1、2012-2013学年浙江省杭州萧山高二下学期五校联考期中考试物理卷（带解析） 选择题 发现通电导线周围存在磁场的科学家是（ ） A洛伦兹 B库仑 C法拉第 D奥斯特 答案： D 试题分析：发现通电导线周围存在磁场的科学家是丹麦物理学家奥斯特，故 D是正确的；洛伦兹是荷兰物理学家，它发现了带电粒子在磁场中的受力规律；库仑是法国的物理学家，他发现了电荷之间力的作用规律，该规律用库仑定律来描述；法拉第是英国的物理学家，他主要发现了电磁感应现象，故 A、 B、 C均是不正确的。 考点：物理学家与物理学史。 如图所示，固定位置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为 d，其右端接有阻值为 R的电阻
2、，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为 B的匀强磁场中。一质量为 m（质量分布均匀）的导体杆 ab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为 。现杆在水平向左、垂直于杆的恒力 F作用下从静止开始沿导轨运动距离 l时，速度恰好达到最大（运动过程中杆始终与导轨保持垂直）。设杆接入电路的电阻为 r，导轨电阻不计，重力加速度大小为 g。则此过程（ ） A杆的速度最大值为 B流过电阻 R的电量为 C恒力 F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量 D恒力 F做的功与安倍力做的功之和大于杆动能的变化量 答案： BD 试题分析：当杆受到了合力为零时，杆的速度最大，故 F=mg+F安
3、 ，设最大速度为 v，则此时的电动势为 E=Bdv，电流为 I= ，则 F 安 =BdI= ，代入上式，解之得 v= ，故 A是不对的； 当导轨运动距 l时，磁通量的变化量为 Bld，设时间为 t，则电动势的平均值为，电流的平均值为 ，故流过电阻 R的电量为 Q= t= ，所以 B是正确的。 在整个过程中，共有三个力对导轨做功，根据动能定理，恒力 F做的功、摩擦力做的功与安培力做功之和等于杆动能的变化量，故 C是不对的； 在三个力的做功过程中， F做正功，摩擦力与安培力均做负功，故恒力 F做的功在数值上等于电热（即安培力做的功）与摩擦力的功与杆动能的变化量的和，所以恒力 F做的功与安倍力做的功
4、之和大于杆动能的变化量，故 D是正确的。 考点：力的平衡，感应电动势，安培力，欧姆定律的计算，动能定理。 一矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的感应电动势 e=220 sin100t(V)，则（ ） A t=0时线圈平面垂直于中性面 B交流电的频率是 100Hz C交流电的周期是 0.02s D电动势的有效值为 220V 答案： CD 试题分析：当 t=0时，由表达式可知，感应电动势 e=0，故此时线圈平面就是中性面的位置，所以 A不对；由于 =100，故交流电的周期为 T=0.02s，频率为 f= =50Hz，所以 B不对， C正确；因为电动势的最大值为 220 V，故其有效值为了 220V，
5、D也是正确的。 考点：交流电的表达式，中性面，周期、频率及有效值的概念等。 用如图所示的实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，电流表指针先向左偏再向右转 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：当把磁铁 N 极向下插入线圈时，穿过螺线管的磁通量在增加，根据楞次定律可知，螺线管中会产生阻碍这种增加的磁场，即螺线管的上端形成 N极，再根据右手螺旋定则即可
6、判断出螺线管中的电流方向为逆时针，电流从 “+”流出， “-”流入，故指针向左偏转， A是正确的。 同理，当把磁铁 N 极从线圈中拔出时，电流表的指针向右偏转， B是不对的； 如果让磁铁在线圈中静止，则螺线管中的磁通量不变化，故电流表指针不发生偏转， C是正确的； 将磁铁和线圈一起以同一速度向上运动时，螺线管中的磁通量也不变化，故电流表指针也不发生偏转， D是不对的。 考点：电磁感应现象，楞次定律。 关于干簧管，下列说法正确的是 ( ) A干簧管接入电路中相当于开关的作用 B干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的 C干簧管接入电路中相当于电阻的作用 D干簧管是作为电控元件以实现自动控制的 答案： A
7、D 试题分析：由于干簧管是一种磁敏开关。它的两个触点由特殊材料制成，被封装在真空的玻璃管里。只要用磁铁接近它，干簧管两个节点就会吸合在一起，使电路导通。故干簧管在电路中相当于开关的作用， A正确； B、 C均不对； D是正确的。 考点：干簧管的工作原理。 如图一个边长为 l的正方形虚线框内有垂直于纸面向里的匀强磁场 ; 一个边长也为 l的正方形导线框所在平面与磁场方向垂直；虚线框对角线 ab与导线框的一条边垂直， ba的延长线平分导线框。在 t=0时 , 使导线框从图示位置开始以恒定速度沿 ab方向移动 , 直到整个导线框离开磁场区域 . 以 i表示导线框中感应电流的强度 , 取逆时针方向为正
8、 . 下列表示 i-t关系的图示中 , 可能正确的是（ ） 答案： C 试题分析：当导线框以一定的速度沿 ab方向移动时，导线框的一边先切割磁感线，根据右手定则判断得出，导线框中的感应电流方向为逆时针方向，故为正值；由于导线框进入磁场的长度在逐渐增加，故产生的感应电流也会逐渐增大，故 A是不对的；当导线框的一边全部进入磁场时，另一边还没有进入磁场，且此时磁场比导线框的长度要宽，如下图的位置 1，故切割磁感线的导体的长度此时是不变的，所以产生的感应电流不变，故 B不对；当导线框的这一边走到位置 2 时，线框的另一边距磁场还有一小段距离，故过位置 2 的一小段时间内，做切割磁感线的导体长度在变小，
9、产生的感应电流会变小，可一旦另一边也进入磁场后，产生的感应电流会迅速减小，故 C是正确的； D是不对的。 考点：电磁感应现象，切割磁感线的长度在图形中的变化。 如右图所示，水平桌面上放有一个闭合铝环，在铝环轴线上方有一个条形磁铁当条形磁铁沿轴线竖直向上迅速移动时，下列判断正确的是 ( ) A铝环有收缩趋势， 对桌面压力减小 B铝环有扩张趋势，对桌面压力减小 C铝环有收缩趋势，对桌面压力增大 D铝环有扩张趋势，对桌面压力增大 答案： B 试题分析：当条形磁铁沿轴线竖直向上迅速移动时，穿过铝环的磁通量在减小，根据楞次定律可得，铝环产生的感应电流的磁场会阻碍磁通量的减小，故铝环一方面有让其面积变大的
10、趋势，也可以说铝环有扩张的趋势；另一方面铝环有使其磁场变大的趋势，即靠近条形磁铁的趋势，故铝环对桌面的压力会变小，B是正确的； 我们也可以换一个角度考虑这个问题：当条形磁铁沿轴线竖直向上迅速移动时，把铝环看成一匝螺线管，则在铝环的上面会产生与条形磁铁下端相反的磁极，二者相互吸引，故铝环对桌面的压力变小。 考点：楞次定律， 在收音机线路中，经天线接收下来的电信号既有高频成分，又有低频成分，经放大后送到下一组，需要把低频成份和高频成份分开，只让低频成份输送到再下一级，我们可以采用如下图所示电路，其中 a、 b应选择的元件是 ( ) A a是电容较小的电容器， b是高频扼流圈 B a是电容较大的电容
11、器， b是高频扼流圈 C a是电容较小 的电容器， b是低频扼流圈 D a是电容较大的电容器， b是低频扼流圈 答案： A 电容是通高频，阻低频，电感线圈是通低频，阻高频；所以元件 a要让高频信号通过，阻止低频信号通过，故元件 a是电容较小的电容器；元件 b要让低频信号通过，阻止高频信号通过，故元件 b是高频扼流圈 考点：电容、电感在电路中所起的作用。 一理想变压器原、副线圈匝数比 n1： n2=11： 5。原线圈与正弦交变电源连接，输入电压 u如图所示。副线圈仅接入一个 10的电阻。则（ ） A流过电阻的电流是 20 A B与电阻并联的电压表的示数是 100 V C经过 1分钟电阻发出的热量
12、是 6103 J D变压器的输入功率是 1103W 答案： D 试题分析：由于原线圈的电压有效值为 220V，原、副线圈匝数比 n1： n2=11： 5，故副线圈的电压有效值为 U2= =100V，所以通过电阻的电流为I= =10A，故 A不对；与电阻并联的电压表的示数就是副线圈上电压的有效值，为 100V，故 B 也不对；经过 1 分钟电阻发出的热量 Q=I2Rt=（ 10A）21060s=6104J，故 C不对；变压器的输入功率也就是电阻消耗的电功率P=U2I=100V10A=1000W，故 D是正确的。 考点：交流电的最大值与有效值，理想变压器的匝数与电压的关系，热量与电功率的简单计算等
13、。 理想变压器原、副线圈匝数比为 10:1，以下说法中正确的是 ( ) A穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是 10:1 B穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等 C原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为 10:1 D正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为 10:1 答案： B 试题分析：理想变压器在工作时，穿过原、副线圈每一匝的磁通量是相同的，每一匝磁通量的变化率是相等的，因而 每匝线圈产生的电动势也是相等的，故A是不对的， B是正确的， C是不对的；由于变压器是理想变压器，故不计漏磁损失，所以变压器的输入、输出功率相等，之比是 1： 1，故 D也是不对的。 考点：变压器的工作原理。 如下
14、图所示图象中不属于交流电的有 ( ) 答案： D 试题分析：交流电是指电流的方向要规律性发生改变的电流，而 D中的电流方向均是正的，朝一个方向，只是大小发生了变化，故它是属于交流电，选 D。A、 B、 C中的电流方向有时正，有时负，且呈规律性的变化，故它们都是交流电。 考点：形成交流电的条件。 关于感应电流的方向，以下说法中正确的是 ( ) A感应电流的方向总是与原电流的方向相反 B感应电流的方向总是与原电流的方向相同 C感应电流的磁场总是阻碍闭合电路内原磁场的磁通量的变化 D感应电流的磁场总是与原线圈内的磁场方向相反 答案： C 试题分析：由椤次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍闭合电路内部原
15、磁场的磁通量的变化，故 C是正确的；如果原磁场中的磁通量是增大的，则感应电流的磁场就与它相反，来消弱它的增大，如果原磁场中的磁通量是减小的，则感应电流的磁场就与它相同，来阻碍它的减小。 考点：椤次 定律。 实验题 如图所示是研究电磁感应现象实验所需的器材，用实线将带有铁芯的线圈A、电源、滑动变阻器和开关连接成原线圈回路，将小量程电流计和线圈 B连接成副线圈回路并列举出实验中改变副线圈回路的磁通量，使副线圈回路产生感应电流的三种方式： _； _； _. 答案：电路图的连接如图所示。 合上 (或断开 )开关瞬间； 将原线圈插入副线圈或从副线圈中取出； 将原线圈插入副线圈中并移动滑动变阻器的滑动片。
16、 试题分析：电路图按照要求直接连接即可，欲使副线圈回路产生感应电流，应该使其磁通量发生变化，故通过开关电源可以达到，通过滑动变阻器改变电流的大小可以达到，通过将 A插入其中，并插入或拨出时也可以达到。 考点：磁通量的变化，感应电动势。 填空题 如左图所示 ，线圈匝数 n 200匝，直径 d1 40cm，电阻 r 2，线圈与阻值 R 6的电阻相连。在线圈的中心有一个直径 d2 20cm的有界圆形匀强磁场，磁感应强度按右图所示规律变化，则通过电阻 R的电流方向 _（由 A流向 B或由 B流向 A）和电压表的示数 _V。（结果中 予以保留） 答案：由 B流向 A， 1.5V。 试题分析：由图可知，磁
17、场是逐渐增大的，故穿过线圈的磁通量是增大的，根据楞次定律，线圈中感应电流的磁场应是向上的，再根据右手螺旋定则判断出通过螺线管的电流方向，可知通过电阻的电流方向为由 B流向 A；根据法拉第电磁感应定律可知，线圈中产生的感应电动势为 E=n =200=2V，电阻 AB两端的电压为 UAB=1.5V。 考点：磁通量及磁通量的变化；电磁感应定律。 某发电厂用 2.2kV的电压将电能输送到远处的用户，后改用 22kV的电压，在既有输电线路上输送同样的电功率，前后两种输电方式消耗在输电线上电功率之比为 _，要将 2.2kV的电压升高到 22kV，若变压器原线圈的匝数为180匝，则副线圈匝数应该是 _匝 答
18、案： :1； 1800。 试题分析：设输出的电功率为 P，输送电压为 U，输电线上的电阻为 R，则输电电流为 I= ，故消耗在输电线上电功率 P 损 =I2R= ，故损失的电功率之比为 ： =100： 1； 由于 ，则副线圈匝数 n2= =1800匝。 考点：高压输电，变压器中电压与匝数的关系，损失电功率的计算。 一个 200匝、面积为 20cm2的线圈，放在磁场中，磁场的方向与线圈平面成30角，若磁感应强度在 0.05 s内由 0.1 T均匀增加到 0.5 T。在此过程中穿过线圈的磁通量的变化是 _ Wb；线圈产生的感应电动势的大小是_ V。 答案： 10-4， 1.6。 试题分析：穿过线圈
19、的磁通量的变化是 =（ B2-B1） Ssin30= (0.5T-0.1T)2010-4m20.5=410-4 Wb；根据法拉第电磁感应定律得，线圈产生的感应电动势的大小是 E=n =1.6V。 考点：磁通量及磁通量的变化，电磁感应定律的简单计算。 计算题 如图所示，矩形线圈 abcd在磁感应强度 B 2 T的匀强磁场中绕轴 OO以角速度 10 rad/s匀速转动，线圈共 10匝，线圈电阻 r 5 ， ab 0.3 m， bc0.6 m，负载电阻 R 45 。求： (1)写出从图示位置开始计时线框中感应电动势的瞬时值表达式； (2)电阻 R在 0.05 s内产生的热量； 答案：（ 1） e 1
20、13.04cos (10t)V；（ 2） 5.76J。 试题分析： (1)由于线圈中产生的电动势的最大值为 Em nBS1020.30.610V113.04 V； 且图示位置的电动势最大，从此时开始记时，则瞬时值表达式 e Em cost113.04cos (10t)V。 (2)由电动势的最大值可知，电流的有效值 I 1.6 A， 所以 0.05 s内 R上产生的热量 Q I2Rt 5.76J。 考点：电动势的瞬时值表达式，电流的有效值，焦耳定律的简单计算。 如图所示，足够长的 U型光滑导体框架的两个平行导轨间距为 L，导轨间连有定值电阻 R，框架平面与水平面之间的夹角为 ，不计导体框架的电阻
21、整个装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直于框架平面向上，磁感应强度大小为 B 。导体棒 ab的质量为 m，电阻不计，垂直放在导轨上并由静止释放，重力加速度为 g.求： (1)导体棒 ab下滑的最大速度； (2)导体棒 ab以最大速度下滑时定值电阻消耗的电功率。 答案：（ 1） vm ；（ 2） P= 。 试题分析： (1)当导体棒下滑时，受力平衡，则它下滑的速度最大； 设最大速度为 vm， 则导体棒在斜面方向共受到二个 力的作用，重力沿斜面的分力，安培力； 故它们存在二力平衡的关系： mgsin BIL，而电流 I ， 代入上式得得 vm 。 (2)定值电阻消耗的电功率就是安培力做功的功率大小，
22、故 P F 安 vm mgsin vm ； 也可以通过电流求电功率： P=I2R= = = 。 考点：平衡力，安培力，感应电动势，电功率的简单计算。 如图所示， P、 Q 为水平面内平行放置的光滑金属长直导轨，间距为 L1，处在竖直向下、磁感应强度大小为 B1的匀强磁场中，一导体杆 ef垂直于 P、 Q 放在导轨上，在外力作用下向左做匀速直线运动。质量为 m、每边电阻均为 r、边长为 L2的正方形金属框 abcd置于竖直平面内，两顶点 a、 b通过细导线与导轨相连，磁感应强度大小为 B2的匀强磁场垂直金属框向里，金属框恰好处于静止状态，不计其余电阻和细导线对 a、 b点的作用力 (1)通过 a
23、b边的电流 Iab是多大？ (2)导体杆 ef的运动速度 v是多大？ 答案：（ 1） Iab ；（ 2） v 。 试题分析： (1)设通过正方形金属框的总电流为 I， ab边的电流为 Iab， dc边的电流为 Idc， 有 Iab I Idc I 金属框受重力和安培力，处于静止状态，有 mg B2IabL2 B2IdcL2 由 ，解得 Iab (2)由 (1)可得 I 设导体杆切割磁感线产生的电动势为 E，有 E B1L1v 设 ad、 dc、 cb三边电阻串联后与 ab边电阻并联的总电阻为 R，则 R r 根据闭合电路欧姆定律，有 I 由 ，解得 v 考点：受力分析，安培力，感应电动势，欧姆
24、定律等。 如图，在水平地面 MN 上方空间存在一垂直纸面向里、磁感应强度 B =1.0T的有界匀强磁场区域，上边界 EF 距离地面的高度 H = 0.7m。正方形金属线框 abcd的质量 m = 0.1kg、边长 L = 0.1m，总电阻 R = 0.02，线框的 ab边距离 EF 上方 h = 0.2m处由静止开始自由下落， abcd始终在竖直平面内且 ab保持水平。求线框从开始运动到 ab边刚要落地的过程中（ g取 10m/s2)： 线框产生的焦耳热 Q； 通过线框截面的电量 q； 通过计算画出线框运动的 v-t 图象。 答案：（ 1） 0.1J；（ 2） 0.5C；（ 3） v-t 图象如图所示。 试题分析： 由运动学公式得，当线圈 ab边进入磁场时 ， 线圈 的一边切割磁感线，产生的电动势 E = BLv1 = 0.2V； 安培力 F = BLI = BL = 1N； 可见，线圈 cd边进入磁场前 F = G，线圈做匀速运动，由能量关系可知焦耳热Q = mgL= 0.1J。 ab切割磁感线产生的电动势为 E = BLv1 电流是 ； 通过 a点电量 C； 由解 可知，线圈自由落下的时间 在磁场内匀速 v=v1时间 完全进入磁场后到落地运动时间为 t3, ， 图象如右。 考点：匀变速直线运动的计算，焦耳定律，电量的计算，电磁感应，欧姆定律的计算等。
