2020-2021学年宁夏银川市某校高二下期中物理试卷

这是一份2020-2021学年宁夏银川市某校高二下期中物理试卷，共9页。试卷主要包含了选择题，多选题，实验探究题，解答题等内容，欢迎下载使用。


1. 下列说法正确的是（ ）
A.电热毯应用了电流的磁效应
B.恒温孵化器应用了光传感器
C.移动电话应用了电磁波技术
D.电磁铁应用了电磁感应现象

2. 下列说法中不正确的是（ ）
A.任何带电体的电荷量都一定是e的整数倍
B.磁感线一定都是闭合的曲线
C.由电场强度公式E=Fq可知，E与F成正比，E与q成反比
D.在公式B=FIL中，B是磁感应强度，它反映磁场本身的性质，与F、I、L无关

3. 下列各图中，已标出电流及电流磁场的方向，其中不正确的是（ ）
A.B.
C.D.

4. 如图所示，正方形线圈abcd位于纸面内，边长为L，匝数为N，过ab中点和cd中点的连线OO′恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上，磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为（ ）

A.NBL22B.BL22C.BL2D.NBL2

5. 如图所示，CDEF是一个矩形金属框，当导体AB向右移动时，回路中会产生感应电流，则下列说法中正确的是（ ）

A.导体棒中的电流方向由B→A
B.电流表A1中的电流方向由F→E
C.电流表A1中的电流方向由E→F
D.电流表A2中的电流方向由D→C

6. 如图甲所示，n＝50匝的圆形线圈M，它的两端点a、b与内阻很大的电压表相连，线圈中磁通量的变化规律如图乙所示，则a、b两点的电势高低与电压表的读数为（ ）

A.φa>φb，20VB.φa>φb，10V
C.φa<φb，20VD.φa<φb，10V

7. 一只矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，穿过线圈的磁通量随时间变化的图像如图所示，则下列说法中正确的是（ ）

A.t=0时刻线圈平面与中性面垂直
B.t=0.01s时刻Φ的变化率达最大
C.t=0.02s时刻感应电动势达到最大
D.t=0.03s时刻感应电动势为零

8. 如图所示的电路中，A1和A2是完全相同的两只灯泡，线圈L的电阻可以忽略，下面说法中正确的是（ ）

A.合上开关S接通电路时，A1和A2同时亮
B.合上开关S接通电路时，A2先亮，A1后亮
C.断开开关S切断电路时，A2先灭，A1后灭
D.断开开关S切断电路时，A1先灭，A2后灭

9. 如图所示，在匀强磁场中，光滑导轨abcd平行放置，与水平面的夹角为θ，间距为L1．质量为m，长为L2(L2>L1)的导体棒MN，垂直搁在两平行导轨上，通以大小为I由N流向M的电流时，恰好处于静止状态．下列关于磁感应强度B的大小及方向的说法正确的是（ ）

A.B的最小值为mgsinθIL1，方向垂直于导轨平面向上
B.B的最小值为mgsinθIL2，方向垂直于导轨平面向下
C.B的最小值为mgtanθIL1，方向垂直于水平面向上
D.B的最小值为mgtanθIL2，方向垂直于水平面向下

10. 如图所示，同一平面内的三条平行导线串有两个电阻R和r，导体棒PQ与三条导线接触良好，匀强磁场的方向垂直纸面向里．导体棒的电阻可忽略，当导体棒向左滑动时，下列说法正确的是（ ）

A.流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由b到a
B.流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由b到a
C.流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由a到b
D.流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由a到b

11. 如图所示表示一交流电随时间而变化的图像，其中电流的正值为正弦曲线的正半周，其最大值为Im；电流的负值的强度为Im，则该交流电的有效值为（ ）

A.Im2B.2ImC.ImD.32Im

12. 如图所示，一个绕圆心轴MN匀速转动的金属圆盘，匀强磁场垂直于圆盘平面，磁感应强度为B，圆盘中心和圆盘边缘通过电刷与螺线管相连，圆盘转动方向如图所示，则下述结论中正确的是（ ）

A.圆盘上的电流由圆心流向边缘
B.圆盘上的电流由边缘流向圆心
C.金属圆盘上各处电势相等
D.螺线管产生的磁场，F端为N极
二、多选题

关于磁铁、电流间的相互作用，下列说法正确的是（ ）

A.甲图中，电流不产生磁场，电流对小磁针力的作用是通过小磁针的磁场发生的
B.乙图中，磁体对通电导线的力是通过磁体的磁场发生的
C.丙图中，电流间的相互作用是通过电流的磁场发生的
D.丙图中，电流间的相互作用是通过电荷的电场发生的

如图所示，线圈abcd在磁场区域ABCD中，下列哪种情况下线圈中有感应电流产生（ ）

A.把线圈变成圆形（周长不变）
B.使线圈在磁场中加速平移
C.使磁场增强或减弱
D.使线圈以过ab的直线为轴旋转

交流电源输出的电压U随时间t变化的图线如图所示，则下列说法正确的是（ ）

A.交变电流的频率为50HzB.交变电流的周期为2S
C.交变电压的最大值2202VD.交变电压的有效值2202V

如图所示，水平放置的平行金属导轨左边接有电阻R，轨道所在处有竖直向下的匀强磁场，金属棒ab横跨导轨，它在外力的作用下向右匀速运动，速度为v．若将金属棒的运动速度变为2v，（除R外，其余电阻不计，导轨光滑）则（ ）

A.感应电动势将增大为原来的4倍
B.作用在ab上的外力应增大到原来的2倍
C.感应电流的功率将增大为原来的2倍
D.外力的功率将增大为原来的4倍
三、实验探究题

在研究电磁感应现象的实验中所用的器材如图所示．它们是：
①电流计 ②直流电源 ③带铁芯的线圈A④线圈B⑤电键 ⑥滑动变阻器

（1）试按实验的要求在实物图上连线(图中已连好一根导线)．

（2）怎样才能使线圈B中有感应电流产生？试举出三种方法：
①________；
②________；
③________.
四、解答题

如图所示，直线MN上方为磁感应强度为B的足够大的匀强磁场．一电子（质量为m、电荷量为e）以v的速度从点O与MN成30∘角的方向射入磁场中，求：

（1）电子从磁场中射出时距O点多远？

（2）电子在磁场中运动的时间为多少？

如图所示，理想变压器原线圈中输入电压U1=3300V，副线圈两端电压U2为220V，输出端连有完全相同的两个灯泡L1和L2，绕过铁芯的导线所接的电压表V的示数U=2V．求：

（1）原线圈n1等于多少匝？

（2）当开关S断开时，电流表A2的示数I2=5A．则电流表A1的示数I1为多少？

如图所示，水平放置的平行金属导轨，相距L=0.50m，左端接一电阻R=0.20Ω，磁感应强度B=0.40T的匀强磁场方向垂直于导轨平面，导体棒ab垂直放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计，当ab以v=4.0m/s的速度水平向右匀速滑动时，求：

（1）ab棒中感应电动势的大小，并指出a、b哪端电势高？

（2）回路中感应电流的大小；

（3）维持ab棒做匀速运动的水平外力F的大小（说明：计算时可认为导体棒ab长为L=0.50m）．

如图所示，一边长l=10cm的正方形线圈处在磁感应强度B=5πT的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的中心轴线OO′以n=10r/s的转速匀速转动，已知该线圈的匝数N=100，从线圈转至中性面位置开始计时．

（1）写出线圈中所产生的交变电动势的瞬时值表达式；

（2）求线圈从图示位置经t=1120s时的电动势的瞬时值．
参考答案与试题解析
2020-2021学年宁夏银川市某校高二下期中物理试卷
一、选择题
1.
【答案】
C
【考点】
传感器在生产、生活中的应用
电磁波的应用
焦耳定律的应用
【解析】
明确各种传感器的作用，并且还要明确各种工具的工作原理才能正确作答．
【解答】
解：A．电热毯应用的是电流的热效应，故A错误；
B．恒温孵化器为了控制温度，应用了温度传感器，故B错误；
C．移动电话通过电磁波进行传播信息，故采用了电磁波技术，故C正确；
D．电磁铁是利用了电流的磁效应，不是电磁感应，故D错误．
故选：C．
2.
【答案】
C
【考点】
电场强度
磁感应强度
元电荷
磁感线及用磁感线描述磁场
【解析】
实验证明，任何带电体的电荷量都一定是e的整数倍；磁感线是用来形象地表示 磁场分布情况的一些有方向的曲线，磁体周围的磁感线都是从磁体的N极出来，从S极进去，磁体的内部从S极指向N极，构成闭合的曲线，电场强度是由电场本身决定 的，磁感应强度是由磁场本身决定的．
【解答】
解：A．实验证明，任何带电体的电荷量都一定是e的整数倍，故A正确；
B．磁体周围的磁感线都是从磁体的N极出来，从S极进去，磁体的内部从S极指向N极，构成闭合的曲线，故B正确；
C．电场强度公式E=Fq是定义式电场强度，E与F无关，E与q无关，由电场本身决定，故C错误；
D．在公式B=FIL中，B是磁感应强度，它反映磁场本身的性质，与F、I、L无关，故D正确．
本题选择错误的，故选：C．
3.
【答案】
B
【考点】
安培定则
【解析】
明确电流及磁场对应的几何关系；根据安培定则判断电流周围磁场的方向，从而进行判断正误．
【解答】
解：A．电流的方向竖直向下，根据安培定则知，磁场的方向从上往下看，应该为顺时针，故A正确．
B．根据电流的绕向，结合安培定则知，螺线管内部的磁场方向向右，故B不正确．
C．环形电流的方向从上往下看为逆时针方向，根据安培定则知，磁场的方向向上，故C正确．
D．环形电流的方向从左向右看为顺时针方向，根据安培定则知，中心磁场的方向向右，故D正确．
本题选不正确的，故选：B．
4.
【答案】
B
【考点】
磁通量
【解析】
在匀强磁场中，当线圈与磁场垂直时，穿过线圈的磁通量为Φ＝BS，图中S有磁感线穿过线圈的面积，即为有效面积，注意磁通量与线圈的匝数无关。
【解答】
解：当正方形线圈abcd有一半处在磁感应强度为B的匀强磁场中时，有效面积为线圈的一半，故磁通量为：Φ＝B⋅12L2=BL22，故B正确，ACD错误．
故选B．
5.
【答案】
B
【考点】
右手定则
单杆切割磁感线
【解析】
由右手定则可得出导线AB中的电流方向，AB与两表形成闭合回路，根据电路的性质可得出电流的方向．
【解答】
解：由右手定则可知，AB中电流为A到B；则电流由F→E流过A1表；由C→D流过A2表；故只有B正确，ACD错误．
故选：B．
6.
【答案】
B
【考点】
法拉第电磁感应定律
楞次定律
【解析】
根据法拉第电磁感应定律求出线圈中感应电动势。根据楞次定律判断感应电流的方向。结合电路知识求出a、b两点电势差。
【解答】
解：从图中发现：线圈的磁通量是增大的，根据楞次定律，感应电流产生的磁场跟原磁场方向相反，即感应电流产生的磁场方向为垂直纸面向外，根据安培定则，我们可以判断出线圈中感应电流的方向为：逆时针方向；
在回路中，线圈相当于电源，由于电流是逆时针方向，所以a相当于电源的正极，b相当于电源的负极，所以a点的电势大于b点的电势；
根据法拉第电磁感应定律得：E＝n⋅ΔΦΔt=50×0.08−00.4=10V，
电压表读数为10V；故B正确，ACD错误．
故选B．
7.
【答案】
B
【考点】
交流发电机及其产生正弦式电流的原理
交变电流的图象和三角函数表达式
【解析】
线圈在中性面时磁通量最大，电动势最小，与中性面垂直时，通过的磁通量最小，电动势为最大。
【解答】
解：A．由图知t=0时刻磁通量最大，线圈平面应在中性面，故A错误；
B．t=0.01s时刻，磁通量等于零，但Φ的变化率达最大，感应电动势最大，故B正确；
C．t=0.02s时刻，磁通量最大，Φ的变化率为零，产生电动势为零，故C错误；
D．t=0.03s时刻，磁通量等于零，但Φ的变化率达最大，感应电动势最大，故D错误．
故选B．
8.
【答案】
B
【考点】
自感现象和自感系数
【解析】
电感器对电流的变化有阻碍作用，当电流增大时，会阻碍电流的增大，当电流减小时，会阻碍其减小．
【解答】
解：AB．合上开关S接通电路，A2立即亮，线圈对电流的增大有阻碍作用，所以通过A1的电流慢慢变大，A1慢慢亮，最后两灯泡的电压一样大，所以一样亮，故A错误，B正确．
CD．断开开关S切断电路时，原来通过A2的电流立即消失，但线圈对电流的减小有阻碍作用，所以通过A1的电流会慢慢变小，并且通过A2，所以两灯泡一起过一会儿熄灭，故CD错误．
故选：B．
9.
【答案】
A
【考点】
安培力作用下的平衡问题
【解析】
金属棒静止，金属棒处于平衡状态，所受合力为零，对金属棒进行受力分析，根据平衡条件及左手定则分析
【解答】
解：对导体棒受力分析，根据平衡条件，导体棒所受支持力与安培力的合力与重力等大反向，根据矢量三角形合成法则作出三种情况的合成图如图：
由图可以看出当安培力F与支持力垂直时有最小值：Fmin=mgsinθ，
F沿斜面向上，
根据安培力的公式：Fmin=BIL1，所以磁感应强度B的最小值：B=mgsinθIL1，方向垂直于导轨平面向上．
故选：A．
10.
【答案】
B
【考点】
单杆切割磁感线
右手定则
【解析】
根据右手定则，可判断PQ作为电源，QQ端电势高，在PQcd回路和在电阻r的回路中找出电流方向．
【解答】
解：根据右手定则，可判断PQ作为电源，Q端电势高，
在PQcd回路中，电流为逆时针方向，即流过R的电流为由c到d，
在电阻r的回路中，电流为顺时针方向，即流过r的电流为由b到a，故B正确．
故选：B．
11.
【答案】
D
【考点】
交变电流的有效值
【解析】
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．
【解答】
解：有效值是根据电流的热效应来规定的，
根据(Im2)2RT2+Im2RT2=I2RT得，交流电的有效值I=32Im，故D正确，ABC错误．
故选：D．
12.
【答案】
A
【考点】
单杆切割磁感线
右手定则
【解析】
将金属圆盘看成由无数金属幅条组成，根据右手定则判断感应电流的方向，从而判断电势的高低，由安培定则判断螺线管产生的磁场极性．
【解答】
解：AB．将金属圆盘看成由无数金属幅条组成，根据右手定则判断可知：圆盘上的感应电流由圆心流向边缘，故A正确，B错误．
C．金属圆盘切割磁感线产生感应电动势，相当于电源，可知圆盘边缘相当于电源的正极，圆心相当于负极，所以圆盘边缘电势高于圆心的电势，故C错误．
D．感应电流从下往上通过螺线管，根据安培定则可知，螺线管产生的磁场E端为N极，故D错误．
故选：A．
二、多选题
【答案】
B,C
【考点】
平行通电直导线间的作用
电流的磁场对磁针的作用
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解：甲图中，电流对小磁针力的作用是通过电流的磁场发生的；乙图中，磁体对通电导线力的作用是通过磁体的磁场发生的；丙图中，电流对另一个电流力的作用是通过该电流的磁场发生的，综上所述，选项B、C正确．
故选BC．
【答案】
A,C,D
【考点】
感应电流的产生条件
【解析】
本题考查了感应电流产生的条件：闭合回路中的磁通量发生变化．据此可正确解答本题．
【解答】
解：A．把线圈变成圆形（周长不变）线圈的面积增大，穿过线圈的磁通量增大，能够产生感应电流，故A正确；
B．由于磁场是匀强磁场且范围足够大，因此线圈无论向哪个方向平移，磁通量都不会发生变化，没有感应电流，故B错误；
C．使磁场增强或减弱，穿过线圈的磁通量增大或减小，能够产生感应电流，故C正确；
D．当线圈以ab为轴旋转时，其磁通量发生变化，有感应电流产生，故D正确．
故选：ACD．
【答案】
A,C
【考点】
交变电流的图象和三角函数表达式
【解析】
从图中可以直接读出交流电源的周期及最大值，根据有效值与最大值之间的关系即可求解有效值．
【解答】
解：ABC．从图中可以直接读出交流电源的周期周期为0.02s，交变电压的最大值2202V，所以f=1T=50Hz，故AC正确，B错误；
D．根据U有=Um2可知，交变电压有效值为220V，故D错误．
故选AC．
【答案】
B,D
【考点】
单杆切割磁感线
电磁感应中的动力学问题
电磁感应中的电路类问题
【解析】
根据法拉第定律、欧姆定律推导出安培力的表达式，因金属棒匀速运动，由平衡条件就得到了外力的表达式．感应电动势的表达式E＝BLv．感应电流的表达式I=ER．感应电流的功率等于外力的功率．根据各个物理量的表达式进行分析即可．
【解答】
解：AB．金属棒产生的感应电动势 E＝BLv，E∝v，
感应电流 I=ER=BLvR，I∝v，则知感应电动势和感应电流均为原来的2倍，
金属棒所受的安培力 F安＝BIL=B2L2vR，因金属棒匀速运动，由平衡条件得，外力F＝F安=B2L2vR，则知F∝v，外力应增大到原来的2倍，故A错误，B正确；
CD．根据功能关系可知，外力的功率等于感应电流的功率 为P＝I2R=B2L2v2R，P∝v2，则外力的功率将增大为原来的4倍，故C错误，D正确．
故选BD．
三、实验探究题
【答案】
（1）如解答图所示．
（2）①闭合开关,②断开开关,③开关闭合时移动滑动变阻器滑片
【考点】
研究电磁感应现象
【解析】
1
（2）穿过闭合电路的磁通量发生了变化．
【解答】
解：（1）使线圈A与电键、直流电源、滑动变阻器串联，线圈B与电流计连成闭合回路，所以电路图如图所示：
（2）只要能使穿过线圈B的磁通量发生变化，就可以使线圈B中产生感应电流．
如：①闭合开关；②断开开关；③开关闭合时移动滑动变阻器滑片等．
四、解答题
【答案】
（1）电子从磁场中射出时距O点为mvBe．
（2）电子在磁场中运动的时间为πm3Be．
【考点】
带电粒子在有界磁场中的圆周运动
【解析】
（1）根据粒子在磁场中运动的半径公式得出半径的大小，结合几何关系求出电子从磁场中射出时距O点的距离．
（2）根据粒子在磁场中运动的周期公式，结合圆心角的大小，根据t=θ2πT求出电子在磁场中运动的时间．
【解答】
解：（1）由左手定则可判断出电子应落在ON之间，做出粒子运行轨迹如图所示：
根据几何关系可解得圆心角为60∘，
根据evB=mv2r得，r=mveB，
则电子出射点距O点的距离等于电子的运动半径，为d=r=mveB．
（2）电子在磁场中的运动时间为t=16T=16×2πmeB=πm3Be．
【答案】
（1）原线圈n1等于1650匝；
（2）当开关S断开时，表A2的示数I2=5A，则表A1的示数I1为0.33A；
【考点】
变压器的构造和原理
【解析】
（1）把电压表看做一匝线圈，应用匝数之比等于电压之比求原线圈匝数；
（2）电流根据输入功率等于输出功率U1I1=U2I2；
【解答】
解：（1）由电压与变压器匝数的关系可得：
n1=U1Un=33002×1=1650；
（2）当开关S断开时，由输入功率等于输出功率：U1I1=U2I2，
可知：I1=0.33A；
【答案】
（1）ab棒中感应电动势的大小为0.8V，a端电势较高；
（2）回路中感应电流的大小为4A；
（3）维持ab棒做匀速运动的水平外力F的大小0.80N，方向水平向右．
【考点】
单杆切割磁感线
闭合电路的欧姆定律
电磁感应中的动力学问题
【解析】
（1）导体垂直切割磁感线，由磁感应强度B、长度L、速度v，则公式E=BLv求出感应电动势．
（2）ab相当于电源，根据闭合电路欧姆定律求解感应电流大小．
（3）ab棒做匀速运动，水平外力F与安培力平衡，根据安培力公式F=BIL求解．
【解答】
解：（1）根据法拉第电磁感应定律，ab棒中的感应电动势为
E=BLv=0.40×0.50×4.0V=0.80V，
由右手定则可知，回路中感应电流的方向为逆时针方向，所以a端电势较高．
（2）根据闭合电路欧姆定律，感应电流大小为I=ER=．
（3）当ab棒向右匀速运动时，ab棒中有由b向a的电流，根据左手定则可知ab棒所受的磁场力F安水平向左．
为维持ab棒做匀速运动，应施加一个与F安等值反向的水平外力F．
即F=F安=BIL=0.40×4.0×0.50N=0.80N，方向水平向右．
【答案】
（1）线圈中所产生的交变电动势的瞬时值表达式为e=100sin20πtV；
（2）线圈从图示位置经t=1120s时的电动势的瞬时值为50V．
【考点】
交变电流的图象和三角函数表达式
交变电流的瞬时值
【解析】


【解答】
解：（1）线圈转动的角速度为：
ω=2πn=20πrad/s，
线圈中所产生的交变电动势的最大值为：
Em=NBωl2=100V，
从中性面开始计时，电动势瞬时值的表达式为：
e=Emsinωt，
所以e=100sin20πtV．
（2）将t=1120s代入e=100sin20πtV中，
解得此时电动势的瞬时值为e=50V．