2019-2020年高二上学期单元测试物理试卷（电磁感应、交变电流）含解析.doc

2019-2020年高二上学期单元测试物理试卷（电磁感应、交变电流）含解析一、选择题（1-7为单选，8-10为多选，每题4分，共40分）1如图所示，平行导轨间距为d，一端跨接一个阻值为R的电阻，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与导轨所在平面垂直一根足够长的金属棒与导轨成角放置，金属棒与导轨的电阻不计当金属棒沿垂直于棒的方向以速度v滑行时，通过电阻R的电流强度是（）ABCD2如图所示，通电螺线管置于闭合金属环a的轴线上，当螺线管中电流I减小时（）A环有缩小的趋势以阻碍原磁通量的减小B环有扩大的趋势以阻碍原磁通量的减小C环有缩小的趋势以阻碍原磁通量的增大D环有扩大的趋势以阻碍原磁通量的增大3如图所示，空间存在两个磁场，磁感应强度大小均为B，方向相反且垂直纸面，MN、PQ为其边界OO为其对称轴一正方形闭合导体线框abcd，在外力作用下由纸面内图示位置从静止开始向左做匀加速运动，若以顺时针方向为电流的正方向，能反映线框中感应电流随时间变化规律的图象是（）ABCD4如图所示，MN是一根固定的通电长直导线，电流方向向上，今将一金属线框abcd放在导线上，让线框的位置偏向导线的左边，两者彼此绝缘，当导线上的电流突然增大时，线框整个受力为（）A受力向右B受力向左C受力向上D受力为零5如图所示，矩形线圈的匝数为N，面积为S，内阻为r，绕OO轴以角速度做匀速转动在它从如图所示的位置转过90的过程中，下列说法正确的是（）A通过电阻的电荷量为B通过电阻的电荷量为C外力所做的功为D外力所做的功为6把一只电热器接到100V的直流电源上，在t时间内产生的热量为Q，若将它分别接到U1=100sint（V）和U2=50sin2t（V）的交变电流电源上，仍要产生热量Q，则所需时间分别是（）At，2tBt，tC2t，2tD2t，8t7如图所示电路中，已知交流电源电压u=200sinV，电阻R=100则电流表和电压表的示数分别为（）A1.41 A，200 VB1.41 A，141 VC2 A，200 VD2 A，141 V8在纸面内放有一磁铁和一圆线圈（如图），下列情况中能使线圈中不能产生感应电流的是（）A将磁铁在纸面内向上平移B将磁铁在纸面内向右平移C将磁铁绕垂直纸面的轴转动D将磁铁的N极转向纸外，S极转向纸内9某交变电压为u=6sin314t V，则（）A用此交变电流作打点计时器的电源时，打点周期为0.02 sB把额定电压为6 V的小灯泡接在此电源上，小灯泡正常发光C把额定电压为6 V的小灯泡接在此电源上，小灯泡将烧毁D耐压6 V的电容器不能直接用在此电源上10如图所示：竖直平面内有一矩形导体框从某一高度a处落入一区域足够大的匀强磁场中，则导体框由a处运动至b处的过程中，vt图象肯定不正确的是（）ABCD二、填空题11如图为“研究电磁感应现象”的实验装置（1）将图中所缺的导线补接完整（2）如果在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上电键后可能出现的情况有：a将原线圈迅速插入副线圈时，灵敏电流计指针将b原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，灵敏电流计指针将12如图所示，把一根条形磁铁从同样高度插到线圈中同样的位置处，第一次快插，第二次慢插，两情况下线圈中产生的感应电动势的大小关系是E1E2；通过线圈截面电量的大小关系是ql q2三.计算题共44分（请写出解题过程，只有答案不给分13在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n=1500匝，横截面积S=20cm2螺线管导线电阻r=1.0，R1=4.0，R2=5.0，C=30F在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化求：（1）求螺线管中产生的感应电动势；（2）闭合S，电路中的电流稳定后，求电阻R2的电功率；（3）S断开后，求流经R2的电量14如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0.5T，边长L=10cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r=1，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO匀速转动，角速度=2rad/s，外电路电阻R=4求：（1）转动过程中感应电动势的最大值；（2）由图示位置（线圈平面与磁感线平行）转过60角时的瞬时感应电动势；（3）交流电压表的示数15如图所示，一质量为m=0.016kg、长L=0.5m、宽d=0.1m、电阻R=0.1的矩形线圈，从h1=5m的高处由静止开始下落，然后进入匀强磁场，当下边进入磁场时，由于磁场力的作用，线圈正好作匀速运动（1）求匀强磁场的磁感应强度B（2）如果线圈的下边通过磁场所经历的时间t=0.15s，求磁场区域的高度h2（3）求线圈的下边刚离开磁场的瞬间，线圈的加速度的大小和方向（4）从线圈的下边进入磁场开始到线圈下边离开磁场的时间内，在线圈中产生的焦耳热是多少？16如图所示，磁场的方向垂直于xy平面向里磁感强度B沿y方向没有变化，沿x方向均匀增加，每经过1cm增加量为1.0104T，即=1.0104T/cm有一个长L=20cm，宽h=10cm的不变形的矩形金属线圈，以v=20cm/s的速度沿x方向运动问：（1）线圈中感应电动势E是多少？（2）如果线圈电阻R=0.02，线圈消耗的电功率是多少？（3）为保持线圈的匀速运动，需要多大外力？机械功率是多少？xx学年山东省德州市陵城一中高二（上）单元测试物理试卷（电磁感应、交变电流）参考答案与试题解析一、选择题（1-7为单选，8-10为多选，每题4分，共40分）1如图所示，平行导轨间距为d，一端跨接一个阻值为R的电阻，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与导轨所在平面垂直一根足够长的金属棒与导轨成角放置，金属棒与导轨的电阻不计当金属棒沿垂直于棒的方向以速度v滑行时，通过电阻R的电流强度是（）ABCD【考点】导体切割磁感线时的感应电动势；闭合电路的欧姆定律【分析】题中导体与磁场垂直，根据导体切割电动势公式E=Blv求出感应电动势，l是有效切割长度，再由闭合电路欧姆定律求出感应电流【解答】解：ab棒有效的切割长度为：L=产生的感应电动势为：E=BLv=Bv，通过R的电流为：I=故选：D2如图所示，通电螺线管置于闭合金属环a的轴线上，当螺线管中电流I减小时（）A环有缩小的趋势以阻碍原磁通量的减小B环有扩大的趋势以阻碍原磁通量的减小C环有缩小的趋势以阻碍原磁通量的增大D环有扩大的趋势以阻碍原磁通量的增大【考点】楞次定律【分析】线圈B中电流I减小，B中电流产生的磁场减弱，应用楞次定律阻碍磁通量变化分析A环的受力情况；根据同向电流相互吸引，异向电流相互排斥判断螺线管相邻两匝线圈间的力【解答】解：当螺线管中通过的电流逐渐变小时，电流产生的磁场逐渐变弱，故穿过金属环a的磁通量变小，根据楞次定律可知，为阻碍原磁通量变小，金属环a有收缩的趋势，故A正确，BCD错误；故选A3如图所示，空间存在两个磁场，磁感应强度大小均为B，方向相反且垂直纸面，MN、PQ为其边界OO为其对称轴一正方形闭合导体线框abcd，在外力作用下由纸面内图示位置从静止开始向左做匀加速运动，若以顺时针方向为电流的正方向，能反映线框中感应电流随时间变化规律的图象是（）ABCD【考点】导体切割磁感线时的感应电动势；闭合电路的欧姆定律【分析】如图所示时刻，有两根导线dc和ab都切割磁感线，根据E=BLv、欧姆定律、速度公式得出感应电流与时间关系的表达式在t1时刻后，只有一根导线dc切割感磁线，用同样的方法得到感应电流的表达式，即可选择图象【解答】解：在0t1时间内，导线dc和ab都切割磁感线，则回路中的感应电动势为：E=2BLv，而i=，v=at，R是线圈的电阻联立得到，i=t，可见，i与t成正比在t1时刻后，只有一根导线dc切割感磁线，同法得到：i=，这段时间内i与t是线性关系，it图象的斜率是0t1时间内斜率的一半，而且在t1时刻线圈的感应电流大于零，由数学知识可知，图象C正确故选：C4如图所示，MN是一根固定的通电长直导线，电流方向向上，今将一金属线框abcd放在导线上，让线框的位置偏向导线的左边，两者彼此绝缘，当导线上的电流突然增大时，线框整个受力为（）A受力向右B受力向左C受力向上D受力为零【考点】楞次定律【分析】金属线框放在导线MN上，导线中电流产生磁场，当导线中电流增大时，穿过线框的磁通量增大，根据楞次定律判断线框所受有安培力方向当磁通量增大时，线框应向磁通量减小的方向移动【解答】解：金属线框放在导线MN上，导线中电流产生磁场，根据安培定则判断可知，线框左右两侧磁场方向相反，线框左侧的磁通量大于线框右侧的磁通量，磁通量存在抵消的情况当导线中电流增大时，穿过线框的磁通量增大，线框产生感应电流，根据楞次定律可知，感应电流的磁场要阻碍磁通量的变化，则线框将向磁通量减小方向运动，即向右移动，故A正确，BCD错误；故选：A5如图所示，矩形线圈的匝数为N，面积为S，内阻为r，绕OO轴以角速度做匀速转动在它从如图所示的位置转过90的过程中，下列说法正确的是（）A通过电阻的电荷量为B通过电阻的电荷量为C外力所做的功为D外力所做的功为【考点】交流的峰值、有效值以及它们的关系；交流发电机及其产生正弦式电流的原理【分析】解本题的关键是理解描述交流电的“四值”即：有效值、瞬时值、平均值、最大值的物理意义和求法求电功、电功率用有效值，求电量用平均值，氖管发光用的是瞬时值，电容器的击穿电压是指所加电压的最大值【解答】解：A、求流过电阻的电量要用平均值：I=n磁通量的变换量为：=BS通过电阻的电量为：Q=It联立得：Q=，故AB错误；C、产生交流电的电压有效值为：U=，根据功能关系可知，外力做功和整个电路中产生的焦耳热相等，所以有：W=Q=t=，故C错误，D正确故选：D6把一只电热器接到100V的直流电源上，在t时间内产生的热量为Q，若将它分别接到U1=100sint（V）和U2=50sin2t（V）的交变电流电源上，仍要产生热量Q，则所需时间分别是（）At，2tBt，tC2t，2tD2t，8t【考点】交流的峰值、有效值以及它们的关系【分析】直流和交流求解焦耳热都可以运用焦耳定律，对于交流，要用有效值求解热量采用比例法处理根据有效值与最大值关系求出最大值【解答】解：设电热器的电阻为R当电热器接在U=100V的直流电源上时，Q=t当电热器改接到交流电源上时，Q=t根据Um1=100V解得t=2t当电热器改接到交流电源上时，Q=t根据Um2=50V解得t=8t故D正确，ABC错误；故选：D7如图所示电路中，已知交流电源电压u=200sinV，电阻R=100则电流表和电压表的示数分别为（）A1.41 A，200 VB1.41 A，141 VC2 A，200 VD2 A，141 V【考点】交流的峰值、有效值以及它们的关系【分析】由交流电源的表达式可知电源电压的有效值，则由欧姆定律可求得电流及电压表的示数【解答】解：已知交流电源电压u=200sin100t V，由表达式可知，交流电源电压的有效值U=141V，所以电压表的示数是141 V由欧姆定律可知，电路中电流I=A=1.41A，所以电流表的示数是1.41A故选：B8在纸面内放有一磁铁和一圆线圈（如图），下列情况中能使线圈中不能产生感应电流的是（）A将磁铁在纸面内向上平移B将磁铁在纸面内向右平移C将磁铁绕垂直纸面的轴转动D将磁铁的N极转向纸外，S极转向纸内【考点】感应电流的产生条件【分析】对照产生感应电流的条件进行分析：产生感应电流的条件：一是电路要闭合；二是穿过电路的磁通量发生变化【解答】解：A、图示位置，没有磁感线穿过线圈，线圈的磁通量为零，将磁铁在纸面内向上平移时，线圈的磁通量仍为零，没有变化，所以线圈中没有感应电流产生故A正确B、图示位置，没有磁感线穿过线圈，线圈的磁通量为零，将磁铁在纸面内向右平移时，线圈的磁通量仍为零，没有变化，所以线圈中没有感应电流产生故B正确C、图示位置，没有磁感线穿过线圈，线圈的磁通量为零，将磁铁绕垂直纸面的轴转动，线圈的磁通量仍为零，没有变化，所以线圈中没有感应电流产生故C正确D、将磁铁的N极转向纸外，S极转向纸内，将有磁感线穿过线圈，线圈的磁通量增大，将产生感应电流故D错误本题选择不能产生感应电流的，故选：ABC9某交变电压为u=6sin314t V，则（）A用此交变电流作打点计时器的电源时，打点周期为0.02 sB把额定电压为6 V的小灯泡接在此电源上，小灯泡正常发光C把额定电压为6 V的小灯泡接在此电源上，小灯泡将烧毁D耐压6 V的电容器不能直接用在此电源上【考点】正弦式电流的图象和三角函数表达式【分析】由交流电u=6sin314t（V），可知=314rad/s，从而求出频率与周期，电压最大值Um=6V由U=Um求出电压的有效值，判断灯泡能否正常发光交流电压表测量的是有效值而电容器的耐压值是交流电的最大值【解答】解：A、由交流电u=6sin314t（V），可知=314rad/s，由故A正确B、由题电压的最大值Um=6V有效值U=6V，可以使额定电压为6 V的小灯泡接在此电源上，正常发光故B正确，C错误D、使用此交流电时，耐压6 V的电容器不能直接接在此电源上，因为最大值超过6V故D正确故选：ABD10如图所示：竖直平面内有一矩形导体框从某一高度a处落入一区域足够大的匀强磁场中，则导体框由a处运动至b处的过程中，vt图象肯定不正确的是（）ABCD【考点】导体切割磁感线时的感应电动势【分析】线圈进入磁场后，由于电磁感应线圈受到向上的安培力作用，根据安培力与重力大小关系，分析线圈可能的运动情况安培力大小与线圈速度大小成正比，分析加速度的变化情况【解答】解：A、线圈进入磁场后，受到向上的安培力，若安培力与重力大小相等，则线圈做匀速直线运动，直到完全进入磁场后，线圈的磁通量不变化，不受安培力，只受重力而匀加速直线运动，即线圈先做匀速直线运动后匀加速运动，故A图是可能的故A正确BD、线圈进入磁场过程，若安培力小于重力，线圈做加速直线运动，随着速度增大，安培力增大，线圈的加速度减小，速度图象的斜率减小，完全进入磁场后做匀加速直线运动由于安培力是变力，线框进入磁场的过程中不可能做匀加速运动，则B图不可能，D图是可能的，故B不准确，D正确C、线圈进入磁场后，受到向上的安培力，若安培力大于重力，线圈做减速直线运动，随着速度减小，安培力减小，线圈的加速度减小，速度图象的斜率减小，当安培力等于重力时，线圈改做匀速直线运动，完全进入磁场后做匀加速直线运动故C正确本题选不正确的，故选：B二、填空题11如图为“研究电磁感应现象”的实验装置（1）将图中所缺的导线补接完整（2）如果在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上电键后可能出现的情况有：a将原线圈迅速插入副线圈时，灵敏电流计指针将向右偏转一下b原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，灵敏电流计指针将向左偏转一下【考点】研究电磁感应现象【分析】（1）注意该实验中有两个回路，一是电源、电键、变阻器、小螺线管串联成的回路，二是电流计与大螺线管串联成的回路，据此可正确解答（2）磁场方向不变，磁通量的变化不变时电流方向不变，电流表指针偏转方向相同，磁通量的变化相反时，电流表指针方向相反【解答】解：解：（1）将电源、电键、变阻器、小螺线管串联成一个回路，再将电流计与大螺线管串联成另一个回路，电路图如图所示（2）闭合开关，穿过副线圈的磁通量增大，灵敏电流表的指针向右偏；a将原线圈迅速插入副线圈时，磁场方向不变，穿过副线圈的磁通量增大，灵敏电流计指针将向右偏转一下b原线圈插入副线圈后，由电路图可知，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，原线圈电流变小，穿过副线圈的磁场方向不变，但磁通量变小，灵敏电流计指针将左偏转一下故答案为：（1）电路图如图所示（2）a、向右偏转一下；b、向左偏转一下12如图所示，把一根条形磁铁从同样高度插到线圈中同样的位置处，第一次快插，第二次慢插，两情况下线圈中产生的感应电动势的大小关系是E1大于E2；通过线圈截面电量的大小关系是ql 等于q2【考点】楞次定律；研究电磁感应现象【分析】两次磁铁的起始和终止位置相同，知磁通量的变化量相同，应用法拉第电磁感应定律比较感应电动势的大小；由法拉第电磁感应定律求出感应电动势，由欧姆定律求出感应电流，由电流定义式求出电荷量大小【解答】解：条形磁铁从同样高度插到线圈中同样的位置处，磁通量的变化量相同，第一次快插，第二次慢插，t1t2，由法拉第电磁感应定律：E=n可知，感应电动势：E1E2，感应电流：I=，电荷量q=It，解得：q=n，由于n、R都相等，则电荷量：q1=q2；故答案为：大于，等于三.计算题共44分（请写出解题过程，只有答案不给分13在如图甲所示的电路中，螺线管匝数n=1500匝，横截面积S=20cm2螺线管导线电阻r=1.0，R1=4.0，R2=5.0，C=30F在一段时间内，穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化求：（1）求螺线管中产生的感应电动势；（2）闭合S，电路中的电流稳定后，求电阻R2的电功率；（3）S断开后，求流经R2的电量【考点】法拉第电磁感应定律；闭合电路的欧姆定律【分析】（1）根据法拉第地磁感应定律求出螺线管中产生的感应电动势（2）根据P=I2R求出电阻R2的电功率（3）电容器与R2并联，两端电压等于R2两端的电压，根据Q=CU求出电容器的电量【解答】解：（1）根据法拉第电磁感应定律：E=n=nS=150020104=1.2V；（2）根据全电路欧姆定律，有：I=0.12A根据 P=I2R2解得：P=7.2102W；（3）S断开后，流经R2的电量即为S闭合时C板上所带的电量Q电容器两端的电压：U=IR2=0.6V流经R2的电量：Q=CU=1.8105C答：（1）螺线管中产生的感应电动势为1.2V；（2）闭合S，电路中的电流稳定后，电阻R1的电功率为7.2102W；（3）S断开后，流经R2的电量为1.8105C14如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0.5T，边长L=10cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r=1，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO匀速转动，角速度=2rad/s，外电路电阻R=4求：（1）转动过程中感应电动势的最大值；（2）由图示位置（线圈平面与磁感线平行）转过60角时的瞬时感应电动势；（3）交流电压表的示数【考点】交流的峰值、有效值以及它们的关系【分析】（1）由感应电动势的最大值表达式可求得最大值；（2）根据瞬时表达式规律可求得转过60角时的瞬时感应电动势；（3）先求得电动势的有效值，再根据闭合电路欧姆定律可求得交流电压表的示数【解答】解：（1）最大值为：Em=nBS=1000.50.10.12=3.14 V（2）从图示位置计时转过60时，瞬时感应电动势为：=Emcos60=3.140.5=1.57 V （3）交流电压表测的是有效值，所以其示数为：U=1.78V；答：（1）转动过程中感应电动势的最大值为3.14V；（2）由图示位置（线圈平面与磁感线平行）转过60角时的瞬时感应电动势为1.57V；（3）交流电压表的示数为1.78V15如图所示，一质量为m=0.016kg、长L=0.5m、宽d=0.1m、电阻R=0.1的矩形线圈，从h1=5m的高处由静止开始下落，然后进入匀强磁场，当下边进入磁场时，由于磁场力的作用，线圈正好作匀速运动（1）求匀强磁场的磁感应强度B（2）如果线圈的下边通过磁场所经历的时间t=0.15s，求磁场区域的高度h2（3）求线圈的下边刚离开磁场的瞬间，线圈的加速度的大小和方向（4）从线圈的下边进入磁场开始到线圈下边离开磁场的时间内，在线圈中产生的焦耳热是多少？【考点】导体切割磁感线时的感应电动势；机械能守恒定律【分析】（1）由机械能守恒定律求出线圈进入磁场时的速度，然后由平衡条件求出磁感应强度（2）求出线框匀速进入磁场过程的时间，然后求出线框做加速运动的时间，然后求出磁场的宽度（3）求出线圈下边离开磁场时的速度，然后由牛顿第二定律求出加速度（4）线圈的重力势能转化为焦耳热【解答】解：（1）线圈做自由落体运动，机械能守恒，由机械能守恒定律得：mgh1=mv02，线圈进入磁场时受到的安培力：F=BId=，线圈进入磁场时做匀速直线运动，由平衡条件得：mg=，代入数据解得：B=0.4T；（2）线圈下边进入磁场后先做匀速运动，做匀速直线运动的时间：t0=，代入数据解得：t0=0.05s，线圈做加速运动的时间为：t1=tt0=0.1s，位移：h2=L+v0t1+gt12，代入数据解得：h2=1.55m；（3）线圈下边刚离开磁场瞬间，线圈受到：v=v0+gt1，代入数据解得：v=11m/s，由牛顿第二定律得：mg=ma，代入数据解得：a=1m/s2，方向向上；（4）线圈的重力势能转化为焦耳热：Q=mgL=0.016100.5=0.08J；答：（1）匀强磁场的磁感应强度为0.4T（2）如果线圈的下边通过磁场所经历的时间t=0.15s，磁场区域的高度为1.55m（3）线圈的下边刚离开磁场的瞬间，线圈的加速度的大小为1m/s2，和方向（4）从线圈的下边进入磁场开始到线圈下边离开磁场的时间内，在线圈中产生的焦耳热是0.08J16如图所示，磁场的方向垂直于xy平面向里磁感强度B沿y方向没有变化，沿x方向均匀增加，每经过1cm增加量为1.0104T，即=1.0104T/cm有一个长L=20cm，宽h=10cm的不变形的矩形金属线圈，以v=20cm/s的速度沿x方向运动问：（1）线圈中感应电动势E是多少？（2）如果线圈电阻R=0.02，线圈消耗的电功率是多少？（3）为保持线圈的匀速运动，需要多大外力？机械功率是多少？【考点】法拉第电磁感应定律；机械能守恒定律；欧姆定律；导体切割磁感线时的感应电动势【分析】（1）求出线圈移动S磁通量的变化量以及所需的时间，根据法拉第电磁感应定律E=求出感应电动势的大小（2）根据欧姆定律求出电流，根据P=IE求出线圈消耗的电功率（3）线圈做匀速运动，知外力等于线圈所受的安培力，机械功率等于克服安培力的功率，等于线圈消耗的电功率【解答】解：（1）设线圈向右移动一距离S，则通过线圈的磁通量变化为：=hS，而所需时间为，根据法拉第电磁感应定律可感应电动势力为E=（2）根据欧姆定律可得感应电流，电功率P=IE=81016W（3）电流方向是沿逆时针方向的，导线dc受到向左的力，导线ab受到向右的力安培力的合力FA=（B2B1）Ih=41015N，所以外力F=FA=41015N线圈做匀速运动，所受合力应为零根据能量守恒得机械功率P机=P=81016Wxx年12月24日