物理-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(解析版)

赣州市红旗实验中学2017-2018学年下学期期中考试高二物理注意事项：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10 m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 ．i 1>i 3，i 2＝0B ．i 1<i 3，i 2＝0C ．i 1＝i 3<i 2D ．i 1＝i 3，i 2＝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i 2＝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i 1、i 3都不等于零．再根据切割磁感线产生电动势E ＝BLv 与I ＝E R可得：i 1＝i 3.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 ．0～2 sB ．2～4 sC ．4～5 sD ．5～10 s【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.d LB.L vC.d －L vD.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v cd>v ab，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v cd>v ab，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F M、F N表示．不计轨道电阻．以下叙述正确的是()图10A．F M向右B．F N向左C．F M逐渐增大D．F N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F M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～t 0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πr 2B 0/(t 0R )D ．感应电流大小为2πr 2B 0/(t 0R )【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＝B 0·πr 22－⎝⎛⎭⎫－B 0·πr 22＝B 0·πr 2，由E ＝ΔΦΔt ，I ＝E R 可得：感应电流大小为I ＝B 0·πr 2t 0R ，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 ＝BLv R 并＋r，MN 棒两端电压U MN ＝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U MN 先增大后减小，A 、B 均正确；MN棒上拉力的功率P F ＝BIL ·v ＝B 2L 2v 2R 并＋r，在MN 棒运动过程中，P F 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 时，求：图13(1)棒上电流的大小和方向及棒两端的电压U MN ；(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＝R ·R R ＋R ＝12R 金属棒上电流的大小为I ＝E R 外＋R ＝2Bav 12R ＋R ＝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U MN ＝IR 外＝23Bav . (2)圆环消耗的热功率为外电路的总功率P 外＝I 2R 2＝Bav29R圆环和金属棒上消耗的总热功率为电路的总功率P 总＝IE ＝Bav23R .【答案】 (1)4Bav 3R 由N →M 23Bav (2)Bav29R Bav23R14．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R x 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R x ＝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R x ，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R x .图14【解析】 (1)导体棒匀速下滑时，Mg sin θ＝Bil ①I ＝Mg sin θBl② 设导体棒产生的感应电动势为E 0E 0＝Blv ③由闭合电路欧姆定律得I ＝E 0R ＋R x④ 联立②③④，得v ＝2MgR sin θB 2l 2. (2)改变R x ，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 ＝IR x ⑤E ＝U d⑥ mg ＝qE ⑦联立②⑤⑥⑦，得R x ＝mBld qM sin θ. 【答案】 (1)2MgR sin θB 2l 2 (2)mBld qM sin θ15．(2018·宁波高二检测)如图15所示，两平行导轨间距L ＝0.1 m ，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 ＝0.5 T ，水平部分没有磁场．金属棒ab 的质量m ＝0.005 kg ，电阻r ＝0.02 Ω，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 ＝0.08 Ω，其余电阻不计，当金属棒ab 从斜面上离地高h ＝1.0 m 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1.25 m ．(g 取10 m/s 2)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 ＝1.0 m 处滑下后电阻R 上产生的热量．【解析】 (1)金属棒从离地高h ＝1.0 m 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 ，则感应电动势E ＝BLv ，感应电流I ＝E R ＋r，安培力F 安＝BIL 匀速运动时，有mg sin θ＝F 安，解得v ＝1.0 m/s.(2)在水平面上运动时，金属棒所受滑动摩擦力F f ＝μmg金属棒在摩擦力作用下做匀减速运动，有F f ＝ma ，v 2＝2ax ，解得μ＝0.04.(3)金属棒从高度h ＝1.0 m 处下滑的过程中，由动能定理可得mgh －W 安＝12mv 2 电路中产生的焦耳热等于克服安培力所做的功，有Q ＝W 安电阻R 上产生的热量Q R ＝R R ＋rQ ，解得Q R ＝3.8×10－2 J. 【答案】 (1)1.0 m/s (2)0.04 (3)3.8×10－2 J。