2016-2017学年天津市高二3月学生学业能力调研物理试卷（解析版）

一、选择题

1. 难度：简单

下述关于产生感应电流的条件的说法，正确的是（     ）

Ａ．位于磁场中的闭合线圈，一定能产生感应电流

Ｂ．闭合线圈和磁场产生相对运动，一定能产生感应电流

Ｃ．闭合线圈作切割磁感线运动，一定能产生感应电流

Ｄ．穿过闭合线圈的磁感应线条数发生变化，一定能产生感应电流

2. 难度：中等

如右图所示，条形磁铁用细线悬挂在O点．O点正下方固定一个水平放置的铝线圈．让磁铁在竖直面内摆动，下列说法中正确的是(　　　)

A. 在一个周期内，线圈内感应电流的方向改变2次

B. 磁铁始终受到感应电流磁场的斥力作用

C. 磁铁所受到的感应电流对它的作用力始终是阻力

D. 磁铁所受到的感应电流对它的作用力有时是阻力有时是动力

3. 难度：中等

如图所示，通电螺线管置于闭合金属环a的轴线上，当螺线管中电流I减小时(　 　 )

A. 环有缩小的趋势以阻碍原磁通量的减小

B. 环有扩大的趋势以阻碍原磁通量的减小

C. 环有缩小的趋势以阻碍原磁通量的增大

D. 环有扩大的趋势以阻碍原磁通量的增大

4. 难度：简单

一台小型发电机的线圈在磁场中转动时，穿过线圈的磁通量随时间变化的正弦规律图象如图所示。已知发电机线圈的匝数为10匝，内阻为5.0，外接一只阻值为45.0的电阻，下列说法正确的是（     ）

A. 交流电的频率为

B. 时，线圈平面与中性面重合

C. 时线圈的磁通量变化率为零

D. 到的时间里，通过电阻的电量为

5. 难度：简单

如右图所示，两个相邻的匀强磁场，宽度均为L，方向垂直纸面向外，磁感应强度大小分别为B、2B.边长为L的正方形线框从位置甲匀速穿过两个磁场到位置乙，规定感应电流逆时针方向为正，则感应电流i随时间t变化的图象是(　　)

A.

B.

C.

D.

6. 难度：简单

如图所示在虚线空间内有一对彼此平行的金属导轨，宽为L，与水平面的夹角为θ，导轨电阻不计，在虚线空间内同时分布着垂直导轨平面上的磁感应强度为B的匀强磁场．导轨的下端接一定值电阻R，上端通过导线与一对竖直放置的平行金属板相连接，两板间距为d，其间固定着一光滑绝缘直杆，它与水平面也成θ角，杆上套一带电小球．当一电阻也为R的光滑导体棒ab沿导轨以速度v匀速下滑时，小球恰好静止在绝缘直杆上．则由此可以判断小球的电性并能求出其荷质比为(　　)

A. 正电荷，2dgtanθ/BLvcosθ

B. 正电荷，2dgtanθ/BLv

C. 负电荷，2dgtanθ/BLvcosθ

D. 负电荷，2dgtanθ/BLv

7. 难度：中等

圆形导体线圈a平放在水平桌面上,在a的正上方固定一竖直螺线管b,二者轴线重合,螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路。若将滑动变阻器的滑片P向下滑动,下列表述正确的是 （  ）                   

A．线圈a中将产生俯视顺时针方向的感应电流     

B．穿过线圈a的磁通量变小

C．线圈a有扩张的趋势                        

D．线圈a对水平桌面的压力F_N将增大

8. 难度：中等

如右图所示，在光滑的水平面上，一质量为m，半径为r，电阻为R的均匀金属环，以初速度v0向一磁感应强度为B的有界匀强磁场滑去(磁场宽度d>2r)．圆环的一半进入磁场历时t秒，这时圆环上产生的焦耳热为Q，则t秒末圆环中感应电流的瞬时功率为(　　)

A.         B.

C.    D.

9. 难度：简单

如下图所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系．若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过1 min的时间，两电阻消耗的电功之比W_甲∶W_乙为（　　）

A．1∶           B．1∶2             C．1∶3          D．1∶6

10. 难度：中等

图中B为理想变压器，接在交变电压有效值保持不变的电源上，指示灯L₁和L₂完全相同（其阻值均恒定不变），R 是一个定值电阻，电压表、电流表都为理想电表。开始时开关S是断开的，当S闭合后，下列说法正确的是

A．灯L₁的亮度变亮

B．理想变压器的输入功率变大

C．电流表A₁的示数不变

D．电压表的示数不变，电流表A₂的示数示数变小

11. 难度：简单

如图9所示，光滑的“∏”形金属导体框竖直放置，质量为m的金属棒MN与框架接触良好．磁感应强度分别为B₁、B₂的有界匀强磁场方向相反，但均垂直于框架平面，分别处在abcd和cdef区域．现从图示位置由静止释放金属棒MN，当金属棒进入磁场B₁区域后，恰好做匀速运动．以下说法中正确的有(　　)

A．若B₂＝B₁，金属棒进入B₂区域后将加速下滑

B．若B₂＝B₁，金属棒进入B₂区域后仍将保持匀速下滑

C．若B₂<B₁，金属棒进入B₂区域后可能先加速后匀速下滑

D．若B₂>B₁，金属棒进入B₂区域后可能先减速后匀速下滑

二、多选题

12. 难度：简单

如图所示，在水平桌面上放置两条相距l的平行粗糙且无限长的金属导轨ab与cd，阻值为R的电阻与导轨的a、c端相连．金属滑杆MN垂直于导轨并可在导轨上滑动，且与导轨始终接触良好．整个装置放于匀强磁场中，磁场的方向竖直向上，磁感应强度的大小为B.滑杆与导轨电阻不计，滑杆的中点系一不可伸长的轻绳，绳绕过固定在桌边的光滑轻滑轮后，与一质量为m的物块相连，拉滑杆的绳处于水平拉直状态．现若从静止开始释放物块，用I表示稳定后回路中的感应电流，g表示重力加速度，设滑杆在运动中所受的摩擦阻力恒为F_f，则在物块下落过程中(　  　)

A. 物体的最终速度为

B. 物体的最终速度为

C. 物体重力的最大功率为

D. 物体重力的最大功率可能大于

13. 难度：中等

如图所示，平行金属导轨与水平面间的倾角为，导轨电阻不计，与阻值为R的定值电阻相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面，磁感应强度为B.有一质量为m长为l的导体棒从ab位置获得平行于斜面的，大小为v的初速度向上运动，最远到达a′b′的位置，滑行的距离为s，导体棒的电阻也为R，与导轨之间的动摩擦因数为μ.则（    ）

A. 上滑过程中导体棒受到的最大安培力为

B. 上滑过程中电流做功发出的热量为mv²－mgs(sin θ＋μcos)

C. 上滑过程中导体棒克服安培力做的功为mv²

D. 上滑过程中导体棒损失的机械能为mv²－mgssin

14. 难度：中等

如图甲所示，一正方形金属线框位于有界匀强磁场区域内，线框的右边紧贴着磁场边界，t=O时刻对线框施加一水平向右的外力F，让线框从静止开始做匀加速直线运动,在t₀时刻穿出磁场；图乙为外力F随时间变化的图象，若线框质量为m、电阻为R，图象中的F₀、t₀ 也为已知量，由此可知(     ) 

A. 线框穿出磁场时的速度v= F₀t₀/m

B. 线框穿出磁场时的速度v= 3F₀t₀/m.

C. 匀强磁场的磁感应强度B=

D. 匀强磁场的磁感应强度B=

三、填空题

15. 难度：简单

如图所示，先后以速度v₁和v₂（v₁=2v₂），匀速地把同一线圈从同一位置拉出有界匀强磁场的过程中，在先后两种情况下，

（1）线圈中的电量之比为:______________

（2）线圈产生的热量之比为________________

16. 难度：简单

如图所示，电阻R＝1 Ω、半径r₁＝0.2 m的单匝圆形导线框P内有一个与P共面的圆形磁场区域Q、P、Q的圆心相同，Q的半径r₂＝0.1 m．t＝0时刻，Q内存在着垂直于圆面向里的磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系是B＝2－t(T)．若规定逆时针方向为电流的正方向，则线框P中感应电流I大小__________。

四、简答题

17. 难度：简单

如图所示，为一交流发电机和外接负载的示意图，发电机电枢线圈为n=100匝的正方形形线圈，边长为 L=10cm ，绕OO′轴在磁感强度为B=0.5T的磁场中以角速度ω=2rad/s转动（不计一切摩擦），线圈电阻为r=1 ，外电路负载电阻为R =4。试求：

（1）转动过程中感应电动势的瞬时表达式；

（2）由图示位置（线圈平面与磁感线平行）转过60⁰角时感应电动势；

（3）由图示位置转过60⁰角的过程中产生的平均感应电动势；

（4）由图示位置转过60⁰角的过程中电路中交流电压表的示数；

（5）由图示位置转过60⁰角的过程中电阻R中流过的电量

18. 难度：中等

如图所示，两根光滑的足够长直金属导轨MN、M′N′平行置于竖直面内，导轨间距为L，导轨上端接有阻值为R的电阻。质量为m、长度也为L、阻值为r的金属棒ab垂直于导轨放置，且与导轨保持良好接触，其他电阻不计。导轨处于磁感应强度为B、方向水平向里的匀强磁场中，现将ab棒由静止释放，在重力作用下向下运动，

求：金属棒ab在运动过程中的最大速度。

19. 难度：中等

如图所示，两根足够长滑动摩擦因数为μ的金属导轨MN、M′N′与水平面成θ角，导轨间距为L，导轨上端接有阻值为R的电阻。质量为m、长度也为L、阻值也为R的金属棒ab垂直于导轨放置，且与导轨保持良好接触，其他电阻不计。导轨处于方向垂直斜面向外的匀强磁场中，现将ab棒由静止释放，在重力作用下沿导轨向下运动，已知金属棒ab在到达最大速度时电阻R的电功率为P，

求：金属棒ab在运动过程中的最大速度。

五、计算题

20. 难度：困难

（18分）如图所示，凸字形硬质金属线框质量为m，相邻各边互相垂直，且处于同一竖直平面内，ab边长为l，cd边长为2l，ab与cd平行，间距为2l。匀强磁场区域的上下边界均水平，磁场方向垂直于线框所在平面。开始时，cd边到磁场上边界的距离为2l，线框由静止释放，从cd边进入磁场直到ef、pq边进入磁场前，线框做匀速运动，在ef、pq边离开磁场后，ab边离开磁场之前，线框又做匀速运动。线框完全穿过磁场过程中产生的热量为Q。线框在下落过程中始终处于原竖直平面内，且aB.cd边保持水平，重力加速度为g；求

（1）线框ab边将离开磁场时做匀速运动的速度大小是cd边刚进入磁场时的 几倍

（2）磁场上下边界间的距离H

21. 难度：中等

如图甲所示，两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨相距为L₁＝2m，导轨平面与水平面成θ＝30°角，上端连接阻值R＝1．5Ω的电阻；质量为m＝0．4kg、阻值r＝0．5Ω的匀质金属棒ab放在两导轨上，距离导轨最上端为L₂＝4m，棒与导轨垂直并保持良好接触。整个装置处于一匀强磁场中，该匀强磁场方向与导轨平面垂直，磁感应强度大小随时间变化的情况如图乙所示。（g=10m/s²）

（1）保持ab棒静止，在0～4s内，通过金属棒ab的电流大小和方向；

（2）为了保持ab棒静止，需要在棒的中点施加一垂直于棒且平行于导轨平面的外力F，求2s时外力F的大小和方向；

（3）5s后撤去外力，金属棒由静止开始向下滑动，滑行1．1m恰好匀速运动，求在此过程中电阻R上产生的焦耳热。

六、简答题

22. 难度：困难

随着越来越高的摩天大楼在世界各地的落成，而今普遍使用的钢索悬挂式电梯已经不适应现代生活的需求。这是因为钢索的长度随着楼层的增高而相应增加，这些钢索会由于承受不了自身的重力，还没有挂电梯就会被拉断。为此，科学技术人员开发一种利用磁力的电梯，用磁动力来解决这个问题。如图10所示是磁动力电梯示意图，即在竖直平面上有两根很长的平行竖直轨道，轨道间有垂直轨道平面交替排列的匀强磁场B₁和B₂，B₁=B₂=1.0T，B₁和B₂的方向相反，两磁场始终竖直向上作匀速运动。电梯轿厢固定在如图所示的金属框abcd内（电梯轿厢在图中未画出），并且与之绝缘。已知电梯载人时的总质量为4.75×10³kg，所受阻力f=500N，金属框垂直轨道的边长，两磁场的宽度均与金属框的边长相同，金属框整个回路的电阻，g取10m/s²。假如设计要求电梯以的速度匀速上升，求： 

（1）金属框中感应电流的大小及图示时刻感应电流的方向；

（2）磁场向上运动速度的大小；

（3）该磁动力电梯以速度向上匀速运动时，提升轿厢的效率。

七、计算题

23. 难度：简单

如图所示，两条平行的金属导轨相距L＝1 m，金属导轨的倾斜部分与水平方向的夹角为37°，整个装置处在竖直向下的匀强磁场中．金属棒MN和PQ的质量均为m＝0.2 kg，MN,PQ电阻分别为R₁＝1 Ω和R₂＝2 Ω.MN置于水平导轨上，与水平导轨间的动摩擦因数μ＝0.5，PQ置于光滑的倾斜导轨上，两根金属棒均与导轨垂直且接触良好．从t＝0时刻起，MN棒在水平外力F₁的作用下由静止开始以a＝1 m/s²的加速度向右做匀加速直线运动，PQ则在平行于斜面方向的力F₂作用下保持静止状态．t＝3 s时，PQ棒消耗的电功率为8 W，不计导轨的电阻，水平导轨足够长，MN始终在水平导轨上运动．求：

（1）磁感应强度B的大小；

（2）0～3 s时间内通过MN棒的电荷量；

（3）求t＝6 s时F₂的大小和方向；

（4）若改变F₁的作用规律，使MN棒的运动速度v与位移x满足关系：v＝0.4x，PQ棒仍然静止在倾斜轨道上．求MN棒从静止开始到x＝5 m的过程中，系统产生的焦耳量．