物理卷·2018届吉林省长春市十一高中、白城一中2016-2017学年高二上学期期末联考（2017-01）
长春十一高 白城一中 2016-2017学年上学期期末联合考试
高二物理试卷
一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分．在1～8题给出的四个选项中只有一项符合题目要求；在9～12题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）
1．风力发电机为一种新能源产品，广泛应用于分散住户．若风力发电机的矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，当线圈通过中性面（线圈平面与磁场垂直）时，下列说法正确的是( )
A．穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势最大
B．穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势最大
C．穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势等于零
D．穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势等于零
2．如图1所示，电源的电动势为E，内阻r不能忽略．A、B是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈．关于这个电路的以下说法正确的是( )
A．开关闭合到电路中电流稳定的时间内，A灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定
B．开关闭合到电路中电流稳定的时间内，B灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定
C．开关由闭合到断开瞬间，A灯闪亮一下再熄灭
D．开关由闭合到断开瞬间，电流自左向右通过A灯
图1
3．如图2所示，将闭合导线框从图示位置匀速拉出匀强磁场．若第一次用0.3s时间拉出，克服安培力所做的功为W1，通过导线截面的电荷量为q1；第二次用0.9s时间拉出，克服安培力所做的功为W2，通过导线截面的电荷量为q2,则( )
A．W1
W2，q1>q2
D．W1>W2，q1=q2
图2
4．如图3所示，三个灯泡是相同的，而且耐压足够，电源内阻忽略．当单刀双掷开关S接A稳定时，三个灯亮度相同，那么S接B稳定时( )
A．三个灯亮度相同
B．只有丙灯不亮，乙灯最亮
C．甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮
D．甲灯最亮，丙灯不亮
图3
5．如图4所示，一理想变压器的原线圈匝数n1＝1000匝，副线圈匝数n2＝200匝，交流电源的电动势e＝311sin100πt V(不考虑其内阻)，电阻R=88Ω，电压表和电流表对电路的影响可忽略不计，则( )
A．电压表的示数为62.2 V
B．电流表的示数为2.5 A
图4
C．变压器的输入电功率为22 W
D．通过R的电流最大值为0.5 A
6．如图5所示，平行金属导轨竖直放置，仅在虚线MN下面的空间存在着匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，导轨上端跨接一定值电阻R，质量为m、电阻r的金属棒两端各套在导轨上并可在导轨上无摩擦滑动，导轨的电阻不计，将金属棒从图示位置由静止释放，则进入磁场后( )
A．a点的电势高于b点的电势
B．金属棒刚进入磁场过程中可能做匀减速运动
图5
C．金属棒受到的最大安培力大小为mg
D．金属棒中产生的电热小于金属棒机械能的减少量
图6-1
7．如图6-1所示，甲是一个带正电的小物块，乙是一个不带电的足够长的绝缘板，甲、乙叠放在一起置于光滑的水平地板上，地板上方有水平方向的匀强磁场．现用水平恒力F拉乙使之开始运动，观察到甲、乙间发生了相对滑动，则在观察较长时间内，在图6-2中能较准确反映二者运动情况的v-t图像是( )
图6-2
8．如图7-1，一正三角形导线框ABC（高度为a）从图示位置沿x轴正向匀速穿过两匀强磁场区域．两磁场区域磁感应强度大小均为B、方向相反、垂直于平面、宽度均为a．图7-2反映感应电流i与线框移动距离x的关系，以逆时针方向为电流的正方向，其中正确的是( )
图7-1
图7-2
9．许多科学家在物理学发展过程中做出了重要贡献，下列叙述中符合物理学史实的是( )
A．库仑最早引入了电场概念，并提出用电场线表示电场
B．丹麦物理学家奥斯特首先发现电流可以使周围的小磁针发生偏转
C．法拉第发现了电磁感应现象，并发明了世界上第一台发电机
D．安培发现了电流的热效应，定量得出了电能和热能之间的转换关系
10．如图，圆环形导体线圈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有缩小的趋势
图8
D．线圈a对水平桌面的压力FN将增大
11．据悉长白快速铁路项目将于2017年5月竣工，项目建成后长春至白城的运行时长将压缩在2小时以内．电力机车供电系统如图9所示，发电厂利用升压变压器将低压交流电升至110kV，牵引变电所利用降压变压器将电力系统输送来的高压交流电变换为27.5kV，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压不变，输电线的电阻不能忽略．若机车功率的增大，则( )
图9
A．升压变压器的输出电压增大
B．降压变压器的输出电压增大
C．输电线上损耗的功率增大
D．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大
12．1932年，劳伦斯和利文斯设计出了回旋加速器．回旋加速器的工作原理如图10所示，置于高真空中的D形金属盒半径为R，两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时间可以忽略不计．磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直.A处粒子源产生的粒子，质量为m、电荷量为+q，在加速器中被加速，加速电压为U．实际使用中，磁感应强度和加速电场频率都有最大值的限制.若某一加速器磁感应强度和加速电场频率的最大值分别为Bm、fm，加速过程中不考虑相对论效应和重力作用，则( )
A．粒子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比：1
B．粒子从静止开始加速到出口处所需的时间
图12
C．如果fm＜，粒子能获得的最大动能为
图10
D．如果fm＞，粒子能获得的最大动能为
二、实验题（本题共2小题，共14分）
13．（6分）图11所示的天平可用来测定磁感应强度B
．在天平的右端挂有一个用一根较粗导线制成的矩形线框，底边cd长l=20cm，放在待测匀强磁场中，使线圈平面与磁场垂直．设磁场方向垂直于纸面向里，当线框中通入电流I=500mA时，两盘均不放砝码，天平平衡．若保持电流大小不变，使电流方向反向，则要在天平左盘加质量m=8.2g砝码天平才能平衡．取g=10m/s2，则：
（1）cd边的电流在改变方向之后的方向为 （填“向左”或“向右”）
图11
（2）计算磁感应强度大小的表达式为B= （用题中所给的物理量的字母表示）；磁感应强度B的大小为_________ T．(结果保留小数点后两位)
14．（8分）某同学用伏安法测量“水果电池”的电动势和内电阻：将一铜片和一锌片分别插入一只苹果内，就构成了简单的“水果电池”，两只“苹果电池”串联后其电动势应1.4V以上，可是这种电池并不能点亮额定电压为1.3V、额定电流为0.3A的小灯泡，原因可能是流过小灯泡的电流太小了，经实验测得还不足3mA．现有如下器材：
A．滑动变阻器(0~20Ω)
B．滑动变阻器(0~1700Ω)
C．电压表量程为2V，内阻约为1kΩ
D．电流表量程3mA，内阻约为20Ω
E．开关、导线等
(1) 在实验中应用最佳实验电路图，根据电压表的示数U与电流表的示数I的值，经描点连线得到U-I图象如图12所示，根据图中所给数据可知两只“苹果电池”串联后的电动势为E= V，串联后的内电阻r= Ω．
(2) 本实验中应该选用的滑动变阻器是：____（填“A”或“B”）．
(3) 为了减小电表内阻引起的系统误差，请设计最佳实验电路图，在方框中将电路图补画完整．
三、计算题（本题共4小题，共38分）
15.（7分）如图13甲所示，一个圆形线圈的匝数n＝1000匝，线圈面积S＝0.02m2，线圈的电阻r=1Ω，线圈外接一个阻值R＝4Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示．求
（1）线圈产生的感应电动势的大小E；
（2）电阻R消耗的功率P．
图13
16．（9分）如图14所示，一矩形区域abcd内充满方向垂直纸面向里的、磁感应强度为B的匀强磁场，在ad边中点O以某一初速度，垂直磁场向里射入一带正电的粒子．已知粒子质量为m，电量为q，ad边长为L，ab边足够长，粒子重力不计．
（1）若粒子垂直ad边射入恰好能从a点离开磁场，求初速度v1；
（2）若此正粒子方向如图与ad边夹角为θ = 30°射入磁场（v2大小未知），恰好在磁场内经过下边界cd边缘，最终从ab边上某点射出磁场，求这种情况下粒子在磁场中运动的时间t．
图14
17．(10分)如图15，MN、PQ为足够长的平行金属导轨，间距L=0.5m，导轨平面与水平面间夹角θ=370，N、Q间连接一个电阻R=5Ω，匀强磁场垂直于导轨平面向上，磁感应强度B=1T．将一根质量m=0.05kg的金属棒放在导轨的ab位置，金属棒及导轨的电阻不计．现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与导轨垂直，且与导轨接触良好．已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5，当金属棒滑行至cd处时，其速度大小开始保持不变，位置cd与ab之间的距离s=2m．已知g=10m/s2，sin370=0.6，cos370=0.8．求：
(1)金属棒沿导轨下滑过程中电阻R中电流的方向；
(2)金属棒达到cd处速度v的大小；
(3)金属棒由位置ab运动到cd的过程中，电阻R产生的热量Q．
图15
18．（12分）如图16所示的环状轨道处于竖直面内，它由半径分别为R和2R的两个半圆轨道、半径为R的两个四分之一圆轨道和两根长度分别为2R和4R的直轨道平滑连接而成．以水平线MN和PQ为界，空间分为三个区域，区域I和区域Ⅲ有磁感应强度为B的水平向里的匀强磁场，区域I和Ⅱ有竖直向上的匀强电场．一质量为m、电荷量为+q的带电小环穿在轨道内，它与两根直轨道间的动摩擦因数为μ（0<μ<1），而轨道的圆弧形部分均光滑．在电场中靠近C点的地方将小环无初速释放，设小环电量保持不变（已知区域I和II的匀强电场强大小为，重力加速度为g）．求：
（1）小环在第一次通过轨道最高点A时的速度vA的大小；
（2）小环在第一次通过轨道最高点A时受到轨道的压力N的大小；
图16
（3）若从C点释放小环的同时，在区域II再另加一垂直于轨道平面向里的水平匀强电场，其场强大小为，讨论小环在两根直轨道上通过的总路程多大？
长春十一高 白城一中 2016-2017学年上学期期末联合考试
高二物理试卷答案及评分标准 命题人：张学金
一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分．1～8题单选；9～12多选，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
答案
C
A
D
B
C
D
A
B
BC
CD
CD
ABC
二、实验题（共14分）
13．(1)向左 (2分)
(2) (2分)
(3)0.41 (2分)
14．(1) 1.50 (2分)
500 (2分)
(2) B (2分)
(3) 右图 (2分)
三、计算题（共38分）
15．（7分）
(1)由图可知：T/s (1分)
由法拉第电磁感应定律可知产生的感应电动势为E＝ (2分)
解得：E＝1V (1分)
(2)回路中电流I＝ (1分)
电阻R消耗的功率为P＝I2R (1分)
解得：P＝0.16 W (1分)
16．（9分）
(1)若从a处穿出，由几何关系可知 (1分)
根据牛顿第二定律 (2分)
得： (1分)
(2)由得 (2分)
圆弧与cd边相切，由几何关系R2－R2sinθ = (1分)
得：R2=L，可知圆心在ab上，圆心φ=1500 (1分)
在磁场中运动的时间 (1分)
17．（10分）
（1）N→Q (2分)
（2）当金属棒滑行至cd处时，由平衡条件：
mgsinθ=μmgcosθ+BIL (2分)
又I= (2分)
解得：v=2m/s (1分)
(3) 金属棒由位置ab运动到cd的过程中由能量守恒
(2分)
得Q=0.1J (1分)
18．（12分）
(1) 从C到A，洛伦兹力不做功，小环对轨道无压力，也就不受轨道的摩擦力，由动能定理，有：
(2分)
可得： (1分)
(2) 过A点时对小环，由牛顿第二定律，有：
(2分)
解得 (1分)
(3)由于0<μ<1，小环必能通过A点，以后有三种可能：
①可能第一次过了A点后，恰好停在K点。 (1分)
在直轨道上通过的总路程为： (1分)
②可能在水平线PQ上方的轨道上往复若干次后，最后一次从A点下来恰好停在K点对整个运动过程，由动能定理：
(1分)
得：s总= (1分)
③还可能最终在D或点速度为零（即在D与点之间往复运动）。由动能定理： (1分)
解得： s总= (1分)
