吉林省通化市第十四中学2018_2019学年高二物理下学期期中试题(含解析)

吉林省通化市第十四中学2018-2019学年高二物理下学期期中试题
（含解析）
一、选择题
1.环形线圈放在均匀磁场中，设在第1秒内磁感线垂直于线圈平面向内，若磁感应强度随时间变化关系如图，那么在第2秒内线圈中感应电流的大小和方向是（）
A. 感应电流大小恒定，顺时针方向
B. 感应电流大小恒定，逆时针方向
C. 感应电流逐渐增大，逆时针方向
D. 感应电流逐渐减小，顺时针方向
【答案】B
【解析】
试题分析：在第2s内，磁场的方向垂直于纸面向外，且均匀减小，所以产生恒定的电流，根据楞次定律，感应电流的方向为逆时针方向，所以B正确，ACD错误．故选B．
考点：楞次定律
【名师点睛】解决本题的关键掌握楞次定律判断感应电流的方向，并理解法拉第电磁感应定律的内容,变化的磁场产生电场，而均匀变化的磁场产生恒定的电场．
2.如图所示，闭合线圈abcd水平放置，其面积为S，匝数为n，线圈与匀强磁场B夹角为θ＝45°.现将线圈以ab边为轴顺时针转动90°，则线圈在此过程中磁通量的改变量的大小为( )
A. 0
B. BS
C. nBS
D. 无法计算
【答案】B
【解析】
试题分析：设初位置时穿过线圈的磁通量为正，则初位置时：，末位置时：，则初、末位置磁通量的改变量的大小为：，故B正确.
考点：磁通量
3.如图所示的电路中，a、b是两个完全相同的灯泡，L是自感系数很大，直流电阻不计的线圈。

闭合开关S，电路稳定后两灯泡正常发光，当突然断开开关，下列说法中正确的是
A. a灯泡立即熄灭，b灯泡突然变亮再逐渐熄灭
B. a、b两灯泡均突然变亮再逐渐熄灭
C. a、b两灯泡均立即熄灭
D. a、b两灯泡均逐渐熄灭
【答案】D
【解析】
由于原来两灯泡都正常发光，所以原来流的电流应该是相等的，当突然断开开关，由于线圈的自感现象，所以ab两灯不会突然熄灭而应该逐渐熄灭，且不会出现闪亮一下的现象。

故D 正确；
故选D
4.如图，两同心圆环A、B置于同一水平面上，其中B为均匀带负电绝缘环，A为导体环当B 绕环心转动时，导体环A产生顺时针电流且具有扩展趋势，则B的转动情况是（）
A. 顺时针加速转动
B. 顺时针减速转动
C. 逆时针加速转动
D. 逆时针减速转动
【答案】A
【解析】
由图可知，A中感应电流为顺时针，由楞次定律可知，感应电流的内部磁场向里，由右手螺旋定则可知，引起感应电流的磁场可能为：向外增大或向里减小；若原磁场向外，则B中电流应为逆时针，由于B带负电，故B应顺时针转动且转速增大；若原磁场向里，则B中电流应为顺时针，则B应逆时针转动且转速减小；又因为导体环A具有扩展趋势，则B中电流应与A 方向相反，即B应顺时针转动且转速增大，A正确．
5.如图所示，面积为，内阻不计的100匝矩形线圈ABCD，绕垂直于磁场的轴匀速转动，转动的角速度为100rad/s，匀强磁场的磁感应强度为。

矩形线圈通过滑环与理想变压器相连，触头P可移动，副线圈所接电阻，电表均为理想交流电表，当线圈平面与磁场方向平行时开始计时，下列说法正确的是：（）
A. 线圈中感应电动势表达式为
B. P上移时，电流表示数减小
C. t=0时刻，电压表示数为
D. 当原副线圈匝数比为1:2时，电阻上消耗的功率为400W
【答案】D
【解析】
试题分析：矩形闭合导线框ABCD在磁场中转动，产生的交流电的最大值为：
，线圈中感应电动势的表达式为e=100cos
（100t）V，故A错误；P上移时，原线圈的匝数减小，则导致副线圈电压增大，那么副线圈电流也增大，则原线圈的电流会增大，故B错误；由于最大值为有效值的倍，所以交流电的有效值为U=100V，当t=0时，电压表示数为100V，故C错误；当原、副线圈匝数比为1：2时，次级电压有效值为200V，电阻上消耗的功率为，故D正确；故选D。

考点：交流电；变压器
6. 如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n2=1:3，次级回路中连入三个均标有“36V，40W”的灯泡, 且均正常发光，那么, 标有“36V、40W”的灯泡A
A. 也正常发光
B. 将被烧毁
C. 比另三个灯暗
D. 无法确定【答案】A
【解析】
本题考查理想变压器。

由题意知副线圈电压,由变压器原理，，原线圈电压，所以灯泡A两端的电压也是36V，A也可以正常发光，A对BCD错；选A。

7.为了解决农村电价居高不下的问题，有效地减轻农民负担，在我国广大农村普遍实施了“农网改造”工程，工程包括两项主要内容：(1)更新变电设备，提高输电电压；(2)更新电缆，减小输电线电阻．若某输电线路改造后输电电压变为原来的2倍，线路电阻变为原来的0.8倍，在输送的总功率不变的条件下，线路损耗功率将变为原来的( )
A. 0.4倍
B. 0.32倍
C. 0.2倍
D. 0.16倍
【答案】C
【解析】
【分析】
电能的耗损主要指的是电流的热效应而产生的，输电功率不变，输电线的电阻不变，要减小输电线路上的电能损失，必须通过增大电压的办法来减小电流，从而减少电能的耗损。

【详解】传输功率不变，改造前，输电线中的传输电流为：
电功率损耗为：
改造后输电电压变为原来的2倍，线路电阻变为原来的0.8倍，故：
联立以上各式解得：
△P′=0.2△P
故C正确。

【点睛】本题考查减小输电线路电功率损失的方法，此题与我们的日常生活联系比较紧密，是这几年中考出题的一个新的方向．我们在日常生活中要养成勤于观察、勤于思考的好习惯。

8.如图所示，在AB间接入(V)的正弦交流电，通过理想变压器和相同的理想二极管、给阻值R＝2 Ω的纯电阻供电，变压器原线圈匝，副线圈匝，Q 为副线圈正中央抽头。

则
A. 为保证安全，二极管反向耐压值至少为V
B. R上电压变化频率为50Hz
C. 电流表A的示数为0.2A
D. 若D1损坏，则电流表A的示数变为原来的倍
【答案】C
【解析】
A、由函数表达式可知，AB间接入正弦交流电电压有效值为，变压器原线圈匝，
副线圈匝，根据电压与匝数成正比得有效值
，而二极管的
反向耐压值是最大值，即为：
，故选项A 错误；
B 、由于二极管具有单向导电性，副线圈上端高电势时上端二极管导通，副线圈上端低电势时下端二极管导通，两个二极管交替工作，故电阻R 得到的是一股脉动直流电，脉动直流电通过电阻R 时，其周期减半，频率加倍，故电阻R 得到的频率为，故选项B 错误；
C 、根据题意，Q 为副线圈正中央抽头，则电阻R 两端电压为：，则通过电阻R 的电流为：
，根据电流与匝数之间的关系为：
，则
，故选项C 正确；
D 、若其中一个二极管烧坏不能通电，另一个还能工作，此时电阻R 还能间歇通电，但其有效值满足：
，则：
，根据原、副线圈功率相等，可以知道，则此时原线圈
电流为：，则此时电流表A 的示数变为原来的倍，故选项D 错误。

点睛：考查变压器的
电压与匝数的关系，掌握闭合电路欧姆定律的应用，理解二极管单向导电性，注意原副线圈的功率相等，是解题的关键。

9.如图所示，用恒力F 将闭合线圈自静止开始(不计摩擦)从图示位置向左加速拉出有界匀强磁场，则在此过程中( )
A. 线圈向左做匀加速直线运动
B. 线圈向左运动且加速度逐渐增大
C. 线圈向左运动且加速度逐渐减小
D. 线圈中感应电流逐渐增大 【答案】CD 【解析】
线圈向左运动时，ab 边做切割磁感线运动产生电动势，根据右手定则可知ab 产生的电动势方向从a 向b ，电动势的大小为E=BLv ，通过ab 的电流为I=，由左手定则可知ab 边受到的安
培力方向向右，大小为F安=BIL；根据牛顿第二定律应有F-F安=ma；联立可得，可见，加速度a随速度v的增大而减小，即线圈做加速度减小的加速运动，所以AB错误，C 正确；线圈加速运动，产生的感应电流应逐渐增大，所以D正确．故选CD.
点睛：对电磁感应问题首先找出电源，然后根据楞次定律和法拉第电磁感应定律写出电动势大小和方向，若涉及到力学问题，就进行受力分析，再根据牛顿第二定律写出相应的表达式，然后再讨论即可．
10.如图所示，一导线折成动长为a的正三角形闭合回路，虚线MN右侧有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于回路所在的平面，回路以速度v向右匀速进入磁场，边长CD始终与MN 垂直，从D点到达边界开始到C点进入磁场为止，下列结论中正确的是（）
A. 导线框受到安培力方向始终向上
B. 导线框受到安培力方向始终向
C. 感应电动势的最大值为
D. 应电动势平均值为
【答案】CD
【解析】
根据左手定则可知,线框未全部进入磁场前安培力方向向上，全部进入以后安培力为零，所以AB错误。

有效切割长度最长为，则感应电动势最大值为，故C正确
感应电动势平均值为：，故D正确
故选CD
【点睛】根据左手定则判断安培力的方向．由E=BLv，分析过程中最长的L可知最大电动势；由法拉第电磁感应定律可得出电动势的平均值．
11.图甲中的
变压器为理想变压器，原线圈匝数n 1与副线圈匝数n 2之比为10:1，变压器的原线圈接如图乙所示的正弦式交流电，电阻R 1=R 2=R 3=20Ω和电容器C 连接成如图所示甲的电路，其中电容器的击穿电压为8V ，电压表V 为理想交流电表，开关S 处于断开状态，则 （ ）
A. 电压表V 的读数约为7.07V
B. 电流表A 的读数为0.05A
C. 电阻R 2上消耗的功率为2.5W
D. 若闭合开关S ，电容器会被击穿
【答案】AC 【解析】 由公式
可知输出电压峰值为20V ，有效值为
，由R1和R2串联
分压原理可知R2两端电压为7.07V ，A 对；输出电流为
，B 错；由电功率公
式P=UI 可求得电阻R2消耗功率为2.5W ，C 对；闭合开关S ，电阻R1和R3并联，并联段的电压为输出电压的三分之一，峰值为6.7V ，D 错；
12.如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为10：1
，原线圈所接的电压
，负载电阻R=44Ω，不计电表对电路的影响.关于电表的读数，下列说
法正确的是（）
A. 读数为0.05A
B. 读数为
C. 读数为0.5A
D. 读数为22V 【答案】ACD
【解析】
【分析】
根据变压器的变压比公式和变流比公式列式求解即可。

【详解】由瞬时值的表达式可知，原线圈的电压最大值为，所以原线圈的电压的有效值为，，则v1读数为220V
根据得：
由得：
故应选：ACD。

【点睛】掌握住理想变压器的电压、电流之间的关系，最大值和有效值之间的关系即可解决本题。

二、非选择题：
13.如图所示，用金属导线弯成闭合正方形导线框，边长为L，电阻为R，当它以速度v匀速地通过宽也为L的匀强磁场区过程中，外力需做功为W，则该磁场区域的磁感强度B应为
________，若仍用此种导线弯成边长为2L的正方形线框，以相同速度通过同一磁场区，外力应做功为原来的________倍.
【答案】 (1). (2). 4
【解析】
导线切割磁感线产生感应电动势，在电路中产生焦耳热，根据能量手恒和焦耳定律有
，解得磁场区域的磁感强度B应为
用此种导线弯成边长为2L的正方形线框，以相同速度通过同一磁场区，外力应做功为
，外力应做功为原来的4倍。

14.如图所示，匀强磁场的宽度为d，一正方形金属线框abcd的边长为L，且L＞d，线框平面与磁场垂直，bc边与磁场边界平行。

线框以垂直于磁场边界的速度v匀速通过磁场区域，则线框进入磁场时产生感应电流的方向是________方向（选填“顺时针”或“逆时针”）；从进入磁场区域，到完全离开磁场区域的过程中，线框中存在感应电流的时间为__________。

【答案】 (1). 逆时针 (2).
【解析】
由右手定则可知，线框进入磁场过程中产生的感应电流沿逆时针方向；
产生感应电流过程线框的位移为2d，则线框存在感应电流的时间：。

15.如图所示是一交变电流的i-t图像，则该交流电电流的有效值为____________A。

【答案】
【解析】
设交流电电流的有效值为I，周期为T，电阻为R。

则
解得：
16.如图所示，纸面内有一正方形单匝导线框abcd，置于垂直纸面向外、边界为MN的匀强磁场外，第一次以速度v向右匀速进入匀强磁场，第二次以速度2v匀速进入匀强磁场。

求：
(1)第一次与第二次线框中电流之比________；
(2)第一次与第二次线框上产生的热量之比________；
(3)第一次与第二次通过线框导线横截面的电荷量之比________。

【答案】 (1). 1：2 (2). 1：2 (3). 1：1
【解析】
(1)线圈进入磁场产生的感应电动势，感应电流为，所以电流之比；
(2)根据，所以；
(3)根据公式，所以。

三、计算题
17.如图甲所示，一个圆形线圈匝数n = 1000匝、面积S = 2×10-2m2、电阻r =1Ω。

在线圈外接一阻值为R = 4Ω的电阻。

把线圈放入一个匀强磁场中，磁场方向垂直线圈平面向里，磁场的磁感强度B随时间变化规律如图乙所示。

求：
（1）0 ~ 4s内，回路中的感应电动势；
（2）t = 5s时，a、b两点哪点电势高；
（3）t = 5s时，电阻两端的电压U 。

【答案】（1）1V；（2）a电势高；（3）3．2V。

【解析】
试题分析：（1）0 ~ 4s内，回路中的感应电动势E=n V=1V；（2）t = 5s时，磁场中减弱的，故线圈中产生的磁场向里，由右手定则可判断出，电流方向由a向b，故a点电势高；
（3）t = 5s时，回路中的感应电动势E′=n V=4V；电阻两端的电压U==3．2V。

考点：法拉第电磁感应定律，欧姆定律。

18.如图所示，N＝50匝的矩形线圈abcd，ab边长L1＝20 cm，ad边长L2＝25 cm，放在磁感应强度B＝0.4 T的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO′轴以n＝3 000 r/min的转速匀速转动，线圈总电阻r＝1Ω，外电路电阻R＝9Ω，t＝0时线圈平面与磁感线平行，ab边正转出纸外、cd边转入纸里(π＝3.14)．求：
(1)感应电动势的瞬时值表达式；
(2)线圈转90°外力做的功；
(3)从图示位置转过90°的过程中流过电阻R的电荷量。

【答案】（1）314cos 100πt V （2）25.0J （3）0.1 C 【解析】（1）转速：n=3000r/min=50r/s 线圈的角速度ω=2πn=100 πrad/s 图示位置的感应电动势最大，其大小为E m=NBl1l2ω代入数据得E m=314 V 感应电动势的瞬时值表达式：e=E m cosωt=314cos 100πt V （2）电动势的有效值E=线圈匀速转动的周期
线圈匀速转动90°，外力做功大小等于电功的大小，即：
代入数据得W=25.0J
（4）从t=0起转过90°过程中，△t内流过R的电荷量：
代入数据得q=0.1 C
点睛：线框在匀强磁场中匀速转动，产生正弦式交变电流。

而对于电表读数、求产生的热量均由交变电的有效值来确定，而涉及到耐压值时，则由最大值来确定。

而通过某一电量时，则用平均值来求。

19.交流发电机的输出电功率为100kW，输出电压为250V，欲向远处输电，若输电线的电阻为8.0Ω，要求输电时输电线上损失的电功率不超过交流发电机输出电功率的5％，并向用户输送220V的电压。

（1）请画出远距离输电的示意图；
（2）求升压变压器原、副线圈的匝数比；
（3）求降压变压器的原、副线圈的匝数比。

【答案】（1）见解析（2）1:16（3）190:11
【解析】
试题分析：滑出输电线路示意图，根据输电线上的功率损失，结合求出输电线上的电流，从而结合P=UI求出升压变压器的输出电压，结合电压比等于匝数之比求出升压变压器的原副线圈的匝数之比；根据输电线上的电压损失求出降压变压器的输入电压，通过用户需要的电压求出降压变压器原副线圈的匝数之比．
（1）输电线路的示意图如下图所示：
（2）由得：
由，得升压变压器的输出电压：所以升压变压器的原副线圈的匝数之比：（3）输电线上的电压为：
所以降压变压器的输入电压为：
降压变压器的原副线圈的匝数之比：。