安徽省安庆市九一六学校2020-2021学年高二物理下学期3月月考试题.doc

安徽省安庆市九一六学校2020-2021学年高二物理下学期3月月考试题

安徽省安庆市九一六学校2020-2021学年高二物理下学期3月月考试题

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11

安徽省安庆市九一六学校2020-2021学年高二物理下学期3月月考试题
一、 选择题(本题包括12小题，共48分.1～9小题只有一个选项正确，10～12小题有多个选项正确．每小题全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)
1．关于线圈自感系数的说法，错误的是(　 　)
A．自感电动势越大，自感系数也越大
B．把线圈中的铁芯抽出一些，自感系数减小
C．把线圈匝数增加一些，自感系数变大
D．电感是自感系数的简称
2.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，由图可知(　　)

A．在A、C时刻线圈处于中性面位置
B．在B、D时刻穿过线圈的磁通量为零
C．从A时刻到D时刻线圈转过的角度为π
D．若从0时刻到D时刻经过0.02 s，则在1 s内交变电流的方向改变100次
3.如图所示,两个单匝线圈a、b的半径分别为r和2r。圆形匀强磁场B的边缘恰好与a线圈重合,则穿过a、b两线圈的磁通量之比为(　　)

A.1∶1
B.1∶2
C.1∶4
D.4∶1
4.如图甲所示，单匝矩形线圈的一半放在具有理想边界的匀强磁场中，线圈轴线OO′与磁场边界重合。线圈按图示方向匀速转动。若从图示位置开始计时，并规定电流方向沿a→b→c→d→a为正方向，则线圈内感应电流随时间变化的图像是图乙中的(　　)

5.一交流电压的瞬时值表达式为u＝220 sin50πt( V)，下列判断正确的是(　　)
A．该交流电压的频率为50 Hz
B．t＝0.01 s时，该交流电压的瞬时值为55 V
C．直接用电压表测该交流电压，其示数为220 V
D．若将该交流电压加在阻值为2 kΩ的电阻两端，则电阻的发热功率为20 W
6.电容对交变电流影响的下列说法中，错误的是(　　)
A．交变电流能通过电容器
B．电容器具有通直流、阻交流的作用
C．电容器电容较小，它具有通高频、阻低频的作用
D．电容器的电容越大、交变电流的频率越高，电容器对交变电流的阻碍作用就越小
7.如图所示，L1和L2是高压输电线，甲、乙是两只互感器，若已知n1∶n2＝1 000∶1，n3∶n4＝1∶100，图中电压表示数为220 V，电流表示数为10 A，则高压输电线的送电功率为(　　)

A．2.2×103 W　　　 B．2.2×10－2 W
C．2.2×108 W D．2.2×104 W
8.如图所示，理想变压器的原线圈接在u＝220sin100πt(V)的交流电源上，副线圈接有R＝55 Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2∶1，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是(　　)

A．原线圈的输入功率为220 W
B．电流表的读数为1 A
C．电压表的读数为110 V
D．副线圈输出交流电的周期为50 s
9.如图所示，铜盘水平放置，磁场竖直向下穿过铜盘，图中a、b导线与铜盘的中轴线处在同一平面内，从上往下看铜盘沿逆时针方向匀速转动，下列说法正确的是(   )

A. 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
B.回路中电流方向不变，且b从导线流进灯泡，再从a导线流向旋转的铜盘
C.回路中有方向周期性变化的电流
D.回路中没有磁通量变化，没有电流
10.如图所示，在边长为a的等边三角形区域内有匀强磁场B，其方向垂直纸面向外.一个边长也为a的等边三角形导线框架正好与上述磁场区域的边界重合，当它以周期T绕其中心O点在纸面内匀速转动时，框架中产生感应电动势，若经框架转到图中的虚线位置，则在时间内( )

A.框架产生的平均感应电动势大小等于
B.框架产生的平均感应电动势大小等于
C.框架沿顺时针方向转动时感应电流方向为
D.框架沿逆时针方向转动时感应电流方向为
11.如图所示，蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴转动.从上向下看，当磁铁逆时针转动时，则( )

A.线圈将逆时针转动，转速与磁铁相同 B.线圈将逆时针转动，转速比磁铁小
C.线圈转动时将产生变化的电流 D.线圈转动时感应电流的方向始终是
12.图甲中的变压器为理想变压器，原线圈匝数n1与副线圈匝数n2之比为10∶1，变压器的原线圈接如图乙所示的正弦式交流电，电阻R1＝R2＝R3＝20 Ω和电容器C连接成如图甲所示的电路。其中，电容器击穿电压为8 V，各电表均为理想交流电表，开关S处于断开状态，则(　　)

A．电压表 V的读数为10 V
B．电流表 A的读数约为0.05 A
C．电阻R2上消耗的功率为2.5 W
D．若闭合开关S，电容器不会被击穿
二、填空题（每空2分，计16分）
13.一灵敏电流计，当电流从它的正接线柱流入时，指针向正接线柱一侧偏转.现把它与一个线圈串联，将磁铁从线圈上方插入或拔出，如图所示.请完成下列填空:

(1)图(甲)中灵敏电流计指针的偏转方向为_____.(填“偏向正极”或“偏向负极”)
(2)图(乙)中磁铁下方的极性是________.(填“N极”或“S极”)
(3)图(丙)中磁铁的运动方向是_________.(填“向上”或“向下”)
(4)图(丁)中线圈从上向下看的电流方向是__________.(填“顺时针”或“逆时针”)

14.一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象，如图甲所示。已知发电机线圈内阻为5.0 Ω，外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡，如图乙所示，则

(1)电压表的示数为 (2)电路中的电流方向每秒钟改变 次
(3)灯泡实际消耗的功率为 W
(4)发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为 J
三、判断题（共10小题，计20分；对的填A，错的填B）
15.涡流有热效应，但没有磁效应．( )
16.感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化．( )
17.动生电动势的产生与洛伦兹力无关．( )
18.线圈中电流变化越快，线圈中的自感系数越大．( )
19.矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，在中性面时，通过线圈的磁通量最大．( )
20.线圈每通过中性面一次，电流方向改变一次．( )
21.交流电压表的读数指的是交流电的有效值．( )
22.理想变压器正常工作时，原、副线圈中，每匝线圈中磁通量的变化率、交变电流的频率都相同．( )
23.当一段导线在磁场中做切割磁感线运动时，则导线中一定有感应电流．( )
24.磁感应强度越大，穿过闭合回路的磁通量也越大．( )
四、计算题(共2小题，共16分．解答应写出必要的文字说明，方程和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，在答案中必须明确写出数值和单位)
25.（8分）有一10匝正方形线框，边长为20 cm，线框总电阻为1 Ω，线框绕OO′轴以10π rad/s的角速度匀速转动，如图所示垂直于线框平面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.5 T。问：

(1)该线框产生的交变电流电动势最大值、电流最大值分别是多少？
(2)线框从图示位置转过60°时，感应电动势的瞬时值是多大？
(3)写出感应电动势随时间变化的表达式。

26.（8分）如图所示，两根相距为L＝1 m的足够长的平行光滑金属导轨，位于水平的xOy平面内，一端接有阻值为R＝6 Ω的电阻。在x>0的一侧存在垂直纸面向里的磁场，磁感应强度B只随t的增大而增大，且它们间的关系为B＝kt，其中k＝4 T/s。一质量为m＝0.5 kg的金属杆与金属导轨垂直，可在导轨上滑动，当t＝0时金属杆静止于x＝0处，有一大小可调节的外力F作用于金属杆，使金属杆以恒定加速度a＝2 m/s2沿x轴正向做匀加速直线运动。除电阻R以外其余电阻都可以忽略不计。求：当t＝4 s时施加于金属杆上的外力为多大。

参考答案
1.A
解析：自感系数的大小是由线圈的匝数、材料、粗细、有无铁芯等决定的，与电流大小、自感电动势大小无关，匝数越多，自感系数越大，有铁芯时，自感系数显著增大，故 A选项错误，B、C选项正确；同时，自感系数简称为电感，故D选项也正确。
2.D
解析：A、C时刻感应电流最大，线圈位置与中性面垂直，B、D时刻感应电流为零，线圈在中性面，此时磁通量最大。从A时刻到D时刻线圈转过角度为。若从0时刻到D时刻经过0.02 s，则T＝0.02 s，则在1 s内交变电流的方向改变×2＝100次，故D正确。
3.A
解析两个线圈的半径虽然不同,但是线圈内的匀强磁场的半径一样,则穿过两线圈的磁通量相同,故选项A正确。
答案A
4.A
解析：若从图示位置开始计时，在线圈转动90°的过程中，只有ab边切割磁感线，相当于向右切割，故感应电流的方向为a→d→c→b→a，为负方向，大小相当于半个线圈在磁场中转动，但还是正弦的形式，这一部分A、B的表示都是正确的；在线圈转动90°到180°的过程中，只有cd边切割磁感线，相当于向左切割，故感应电流的方向为a→d→c→b→a，为负方向，大小相当于半个线圈在磁场中转动，但还是正弦的形式，这一部分B项表示的方向是不正确的；再按同样的方法继续分析可以得到 A项是正确的。
5.C
解析：频率为：f＝＝25 Hz，故 A错误；t＝0.01 s时，u＝220sin50πt(V)＝220sin50π×0.01 V＝220 V，故B错误；电压表测量的电压有效值，则E＝＝220 V，故C正确；若将该交流电压加在阻值为2 kΩ的电阻两端，则电阻的发热功率为P＝＝ W＝24.2 W，故D错误。
6.B
解析：电容器“通交流、隔直流”，但对交流电有阻碍作用，电容越大，频率越高，容抗越小，所以选项A、C、D均正确。B错误。
7.C
解析：根据甲互感器可得，高压输电线的送电电压U＝U甲＝220 kV；根据乙互感器可得，送电电流I＝I乙＝1 000 A；所以高压输电线的送电功率P＝UI＝220 kV×1 000 A＝2.2×108 W，C正确。
8.B
解析：由交流电压的表达式可知，原线圈两端所加的电压最大值为220 V，故有效值为U1＝220 V，由＝，故副线圈电压的有效值U2＝110 V，故输出功率P2＝＝220 W，再由输入功率等于输出功率知，P1＝P2＝220 W, A项错误；根据欧姆定律知，I2＝＝2 A，＝得I1＝1 A，故电流表读数为1 A，所以B项正确；电压表的读数为有效值，即U2＝110 V，C项错误；由交流电压的表达式可知，ω＝100π(rad/s)，又T＝，解得T＝0.02 s，所以D项错误。
9.B
解析：根据右手定则判断，回路中电流方向不变，从b导线流进灯泡，再从a导线流进旋转的铜盘，故B正确.
10.AC
解析：根据对称性可知图中实线和虚线构成的两等边三角形所围的小三角形为等边三角形，小三角形的边长为，小三角形高为，则小三角形的面积为，根据法拉第电磁感应定律可得，，联立解得，A正确，B错误；当框架沿顺时针或逆时针方向转动时，穿过框架的磁通量减少，根据楞次定律可知，感应电流的方向均为，C正确，D错误.
11.BC
解析：当磁铁逆时针转动时，相当于磁铁不动而线圈顺时针旋转切割磁感线，线圈中产生大小和方向都变化的电流，故C正确，D错误；由楞次定律的推广含义可知，线圈将与磁铁同向转动，但转动的角速度一定小于磁铁转动的角速度，故A错误，B正确.
12.CD
解析：开关断开时，副线圈为R1和R2串联，电压表测量R2的电压，由图可知原线圈电压为100 V，所以副线圈电压为10 V，则电压表的读数是R2的电压为5 V≈7.07 V，故 A错误；由 A的分析可知，副线圈电流为I2＝＝ A＝0.25 A，所以原线圈电流为I1＝I2＝0.025 A，故B错误；电阻R1、R2上消耗的功率为P＝IR＝(0.25)2×20＝2.5 W，故C正确；当开关闭合时，R1与R3并联后和R2串联，电容器的电压为并联部分的电压，并联部分电阻为R并＝10 Ω，所以并联部分的电压为UC＝U2＝×10 V＝ V，最大值为×＝ V＜8 V，所以电容器不会被击穿，故D正确，故选CD。
13.答案：(1)偏向正极(2)S极(3)向上(4)顺时针
14.解析：电动势的有效值为E＝Em＝220 V，所以电流的有效值为I＝＝＝2.2(A)，所以电压表示数应为U＝2.2×95＝209(V)，交流电的频率为f＝＝50 Hz，每个周期内电流方向改变2次，故每秒钟内电流方向改变100次，灯泡实际消耗的功率为P灯＝I2R＝2.22×95.0 W＝459.8 W，发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q＝I2rt＝2.22×5.0×1 J＝24.2 J。
15-19BAB BA
20-24AAABB

25. 答案：(1)6.28 V　6.28 A　(2)5.44 V
(3)e＝6.28sin10πt(V)
解析：(1)交变电流电动势最大值为Em＝nBSω＝10×0.5×0.22×10π V＝6.28 V，电流的最大值为Im＝Em/R＝6.28 A
(2)线框转过60°时，感应电动势E＝Emsin60°＝5.44 V
(3)由于线框转动是从中性面开始计时的，所以瞬时值表达式为e＝Emsinωt＝6.28sin10πt(V)

26.答案：513 N
解析：t＝4 s时，金属杆移动的位移x＝at2＝×2×16 m＝16 m，此时的速度v＝at＝2×4 m/s＝8 m/s。
切割产生的动生电动势E1＝BLv＝ktLv＝4×4×1×8 V＝128 V。
磁场变化产生的感生电动势E2＝Lx＝4×1×16 V＝64 V。
根据楞次定律和右手定则知，两个电动势的方向相同，则总电动势E＝E1＋E2＝192 V。
则感应电流的大小I＝＝ A＝32 A，
根据牛顿第二定律得，F－BIL＝ma，解得F＝BIL＋ma＝4×4×32×1＋0.5×2 N＝513 N。