河北省邢台市第八中学学年高二下学期第一次月考物理试题.docx
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河北省邢台市第八中学学年高二下学期第一次月考物理试题
2018-2109年度邢台市第八中学第二学期第一次月考高二物理试卷
考试范围:
选修3-2;考试时间:
90分钟;
评卷人
得分
一、选择题(1-10题为单选题,每题4分共40分)
1、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.下列说法不正确的是( )
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
2、如图所示,线圈两端与电阻相连构成闭合回路,在线圈上方有一竖直放置的条形磁铁,磁铁的N极朝下.在磁铁的N极向下靠近线圈的过程中( )
A.通过电阻的感应电流方向由a到b,线圈与磁铁相互排斥
B.通过电阻的感应电流方向由b到a,线圈与磁铁相互排斥
C.通过电阻的感应电流方向由a到b,线圈与磁铁相互吸引
D.通过电阻的感应电流方向由b到a,线圈与磁铁相互吸引
3、如图所示,匀强磁场与圆形导体环平面垂直,导体ef与环接触良好,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、如图所示,匀强磁场中有两个导体圆环a、b,磁场方向与圆环所在平面垂直.磁感应强度B随时间均匀增大.两圆环半径之比为2∶1,圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb,不考虑两圆环间的相互影响.下列说法正确的是( )
A.Ea∶Eb=4∶1,感应电流均沿逆时针方向
B.Ea∶Eb=4∶1,感应电流均沿顺时针方向
C.Ea∶Eb=2∶1,感应电流均沿逆时针方向
D.Ea∶Eb=2∶1,感应电流均沿顺时针方向
5、如图所示,a、b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成,匝数均为10匝,边长la=3lb,图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,且磁感应强度随时间均匀增大,不考虑线圈之间的相互影响,则( )
A.两线圈内产生顺时针方向的感应电流
B.a、b线圈中感应电动势之比为9∶1
C.a、b线圈中感应电流之比为3∶4
D.a、b线圈中电功率之比为3∶1
6、线圈在匀强磁场中匀速转动产生交变电流的图象如图所示,由图象可知( )
A.在t1、t3时刻线圈处于中性面位置
B.在t2、t4时刻穿过线圈的磁通量为零
C.从t1时刻到t4时刻线圈转过的角度为π
D.若从0时刻到t4时刻经过0.02s,则在1s内交流电的方向改变100次
7.长直导线与矩形线框abcd处在同一平面中静止不动,如图甲所示.长直导线中通以大小和方向都随时间做周期性变化的电流,i-t图象如图乙所示.规定沿长直导线向上的电流为正方向.关于最初一个周期内矩形线框中感应电流的方向,下列说法正确的是( )
A.由顺时针方向变为逆时针方向
B.由逆时针方向变为顺时针方向
C.由顺时针方向变为逆时针方向,再变为顺时针方向
D.由逆时针方向变为顺时针方向,再变为逆时针方向
8、如图所示,一正方形线圈的匝数为n,边长为a,线圈平面与匀强磁场垂直,且一半处在磁场中.在Δt时间内,磁感应强度的方向不变,大小由B均匀地增大到2B.在此过程中,线圈中产生的感应电动势为( )
A.
B.
C.
D.
9、2.穿过某线圈的磁通量随时间变化的关系如图1所示,在下列几段时间内,线圈中感应电动势最小的是( )
A.0~2s B.2~4s
C.4~5sD.5~10s
10.如图5所示,闭合导线框abcd的质量可以忽略不计,将它从图中所示的位置匀速拉出匀强磁场。
若第一次用0.3s时间拉出,拉动过程中导线ab所受安培力为F1,通过导线横截面的电荷量为q1;第二次用0.9s时间拉出,拉动过程中导线ab所受安培力为F2,通过导线横截面的电荷图5
量为q2,则( )
A.F1<F2,q1<q2B.F1<F2,q1=q2
C.F1=F2,q1<q2D.F1>F2,q1=q2
评卷人
得分
二、不定项选择题(共8分)
11、相距较近的a、b线圈,要使b线圈中产生图示I方向的电流,可采用的办法有( )
A.闭合K瞬间B.闭合K后把R的滑动片向右移动
C.闭合K后把b向a靠近D.闭合K后把a中铁芯从左边抽出
12.如图所示,匀强磁场的方向垂直于电路所在平面,导体棒ab与电路接触良好.当导体棒ab在外力F作用下从左向右做匀加速直线运动时,若不计摩擦和导线的电阻,整个过程中,灯泡L未被烧毁,电容器C未被击穿,则该过程中( )
A.感应电动势将变大B.灯泡L的亮度变大
C.电容器C的上极板带负电D.电容器两极板间的电场强度将减小
评卷人
得分
三、计算题(本大题共5个大题,共52分)
13.如图7(a)所示,一个500匝的线圈的两端跟R=99Ω的电阻相连接,置于竖直向下的匀强磁场中,线圈的横截面积是20cm2,电阻为1Ω,磁场的磁感应强度随时间变化的图像如图7(b)所示。
求磁场变化过程中通过电阻R的电流为多大。
图7
14、
固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动.t=0时,磁感应强度为B0,此时MN到达的位置恰好使MDEN构成一个边长为l的正方形.为使MN棒中不产生感应电流,从t=0开始,磁感应强度B应怎样随时间t变化?
请推导这种情况下B与t的关系式.
15.如图所示,边长为L的正方形线圈一半处在有右边界的无限大的匀强磁场中,磁感应强度为B.线圈平面与磁场垂直.现使线圈以左边为轴转动,求分别转过60°、90°、180°、360°时磁通量的变化.
16.如图所示,足够长的U型光滑导体框架的两个平行导轨间距为L,导轨间连有定值电阻R,框架平面与水平面之间的夹角为θ,不计导体框架的电阻.整个装置处于匀强磁场中,磁场方向垂直于框架平面向上,磁感应强度大小为B.导体棒ab的质量为m,电阻不计,垂直放在导轨上并由静止释放,重力加速度为g.求:
(1)导体棒ab下滑的最大速度;
(2)导体棒ab以最大速度下滑时定值电阻消耗的电功率
17.(12分)如图所示,在磁感应强度为B的水平方向的匀强磁场中竖直放置两平行导轨,磁场方向与导轨所在平面垂直.导轨上端跨接一阻值为R的电阻(导轨电阻不计).两金属棒a和b的电阻均为R,质量分别为ma=2×10-2kg和mb=1×10-2kg,它们与导轨相连,并可沿导轨无摩擦滑动.闭合开关S,先固定b,用一恒力F向上拉a,稳定后a以v1=10m/s的速度匀速运动,此时再释放b,b恰好能保持静止,设导轨足够长,取g=10m/s2.
(1)求拉力F的大小;
(2)若将金属棒a固定,让金属棒b自由下滑(开关仍闭合),求b滑行的最大速度v2;
(3)若断开开关,将金属棒a和b都固定,使磁感应强度从B随时间均匀增加,经0.1s后磁感应强度增到2B时,a棒受到的安培力正好等于a棒的重力,求两金属棒间的距离h.
2018-2109年度邢台市第八中学第二学期第一次月考
参考答案
一、单选题
1.【解析】选B.奥斯特发现的电流的磁效应表明了电能生磁,A正确.欧姆定律描述了电流与电阻、电压或电动势之间的关系,焦耳定律才揭示了热现象与电现象间的联系,B错误、D正确.法拉第发现的电磁感应现象表明了磁能生电,C正确.故选B.
2. 【解析】选B.根据楞次定律,感应电流的方向总是阻碍磁通量的变化,因此阻碍条形磁铁的下落,即来拒去留,同名磁极相互排斥,所以线圈上端为N极,根据安培定则判断线圈电流方向向下,线圈下端为正极,上端为负极,电流方向从下端经b经电阻经过a回到线圈负极,B对.
3.【解析】选D.由右手定则知ef上的电流由e→f,故右侧的电流方向为逆时针,左侧的电流方向为顺时针,选D.
4.【解析】选B.由法拉第电磁感应定律E=
=
πr2,
为常数,E与r2成正比,故Ea∶Eb=4∶1.磁感应强度B随时间均匀增大,故穿过圆环的磁通量增大,由楞次定律知,感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反,垂直纸面向里,由安培定则可知,感应电流均沿顺时针方向,故B项正确.
5.【解析】选B.由于磁感应强度随时间均匀增大,则根据楞次定律知两线圈内产生的感应电流方向皆沿逆时针方向,则A项错误;根据法拉第电磁感应定律E=N
=NS
,而磁感应强度均匀变化,即
恒定,则a、b线圈中的感应电动势之比为
=
=
=9,故B项正确;根据电阻定律R=ρ
,且L=4Nl,则
=
=3,由闭合电路欧姆定律I=
,得a、b线圈中的感应电流之比为
=
·
=3,故C项错误;由功率公式P=I2R知,a、b线圈中的电功率之比为
=
·
=27,故D项错误.
6.【解析】选D.t1、t3时刻感应电流最大,线圈位置与中性面垂直,t2、t4时刻感应电流为零,线圈在中性面,磁通量最大.从t1时刻到t4时刻线圈转过的角度为3π/2.从0时刻到t4时刻经过0.02s,则T=0.02s,在1s内交流电的方向改变100次.
7.【解析】选D.将一个周期分为四个阶段,对全过程的分析列表如下:
时间段
长直导线中电流
线框中磁通量
感应电流的磁场
感应电流方向
0~T/4
向上,逐渐变大
向纸里、变大
垂直纸面向外
逆时针方向
T/4~T/2
向上,逐渐变小
向纸里、变小
垂直纸面向里
顺时针方向
T/2~3T/4
向下,逐渐变大
向纸外、变大
垂直纸面向里
顺时针方向
3T/4~T
向下,逐渐变小
向纸外、变小
垂直纸面向外
逆时针方向
看上表的最后一列,可知选项D正确.
8.【解析】选B.线圈中产生的感应电动势E=n
=n·
·S=n·
·
=
,选项B正确.
9.解析:
图像斜率越小,表明磁通量的变化率越小,感应电动势也就越小。
答案:
D
10.解析:
由于线框在两次拉出过程中,磁通量的变化量相等,即ΔΦ1=ΔΦ2,而通过导线横截面的电荷量q=N
,得q1=q2;由于两次拉出所用时间Δt1<Δt2,则所产生的感应电动势E1>E2,闭合回路中的感应电流I1>I2,又安培力F=BIl,可得F1>F2,故选项D正确。
二、实验题
11.【解析】选AC.由流经a螺线管的电流方向,用右手螺旋定则判定出a螺线管左边为S极,右边为N极,a螺线管内的磁场方向向右,由b螺线管的电流方向判断出感应电流的磁场方向向左,原磁场方向与感应电流的磁场方向相反,根据楞次定律,感应电流的磁场方向总是阻碍引起感应的磁场方向,即“增反减同”,可知a中的电流增加,使a螺线管的磁性增强,为了使a中电流增加,则闭合K瞬间a中电流增加,故A选项正确;闭合K后把R的滑动片向右移动a中电流减少,故B选项错误;闭合K后把b向a靠近,则磁场增强,故C选项正确;闭合K后把a中铁芯从左边抽出则磁性减弱,故D选项错误.
12.【解析】选AB.当导体棒从左向右做匀加速直线运动时,根据E=BLv,则感应电动势变大,灯泡L的亮度变大,选项A、B正确;由右手定则,电容器C的上极板带正电,电容器两极板间的电场强度将增大,选项C、D错误.
三、计算题
13.解析:
由题图(b)知,线圈中磁感应强度B均匀增加,其变化率
=
T/s=10T/s,由法拉第电磁感应定律得线圈中产生的感应电动势为E=n
=n
S=500×10×20×10-4V=10V,由闭合电路欧姆定律得通过电阻R的电流大小为I=
=
A=0.1A。
答案:
0.1A
14【解析】要使MN棒中不产生感应电流,应使穿过线圈平面的磁通量不发生变化(2分)
在t=0时刻,穿过线圈平面的磁通量
Φ1=B0S=B0l2(3分)
设t时刻的磁感应强度为B,此时磁通量为
Φ2=Bl(l+vt)(3分)
由Φ1=Φ2得B=
.(4分)
【答案】B=
15.【解析】设原磁通量为正值,则有
Φ0=BS=
BL2(2分)
当转过60°、90°、180°、360°时,磁通量分别为
Φ1=
BL2(1分)
Φ2=0(1分)
Φ3=-BL2(1分)
Φ4=
BL2(1分)
故ΔΦ1=Φ1-Φ0=0(1分)
ΔΦ2=Φ2-Φ0=-
BL2(1分)
ΔΦ3=-BL2-
BL2=-
BL2(1分)
ΔΦ4=
BL2-
BL2=0.(1分)
【答案】0 -
BL2 -
BL2 0
16.【解析】
(1)当导体棒受力平衡时,它下滑的速度达到最大;设最大速度为vm,则导体棒在沿斜面方向共受到两个力的作用:
重力沿斜面的分力,安培力;故它们存在二力平衡的关系:
mgsinθ=BIL,(2分)
而电流I=
=
,(2分)
代入上式得vm=
.(2分)
(2)法一:
定值电阻消耗的电功率就是安培力做功的功率大小,
故P=F安·vm=mgsinθ·vm=
;(6分)
法二:
也可以通过电流求电功率
P=I2R=
×R=
=
×
=
.(6分)
【答案】
(1)
(2)
17.[导学号26020048] 【解析】
(1)a棒匀速运动,F=mag+BIaL(1分)
b棒静止Ib=
mbg=
(1分)
F=mag+2mbg=0.4N.(1分)
(2)当a匀速运动时Ea=BLv1
Ia=
,BIaL=2BIbL=2mbg(1分)
解得v1=
①(1分)
当b匀速运动时:
mbg=BI′L=
(1分)
v2=
②(1分)
①②式联立得v2=5m/s.(1分)
(3)E=
=
=
I=
,2BIL=mag(2分)
由①式得R=
(1分)
得h=
m.(1分)
【答案】
(1)0.4N
(2)5m/s (3)
m
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