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湖北省武汉市部分重点中学2013-2014学年高二上学期期末考试 物理试题 Word版含答案


湖北省部分重点中学 2013-2014 学年度上学期高二期末考试 物 理 试 卷
一、选择题: (每小题 4 分,共 48 分。其中只有 10、11、12 题为多项选择题) 1. 如图所示的电路中,A1 和 A2 是两个相同的灯泡,线圈 L 自感系数足够大,电阻可以忽略不 计.下列说法中正确的是( ) L A1 A.合上开关 S 时,A2 先亮,A1 后亮,最后一样亮 B.断开开关 S 时,A1 要过一会儿才熄灭,A2 立即熄灭 A2 C.断开开关 S 时,A2 闪亮一下再熄灭 ? ? D.断开开关 S 时,流过 A2 的电流方向向右 S 2. 如图所示,在光滑水平面上一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来,此时磁铁对水平面 的压力为 N1,现在磁铁正上方位置固定一导体棒,当导体棒中通以垂直纸面向里的电流后, 磁铁对水平面的压力为 N2 ,则以下说法正确的是( ) A.弹簧长度将变长 B.弹簧长度将变短 C.N1>N2 D.N1<N2 3. 一直升飞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 升飞机螺旋桨叶片的长度为 l,螺旋桨转动的周期为 T,顺着地磁场的方向看螺旋桨,螺旋桨 按逆时针方向转动。螺旋桨叶片的近轴端为 a,远轴端为 b,如图所示。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( ) 2 A.E=π l B/T,且 a 点电势低于 b 点电势 2 B.E=π l B/T,且 a 点电势高于 b 点电势 2 C.E=2π l B/T,且 a 点电势低于 b 点电势 2 D.E=2π l B/T,且 a 点电势高于 b 点电势 4. 北半球地磁场的竖直分量向下。如图所示,在武汉某中学实验室的水平桌面上,放置边长 为 L 的正方形闭合导体线圈 abcd,线圈的 ab 边沿南北方向,ad 边沿东西方向。下列说法中 正确的是( ) A.若使线圈向东平动,则 a 点的电势比 b 点的电势低 B.若使线圈向北平动,则 a 点的电势比 b 点的电势低 C.若以 cd 为轴将线圈向上翻转,则开始一段时间内线圈中感应电流方向为 a→d→c→b→a D.若以 ab 为轴将线圈向上翻转,则开始一段时间内线圈中感应电流方 向为 a→d→c→b→a 5. 目前世界上正研究的一种新型发电机叫磁流体发电机,如图所示表 示它的发电原理:将一束等离子体(即高温下电离的气体,含有大量带 正电和负电的粒子, 而从整体来说呈中性) 沿图中所示方向喷射入磁场, 磁场中有两块金属板 A、B,这时金属板上就聚集了电荷,在磁极配置 如图中所示的情况下,下述说法正确的是( ) A.A 板带正电

B.有电流从 A 经用电器流向 B C.金属板 A、B 间的电场方向向下 D.等离子体发生偏转的原因是离子所受洛伦兹力大于所受电场力 6. 图为远距离高压输电的示意图, 关于远距离输电, 下列表述正确的是( ) A.减少输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能损失 B.高压输电是通过增大输电电流来减少电路的发热损耗 C.在输送电压一定时,输送的电功率越大,输电过程中的电能损失越大 D.高压输电一定是电压越高越好 7.一理想变压器原、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 随时间 t 的变化规律如图所示,副线圈仅接入一个 10 Ω 的电阻,则( ) A.流过电阻的最大电流是 20 A B.与电阻并联的电压表的示数是 141 V 3 C.变压器的输入功率是 2.2?10 W D.在交变电流变化的一个周期内,电阻产生的焦耳热 是 20 J 8. 如图所示,在一矩形区域内,不加磁场时,不计重力的带电粒子 以某一初速度垂直左边界射入,穿过此区域的时间为 t.若加上磁感 应强度为 B、垂直纸面向外的匀强磁场,带电粒子仍以原来的初速 度入射,粒子飞出磁场时偏离原方向 60 °,则带电粒子的比荷 ( ) A、

3Bt 2

B、

3 2 Bt

C、

1 2 Bt

D、

2 3Bt

9. 如图所示,长为 L 的金属导线弯成一圆环,导线的两端接在电容为 C 的平行板电容器上, P、Q 为电容器的两个极板,两板间的距离远小于环的半径。现加一垂直环面向里,磁感应强 度以 B=B0+Kt(K>0)随时间变化的磁场,经时间 t 电容器 P 极板( ) A.不带电

KL2 C B.带正电,电荷量是 4?
C.所带电荷量与 t 成正比 D.带负电,电荷量是

KL2 C 4?

10. 均匀导线制成的单匝正方形闭合线框 abcd ,每边长为 L ,总电阻为 R ,总质量为 m 。 将其置于磁感强度为 B 的水平匀强磁场上方 h 处,如图所示。线框由静止自由下落,线框平 面保持在竖直平面内,且 cd 边始终与水平的磁场边界平行。重力加速度为 g.当 cd 边刚进入 磁场时( ) A.线框电流方向为 a→c→d→b→a B.线框中产生的感应电动势大小 E ? 2 BL gh

3 BL 2 gh 4 g D.若此时线框加速度大小恰好为 ,则线框下落的高 4
C.cd 两点间的电势差 U ?

度一定满足 h ?

9m 2 gR 2 32 B 4 L4

11. 回旋加速器是加速带电粒子的装置,其主体部分是两个 D 形金属盒.两金属盒处在垂直 于盒底的匀强磁场中,a、b 分别与高频交流电源两极相连接,下列说法正确的是( ) A.离子从磁场中获得能量 B.离子从电场中获得能量 C.带电粒子的运动周期是变化的 D.增大金属盒的半径可使粒子射出时的动能增加 12. 某铁路安装的一种电磁装置可以向控制中心传输信号,以 确定火车 的位置和运动状态,其原理是将能产生匀强磁场的磁铁安装在火车首节车厢下面,如图甲所 示 (俯视图) , 当它经过安放在两铁轨间的线圈时, 线圈便产生一个电信号传输给控制中心. 线 圈边长分别为 l1 和 l2,匝数为 n,线圈和传输线的电阻忽略不计.若火车通过线圈时,控制中 心接收到线圈两端的电压信号 u 与时间 t 的关系如图乙所示(ab、cd 均为直线) ,t1、t2、t3、 t4 是运动过程的四个时刻,则火车( ) 铁轨 l2 B l1 线圈 u2 u1 O -u3 -u4 a t1 t2 t t c 4 3 d 乙 t u b

控制中心 甲 A.在 t1~t2 时间内做匀加速直线运动 B.在 t3~t4 时间内做匀减速直线运动 C.在 t1~t2 时间内加速度大小为

火车

u2 ? u1 nBl1 (t2 ? t1 )
u3 ? u 4 2 nBl1

D.在 t3~ t4 时间内平均速度的大小为

二、实验填空题: (共 16 分) 13(4 分). (1)用多用电表的欧姆档测量阻值约为几十千欧的电阻 Rx,以下给出的是可能的实 验操作步骤,其中 S 为选择开关,P 为欧姆档调零旋钮。找出你认为正确的实验步骤,并将正确的步 骤的合理的顺序填写在横线上(用步骤前的字母表示): a.将两表笔短接,调节 P 使指 针对准刻度盘上欧姆档的 0 刻 度,断开两表笔 b.将两表笔分别连接到被测电 阻的两端,读出 Rx 的阻值后,断 开两表笔 c.旋转 S 使其尖端对准欧姆档 ?1k

d.旋转 S 使其尖端对准欧姆档?100 e.旋转 S 使其尖端对准交流 500V,并拔出两表笔
(2)根据如图所示指针位置,此被测电阻的阻值约为 Ω。 14. (12 分)芳芳同学为了测一节干电池的电动势 E 和内电阻 r。 ①她先用多用电表估测电动势 E。将选择开关旋至直流 2.5V 档,红、黑表笔与干电池的正、 负极相接,此时指针所指位置如图 1 所示,则此时多用表的读数为_______V。

A

?

V E、r

?
S

图2 图1 ②芳芳再用伏安法更精确地测量该干电池的电动势和内电阻,实验电路如图 2 所示。请你用 实线代替导线在图 3 中连接好实物,要求变阻器的滑动头向右滑动时,其电阻值变大。 ③由实验测得的 7 组数据已在图 4 的 U-I 图上标出,请你完成图线。由图象可得 E=_______V (保留三位有效数字) ,r=_______Ω (保留两位有效数字) 。若取图 4 中的第 2、3 两组数据 来计算 E 和 r, 则比用上述图象法测得电动势_______, 内电阻______ (填“偏大”或“偏小”) 。

U/V 1.50 1 1.40 2 3 4 1.30 5 6

A

V




0. 3 6

- 3 15

1.20 1.10 0.00

+
图3
0.10 0.20

7

0.3 0

I/A

图4

三、计算题: (共 46 分) 15.(10 分)如图所示,一小型发电机内有 n ? 100 匝矩形线圈,线圈面积 S ? 0.10m ,线圈
2

电 阻 可 忽 略 不 计 。 在 外 力 作 用 下 矩 形 线 圈 在 B ? 0.10T 匀 强 磁 场 中 , 以 恒 定 的 角 速 度 ? ? 100? rad / s 绕垂直于磁场方向的固定轴 OO′匀速转动,发电机线圈两端与 R ? 100? 的 电阻构成闭合回路。求: O′ (1)线圈转动时产生感应电动势的最大值; (2)从线圈平面通过中性面时开始,线圈转过 90? 角的过程中通
R O

过电阻 R 横截面的电荷量; (3)线圈匀速转动 10s,电流通过电阻 R 产生的焦耳热。 16. (10 分)如图所示为电视机中显像管的原理示意图,电子枪中的灯丝因加热而逸出电子, 这些电子再经加速电场加速后,从 O 点进入由磁偏转线圈产生的圆形匀强磁场区域中,经过 偏转磁场后打到荧光屏 MN 上,使荧光屏发出荧光形成图像。磁场方向垂直于圆面,磁场区域 的中心为 O’ ,半径为 r。当不加磁场时,电子束将通过 O’点打到荧光屏的中心 Q 点。已知电 子的质量为 m,电量为 e,加速电压为 U,磁场区域的最右端到荧光屏的距离为 9r。不计从灯 丝逸出的电子的初速度和电子之间的相互作用。 (1)电子飞出电场时的速度为多大? (2) 偏 转 磁 场 的 强 弱 会 影 响 电 子 偏 离 荧 光 屏 中 心 的 距 离 。 当 加 偏 转 磁 场 且 磁 感 应 强 度

B?

1 2mU 时,电子束将射到荧光屏上的 P 点,则 PQ 间距 L 为多少? r 3e

17.(12 分)两根足够长的光滑平行直导轨 MN、PQ 与水平面成 θ 角放置,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。整套装置处于磁感应强度为 B 的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向上,导轨和 金属杆接触良好,它们的电阻不计。现让 ab 杆由静止开始沿导轨下滑。 ⑴求 ab 杆下滑的最大速度 vm; ⑵ab 杆由静止释放至达到最大速度的过程中,电阻 R 产生的焦耳热为 Q,求该过程中 ab 杆下 滑的距离 x 及通过电阻 R 的电量 q。

18. (14 分)如图所示,在 y 轴的右侧存在磁感应强度为 B 的方向垂直纸面向外的匀强磁场, 在 x 轴的上方有一平行板式加速电场。有一薄绝缘板放置在 y 轴处,且与纸面垂直。现有一 质量为 m、电荷量为 q 的粒子由静止经过加速电压为 U 的电场加 y 速,然后以垂直于板的方向沿直线从 A 处穿过绝缘板,而后从 x 轴上的 D 处以与 x 轴负向夹角为 30°的方向进入第四象限, 若在 A B 此时再施加一个匀强电场可以使粒子沿直线到达 y 轴上的 C 点(C U 点在图上未标出)。已知 OD 长为 l,不计粒子的重力.求: (1)粒子射入绝缘板之前的速度 (2)粒子经过绝缘板时损失了多少动能 x 30? (3)所加匀强电场的电场强度和带电粒子在 y 周的右侧运行的总 O D 时间.

题号 答案

1 A

2 C

3 B

4 A

5 D

6 B

7 D

8 B

9 D

10 AC

11 BD

12 ACD

联考高二物理参考答案

13. (4 分) (1)c a b e 。 (2 分) (2) 22.0(或 22)K Ω 。 (2 分) 14(12 分) ② 1.45±0.01(2 分) (有效数字位数不对的,不给分) ②连线如图 1(3 分) (每条连线各 1 分,接错位置或量程的不给分) ③图 2(1 分) (画折线不给分) 1.49±0.01(2 分) 1.0~1.1(2 分) 偏小(1 分) 偏小(1 分)
U/V 1.50

1.40

A

V

1.30




0. 3 6

- 3 15

1.20

+
1.10 0.00 I/A 0.10 图2 0.20 0.30

图1 15. (10 分)解:

(1)线圈中感应电动势的最大值 Em ? nBS? ? 3.1?10 V ???3 分
2

(说明:314V,100π 也同样得分) (2) Q=I ?t ? Q ?
3

nSB ? 1.0 ?10?2 C ????3 分 R
????4 分

(3) Q热 ? 4.9 ?10 J

16. (10 分)(1)设电子射出电场时的速度为 v ,根据动能定理有:

1 2Ue eU ? mv 2 (2 分)解得: (1 分) m 2
(2)如图所示,电子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力充当向心力,根据牛顿第二定律有:

Bev ? m

v2 (2 分) R

电子在磁场中偏转的半径 R 和 r 有以下关系:

tan

?
2

?

r (2 分) R
1 2mU r 3e

同时 tan ? ?

L (2 分) 10r

代入 B ?

解得: L ? 10 3r (1 分)

17.(12 分)解: ⑴ 根据法拉第电磁感应定律 欧姆定律 安培力公式和牛顿第二定律 有

E ? BLv
I? E R

(1 分) (1 分)

FA ? BIL

(1 分) (1 分)

mg sin? ? FA ? ma
即 mg sin ? ?

B 2 L2v ? ma R

当加速度 a 为零时,速度 v 达最大,速度最大值 v m ? ⑵根据能量守恒定律 有

mgR sin ? (1 分) B 2 L2

mgx sin? ?
得x?

1 2 mvm ? Q 2

(2 分)

Q m 2 R 2 g sin ? ? mg sin ? 2 B 4 L4

(1 分)

⑶ 根据电磁感应定律 有 E ?

?? ?t

(1 分)

根据闭合电路欧姆定律 有 I ? 感应电量 q ? I ?t ? 得q ?

E R

(1 分)

?? BLx ? R R

(1 分) (1 分)

BLQ m 2 Rg sin ? ? mgR sin ? 2 B 3 L3

18 题(14 分 (1)粒子在电场中加速由动能定理可知

qU ?

1 2 mv ?????? 1 分 2
2qU ??????1 分 m

解得: v ?

(2)粒子在磁场中作圆周运动轨迹如图 由几何关系可得轨道半径为 2l ??????2 分 由 qv?B ? m

v? 2 ??????1 分 2l

解得 v? =

Bq 2l ??????1分 m 1 2 1 mv ? mv?2 ? W ??????1 分 2 2

由动能定理得

2 B 2 ql 2 ) 代入数据解得 W ? ?q(U ? m
所以损失动能为 ?Ek ? q(U ?

2 B 2 ql 2 ) ??????1分 m
带入结果得 ?EK ? qU ?

或者 ?EK ?

1 1 mv?2 ? mv 2 2 2

2 B 2 q 2l 2 m

(3)粒子若作直线运动则 qv?B =Eq??????1分

2qB2l 代入数据解得 E= m

????1分

方向与 x 轴正向斜向下成 60°角??????1分 粒子在第一象限作匀速圆周运动的时间 t1=

5?m ??????1分 6 qB

粒子在第四象限做匀速直线运动时间 t2=

2 3l 3m = ??????1分 3v? 3 Bq

粒子 x 轴右侧运行的总时间 t=

5?m 3m (5? ? 2 3 ) m ? = ??????1分 6 Bq 6qB 3Bq


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