【物理】湖北省宜昌市葛洲坝中学2019-2020学年高二上学期期末考试试题（解析版）

【物理】湖北省宜昌市葛洲坝中学2019-2020学年高二上学期期末考试试题（解析版）

宜昌市葛洲坝中学2019-2020学年第一学期高二年级期末考试试卷物理试题 一、选择题 ‎1.图中能产生感应电流的是（ ）‎ A. 磁铁穿过不闭合铁环 B. 导体棒分别向左右运动 C. 通电导线置于闭合铁环正上方 D. 无限大的磁场中平动的闭合铁框 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．磁铁穿过不闭合铁环时，能产生感应电动势，但不能形成感应电流，选项A错误；‎ B．导体棒分别向左右运动时，闭合电路的磁通量变化，会产生感应电流，选项B正确；‎ C．通电导线置于闭合铁环正上方时，穿过铁环的磁通量总为零，则无感应电流，选项C错误；‎ D．无限大的磁场中平动的闭合铁框，磁通量不变，不会产生感应电流，选项D错误；‎ 故选B。‎ ‎2.如图，A、B是两个完全相同的白炽灯，L是自感系数很大、电阻可忽略不计的自感线圈下面说法正确的是 A. 闭合开关S时，A、B灯同时亮，且达到正常亮度 B. 闭合开关S时，A灯比B灯先亮，最后一样亮 C. 闭合开关S时，B灯比A灯先亮，最后一样亮 D. 断开开关S时，B灯立即熄灭而A灯慢慢熄灭 ‎【答案】C ‎【解析】‎ A、B、C、开关K闭合的瞬间,电源的电压同时加到两支路的两端,B灯立即发光.因为线圈的自感阻碍,A灯后发光,因为线圈的电阻可以忽略,灯A逐渐变亮,最后和B灯一样亮.故AB错误,C正确;  D、断开开关K的瞬间,线圈与两灯一起构成一个自感回路,过线圈的电流将要减小,产生自感电动势,相当电源,两灯逐渐同时熄灭,故D错误. ‎ 故选C ‎ 点睛：开关K闭合的瞬间,电源的电压同时加到两支路的两端,B灯立即发光.因为线圈的阻碍,A灯后发光,因为线圈的电阻可以忽略,灯A逐渐变亮. 最后一样亮．‎ ‎3.某交流发电机给灯泡供电，产生正弦式交变电流的图象如图所示，下列说法中正确的是（　　）‎ A. 交变电流的频率为 B. 交变电流的瞬时表达式为 ‎ C. 在时，穿过交流发电机线圈的磁通量最大 D. 若发电机线圈电阻为，则其产生的热功率为5W ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由图象可知，交流电的周期为2.0×10-2s，所以交流电的频率为f==50Hz，所以A错误；‎ B．根据图象可得，交变电流的瞬时表达式为i=Acosωt=5cos100πt（A），所以B错误；‎ C．在t=0.01s时，感应电流最大，所以此时穿过交流发电机线圈的磁通量的变化率最大，穿过交流发电机线圈的磁通量最小，所以C错误；‎ D．交流电的有效值为I=A，所以发电机的发热功率为P=I2r=（）2‎ ‎×0.4W=5W，所以D正确．‎ ‎4.如图所示，1831年法拉第把两个线圈绕在一个铁环上，A线圈与电源、滑动变阻器R组成一个回路，B线圈与开关S、电流表G组成另一个回路通过多次实验，法拉第终于总结出产生感应电流的条件关于该实验下列说法正确的是　　‎ A. 闭合开关S的瞬间，电流表G中有的感应电流 B. 闭合开关S的瞬间，电流表G中有的感应电流 C. 闭合开关S，滑动变阻器的滑片向左滑的过程中，电流表G中有的感应电流 D. 闭合开关S，滑动变阻器的滑片向左滑的过程中，电流表G中有的感应电流 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】AB.因为左端线圈产生恒定的磁场，所以右侧线圈中的磁通量不发生变化，闭合开关瞬间不会产生感应电流，AB错误．‎ CD.闭合开关S，滑动变阻器的滑片向左滑的过程中，回路电阻变大，电流变小，产生磁场强度变小，根据右手定则可以判断，B线圈感应电流产生的磁场向下，根据右手定则判断流经电流表的电流为，C错误D正确．‎ ‎5.如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间的距离的关系如图中曲线所示．F＞0为斥力，F＜0为引力．a、b、c、d为x轴上四个特定的位置．现把乙分子从a处由静止释放，则（　　）‎ A. 乙分子由a到b做加速运动，由b到c做减速运动 B. 乙分子由a到d运动过程中，加速度先减小后增大 C. 乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子势能一直减小 D. 乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增大 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．从a到b，分子力为引力，分子力做正功，做加速运动，由b到c为引力做加速运动，故A错误；‎ B．乙分子由a到d的运动过程中，先是吸引力先增后减，后来是斥力逐渐变大，则加速度先是先增后减，后来又逐渐变大，选项B错误；‎ C．乙分子由a到b的过程中，分子力一直做正功，故分子势能一直减小，故C正确；‎ D．由b到c为引力做正功，由b到d的过程中，分子力做负功，故两分子间的分子势能先减小后增大，故D错误。‎ 故选C。‎ ‎【点睛】该题考查分子之间的相互作用，分子间的势能要根据分子间作用力做功进行分析，可以类比重力做功进行理解记忆。‎ ‎6.如图,条形磁铁平放于水平桌面上,在它的正中央上方固定一根直导线,给导线中通以垂直于纸面向外的电流,则下列说法正确的是( ) ‎ A. 磁铁对桌面的压力增大 B. 磁铁对桌面的压力减小 C. 磁铁对桌面的压力不变 D. 磁铁对桌面有摩擦力 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】ABC．在磁铁外部，磁感线从N极指向S极，长直导线在磁铁的中央上方，导线所在处磁场水平向左；导线电流垂直于纸面向外，由左手定则可知，导线受到的安培力竖直向下；由牛顿第三定律可知，导线对磁铁的作用力竖直向上，因此磁铁对桌面的压力减小，小于磁铁的重力，故A正确，BC错误。‎ D．由于导线处于磁铁正中央，磁铁受到的导线的磁场力竖直向上，因此磁铁对桌面没有运动趋势，故没有摩擦力，故D错误。‎ 故选A．‎ ‎7.如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有半径为r的光滑半圆形导体框架，Oc为一能绕O在框架上滑动的导体棒，Oa之间连一电阻R ，导体框架与导体棒的电阻均不计，施加外力使Oc以角速度ω逆时针匀速转动，则( )‎ A. 通过电阻R的电流方向由a经R到O B. 导体棒O端电势低于c端的电势 C. 外力做功的功率为 D. 回路中的感应电流大小为 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由右手定则可知电流由c到O，由回路可判定通过电阻的电流为由O经R到a，故A错误。‎ B．导体棒等效为电源，O为电源正极，c为电源负极，故导体杆O端的电势高于c端的电势，故B错误。‎ CD．导体棒切割磁场产生的感应电动势为：‎ 由此可知感应电流为：‎ 由Q=I2Rt可求电阻R上的电热功率为：‎ 故C正确；D错误。故选C。‎ ‎8.如图所示，灯泡L1接在变压器初级电路中，灯泡L2、L3、L4接在变压器次级电路中，变压器为理想变压器，交变电流电源电压为U，L1、L2、L3、L4都是额定电压为U0的同种型号灯泡，若四个灯泡都能正常发光，则（　　） ‎ A ，U=4U0 B. ，U=4U0‎ C. ，U=3U0 D. ，U=3U0‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】设灯泡的额定电流为I，则原线圈电流，副线圈电流，根据电流与匝数成反比，有，因为灯泡正常发光，副线圈两端的电压U2=U0，根据电压与匝数成正比，有，解得：，交变电流电源电压，故A正确，BCD错误．‎ ‎9.下列说法正确的是（ ）‎ A. 当两分子处于平衡位置时，分子之间作用力为零，两分子之间既不存在引力，也不存在斥力 B. 不能用气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数估算气体分子的体积 C. 用油膜法估测分子大小时，可把油膜厚度看作分子的半径 D. 任何物质只要它们的温度相同，它们分子的平均动能就一定相同 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．当两分子处于平衡位置时，分子之间作用力为零，两分子之间的引力等于斥力，选项A错误；‎ B．用气体的摩尔体积除以阿伏加德罗常数求得的是气体分子运动占据的空间的体积，不是气体分子的体积，选项B正确；‎ C．用油膜法估测分子大小时，可认为分子单层排列，可把油膜厚度看作分子的直径，选项C错误；‎ D．温度是分子平均动能的标志，则任何物质只要它们的温度相同，它们分子的平均动能就一定相同，选项D正确；‎ 故选BD。‎ ‎10.如图甲所示，一个圆形线圈的匝数n=100，线圈面积S=200cm2，线圈的电阻r=1Ω，线圈外接一个阻值R ‎=4Ω的阻值，把线圈放入一方向垂直线圈平面的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图乙所示．下列说法中正确的是（　　）‎ A. 线圈中的感应电流方向为顺时针方向 B. 电阻R两端电压随时间均匀增大 C. 线圈电阻r消耗的功率为4×10-4W D. 前4s内通过R的电荷量为8×10-2C ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．根据楞次定律可知，穿过线圈的磁通量增大，则线圈中的感应电流方向为逆时针方向，故A错误； B．由法拉第电磁感应定律：可得： 感应电动势：‎ 平均电流：‎ ‎ ‎ 电阻R两端的电压 U=0.02×4=0.08V 即电阻R两端电压不变，故B错误； C．线圈电阻消耗的功率：‎ P=I2r=0.022×1=4×10-4W 故C正确；‎ D．前4s内通过的电荷量为：‎ q=It=0.02×4=0.08C 故D正确； 故选CD。‎ ‎11.如图所示的是一远距离输电示意图，图中均为理想变压器，输电导线总电阻为R．则下列关系式正确的是（　　）‎ A. 输电导线中的电流强度I2=‎ B. 热损失的功率△P=（U2-U3）I3‎ C. 两变压器线圈匝数比满足＜‎ D. 变压器①的输出电流I2和变压器②的输入电流I3的关系满足I2＞I3‎ ‎【答案】AB ‎【解析】‎ ‎【详解】A．因理想变压器，则，根据，可知，输电导线中的电流强度，故A正确；‎ B．因输送电路不是纯电阻电路，输送的功率为，故B正确；‎ C．①是升压变压器，则，②是降压变压器，则，所以，故C错误；‎ D．变压器①的输出电流和变压器②的输入电流的相等，故D错误．‎ ‎12.在水平光滑绝缘桌面上有一边长为l的正方形线框abcd，被限制在沿ab方向的水平直轨道自由滑动。bc边右侧有一直角三角形匀强磁场区域efg，直角边ef等于l，边ge小于l，ef边平行ab边，磁场方向竖直向下，其俯视图如图所示，线框在水平拉力F作用下向右匀速穿过磁场区，若图示位置为时刻，设逆时针方向为电流的正方向，水平向右的拉力为正，则感应电流和图象正确的是时间单位为，A，B，C图象为线段，D为抛物线）（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．bc边的位置坐标x在0-l的过程，根据楞次定律判断可知线框中感应电流方向沿a→b→c→d→a，为正值。 线框bc边有效切线长度为L=l-vt，感应电动势为 E=BLv=B（l-vt）•v 均匀减小，感应电流，即知感应电流均匀减小。 同理，x在l-2l过程，根据楞次定律判断出来感应电流方向沿a→d→c→b→a，为负值，感应电流均匀减小。故A错误，B正确。 CD．在水平拉力F作用下向右匀速穿过磁场区，因此拉力F等于安培力，而安培力的表达式，而L=l-vt，则有：‎ 可知F非线性减小。故C错误，D正确；故选BD。‎ 二、实验题 ‎13.一个电流表G的内阻，满偏电流为，其满偏电压为_____．现要把它改装成量程为15V的电压表，需串联的分压电阻为_____，刻度对应的电压值为_____．‎ ‎【答案】 (1). (2). 29k (3). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】一个电流表G的内阻，满偏电流为，其满偏电压为 ‎．现要把它改装成量程为15V的电压表，需串联的分压电阻为，刻度对应的电压值为1.5V．‎ ‎14.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，有以下器材：‎ 小灯泡L(3V，0.6A) ‎ 滑动变阻器R(0～10Ω)‎ 电压表V1(0～3V)‎ 电压表V2(0～15V)‎ 电流表A1(0～0.6A)‎ 电流表A2(0～3A)‎ 铅蓄电池、开关各一个，导线若干 ‎（1）为了减小误差，实验中应选电流表______________，电压表____________.‎ ‎（2）在图虚线框内按要求设计实验电路图。（ ）‎ ‎（3）现已描绘出该灯泡的伏安特性曲线如图所示，若将该元件与5Ω的定值电阻串联，再接在一个电动势为3V，内阻不计的电源上，则该元件的消耗的功率为_________W。（保留2位有效数字）‎ ‎【答案】 (1). A1 V1 (2). (3). 0.37‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）[1][2]．小灯泡额定电流为0.6A，则为了减小误差，实验中应选电流表A1；小灯泡额定电压为3V，则电压表V1；‎ ‎（2）[3]．小灯泡两端的电压要从0开始调节，则滑动变阻器选用分压接法；小灯泡内阻较小，故应选用电流表外接法，电路图如图所示．‎ ‎ ‎ ‎（3）[4]．若将该元件与5Ω定值电阻串联，再接在一个电动势为3V，内阻不计的电源上，则U=E-IR，即U=3-5I，将此函数关系画在灯泡的U-I图像上如图；‎ 交点I=0.17A，U=2.15V，则该元件的消耗的功率为 P=IU=0.17×2.15W=0.37W。‎ 三、计算题 ‎15.地面上方存在水平向右的匀强电场，一质量为m带电量为q的小球用绝缘丝线悬挂在电场中，当小球静止时丝线与竖直方向的夹角为，此时小球到地面的高度为h,求：‎ ‎（1）匀强电场的场强？‎ ‎（2）若丝线突然断掉，小球经过多长时间落地？‎ ‎【答案】(1) (2) ‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎(1)小球受重力、拉力和电场力处于平衡，根据共点力平衡求出电场力的大小，从而得出匀强电场的场强；‎ ‎(2)丝线断掉后，做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律求出加速度，结合位移时间公式求出运动的时间．‎ ‎【详解】(1) 对小球列平衡方程qE=mgtanθ 解得：；‎ ‎(2) 丝线断后小球的加速度为 ‎ 由 ‎ 解得：‎ ‎【点睛】本题考查了共点力平衡、牛顿第二定律和运动学公式的综合运用，知道加速度是联系力学和运动学的桥梁．‎ ‎16.如图所示，用销钉固定的活塞把导热气缸分隔成两部分，A部分气体压强PA=6.0×105 Pa，体积VA=1L；B部分气体压强PB=2.0×105 Pa，体积VB=3L。现拔去销钉，外界温度保持不变，活塞与气缸间摩擦可忽略不计，整个过程无漏气，A、B两部分气体均为理想气体．求活塞稳定后A部分气体的压强。‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 理想气体的状态变化方程 ‎【详解】拔去销钉，待活塞稳定后，‎ 根据玻意耳定律，对A部分气体，‎ 对B部分气体，‎ 解得：‎ ‎【点睛】此题是考查理想气体的状态变化方程的应用；关键是选择研究对象，并能确定气体的状态变化参量，同时要能关联两部分气体的关系。‎ ‎17.如图所示为交流发电机示意图，匝数为n=100匝的矩形线圈，边长分别为a=10cm和b=20cm，内阻为r=5Ω，在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中绕OO′轴以ω=rad/s的角速度匀速转动，转动开始时线圈平面与磁场方向平行，线圈通过电刷和外部R=20Ω的电阻相接．求电键S合上后，‎ ‎（1）写出线圈内产生的交变电动势瞬时值的表达式；‎ ‎（2）电压表和电流表示数；‎ ‎（3）从计时开始，线圈转过的过程中，通过外电阻R的电量．‎ ‎【答案】（1）e=cost（V）（2）40V，2A（3）0.04C ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎（1）根据感应电动势最大值Em=nBSω，从垂直于中性面开始计时，则可确定电动势的瞬时表达式；（2）根据交流电的最大值与有效值的关系，结合闭合电路欧姆定律，即可确定电流表与电压表示数；（3）根据电量表达式，与感应电动势结合，得出q=I△t=公式，从而可求得．‎ ‎【详解】（1）线圈从平行磁场开始计时，感应电动势最大值：Em=nBSω=V．‎ 故表达式为：e=Emcosωt=cost（V）；‎ ‎（2）根据正弦式交变电流最大值和有效值的关系可知，有效值：，‎ 代入数据解得E=50V．‎ 电键S合上后，由闭合电路欧姆定律得：，U=IR．‎ 联立解得I=2A，U=40V；‎ ‎（3）由图示位置转过90°的过程中，通过R上的电量为：q=I△t=，‎ 代入数据解得，q=0.04C．‎ ‎【点睛】本题主要考查了交流电的产生及其表达式与相关物理量的求解，较为简单．‎ ‎18.如图所示，MN、PQ为足够长的平行金属导轨，间距L=0.2m，导轨平面与水平面间夹角θ=37°，N、Q间连接一个电阻R=0.1Ω，匀强磁场垂直于导轨平面向上，磁感应强度B=0.5T．一根质量m=0.03kg的金属棒正在以v=1.2m/s的速度沿导轨匀速下滑，下滑过程中始终与导轨垂直，且与导轨接触良好．金属棒及导轨的电阻不计，g=10m/s2，sin37°=0.60，cos37°=0.80．求：‎ ‎（1）电阻R中电流的大小；‎ ‎（2）金属棒与导轨间的滑动摩擦因数的大小；‎ ‎（3）对金属棒施加一个垂直于金属棒且沿导轨平面向上的恒定拉力F=0.2N，若金属棒继续下滑x=0.14m后速度恰好减为0，则在金属棒减速过程中电阻R中产生的焦耳热为多少？‎ ‎【答案】（1）1.2A；（2）0.25；（3）1.04×10-2J ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）感应电动势 E=BLv=0.5×0.2×1.2=0.12V；‎ 感应电流 ‎ ‎ ‎（2）导体棒受到的安培力 F安=BIL=0.5×0.2×1.2=0.12N； ‎ 金属棒匀速下滑，根据平衡条件可知：‎ mgsinθ-f-F安=0‎ 且 FN-mgcosθ=0‎ 又 f=μFN 代入数据解得：‎ μ=0.25； ‎ ‎（3）从施加拉力F到金属棒停下的过程中，由能量守恒定律得：‎ ‎ ‎ 代入数据解得：产生的焦耳热：‎ Q=1.04×10-2J．‎