黑龙江省大庆铁人中学2020-2021学年高二下学期第一次月考物理试题含答案解析

【全国百强校】黑龙江省大庆铁人中学【最新】高二下学期
第一次月考物理试题
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．在物理学发展的过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步. 发现电磁感应现象并发明了世界上第一台发电机的物理学家是（ ）
A ．法拉第
B ．特斯拉
C ．奥斯特
D ．安培 2．家用电子调光灯的调光原理是用电子线路将输入的正弦交流电压的波形截去一部分来实现的，由截去部分的多少来调节电压，从而实现灯光的可调，比过去用变压器调压方便且体积较小．某电子调光灯经调整后的电压波形如图所示，若用多用电表测灯泡两端的电压，多用电表示数为( )
A ．4U m
B ．12U m
C ．2U m
D ．14
U m 3．粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行，现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出
磁场，如图所示，则在移动过程中线框的一边a 、b 两点间电势差绝对值最大的是（ ）
A ．
B ．
C ．
D ．
4．矩形导线框abcd 放在匀强磁场中，在外力控制下处于静止状态，如图甲所示，磁感
线方向与导线框所在平面垂直，磁感应强度B 随时间变化的图象如图乙所示。

t =0时刻，磁感应强度的方向垂直导线框平面向里，在0~4s 时间内，导线框ad 边所受安培力随时
间变化的图象（规定向左为安培力的正方向）可能是（）
A．B．
C．D．
5．如图所示，水平面内有一平行金属导轨，导轨光滑且电阻不计．匀强磁场与导轨所在平面垂直．阻值为R的导体棒垂直于导轨静止放置，且与导轨接触良好．t=0时，将开关S由1掷到2．若分别用U、F、q和v表示电容器两端的电压、导体棒所受的安培力、通过导体棒的电荷量和导体棒的速度．则下列图象表示这些物理量随时间变化的关系中可能正确的是
A．B．
C．D．
6．电子感应加速器的基本原理如图所示：在上下两个电磁铁形成的异名磁极之间有一个环形真空管，图甲为侧视图，图乙为真空室的俯视图．电磁铁中通以交变电流，使两极间的磁场周期性变化，从而在真空室内产生感生电场，将电子从电子枪右端注入真空
室，电子在感生电场的作用下被加速，同时在洛伦兹力的作用下，在真空室中沿逆时针方向（图乙中箭头方向）做圆周运动．由于感生电场的周期性变化使电子只能在某段时间内被加速，但由于电子的质量很小，故在极短时间内被加速的电子可在真空室内回旋数10万以至数百万次，并获得很高的能量．若磁场的磁感应强度B（图乙中垂直纸面向外为正）随时间变化的关系如图丙所示，不考虑电子质量的变化，则下列说法中正确的是（）
A．电子在真空室中做匀速圆周运动
B．电子在运动时的加速度始终指向圆心
C．在丙图所示的第一个周期中，电子只能在0～1
4
T内按图乙中逆时针方向做圆周运
动且被加速
D．在丙图所示的第一个周期中，电子在0～1
4
T和
3
4
T～T内均能按图乙中逆时针方向
做圆周运动且被加速
二、多选题
7．一理想变压器的原线圈连接一只交流电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头调节，如图所示，在副线圈两输出端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，在原线圈上加一电压为U的交流电，则（）
A．保持Q位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变大
B．保持Q位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变小
C．保持P位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变大
D．保持P位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变小
8．如图所示，图线a 是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b 所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是（ ）
A ．在图中t=0时刻穿过线圈的磁通量均为零
B ．线圈先后两次转速之比为3:2
C ．交流电a 的瞬时值为10sin 5u t V π=
D ．交流电b 的最大值为203
V 9．用粗细均匀的电阻丝做成的直角三角形金属框abc ，放置在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B ，方向平行于ab 边向上。

若如图甲所示，金属框绕ab 边向纸面外以角速度ω匀速转动（从上往下看逆时针转动），图示位置c 、a 两点的电势差为ca U ，从图示位置转90°过程中通过ab 边的电荷量为q 。

若如图乙所示，金属框绕bc 边向纸
面内以角速度ω匀速转动，图示位置时c 、a 两点的电势差为'ca U ，从图示位置转90°
过程中通过ab 边的电荷量为'q 。

已知bc 、ab 边的长度都为l ，金属框的总电阻为R 。

下列判断正确有是（ ）
A ．212ca U
B l ω= B ．21'2ca U B l ω=
C ．2
q R π= D ．2'2Bl q R
= 10．如图所示，A 、B 、C 为三只相同的灯泡，额定电压均大于电源电动势，电源内阻不计，L 是一个直流电阻不计、自感系数较大的电感器. 先将K 1、K 2合上，然后突然打开K 2. 已知在此后过程中各灯均无损坏，则以下说法中正确的是（ ）
A．先断开K2，然后闭合K1，A、B立即亮，C逐渐亮
B．先闭合K2，然后闭合K1，A、B立即亮，C逐渐亮
C．先将K1、K2合上，电路稳定后然后突然打开K2，C灯闪亮一下后逐渐恢复到原来的亮度
D．先将K1、K2合上，电路稳定后然后突然打开K1，A闪亮后熄灭，BC逐渐熄灭11．如图所示，竖直放置的两光滑平行金属导轨置于垂直于导轨向里的匀强磁场中，两根质量相同的金属棒A和B与导轨紧密接触且可自由滑动．先固定A，释放B，当B 的速度达到10m/s时，再释放A，经1s时间A棒速度达到12m/s，（g取10m/s2）则：（）
A．当v A=12m/s时，v B=18m/s
B．当v A=12m/s时，v B=22m/s
C．若导轨很长，它们最终速度必相同
D．它们最终速度不相同，但速度差恒定
三、实验题
12．我们可以通过实验探究电磁感应现象中感应电流方向的决定因素和遵循的物理规律.以下是实验探究过程的一部分.
（1）如图甲所示,当磁铁的N 极向下运动时,发现电流计指针偏转,若要探究线圈中产生感应电流的方向,必须知道__________.
（2）如图乙所示,实验中发现闭合开关时,电流计指针向右偏.电路稳定后,若向左移动滑动触头,此过程中电流计指针向__________偏转;若将线圈A 抽出,此过程中电流计指针向__________偏转(均填“左”或“右”).
四、填空题
13．如图甲所示为某同学研究自感现象的实验电路图，用电流传感器显示出在
3110t s -=⨯时断开开关前后一段时间内各时刻通过线圈L 的电流
（如图乙）. 已知电源电动势E ＝6V ，内阻不计，灯泡R 1的阻值为6Ω，电阻R 的阻值为2Ω.
（1）开关断开时，该同学观察到灯泡亮度变化的现象是
____________________________________，
（2）计算开关断开瞬间线圈产生的自感电动势是_____________V
五、解答题
14．如图所示线圈面积为0. 05m 2，共100匝，线圈总电阻为r=1Ω，外电阻R=9Ω，线圈处于2/B π=（T ）的匀强磁场中. 当线圈绕OO ′以转速n=300r/min 匀速转动时，从线圈处于图示位置开始计时，求：
（1）写出电动势的瞬时表达式.
（2）线圈转过60°时交流电压表的示数U.
（3）线圈转过1/15 s的过程中，通过电阻的电荷量q.
（4）线圈匀速转一圈回路产生的总热量Q.
15．如图所示，凸字形硬质金属线框质量为m，相邻各边互相垂直，且处于同一竖直平面内，ab边长为l，cd边长为2l，ab与cd平行，间距为2l．匀强磁场区域的上下边界均水平，磁场方向垂直于线框所在平面．开始时，cd边到磁场上边界的距离为2l，线框由静止释放，从cd边进入磁场直到ef、pq边进入磁场前，线框做匀速运动．在ef、pq 边离开磁场后，ab边离开磁场之前，线框又做匀速运动．线框完全穿过磁场过程中产生的热量为Q．线框在下落过程中始终处于原竖直平面内，且ab、cd边保持水平，重力加速度为g．求：
(1)线框ab边将离开磁场时做匀速运动的速度大小是cd边刚进入磁场时的几倍；
(2)磁场上下边界间的距离H．
16．如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ与水平面的夹角为α=30°，导轨电阻不计，导轨处在垂直导轨平面斜向上的有界匀强磁场中。

两根电阻都为R＝2、质量都为m＝0.2kg的完全相同的细金属棒ab和cd垂直导轨并排靠紧的放置在导轨上，与磁场上边界距离为x＝1.6m，有界匀强磁场宽度为3x＝4.8m. 先将金属棒ab由静止释放，金属棒ab刚进入磁场就恰好做匀速运动，此时立即由静止释放金属棒cd，金属棒cd在出磁场前已做匀速运动. 两金属棒在下滑过程中与导轨接触始终良好（取重力加速度g＝10m/s2）. 求：
（1）金属棒ab刚进入磁场时棒中电流I；
（2）金属棒cd在磁场中运动的过程中通过回路某一截面的电量q；（3）两根金属棒全部通过磁场的过程中回路产生的焦耳热Q.
参考答案
1．A
【解析】
【详解】
法拉第发现了电磁感应现象，并发明了世界上第一台发电机。

2．B
【详解】
设交流电的有效值为U ，将交流电与直流电分别通过相同电阻R ，分析一个周期内热量： 交流电2
112T Q R =⋅⋅ 直流电2
2U Q T R
=⋅ 根据热效应等效，12Q Q = 联立解得：2
m U U =
．故B 正确，ACD 错误． 故选B
3．C
【详解】
磁场中切割磁感线的边相当于电源，外电路由三个相同电阻串联形成，ABD 图中a 、b 两点间电势差为外电路中一个电阻两端电压为：44
E BLv U =
=， C 图中a 、b 两点间电势差为路端电压为：3344E BLv U ==，所以a 、b 两点间电势差绝对值最大的是C 图所示．
故选C ．
4．D
【详解】
设乙图中的B t -图像斜率为k ，则线框处于变化的磁场中，感应电动势：
B E s
ks t
∆==∆ 感应电流： E sk I R R =
=
ab 边受到安培力：
ad sk F BIL B l R
== 01s -随磁感应强度逐渐减小，安培力逐渐减小，选项AB 错误；
01s -，线框磁通量减小，根据楞次定律“增缩减扩”，线框有扩张趋势，即ad 边受到安培力水平向左为正方向，大小逐渐减小。

12s -，线框磁通量增大，线框有缩小趋势，即ad 边受到安培力水平向右为负方向，选项C 错误，D 正确。

故选D 。

5．C
【详解】
首先分析导体棒的运动情况：开关S 由1掷到2，电容器放电后会在电路中产生电流。

导体棒通有电流后会受到安培力的作用，会产生加速度而加速运动。

导体棒切割磁感线，速度增大，感应电动势增大，则电流减小，安培力减小，加速度减小。

因导轨光滑，所以在有电流通过棒的过程中，棒是一直加速运动（变加速）。

当感应电动势等于电容器的电压时，电路中无电流，达到一种平衡时，导体棒做匀速运动。

AC ．当棒匀速运动后，棒因切割磁感线有电动势，所以电容器两端的电压能稳定在某个不为0的数值，即电容器的电量应稳定在某个不为0的数值（不会减少到0）。

这时电容器的电压等于棒的电动势数值，棒中无电流，故A 错误，C 正确；
B ．由于通过棒的电流是按指数递减的，那么棒受到的安培力也是按指数递减的，故F -t 是曲线，故B 错误；
D ．导体棒先做加速度减小的变加速运动。

由于电容器放电产生电流使得导体棒受安培力运动，而导体棒运动产生感应电动势会给电容器充电。

当充电和放电达到一种平衡时，导体棒做匀速运动，故v -t 图象是曲线后是直线，故D 错误。

故选C 。

6．D
【解析】
由于磁场时周期变化的，根据麦克斯韦电磁场理论可知，产生的电场也是周期性变化的，故电子在真空室中一段时间加速度，又有一段时间减速度，再加速度，再减速，周而复始．故A 错误；由于电子做的是非匀速圆周运动，故加速度不指向圆心，故B 错误；第一个周期中，电子在0～1
4
T 内磁通量垂直纸面向外增加，根据楞次定律，则产生顺时针方向的感应电场，故电子按图乙中逆时针加速， 同理可知在
34
T ～T 时间内电子也在逆时针加速．故C 错误，D 正确．故选D. 7．BC 【详解】
AB ．在原、副线圈匝数比一定的情况下，变压器的输出电压由输入电压决定，因此保持Q 位置不动时，输出电压U′不变，此时将P 向上滑动，负载电阻值R 增大，则输出电流减小，根据输入功率P 等于输出功率P ，电流表的读数I 变小，故A 错误，B 正确；
CD ．保持P 位置不变，将Q 向上滑动时，副线圈的匝数变多，则输出电压U′变大，I′变大，故电流表的读数变大，故C 正确，D 错误。

故选BC 。

8．BCD 【解析】 【详解】
t =0时刻两个正弦式电流的感应电动势瞬时值均为零，线圈都与磁场垂直，穿过线圈的磁通量都最大，故A 错误；由图读出两电流周期之比为T a ：T b =0.4s ：0.6s=2：3，而11
T f n
==，则线圈先后两次转速之比为3：2．故B 正确；正弦式电流a 的瞬时值为：
()22sin
10sin 10sin 50.4
m u U t t t V T πππ===，故C 正确；根据电动势最大值公式2m E NBS NBS T
π
ω==，得到两电动势最大值之比为E ma ：E mb =T b ：T a =3：2，E ma =10V ，
则得到正弦式电流b 的最大值为20
3mb E V =，故D 正确。

9．AD 【解析】 【详解】
在甲图中，bc 边和ac 边都切割磁感线，产生的感应电动势相同，均为
2
0122
l E Blv Bl
Bl ωω+===，回路的磁通量不变，没有感应电流，c 、a 两点的电势差等于感应电动势，即有2
12ca U Bl ω=，由于没有感应电流，所以通过ab 边的电荷量为 q =0，
故A 正确，C 错误；乙图中线框的ac 边切割磁感线，等效的切割长度等于bc 边长，则ac 边产生的感应电动势2
12
E Bl ω=
，ac 边相当于电源，由于电路中有电流，所以212ca U E Bl ω'<=，通过ab 边的电荷量为：2
2Bl q R R
∆Φ'==
，故B 错误，D 正确。

10．AC 【解析】 【详解】
先断开K 2，然后闭合K 1，A 、B 立即亮，由于自感线圈的阻碍作用C 逐渐亮，故A 正确；先闭合K 2，然后闭合K 1，A 、B 立即亮，线圈对电流的增大有阻碍作用，所以通过L 的电流慢慢变大，最后L 将灯泡A 短路，导致A 熄灭，B 、C 更亮，故 B 错误；先将K 1、K 2合上，电路稳定后然后突然打开K 2，L 的电流成为通过C 的电流，可知比原电流大，即C 灯闪亮一下后逐渐恢复到原来的亮度，故C 正确；先将K 1、K 2合上，电路稳定后然后突然打开K 1，A 闪亮后熄灭，BC 立即熄灭，故D 错误。

11．AC 【解析】
由于释放A ，经1s 时间A 棒速度达到12m/s ，根据动量定理有：0A
mgt F t mv +=安﹣，对B 根据动量定理有：0B B mgt
F t mv mv 安﹣﹣=，联立解得：v B =18m/s ，故A 正确，B 错误；开始一段时间内，A 棒的加速度大于B 棒的加速度，二者的速度之差逐渐减小，安培力逐渐减小；若导轨很长，最终通过二者的感应电流必将为零，它们最终速度必相同，故C 正确，D 错误．所以AC 正确，BD 错误．
12．电流表指针偏转方向与电流方向间的关系 右 左 【详解】
（1）若要探究线圈中产生的感应电流的方向，必须知道电流从正（负）接线柱流入时，电流表指针的偏转方向
（2）因为当闭合开关时，电路中的电流增大，穿过线圈的磁通量增加，此时产生的感应电流使电流表指针向右偏；若向左移动滑动触头，此过程中电路中的电流也增大，则电流表指针向右偏转；若将线圈A 抽出，穿过线圈的磁通量减少，则此过程中电流表指针向左偏转． 13．闪亮一下后逐渐变暗 15V 【解析】
【详解】
（1）断开开关前通过灯泡的电流116
16
E I A A R =
==，通过线圈的电流为1.5A ，断开开关后，线圈、电阻与灯泡构成闭合回路，通过它们的电流相等，由图象可知，断开开关后，通过灯泡的电流从1.5A 逐渐减小到零，灯泡闪亮一下后逐渐变暗。

（2）断开开关前，通过线圈的最大电流为1.5A ，则6221.5
L L E R R I =
-=-Ω=Ω，则开关断开瞬间线圈的自感电动势E ′=I （R L +R +R 1）=1.5×10V=15V 。

14．（1）100sin10e tV π=（2
）（3）2
C π
（4）100J
【解析】 【详解】
（1）线圈的角速度210/n rad s ωππ==，感应电动势的最大值100m E nBs V ω==， 则从线圈处于中性面开始计时，电动势的瞬时值表达式为sin 100sin10m e E t tV ωπ== （2）电路中电流的有效值E I R r =
+
，2
m E E =
，代入解得I =，即电流表读数
为.
电压表读数为U IR ==
（3）线圈转过180°的过程中，通过电阻的电荷量?22
n BS q n C R r R r π∆Φ===++ （4）线圈匀速转一圈产生的总热量2
2
2:?100Q I RT I R J π
ω
===.
15．（1）4（2）28Q
H l mg
=+ 【详解】
设磁场的磁感应强度大小写为B ，cd 边刚进入磁场时，线框做匀速运动的速度为v 1，cd 边上的感应电动势为E 1，由法拉第电磁感应定律可得：
设线框总电阻为R ，此时线框中电流为I 1，由闭合电路欧姆定律可得：
设此时线械所受安培力为F 1，有：
由于线框做匀速运动，故受力平衡，所以有：
联立解得：
设ab边离开磁场之前，线框做匀速运动的速度为v2，同理可得：
故可知：
（2线框自释放直到cd边进入磁场前，由机械能守恒定律可得：
线框完全穿过磁场的过程中，由能量守恒定律可得：
联立解得：
16．I＝1A;q=0.8C Q=8J
【解析】
（1）
方法一：，（1分）
（1分）
（1分）
（1分）
（1分）
方法二：，（1分）
（1分）
，（2分）
（1分）
（2）方法一：
通过金属棒ab进入磁场时以速度v先做匀速运动，设经过时间t1，当金属棒cd也进入磁场，速度也为v，金属棒cd：x=v/2 ·t1，此时金属棒ab在磁场中的运动距离为：X="v" t1=2x
两棒都在磁场中时速度相同，无电流，金属棒cd在磁场中而金属棒ab已在磁场外时，cd 棒中才有电流，运动距离为2x (得到cd棒单独在磁场中运动距离为2x，即可得2分)
（公式2分、结果1分）
（在第一问中用方法二解，此问再求BL的，仍然的5分，没有求出BL，写出
得2分，只求BL的得1分）
方法二：
两金属棒单独在在磁场中时扫过的距离都为2x，因而通过的电量大小相等。

（2分）
（公式2分、结果1分）
（4）方法一：
金属棒ab在磁场中（金属棒cd在磁场外）回路产生的焦耳热为：
（或：Q1=I22Rt1=mgsinα2x）（2分）
金属棒ab、金属棒cd都在磁场中运动时，回路不产生焦耳热
金属棒cd在磁场中（金属棒ab在磁场外），金属棒cd的初速度为，末速度为，由动能定理：
（2分）
（2分）
方法二：
两根金属棒全部通过磁场的过程中回路产生的焦耳热Q等于两棒损失的机械能
（6分）。