安徽省定远县民族中学2020学年高二物理下学期第一次月考试题

民族中学2020学年第二学期第一次月考试卷高二物理试题（满分：100分，考试时间：90分钟）第I卷（选择题40分）一、选择题(本大题共12个小题，其中第1-8小题为单选题，每小题3分；第9-12小题为多选题，每小题4分，满分40分。

)1.许多科学家在物理学发展过程中做出了重要贡献，下列叙述中符合物理学史实的是( )A．牛顿提出了万有引力定律，通过实验测出了万有引力常量B．法拉第发现了电磁感应现象，总结出了电磁感应定律C．奥斯特发现了电流的磁效应，总结出了电磁感应定律D．伽利略通过理想斜面实验，提出了力是维持物体运动状态的原因2.如图所示，在纸面内放有一个条形磁铁和一个圆形线圈(位于磁铁正中央)，下列情况中能使线圈中产生感应电流的是( )A．将磁铁在纸面内向上平移B．将磁铁在纸面内向右平移C．将磁铁绕垂直纸面的轴转动D．将磁铁的N极转向纸外，S极转向纸内3.如图所示，匀强磁场与圆形导体环平面垂直，导体棒ef与导体环接触良好，当ef向右匀速运动时( )A．圆环中磁通量不变，环上无感应电流产生B．整个环中有顺时针方向的电流C．整个环中有逆时针方向的电流D．环的右侧有逆时针方向的电流，环的左侧有顺时针方向的电流4.电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器．如图a所示为电吉他的拾音器的原理图，在金属弦的下方置有一个连接到放大器的螺线管．一条形磁铁固定在管内，当拨动金属弦后，螺线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转为声音信号．若由于金属弦的振动，螺线管内的磁通量随时间的变化如图b所示，则对应感应电流的变化为( )A．B．C．D．5.如图所示，两块水平放置的金属板间距离为d，用导线与一个n匝线圈连接，线圈置于方向竖直向上的磁场B中．两板间有一个质量为m、电荷量为＋q的油滴恰好处于平衡状态，则线圈中的磁场B的变化情况和磁通量变化率分别是( )A．正在增强；＝ B．正在减弱；＝C．正在减弱；＝ D．正在增强；＝6.如图所示，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边.使该线框从静止缘重合；磁场方向垂直于半圆面(纸面)向里，磁感应强度大小为B开始绕过圆心O、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流．现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化．为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率的大小应为( )A．B．C．D．7.如图所示是法拉第做成的世界上第一台发电机模型的原理图．将铜盘放在磁场中，让磁感线垂直穿过铜盘；图中a、b导线与铜盘的中轴线处在同一竖直平面内；转动铜盘，就可以使闭合电路获得电流．若图中铜盘半径为L，匀强磁场的磁感应强度为B，回路总电阻为R，从上往下看逆时针匀速转动铜盘的角速度为ω.则下列说法正确的是( )A．回路中有大小和方向周期性变化的电流B．回路中电流大小恒定，且等于C．回路中电流方向不变，且从a导线流进灯泡，再从b导线流向旋转的铜盘D．若将匀强磁场改为仍然垂直穿过铜盘的正弦变化的磁场，不转动铜盘，灯泡中一定有电流流过8.如图所示，两个垂直于纸面的匀强磁场方向相反，磁感应强度的大小均为B，磁场区域的宽度均为a.正三角形导线框ABC从图示位置沿x轴正方向匀速穿过两磁场区域，以逆时针方向为电流的正方向，在下列图形中能正确描述感应电流I与线框移动距离x关系的是( )A．B．C．D．9.在光滑的水平面上方，有两个磁感应强度大小均为B、方向相反的水平匀强磁场，如图．PQ为两个磁场的边界，磁场范围足够大．一个边长为a、质量为m、电阻为R 的金属正方形线框，以速度v垂直磁场方向从如图实线(Ⅰ)位置开始向右运动，当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中的如图(Ⅱ)位置时，线框的速度为，则下列说法正确的是( )A．图(Ⅱ)时线框中的电功率为B．此过程中回路产生的电能为mv2C．图(Ⅱ)时线框的加速度为D．此过程中通过线框横截面的电荷量为10.如图所示，L是自感系数很大、直流电阻可以忽略的线圈，下列说法正确的是( )A．若S2断开，当S1闭合时，Q灯逐渐亮起来B．若S1、S2闭合，稳定后P灯熄灭C．若S1、S2闭合，稳定后再断开S1的瞬间，Q灯立即熄灭，P灯亮一下再熄灭D．若S1、S2闭合，稳定后再断开S1的瞬间，P灯和Q灯都亮一下才熄灭11. 1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”．实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示．实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后．下列说法正确的是( )A．圆盘上产生了感应电动势B．圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动C．在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D．圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转运12.如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上，存在着两个匀强磁场，磁场Ⅰ垂直斜面向上、磁感应强度大小为B，磁场Ⅱ垂直斜面向下、磁感应强度大小为3B，磁场的宽度MJ和JG均为L，一个质量为m、电阻为R、边长也为L的正方形导线框，由静止开始沿斜面下滑，当ab边刚越过GH进入磁场Ⅰ区时，线框恰好以速度v1做匀速直线运动；当ab边下滑到JP与MN的中间位置时，线框又恰好以速度v2做匀速直线运动，从ab进入磁场Ⅰ至ab运动到JP与MN中间位置的过程中，线框的机械能减少量为ΔE，重力对线框做功的绝对值为W1，安培力对线框做功的绝对值为W2，下列说法中正确的是( )A．v1∶v2＝4∶1 B．v1∶v2＝9∶1 C．ΔE＝W1D．ΔE＝W2第II卷（非选择题 60分）二、填空题(共4小题,每小空1分,满分8分)13.在研究产生感应电流条件的实验中，把条形磁铁插入或者拔出闭合线圈的过程，线圈的面积尽管没有变化，但是线圈内的磁场强弱发生了变化，此时闭合线圈中________(填“有”或“无”)感应电流．接着，将电流计、直流电源、带铁芯的线圈A、线圈B、开关、滑动变阻器按图中所示连线．若连接滑动变阻器的两根导线接在接线柱C和D上，而在开关刚闭合时电流表指针右偏；则当开关闭合后，滑动变阻器的滑动触头向接线柱C移动时，电流计指针将 __________(填“左偏”、“右偏”或“不偏”)．14.如图所示，当航天飞机在环绕地球的轨道上飞行时，从中释放一颗卫星，卫星与航天飞机保持相对静止，两者用导电缆绳相连，这种卫星称为绳系卫星，利用它可以进行多种科学实验．现有一颗绳系卫星在地球赤道上空由东往西方向运行．卫星位于航天飞机正上方，它与航天飞机间的距离约20 km，卫星所在位置的地磁场沿水平方向由南往北约5×10－5T．如果航天飞机和卫星的运行速度约8 km/s，则缆绳中的感应电动势大小为________V，________端电势高(填“A”或“B”).15.如图，金属环A用轻线悬挂，与长直螺线管共轴，并位于其左侧．若变阻器滑片P向左移动，则金属环A将向________(填“左”或“右”)运动，并有________(填“收缩”或“扩张”)趋势．16.如图甲所示，有一面积为150 cm2的金属环，电阻为0.1 Ω，在环中100 cm2的同心圆面上存在如图乙所示的变化的磁场，在0.1 s到0.2 s的时间内环中感应电动势为________，金属环产生的焦耳热为________．四、计算题(共4小题,每小题13分满分52分)17.如图，两条相距l的光滑平行金属导轨位于同一水平面(纸面)内，其左端接一阻值为R的电阻，一与导轨垂直的金属棒置于两导轨上．在电阻、导轨和金属棒中间有一面积为S的区域，区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场，磁感应强度大小B1＝kt，式中k为常量；在金属棒右侧还有一匀强磁场区域，随时间t的变化关系为B1区域左边界MN(虚线)与导轨垂直，磁场的磁感应强度大小为B，方向也垂直于纸面向里．某时刻，金属棒在一外加水平恒力的作用下从静止开始向右运动，在t时刻恰好以速度v越过MN，此后向右做匀速运动．金属棒与导轨始终相互垂直并接触良好，它们的电阻均忽略不计．求(1)在t＝0到t＝t时间间隔内，流过电阻的电荷量的绝对值；(2)在时刻t(t>t)穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小．18.如图所示，固定的光滑金属导轨间距为l，导轨电阻不计，上端a、b间接有阻值为R的电阻，导轨平面与水平面的夹角为θ，且处在磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中．质量为m、电阻为r的导体棒与固定弹簧相连后放在导轨上．初始时刻，弹簧恰好处于自然长度，导体棒具有沿轨道向上的初速度v.整个运动过程中导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触．已知弹簧的劲度系数为k，弹簧的中心轴线与导轨平行．(1)求初始时刻通过电阻的电流I的大小和方向；(2)当导体棒第一次回到初始位置时，速度变为v，求此时导体棒的加速度大小a；(3)导体棒最终静止时弹簧的弹性势能为Ep，求导体棒从开始运动直到停止的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q.19.如图甲所示，两根足够长的平行金属导轨MN、PQ相距为L，导轨平面与水平面夹角为α，金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为m，导轨处于匀强磁场中，磁场的方向垂直于导轨平面斜向上，磁感应强度大小为B.金属导轨的上端与开关S，阻值为R1的定值电阻和电阻箱R2相连，不计一切摩擦，不计导轨、金属棒的电阻，重力加速度为g.现在闭合开关S，将金属棒由静止释放．(1)判断金属棒ab中电流的方向；接入电路的阻值为0，当金属棒下降高度为h时，速度为v，求此过(2)若电阻箱R2程中定值电阻上产生的焦耳热Q；随电阻箱(3)当B＝0.40 T、L＝0.50 m、α＝37°时，金属棒能达到的最大速度vm阻值的变化关系如图乙所示，取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.60，cos 37°＝0.80. R2的大小和金属棒的质量m.求R120.如图所示，一个很长的竖直放置的圆柱形磁铁，在其外部产生一个中心辐射磁场(磁场水平向外)，其大小为B＝(其中r为辐射半径——考察点到圆柱形磁铁中心轴线的距离，k为常数)，设一个与磁铁同轴的圆形铝环，半径为R(大于圆柱形磁铁的半径)，制成铝环的铝丝横截面积为S，铝环由静止下落通过磁场，下落过程中铝，当地重力加速度为g，试求：环平面始终水平，已知铝丝电阻率为ρ，密度为ρ(1)铝环下落的速度为v时铝环的感应电动势是多大？是多大？(2)铝环下落的最大速度vm(3)如果从开始到下落高度为h时，速度最大，经历的时间为t，这一过程中电流的有效值I是多大？答案1.B2.D3.D4.D5.B6.C7.B8.B9.AB 10.ABC 11.AD12.BD13.有左偏 14.8000 B 15.左收缩 16. 0.01 V 10－4J17.(1)|q|＝(2)Φ1＝Blv(t－t)＋kSt F＝(Blv＋kS)【解析】在金属棒未超过MN之前，t时刻穿过回路的磁通量为Φ＝ktS①设在从t时刻到t＋Δt的时间间隔内，回路磁通量的变化量为ΔΦ，流过电阻R的电荷量为Δq根据法拉第电磁感应定律有ε＝－②根据欧姆定律可得i＝③根据电流的定义可得i＝④联立①②③④可得|Δq|＝Δt⑤根据⑤可得在t＝0到t＝t的时间间隔内，流过电阻R的电荷量q的绝对值为|q|＝⑥(2)当t>t0时，金属棒已越过MN，由于金属棒在MN右侧做匀速运动，有F＝F安⑦式中F是外加水平恒力，F安是匀强磁场施加的安培力，设此时回路中的电流为I，F安的大小为F安＝BIl⑧此时金属棒与MN之间的距离为s＝v0(t－t)⑨匀强磁场穿过回路的磁通量为Φ′＝Bls⑩回路的总磁通量为Φ1＝Φ＋Φ′⑪式中Φ仍如①式所示，由①⑨⑪可得在时刻t(t>t0)穿过回路的总磁通量为Φ1＝B0lv(t－t)＋kSt⑫在t到t＋Δt的时间间隔内，总磁通量的改变ΔΦt 为ΔΦt＝(Blv＋kS)Δt⑬由法拉第电磁感应定律可得，回路感应电动势的大小为εt＝||⑭由欧姆定律有I＝⑮联立⑦⑧⑬⑭⑮可得F＝(B0lv＋kS).18.(1)b→a (2)gsinθ－(3)[mv＋－Ep]【解析】(1)初始时刻，导体棒产生的感应电动势E1＝Blv通过R的电流大小I1＝＝电流方向为b→a(2)回到初始位置时，导体棒产生的感应电动势为E2＝Blv感应电流I2＝＝导体棒受到的安培力大小为F＝BI2l＝，方向沿斜面向上根据牛顿第二定律有：mgsinθ－F＝ma解得a＝gsinθ－(3)导体棒最终静止，有：mgsinθ＝kx压缩量x＝设整个过程中回路中产生的焦耳热为Q，根据能量守恒定律有：mv＋mgxsinθ＝Ep ＋QQ 0＝mv＋－Ep电阻上产生的焦耳热Q＝Q0＝[mv＋－Ep]．19.(1)b到a (2)mgh－mv2(3)2.0 Ω0.1 kg【解析】(1)由右手定则可知，金属棒ab中的电流方向为b到a.(2)由能量守恒定律可知，金属棒减小的重力势能等于增加的动能和电路中产生的焦耳热mgh＝mv2＋Q解得：Q＝mgh－mv2(3)设最大速度为vm 时，切割磁感线产生的感应电动势E＝BLvm由闭合电路欧姆定律得：I＝从b端向a端看，金属棒受力如图所示：金属棒达到最大速度时满足mgsinα－BIL＝0由以上三式得最大速度：v m ＝R2＋R1图象斜率k＝m/(s·Ω)＝15 m/(s·Ω)，纵截距b＝30 m/s则：R1＝b＝k解得：R1＝2.0 Ωm＝0.1 kg.20.(1)2πkv(2)(3)S【解析】(1)由题意知圆形铝环所在处的磁感应强度为B＝铝环有效切割长度为其周长，即L＝2πR当铝环速度为v时，切割磁感线产生的电动势为E＝BLv＝2πkv(2)当铝环加速度为零时，有最大速度vm，根据题意有：铝环的电阻R0为R＝ρ＝ρ铝环的质量m＝ρ·S·2πR铝环中的电流为I＝＝此时安培力F＝BIL＝由平衡条件可知mg＝F联立解得vm＝(3)由能量守恒定律得mgh＝mv＋I Rt解得I＝S。