2012届安徽省高二下学期第二次月考物理试题（解析版）

一、单选题

1. 难度：简单

如图5所示，在一固定水平放置的导体闭合圆环上方，有一条形磁铁，从离地面高h处，由静止开始下落，最后落在地面上.下落过程中磁铁从中心穿过圆环，而不与圆环接触.若不计空气阻力，下列说法正确的是(　　)

图5

A.磁铁下落过程中，圆环中的电流方向先顺时针后逆时针(从上向下看圆环)

B.磁铁下落过程中，磁铁的加速度始终小于g

C.磁铁下落过程中，磁铁的机械能不变

D.磁铁落地时的速率有可能大于2gh

2. 难度：简单

如图6(甲)所示,在闭合铁芯上绕着两个线圈M和P,线圈P与电流表构成闭合回路.若在t₁至t₂这段时间内,观察到通过电流表的电流方向自上向下(即为由c经电流表至d),则可以判断出线圈M两端的电势差u_ab随时间t的变化情况可能是图6(乙)中的(　　)

(甲)

(乙)

图6

3. 难度：简单

如图7所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光滑、使用不同材料制成的圆管，竖直固定在相同高度.两个相同的磁性小球同时从A、B管上端的管口无初速释放，穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面.下面对两管的描述中可能正确的是（　　）

图7

A.A管是用塑料制成的，B管是用铜制成的

B.A管是用铅制成的，B管是用胶木制成的

C.A管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的

D.A管是用胶木制成的，B管是用铅制成的

4. 难度：简单

一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴转动，线圈中的感应电动势e随时间t的变化规律如图8所示.则下列说法中正确的是(　　)

图8

A.t₁时刻通过线圈的磁通量为零

B.t₂时刻通过线圈磁通量的绝对值最大

C.t₃时刻通过线圈磁通量的变化率的绝对值最大

D.每当感应电动势e变换方向时，通过线圈的磁通量的绝对值都为最大

5. 难度：简单

如图9所示，竖直平行金属导轨MN、PQ上端接有电阻R，金属杆质量为m，跨在平行导轨上，垂直导轨平面的水平匀强磁场为B，不计ab与导轨电阻，不计摩擦，且ab与导轨接触良好.若ab杆在竖直向上的拉力F作用下匀速上升，则以下说法正确的是（　　）

图9

A.拉力所做的功等于电阻R上产生的热

B.杆ab克服安培力做的功等于电阻R上产生的热

C.电流所做的功等于重力势能的增加量

D.拉力与重力做功的代数和等于电阻R上产生的热

6. 难度：简单

如图10所示，在水平面上有一固定的U形金属框架，框架上置一金属杆ab，不计摩擦.在竖直方向上有匀强磁场，则（　　）

图10

A.若磁场方向竖直向上并增大时，杆ab将向右移动

B.若磁场方向竖直向上并减小时，杆ab将向右移动

C.若磁场方向竖直向下并增大时，杆ab将向右移动

D.若磁场方向竖直向下并减小时，杆ab将向左移动

7. 难度：简单

我国已经制定了登月计划.假如宇航员登月后想探测一下月球表面是否有磁场，他手边有一只灵敏电流表和一个小线圈，则下列推断正确的是（　　）

A.直接将电流表放于月球表面，看是否有示数来判断磁场的有无

B.将电流表与线圈组成回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表无示数，则可判断月球表面无磁场

C.将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈沿某一方向运动，如电流表有示数，则可判断月球表面有磁场

D.将电流表与线圈组成闭合回路，使线圈在某一平面内沿各个方向运动，如电流表无示数，则可判断月球表面无磁场

8. 难度：简单

2000年底,我国宣布已研制成功一辆高温超导磁悬浮高速列车的模型车,该车的车速已达到每小时500 km,可载5人.如图11所示就是磁悬浮的原理.图中A是圆柱形磁铁,B是用高温超导材料制成的超导圆环.将超导圆环B水平放在磁铁A上,它就能在磁力的作用下悬浮在磁铁A上方的空中(　　)

图11

A.在B放入磁场的过程中,B中将产生感应电流.当稳定后,感应电流消失

B.在B放入磁场的过程中,B中将产生感应电流.当稳定后,感应电流仍然存在

C.如A的N极朝上,B中感应电流的方向如图中所示

D.如A的N极朝上,B中感应电流的方向与图中所示的相反

9. 难度：简单

图12中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.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，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流I随时间t变化的图线可能是图13中的(　　)

图12

图13

10. 难度：简单

如图14所示,两根足够长的固定平行金属光滑导轨位于同一水平面,导轨上横放着两根相同的导体棒ab、cd与导轨构成矩形回路.导体棒的两端连接着处于压缩状态的两根轻质弹簧,两棒的中间用细线绑住,它们的电阻均为R,回路上其余部分的电阻不计.在导轨平面内两导轨间有一竖直向下的匀强磁场,开始时,导体棒处于静止状态.剪断细线后,导体棒在运动过程中(　　)

图14

A.回路中有感应电动势

B.两根导体棒所受安培力的方向相同

C.两根导体棒和弹簧构成的系统动量守恒、机械能守恒

D.两根导体棒和弹簧构成的系统动量守恒、机械能不守恒

11. 难度：简单

铁路上使用一种电磁装置向控制中心传输信号以确定火车的位置.能产生匀强磁场的磁铁，被安装在火车首节车厢下面，如图15(甲)所示(俯视图).当它经过安放在两铁轨间的线圈时，便会产生一电信号，被控制中心接收.当火车通过线圈时，若控制中心接收到的线圈两端的电压信号为图15(乙)所示，则说明火车在做（　　）

图15

A.匀速直线运动

B.匀加速直线运动

C.匀减速直线运动

D.加速度逐渐加大的变加速直线运动

二、计算题

12. 难度：简单

长为L的金属棒ab,绕b端在垂直于匀强磁场的平面内以角速度ω匀速转动,磁感应强度为B,如图1所示.求ab两端的电势差.

图1

【解析】ab两端电势差等于金属棒切割磁感线产生的电动势(因为没有外电路),所以只要求出电动势即可.棒上各处速率不等,不能直接用E=BLv来求,但棒上各点的速度v=ω·r与半径成正比,因此可用棒的中点速度作为平均切割速度代入公式计算:

13. 难度：简单

如图2所示,两根平行的金属导轨，固定在同一水平面上，磁感应强度B=0.05 T的匀强磁场与导轨所在平面垂直(图中未画出)，导轨的电阻很小，可忽略不计.导轨间的距离l=0.20 m.两根质量均为m=0.10 kg的平行金属杆甲、乙可在导轨上无摩擦地滑动，滑动过程中与导轨保持垂直，每根金属杆的电阻均为R=0.50 Ω.在t=0时刻，两杆都处于静止状态.现有一与导轨平行、大小为0.20 N的恒力F作用于金属杆甲上，使金属杆在导轨上滑动.经过t=5.0 s，金属杆甲的加速度为a=1.37 m/s².问此时两金属杆的速度各为多少？

图2

【解析】设t=5.0 s时两金属杆甲、乙之间的距离为x,速度分别为v₁和v₂,经过很短的时间Δt,杆甲移动距离v₁Δt,杆乙移动距离v₂Δt,回路面积改变ΔS=［(x-v₂Δt)+v₁Δt］l-lx=(v₁-v₂)lΔt.由法拉第电磁感应定律知,回路中的感应电动势回路中的电流

对杆甲由牛顿第二定律有F-BlI=ma

由于作用于杆甲和杆乙的安培力总是大小相等、方向相反,所以t=5.0 s时两杆的动量(t=0时为0)等于外力F的冲量Ft=mv₁+mv₂

联立以上各式解得

代入数据得v₁=8.15 m/s,v₂=1.85 m/s.

三、单选题

14. 难度：简单

如图4所示,闭合金属导线框放置在竖直向上的匀强磁场中,匀强磁场的磁感应强度的大小随时间变化.下列说法中正确的是(　　)

图4

A.当磁感应强度增大时,线框中的感应电流可能减小

B.当磁感应强度增大时,线框中的感应电流可能增大

C.当磁感应强度减小时,线框中的感应电流一定增大

D.当磁感应强度减小时,线框中的感应电流可能不变

15. 难度：简单

有两个完全相同的灵敏电流计,如图5连接,若将A表指针向左拨动,则B表指针将(　　)

图5

A.向左偏转

B.向右偏转

C.保持不动

D.无法确定

16. 难度：简单

如图6甲所示,长直导线与闭合金属线框位于同一平面内,长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图6乙所示.在0~T/2时间内,直导线中电流向上,则在T/2~T时间内,线框中感应电流的方向与所受安培力情况是(　　)

图6

A.感应电流方向为顺时针,线框受安培力的合力方向向左

B.感应电流方向为逆时针,线框受安培力的合力方向向右

C.感应电流方向为顺时针,线框受安培力的合力方向向右

D.感应电流方向为逆时针,线框受安培力的合力方向向左

17. 难度：简单

在物理实验中,要测定磁场的磁感应强度,可用一个探测线圈与一个冲击电流计(可测定通过电路的电荷量)串联后进行测量(如图7).若已测得匀强磁场的磁感应强度为B,又已知探测线圈的匝数为n,面积为S,线圈与冲击电流计组成的回路电阻为R.实验开始时线圈平面与磁场垂直,现把探测线圈翻转180°,则此过程中冲击电流计测出通过线圈的电荷量应为(　　)

图7

18. 难度：简单

.如图8所示，闭合金属环从高h的光滑曲面滚下，又沿曲面的另一侧上升，整个装置均处在如图8所示的磁场中.设闭合金属环的初速度为零，阻力不计，则(　　)

图8

A.若是匀强磁场，环滚上的高度小于h

B.若是匀强磁场，环滚上的高度等于h

C.若是非匀强磁场，环滚上的高度等于h

D.若是非匀强磁场，环滚上的高度小于h

19. 难度：简单

在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨，导轨跟大线圈M相接如图9所示，导轨上放入一根导线ab，磁感线垂直于导轨所在平面.要使M所包围的小闭合线圈N产生顺时针方向的感应电流，则导线的运动情况可能是(　　)

图9

A.匀速向右运动

B.加速向右运动

C.减速向右运动

D.减速向左运动

20. 难度：简单

在匀强磁场中，有一接有电容器的回路，如图10所示.已知C=30 μF，l₁=5 cm，l₂=8 cm，磁场以5×10^-2 T/s的速度增强.则 (　　)

图10

A.电容器上板带正电，带电荷量2×10^-9 C

B.电容器上板带正电，带电荷量6×10^-9 C

C.电容器上板带负电，带电荷量4×10^-9 C

D.电容器上板带负电，带电荷量6×10^-9 C

21. 难度：简单

图11中,虚线右侧存在垂直纸面指向纸内的匀强磁场,半圆形闭合线框与纸面共面,绕过圆心O且垂直于纸面的轴匀速转动.线框中的感应电流以逆时针方向为正方向,那么图12中哪个图能正确描述线框从图示位置开始转动一周的过程中,线框中感应电流随时间变化的情况(　　)

图11

图12

22. 难度：简单

一直升机停在南半球的地磁极上空.该处地磁场的方向竖直向上,磁感应强度为B.直升机螺旋桨叶片的长度为l,螺旋桨转动的频率为f,顺着地磁场的方向看螺旋桨,螺旋桨按顺时针方向转动.螺旋桨叶片的近轴端为a,远轴端为b,如图13所示.如果忽略a到转轴中心线的距离,用E表示每个叶片中的感应电动势,则(　　)

图13

A.E=πfl²B,且a点电势低于b点电势

B.E=2πfl²B,且a点电势低于b点电势

C.E=πfl²B,且a点电势高于b点电势

D.E=2πfl²B,且a点电势高于b点电势

四、计算题

23. 难度：简单

如图14所示，水平面上平行放置的光滑金属导轨相距L=0.2 m，导轨置于磁感应强度B=0.5 T、方向与导轨平面垂直的匀强磁场中，导轨左端接阻值为R=1.5 Ω的电阻，导轨电阻可忽略不计.今把电阻r=0.5 Ω的导体棒MN放在导轨上，棒与导轨垂直，接触良好.若导体棒以v=10 m/s的速度匀速向右运动，求:

图14

（1）导体棒中感应电动势的大小及通过MN棒的电流大小；

（2）导体棒两端的电势差；

（3）维持导体棒做匀速运动所施加的向右的水平外力的大小.

24. 难度：简单

近期《科学》中文版的文章介绍了一种新技术——航天飞缆,航天飞缆是用柔性缆索将两个物体连接起来在太空飞行的系统.飞缆系统在太空飞行中能为自身提供电能和拖曳力,它还能清理“太空垃圾”等.从1967年至1999年的17次试验中,飞缆系统试验已获得部分成功.该系统的工作原理可用物理学的基本定律来解释.

图15

图15为飞缆系统的简化模型示意图,图中两个物体P、Q的质量分别为m_P、m_Q,柔性金属缆索长为l,外有绝缘层,系统在近地轨道做圆周运动,运动过程中Q距地面高为h.设缆索总保持指向地心,P的速度为v_P.已知地球半径为R,地面的重力加速度为g.

(1)飞缆系统在地磁场中运动,地磁场在缆索所在处的磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外.设缆索中无电流,问缆索P、Q哪端电势高?此问中可认为缆索各处的速度均近似等于v_P,求P、Q两端的电势差;

(2)设缆索的电阻为R₁,如果缆索两端物体P、Q通过周围的电离层放电形成电流,相应的电阻为R₂,求缆索所受的安培力多大;

(3)求缆索对Q的拉力F_Q.

五、单选题

25. 难度：简单

图2所示,A和B是电阻为R的电灯,L是自感系数较大的线圈,当S₁闭合、S₂断开且电路稳定时,A、B亮度相同,再闭合S₂,待电路稳定后将S₁断开.下列说法中,正确的是(　　)

图2

A.B灯立即熄灭

B.A灯将比原来更亮一些后再熄灭

C.有电流通过B灯,方向为c→d

D.有电流通过A灯,方向为b→a

【解析】对断电自感现象,要根据自感线圈总是阻碍自感电流的变化进行判断.

根据题意可知L的电阻也为R,S₁断开前,A、B、R、L上的电流均相同.S₁断开后,由于L的作用电流将逐渐减小.这一电流不会通过B灯,而只通过A灯,方向b→a,它只能使A灯迟一些熄灭,而不能使A灯更亮,故A、D正确.

26. 难度：简单

如图4所示是日光灯的构造示意图.若按图示的电路连接，关于日光灯发光的情况，下列叙述中正确的是（　　）

A.S₁接通，断开S₂、S₃，日光灯就能正常发光

B.S₁、S₂接通，S₃断开，日光灯就能正常发光

C.S₃断开，接通S₁、S₂后，再断开S₂，日光灯就能正常发光

D.当日光灯正常发光后，再接通S₃，日光灯仍能正常发光

图4

【解析】S₁接通，S₂、S₃断开，电源电压220 V加在灯管两端，不能使气体电离，日光灯不能发光，选项A错误.S₁、S₂接通，S₃断开，灯丝两端被短路，电压为零，日光灯不能发光，选项B错误.S₃断开，S₁、S₂ 接通，灯丝被预热，发出电子，再断开S₂，镇流器中产生很大的自感电动势，和原电压一起加在灯管两端，使气体电离，日光灯正常发光，选项C正确.当日光灯正常发光后，再接通S₃，则镇流器被短路，灯管两端电压过高，会损坏灯管，选项D错误.该题的正确答案为C.

27. 难度：简单

如图是日光灯的电路图.日光灯主要由灯管、镇流器、启动器组成.关于日光灯的原理，下列说法正确的是(　　)

图6

A.日光灯启动，利用了镇流器中线圈的自感现象

B.日光灯正常发光时，镇流器起着降压限流的作用

C.日光灯正常发光后取下启动器，日光灯仍能正常工作

D.日光灯正常发光后取下启动器，日光灯不能正常工作

28. 难度：简单

如图7所示是测定自感系数很大的线圈L直流电阻的电路,L两端并联一只电压表,用来测量自感线圈的直流电压.在测量完毕后,将电路解体时应(　　)

图7

A.先断开S₁

B.先断开S₂

C.先拆除电流表

D.先拆除电阻R