1、- 1 -安平中学 20182019 学年上学期期中考试实验部高二物理试题(考试时间:90 分钟 分值:110 分)一、选择题：本题共 15 个小题，有的小题只有一项符合题目要求，有的小题有多项符合题目要求.全部选对得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错的得 0 分.满分共 60 分.1.如图甲所示，长直导线与导线框 abcd 固定在同一平面内。直导线中通以如图乙所示的大小和方向都随时间作周期性变化的交流电，并取图甲所示向上的电流方向为直导线中电流的正方向。关于 0 T 时间内线框 abcd 中感应电流的方向，下列说法正确的是( )A由顺时针方向变为逆时针方向B由逆时针方向变为顺时针方向C
2、由顺时针方向变为逆时针方向，再变为顺时针方向D由逆时针方向变为顺时针方向，再变为逆时针方向2.如图所示， Q 是单匝金属线圈， MN 是一个螺线管，它的绕线方向没有画出， Q 的输出端a、 b 和 MN 的输入端 c、 d 之间用导线相连， P 是在 MN 的正下方水平放置的用细导线绕制的软弹簧线圈。若在 Q 所处的空间加上与环面垂直的变化磁场，发现在 t1至 t2时间段内弹簧线圈处在收缩状态，则所加磁场的磁感应强度的变化情况可能是( )- 2 -3.（多选）线圈所围的面积为 0.1 m2，线圈电阻为 1 ；规定线圈中感应电流 I 的正方向从上往下看是顺时针方向，如图甲所示，磁场的磁感应强度
3、B 随时间 t 的变化规律如图乙所示，则下列说法正确的是( )A在时间 05 s 内， I 的最大值为 0.01 AB在第 4 s 时刻， I 的方向为逆时针C前 2 s 内，通过线圈某截面的总电荷量为 0.01 CD第 3 s 内，线圈的发热功率最大4.如图所示，导体杆 OQ 在作用于 OQ 中点且垂直于 OQ 的力作用下，绕 O 轴沿半径为 r 的光滑的半圆形框架在匀强磁场中以一定的角速度转动，磁场的磁感应强度为 B，方向垂直于框架平面， AO 间接有电阻 R，杆和框架电阻不计，回路中的总电功率为 P，则( )A外力的大小为 2Br PRB外力的大小为 Br PRC导体杆旋转的角速度为 2
4、BrD导体杆旋转的角速度为 R25.（多选）如图所示，在水平面内有两个光滑金属“V”字型导轨，空间中存在垂直于水平面的匀强磁场，其中导轨 bac 固定不动，用外力 F 使导轨 edf 向右匀速运动，导轨间接触始- 3 -终良好，从图示位置开始计时，下列关于回路中的电流 I 的大小和外力 F 的大小随时间的变化关系正确的是( )6.（多选）如图所示，在磁感应强度 B1.0 T 的匀强磁场中，金属杆 PQ 在外力 F 作用下在粗糙 U 形导轨上以速度 v2 m/s 向右匀速滑动，两导轨间距离 l1.0 m，电阻 R3.0 ，金属杆的电阻 r1.0 ，导轨电阻忽略不计，则下列说法正确的是( )A通过
5、 R 的感应电流的方向为由 a 到 dB金属杆 PQ 切割磁感线产生的感应电动势的大小为 2.0 VC金属杆 PQ 受到的安培力大小为 0.5 ND外力 F 做功的数值等于电路产生的焦耳热7.两个不可形变的正方形导体框 a、b 连成如图甲所示的回路，并固定在竖直平面(纸面)内。导体框 a 内固定一小圆环 c，a 与 c 在同一竖直面内，圆环 c 中通入如图乙所示的电流(规定逆时针方向为电流的正方向)，导体框 b 的 MN 边处在垂直纸面向外的匀强磁场中，则 MN 边在匀强磁场中受到的安培力( )- 4 -A01 s 内，方向向下B13 s 内，方向向下C35 s 内，先逐渐减小后逐渐增大D第
6、4 s 末，大小为零8.（多选）如图所示,水平放置且电阻不计的光滑金属导轨处于竖直向上的匀强磁场中,阻值为 R 的导体棒在外力 F 的作用下,从位置 ab 由静止开始匀加速直线运动到位置 ,若先、ba后两次导体棒运动的加速度之比为 1:2,则在先、后两次导体棒的运动过程中，下列说法正确的是( )A. 运动到相同位置时的外力 F 之比为 1:2B. 电路中产生的焦耳热之比为 2:1C. 电流的平均值之比为D. 通过任一截面的电荷量之比为 1:2 9.（多选）如图所示，固定在倾角为 30的斜面内的两根平行长直光滑金属导轨的间距为 d1 m，其底端接有阻值为 R2 的电阻，整个装置处在垂直斜面向上、
7、磁感应强度大小为 B2 T 的匀强磁场中。一质量为 m1 kg(质量分布均匀)的导体杆 ab 垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触。现杆在沿斜面向上、垂直于杆的恒力 F10 N 作用下从静止开始沿导轨向上运动距离 L6 m 时，速度恰好达到最大(运动过程中杆始终与导轨保持垂直)。设杆接入电路的电阻为 r2 ，导轨电阻不计，重力加速度大小为 g10 m/s2。则此过程( )A杆的速度最大值为 5 m/s- 5 -B流过电阻 R 的电量为 6 CC在这一过程中，整个回路产生的焦耳热为 17.5 JD流过电阻 R 电流方向为由 c 到 d10.CD、EF 是两条水平放置的阻值可忽略的平行金属导轨，
8、导轨间距为 L，在水平导轨的左侧存在磁感应强度方向垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为 B，磁场区域的长度为 d，如图所示。导轨的右端接有一电阻 R，左端与一弯曲的光滑轨道平滑连接。将一阻值也为 R 的导体棒从弯曲轨道上 h 高处由静止释放，导体棒最终恰好停在磁场的右边界处。已知导体棒与水平导轨接触良好，且动摩擦因数为 ，则下列说法中正确的是( )A电阻 R 的最大电流为Bd2ghRB流过电阻 R 的电荷量为BdL2RC整个电路中产生的焦耳热为 mghD电阻 R 中产生的焦耳热为 mgh1211.（多选）如图所示,平行导轨放在斜面上,匀强磁场垂直斜面向上,恒力 F 拉动金属杆 ab从静
9、止开始沿导轨向上滑动,接触良好,导轨光滑。从静止开始到 ab 杆到达最大速度的过程中,恒力 F 做功为 ,ab 杆克服重力做功为 ,ab 杆克服安培力做功为 ,ab 杆动能的增加W1W2W量为 ,电路中产生的焦耳热为 ,ab 杆重力势能增加量为 ，则( )KEQPEA. PKEWQ21B.- 6 -C. PKEQWD. 12,12.（多选）如图所示,两相距 l 的平行金属导轨与水平面间的夹角为 ,与阻值为 R 的定值电阻相连,导轨电阻不计,匀强磁场垂直穿过导轨平面,磁感应强度为 B. 有一质量为 m 的导体棒垂直于轨道且与两轨道接触良好,从 ab 位置获得平行于斜面的、大小为 v 的初速度向上
10、运动,最远到达 位置,上滑的整个过程中流过电阻 R 的电荷量为 q,导体棒接入电路的电阻也ba为 R,与导轨之间的动摩擦因数为 ,则( )A. 上滑过程中导体棒受到的最大安培力为 RvlB2B. 上滑过程中导体棒克服安培力做的功为 1mC. 上滑过程中电流做功产生的热量为 )cos(sin2BlgqvD. 导体棒上滑过程中损失的机械能为 i1lR13.（多选）如图所示，边长为 L、电阻不计的 n 匝正方形金属线框位于竖直平面内，连接的小灯泡的额定功率、额定电压分别为 P、 U，线框及小灯泡的总质量为 m，在线框的下方有一匀强磁场区域，区域宽度为 l，磁感应强度方向与线框平面垂直，其上、下边界与
11、线框底边均水平。线框从图示位置开始静止下落，穿越磁场的过程中，小灯泡始终正常发光。则( )A有界磁场宽度 lLB磁场的磁感应强度应为mgUnPL- 7 -C线框匀速穿越磁场，速度恒为PmgD线框穿越磁场的过程中，灯泡产生的焦耳热为 mgL14.一电阻接在 10 V 直流电源上，电热功率为 P；当它接到电压 上时功)(sin10Vtu率为( )A0.25 P B0.5 P C P D2 P15.如图所示为某小型交流发电机的示意图，其矩形线圈 abcd 的面积为 S0.03 m 2，共有 10匝，线圈总电阻为 r1 ，线圈处于磁感应强度大小为 T 的匀强磁场中，可绕与磁场22方向垂直的固定对称轴
12、OO转动，线圈在转动时可以通过滑环和电刷保持与外电路电阻R9 的连接。在外力作用下线圈以 10 rad/s 绕轴 OO匀速转动时，下列说法中正确的是( )A电阻 R 的发热功率是 3.6 WB交流电流表的示数是 0.6 AC用该交流发电机给电磁打点计时器供电时，打点的时间间隔一定为 0.02 sD如果将电阻 R 换成标有“6 V 3 W”字样的小灯泡，小灯泡能正常工作二.计算题：（本题共 3 个小题，共 50 分.要求写出必要的答题过程.）16.（14 分）如图所示，间距为 L 的两根光滑 圆弧轨道置于水平面上，其轨道末端水平，圆14弧轨道半径为 r，电阻不计。在其上端连有阻值为 R0的电阻，
13、整个装置处于如图所示的径向磁场中，圆弧轨道处的磁感应强度大小为 B。现有一根长度等于 L、质量为 m、电阻为 R 的金属棒从轨道的顶端 PQ 处由静止开始下滑，到达轨道底端 MN 时对轨道的压力为 2mg(重力加速度为 g)。求：- 8 -(1)金属棒到达轨道底端时金属棒两端的电压；(2)金属棒下滑过程中通过电阻 R0的电荷量。17.（16 分）如图所示，一个半径为 r 的半圆形线圈，以直径 ab 为轴匀速转动，转速为n， ab 的左侧有垂直于纸面向里(与 ab 垂直)的匀强磁场，磁感应强度为 B。 M 和 N 是两个集流环，负载电阻为 R，线圈、电流表和连接导线的电阻不计，求：(1)感应电动
14、势的最大值。(2)从图示位置起转过 周期的时间内负载电阻 R 上产生的热量。14(3)从图示位置起转过 周期的时间内通过负载电阻 R 的电荷量。14(4)求出电流表的示数。18.（20 分）如图甲所示，弯折成 90角的两根足够长金属导轨平行放置，形成左右两导轨平面，左导轨平面与水平面成 53角，右导轨平面与水平面成 37角，两导轨相距 L0.2 m，电阻不计。质量均为 m0.1 kg，电阻均为 R0.1 的金属杆 ab、 cd 与导轨垂直接触形成闭合回路，金属杆与导轨间的动摩擦因数均为 0.5，整个装置处于磁感应强度大小为 B1.0 T，方向平行于左导轨平面且垂直右导轨平面向上的匀强磁场中。
15、t0 时刻开始，ab 杆以初速度 v1沿右导轨平面下滑。 t1 s 时刻开始，对 ab 杆施加一垂直 ab 杆且平行右导轨平面向下的力 F，使 ab 开始做匀加速直线运动。 cd 杆运动的 vt 图像如图乙所示(其中第 1 s、第 3 s 内图线为直线)。若两杆下滑过程均保持与导轨垂直且接触良好， g 取 10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8。求：- 9 -(1)在第 1 s 内 cd 杆受到的安培力的大小；(2)ab 杆的初速度 v1；(3)若第 2 s 内力 F 所做的功为 9 J，求第 2 s 内 cd 杆所产生的焦耳热。高二物理答案（实验部）选择题：每题 4 分，部分
16、 2 分，共 60 分1.D 2.D 3.ABC 4.C 5.AD 6.ABC 7.B 8.BC 9.AC10.B 11.CD 12.AD 13.BC 14.B 15.B16.（14 分）答案：(1) (2)BLR0grR R0 B rL2 R R0解析：(1)金属棒两端的电压为路端电压，当金属棒到达底端时，设棒的速度为 v，由牛顿第二定律可得 2mg mg m ，解得 vv2r gr由法拉第电磁感应定律可得 E BLv根据闭合电路欧姆定律得金属棒两端电压 U R0ER R0联立即得 U 。BLR0grR R0(2)通过电阻 R0 的电荷量 q tI 金属棒下滑过程中产生的感应电动势为 E B
17、 S t B rL2 t- 10 -感应电流为 ，解得 q 。I E R R0 B rL2 R R017.（16 分）答案：(1) 2Bnr2 (2) (3) (4) 4B2nr48R Br22R 2r2nB2R解析：(1)线圈绕轴转动时，在电路中产生如图所示的交变电流。此交变电流的最大值为Em BS B 2 n 2Bnr2。 r22(2)在转过 周期的时间内，线圈一直切割磁感线，则产生的热量14Q 。(Em2)2R T4 4B2nr48R(3)在转过 周期的时间内，电动势的平均值 14 E t通过 R 的电荷量 q t t 。IER R Br22R(4)根据电流的热效应，在一个周期内：Q I
18、2RT (Em2)2R T2故电流表的示数为 I 。 2r2nB2R18.（20 分）答案：(1)0.2 N (2)1 m/s (3)3 J解析：(1) ab 杆沿右侧导轨下滑，根据右手定则可知 ab 杆中感应电流由 a 到 b，则 cd杆中电流由 d 到 c，根据左手定则可知 cd 杆受到的安培力垂直于左侧导轨向下。根据 v t 图像可知， cd 杆在第 1 s 内的加速度 a1 4 m/s 2 v t对 cd 杆受力分析，根据牛顿第二定律，有： mgsin 53 (mgcos 53 F 安 ) ma1解得 F 安 0.2 N。- 11 -(2)对 cd 杆：安培力 F 安 BIL回路中电流
19、 I 1 AF安BL对 ab 杆：感应电动势 E I2R0.2 V根据法拉第电磁感应定律 E BLv1解得 ab 杆的初速度 v1 1 m/s。EBL(3)根据 v t 图像可知， cd 杆在第 3 s 内做匀减速运动，加速度 a2 4 m/s 2 v t对 cd 杆受力分析，根据牛顿第二定律，有： mgsin 53 (mgcos 53 F 安 ) ma2解得安培力 F 安 1.8 N由 F 安 BI L 可得BE L2R B2L2v22R2 s 时 ab 杆的速度 v2 9 m/s2F安 RB2L2第 2 s 内 ab 杆做匀加速运动， ab 杆的位移 x2 (v1 v2)t5 m12对 ab 杆，根据动能定理，有： WF mgx2sin 37 mgx 2cos 37 W 安 mv22 mv1212 12解得安培力做功 W 安 6 J回路中产生的焦耳热 Q W 安 2 Qcd解得第 2 s 内 cd 杆所产生的焦耳热 Qcd3 J。
