2021-2022学年贵州省黔西南州金成实验学校高二（下）4月物理试题含解析

2021-2022学年贵州省黔西南州金成实验学校高二（下）4月物理试题高二年级  物理科目

一、单选题（每小题6分）

1. 如图所示，某品牌手机一经面世，就受到世人追捧，除了领先世界的5G通信、信息安全以外，人们还可以体验它无线充电的科技感。题图为无线充电原理图，由与充电底座相连的送电线圈和与手机电池相连的受电线圈构成。当送电线圈通入周期性变化的电流时，就会在受电线圈中感应出电流，从而实现为手机充电。在充电过程中（　　）

A. 送电线圈中产生均匀变化的磁场

B. 送电线圈中产生稳定不变的磁场

C. 无线充电的原理是互感现象

D. 手机电池是直流电源，所以受电线圈输出的是恒定电流

【答案】C

【解析】

【详解】AB．由于送电线圈中通入周期性变化的电流时，根据麦克斯韦理论可知送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化．故AB错误；

C．无线充电利用的是电磁感应原理，所以送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递。故C正确；

D．周期性变化的磁场会产生周期性变化的电场，输出的不是恒定电流。故D错误。

故选C。

2. 两根平行放置的长直绝缘导线M、N，通以同向等大的电流如图．在它们正中间放有一金属圆环，则可以使圆环中产生顺时针感应电流的是（    ）

A. M向右移动

B. N中电流增大

C. 两电流同时等量增大

D. 两电流同时反向

【答案】B

【解析】

【详解】A．依据右手螺旋定则，长直绝缘导线M、N，在环中产生磁场相互叠加，导致穿过环的磁通量为零，当M向右移动时，导致穿过环的磁通量向里，且大小增大，再由楞次定律，那么感应电流为逆时针，故A错误；

B．当增大N中的电流时，导致穿过环的磁通量向外，且大小增大，再由楞次定律，那么感应电流为顺时针，故B正确；

C．当两电流同时等量增大，依据右手螺旋定则，长直绝缘导线M、N，在环中产生磁场相互叠加，导致穿过环的磁通量仍为零，所以没有电流产生，故C错误；

D．当两电流同时反向，但由于大小不变，位置也不变，因此穿过环的磁通量仍为零，所以没有电流产生，故D错误．

3. 如图所示，a、b、c、d为四根相同的光滑铜棒, c、d固定在同一水平面上，a、b对称地放在c、d棒上，它们接触良好，O点为四根棒围成的矩形的几何中心，一条形磁铁沿竖直方向向O点落下，则ab可能发生的情况是(     )

A. 保持静止

B. 分别远离O点

C 分别向O点靠近

D. 无法判断

【答案】C

【解析】

【详解】当条形磁铁插入导轨之间时，穿过导轨的磁通量增大，根据楞次定律判断出导轨中产生感应电流，产生磁场将会阻碍磁通量增大，故两棒向里靠近，减小穿过的面积，从而起到阻碍磁通量增大的作用．因此不论条形磁铁是S极还是N极，由于磁铁的插入导轨之间时，则两棒靠近.

A.保持静止与分析结果不相符；故A项不合题意.

B.分别远离O点与分析结果不相符；故B项不合题意.

C.分别向O点靠近与分析结果相符；故C项符合题意.

D.无法判断与分析结果不相符；故D项不合题意.

4. 如图表示闭合电路中的一部分导体ab在磁场中做切割磁感线运动的情景，分析各图中感应电流的方向在导体中由a→b的是（）

A.  B.

C.  D.

【答案】A

【解析】

【详解】A.闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，应用右手定则判断可得：A中电流由a→b．故选项A符合题意．

B.闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，应用右手定则判断可得：B中电流由b→a．故选项B不符合题意．

C.闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，应用右手定则判断可得：C中电流沿a→c→b→a方向．故选项C不符合题意．

C.闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时，应用右手定则判断可得：D中电流由b→a．故选项D不符合题意．

5. 图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为理想交流电流表．线圈绕垂直于磁场的水平轴OO’沿逆时针方向匀速转动，产生的电动势随时间变化的图象如图乙所示．已知发电机线圈电阻为10，外接一只阻值为90的电阻，不计电路的其它电阻，则（    ）

A. 电流表示数为0.31A

B. 线圈转动的角速度为rad／s

C. 0.01s时线圈平面与磁场方向平行

D. 在线圈转动一周过程中，外电阻发热约为0.087J

【答案】D

【解析】

【详解】在交流电路中电流表的示数为有效值，，电流表的示数，A错误；

从图像可知线圈转动的周期为0.02s，则线圈转动的角速度，B错误；

0.01s时线圈的电压为0，因此线圈在中性面处，C错；

线圈发热应用电流的有效值进行计算，则发热量，D正确

6. 如图，表示一交流电的电流随时间而变化的图象，此交流电的有效值是( )

A.  B.  C.  D.

【答案】D

【解析】

【详解】交流电的有效值的定义为让交流与恒定电流分别通过大小相同的电阻，如果交流的一个周期内它们产生的热量相等，而这个恒定电流是I、电压是U，则把I、U叫做这个交流的有效值，则根据定义有 解得：

A. 与结论不符，故A不符合题意

B. 与结论不符，故B不符合题意

C. 与结论不符，故C不符合题意

D. 与结论相符，故D符合题意

二、多选题（每小题6分，错选不得分，漏选得3分）

7. 如图所示是研究自感现象的实验电路，为两个完全相同的灯泡，定值电阻的阻值为，线圈的自感系数很大，直流电阻也为．关于这个实验，下列说法中正确的是

A. 闭合瞬间，比先亮，电路稳定后和一样亮

B. 闭合电路稳定后再断开，逐渐变暗，闪亮一下然后逐渐变暗

C. 闭合电路稳定后再断开瞬间，灯中的电流方向从右向左

D. 闭合电路稳定后再断开瞬间，点的电势高于点的电势

【答案】ACD

【解析】

【详解】A.闭合开关的瞬间，B灯立即正常发光，A灯所在电路上线圈产生自感电动势，阻碍电流的增大，电流只能逐渐增大，A灯逐渐变亮；稳定后上下两个并联支路的电阻相同，则电流相同，两灯亮度相同；故A正确.

B闭合开关，待电路稳定后断开开关，L中产生自感电动势，相当于电源，A、B两灯串联，同时逐渐变暗，因稳定时两支路的电流相同，断电时流过A的电流继续流过B，则两灯不会闪亮；故B错误.

C.断电自感时，线圈是新电源，阻碍电流减小，则电流继续流过L，经过B是从右向左；故C正确.

D.新电源的电流从a点流出，在外电路由高电势流向低电势，则点的电势高于点的电势；故D正确.

8. 如图甲，为新能源电动汽车的无线充电原理图，M为匝数n＝50匝、电阻r＝1.0Ω受电线圈，N为送电线圈．当送电线圈N接交变电流后，在受电线圈内产生了与线圈平面垂直的磁场，其磁通量Ф随时间t变化的规律如图乙．下列说法正确的是

A. 受电线圈产生的电动势的有效值为

B. 在t1时刻，受电线圈产生的电动势为20V

C. 在t1—t2内，通过受电线圈的电荷量为4×10-2C

D. 在t1—t2内，通过受电线圈的电荷量为2×10-2C

【答案】AD

【解析】

【详解】A.由图乙可知，，受电线圈的最大磁通量为，所以受电线圈产生的电动势最大值为：，所以受电线圈产生的电动势的有效值为，故A正确；

B.由图乙可知，时刻磁通量变化率为0，由法拉第电磁感应定律可知，此时受电线圈产生的电动势为0V，故B错误；

CD.由公式，代入数据解得：，故C错误，D正确．

9. 在下列各图所示的情况中，闭合线框中能产生感应电流的是（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】CD

【解析】

【详解】A．线框与磁感线始终平行，磁通量始终等于零，不能产生感应电流，A错误；

B．线框在匀强磁场中运动，磁通量始终不变，不能产生感应电流，B错误；

C．线框转动过程中，磁通量变化，能产生感应电流，C正确；

D．线框远离通电导线，磁通量减小，能产生感应电流，D正确。

故选CD。

三、实验题（每个空2分）

10. 甲、乙、丙是探究感应电流产生条件的实验。

（1）实验丙，开关闭合或断开瞬间，电流表中______电流通过；保持开关闭合，滑动变阻器的滑动触头不动，电流表中______电流通过；保持开关闭合，将铁芯从中拨出时，电流表中______电流。（均选填“有”或“无”）

（2）由以上三个实验，可以得出闭合回路有感应电流产生的条件________。

【答案】    ①. 有    ②. 无    ③. 有    ④. 穿过闭合回路的磁通量发生变化

【解析】

【详解】（1）[1]只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，就会产生感应电流。开关闭合或断开瞬间，通过闭合螺线圈的磁通量会发生变化，电流表中有电流通过；

[2]保持开关闭合，滑动变阻器的滑动触头不动，通过闭合螺线圈的磁通量没有变化，电流表中无电流通过；

[3]保持开关闭合，将铁芯从中拨出时，通过闭合螺线圈的磁通量会发生变化，电流表中有电流通过。

（2）[4]由以上三个实验，可以得出闭合回路有感应电流产生的条件是穿过闭合回路的磁通量发生变化。

11. 电表为指针在中央的灵敏电流表，如图甲所示，把电表连接在直流电路中时出现的偏转情况。现把它与一个线圈串联，将磁铁从线圈上方插入或拔出，请完成下列填空。

（1）图（a）中灵敏电流计指针将向__________偏转（填“左”或“右”）

（2）图（b）中磁铁下方的极性是__________（填“极”或“极”）

（3）图（c）中磁铁的运动方向是__________（填“向上”或“向下”）

【答案】    ①. 右    ②. 极    ③. 向上

【解析】

【详解】由图甲可知，当电流由灵敏电流计的右接线柱流入时，灵敏电流计的指针向右偏转。

（1）[1]由图（a）可知，穿过螺线管原磁场向下，磁通量增大，根据楞次定律可知，感应电流的磁场向上，根据右手定则可知，电流从右接线柱流入，故指针向右偏转；

（2）[2]由图（b）可知，电流由灵敏电流计的左侧流入，根据右手定则可知，感应电流的磁场方向向下，条形磁体向下移动，穿过螺线管的磁通量变大，根据楞次定律可知，螺线管中原磁场方向向上，故磁铁下方为极；

（3）[3]由图（c）可知，电流由灵敏电流计的左侧流入，根据右手定则可知，感应电流的磁场方向向下，穿过螺线管的原磁场向下，根据楞次定律可知，穿过螺线管的磁通量减少，故磁铁向上运动。

四、解答题

12.  图甲的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R＝55Ω，两电表为理想电流表和电压表，变压器原副线圈匝数比为n1∶n2=2∶1，若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压。求：

（1）此交流电压的瞬时表达式；

（2）电压表的示数；

（3）电流表的示数。

【答案】（1）；（2）110V；（3）2A

【解析】

【分析】

【详解】（1）由交流电规律可知

联立代入图中数据可得

（2）根据理想变压器特点有

其中

解得

U2=110V

即电压表读数为110V；

（3）根据欧姆定律

代入图乙中数据得

I=2A

即电流表读数为2A。

13. 如图所示，面积为0.2 m2的100匝线圈处在匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，已知磁感应强度随时间变化的规律为B＝(2＋0.2t)T，定值电阻R1＝6 Ω，线圈电阻R2＝4 Ω，求：

(1)磁通量的变化率和回路中的感应电动势；

(2)a、b两点间电压Uab；

(3)2 s内通过R1的电荷量q.

【答案】(1)0.04 Wb/s　4 V　(2)2.4 V　(3)0.8 C

【解析】

【详解】(1)由B＝(2＋0.2t)T可知

磁通量变化率

由法拉第电磁感应定律可知回路中的感应电动势为

；

(2)等效电路如图所示．a、b两点间电压Uab等于定值电阻R1两端的电压，则

(3)2 s内的磁感应强度变化量为

通过R1的电荷量为

14. 如图所示，两根足够长平行光滑金属导轨MN、PQ固定在倾角θ=370的绝缘斜面上，顶部接有一阻值R=3Ω的定值电阻，下端开口，轨道间距L=1m．整个装置处于磁感应强度B=2T的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向上．质量m=1kg的金属棒ab置于导轨上，ab在导轨之间的电阻r=1Ω，电路中其余电阻不计．金属棒ab由静止释放后沿导轨运动时始终垂直于导轨，且与导轨接触良好．不计空气阻力影响．已知sin370=0.6，cos370=0.8，取g=10m/s2．

(1)求金属棒ab沿导轨向下运动的最大速度口vm；

(2)求金属棒ab沿导轨向下运动过程中，电阻R上的最大电功率PR；

(3)若导轨MN、PQ粗糙，金属棒ab与导轨间动摩擦因数μ=0.5，从金属棒ab开始运动至达到速度2.0m/s过程中，电阻R上产生的焦耳热总共为1.5J，求金属棒ab下滑的位移x．

【答案】(1) (2) (3) x=2.0m

【解析】

【分析】释放金属棒后，金属棒受到重力、支持力、安培力三个力作用，由于棒的速度增大导致感应电流增大，从而阻碍导体运动的安培力也增大，所以加速度减小．

（1）只有当加速度减小为零时，棒的速度达到最大，写出平衡式，结合感应电动势、欧姆定律、安培力的式子，就能求出最大速度；

（2）棒匀减速直线运动时，电流最大，消耗的电功率最大，由电功率的式子直接求出；

（3）由能量守恒定律和焦耳定律即可求出位移．

【详解】（1）金属棒由静止释放后，沿斜面做变加速运动，加速度不断减小，当加速度为零时有最大速度．

由牛顿第二定律：  ①

   ②

  ③

   ④

解得：，I=3A；

（2）金属棒以最大速度匀速运动时，电阻R上的电动率最大，

此时:  ⑤

由③④⑤解得：

（3）设金属棒从开始运动至达到2.0m/s速度过程中，沿导轨下滑距离为x

由能量守恒定律：   ⑥

根据焦耳定律：  ⑦

解得x=2.0m．

【点睛】本题主要考查了导体切割磁感线时的感应电动势和闭合电路欧姆定律，难度中等．