1、山西大学附中20132014学年第二学期高二3月份考试物理试题（考试时间：90分钟） 一. 单项选择题(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只有一个正确,选对得4分,选错或不答得0分)。1. 下列说法不正确的是A磁电式电流表所依据的原理是安培力与电流的关系。B电子感应加速器是利用变化的磁场产生感生电场，来加速电子的。C电磁感应现象中，感应电流的磁场总是跟原来的磁场方向相反D法拉第心系“磁生电”，寻找10年之久，终于发现了“磁生电”的效应，并把这些现象定名为电磁感应。【答案】CA、磁电式电流表是根据通电线圈在磁场中受安培力的作用而制成的，故A正确；B、现代科学研究中常用
2、到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场加速电子的设备电子感应加速器主要有上、下电磁铁磁极和环形真空室组成当电磁铁绕组通以变化的电流时，产生变化的磁场，穿过真空盒所包围的区域内的磁通量也随时间变化，这时真空盒空间内就产生感应涡旋电场，电子将在涡旋电场作用下得到加速，故B正确；C、电磁感应现象中，感应电流的磁场总是阻碍原来磁场的变化，原来磁场增强，感应电流的磁场跟原来的磁场方向相反，若原来磁场减弱，则感应电流的磁场与原来磁场方向相同，故C错误；D、法拉第心系“磁生电”，寻找10年之久，终于发现了“磁生电”的效应，并把这些现象定名为电磁感应，故D正确。故选C。【考点】电磁感应现象2. 如图所示，
3、匀强磁场的方向垂直纸面，规定向里的方向为正，在磁场中有一细金属圆环，线圈平面位于纸面内，现令磁感应强度B随时间t变化，先按图所示的Oa图线变化，后来又按bc和cd变化，令E1、E2、E3分别表示这三段变化过程中感应电动势的大小，I1、I2、I3分别表示对应的感应电流，则下列正确的是 A.E1E2，I1沿逆时针方向，I2沿顺时针方向B.E1E2，I1沿顺时针方向，I2沿逆时针方向C.E2E3，I2沿逆时针方向，I3沿顺时针方向D.E2= E3，I2沿逆时针方向，I3沿顺时针方向【答案】A由法拉第电磁感应定律，知应有第1段中磁通量的变化率较小，而bc、cd两段中磁通量的变化率相同，故有；由楞次定律
4、可判断出I1沿逆时针方向，I2与I3均沿顺时针方向。故选A。【考点】楞次定律3. 如图甲所示，导体棒MN置于水平导轨上，PQMN所围的面积为S，PQ之间有阻值为R的电阻，不计导轨和导体棒的电阻。导轨所在区域内存在沿竖直方向的匀强磁场，规定磁场方向竖直向上为正，在02t0时间内磁感应强度的变化情况如图乙所示，导体棒MN始终处于静止状态。下列说法正确的是A. 在0t0和t02t0时间内，导体棒受到的导轨的摩擦力方向相同B. 在0t0内，通过导体棒的电流方向为N到MC. 在t02t0内，通过电阻R的电流大小为D. 在02t0时间内，通过电阻R的电荷量为【答案】BA、由图乙所示图象可知，0t0内磁感应
5、强度减小，穿过回路的磁通量减小，由楞次定律可知，为阻碍磁通量的减少，导体棒具有向右的运动趋势，导体棒受到向左的摩擦力，在t02t0内，穿过回路的磁通量增加，为阻碍磁通量的增加，导体棒有向左的运动趋势，导体棒受到向右的摩擦力，在两时间段内摩擦力方向相反，故A错误；B、由图乙所示图象可知，在0t0内磁感应强度减小，穿过闭合回路的磁通量减少，由楞次定律可知，感应电流沿逆时针方向，通过导体棒的电流方向为N到M，故B正确；C、由图乙所示图象，应用法拉第电磁感应定律可得，在t02t0内感应电动势：，感应电流为：，故C错误；D、由图乙所示图象，应用法拉第电磁感应定律可得，在0t0内感应电动势：，感应电流为：
6、，电荷量：；由图乙所示图象，应用法拉第电磁感应定律可得，在t02t0内感应电动势：，感应电流为：，电荷量，在02t0时间内，通过电阻R的电荷量，故D错误。故选B。【考点】法拉第电磁感应定律4.竖直面内有两圆形区域内分别存在水平的匀强磁场，其半径均为R且相切于O点，磁感应强度大小相等、方向相反，且不随时间变化一长为2R的导体杆OA绕O点且垂直于纸面的轴顺时针匀速旋转，角速度为时，OA恰好位于两圆的公切线上，如图所示，若选取从O指向A的电动势为正，下列描述导体杆中感应电动势随时间变化的图像可能正确的是【答案】A由右手定则可判，开始时感应电动势从O指向A，为正；由，L是有效切割长度，可知，B、不变，
7、切割的有效长度随时间先增大后减小，且做非线性、非正弦的变化，经半个周期后，电动势的方向反向，故A正确。故选A。【考点】闭合电路的欧姆定律；法拉第电磁感应定律5.如图所示,一个边长为l、总电阻为R的单匝等边三角形金属线框, 在外力的作用下以速度v匀速穿过宽度均为l的两个有界匀强磁场，磁场的磁感应强度大小均为B，方向相反线框运动方向始终与底边平行且与磁场边界垂直取顺时针方向的电流为正，从图示位置开始，线框中的感应电流i与线框沿运动方向的位移x之间的函数图象是【答案】ABD、线框从开始进入到全部进入第一个磁场时，磁通量向外增大，则由楞次定律可知，感应电流方向沿顺时针方向，电流方向是正的，由图象可知，
8、故BD错误；在内，线框切割的有效长度均匀增大，由知，感应电动势也均匀增加，感应电流均匀增加，感应电流最大，最大感应电流；内，切割的有效长度均匀减小，电动势也均匀减小，感应电流均匀减小，故BD错误；AC、内，垂直向外的磁通量减少，向内的增多，磁通量减少，由楞次定律可知，电流方向为逆时针方向；在此阶段内，线圈的左右两部分分别处在两个不同的磁场中，两部分产生的电流方向相同，切割磁感线的导线有效长度都均匀变大，所以在处感应电动势与感应电流是处的两倍，故A正确，C错误。故选A。【考点】闭合电路的欧姆定律；法拉第电磁感应定律；楞次定律6.经过不懈的努力，法拉第终于在1831年8月29日发现了“磁生电”的现
9、象，他把两个线圈绕在同一个软铁环上（如图示），一个线圈A连接电池与开关，另一线圈B闭合并在其中一段直导线附近平行放置小磁针。法拉第可观察到的现象有（ ）A当合上开关，A线圈接通电流瞬间，小磁针偏转一下，随即复原B只要A线圈中有电流，小磁针就会发生偏转CA线圈接通后其电流越大，小磁针偏转角度也越大D当开关打开，A线圈电流中断瞬间，小磁针会出现与A线圈接通电流瞬间完全相同的偏转【答案】AAD、闭合电键后，线圈中的磁场方向为顺时针，且增加，故根据楞次定律，感应电流的磁场为逆时针方向，故右侧线圈中感应电流方向俯视逆时针，故直导线有电流，小磁针旋转一下，电路稳定后，无感应电流，小磁针不偏转；同理当断开瞬
10、间时，根据楞次定律，结合右手螺旋定则可知，小磁针的偏转方向与接触瞬间的方向相反，故A正确D错误；BC、只有电键闭合瞬间、断开瞬间有感应电流，即原磁场变化时才有感应电流，故产生感应电流的条件是：穿过闭合回路中磁通量发生变化，而与线圈的电流大小无关，而是与电流变化大小有关，故BC错误。故选A。【考点】楞次定律7.图甲是线圈P绕垂直于磁场的轴在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电压图象，把该交流电压加在图乙中变压器的A、B两端已知理想变压器原线圈和副线圈的匝数比为51，交流电流表和交流电压表均为理想电表，电阻R1 ，其他各处电阻不计，以下说法正确的是A在t0.1 s和0.3s时，穿过线圈P的磁通量
11、最大B线圈P转动的角速度为10 rad/sC电压表的示数为2.83V D电流表的示数为0.40 A【答案】DA、由图象可知，在t=0.1s、0.3s时，电压最大，此时是磁通量的变化率最大，此时穿过线圈的磁通量为零，故A错误；B、根据图象可以知道，交流电的周期是0.4s，由，故B错误；C、电压表读数为副线圈有效值，原线圈的电压的有效值为10V，由电压与匝数成正比可得副线圈的电压有效值为2V，所以电压表的示数为2V，故C错误；D、电流表读数：因由电流与匝数成反比得，所以电流表读数为0.40A，故D正确。故选D。【考点】变压器的构造和原理8.如图甲所示，直角三角形ABC是由同种金属材料制成的线框，线
12、框位于跟有界匀强磁场垂直的平面内。现用外力将线框ABC匀速向右拉进磁场，至AB边进入磁场前，设线框中产生的感应电动势为、AB两点间的电势差为、线框受安培力的合力为、回路中消耗的电功率为，如图乙所示中画出了上述各物理量与图示位移x的关系图象，则与这一过程相符合的图象是（ ） 【答案】BA、设ACB=，切割的有效长度为，则感应电动势的大小，电动势与x成正比，故A错误；B、回路中的电流，则AB两点间的电势差，与x成正比，故B正确；C、线框所受安培力，与x平方成正比，故C错误；D、回路中消耗的电功率为，与x的平方成正比，故D错误。故选B。【考点】闭合电路的欧姆定律；法拉第电磁感应定律；电功率9. 如图
13、所示理想变压器原副线圈匝数比为1：2，两端分别接有四个阻值相同的灯泡，已知4盏灯均能发光，则L1和L2的功率之比为( )A1：1 B1：3 C9：1 D3：1【答案】C由题意知原副线圈电压之比为1：2，又灯泡电阻相等且正常发光，则灯泡2、3、4的额定功率相同，电流相同为I；电流与匝数成反比，所以原副线圈中电流之比为2：1，所以灯泡1知道电流为3I，根据知L1和L2的功率之比为9：1。故选C。【考点】变压器的构造和原理；电功、电功率10. 图甲是某小型家用电器电源部分的主要工作电路图，工作时I部分变压器原线圈A、B两端与输出电压为220V的交流电源相连接，通过电路元件的工作最后在III部分E、F
14、两端输出6.0V的直流电。当A、B两端输入如图乙所示的交变电压时，在II部分的M、N两端输出的电压如图丙所示。III部分的自感线圈L的直流电阻可忽略不计。关于该电路及其工作过程，下列说法中正确的是AI部分的变压器是降压变压器BIII部分的自感线圈L的作用是阻碍直流成分，导通交流成分CIII部分的电容器C的作用是阻碍交流成分，导通直流成分DM、N两端输出电压的有效值为2U0【答案】AA、理想变压器的输入的电压为220V，输出的电压为6V，所以该变压器为降压变压器，故A正确；B、部分的自感线圈L的作用是通直流阻交流，故B错误；C、部分的电容器C的作用是通交流阻直流，故C错误；D、部分的M、N端输出
15、电压为正弦函数，所以有效值为，故D错误。故选A。【考点】变压器的构造和原理；电容二、多选题（本题共4小题,每小题6分,共24分,在每小题给出的四个选项中有两个或者两个以上答案正确,全部选对得6分,漏选得3分，选错或不答得0分）11. 如图甲所示，螺线管内有一平行于轴线的磁场，规定图中箭头所示方向为磁感应强度B的正方向，螺线管与U型导线框cdef相连，导线框cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导线框cdef在同一平面内，当螺线管内的磁感应强度随时间按图乙所示规律变化时，下列选项中正确的是：A在t1时刻，金属圆环L内的磁通量最大B在t2时刻，金属圆环L内的磁通量最大C在时间内，金属圆环L内有
16、逆时针方向的感应电流D在时间内，金属圆环L有收缩的趋势【答案】BDA、由B-t图知，t1时刻磁通量的变化率为零，则感应电流为零，L上的磁通量为零，故A错误；B、在t2时刻，磁感应强度为零，但是磁通量的变化率最大，则感应电流最大，通过金属圆环的磁通量最大，B正确；C、在t1-t2时间内，磁通量的变化率不断变大，则线圈内的感应电流不断变大，根据楞次定律，在线圈中的电流方向f到c，根据右手螺旋定则，穿过圆环的磁通量向外增大，则根据楞次定律，在金属圆环中产生顺时针方向的感应电流，故C错误；D、在t1-t2时间内，L内的磁场增加，由愣次定律可以确定L必须减小面积以达到阻碍磁通量的增加，故有收缩的趋势，故
17、D正确。故选BD。【考点】法拉第电磁感应定律；磁通量；楞次定律12. 关于涡流，下列说法中正确是（ ）A真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置B家用电磁炉锅体中的涡流是由恒定磁场产生的C阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动D变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能减小涡流【答案】ACDA、高频感应炉是用涡流来熔化金属对其进行冶炼的，炉内放入被冶炼的金属，线圈内通入高频交变电流，这时被冶炼的金属中产生涡流就能被熔化，故A正确；B、电磁炉利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场，当含铁质锅具放置炉面时，铁磁性锅体被磁化，锅具即切割交变磁感线而在锅具底部产生交变的涡流，恒定磁场不会产生涡流，故B错误；C、阻
18、尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动，当金属板从磁场中穿过时，金属板板内感应出的涡流会对金属板的运动产生阻碍作用，故C正确；D、在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象，要损耗能量，不用整块的硅钢铁芯，其目的是为了减小涡流，故D正确。故选ACD。【考点】涡流现象及其应用13.如图所示，电阻为r的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以某一角速度匀速转动。t=0时，线圈平面与磁场垂直，各电表均为理想交流电表，则（ ）A. t=0时，线圈中的感应电动势最大B. 1 s内电路中的电流方向改变了次C. 滑片P向下滑动时，电压表的读数不变D. 线圈匀速运动的角速度变大时，电流表的读数也变大
19、【答案】BDA、t=0时，线圈位于中性面，此时感应电动势为零，故A错误；B、交流电的频率为，1s内电流方向改变2f，即，故B正确；C、滑片P向下滑动时，电阻增大，电流减小，电源内阻分压减小，所以电压表读数变大，故C错误；D、线圈匀速转动的角速度变大时，电动势的最大值增大，电流表的读数变大，故D正确。故选BD。【考点】交流发电机及其产生正弦式电流的原理14. 如图所示，固定在水平面上的光滑平行金属导轨，间距为L，右端接有阻值为R的电阻，空间存在在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场。质量为m、电阻为r的导体棒ab与固定弹簧相连，放在导轨上。初始时刻，弹簧恰处于自然长度。给导体棒水平向右的初速度v0
20、，导体棒开始沿导轨往复运动，在此过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。已知导体棒的电阻r与定值电阻R的阻值相等，不计导轨电阻，则下列说法中正确的是A导体棒开始运动的初始时刻受到的安培力向左B导体棒开始运动的初始时刻导体棒两端的电压U=BLv0C导体棒开始运动后速度第一次为零时，系统的弹性势能Ep=mD金属棒最终会停在初始位置，在金属棒整个运动过程中，电阻R上产生的焦耳热Q=m【答案】ADA、导体棒开始运动的初始时刻，由右手定则判断可知：ab中产生的感应电流方向从ab，由左手定则判断得知ab棒受到的安培力向左，故A正确；B、导体棒开始运动的初始时刻，ab棒产生的感应电势为，由于r=R，所以
21、导体棒两端的电压，故B错误；C、由于导体棒运动过程中产生电能，所以导体棒开始运动后速度第一次为零时，根据能量守恒定律得知：系统的弹性势能小于，故C错误；D、金属棒最终会停在初始位置，在金属棒整个运动过程中，电阻R上产生的焦耳热，故D正确。故选AD。【考点】法拉第电磁感应定律；焦耳定律三、计算题（共36分，15题10分，16题14分，17题12分）15.（10分） 如图所示，光滑平行的金属导轨MN和PQ，间距L1.0 m，与水平面之间的夹角30，匀强磁场磁感应强度B2.0 T，垂直于导轨平面向上，MP间接有阻值R2.0的电阻，其它电阻不计，质量m2.0 kg的金属杆ab垂直导轨放置，用变力F沿导
22、轨平面向上拉金属杆ab， 若金属杆ab以恒定加速度a2 m/s2， 由静止开始做匀变速运动，则：（g=10 m/s2）(1) 在5 s内平均感应电动势是多少？(2) 第5 s末，回路中的电流多大？(3) 第5 s末，作用在ab杆上的外力F多大？【答案】 （1）磁通量的变化量为：由法拉第电磁感应定律得：联立解得：（2）5s末的瞬时速度为：5s末的感应电动势为：由欧姆定律得：联立解得：（3）由安培力公式得：由牛顿第二定律得：联立解得：【考点】闭合电路的欧姆定律；安培力；法拉第电磁感应定律16.（14分） 如图所示，间距为l的平行金属导轨LMN和OPQ分别固定在两个竖直面内，电阻为R、质量为m、长为
23、l 的相同导体杆ab和cd分别放置在导轨上，并与导轨垂直. 在水平光滑导轨间有与水平面成、并垂直于ab的匀强磁场；倾斜导轨间有沿斜面向下的匀强磁场，磁感应强度均为B。倾斜导轨与水平面夹角也为，杆cd与倾斜导轨间动摩擦因素为. ab杆在水平恒力作用下由静止开始运动，当cd刚要滑动时ab恰达到最大速度 . （=、最大静摩擦力等于滑动摩擦力）.求：（1）此时杆cd中的电流大小；（2）杆ab的最大速度；（3）若此过程中流过杆ab的电量为，则cd产生的焦耳热Q为多大？来【答案】 （1）cd杆刚要滑动时，所受的静摩擦力达到最大，设最大静摩擦力为f，由平衡条件得：、又有解得：，；（2）根据闭合电路欧姆定律得
24、知：ab棒产生的感应电动势为；由法拉第电磁感应定律得： 解得：（3）由电磁感应中，流过杆ab的电量：对于ab杆，由平衡条件：而两棒所受的安培力大小相等，；则得：由能量守恒：，又，解得：。【考点】法拉第电磁感应定律；焦耳定律17.（12分） 三峡水利枢纽工程是长江流域治理开发的关键工程，是中国规模最大的水利工程，枢纽控制流域面积1.0106 km2，占长江流域面积的56%，坝址处年平均流量为Q4.511011 m3，水利枢纽的主要任务包括防洪、发电、航运三方面在发电方面，三峡电站安装水轮发电机组26台，总装机容量(指26台发电机组同时工作时的总发电功率)为P1.82107 kW，年平均发电量约为
25、W8.401010 kWh.该工程于2009年全部竣工，电站主要向华中、华东电网供电，以缓解这两个地区的供电紧张局面阅读上述资料，解答下列问题(水的密度1.0103 kg/m3，g取10 m/s2)：(1)若三峡电站上、下游水位差按H100 m计算，试推导三峡电站将水流的势能转化为电能的效率的公式，并计算出效率的数值(2)若26台发电机组全部建成并发电，要达到年发电量的要求，每台发电机组平均年发电时间t为多少天？(3)将该电站的电能输送到华中地区，送电功率为P14.5106 kW，采用超高压输电，输电电压为U5105 V，而发电机输出的电压约为U01.8104 V要使输电线上损耗的功率等于输送
26、电功率的5%，求：发电站的升压变压器原、副线圈的匝数比和输电线路的总电阻【答案】(1) 67.1%(2)192.3天(3) 2.78 (1)电站能量转化效率为：代入数据：(2)据，有(3)升压变压器匝数比为：据，得.由，得。【考点】远距离输电参考答案1.C 2.A 3.B 4.A 5.A 6.A 7.D 8.B 9.C 10A 11.BD 12.ACD 13.BD 14.AD15.（10分） （1）磁通量的变化量为：由法拉第电磁感应定律得：联立解得：（2）5s末的瞬时速度为：5s末的感应电动势为：由欧姆定律得：联立解得：（3）由安培力公式得：由牛顿第二定律得：联立解得：16.（14分）（1）cd杆刚要滑动时，所受的静摩擦力达到最大，设最大静摩擦力为f，由平衡条件得：、又有解得：，；（2）根据闭合电路欧姆定律得知：ab棒产生的感应电动势为；由法拉第电磁感应定律得： 解得：（3）由电磁感应中，流过杆ab的电量：对于ab杆，由平衡条件：而两棒所受的安培力大小相等，；则得：由能量守恒：，又，解得：。17.（12分） (1)电站能量转化效率为：代入数据：(2)据，有(3)升压变压器匝数比为：据，得.由，得。