北京市第四中学高二物理下学期期中试题

北京四中2017-2018学年下学期高二年级期中考试物理试卷
（试卷满分为150分，考试时间为100分钟）
I 卷（100分）
一、单项选择题（本大题共10小题；每小题4分，共40分。

在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意）
1. 对于法拉第电磁感应定律E=n t
∆∆φ，下列理解正确的是 A. 穿过闭合电路的磁通量越大，感应电动势越大
B. 穿过闭合电路的磁通量为零，感应电动势一定为零
C. 穿过闭合电路的磁通量变化越大，感应电动势越大
D. 穿过闭合电路的磁通量变化越快，感应电动势越大
2. 下列说法正确的是
A. 变化的磁场不一定产生电场
B. 变化的电场不一定产生磁场
C. 电磁波是横波
D. 电磁波是纵波
3. 如图所示，一个长直导线穿过圆环导线的中心，并与圆环导线平面垂直。

当长直导线中的电流逐渐减小时，圆环导线内将
A. 没有感应电流
B. 有逆时针方向的电流（俯视）
C. 有顺时针方向的电流（俯视）
D. 有电流，但方向不能确定
4. 如图所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁，磁铁正下方有一固定的闭合线圈。

现将磁铁托起到某一高度后放开，使磁铁上下振动时穿过它，磁铁会很快停下来。

关于此现象，下列说法正确的是
A. 磁铁上下振动过程中，线圈中会产生感应电流
B. 磁铁上下振动过程中，线圈中不会产生感应电流
C. 磁铁上下振动过程中，磁铁与弹簧组成的系统机械能不变
D. 磁铁上下振动过程中，磁铁与弹簧组成的系统机械能增加
5. 如图所示，一导体棒在匀强磁场中以速度v匀速运动，则关于导体棒各点电势高低的说法正确的是
A. 上端电势最高
B. 下端电势最高
C. 中点电势最高
D. 各点电势相同
6. 有一个1000匝的线圈，在0.4s内穿过它的磁场方向不变，但磁通量从0.01Wb均匀增加到0.09Wb，则
A. 线圈中的感应电动势减小
B. 线圈中的感应电动势增加
C. 线圈中的感应电动势大小为0.2V
D. 线圈中的感应电动势大小为200v
7. 某正弦交流电流随时间变化的i-t，图象如图所示，由图象可知
A. 这个交变电流的频率是100Hz
B. 这个交变电流的频率是50Hz
C. 这个交变电流的有效值是5A
D. 这个交变电流的有效值是10A
8. 在如图所示的电路中，如果正弦交流电的频率增大而电压最大值保持不变，1、2和3灯的亮度变化情况是
A. 1、2两灯均变亮，3灯变暗
B. 1灯变亮，2、3两灯均变暗
C. 1、2灯均变暗，3灯亮度不变
D. 1灯变暗，2灯变亮，3灯亮度不变
9. 如图所示，理想变压器的原线圈的匝数n1=550匝，副线圈的匝数n2=110匝。

现在要使副线圈两端得到U2=220V的电压，原线圈两端应接入的电压U1是
A. 1100V
B. 550V
C. 110V
D. 44V
10. 如图所示，方波交流电压和正弦交流电压分别加在相同阻值的电阻上，则
A. 方波交流电压的有效值是10V
B. 正弦交流电压的有效值是5V
C. 它们在此电阻上产生的热功率之比P a∶P b为1∶1
D. 它们在此电阻上产生的热功率之比P a∶P b为4∶1
二、不定项选择题（本大题共4小题，每小题5分，共20分。

在每小题给出的四个选项中，有一个选项或多个选项符合题意，选不全得3分，选错不得分）
11. 某发电厂原来用11kV的交流电压输电，后来改用升压变压器将电压升高到220kV输电，若两次输送的电功率一样，输电线路的电阻为R，则下列说法中正确的是
A. 据公式I=P/U，提高电压后输电线上的电流降为原来的1/20
B. 据公式I=P/U，提高电压后输电线上的电流增为原来的20倍
C. 据公式P=I2R，提高电压后输电线上的功率损耗减为原来的1/400
D. 据公式P=U2/R，提高电压后输电线上的功率损耗将增大为原来的400倍
12. 如图所示，电池内阻不计，L是电阻与灯泡相同、自感系数足够大的线圈，D是灯泡。

对于这个电路，下列说法中正确的是
A. S闭合后，灯泡立即变亮
B. S闭合后，灯泡逐渐变亮
C. 电路达到稳定后，再断开开关，灯泡立即熄灭
D. 电路达到稳定后，再断开开关，灯泡逐渐熄灭
13. 一电容器的电容为10 F，A、C两板间距极小，垂直于回路平面的磁感应强度以5×10-3T/s 的变化率增加，回路面积为1×10-2m2，如图所示。

则
A. A板带正电
B. C板带正电
C. A板带电量为2×10-10C
D. A板带电量为5×10-10C
14. 如图a所示，矩形导线框ABCD固定在匀强磁场中，磁感线垂直于线框所在平面向里。

规定垂直于线框所在平面向里为磁场的正方向，线框中沿着ABCDA方向为感应电流i的正方向。

要在线框中产生如图b所示的感应电流，则磁感应强度B随时间t变化的规律可能为
15. 如图所示，竖直放置的两根平行金属导轨间距为l，之间接有定值电阻R，质量为m的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦，棒的电阻为r，导轨电阻不计。

整个装置放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒在竖直向上的恒力F作用下先加速上升一段时间，再达到稳定状态。

则下列说法中正确的是
A. 棒达到稳定状态时，通过它的电流为I=
Bl mg F )(- B. 棒达到稳定状态时，其速度为v=22)(l
B R mg F - C. 棒达到稳定状态前，其加速度一直在减小
D. 整个过程中，棒克服安培力做功在数值上等于电路中所产生的焦耳热
三、解答题（本大题共3小题，共40分。

解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。

只写出最后答案的不能得分。

有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

）
16. 如图所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道间距l =0.20m ，导轨间接有电阻R=1.0Ω；有一导体杆静止地放在轨道上，与两轨道垂直，杆及轨道的电阻均可忽略不计，整个装置处于磁感应强度B=0.50T 的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向下。

现用一大小为0.02N 的恒力F 拉杆，使之沿轨道向右运动起来，求
（1）当导体杆速度为v=1.0m/s 时，电阻R 两端的电压；
（2）导体杆最终的最大速度v m 。

17. 如图所示为一交流发电机的原理示意图，其中矩形线圈的面积为S ，匝数为n ，线圈的总电阻为r ，线圈在磁感强度B 的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO'匀速转动，角速度为ω。

线圈两端通过两个电刷与阻值为R 的定值电阻连接。

（1）从线圈经过中性面开始计时，写出线圈中感应电动势随时间变化的函数表达式；
（2）求此发电机在上述工作状态下的输出功率；
（3）求从线圈经过中性面开始计时，经过4
1周期时间通过电阻R 的电荷量。

18. 如图所示，间距为2l 的两条水平虚线之间有水平方向的匀强磁场，磁感应强度为B 。

一质量为m 、边长为l 、电阻为R 的单匝正方形闭合导体线框abcd ，从磁场上方某一高度处自由下落，ab 边恰好垂直于磁场方向匀速进入磁场，线框cd 边刚离开磁场区域时的速度与ab 边刚进入磁场区域时的速度相等。

重力加速度为g ，不考虑空气阻力。

求：
（1）线框开始下落时，ab 边到磁场上边界的高度h ；
（2）线框穿过磁场区域的过程中产生的焦耳热Q 。

II 卷
四、选择题（本大题共5小题，每小题4分，共20分。

在每小题给出的四个选项中，有一个选项或多个选项正确。

全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。

19. 如图所示，几位同学在做“摇绳发电”实验：把一条长导线的两端连在一个灵敏电流计的两个接线柱上，形成闭合回路。

两个同学迅速摇动AB 这段“绳”。

假设图中情景发生在赤道，地磁场方向与地面平行，由南指向北。

图中摇“绳”同学是沿东西站立的，甲同学站在西边，手握导线的A 点，乙同学站在东边，手握导线的B 点。

则下列说法正确的是
A. 当“绳”摇到最高点时，“绳”中电流最大
B. 当“绳”摇到最低点时，“绳”受到的安培力最大
C. 当“绳”向下运动时，“绳”中电流从A 流向B
D. 在摇“绳”过程中，A 点电势总是比B 点电势高
20. 英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场。

如图所示，一个半径为r 的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场B ，环上套一带电量为+q 的小球。

已知磁感应强度B 随时间均匀增加，其变化率为k ，则感生电场对小球的作用力大小是
A. 0
B. q kr 2
C. r k 2q
D. r 2
k q 21. 利用小直流电动机提升质量为m 1的物体A ，如图a 所示，最终物体能以某一速度匀速上升。

小直流电动机可以简化为如图b 中的模型。

开关S 闭合后，金属棒在安培力作用下运动，通过轻绳带动物体A 上升。

设金属棒与两平行导轨始终垂直，导轨间距为l ，磁场方向竖直向上，面积足够大，磁场磁感应强度为B 。

金属棒质量为m 2，电阻为R ，电源电动势为E ，忽略一切摩擦和电源、导轨内阻。

现已知物体A 匀速上升，则
A. 电路中的电流为
Bl g m 1 B. 电路中的电流为R
E C. 物体A 匀速上升的速度为221l
B gR m D. 物体A 匀速上升的速度为
221l B gR m BEl - 22. 水平面内，有两根足够长的固定平行金属导轨，在它们上面横放两根平行导体棒，构成矩形回路。

每根棒长度均为L ，质量均为m ，电阻均为R ，导轨电阻不计，空间有方向竖直向下、磁感应强度为B 的匀强磁场，不计电磁辐射及导体棒与导轨之间的摩擦。

现已知左侧导体棒I 静止，右侧导体棒II 具有向右的初速度v 0，如图所示，则以下判断正确的是
A. 两导体棒受到的安培力始终等大反向，整个过程中它们组成的系统动量守恒
B. 最终两导体棒将以同一速度向右做匀速运动，由于都做切割磁感线运动，电路中电流不为零
C. 从开始运动到最终达到稳定状态，整个回路产生的焦耳热为204
1mv D. 从开始运动到最终达到稳定状态，两导体棒之间的距离∆x 不断增大，∆x 最大值为
220L
B R mv 23. 如图所示，OACO 为置于水平面内的光滑闭合金属导轨，OCA 导轨的形状满足方程y=1.0sin （πx/3）（单位：m ）。

O 、
C 处分别接有短电阻丝（图中用粗线表示）R 1=3.0Ω，R 2=6.0Ω（导轨其它部分的电阻不计）。

在xOy 平面内存在有B=0.2T 的匀强磁场，方向如图，现有一长为l （l >1.0m ）的金属棒在水平外力作用下以速度v=5.0m/s 水平向右匀速运动，设棒与导轨始终接触良好，不计棒的电阻，则在金属棒从左向右运动的过程中
A. 金属棒相当于电源的作用，R 1、R 2电阻并联在电源两端
B. 通过金属棒的电流最大值为0.5A
C. 金属棒通过导轨（从O 到C ）的时间为0.6s
D. 整个过程中电路产生的焦耳热为0.3J
五、简答题（本大题共1小题，共4分。

）
24. 李辉用多用表的欧姆挡测量一个演示用可拆变压器原线圈的电阻，以断定它是否断路。

刘伟为了使李辉操作方便，用两手分别握住线圈暴露出金属导线的两端让李辉测量。

测量时表针摆过了一定角度，李辉由此确认线圈没有断路。

正当李辉把多用表的表笔与被测线圈脱离时，刘伟突然惊叫起来，说自己被电击了一下。

李辉很奇怪，用手摸摸线圈两端，没有什么感觉，再摸摸多用表的两表笔，也没有什么感觉，两位同学隐隐觉得这个现象和线圈有关系。

请你分析一下，是什么原因导致断开电表时刘伟被电击?
六、解答题（本大题共2小题，共26分。

解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。

只写出最后答案的不能得分。

有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

） 25. 如图所示，在竖直向下的磁感应强度为B 的匀强磁场中，两根光滑平行金属轨道MN 、PQ 固定在水平面内，相距为L ，电阻不计。

电阻为R 、质量为m 的金属导体棒ab 垂直于MN 、PQ 放在轨道上，与轨道接触良好。

轨道端点MP 间接有阻值为r 的电阻。

给导体棒ab 一个瞬时冲量，使导体棒获得速度v （v 平行于MN ）。

（1）定性画出此后导体棒ab 速度随时间变化v-t 的图像；
（2）接（1），在上述过程中导体棒ab 中产生的焦耳热；
（3）通过公式推导验证：当导体棒ab 速度为v 时，回路磁通量随时间的变化率
t
∆∆φ
等于BLv ，也等于将一个电子（电量为e ）从a 沿导体棒ab 移到b ，电子所受洛伦兹力沿导体棒ab
的分力对电子做的功W 与电子电量e 的比值
e
W 。

26. 如图，水平面内有一不计电阻的光滑金属导轨，MP 间接阻值R=2.0 的电阻，MN 与MP 的夹角为135°，PQ 与MP 垂直，MP 边长度小于0.1m 。

将质量m=0.10kg ，电阻不计的足够长直导体棒搁在导轨上，并与MP 平行。

棒与MN 、PQ 交点G 、H 间的距离L=0.4m 。

空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T 。

在外力作用下，棒由GH 处以一定的初速度向左做直线运动。

（1）若初速度v 1=3.0m/s ，求棒在GH 处所受安培力的功率P ；
（2）若初速度v 2=2.0m/s ，且此时棒的加速度a=1.0m/s 2
，方向向左。

求此时的外力F ； （3）若初速度v 3=1.0m/s ，且运动时回路中的电流强度始终与初始时的电流强度相等。

求棒向左移动距离0.2m 所需时间t 及该过程外力所做的功。

参考答案 I 卷
一、单项选择题（40分）
三、解答题（40分） 16. （1）0.1V （2）2m/s
17. （1）e=nBS ωsin ωt （2）E=22ωnBS ，P=22222)(2r R R S B n +ω （3）q=r R nBS
+
18. （1）h=g
l B mgR 442
2)( （2）Q=3mg l
II 卷
四、选择题（20分）
五、简答题（4分） 24. 略
六、计算题（26分） 25.（1）图略 （2）
2
1mv 2
（3）证明略 26. （1）0.18W （2）0.14N （3）0.15s ，0.153W。