陕西省西安市西安建筑科技大学附属中学2022-2023学年高二下学期4月期中物理试题（理科）（解析版）

PAGEPAGE6建大附中2022—2023学年第二学期期中考试高二年级物理（理科）试题满分：100分；时长：90分钟第Ⅰ卷选择题（共60分）一、选择题：1-11为单选，12-16为多选（有选错或不选的不得分，选不全的得2分）。每题4分，共64分。1.在交变电流产生的实验中，关于中性面，下列说法正确的是（）A.此时线圈垂直切割磁感线，感应电流最大B.磁感线垂直该时刻的线圈平面，所以磁通量最大，磁通量的变化率也最大C.线圈平面每次经过中性面时，感应电流的方向一定会发生改变D.线圈平面处于跟中性面垂直的位置时，磁通量的变化率为零，感应电动势、感应电流均最大，电流方向不变【答案】C【解析】【详解】A．线圈平面与中性面重合时，线圈线速度方向与与磁感线平行，不切割磁感线，感应电流为零，故A错误；B．线圈平面与中性面重合时，磁感线垂直该时刻的线圈平面，所以磁通量最大，但磁通量的变化率为零，故B错误；C．线圈平面每次经过中性面时，感应电流的方向一定会发生改变，故C正确；D．线圈平面处于跟中性面垂直的位置时，磁通量的变化率最大，感应电动势、感应电流均最大，电流方向不变，故D错误。故选C。2.如图，灯泡的灯丝电阻为2Ω，电池电动势为2V，内阻不计，线圈的自感系数很大，先合上开关K，稳定后突然断开K，则下列说法正确的是（）A.若线圈电阻可以忽略，灯泡会突然亮一下再逐渐熄灭B.若线圈电阻可以忽略，灯泡会逐渐熄灭C.若线圈电阻为2Ω，灯泡会闪亮一下再逐渐熄灭，且灯泡中电流方向与K断开前方向相反D.若线圈电阻为2Ω，灯泡会逐渐熄灭，且灯泡中电流方向与K断开前方向相同【答案】A【解析】【详解】AB．突然断开K，线圈将产生自感现象，且与灯泡构成一闭合回路，此时通过灯泡的电流向上，与断开K前的电流方向相反；若线圈电阻可以忽略，断开K前通过线圈的电流大于通过灯泡的电流，则稳定后突然断开K，灯泡会突然比原来亮一下再熄灭，故A正确，B错误；CD．若线圈直流电阻为，与灯泡的电阻一样大，可知断开K前通过线圈的电流等于通过灯泡的电流，则稳定后突然断开K，灯泡会逐渐熄灭，且灯泡中电流方向与K断开前方向相反，故CD错误。故选A。3.如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数分别为n0＝100、n1＝200和n2＝300，两个副线圈分别接有电阻R1＝5Ω、R2＝10Ω和R3＝5Ω。当原线圈中接入正弦交流电源时，理想电压表的示数为U＝5V。不计线圈电阻，理想电流表的读数为（）A.3A B. C.7A D.【答案】C【解析】【详解】设原线圈两端的电压为，副线圈两端的电压为，副线圈两端的电压为，由串并联电路特点可知，副线圈两端的电压为由理想变压器原理可得由能量守恒定律得联立解得故选C4.如图所示，正方形单匝线框的边长为L，每边电阻均为r，线框在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度绕轴从如图所示位置开始匀速转动，转轴与磁感线垂直，一理想电压表用电刷接在线框的c、d两点上。下列说法中正确的是（）A.电压表读数为B.电压表读数为C.从如图所示位置开始计时，流过线框电流的瞬时值表达式为D.线框从如图所示位置转过的过程中，流过边的电荷量为【答案】B【解析】【详解】AB．线圈产生的最大感应电动势为产生的有效值为根据闭合电路欧姆定律可知故A项错误，B项正确；C．产生感应电流的最大值为从图中位置开始，线圈处于与中性面垂直状态，故产生的感应电流的瞬时表达式为故C项错误；D．线圈从题图位置转过的过程中，产生的平均感应电动势为平均感应电流流过的电荷量为故D项错误。故选B。5.一正弦式交变电流i随时间t变化的图像如图所示，下列说法正确的是（）A.时电流改变方向 B.该交变电流的频率为25HzC.该交变电流的有效值为 D.该交变电流的瞬时值表达式为【答案】A【解析】【详解】A．由图可知时电流从正值变成负值，即此时电流方向改变，A正确；B．由图可知交变电流的周期为，故频率为B错误；C．该交变电流的有效值为C错误；D．该交变电流的瞬时值表达式为D错误。故选A。6.如图是某无线充电接收端电流经电路初步处理后的图像，则该交变电流的有效值为（）A. B.5A C.6A D.【答案】A【解析】【详解】该交流电的周期为3s，根据电流的等效性可知，该交流电的有效值，为代入数据，有解得BCD错误，A正确。故选A。7.一根长为L、下端固定的导线OA处于匀强磁场中。磁场的方向竖直向上，大小为B。若该导线以角速度ω绕竖直轴旋转，且角速度方向与磁场的方向相同，如图所示。则导线中的电动势（）A.大小为，方向由O→AB.大小为，方向由A→OC.大小为，方向由A→OD.大小为，方向由O→A【答案】A【解析】【详解】由题可知，导线切割磁感线的有效长度为导线切割磁感线的平均速度为故根据动生电动势的表达式可知根据右手定则可判断电动势的方向为O→A。故选A。8.关于电磁感应现象，下列说法正确的是（）A.穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大B.穿过线圈的磁通量变化率越大，感应电动势越大C.只要闭合电路中有磁通量穿过，闭合电路中就有感应电流产生D.若穿过闭合电路中的磁通量为零，则电路中的感应电流就为零【答案】B【解析】【详解】AB．根据法拉第电磁感应定律，电动势的大小取决于磁通量变化的快慢，故A错误，B正确；CD．感应电流的大小取决于闭合电路中磁通量变化率，即使磁通量为零，若磁通量的变化率不为零，则感应电流不为零，故C、D错误。故选B。9.下列关于物理学史的说法，正确的是（）A.库仑提出电荷周围有电场，并用电场线描述它B.法拉第发现了电磁感应现象C.安培发现了磁场对运动电荷有力的作用D.电流热效应的规律是英国物理学家奥斯特通过一系列的实验发现的【答案】B【解析】【详解】A．法拉第提出电荷周围有电场，并用电场线描述它，故A错误；B．法拉第发现了电磁感应现象，故B正确；C．洛伦兹发现了磁场对运动电荷有力的作用，故C错误；D．电流热效应的规律是英国物理学家焦耳通过一系列的实验发现的，故D错误。故选B。10.如图，交流电源输出电压为U，频率为f，a、b、c三灯亮度相同。下列说法正确的是（）A.将交流电源的频率提高为2f时，a灯变亮，b灯变暗，c灯亮度不变B.拔出电感线圈L中的铁芯后，b灯将变暗C.减小电容器C两极板之间的距离，a灯将变暗D.改接输出电压为U的直流电源时，a灯将熄灭，b灯将变亮，c灯将变暗【答案】A【解析】【详解】A．将交流电源的频率提高为2f时，根据，容抗变小，a灯变亮；根据，感抗变大，b灯变暗；根据，电阻不变，c灯亮度不变，A正确；B．根据，拔出电感线圈L中的铁芯后，L变小，容抗变小，b灯将变亮，B错误；C．根据，减小电容器C两极板之间距离，电容C变大，根据，容抗变小，a灯将变亮，C错误；D．改接输出电压为U的直流电源时，直流电流不能通过电容器，a灯将熄灭；容抗减小到零，b灯将变亮；电阻不变，c灯亮度不变，D错误。故选A。11.如图，闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的N极朝下。当磁铁向下运动时（但未插入线圈内部），关于线圈中感应电流的方向、磁铁与线圈间相互作用情况，下列说法正确的是（）A.与图中箭头方向相同、相互吸引B.与图中箭头方向相同、相互排斥C.与图中箭头方向相反、相互吸引D.与图中箭头方向相反、相互排斥【答案】B【解析】【详解】条形磁铁的N极向下，则穿过线圈的磁场方向向下，当磁铁向下运动时，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律和安培定则可知，感应电流的方向如图中所示，根据“来拒去留”可知，线圈对磁铁有斥力作用，相互排斥，故选B。12.下列各图中，线圈中能产生交变电流的有（）A. B. C. D.【答案】BCD【解析】【详解】A．线圈转动过程始终平行于磁场，磁通量始终为零，不能产生交变电流，A错误；BCD．线圈绕垂直于磁场的轴匀速转动，据交流电的产生原理可知，能产生交变电流，BCD正确。故选BCD。13.如图甲所示，b为理想变压器原线圈的中心抽头，电流表为理想交流电表，在原线圈两端加上如图乙所示的交变电压，则下列说法正确的是（）A.原线圈输入电压瞬时值的表达式为B.仅将单刀双掷开关由a扳到b，电流表的示数变小C.仅将滑动变阻器的滑片向上移，灯泡L的亮度将不变D.仅将单刀双掷开关由a扳到b，变压器的输入功率变小【答案】AC【解析】【分析】【详解】A．由正弦函数的特点可得，原线圈输入电压瞬时值的表达式为A正确；BD．仅将单刀双掷开关由a扳到b，原线圈匝数n1变少，由可知，副线圈电压U2变大，电流表的示数变大，变压器的输出功率变大，即输入功率变大，BD错误；C．灯泡L并联在副线圈两端，电压等于U2不变，故灯泡L亮度不变，C正确。故选AC。14.如图所示，金属杆ab以恒定的速率v在间距为L的光滑平行导轨上向右滑行，设整个电路总电阻为R（恒定不变），整个装置置于垂直纸面向里的匀强磁场中，下列叙述正确的是（）A.ab杆中的电流与速率v成正比B.磁场作用于ab杆的安培力与速率v成正比C.电阻R上产生电热功率与速率v成正比D.外力对ab杆做功功率与速率v的平方成正比【答案】ABD【解析】【详解】A．ab杆中的电流为故A正确；B．磁场作用于ab杆的安培力为故B正确；CD．由于杆匀速运动，拉力与安培力大小相等，则外力为所以外力对ab杆做功的功率为根据功能关系可知，电阻上产生的电热功率等于拉力的功率，所以电阻上产生的电热功率也与速率的平方成正比，故C错误，D正确。故选ABD。15.如图甲所示，两根固定的平行金属导轨的端点P、Q用电阻可忽略的导线相连，导轨间距0.4m，每根导轨单位长度的电阻为0.01Ω／m。均匀变化的磁场垂直于导轨平面，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示。t＝0时刻有一电阻不计的金属杆从P、Q端以1.0m／s的速度匀速运动，滑动过程中保持与导轨垂直，则（）A.0.5s末回路中电动势为4×10－3VB.0.5s末回路电功率为1.6×10－3WC.1s末穿过回路的磁通量为8×10－3WbD.1s末金属杆所受安培力大小为6.4×10－3N【答案】CD【解析】【详解】A．导体棒在0.5s时电动势为A错误；B．导体棒在0.5s时电功率为B错误；C．磁通量的变化量为C正确；D．1s末金属杆电流大小因此安培力大小D正确。故选CD。16.如图所示，水平放置的两条光滑轨道上有可自由移动的金属棒PQ、MN，当PQ在外力作用下运动时，MN在磁场力作用下向右运动。则PQ所做的运动可能是（）A.向右加速运动 B.向右减速运动 C.向左加速运动 D.向左减速运动【答案】BC【解析】【详解】A．PQ向右加速运动，由安培定则和法拉第电磁感应定律

可知L2回路的电流为逆时针增大，L2上N下S，由楞次定律，L1阻碍磁通量增大，L1下N上S，L1回路产生顺时针的电流，MN电流中电流方向向上，由左手定则可知，MN受安培力向左，向左运动，A错误；B．PQ向右减速运动，由安培定则和法拉第电磁感应定律

L2回路的电流为逆时针减小，L2线圈上N下S，由楞次定律，L1阻碍磁通量减小，L1下S上N，L1回路产生逆时针的电流，MN电流向下，由左手定则，MN受安培力向右，向右运动，B正确。C．PQ向左加速运动，同理可得，L2回路的电流为顺时针增大，L2线圈上S下N，由楞次定律，L1阻碍磁通量增大，L1下S上N，L1回路产生逆时针的电流，MN电流向下，由左手定则，MN受安培力向右，向右运动，C正确；D．PQ向左减速运动，由安培定则和法拉第电磁感应定律

L2回路的电流为顺时针减小，L2线圈上S下N，由楞次定律，L1阻碍磁通量减小，L1下N上S，L1回路产生顺时针的电流，MN电流向上，由左手定则，MN受安培力向左，向左运动，D错误。故选BC。二、实验题：每空2分，共12分。17.为探究变压器线圈两端电压与匝数的关系，我们把没有用导线相连的线圈套在同一闭合的铁芯上，一个线圈连到学生电源的输出端，另一个线圈连到小灯泡上，如图所示，请回答下列问题：（1）将与灯泡相连的线圈匝数减少，其余装置不变继续实验，灯泡亮度将______（选填“变亮”、“变暗”），这说明灯泡两端的电压______（选填“变大”、“变小”）；（2）在实验中，测得变压器原、副线圈的匝数分别为120匝和60匝，原、副线圈两端的电压分别为8.2V和3.6V，据此可知电压比与匝数比不相等，可能原因是____________。【答案】①.变暗②.变小③.漏磁、铁芯发热、导线发热等【解析】【详解】（1）[1][2]与灯泡相连的线圈是变压器的副线圈，当副线圈匝数变小，由得副线圈电压变小，故灯泡变暗，灯泡两端电压变小。（2）[3]由于变压器不是理想变压器，故电压比不等于匝数比的原因可能是漏磁、铁芯发热、导线发热等影响电压。18.某同学在做探究电磁感应现象规律的实验中，她选择了一个灵敏电流计G，在没有电流通过灵敏电流计的情况下，电流计的指针恰好指在刻度盘中央。她先将灵敏电流计G连接在图甲所示的电路中，电流计的指针如图甲所示。（1）为了探究电磁感应规律，该同学将灵敏电流计G与一螺线管串联，如图乙所示。通过分析可知图乙中的条形磁铁的运动情况是______（填“向上拔出”或“向下插入”）；（2）该同学将灵敏电流计G接入图丙所示的电路。她合上开关后，灵敏电流计的指针向左偏了一下，若要使灵敏电流计的指针向右偏转，可采取的操作是______；A.拔出A线圈B.在A线圈中插入铁芯C.变阻器的滑片向左滑动D.变阻器的滑片向右滑动（3）通过本实验可以得出；感应电流产生的磁场，总是______。【答案】①.向下插入②.AD##DA③.阻碍引起感应电流的磁通量的变化【解析】【详解】（1）[1]根据图甲可知，电流从灵敏电流计的左接线柱流入，指针往左偏；由乙可知，螺线管中的电流方向为逆时针方向，根据安培定则，螺线管中感应电流的磁场方向竖直向下；条形磁铁在螺线管中的磁场方向（原磁场方向）竖直向上，可见感应电流的磁场方向与原磁场方向相反，根据楞次定律可知穿过线圈的原磁通量增加，所以条形磁铁向下插入线圈；（2）[2]合上开关后，灵敏电流计的指针向左偏了，说明B线圈中磁通量增加时，电流计指针左偏；现在要使灵敏电流计的指针向右偏转，因此穿过B线圈的磁通量应该减小；

A．拔出A线圈，则穿过B线圈的磁通量应该减小，根据楞次定律可知，线圈B中产生的感应电流方向与开关合上瞬间线圈B中的感应电流方向相反，灵敏电流计右偏，故B正确；B．在A线圈中插入铁芯，穿过B线圈的磁通量增加，根据楞次定律可知，线圈中产生的电流方向与开关合上瞬间线圈B中的电流方向相同，灵敏电流计指针左偏，故B错误

C．由图丙可知，变阻器的滑片向左滑动，电路中的电流增大，线圈A的磁感应强度增大，穿过线圈B的磁通量增大，根据楞次定律，线圈B中产生的感应电流方向与开关合上瞬间线圈B中的感应电流方向相同，灵敏电流计左偏，故C错误；

D．由图丙可知，变阻器的滑片向右滑动，电路中的电流减小，线圈A的磁感应强度减小，穿过线圈B的磁通量减小，根据楞次定律，线圈B中产生的感应电流方向与开关合上瞬间线圈B中的感应电流方向相反，灵敏电流计右偏，故D正确。

故选AD。（3）[3]根据楞次定律可知感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。三、解答题：共24分。19.如图所示，两根间距L=1m、电阻不计的平行光滑金属导轨ab、cd水平放置，一端与阻值R=2Ω的电阻相连．质量m=1kg，电阻不计的导体棒ef在外力作用下沿导轨以v=5m/s的速度向右匀速运动。整个装置处于磁感应强度B=0.2T的竖直向下的匀强磁场中。求：（1）回路中感应电流大小；（2）导体棒所受安培力大小；（3）电阻R的热功率。【答案】（1）0.5A；（2）0.1N；（3）0.5W【解析】【详解】（1）导体棒向右运动，切割磁感线产生感应电动势E=BLv代入数据解得E=1V感应电流代入数据解得I=0.5A（2）导体棒所受安培力F安=BIL代入数据解得F安=0.1N（3）导体棒的热功率P=I2R代入数据解得P=0.5W20.如图所示，用一小型交流发电机向远处用户供电，已知发电机线圈匝数N=100匝，面积S=0.02m2，线圈匀速转动的角速度ω=100πrad/s，匀强磁场的磁感应强度，输电时先用升压变压器将电压升高，经高压输电，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用，输电导线的每根电阻为，变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为，若用户区标有“220V，8.8kW”的电动机恰能正常工作。发电机线圈电阻r不可忽略。求：（1）交流发电机产生电动势的最大值；（2）输电线路上损耗的电功率ΔP；（3）若升压变压器原、副线圈匝数比为，交流发电机线圈电阻r上的热功率与输电线上损耗的电功率之比。【答案】（1）；（2）160W；（3）【解析】【详解】（1）电动势的最大值为（2）设降压变压器原、副线圈的电流分别为、，电动机恰能正常工作，有由于解得所以输电线路上损耗的电功率为（3）由于可得升压变压器副线圈两端电压为又由可得电动势有效值为则交流发电机线圈电阻r电压为根据升压变压器副线圈电流关系可得交流发电机线圈电阻r上的热功率为交流发电机线圈电阻r上的热功率与输电线上损耗的电功率之比21.如图所示，足够长光滑导轨倾斜放置，与水平面夹角=37°，导轨间距L=0.4m，其下端