2013-2014高二上学期期中考试

1NSAitoitoitoitoBCD新课标高二上学期期中考试物理试题（范围：选修3－2）注意事项：第I卷（选择题，共40分）一、选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确，全部选对的得4分；选不全的得2分；有选错或不答的得零分。1．处在磁场中的一闭合线圈，若没有产生感应电流，则可以判定（）A．线圈没有在磁场中运动B．线圈没有做切割磁感线运动C．磁场没有发生变化D．穿过线圈的磁通量没有发生变化2．平行闭合线圈的匝数为n，所围面积为S，总电阻为R，在t时间内穿过每匝线圈的磁通量变化为，则通过导线某一截面的电荷量为（）A．RB．RnSC．tRnD．Rn3．如图示，金属杆ab以恒定的速率v在光滑的平行导轨上向右滑行，设整个电路中总电阻为R（恒定不变），整个装置置于垂直于纸面向里的匀强磁场中，下列说法正确的是（）A．ab杆中的电流与速率v成正比B．磁场作用于ab杆的安培力与速率v成正比C．电阻R上产生的电热功率与速率v成正比D．外力对ab杆做功的功率与速率v成正比4．一磁棒自远处沿一圆形线圈的轴线匀速运动，并穿过线圈向远处而去，如图所示。则下列四个图中能正确反映线圈中I与时间t关系的是（线圈中电流以图示箭头为正方向）（）5．如图所示，A和B是电阻均为R的电灯，L是自感系数较大的线圈，当S1闭合、S2断开且电路稳定时，A、B亮度相同，再闭合S2，待电路稳定后将S1断开，下列说法中，正确的是（）2abRA2VA1A．B灯立即熄灭B．A灯将比原来更亮一下再熄灭C．有电流通过B灯，方向为c→dD．有电流通过A灯，方向为a→b6．如图所示，理想变压器初级线圈的匝数为1n，次级线圈的匝数为2n，初级线圈两端a、b接正弦交流电源，电压表V的示数为220V，负载电阻为44R时，电流表A1的示数是0.20A。下列说法正确的是（）A．电流表A2的示数为1.0AB．初级和次级线圈的匝数比为5∶1C．若将另一个电阻与原负载R并联，则电流表A1的示数增大D．若将另一个电阻与原负载R并联，则电流表A2的示数减小7．如图所示是霍尔元件的工作原理示意图，如果用d表示薄片的厚度，k为霍尔系数，对于一个霍尔元件d、k为定值，如果保持电流I恒定，则可以验证UH随B的变化情况．以下说法中正确的是（）A．将永磁体的一个磁极逐渐靠近霍尔元件的工作面对，UH将变大B．在测定地球两极的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平C．在测定地球赤道上的磁场强弱时，霍尔元件的工作面应保持水平D．改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，UH将发生变化8．下图中，EF、GH为平行的金属导轨，其电阻可不计，R为电阻器，C为电容器，AB为可在EF和GH上滑动的导体横杆，有均匀磁场垂直于导轨平面。若用I1和I2分别表示图中该处导线中的电流，则当横杆AB（）A．匀速滑动时，I1=0，I2=0B．匀速滑动时，I1≠0，I2≠0C．加速滑动时，I1=0，I2=0D．加速滑动时，I1≠0，I2≠09．（2007年四川理综）如图所示，矩形线圈abcd在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度匀速转动，当线圈平面转到与磁场方向平行时（）A．线圈绕P1转动时的电流等于绕P2转动时的电流B．线圈绕P1转动时的电动势小于绕P2转动时的电动势C．线圈绕P1和P2转动时电流的方向相同，都是a→b→c→dD．线圈绕P1转动时dc边受到的安培力大于绕P2转动时dc边受到安培力10．如图所示的光控电路用发光二极管LED模仿路灯，RG为光敏电阻．“”是具有特殊功能的非门，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值时，输出端Y会突然从高电平跳到低电平，而当输入端A的电压下降到另一个值时，Y会从低电平跳到高电平．在天暗时路灯（发光二极管）会点亮，下列说法中正确的是（）3A．天暗时Y处于高电平B．天暗时Y处于低电平C．当R1调大时A端的电压降低，灯（发光二极管）点亮D．当R1调大时A端的电压降低，灯（发光二极管）熄灭第Ⅱ卷（非选择题共60分）注意事项：1．第II卷用蓝、黑色钢笔或圆珠笔直接答在试卷上。2．答卷前将密封内的项目填写清楚。二、本题共2小题，共12分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作图。11．（7分）下图为“研究电磁感应现象”的实验装置.（1）将图中所缺的导线补接完整.（2）如果在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上电键后可能出现的情况有：a．将原线圈迅速插入副线圈时，灵敏电流计指针将__________.b．原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，灵敏电流计指针将________.12．（5分）如图所示，一电阻为0.1Ω、边长为20cm的正方形导线框位于纸面内，以垂直于磁场边界的恒定速度v=10m/s通过匀强磁场区域B1和B2，两磁场的磁感应强度大小B1=B2=0.1T.两磁场区域宽度均为20cm。线框在运动过程中有一边始终与磁场区域的边界平行，取它刚进入磁场时刻t=0，逆时针方向为线框中感应电流的正方向。试在给定的坐标中做出线框从刚进入磁场到完全离开磁场过程中，线框中的感应电流的图象。三、本题共4小题，共48分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，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的单位。13．（8分）如图所示，MN、PQ是两条水平放置且彼此平行的金属导轨，匀强磁场的磁感线垂直导轨平面．导轨左端接阻值R=1.5Ω的电阻，电阻两端并联一电压表，垂直导轨跨接一金属杆ab，ab的质量m=0.1kg，电阻r=0.5Ω．ab与导轨间动摩擦因数μ=0.5，导4dO′OLBabc轨电阻不计，现用F=0.7N的恒力水平向右拉ab，使之从静止开始运动，经时间t=2s后，ab开始做匀速运动，此时电压表示数U=0.3V．重力加速度g=10m/s2．求：ab匀速运动时的速率．14．（10分）如图所示，一个变压器（可视为理想变压器）的原线圈接在220V的市电上，向额定电压为1.80×104V的霓虹灯供电，使它正常发光.为了安全，需在原线圈回路中接入熔断器，使副线圈电路中电流超过12mA时，熔丝就熔断.（1）熔丝的熔断电流是多大？（2）当副线圈电路中电流为10mA时，变压器的输入功率是多大？15．（14分）如图所示，直角三角形导线框abc固定在匀强磁场中，ab是一段长为L、电阻为R的均匀导线，ac和bc的电阻可不计，ac长度为L/2.磁场的磁感应强度为B，方向垂直纸面向里.现有一段长度为L/2、电阻为R/2的均匀导体杆MN架在导线框上，开始时紧靠ac，然后沿ab方向以恒定速度v向b端滑动，滑动中始终与ac平行并与导线框保持良好接触.当MN滑过的距离为L/3时，导线ac中的电流是多大？方向如何？16．（16分）如图所示为一个小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈的长度ab=0.25m，宽度bc=0.20m，共有n=100匝，总电阻r=1.0，可绕与磁场方向垂直的对称轴OO’转动。线圈处于磁感应强度B=0.40T的匀强磁场中，与线圈两端相连的金属滑环上接一个“3.0V，1.8W”的灯泡，当线圈以角速度ω匀速转动时，小灯泡消耗的功率恰好为1.8W。（不计转动轴与电刷的摩擦）（1）推导发电机线圈产生感应电动势的最大值的表达式Em=nBSω（其中S表示线圈的面积）；（2）求线圈转动的角速度ω；参考答案一、共40分。1．D2．AB3．D4．B55．A解析：S1闭合、S2断开时，两灯亮度相同，则通过两灯的电流相同，由此可知电路稳定时L的电阻也为R。S2闭合后，L与灯A并联，通过它们的电流相等。S1断开后，由于L的作用电流将逐渐减小。这一电流不会通过B灯，而只通过A灯，方向b→a，它只能使A灯迟一些熄灭，而不能使A灯更亮，故A项正确。6．ABC解析：由功率RIIUP2211得，I2＝1.0A，故A选项正确。由2211InIn得，1:5:21nn，故B选项正确。负载R并联另一个电阻后，总电阻减小，输出功率变大，则A1、A2的示数都增大。7．ABD8．D解析：当横杆匀速滑动时，产生稳定的感应电动势，则I1≠0，而电容器两极电压趋于稳定，不再充（放）电，I2=0；当AB加速滑动时，产生逐渐增加的感应电动势，则I1≠0，而电容器可持续充电，故I2≠0。因此D项正确9．A10．BD二、共12分。11．（7分）（1）如图.（2）依照楞次定律及灵敏电流计的指针偏转方向与流过它的电流方向的关系来判定.a．向右偏转一下b．向左偏转一下12．（5分）三、（共48分）13．（8分）解：设导轨间距为L，磁感应强度为B，ab杆匀速运动的速度为v，电流为I，此时ab杆受力如图所示：由平衡条件得：F=μmg+ILB由欧姆定律得：RUrRBLvI解得：BL=1T·mv=0.4m/s14．（10分）解析：（1）设原、副线圈上的电压、电流分别为U1、U2、I1、I2，根据理想变压器的输入功率等于输出功率，有I1U1=I2U2当I2=12mA时，I1即为熔断电流.代入数据，得I1=0.98A．（2）设副线圈中电流为I2′=10mA时，变压器的输入功率为P1，根据理想变压器的输入功率等于输出功率，有P1=I2′U26代入数据得，P1=180W.15．（14分）解答：MN滑过的距离为L/3时，它与bc的接触点为P，如图所示.几何关系可知MP长度为L/3，MP中的感应电动势为：E=31BLv（2分）MP段的电阻为：r=31R（2分）MacP和MbP两电路的并联电阻为：r并=32313231R=92R（2分）由欧姆定律，PM中的电流为：I=并rrE（2分）由分流得ac中的电流为：Iac=32I（2分）解得Iac=RBlv52（2分）根据右手定则，MP中的感应电流的方向由P流向M，所以电流Iac的方向由a流向C．（2分）16．（16分）解：（1）线圈平面与磁场方向平行时产生感应电动势最大，设ab边的线速度为v，该边产生的感应电动势为E1=BLabv（1分）线圈的cd边产生的感应电动势为E2=BLcdv（1分）线圈产生的总感应电动势为：Em=n（E1+E2）（1分）因为Lab=Lcd，所以，Em=2nBLabv（1分）线速度v=ω21Lbc，（1分）所以Em=nBLabLbcω=nBSω（其中S=LabLbc表示线圈的面积）（1分）（2）设小灯泡正常发光时的电流为I，则I=额额UP=0.60A设灯炮正常发光时的电阻为R，R=PU2额=5.0Ω（1分）根据闭合电路欧姆定律得：E=I（R+r）=3.6V（1分）发电机感应电动势最大值为Em=2E，Em=nBSω（1分）解得ω=nBSEm=1.82rad/s=2.5rad/s（1分）