济宁一中2013-2014学年度第二学期高二年级期中考试物理试题.doc

济宁市第一中学2013—2014学年度第二学期高二年级期中模块检测
物理试题
本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。满分100分，时间90分钟
第Ⅰ卷(选择题　共48分)
一、选择题(共12小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项符合题目要求，有些小题有多个选项符合题目要求，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．电磁学的成就极大地推动了人类社会的进步。下列说法正确的是(　　)
A．甲图中，法拉第通过实验研究，总结出电磁感应现象中感应电流方向的规律
B．乙图电路中，开关断开瞬间，灯泡会突然闪亮一下，并在开关处产生电火花
C．丙图中，在真空冶炼中，可以利用高频电流产生的涡流冶炼出高质量的合金
D．丁图中，奥斯特通过实验研究，发现了电流周围存在磁场

（第1题图）

物理试卷第2页（共8页）
物理试卷第1页（共8页）
2．如图所示为两个互感器，在图中圆圈内a、b表示电表，已知电压比为100：1，电流比为10：1，电压表的示数为220V，电流表的示数为10A，则(　　)
A．a为电流表，b为电压表 B．a为电压表，b为电流表
C．线路输送电功率是2200W D．线路输送电功率是2.2×106W

（第3题图）
（第2题图）

3．如图所示，L是一个带铁芯的线圈，R为纯电阻，两条支路直流电阻阻值相等，那么在接通和断开电键的瞬间，电流表的读数大小关系是(　　)
A．I1I2′　　　B．I1I2　I1′＝I2′ D．I1＝I2　I1′的匝数比n1 ∶n2＝6 ∶1，副线圈两端接三条支路，每条支路上都接有一只灯泡，电路中L为电感线圈，C为电容器，R为定值电阻。当原线圈两端接有如图乙所示的交流电时，三只灯泡都能发光。如果加在原线圈两端的交流电的最大值保持不变，而将其频率变为原来的2倍，则对于交流电的频率改变之后与改变前相比，下列说法中正确的是(　　)

（第5题图）

A．副线圈两端的电压有效值均为216V B．副线圈两端的电压有效值均为6V
C．灯泡Ⅰ变亮 D．灯泡Ⅲ变亮

6．有一理想变压器的原线圈连接一只交流电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q调节，如图所示，在副线圈两输出端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，在原线圈上加一电压为U的交流电，则(　　)
A．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变大
B．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变小
（第6题图）
C．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变大
D．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变小
（第7题图）
7．平行金属导轨MN竖直放置于绝缘水平地板上，如图所示，金属杆PQ可以紧贴导轨无摩擦滑动，导轨间除固定电阻R以外，其他部分电阻不计，匀强磁场B垂直穿过导轨平面，以下有两种情况：第1次，先闭合开关S，然后从图中位置由静止释放PQ，经一段时间后PQ匀速到达地面；第2次，先从同一高度由静止释放PQ，当PQ下滑一段距离后突然闭合开关S，最终PQ也匀速到达了地面．设上述两种情况PQ由于切割磁感线产生的电能(都转化为热)分别为W1、W2，则可以判定(　　)
A．W1>W2　　　　　 B．W1＝W2
C．W1图）

A．第一次，灯泡两端的电压有效值是U0/2 B．第二次，灯泡两端的电压有效值是3U0/2
物理试卷第3页（共8页）
物理试卷第4页（共8页）
C．第一、第二次，灯泡的电功率之比是2：9 D．第一、第二次，灯泡的电功率之比是1：5
9.内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于圆环直径的带正电的小球，以速率v0沿逆时针方向匀速转动，若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场。设运动过程中小球带电荷量不变，那么(如图所示)(　　)
A．小球对玻璃圆环的压力一定不断增大
B．小球所受的磁场力一定不断增大
（第9题图）

C. 小球先沿逆时针方向减速运动，之后沿顺时针方向加速运动
D．磁场力对小球一直不做功

10．如图所示，蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴转动，现蹄形磁铁逆时针转动(从上往下看)，则矩形线圈中产生的感应电流情况和运动情况为(　　)
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．线圈转动中，感应电流方向不断变化
（第10题图）
D．线圈转动中，感应电流方向始终是a→b→c→d

11．将一段导线绕成图甲所示的闭合电路，并固定在水平面(纸面)内，回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中。回路的圆形区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ，以向里为磁场Ⅱ的正方向其磁感应强度B随时间t变化的图象如图乙所示。用F表示ab边受到的安培力，以水平向右为F的正方向，能正确反映F随时间t变化的图象是(　　)

（第11题图）

12．如图相距为L的两光滑平行导轨，平行放置在倾角为θ的斜面上，导轨的右端接有电阻R(轨道电阻不计)，斜面处在一匀强磁场B中，磁场方向垂直于斜面向上，质量为m，电阻为2R的金属棒ab放在导轨上，与导轨接触良好，由静止释放，下滑距离s后速度最大，则(　　)

A．下滑过程电阻R消耗的最大功率为R
B．下滑过程电阻R消耗的最大功率为R
C．下滑过程克服安培力做的功为R2
D．下滑过程克服安培力做的功为mgs·sinθ－R2
（第12题图）

第Ⅱ卷(非选择题　共52分)

二、实验填空题(本题共2小题，共14分，将正确结果填在答题纸相应位置的横线上)

13．(6分)如图所示，有一矩形线圈，面积为S，匝数为N，整个线圈的电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈绕OO′轴以角速度ω匀速转动，外电阻为R，当线圈由图示位置转过90°的过程中，下列选项正确的是（ ）
A、磁通量的变化量为BS B、平均感应电动势为
C、电阻R所产生的焦耳热为 D、通过电阻R的电荷量为

（第13题图）

物理试卷第6页（共8页）
物理试卷第5页（共8页）

14．(8分)如图所示是三个成功的演示实验，回答下列问题。

（第14题图）

(1)在上述实验中，各电路中产生感应电流的原因是_____________ 。
(2)第一个成功实验(如图a)中，将条形磁铁从同一高度插入到线圈中同一位置，快速插入和慢速插入有什么量是相同的？________ ，什么量是不同的？_______ _。
(3)从三个演示实验可归纳出的结论是：__________________________
三、计算题(共4小题，共38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)

15．（8分）如图所示，在光滑绝缘的水平面上有一个用一根均匀导体围成的正方形线框abcd，其边长为L，总电阻为R，放在磁感应强度为B．方向竖直向下的匀强磁场的左边，图中虚线MN为磁场的左边界。线框在大小为F的恒力作用下向右运动，其中ab边保持与MN平行。当线框以速度v0进入磁场区域时，它恰好做匀速运动。在线框进入磁场的过程中，
（1）线框的ab边产生的感应电动势的大小为E 为多少？
（2）求线框a、b两点的电势差。
（3）求线框中产生的焦耳热。
（第15题图）

16．(8分)某村在较远的地方建立了一座小型水电站，发电机的输出功率为200kW，输出电压为500V，输电导线的总电阻为10Ω，导线上损耗的电功率为16kW，该村的用电电压是220V。
（第16题图）

(1)输电电路如图所示，求升压、降压变压器的原、副线圈的匝数比；
(2)如果该村某工厂用电功率为80kW，则该村还可以接“220V　40W”的电灯多少盏？

17．(10分)如图所示，一个100匝的圆形线圈(图中只画了2匝)，面积为200cm2，线圈的电阻为1Ω，在线圈外接一个阻值为4Ω的电阻和一个理想电压表。电阻的一端B与地相接，线圈放入方向垂直线圈平面指向纸内的匀强磁场中，磁感应强度随时间的变化规律如B－t图所示。求：

（第17题图）

(1)t＝3s时穿过线圈的磁通量。
(2)t＝5s时，电压表的读数。
(3)若取B点电势为零，A点的最高电势是多少？
物理试卷第7页（共8页）

18．(12分)如图甲所示，两根光滑固定导轨相距0.4m竖直放置，导轨电阻不计，在导轨末端P、Q两点用两根等长的细导线悬挂金属棒cd。棒cd的质量为0.01kg，长为0.2m，处在磁感应强度为B0＝0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面向里。相距0.2m的水平线MN和JK之间的区域内存在着垂直导轨平面向里的匀强磁场，且磁感应强度B随时间变化规律如图乙所示。在t＝0时刻，质量为0.02kg、阻值为0.3Ω的金属棒ab从虚线MN上方0.2m高度处，由静止开放释放，下落过程中保持水平，且与导轨接触良好。结果棒ab在t1时刻从上边界MN进入磁场，并在磁场中做匀速运动，在t2时刻从下边界JK离开磁场，g取10m/s2。求：

（第18题图）

(1)在0～t1时间内，电路中感应电动势的大小；
(2)在t1～t2时间内，棒cd受到细导线的总拉力为多大；
物理试卷第8页（共8页）
(3)棒cd在0～t2时间内产生的焦耳热。

济宁市第一中学2013—2014学年度第二学期高二年级期中模块检测
物理试题参考答案2014-04
一、选择题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
答案

1、答案：CD
2、答案：BD 解析：左图中原线圈并联在电路中，应为电压互感器，a表应为电压表，右图中原线圈串联在电路，应为电流互感器，b表为电流表，A错B对；输送功率P＝I1U1＝2.2×106W，C错，D对。
3、答案　B 解析　因为两支路直流电阻相等，故当电键闭合，电路稳定后，两支路电流相等，设为I0，接通瞬间，由于L的自感作用，此时L相当于断路，故I1I0，断开瞬间，L与R构成闭合回路，由于L的自感作用，L相当于电源，提供电流I1′＝I2′，故B选项正确．
4、答案　AC 解析　S闭合，R1、R2并联后，总电阻减小，电压不变，干路中总电流变大，A2示数增大，V的示数不变，A3示数变大，故R1两端电压不变，A1示数不变．
5、答案：BD 解析：由图乙知原线圈两端电压有效值为36V，根据＝得U2＝6V，A错B对；将频率增大，感抗增大，容抗减小，C错D对。
6、答案：BC 解析：保持Q的位置不动，副线圈匝数不变，由＝知U2不变，当P向上滑动时，由I2＝知I2减小，则I1减小，故电流表的读数变小，B正确，A错误；保持P的位置不动，将Q向上滑动时，副线圈的匝数增多，由＝知U2 增大，由I2＝知I2增大，故I1增大，C正确，D错误。
7、答案　B 解析　两种情况下，PQ最终匀速到达地面，说明受重力和安培力等大反向，安培力F＝，所以落地时速度相同，由能量守恒可得W1＝W2，故B选项正确．
8、答案：D 解析：甲电源有效值U＝U0，A错。乙电源：·T＝·＋·，U′＝U0，B错。P＝，则两次功率之比＝＝＝。即只有D正确。
物理参考答案第1页（共4页）
9、答案：CD 解析：变化的磁场将产生感生电场，这种感生电场由于其电场线是闭合的，也称为涡旋电场，其场强方向可借助电磁感应现象中感应电流方向的判定方法，使用楞次定律判断。当磁场增强时，会产生顺时针方向的涡旋电场，电场力先对小球做负功使其速度减为零，后对小球做正功使其沿顺时针方向做加速运动，所以C正确；磁场力始终与小球运动方向垂直，因此始终对小球不做功，D正确；小球在水平面内沿半径方向受两个力作用：环的压力FN和磁场的洛伦兹力F，这两个力的合力充当小球做圆周运动的向心力，其中F＝Bqv，磁场在增强，球速先减小，后增大，所以洛伦兹力不一定总在增大；向心力F向＝m，其大小随速度先减小后增大，因此压力FN也不一定始终增大。故正确答案为C、D。
10、答案　BC 解析　当磁铁逆时针转动时，可相当于磁铁不动，线圈顺时针转动切割磁感线，用楞次定律判断线圈中电流的方向为abcd，线圈中有电流，从而受到安培力作用．用左手定则可判断ab边受力向外，cd边受力向里．线圈逆时针转动，即与磁极同向转动，但转动角速度一定小于磁场转动的角速度．如转速相同，则磁通量不发生变化，线圈中无感应电流．线圈转速小于磁铁转速，当线圈落后磁铁半圈后，切割方向改变，电流方向变化，故B、C选项正确．
11、[答案]　B [解析]　根据楞次定律，在前半个周期内，圆环内产生的感应电流方向为顺时针，即通过ab边的电流方向为由b指向a，再根据左手定则判断，ab边受到的安培力为水平向左即负方向。根据法拉第电磁感应定律，前半个周期内ab中的电流为定值，则所受安培力也为定值。结合选项可知B正确。
12、答案　AD 解析　ab棒下滑过程中受重力，轨道支持力和安培力作用，加速度a＝0时速度最大，感应电动势最大，电路中电流最大，电阻消耗热功率最大．
当a＝0时，有 mgsinθ＝BImL＝，vm＝，
解得Im＝＝＝，
回路最大总功率P总＝IR总＝R.
电阻R消耗的最大功率PR＝IR＝＝R.
故A选项正确，B选项错误；由能量守恒有 mgh＝mv＋Q，
|W安|＝Q＝mgh－mv＝mgssinθ－R2，故D选项正确，C选项错误．

物理参考答案第2页（共4页）

13、答案：ABC (1)BS　(2)　(3)　(4)
解析：线圈在图示位置时磁通量Φ＝0，转过90°后磁通量Φ′＝BS，该过程中磁通量的变化量为ΔΦ＝Φ′－Φ＝BS，与线圈匝数无关；该过程中所用时间Δt＝θ/ω＝π/2ω，所以平均感应电动势＝NΔΦ/Δt＝；电路中的感应电流有效值I＝E/(R＋r)＝NBSω/(R＋r)，所以电阻R所产生的焦耳热Q＝I2Rt＝；电路中的感应电流的平均值＝＝，所以通过电阻R的电荷量q＝·t＝
14、答案：(1)穿过线圈的磁通量发生变化
(2)磁通量的变化量　磁通量的变化率
(3)只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生
15、解：（1）BLV0 （2）BLV0 （3）
16、答案：(1)1：10　230：11　(2)2600
解析：(1)因为P损＝IR线 所以I2＝＝40A I1＝＝400A
则＝＝
U3＝U2－I2R线＝(500×10－40×10)V＝4600V 则＝＝
(2)据降压变压器输入功率等于输出功率有P3＝P4＝184kW
灯可以消耗的功率是P灯＝104kW
所以还可装灯n＝104000/40＝2600盏。
17、答案：(1)7×10－3Wb　(2)0.32V　(3)0.08V
解析：(1)t＝3s时，Φ＝BS＝3.5×10－1×200×10－4Wb＝7×10－3Wb
(2)4～6s内的感应电动势为 E1＝nS＝100××200×10－4V＝0.4V
电压表的读数为U＝R＝×4V＝0.32V
(3)0～4s，A点电势高于零；4～6s，A点电势低于零。0～4s内的感应电动势为
物理参考答案第3页（共4页）
E2＝nS＝100××200×10－4V＝0.1V
A、B两端的电势差为UAB＝R＝×4V＝0.08V
故A点的最高电势为φA＝0.08V
18、答案：(1)0.2V　(2)0.2N　(3)0.015J
解析：(1)对棒ab自由下落过程，有t1＝＝0.2s
磁感应强度变化率为＝T/s＝2.5T/s
由法拉第电磁感应定律得，0～t1时间内感应电动势E1＝＝Labh
联立以上各式并代入数据可得　E1＝0.2V
(2)由棒ab匀速进入磁场区域可知
BI2Lab＝mabg
代入数据，可解得I2＝1A
在t1～t2时间内，对棒cd受力分析可得FT＝mcdg＋B0I2Lcd
代入数据，可解得FT＝0.2N
(3)棒ab刚进入磁场时的速度为v＝gt1＝2m/s
棒ab刚进入磁场后的感应电动势为E2＝BLabv＝0.4V
由电路知Rcd＝－Rab＝0.1Ω
在0～t1时间内，感应电流为I1＝＝0.5A
棒cd在0～t2时间内产生的焦耳热
Qcd＝Q1＋Q2＝IRcdt1＋IRcd·＝0.015J

物理参考答案第4页（共4页）