1、2012-2013学年江苏省南京三中高二下学期期中考试物理试卷与答案（带解析） 选择题 如图所示，导线框 abcd与导线在同一平面内，直导线通有恒定电流 I，当线框由左向右匀速通过直导线时，线框中感应电流的方向是： ( ) A先 abcd，后 dcba，再 abcd B先 abcd，后 dcba C始终 dcba D先 dcba，后 abcd，再 dcba 答案： D 试题分析：据安培定则可知，在导线左侧磁场向外，右侧磁场向里，当线框位于导线左侧向右运动时，磁场向外，磁通量增大，根据楞次定律可知，感应电流方向为 dcba方 向；当线框经过导线时，磁场先向外后向里，磁通量先减小后增大，根据楞次定
2、律可知，感应电流方向为 abcd方向；当线框位于导线右侧向右运动时，磁场向 里，磁通量减小，根据楞次定律可知，感应电流方向为 dcba方向。 故选 D 考点：楞次定律；通电直导线和通电线圈周围磁场的方向 点评：运用楞次定律判断感应电流方向，难点在于分析导线框经过中线时磁场方向和磁通量的变化情 况 图甲为小型旋转电枢式交流发电机原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴 OO匀速转动，线圈的匝数 n=100，电阻 r=10，线圈的两端经集流环与电阻 R连接，电阻 R=90，与 R并联的交流电压表为理想电表，在 t=0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量 随时间 t按图乙
3、所示正弦规律变化。求： (1)该发电机旋转的角速度； (2)交流发电机产生的电动势的最大值； (3)电路中交流电压表的示数。 答案：（ 1） 100rad/s（ 2） 200V（ 3） 126V 试题分析：（ 1）电机旋转周 期与磁通量变化周期相同则 由图可知 则有 （ 2）交流发电机产生电动势的最大值 而 ， ， 所以 由 -t图线可知： ， 所以 （ 3）电动势的有效值 由闭合电路的欧姆定律，电路中电流的有效值为 交流电压表的示数为 考点：正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率 点评：解决本题的关键知道正弦式交流电峰值的表达式 ，以及知道峰值与有效值的关系 ,交流电压表的示数为有效值，求出
4、电动势的有效值，根据闭合电路欧姆定律求出电压表的示数。 如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数之比为 n1： n2=3： 1，原线圈回路中的电阻 A与副线圈回路中的负载电阻 B的阻值相等。 a、 b端加一定交流电压U=311sin100t（ V）后，则（ ） A两电阻两端的电压比 UA： UB=3： 1 B两电阻中的电流之比 IA： IB=1： 3 C两电阻消耗的电功率之比 PA： PB=1： 1 D电阻 B两端的电压表的示数 UB=66V 答案： BD 试题分析：由 和 ，可得输出电压有效值为 ，输出电流为 ，输入电流为 ，电阻 A 两端电压为 ，电压之比为：，输入输出电流之比为 1： 3，
5、B对、电功率之比为 1： 9， C错； D对 故选 BD 考点 ：考查了理想变压器的构造和原理 点评：掌握变压器的原理，理想变压器输入功率与输出功率相等，对于变压器，原线圈中的电流由副线圈中的电流决定，当然输入功率也由输出功率决定，输出端电压由输入端电压和原、副线圈匝数决定 如图所示，一导线弯成半径为 a的半圆形闭合回路。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，直径 CD始络与 MN 垂直。从 D点到达边界开始到 C点进入磁场为止，下列结论正确的是 （ ） A感应电流方向不变 B CD段直线始终不受安培力 C感应电动势最大值 E=
6、2Bav D感应电动势平均值 答案： AD 试题分析：在闭合电路进入磁场的过程中，通过闭合电路的磁通量逐渐增大，根据楞次定律可知感应电流的方向为逆时针方向不变， A正确根据左手定则可以判断，受安培力向下，故 B错误当半圆闭合回路进入磁场一半时，即这时等效长度最大为 a，这时感应电动势最大 ， C错误由法拉第电磁感应定律可得感应电动势平均值 ，故 D正确 故选 AD 考点：楞次定律；安培力；法拉第电磁感应定律；导体切割磁感线时的感应电动势 点评：本题注意以下几点：（ 1）感应电动势公式 只能来计算平均值；（ 2）利用感应电动势公式 计算时， l应是等效长度，即垂直切割磁感线的长度 用如图所示的实
7、验装置研究电磁感应现象当有电流从电流表的正极流入时，指针向右偏转下列说法哪些是正确的 ( ) A当把磁铁 N 极向下插入线圈时，电流表指针向左偏转 B当把磁铁 N 极从线圈中拔出时，电流表指针向左偏转 C保持磁铁在线圈中静止，电流表指针不发生偏转 D磁铁插入线圈后，将磁铁和线圈一起以同一速度向上运动，电流表指针向左偏 答案： AC 试题分析：当有电流从电流表的正极流入时， 指针向右偏转，这说明：电流从哪极流入，指针向哪偏转； 由楞次定律可知，当把磁铁 N 极向下插入线圈时，感应电流从负极流入，电流表指针向左偏，故 A正确； 由楞次定律可知，当把磁铁 N 极从线圈中拔出时，感应电流从正极流入，电
8、流表指针向右偏转，故 B错误； 保持磁铁在线圈中静止，穿过线圈的磁通量不变，不产生感应电流，电流表指针不发生偏转，故 C正确； 磁铁插入线圈后，将磁铁和线圈一起以同一速度向上运动，穿过线圈的磁通量不变，不产生感应电流，电流表指针不偏转，故 D错误； 故选 AC 考点：考查了楞次定律的应用 点评：当穿过闭 合电路的磁通量发生变化时，电路中产生感应电流；由楞次定律判断出感应电流的方向，根据电流流向与电流计指针偏转方向间的关系分析答题 关于产生感应电流的条件，以下说法中错误的是 ( ) A闭合电路在磁场中运动，闭合电路中就一定会有感应电流 B闭合电路在磁场中作切割磁感线运动，闭合电路中一定会有感应电
9、流 C穿过闭合电路的磁通为零的瞬间，闭合电路中一定不会产生感应电流 D无论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁感应条数发生了变化，闭合电流中一定会有感应电流 答案： ABC 试题分析：闭合回路在匀强磁场中运动，由于磁通量不变化，所以没有感应电流产生， A错误； 只有闭合回路的一部分导体做切割磁感线运动时，产生感应电流， B错误 穿过闭合电路的磁通为零的瞬间，闭合电路中的磁通量从有到无，发生变化，产生感应电流， C错误； 无论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁感应条数发生了变化，闭合电流中一定会有感应电流， D正确 让选错误的，故选 ABC 考点：考查了感应电流产生的条件 点评：产生感应电流的条件：闭
10、合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体中有感应电流或者闭合回路的磁通量发生变化 如图所示，空间存在一有边界的条形匀强磁场区域，磁场方向与竖直平面（纸面）垂直，磁场边界的间距为 。一个质量为 、边长也为 的正方形导线框沿竖直方向运动，线框所在平面始终与磁场方向垂直，且线框上、下边始终与磁场的边界平行。 时刻导线框的上边恰好与磁场的下边界重合（图中位置 ），导线框的速度为 。经历一段时间后，当导线框的下边恰好与磁场的上边界重合时（图中位 置 ），导线框的速度刚好为零。此后，导线框下落，经过一段时间回到初始位置 。则 （ ） A上升过程中，导线框的加速度逐渐增大 B下降过程中，导线框的加速
11、度逐渐增大 C上升过程中，合力做的功与下降过程中合力做的功相等 D上升过程中，克服安培力做的功比下降过程中的多 答案： D 试题分析：在导线框的上边在磁场中运动时，由于穿过线圈的磁通量增大，所以产生的安培力向下，当导线框的下边做切割磁感线运动时，由于穿过线圈的磁通量减小，所以产生的安培力向下，线框还受到竖直向下的重力作用，所以加速度向下，物体做减速运动，由于速度在减小，所以安培力在减小，故线框向下的合力在减小，所以加速度在减小， A错误； 下降过程中，根据楞次定律可得受到的安培力向上，重力大于安培力，所以加速度向下，合力向下，速度越来越大，安培力越来越大，所以向下的合力减小，故加速度减小， B
12、错误 根据 可得上升和下降过程中合力不同，所以做功不同， C错误； 由于上升和下降过程中需要克服安培力做功，所以系统产生热能，故在上升和下降的同一位置时上升的速度大于下降的速度，故上升过程中平均安培力大于下降过程中的平均安培力，所以上升过程中，克服安培力做的功比下降过程中的多， D正确； 故选 D 考点：考查了导体切割磁感线运动，功能关系等 点评：做本题的关键是 对两条边在磁场中运动时，受到的安培力的变化进行分析 如图，两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为 l，磁场方向垂直纸面向里， abcd是位于纸面内的梯形线圈， ad与 bc间的距离也为 l， t=0时刻bc边与磁场区域边界重合。
13、现令线圈以恒定的速度 v沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域，取沿 a-b-c-d-a的感应电流为正方向，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流 I随时间 t变化的图线可能是下图中的（ ）答案： B 试题分析：开始时 bc边进入磁场切割磁感线，根据右手定则可知，电流方向为逆时针，即为负方向， 当 bc边开始出磁场时，回路中磁通量减小，产生的感应电流为顺时针，方向为正方向，故选 B， 考点：导体切割磁感线时的感应电动势；右手定则 点评：对于图象问题可以通过排除法进行求解，如根据图象过不过原点、电流正负、大小变化等进行排除 如右图所示，在 e、 f间接上交流电源，保持电压最大值不变，使其频率增大
14、，发现各灯的亮度变化情况是：灯 1变暗，灯 2变亮，灯 3不变。则黑箱 a、b、 c中所接元件可能是 ( ) A a为电阻， b为电容器， c为电感线圈 B a为电阻， b为电感线圈， c为电容器 C a为电容器， b为电感 线圈， c为电阻 D a为电感线圈， b为电容器， c为电阻 答案： D 试题分析：根据线圈的感抗公式 ，可得线圈的感抗与交流电的频率成正比，即频率增大，线圈感抗增大，对电流的阻碍作用增大，所以灯泡变暗，故 a为电感线圈 根据电容器的容抗公式 ，可得电容器的容抗与频率成反比，即频率增大，容抗减小，对电流的阻碍作用减小，所以灯泡变亮，故 b为电容器， 而电阻与频率没有关系，
15、电流不变，所以灯泡亮度不变，故 c为电阻，所以选D 考点：本题考查电感线圈、电容器对交流电的影响的理解和应用， 点评：关键是知道线圈的感抗与交流电 的频率成正比，电容器的容抗与频率成反比，而电阻与频率没有关系 如图所示，平行金属导轨竖直放在匀强磁场中，匀强磁场沿水平方向且垂直于导轨平面导体 AC 可以贴着光滑竖直长导轨下滑设回路的总电阻恒定为 R，当导体 AC 从静止开始下落后，下面叙述中正确的说法有（ ） A导体下落过程中，机械能守恒 B导体速度达最大时，加速度最大 C导体加速度最大时所受的安培力最大 D导体速度达最大以后，导体减少的重力势能全部转化为 R中产生的热量 答案： D 试题分析：
16、导体下落过程中切割磁感线产生感应电流，有楞次定律知导体受到竖直向上的安培力，还有竖直向下的重力，下落过程中安培力做负功，机械能减小，减小的机械能转化为电能，所以机械能不守恒； A错误；导体释放后，向下做加速度逐渐减小的加速运动，当加速度减小到 0，即安培力等于重力时，速度达到最大； B错误 ;导体释放瞬间，导体中没有感电流产生，不受安掊力作用，只受重力，加速度最大，安培力为零； C错误 ;导体速度达最大以后，竖直向下的重力等于竖直向上的安培力，两力的合力等于零，导线做匀速直线运动，导体减少的重力势能通过克服安 培力做功全部转化为回路的电能； D正确 故选 D 考点：导体切割磁感线时的感应电动势
17、 点评：解决本题的关键掌握由楞次定律中的感应电流总是阻碍相对运动，判断安培力的方向为竖直向上，以及能够结合牛顿第二定律分析出金属棒的运动情况，加速度减小的加速运动，知道当速度为零时，加速度最大，当加速度为零时，速度最大。 如图中，闭合矩形线框 abcd位于磁感应强度为 B的匀强磁中， ab边位于磁场边缘，线框平面与磁场垂直， ab边和 bc边分别为 L1和 L2，线框电阻为 R。若把线框沿 v的方向匀速拉出磁场所用时间为 t，则通过框导线截面的电 量是（ ） A B C D BL1L2 答案： B 试题分析：拉出过程中产生的电动势为 ，根据欧姆定律可得产生的平均电流为： 通过框导线截面的电量
18、，故选 B 考点：考查了法拉第电磁感应定律的应用 点评：做本题的关键是知道在求电荷量的时候，需要求解平均电流 如图所示，两个线圈绕在同一根软铁棒上，当导体棒 A运动时，发现有感应电流从 a向 b流过灯，则下列关于 A的运动情况的判断正确的是（ ） A向左匀速运动 B向右匀速运动 C向左加速运动 D向右加速运动 答案： C 试题分析：导体棒 A 匀速运动，导体棒产生的感应电动势和感应电流恒定不变，上面线圈产生的磁场恒定不变，穿过下面线圈的磁通量不变，没有感应电流产生； AB错误、导体棒 A向左加速运动，由右手定则知导体棒中有向下的感应电流，逐渐增大，由安培定则知上面线圈产生向下的磁场，逐渐增强，
19、由楞次定律判断出下面线圈的感应电流方向是从 a流向 b的； C正确、导体棒 A向右加速运动，由右手定则知导体棒中有向上的感应电流，逐渐增大，由安培定则知上面线圈产生向上的磁场，逐渐增强，由楞次定律判断出下面线圈的感应电流方向是从 b流向 a的； D错误 故选 C 考点：楞次定律 点评：本题是有两次电磁感应的问题，比较复杂，考查综合运用右手定则、楞次定律和安培定则的能力。 如图是某交流发电机输出的交变电压的图像，根据图像可以判定此交变电压（ ） A t=0.05s时刻，发电机的线圈刚好转至中性面 B周期为 0.1s C将标有 “12V、 3W”的灯泡接在此交变电流上，灯泡可以正常发光 D转速为
20、5转每秒 答案： D 试题分析： 时刻，产生的电动势最大，磁通量变化率最大，所以线圈刚好转至与中心面垂直位置， A错误； 从图中可得该交流电的周期为 ,B错误 此交变电压的最大值为 ，有效值 ，灯泡的额定电压有效值为 12V所以灯泡不能正常发光故 C错误 该交流电的转速为 ， D正确， 考点：正弦式电流的图象和三角函数表达式；交流发电机及其产生正弦式电流的原理 点评：由交变电压的图象读出周期、电压的最大值是基本能力基本题 旋转电枢式发电机产生的感应电动势为 e=msint伏 .如果将电枢的匝数增加1倍 ,转速增加 1倍 ,其他条件不变 ,感应电动势为（ ） A e=2msin2t伏 B e=2
21、msin4t伏 C e=4msin2t伏 D e=4msin4t伏 答案： C 试题分析：根据公式 可得将电枢的匝数增加 1倍 ,转速增加 1倍后产生的电动势最大值为 ，所以变化后的感应电动势表达式为，故选 C 考点：考查了正弦交流电表达式 点评：关键是知道通过公式 判断交流电最大值的变化，基础题， 如图所示 ,变压器输入电压不变 ,当电键 S闭合 ,两交流电流表示数的变化情况为（ ） A都变小 B都变大 C A1变大 ,A2变小 D A1不变 ,A2变小 答案： C 试题分析：变压器输入电压不变 ,副线圈电压由原线圈电压和匝数比决定，而原线圈电压和匝数比都没有变，所以副线圈输出电压不变，开关
22、 S闭合后，增加了灯泡 的功率，副线圈的功率变大，副线圈的电流增大，原线圈的电流增大，变大，副线圈输出电压不变， R的电阻没有变，电流增大，所以两端的电压增大，灯泡 两端电压减小，通过灯泡 的电流减小， 变小。 故选 C 考点：变压器的构造和原理 点评：掌握变压器的原理，理想变压器输入功率与输出功率相等，要知道开关S闭合后，副线圈的电流和功率都变大，原线圈的电流和功率都变大；对于变压器，原线圈中的电流由副线圈中的电流决定，当然输入功率也由输出功率决定，输出端电压由输入端电压和原、副线圈匝数决定。 水平放置的金属 框架 cdef处于如图的匀强磁场中，金属棒 ab置于粗糙的框架上且接触良好从某时刻
23、开始，磁感应强度均匀增大，金属棒 ab始终保持静止，则（ ） A ab中电流增大， ab棒所受摩擦力也增大 B ab中电流不变， ab棒所受摩擦力也不变 C ab中电流不变， ab棒所受摩擦力增大 D ab中电流增大， ab棒所受摩擦力不变 答案： C 试题分析：因磁感应强度是均匀增大的，所以根据 可得产生的感应电动势恒定不变，又因为 ab 静止不动，所以线框 abed 的电阻不变，故电流恒定，AD错误； ab受到的安培力 ， B在均匀增大，所以安培力在均匀增大，而 ab受到安培力和摩擦力相互平衡，所以摩擦力在增大，故选 C 考点：考查了法拉第电磁感应定律，共点力平衡条件 点评：需要注意磁感应
24、强度均匀变化时，产生的感应电动势是恒定的 一正方形闭合导线框 abcd，边长为 0.1m，各边电阻均为 1， bc边位于 x轴上，在 x轴原点 O 右方有宽为 0.2m、磁感应强度为 1T的垂直纸面向里的匀强磁场区，如图所示，当线框以恒定速度 4m/s 沿 x轴正方向穿越磁场区过程中，如图所示中，哪一图线可正确表示线框从进入到穿出过程中， ab边两端电势差Uab随位置变化的 情况（ ） 答案： B 试题分析：由楞次定律判断可知，在线框穿过磁场的过程中， a点的电势始终高于 b的电势，则 始终为正值； AD错误 ;ab、 dc两边切割磁感线时产生的感应电动势为 ；在 0-L内， ab切割磁感线，
25、 ab两端的电压是路端电压，则 ；在 L-2L内，线框完全在磁场中运动，穿过线框的磁通量没有变化，不产生感应电流，则 ；在 2L-3L内， a、b两端的电压等于路端电压的 ，则 ；由分析可知选项 B正确。 故选 B 考点：法拉第电磁感应定律 点评：注意由楞次定律判断电势的高低，确定电势差的正负；分析 与感应电动势的关系是关键，要区分外电压和内电压，做切割磁感线运动的导体相当于电源。 计算题 如图所示，放置在水平面内的平行金属框架宽为 L=0.4m，金属棒 ab置于框架上，并与两框架垂直，整个框架位于竖直向下、磁感强度 B=0.5T的匀强磁场中，电阻 R=0.09， ab的电阻 r=0.01，摩
26、擦不计，当 ab在水平恒力 F作用下以 v=2.5m/s的速度向右匀速运动时，求 : (1) 回路中的感应电流的大小； (2) 恒力 F的大小； (3) 电阻 R上消耗的电功率 . 答案：（ 1） 5A（ 2） 1N（ 3） 2.25W 试题分 析： (1)由法拉第电磁感应定律有 则回路中的感应电流的大小 (2)ab棒匀速运动时水平方向受拉力与安培力，由平衡条件有 (3) 电阻 R上消耗的电功率 考点：法拉第电磁感应定律 点评：导体切割磁感线产生感应电动势时，切割磁感线的导体可等效于电源；导轨及电路电阻等效于外部电路，所以求得电动势后，电磁感应问题就转化为电路问题，应用闭合电路欧姆定律即可求解
27、。 发电站通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户 ,如果升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器。如图所示 (1)若发电机的输出功率是 100 kW,输出电压是 250 V,升压变压器的原、副线圈的匝数比为 1 25,求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流； (2)若输电导线中的电功率损失为输入功率的 4%,求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压。 答案：（ 1） 6250V， 16A （ 2） 15.625 6000V 试题分析：（ 1）对升压变压器 ,据公式 ,有 U2= 250 V=6250 V, I2= A=16 A. （ 2）因为 P 耗 =I22R 线 ,P
28、 耗 =0.04 P1 所以 R 线 = =15.6 因为 U=U2-U3=I2R 线 所以 U3=U2-I2R 线 =（ 6250-1615.6） V=6000 V. 考点：远距离输电；变压器的构造和原理 点评：理想变压器的输入功率与输出功率相等，且没有漏磁现象远距离输电，由于导线通电发热导致能量损失，所以通过提高输送电压，从而实现降低电损 如图所示，两根足够长的直金属导轨 MN、 PQ平行放置在倾角为 的绝缘斜面上，两导轨间距为 L。 M、 P两点间接有阻值为 R的电阻。一根质量为 m的均匀直金属杆 ab放在两导轨上，并与导轨垂直。整套装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上。导轨和金属
29、 杆的电阻可忽略。让金属杆 ab沿导轨由静止开始下滑，经过足够长的时间后，金属杆达到最大速度 vm，在这个过程中，电阻 R 上产生的热为 Q。导轨和金属杆接触良好，它们之间的动摩擦因数为 ，且 tan。已知重力加速度为 g。 (1)求磁感应强度的大小； (2)金属杆在加速下滑过程中，当速度达到 时，求此时杆的加速度大小； (3)求金属杆从静止开始至达到最大速度的过程中下降的高度。 答案： (1) (2) (3)试题分析： 当杆达到最大速度时受力平衡，则，电路中电流 解得： （ 2）当杆的速度为 时， 由牛顿第二定律得 此时电路中电流为 解得： （ 3）设金属杆从静止开始至达到掖大速度的过程中下降的高度为 h，由能虽守恒得 又， ，得： 考点：导体切割磁感线时的感应电动势；牛顿第二定律；安培力；电磁感应中的能量转化 点评：本题的关键是会推导安培力的表达式，根据平衡条件、牛顿第二定律和能量守恒研究电磁感应现象，常规题
