2021-2022学年内蒙古赤峰市元宝山区平庄煤业高级中学高二下学期4月物理试题 （解析版）

平煤高级中学高二年级月考物理试题

2022年4月

命题人：张晓龙  审核人：郭静辉  时间：90分钟  总分：100分

一、选择题（1-8题为单项选择题，9-12题为多项选择题，每题4分，共48分）

1. 在物理学史上，奥斯特首先发现电流周围存在磁场。随后，物理学家提出“磁生电”的设想。很多科学家为证实这种设想进行了大量研究。1831年发现电磁感应现象的物理学家是（　　）

A 牛顿 B. 伽利略 C. 法拉第 D. 焦耳

【答案】C

【解析】

【详解】发现电磁感应现象的物理学家是法拉第。
故选C。

2. 关于电磁感应，下列说法中正确的是

A. 穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大

B. 穿过线圈的磁通量为零，感应电动势一定为零

C. 穿过线圈的磁通量的变化越大，感应电动势越大

D. 通过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大

【答案】D

【解析】

【详解】A．由公式可知，穿过线圈的磁通量越大，线圈的磁通量变化率不一定大，感应电动势不一定越大，故A错误；

B．由公式可知，穿过线圈磁通量为零，若线圈的磁通量变化率不为零，则感应电动势就不为零，故B错误；

C．由公式可知，穿过线圈的磁通量变化越大，线圈的磁通量变化率不一定大，感应电动势不一定越大，故C错误；

D．穿过线圈的磁通量变化越快，磁通量的变化率越大，由法拉第电磁感应定律得知，感应电动势越大，故D正确。

3. 如图甲所示线圈的匝数n＝100，横截面积S＝50 cm2，线圈总电阻r＝10 Ω，沿轴向有匀强磁场，设图示磁场方向为正，磁场的磁感应强度随时间按图乙所示规律变化，则在开始的0.1 s内(　　)

A. 磁通量的变化量为0.25 Wb

B. 磁通量的变化率为2.5 Wb/s

C. a、b间电压为零

D. 在a、b间接一个理想电流表时，电流表的示数为0.25 A

【答案】D

【解析】

【详解】A、在开始的0.1s内，磁通量的变化量为：△∅＝△B•S＝（0.4+0.1）×50×10﹣4＝0.0025Wb，故A错误；

B、磁通量的变化率为：2.5×10﹣2Wb/s，故B错误；

C、由法拉第电磁感应定律可得线圈中的感应电动势E为：E＝nS＝10050×10﹣4V＝2.5V，当a、b间未接负载时电压为2.5V，故C错误；

D、由法拉第电磁感应定律可得线圈中的感应电动势E为：E＝n100×2.5×10﹣2＝2.5V，由闭合电路欧姆定律可得感应电流I大小为：I，故D正确；

4. 如图所示，金属杆置于一形金属导轨上并与导轨形成闭合回路,一圈环形金属线框位于回路围成的区域内，线框与导轨共面．虚线右侧区域有垂直导轨平面向内的匀强磁场．现让金属杆突然向右运动，在运动开始的瞬间，关于感应电流的方向，下列说法正确的是（   ）

A. 中沿逆时针方向，中无电流

B. 中沿逆时针方向，中沿顺时针方向

C. 中沿逆时针方向，中沿逆时针方向

D. 中沿顺时针方向，中沿顺时针方向

【答案】B

【解析】

【详解】AD向右运动，导体切割磁感线，根据右手定则，可知电流由D流向A，即逆时针方向，穿过形金属线框的磁通量向外增大，根据楞次定律可知，T的感应电流产生的磁场应指向纸面里面，则感应电流方向为顺时针．故ACD错误，B正确．

故选B.

5. 一个交流电源的输出端电压的瞬时值表达式为（V）。将一个不计内阻的交流电流表与一个阻值为220Ω的电阻串联后接在该电源上，则（　　）

A. 交流电流表的示数为1.55A B. 交流电流表的示数为1A

C. 该交流电的频率为50Hz D. 该交流电的周期为0.02s

【答案】B

【解析】

【详解】AB．根据输出端电压的瞬时值表达式可知，电压的有效值为

电流的有效值为

交流电流表的示数显示的是电流的有效值，故A错误，B正确；

C．根据输出端电压的瞬时值表达式可知，该交流电的频率为

故C错误；

D．根据输出端电压的瞬时值表达式可知，该交流电的周期为

故D错误。

故选B。

6. 在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为，则（　　）

A. 时，线圈平面位于与中性面垂直的位置

B. 时，线圈中的电流改变方向

C. 时，线圈中的感应电动势最大

D. 时，线圈中的电流为0

【答案】A

【解析】

【详解】A．由图可知，时，穿过线圈磁通量为零，则线圈平面位于与中性面垂直的位置，故A正确；

B．由图可知，时，穿过线圈的磁通量为零，则线圈平面位于与中性面垂直的位置，而线圈通过中性面时线圈中的电流改变方向，故B错误；

C．由图可知，时，穿过线圈的磁通量最大，则线圈平面位于中性面位置，线圈中感应电动势为零，故C错误；

D．由图可知，时，穿过线圈的磁通量为零，则线圈平面位于与中性面垂直的位置，线圈中感应电流最大，故D错误。

故选A。

7. 如图所示是一交变电流的图象，则该交变电流的有效值为（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】由图可知，交变电流的周期，由有效值的定义可得

解得该交变电流的有效值为

选项D正确，ABC错误；

故选D。

8. 如图所示，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b．当输入电压U为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光．下列说法正确的是（　　）

A. 原、副线圈匝数之比为1：9

B. 原、副线圈匝数之比为9：1

C. 此时a和b的电功率之比为10：1

D. 此时a和b的电功率之比为1：10

【答案】B

【解析】

【分析】根据灯泡电压与输入电压的关系可明确接在输入端和输出端的电压关系，则可求得匝数之比；根据变压器电流之间的关系和功率公式可明确功率之比．

【详解】灯泡正常发光，则其电压均为额定电压U，则说明原线圈输入电压为9U，输出电压为U；则可知，原副线圈匝数之比为9：1，A错误B正确；根据公式可得，由于小灯泡两端的电压相等，所以根据公式可得a和b上的电功率之比为1：9，CD错误．

9. 空间存在一方向与纸面垂直、大小随时间变化的匀强磁场，其边界如图（a）中虚线所示，一硬质细导线的电阻率为、横截面积为S，将该导线做成半径为r的圆环固定在纸面内，圆心O在上。时磁感应强度的方向如图（a）所示，磁感应强度B随时间t的变化关系如图（b）所示，则在到的时间间隔内（　　）

A. 圆环所受安培力的方同始终不变 B. 圆环中的感应电流始终沿顺时针方向

C. 圆环中的感应电流大小为 D. 圆环中的感应电动势大小为

【答案】BC

【解析】

【详解】AB．由楞次定律可知，在在到的时间间隔内感应电流方向始终沿顺时针方向。由于经过时，磁场发生了变化，则根据左手定则可知，安培力方向发生了变化，故A错误，B正确；

CD．由法拉第电磁感应定律可知，圆环中的感应电动势大小为

由电阻定律可知，圆环电阻

则圆环中的感应电流为

故C正确，D错误。

故选BC。

10. 如图所示，导体棒沿两平行金属导轨从图中位置以速度v向右匀速通过一正方形abcd磁场区域，ac垂直于导轨且平行于导体棒，ac右侧的磁感应强度是左侧的2倍且方向相反，导轨和导体棒的电阻均不计，下列关于导体棒中感应电流和所受安培力随时间变化的图象正确的是（规定电流从M经R到N为正方向，安培力向左为正方向）（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】AC

【解析】

【详解】AB．根据右手定则，开始时感应电流方向为正，大小均匀增加，运动到正方形的对角线的右侧，由于B增大为原来的2倍，感应电流突变为原来的2倍，由于B的方向反向，感应电流方向变化，为负值，选项A正确，B错误；

CD．感应电流均匀变化，切割的有效长度均匀变化，根据F=BIL，安培力大小与时间呈二次函数变化，根据楞次定律的广义表述，安培力方向不变，选项C正确，D错误；

故选AC。

11. 如图所示为一理想变压器，原、副线圈匝数之比为，副线圈接一个阻值为R的电阻，则下列说法正确的是（　　）

A. 若之间接电压恒定的电源且电压为，则中的电流为

B. 若之间接交流电源且电压为，则原线圈中的电流为

C. 若之间接交流电源且电压为，增大，则副线圈的输出功率将增大

D. 若之间接交流电源且电压为，增大，则原线圈输入功率将增大

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】A．变压器只能改变交流不能变直流，若ab之间接直流电压U，则R中的电流为零，A错误；

B．若ab之间接交流电压U，根据

副线圈电压为

副线圈R中的电流

根据

原线圈中的电流为

B错误；

C．若ab之间接交流电压U，根据

副线圈电压为

增大，副线圈两端的电压增大，根据

则副线圈的输出功率将增大，C正确；

D．若ab之间接交流电压U，匝数比没变，副线圈两端的电压不变，增大R，根据

得输出功率将减小，所以原线圈中的输入功率将减小，D错误。

故选C。

12. 如图所示，倾斜平行金属导轨PQ、MN处在垂直导轨平面的匀强磁场中，铜棒ab垂直跨放在导轨上且与导轨接触良好，由静止释放铜棒，在铜棒运动中闭合开关S，之后通过电阻R的电荷量为q，铜棒速度为v，铜棒和导轨电阻不计，不计摩擦。则下列表达q、v与时间t的关系图像，不可能成立的是（　　）

A.  B.

C.  D.

【答案】BD

【解析】

【分析】

【详解】设闭合开关S时铜棒的速度为，铜棒达到匀速运动的速度为，则

铜棒运动的加速度

若则，铜棒匀速下滑；若则，铜棒加速下滑，且随速度的增大加速度减小，最终达到；若则，铜棒减速下滑，且加速度随速度减小而减小，最终达到；所以v-t图像的斜率只能不变或减小，故D错误；

通过电阻的电荷量

其中电流

随铜棒速度的变化趋向相同，即图像的斜率只能不变或减小，时斜率恒定且不为零，但电荷量q总是随时间而增大，故B错误。

故选BD。

二、填空，每空2分，共16分。

13. 如图所示，是研究电磁感应现象的实验装置，已知电流表的电流从正极流入时指针向右偏转，装置已完整连接且能正常工作。

（1）磁铁插入螺线管或从螺线管中拔出来的过程，可以看到，磁铁相对于螺线管运动的时候，电流表的指针_____（填“偏转”或“不偏转”），表明螺线管中_____（填“有电流”或“无电流”）产生；

（2）如图，N极向上抽出线圈的过程，电流表指针将_____（填“向右偏转”或“向左偏转”），感应电流在线圈中心产生的磁场方向为_____（填“向上”或“向下”），表明感应电流的磁场对原磁通的作用是_________。

【答案】    ①. 偏转    ②. 有电流    ③. 向左偏转    ④. 向上    ⑤. 阻碍磁通量的减小

【解析】

【详解】（1）[1][2]产生感应电流的条件是，闭合导体回路的磁通量发生变化。磁铁插入螺线管或从螺线管中拔出来的过程，引起螺线管线圈的磁通量变化。故可以看到，磁铁相对于螺线管运动的时候，电流表的指针偏转，表明螺线管中有电流产生。

（2）[3][4][5]N极向上抽出线圈的过程，螺线管磁通量减小，根据楞次定律可知，此时感应电流产生的感应磁场应阻碍螺线管线圈磁通量的减小。所以感应电流在线圈中心产生的磁场方向向上。再根据右手螺旋定则可以判断出螺线管产生的感应电流由电流表的负极流入正极流出，故此时电流表指针将向左偏转。

14. 均匀导线制成的单匝正方形闭合线框，每边长为L，总电阻为R，总质量为m。将其置于磁感强度为B的水平匀强磁场上方h处，如图所示。线框由静止自由下落，线框平面保持在竖直平面内，且边始终与水平的磁场边界平行。当边刚进入磁场时，则线框中产生的感应电流的方向为___________选填“顺时针”或“逆时针”）；线框中产生的感应电流的大小为___________；两点间的电势差大小___________；

【答案】    ①. 逆时针    ②.     ③.

【解析】

【分析】

【详解】[1]当边刚进入磁场时，线框中磁通量增加，根据楞次定律可知则线框中产生的感应电流的方向为逆时针。

[2]边刚进入磁场时，根据动能定理，有

根据法拉第电磁感应定律，有

根据闭合电路欧姆定律，有

联立，可得

[3]两点间的电势差大小为

三、计算题共3个题，每题12分，共36分。

15. 一个理想变压器的初级线圈匝数为220匝，次级线圈匝数为36匝，初级线圈接在交流电源上，电压的最大值为V，次级线圈只接了一盏电阻恒定为36Ω的电灯，求：

（1）变压器次级线圈输出电压的有效值；

（2）变压器初级线圈中的电流。

【答案】（1）36V；（2）A

【解析】

【详解】（1）由题可知，初级线圈电压的有效值为

根据变压器

解得，变压器次级线圈输出电压的有效值为

（2）次级线圈的电流为

则根据

解得，变压器初级线圈中的电流为

16. 如图所示的一个螺线管，匝数，横截面积为，电阻，在螺线管外接一个阻值的电阻，电阻的一端b跟地相接。磁场方向向左，穿过螺线管的匀强磁场的磁感应强度随时间变化规律如图线所示，求：

（1）在s时电阻螺线管产生的电动势E；

（2）在前5s内电阻R上产生的热量。

【答案】（1）1V；（2）3.2J

【解析】

【详解】（1）在内，根据法拉第电磁感应定律，则有

即在s时电阻螺线管产生的电动势为1V；

（2）根据焦耳定律有，电阻R在内产生的热量为

在内，根据法拉第电磁感应定律，则有

根据焦耳定律有，电阻R在内产生的热量为

则在前5s内电阻R上产生的热量为

17. 如图所示，足够长的U形导体框架的宽度，电阻可忽略不计，其所在平面与水平面成角，有一磁感应强度T的匀强磁场，方向垂直于导体框平面向上。一根质量、电阻的导体棒垂直跨放在U形框架上，某时刻起将导体棒由静止释放。已知导体棒与框架间的动摩擦因数。（，，g取）

（1）求导体棒运动过程中的最大速度；

（2）从导体棒开始下滑到速度刚达到最大时的过程中，通过导体棒横截面的电荷量，求导体棒在此过程中消耗的电能。

【答案】（1）5m/s；（2）3J

【解析】

【详解】（1）导体棒在运动过程中，做切割磁感线运动，产生感应电流，则会受到一个与运动方向相反的安培力，对其受力分析如下图所示

根据法拉第电磁感应定律，可得此时的感应电动势为

根据闭合电路欧姆定律可得，此时的感应电流为

此时的安培力为

当导体棒达到最大速度时，导体棒所受合力为零，则有

带入数据，联立解得，导体棒运动过程中的最大速度为

（2）从导体棒开始下滑到速度刚达到最大时的过程中，通过导体棒横截面的电荷量为

带入数据解得，从导体棒开始下滑到速度刚达到最大时的过程中，导体棒移动的位移为

根据能量守恒可得

带入数据解得，导体棒在此过程中消耗的电能为