2020年贵州省铜仁市德江县高二(下)期中物理试卷

期中物理试卷
题号一二三四五总分
得分
一、单选题（本大题共5小题，共30.0分）
1.如图所示，甲、乙两图是两个与匀强磁场垂直放置的金属
框架，乙图中除了一个电阻极小、自感系数为L的线圈外，
两图其他条件均相同．如果两图中AB杆均以相同初速度、
相同加速度向右运动相同的距离，外力对AB杆做功的情
况是（）
A. 甲图中外力做功多
B. 两图中外力做功相等
C. 乙图中外力做功多
D. 无法比较
2.如图所示，金属棒AB原来处于静止状态（悬挂）。

由
于CD棒的运动，导致AB棒向右摆动，则CD棒（）
A. 向右平动
B. 向左平动
C. 向里平
动 D. 向外平动
3.交变电流电压的有效值为6V，它和电阻R1、R2及电容器C、
电压表一起连接成如图所示的电路，图中电压表的读数为U1，
为了保证电容器C不被击穿，电容器的耐压值为U2，电容器
在电路中正常工作，则（）
A. U1=6V U2=6 V
B. U1=6 V U2=3V
C. U1=6V U2≥6V
D. U1=6 V U2≥6V
4.如图所示，甲是闭合铜线框，乙是有缺口的铜线框，丙是闭合的塑料线框，它们的
正下方都放置一薄强磁铁，现将甲、乙、丙拿至相同高度H处同时释放（各线框下落过程中不翻转），则以下说法正确的是（）
A. 三者同时落地
B. 甲、乙同时落地，丙后落地
C. 甲、丙同时落地，乙后落地
D. 乙、丙同时落地，甲后落地
5.如图所示，内壁光滑，水平放置的玻璃圆环内，有一直径略
小于环口径的带正电的小球，以速率v0沿逆时针方向匀速圆
周运动．若在此空间突然加上方向竖直向上，磁感应强度B
随时间成正比增加的变化磁场，设运动过程中小球带电量不
变，那么（）
A. 小球对玻璃环的压力一定不断增大
B. 小球受到的磁场力一定不断增大
C. 小球先沿逆时针方向减速运动，过一段时间后沿顺时针方向加速运动
D. 磁场力对小球先做负功，后做正功
二、多选题（本大题共3小题，共18.0分）
6.自然界的电、热和磁等现象都是相互联系的，很多物理学家为寻找它们之间的联系
做出了贡献。

下列说法正确的是（）
A. 奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系
B. 欧姆发现了欧姆定律，说明了热现象和电现象之间存在联系
C. 法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系
D. 焦耳发现了电流的热效应，定量给出了电能和热能之间的转换关系
7.如右图所示，光滑固定导轨M、N水平放置，两根导体
棒P、Q平行放于导轨上，形成一个闭合回路．当一条
形磁铁N极朝下从高处下落接近回路时（）
A. P、Q将互相靠扰
B. 产生的电
流方向从Q到P
C. 磁铁的加速度仍为g
D. 磁铁的加速度小于g
8.图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁
场，A为交流电流表．线圈绕垂直于磁场方向的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动．从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示．以下判断正确的是（）
A. 电流表的示数为10A
B. 线圈转动的角速度为50πrad/s
C. 0.01s时线圈平面与磁场方向平行
D. 0.02s时电阻R中电流的方向自右向左
三、实验题（本大题共1小题，共16.0分）
9.某同学利用如图所示的电路测量一微安表（量程为100μA，
内阻为几千Ω）的内阻，可使用的器材有：两个电阻箱R A
（最大阻值为99999.9Ω）和R B（最大阻值为9999.9Ω）；电
源E（电动势约为1.5V，内阻不计）：单刀开关S1和S2，完
成下列实验步骤中的填空：
①为了保护微安表，开始时将电阻箱A的阻值调至最大；
②闭合S1，断开S2，逐步减小电阻箱A的阻值，使微安表满偏，此时电阻箱A的
读数为12000.6Ω；
③断开S1，将电阻箱A的读数调整为4000.2Ω，将电阻箱B的阻值调至______（选
填“最大”或“最小”），再闭合S1和S2，然后调整电阻箱B的阻值，使微安表重新达到满偏，这时电阻箱A两端的电压与②中相比______（选填“改变”或“不变）；
④此时电阻箱B的读数为1450.6Ω，则由此可知待测微安表的内阻为______Ω，电
源的电动势为______V（电动势的结果保留三位有效数字）。

四、计算题（本大题共3小题，共32.0分）
10.如图所示，一小型发电机内有n=100匝矩形线圈，线圈
面积S=0.10m2，线圈电阻可忽略不计．在外力作用下矩
形线圈在B=0.10T匀强磁场中，以恒定的角速度ω=100πrad/s绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，发电机线圈两端与R=100Ω的电阻构成闭合回路．求：（1）线圈转动时产生感应电动势的最大值；
（2）从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过90°角的过程中通过电阻R横截面的电荷量；
（3）线圈匀速转动10s，电流通过电阻R产生的焦耳热．（计算结果保留二位有效数字）
11.如图甲所示，在周期性变化的匀强磁场区域内有垂直于磁场的半径为r=1m、电阻
为R=3.14Ω的金属圆形线框，当磁场按图乙所示规律变化时，线框中有感应电流产生．
（1）在图丙中画出感应电流随时间变化的i-t图象（以逆时针方向为正）；
（2）求出线框中感应电流的有效值．
12.如图所示，间距L=1.0m，电阻不计的足够长平行光滑金属导轨水平放置，导轨左
端用一阻值为R=0.6Ω的电阻连接，导轨上横跨一根质量为m=0.2kg，电阻也为r=0.2Ω的金属棒ab，金属棒与导轨接触良好，整个装置处于竖直向上，磁感应强度为B=0.4T的匀强磁场中，金属棒在水平向右的恒力F=2N的作用下由静止开始向右运动，金属棒向右运动8.0m达到最大速度，重力加速度g=10m/s2．求：
（1）导体棒运动的最大速度；
（2）金属棒从静止开始运动到最大速度的过程中安培力做的功．
五、作图题（本大题共1小题，共4.0分）
13.在探究产生感应电流条件的实验中，实验室给提供了下列器材：电源、开关、电流
表、大小螺线管、铁芯、滑动变阻器、导线若干，如图所示。

请按照实验的要求连好实验电路。

答案和解析
1.【答案】A
【解析】解：乙图中有线圈，要减缓电流的增加，安培力要小于甲图中的安培力，则甲
图克服安培力做功大于乙图克服安培力做功，根据动能定理得：W-W安=mv2-0，因为导
体AB以相同的加速度向右做匀加速直线运动，通过的位移相等，则末动能相等。

所以甲图外力做功大于乙图外力做功。

故A正确，BCD错误。

故选：A。

明确线圈的阻碍作用，由于乙图中有线圈，要减缓电流的增加，安培力要小于甲图中的安培力，根据动能定理判断外力做功的大小．
解决本题的关键知道线圈会缓解电流的增加，乙图中安培力要小于甲图中的安培力，然后根据动能定理求解，本题也可以分析拉力的大小，因乙中电流较小，故乙受到的安培力较小，因加速度相同，故甲中拉力大于乙中拉力，再根据功的公式可明确拉力做功情况．
2.【答案】D
【解析】解：A、若CD棒水平向右运动或水平向左平动，则运动方向与磁场方向平行，没有感应电流产生，则AB棒不会受安培力作用，不会运动，故AB错误；
C、若CD棒垂直纸面向里平动，由右手定则判断感应电流由A到B，由左手定则判断AB受力向左，则AB将向左摆动，与题干不符，故C错误；
D、若CD棒垂直纸面向外平动，由右手定则判断感应电流由B到A，由左手定则判断AB受力向右，则AB将向右摆动，故D正确；
故选：D。

由右手定则判断选项中CD棒运动情况产生的电流方向，然后由左手定则判断AB受安培力的方向，看其受力与题干中的运动情况是否相符。

本题考查左手定则和右手定则的灵活应用，判断电流的方向用右手定则，判断力的方向用左手定则。

3.【答案】D
【解析】解：交流电源的电压是6V，而电压表测量的是交流电的有效值，则电压表的示数为U1=6V；
因正弦式交流电的最大值是有效值的倍，则知电压的最大值为6V，
所以电容器要能正常工作，其耐压值必须不低于6V，即U2＞6V．故D正确，ABC 错误。

故选：D。

正弦式交流电的最大值是有效值的倍．电容器C的耐压值是电容器所能承担的最大电压．
本题考查交流电的有效值和最大值的性质，要注意在交流电路中，电容器的耐压值要大于交流电的最大值的大小，而不是交流电的有效值的大小，而电表测量值即为有效值．4.【答案】D
【解析】解：甲是闭合铜线框，乙是有缺口的铜线框，丙是闭合的塑料线框，它们的正下方都放置一薄强磁铁，现将甲、乙、丙拿至相同高度H处同时释放，
穿过甲线框的磁通量发生变化，产生感应电流，铜线框在下落过程中受到向上的安培力作用，线框受到的合外力小于重力，线框向下运动的加速度小于重力加速度，
乙线框不闭合，线框下落时产生感应电动势，但没有感应电流，线框不受安培力作用，线框做自由落体运动，加速度等于重力加速度，
丙是塑料线框，线框中不产生感应电流，线框做自由落体运动，加速度等于重力加速度，由于甲、乙、丙的位移相等，初速度都为零，甲的加速度小于乙、丙的加速度，乙、丙加速度相等，因此乙、丙同时落地，甲后落地；
故选：D。

穿过闭合回路的磁通量发生变化时，闭合回路会产生感应电流，电流在磁场受到安培力作用，根据感应电流产生的条件与环的受力情况分析答题．
本题考查了线圈落地的先后顺序问题，知道感应电流产生条件、对线框受力分析、比较出线框的加速度即可正确解题．
5.【答案】C
【解析】解：磁感应强度竖直向上，B随时间成正比增加，由楞次定律可知，变化的磁场产生的感生电场沿顺时针方向；
小球带正电，小球所受电场力沿顺时针方向，与小球的运动方向相反，小球做减速运动，当小球速度减小到零后，小球沿顺时针方向加速运动，速度又不大增加；
A、小球在水平面内做圆周运动，环对小球的弹力与小球所受的洛伦兹力提供向心力，小球做逆时针减速运动时，洛伦兹力与向心力方向相反，则环对小球的弹力减去洛伦兹力等于向心力，当小球速度为0时，向心力和洛伦兹力均为0，则环对小球的弹力为0，即小球对玻璃环的压力减小了，故A错误；
B、由于小球的速度先减小后增大，由洛伦兹力公式f=qvB可知，小球受到的磁场力先减小后增大，故B错误；
C、小球先沿逆时针方向减速运动，过一段时间后沿顺时针方向加速运动，故C正确；
D、洛伦兹力始终与小球的运动方向垂直，磁场力对小球不做功，故D错误；
故选：C。

变化的磁场产生感生电场，由楞次定律判断出感生电场方向，然后判断带电小球受到的电场力方向，判断小球的运动性质，然后判断小球对环的压力如何变化，判断小球受到的磁场力如何变化．
本题考查了楞次定律的应用，由楞次定律判断出感生电场的方向，是正确解题的前提与关键；根据感生电场方向判断出带电小球受力方向，即可正确解题．
6.【答案】ACD
【解析】解：A、奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系，故A正确；
B、欧姆发现了欧姆定律，说明了流过导体的电流与导体两端的电压、导体的电阻之间的联系；焦耳发现了焦耳定律，说明了热现象和电现象之间存在联系。

故B错误；
C、法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系，故C正确；
D、焦耳发现了电流的热效应，定量给出了电能和热能之间的转换关系，故D正确；
故选：ACD。

根据物理学史和常识解答，记住著名物理学家的主要贡献即可。

本题考查物理学史，是常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，这也是考试内容之一。

7.【答案】AD
【解析】解：A、当一条形磁铁从高处下落接近回路时，穿过回路的磁通量增加，根据楞次定律：感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化，可知，P、Q将互相靠拢，回路的面积减小一点，使穿过回路的磁场减小一点，起到阻碍原磁通量增加的作用。

故A正确；
B、根据楞次定律可知，由于原磁场向向增大，则感应电流的磁场向上，由安培定则可
知，感应电流为P到Q，故B错误；
C、D、由于磁铁受到向上的磁场力作用，所以合力小于重力，磁铁的加速度一定小于g。

故C错误，D正确。

故选：AD。

当一条形磁铁从高处下落接近回路时，穿过回路的磁通量增加，根据楞次定律：感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化，分析导体的运动情况．
本题直接用楞次定律判断电流方向和电磁感应现象中导体的运动方向，抓住导体总是反抗原磁通量的变化是关键．
8.【答案】AC
【解析】解：A、由题图乙可知交流电电流的最大值是A，周期T=0.02s，由于电流表的示数为有效值，故示数I==10A，选项A正确；
B、角速度==100π rad/s，选项B错误；
C、0.01s时线圈中的感应电流达到最大，感应电动势最大，则穿过线圈的磁通量变化最快，磁通量为0，故线圈平面与磁场方向平行，选项C正确；
D、由楞次定律可判断出0.02s时流过电阻的电流方向自左向右，选项D错误。

故选：AC。

由题图乙可知交流电电流的最大值、周期，电流表的示数为有效值，感应电动势最大，则穿过线圈的磁通量变化最快，由楞次定律可判断出0.02s时流过电阻的电流方向．
本题是2013年的高考题，考查的知识点较多，难度不大．
9.【答案】最小不变2901.2 1.45
【解析】解：③只闭合S1时，R A=12000.6Ω时，电流表满偏，则有：E=I m（R A+Rμ），再闭合S1和S2，且电阻箱调到RA′=4000.2Ω时，电阻减小，则其两端的电压减小，则电流表两端的电压增大，则只能减小R B两端的电压，则R B应调到最小。

由于仍然要使电流表满偏，所以电流表两端的电压不变。

④上述两种情况下，由于电流表均是满偏，所以有：只闭合S1时，R A=12000.6Ω时，电流表满偏，则有：E=I m（R A+Rμ），再闭合S1和S2时，E=（I m+）R A′+I m Rμ（此式
中R A′=4000.2Ω、R B=1450.6Ω、I m=100×10-6A）联立以上几式求得：Rμ=2901.2Ω，
E=1.49V。

故答案为：③最小，不变；④2901.2，1.49
①根据实验方法确定R1选择阻值较小或较大的滑动变阻器；②为了保护微安表，分析滑片C开始应处的位置；
③接通S2前后，微安表的示数保持不变，由此分析电势高低；④根据闭合电路欧姆定律和串并联电路中各种关系求出电流表的阻值和电源电动势。

对于实验题，要弄清楚实验目的、实验原理以及数据处理、误差分析等问题，一般的实验设计、实验方法都是根据教材上给出的实验方法进行拓展，延伸，所以一定要熟练掌握教材中的重要实验。

对于实验仪器的选取一般要求满足安全性原则、准确性原则和操作方便原则。

10.【答案】解：（1）当线圈与磁感线平行时，线圈中感应电动势的最大值，则
为E m=nBSω=3.1×102V
（2）设从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过90°角所用时间为△t，
线圈中的平均感应电动势=n
通过电阻R的平均电流
在△t时间内通过电阻横截面的电荷量Q==1.0×10-2C，
（3）矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生正弦交变电流，电阻两端电压的有效值
经过t=10s电流通过电阻产生的焦耳热Q热=
解得Q热=4.9×103J．
【解析】正弦式电流给灯泡供电，电压表显示是电源电压的有效值，要求电路中灯泡的电流或功率等，均要用正弦式电流的有效值．而求有效值方法：是将交流电在一个周期内产生热量与将恒定电流在相同时间内产生的热量相等，则恒定电流的值就是交流电的有效值．通过横截面的电荷量则需要用交流电的平均值，而电器的耐压值时则交流电的最大值．
当线圈与磁场相平行时，即线圈边框正好垂直切割磁感线，此时产生的感应电动势最大．求电荷量时，运用交流电的平均值，求产生的热能时，用交流电的有效值．11.【答案】解：（1）由法拉第电磁感应定律知：
E=
i=
0-1S内，i1==2A，根据楞次定律得方向逆时针，为正；
1-3S内，i2=1A，方向顺时针，为负
故感应电流随时间变化的图象如图所示
（2）根据电流的热效应知：R•+R•=I2R•T
解得：I=A=1.41A
答：（1）如上图所示．
（2）线框中感应电流的有效值A．
【解析】（1）当线圈的磁通量发生变化时，线圈中才会产生感应电动势，从而形成感应电流；根据楞次定律判断感应电流的方向．
（2）根据有效值的定义求解．取一个周期时间，将交流与直流分别通过相同的电阻，若产生的热量相同，直流的电流值，即为此交流的有效值．
感应电流的方向由楞次定律来确定，而其大小是由法拉第电磁感应定律结合闭合电路殴姆定律来算得的．
对于非正弦式电流可根据有效值的定义求解有效值．常见题型，要熟练掌握．
12.【答案】解：（1）导体棒达到最大速度v m时做匀速直线运动，则有：F=BIL…①导体棒产生的感应电动势为：E=BLv m…②
闭合回路中的电流为：…③
由①②③解得：v m=10m/s…④
（2）由动能定理得：Fx+W安=-0…⑤
由④⑤解得：W安=-6J
答：（1）导体棒运动的最大速度为10m/s；
（2）金属棒从静止开始运动到最大速度的过程中安培力做的功为-6J．
【解析】（1）对金属棒进行受力分析，当金属棒达到最大速度后做匀速运动，根据平衡条件可求得最大速度；
（2）对全过程分析，由动能定理求出安培力所做的功；
金属棒在运动过程中克服安培力做功，把金属棒的动能转化为焦耳热，在此过程中金属棒做加速度减小的减速运动；对棒进行受力分析同时进行能量转化规律分析，从而利用动能定理和牛顿第二定律等规律分析求解即可．
13.【答案】解：大螺线管和电流表组成闭合电路；带铁芯的小螺线管、滑动变阻器、电源、开关组成闭合回路。

如图所示。

答：如上图所示。

【解析】探究电磁感应现象实验电路分两部分，电源、开关、滑动变阻器、原线圈组成闭合电路，检流计与副线圈组成另一个闭合电路。

当通过闭合电路磁通量发生变化时，会产生感应电流。

知道探究电磁感应现象的实验有两套电路，这是正确连接实物电路图的前提与关键。

对于该实验，要明确实验原理及操作过程。