象如图乙所示（霓虹灯的电阻可视为不变）（ ）
A.变压器输入端的电流频率为100Hz
B.此时滑动变阻器的阻值为20Ω
C.该电路允许并联连接的霓虹灯的个数为25个
D.电路正常工作时,若某一个霓虹灯发生故障而断路,那么应当将滑动变阻器的阻值减少,才能保证其他霓虹灯保持原有的亮度
9．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为1∶2，正弦交流电源电压为U＝12V，电阻R1＝1Ω，R2＝2Ω，滑动变阻器R3最大阻值为20Ω，滑片P处于中间位置，则（）
A.R1与R2消耗的电功率相等
B.通过R1的电流为3A
C.若向上移动P，电压表读数将变大
D.若向上移动P，电源输出功率将不变
二、多选题，每题6分，共24分，全部选对得6分，选不全得3分，选错或不答得0分。
10.如图所示，矩形线圈是闭合的，在外力作用下，匀速向右通过宽为d（大于线圈边长）的匀强磁场时，设穿过线圈的磁通量为Φ，感应电流为I，线圈所受磁场力为F，通过线圈导线横截面的电荷量为q，则描述此过程中以上各物理量的变化的图像如选项图所示，其中正确的是（ ）
A.
B.
C.
D.
11.如图所示，在远距离输电过程中，若保持原线圈的输入功率不变，下列说法正确的是（）
A.升高U1会减小输电电流I2
B.升高U1会增大线路的功率损耗
C.升高U1会增大线路的电压损耗
D.升高U1会提高电能的利用率
12.法拉第圆盘发电机的示意图如图所示．铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触．圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中．圆盘旋转时，关于流过电阻R的电流，下列说法正确的是（ ）
A.若圆盘转动的角速度恒定，则电流大小恒定
B.若从上向下看，圆盘顺时针转动，则电流沿a到b的方向流动
C.若圆盘转动方向不变，角速度大小发生变化，则电流方向可能发生变化
D.若圆盘转动的角速度变为原来的2倍，则电流在R上的热功率也变为原来的4倍
13.矩形线圈abcd，长ab=20cm，宽bc=10cm，匝数n=200，线圈回路总电阻R=5Ω.整个线圈平面内均有垂直于线圈平面的磁场穿过.若磁感应强度B随时间t的变化规律如图所示，则（ ）
A.线圈回路中感应电动势随时间均匀变化
B.线圈回路中产生的感应电流为0.4A
C.在1min内线圈回路产生的焦耳热为48J
D.当t=0.3s时，线圈的ab边所受的安培力大小为0.016N
三、计算题，共40分。
14.（12分）如图所示，导体ef长L=0.4m，其电阻R0=0.1Ω，质量m=0.4kg．垂直于导线框的匀强磁场磁感应强度B=0.1T，导体ef沿光滑的导线框abcd向右做匀速直线运动，运动速度v=5m/s．电阻R=0.4Ω，其他电阻不计．求：
（1）导体两端的电压Uef，并说出哪端电势高？
（2）使导体ef向右做匀速直线运动所需的最小外力的大小和方向．
（3）某时刻撤去外力，直到导体停止运动，这个过程中电路消耗的电能为多少？
15.（12分）如图所示，长、宽分别为L1=0.05m、L2=0.04m的矩形金属线框位于竖直平面内，其匝数为n=400，总电阻为r=1Ω，可绕其竖直中心轴O1O2转动。
线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D焊接在一起，并通过电刷和一个R=9Ω的定值电阻相连。
线框所在空间有水平向右的匀强磁场，磁感应强度B=0.25T。
线框从图示位置（线框平面和磁场垂直）开始在外力的驱动下绕其竖直中心轴以角速度ω=l00rad/s匀速转动。
求：
（1）电阻R消耗的电功率P；
（2）从图示位置转过90°的过程中，通过电阻R的电荷量q.
16.（16分）质量m=0.016kg、长L=0.5m，宽d=0.1m，电阻R=0.4Ω的矩形线圈，从h1=5m高处自由下落，进入一个匀强磁场，当线圈的下边刚进入磁场时，线圈恰好做匀速直线运动，已知线圈cd边通过磁场所用的时间t=0.15s,（取g=10m/s2）求：
（1）磁场的磁感应强度B
（2）磁场区域的高度h2
（3）cd边通过磁场过程中线圈损失的机械能∆E
2020-2021学年第二学期高二中段物理试题
试卷答案
1.A
【详解】A、根据感应电流产生的条件，当线圈绕ab轴转动时，穿过线圈的磁通量发生变化，故A正确.
B、线圈沿沿现在所处平面下移，磁场与线圈平行，磁通量始终为零，故△Φ=0，无电流产生，故B错误.
B、线圈垂直纸面向外平动，磁场与线圈平行，线圈有效面积为零，故△Φ=0，无电流产生，故C错误.
D、线圈绕ad轴转，磁场与线圈始终平行，线圈有效面积为零，故△Φ=0，无电流产生，故D错误.
故选A.
2.D
试题分析：
由图知，穿过系安全带磁场方向向下，在磁铁向下运动的过程中，线圈的磁通量在增大，故感应电流的磁场方向向上，再根据右手定则可判断，流过R的电流从b到a，电容器下极板带正电，所以A、B、C错误，D正确。
考点：
本题考查楞次定律
3.D
考点：
电容器和电感器对交变电流的导通和阻碍作用．版权所有
专题：
交流电专题．
分析：
根据电感的特性：
通低频、阻高频及电容器的特性：
通调频、阻低频来分析灯泡亮度的变化．
解答：
解：
根据电感的特性：
通低频、阻高频，当电源的频率变高时，电感对电流的感抗增大，b灯变暗；根据电容器的特性：
通调频、阻低频，当电源的频率变高时，电容器对电流的容抗减小，c灯变亮．而电阻的亮度与频率无关，a灯亮度不变．
故选：
D．
点评：
本题要抓住电感和电容的特性分析：
电感：
通直流、阻交流，通低频、阻高频，可根据法拉第电磁感应定律来理解．电容器的特性：
通交流、隔直流，通调频、阻低频，根据电容器充放电的特性理解．
4.A
【详解】AB.电键接通瞬间，电路中迅速建立了电场，立即产生电流，但线圈中产生自感电动势，阻碍电流的增加，故开始时通过灯泡D1的电流较大，故灯泡D1较亮；电路中自感电动势阻碍电流的增加，但不能阻止电流增加，电流稳定后，两个灯泡一样亮，即D1灯泡亮度逐渐正常，故A正确，B错误；
CD.电键断开瞬间，D2立即熄灭；电路中电流要减小，但线圈中会产生很强的自感电动势，与灯泡D1构成闭合回路放电，故灯泡D1一定是逐渐变暗，故CD错误；
5.B
试题分析：
在此过程中，线圈中的磁通量改变量大小
，根据法拉第电磁感应定律
，B正确；
考点：
考查了法拉第电磁感应定律
【名师点睛】解决电磁感应的问题，关键理解并掌握法拉第电磁感应定律
，知道S是有效面积，即有磁通量的线圈的面积．
6.C
7.A
【详解】因R1与R2为并联关系，根据功率公式P=
知P与R成反比，故选项A正确；因导轨粗糙，当导体棒匀速运动时，根据平衡条件F安+f=mgsinθ，即
，故选项B错误；根据功能关系，导体棒机械能减少量应等于安培力和摩擦力对棒做功之和，故选项C错误；根据动能定理，重力和安培力对导体棒做功之和应等于导体棒动能的增量与克服摩擦力功之和，故选项D错误。
8.C
【详解】A.由变压器输出端的电流图象可知，交流电的周期为T=0.02s，频率为f=50Hz，选项A错误。
B.在电路中每个霓虹灯的电流大小为0.04A，那么变压器输出端电流为0.4A，变压器的输出电压为22V，霓虹灯的电阻为100Ω，霓虹灯的电压为4V，因此滑动变阻器的阻值为R=，选项B错误。
C.该变压器允许输出电流最大为1A，那么允许连接的霓虹灯个数为25个，选项C正确。
D.若有一个霓虹灯发生断路故障，输出端的总电阻将变大，滑动变阻器上的电流将减小，电压减小，剩余霓虹灯上的电压增大，因此需要增大滑动变阻器的电阻减小霓虹灯上的电压，使其保持原有的亮度，选项D错误。
9.B
【详解】理想变压器原副线圈匝数之比为1：
2，可知原副线圈的电流之比为2：
1，根据P=I2R可知R1与R2消耗的电功率之比为2：
1，故A错误；设通过R1的电流为I，则副线圈电流为0.5I，初级电压：
U-IR1=12-I；根据匝数比可知次级电压为2（12-I），则
，解得I=3A，故B正确；若向上移动P，则R3电阻减小，次级电流变大，初级电流也变大，根据P=IU可知电源输出功率将变大，电阻R1的电压变大，变压器输入电压变小，次级电压变小，电压表读数将变小，故CD错误；故选B。
10.AB
线圈穿过磁场的过程中，速度不变，其他各物理量的变化分析如下：
进入磁场的过程中，磁通量Φ＝BS＝Bl·vt（l为切割磁感线的边长），可见磁通量Φ正比于时间t；从全部进入磁场到出磁场之前的过程中，Φ最大且保持不变；离开磁场的过程中，Φ均匀减小，故A正确；感应电流
，进入磁场与离开磁场的过程中，I感的大小相等方向相反，均为恒定电流；全部在磁场中平移时，无感应电流，故B正确；进入与离开磁场的过程中，安培力大小F安＝BI感l不变；全部在磁场中平移时，不受安培力，故C错误；进入与离开磁场的过程中，通过导线横截面的电荷量
，可见电荷量随时间均匀增加，全部在磁场中时，无感应电流，故D错误。
所以AB正确，CD错误。
11.AD
提高输电电压U1，由于输入功率不变，则I1将减小，又因为
，所以I2将减小，故A正确；线路功率损耗
，因此功率损耗也减小，由ΔU＝I2R可知电压损耗减小，故B、C错误；因线路损耗功率减小，因此利用率将升高，D正确．故选AD.
【点睛】解决本题的关键知道输送功率、输送电压、电流的关系，掌握输电线上功率损失的表达式，知道电压损失和输送电压的区别．
12.ABD
试题分析：
由电磁感应定律得
，
，故
一定时，电流大小恒定，选项A正确；由右手定则知圆盘中心为等效电源正级，圆盘边缘为负极，电流经外电路从a经过R流到b，选项B正确；圆盘转动方向不变时，等效电源正负极不变，电流方向不变，故选项C错误；
，角速度加倍时功率变成4倍，选项D正确，故选ABD。
【考点定位】电磁感应定律
【名师点睛】法拉第圆盘是课本上介绍的装置，在历次考试中多次出现；解题时要会进行电源的等效：
相当于一条半径旋转切割磁感线，记住求解感应电动势的公式
，并能搞清整个电路的结构。
13.BC
试题分析：
由法拉第电磁感应定律可得：
，
由闭合电路殴姆定律可得：
，A错误；B正确；
C正确:
在1min内线圈回路产生的焦耳热：
D错误：
当
时，通电导线受到的安培力为，
；故选BC。
考点：
法拉第电磁感应定律、闭合电路的欧姆定律、焦耳定律、安培力。
14.
导体切割磁感线时的感应电动势；安培力；电磁感应中的能量转化．版权所有
电磁感应——功能问题．
（1）由公式E=BLv求出导体ef产生的感应电动势，由欧姆定律求解压Uef，根据右手定则可以判断出导体棒ef切割电动势的方向，导体棒相当于电源，即可判断ef电势高低；
（2）根据安培力公式和拉力平衡可知解出此时的拉力．
（3）撤去外力，直到导体停止运动的过程中，导体ef的动能全部转化为电路的电能，由功能关系求解．
解答：
解：
（1）导体ef产生的感应电动势E=BLv=0.1×0.4×5V=0.2V
感应电流为I=
=
A=0.4A
导体两端的电压Uef=IR=0.4×0.4V=0.16V
由右手定则判断可知：
ef中感应电流方向从f→e，则e点电势较高．
（2）要使导体ef向右做匀速直线运动，外力必须与安培力平衡，则有
F=BIL=0.16N，水平向右
（3）撤去外力，直到导体停止运动的过程中，导体ef的动能全部转化为电路的电能，则
这个过程中电路消耗的电能为Q=
=5J
答：
（1）导体两端的电压Uef是0.16V，e端电势高．
（2）使导体ef向右做匀速直线运动所需的最小外力的大小是0.16N，方向水平向右．
（3）某时刻撤去外力，直到导体停止运动，这个过程中电路消耗的电能为5J．
点评：
本题是简单的电磁感应与电路的综合题，可以画等效电路帮助理解，关键要掌握法拉第电磁感应定律、欧姆定律、安培力公式及右手定则等等在电磁感应经常用到的基本规律．
15.
16.
考点：
导体切割磁感线时的感应电动势．版权所有
专题：
电磁感应与电路结合．
分析：
（1）线框从h1高度处由静止自由下落，由高度求出线框刚进磁场时速度，根据感应电动势公式和欧姆定律求出电流大小，由楞次定律判断电流方向．
（2）线框在磁场中做匀加速直线运动，位移为h2﹣L，加速度为g，结合初速度求出时间．
解答：
解：
（1）安培力：
F=BId
根据欧姆定律：
I=
根据法拉第电磁感应定律：
E=Bdv
线圈刚好做匀速直线运动，根据平衡条件则：
F=mg
线圈自由落体运动，根据动能定理：
mgh=
mv2得：
v=
=
m/s=10m/s
联立以上各式得：
B=
=
T=0.8T
（2）线圈的下边刚进入磁场到上边刚进入磁场的时间：
t1=
=
s=0.05s
之后线圈做加速度为g的匀加速度运动，直到线圈cd到达磁场下边界，这个过程用时：
t2=0.15﹣0.05=0.1（s）
此段位移为：
x2=vt2+
gt22=10×0.1+
×10×0.12=1.05（m）
磁场区域的高度为：
h2=x2+L=1.55m
（3）cd边通过磁场过程中线圈损失的机械能∆E=FL=mgL=0.08J
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