【物理】浙江省杭州市浙大附中2019-2020学年高二上学期期中考试物理试题（解析版）

【物理】浙江省杭州市浙大附中2019-2020学年高二上学期期中考试物理试题（解析版）

‎2019学年第一学期浙大附中期中考试 高二物理试卷 一、选择题（本题共8小题，每小题3分，共24分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目的要求，）‎ ‎1.关于物理学家和他们的贡献，下列说法中正确的是（ ）‎ A. 法拉第发现了电磁感应现象，并制作了世界上第一台发电机 B. 奥斯特发现了电流的磁效应，并提出了分子电流假说 C. 牛顿发现万有引力定律，并通过实验测出了引力常量 D. 库仑提出了库仑定律，并最早用实验测得元电荷e的数值 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A．法拉第发现了电磁感应现象，并制作了世界上第一台发电机，选项A正确；‎ B．奥斯特发现了电流的磁效应，安培提出了分子电流假说，选项B错误；‎ C．牛顿发现万有引力定律，卡文迪许通过实验测出了引力常量，选项C错误；‎ D．库仑提出了库仑定律，密立根最早用实验测得元电荷e的数值，选项D错误．‎ ‎2.如图所示是洛伦兹力演示仪，甲图为没有磁场时电子束的径迹，乙图为施加垂直于纸面的磁场后，电子束运动的径迹，则在乙图中所加磁场的方向是（ ）‎ A. 垂直纸面向里 B. 垂直纸面向外 ‎ C. 水平向左 D. 水平向右 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】粒子带负电，粒子向上偏转，故根据左手定则可得，故所加磁场为垂直纸面向外.‎ A．垂直纸面向里，与结论不相符，选项A错误；‎ B．垂直纸面向外，与结论相符，选项B正确；‎ C．水平向左，与结论不相符，选项C错误；‎ D．水平向右，与结论不相符，选项D错误；‎ ‎3.歼20战斗机为中国人民解放军研制的第四代战机．如图所示，机身长为L，机翼两端点C、D的距离为d，现该战斗机在我国近海海域上空以速度V沿水平方向直线飞行，已知战斗机所在空间地磁场磁感应强度的竖直分量方向向下、大小为B，C、D两点间的电压为U．则 A. U=BLV，C点电势高于D点电势 B. U=BLV，D点电势高于C点电势 C. U=BdV，C点电势高于D点电势 D. U=BdV，D点电势高于C点电势 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 飞机在北半球的上空以速度v水平飞行，切割磁感应强度的竖直分量，切割的长度等于机翼的长度，所以U=Bdv，根据右手定则，感应电动势的方向C指向D，所以D点的电势高于C点的电势．故D正确，ABC错误．故选D.‎ ‎4.随着大楼高度的增加，因为各种原因而造成的电梯坠落事故屡见报端，对社会和家庭造成了不可估量的损失，为此有同学设想了一个电梯应急安全装置：在电梯的轿厢上安装上永久磁铁，电梯的井壁上铺设金属线圈，其原理如图所示，关于该装置的下列说法正确的是（ ）‎ A. 若电梯突然垫落，将线圈闭合可以使电梯匀减速下落 B. 若电梯突然坠落，将线圈闭合可以使电梯悬浮在空中 C. 当电梯坠落至如图位置时，闭合线圈A、B中电流方向相同 D. 当电梯坠落至如图位置时，闭合线圈A，B都在阻碍电梯下落 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．若电梯突然坠落，将线圈闭合时，线圈内的磁感应强度发生变化，将在线圈中产生感应电流，感应电流会阻碍磁铁的相对运动，可起到应急避险作用，但不是匀减速下降．故A错误；‎ B．感应电流会阻碍磁铁的相对运动，但不能阻止磁铁的运动，即不能使电梯悬浮在空中，故B错误；‎ C．当电梯坠落至如图位置时，闭合线圈A中向上的磁场减弱，感应电流的方向从上向下看是逆时针方向，B中中向上的磁场增强，感应电流的方向从上向下看是顺时针方向，可知A与B中感应电流方向相反．故C错误；‎ D．结合A的分析可知，当电梯坠落至如图位置时，闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落．故D正确．‎ ‎5.已知压敏电阻的受力面所受压力越小，其阻值越大，如图甲，将压敏电阻平放在竖直升降电梯的轿厢内，受力面朝上，在其受力面上放一质量为物体，电梯静止时电压表示数为；某段时间内电压表示数随时间变化图线如图乙，则（　　）‎ A. 时间内压敏电阻受力面所受压力恒定 B. 时间内电容器处于放电状态 C. 时间内电梯做匀加速运动 D. 之后电梯处于失重状态 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】由图压敏电阻上的电压不变，由欧姆定律知，其阻值不变；当电压增大时，压敏电阻以外的其余部分分担的电压减小，由欧姆定律可知，电路中的电流值将减小，所以电路中的电阻值增大，其余的部分电阻值不变，所以压敏电阻的电阻值增大．‎ A.在时间内压敏电阻上的电压增大，说明压敏电阻的电阻值增大，知压敏电阻的受力面所受压力减小．故A错误；‎ B.由电路图可知，电容器两端的电压与电压表两端的电压是相等的，在时间内电压表两端的电压增大，所以电容器两端的电压增大，则电容器处于充电状态．故B错误；‎ CD.之后电压表两端的电压大于开始时电压表两端的电压，所以压敏电阻的受力面所受压力小于开始时受到的压力，所以电梯处于失重状态，电梯可能减速上升或者加速下降．故CD错误．故选D．‎ ‎6.如图所示，电路中A、B是规格相同的灯泡，L是电阻不计的电感线圈，那么（ ）‎ A. 断开S，A立即熄灭 B. 断开S，B立即熄灭 C. 断开S，A闪亮一下后熄灭 D. 断开S，B闪亮一下后熄灭 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】当电路稳定后A灯被短路，不亮；S断开瞬时，B立刻熄灭，L相当于电源，与A组成回路，则A灯闪亮一下后逐渐熄灭；‎ A．断开S，A立即熄灭，与结论不相符，选项A错误；‎ B．断开S，B立即熄灭，与结论相符，选项B正确；‎ C．断开S，A闪亮一下后熄灭，与结论相符，选项C正确；‎ D．断开S，B闪亮一下后熄灭，与结论不相符，选项D错误；‎ ‎7.电磁炉热效率高达，炉面无明火，无烟无废气，“火力”强劲，安全可靠图示是描述电磁炉工作原理的示意图，下列说法正确的是 A. 当恒定电流通过线圈时，会产生恒定磁场，恒定磁场越强，电磁炉加热效果越好 B. 电磁炉通电线圈加交流电后，在锅底产生涡流，进而发热工作 C. 在锅和电磁炉中间放一纸板，则电磁炉不能起到加热作用 D. 电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因是这些材料的导热性能较差 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】锅体中的涡流是由变化的磁场产生的，所加的电流是交流，不是直流故A错误．根据电磁炉的工作原理可知，电磁炉通电线圈加交流电后，在锅底产生涡流，进而发热工作，故B正确；在锅和电磁炉中间放一纸板，不会影响电磁炉的加热作用故C错误．金属锅自身产生无数小涡流而直接加热于锅的，陶瓷锅或耐热玻璃锅属于绝缘材料，里面不会产生涡流故D错误；故选B．‎ ‎【点睛】电磁炉又被称为电磁灶，其原理是磁场感应涡流加热，即利用交变电流通过线圈产生交变磁场，从而使金属锅自身产生无数小涡流而直接加热于锅内的食物．‎ ‎8.如图所示，有两个相邻的有界匀强磁场区域，磁感应强度的大小均为B，磁场方向相反，且与纸面垂直，磁场区域在x轴方向宽度均为a，在y轴方向足够宽现有一高为a的正三角形导线框从图示位置开始向右匀速穿过磁场区域．若以逆时针方向为电流的正方向，在下列选项中，线框中感应电流i与线框移动距离x的关系图象正确的 A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】线框从开始进入到全部进入第一个磁场时，磁通量向里增大，由楞次定律可知，电流方向为逆时针，所以B错误；‎ 因切割有效长度增匀增大，由E=BLv可知，电动势也均匀增大，而在全部进入第一部分磁场时，磁通量达最大该瞬间变化率为零，故电动势也为零，故A错误；‎ 当线圈开始进入第二段磁场后，线圈中磁通量向理减小，则电流为顺时针方向，故C错误．‎ 故选D．‎ 二、选择题（本题共4小题，共16分，在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分。）‎ ‎9.如图所示，在塑料盒中装着撒有头发屑的蓖麻油，通过手摇发电机使两个电极带上等量电荷，激发出电场．用头发屑的分布来模拟电场线的分布，其中A点靠近一电极，O点为两电极连线的中点，B点位于电极连线中垂线上，以下说法正确的是（ ）‎ A. 两个电极带有异种电荷 B. 可以断定图中O，B两点电场强度相等 C. 将一正试探电荷从A点移到B点，其电势能一定减小 D. 电势差的绝对值 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A．根据电场线的特点：电场线从正电荷出发到负电荷终止，可知两个电极带有等量异种电荷，故A正确；‎ B．由图可看出，O点电场线较B点密集，可以断定图中O点场强大于B点场强，选项B错误；‎ C．因AB两点电势的高低无法判断，可知将一正试探电荷从A点移到B点，其电势能不一定减小，选项C错误；‎ D．因OB两点电势相等，可知；而，则电势差的绝对值 ‎，选项D错误．‎ ‎10.图甲是小型交流发电机的示意图，在匀强磁场中，一只矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的轴匀速转运，产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示，发电机线圈内阻为，外接一只电阻为的灯泡，不计电路的其他电阻，则（ ）‎ A. 图甲中线圈平面恰与中性面平行 B. 每秒钟内电流方向改变100次 C. 灯泡两端的电压为20V D. 0~0.01s时间内通过灯泡的电荷量为0‎ ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．图甲中线圈平面与磁场平行，处于与中性面垂直的位置上，故A错误；‎ B．由题图乙可知周期T=0.02s，线框每转一周，电流方向改变两次，每秒电流方向改变100次，故B正确；‎ C．由题图乙可知交流电电动势最大值是Em=31.1V 有效值为：‎ 根据闭合电路的分压特点得灯泡两端的电压为为：‎ 故C正确；‎ D．由图象乙可知在0～0.01s时间内电流的方向不变，所以通过灯泡的电荷量一定不为0，故D错误．‎ ‎11.如图所示，单匝线圈ABCD边长为L，粗细均匀且每边电阻均为R，在外力作用下以速度v向右匀速全部进入场强为B的匀强磁场，线圈平面垂直于磁场方向，且．以下说法正确的是（ ）‎ A. 当CD边刚进入磁场时，CD两点间电势差为BLv B. 若第二次以速度2v匀速全部进入同一磁场，则通过线圈某一横截面电量是第一次的2倍 C. 若第二次以速度2v匀速全部进入同一磁场，则外力做功的功率为第一次的4倍 D. 若第二次以速度2v匀速全部进入同一磁场，则线圈中产生的热量是第一次的2倍 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．当CD边刚进入磁场时，电动势E=BLv；则CD两点间电势差为 选项A错误；‎ B．设正方形边长为L．根据感应电荷量经验公式，得：‎ B、L、R都相等，所以两次通过某一横截面的电荷量相等．故B错误． C．外力做功的功率等于电功率，即 则外力做功的功率为第一次的4倍，选项C正确；‎ D．根据焦耳定律得：线圈产生的热量 则得第二次与第一次线圈中产生的热量之比为2：1，故D正确．‎ ‎12.现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备．它的基本原理如图1甲所示，上、下为两个电磁铁，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空中做圆周运动．电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使电子加速．图乙为真空室的俯视图．则下列说法正确的是（ ）‎ A. 如要使电子在真空室内沿如乙图所示逆时针方向加速，则电磁铁中应通以方向如图甲所示，大小增强电流 B. 若要使电子在真空室内沿如乙图所示逆时针方向加速，则电磁铁中应通以方向如图甲所示方向相反，大小增强的电流 C. 在电子感应加速器中，电子只能沿逆时针方向加速 D. 该加速装置同样可以用来加速质子、α粒子等质量较大的带电粒子 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】由楞次定律可知,产生的感应涡旋电场为顺时针方向,所以电子在轨道上逆时针运动,所以选项A正确;保持电流的方向不变，当电流增大时，涡旋电场增强,电子将加速选项B错,选项C错;电子的速度变化,被加速时电子做圆周运动的周期也变,所以选项D错 三，填空题（本题共4小题，共20分）‎ ‎13.用多用电表粗测量程为3V、内阻约几千欧的电压表内阻，如图甲所示，其中红表笔应连接_____（填“—”、“3V”或“15V”）接线柱，如图乙所示，欧姆表的读数为_____Ω．‎ ‎【答案】 (1). “-” (2). 3.2kΩ ‎【解析】‎ ‎【详解】[1][2]．因为红表笔内部接电池的负极，则红表笔应连接 “-”接线柱；欧姆表的读数为3.2kΩ．‎ ‎14.在“探究感应电流的产生条件”实验中，某同学的电路连线如图所示，老师指出图中标示的1、2、3、4、5、6六根连线中有两处错误，若要求实验现象尽可能明显，则错误的两根连线是_____________（用所标数字表示）．‎ ‎【答案】2与3‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】探究电磁感应现象实验电路分两部分，电源、开关、滑动变阻器、原线圈组成闭合电路， 检流计与副线圈组成另一个闭合电路；电路图如图所示； 因此结合实物图，则错误的连线是2与3；‎ ‎15..电动自行车的电瓶用久以后性能会下降，表现之一为电池的电动势变小，内阻变大，某兴趣小组将一辆旧电动自行车充满电，取下四块电池，分别标为A、B、C、D，测量它们的电动势和内阻.‎ ‎ ‎ ‎（1）用多用表直流电压50V档测量每块电池的电动势. 测量电池A时，多用电表的指针如图甲所示，其读数为__________V.‎ ‎（2）用图乙所示电路测量A、B、C、D四块电池的电动势E和内阻r，图中R0为保护电阻，其阻值为5Ω.改变电阻箱的阻值R，测出对应的电流I，根据测量数据分别作出A、B、C、D四块电池的图线，如图丙，请写出关系表达式________________．并由图线C可知电池C的电动势E=_______V；内阻r=_______Ω.‎ ‎（3）分析图丙可知，电池_______（选填“A”、“B”、“C”或“D”）较优.‎ ‎【答案】 (1). 11.0 (2). 12 (3). 1‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）[1]．用多用表直流电压50V挡测量每块电池的电动势，可以从表盘中的中间刻度读出正确结果，由指针指示可知：E=11.0V．‎ ‎（2）[2]．根据闭合电路欧姆定律有：‎ E=I（R+r）+IR0‎ 因此有：‎ ‎[3][4]．由此可知，图象的斜率表示，纵轴截距为：． 由图象可知：‎ 由此解得：‎ E=12V r=1Ω．‎ ‎（3）[5]．电动势大的内阻小的电源最优，由图象可知C图象代表的电源电动势最大，内阻最小，因此最优．即电池C较优.‎ 四、计算题（本题共3小题，满分40分. 15题10分、16题14分、17题16分）‎ ‎16.如图所示，用一条长为1m的绝缘轻绳悬挂一个带电小球，小球质量为，所带电荷量为，现加一水平向右的匀强电场，平衡时绝缘绳与竖直方向成30°角，g取. ‎ ‎（1）求该匀强电场的电场强度大小；‎ ‎（2）在外力作用下，使小球从位置A移到位置B，求电场力所做功及小球电势能的变化.‎ ‎【答案】（1） （2） ；电势能增加 ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）小球的受力如图， 根据共点力平衡有：‎ mgtanθ=qE 解得 ‎（2）从A到B，电场力做负功 则电势能增加J．‎ ‎17.如图（a）为一研究电磁感应的实验装置示意图，其中电流传感器（电阻不计）能将各时刻的电流数据实时通过数据采集器传输给计算机，经计算机处理后在屏幕上同步显示出I-t图像．平行且足够长的光滑金属轨道的电阻忽略不计，左侧倾斜导轨平面与水平方向夹角，与右侧水平导轨平滑连接，轨道上端连接一阻值R=0.5Ω的定值电阻，金属杆MN的电阻r=0.5Ω，质量m=1kg，杆长L=1m跨接在两导轨上．左侧倾斜导轨区域加一垂直轨道平面向下的匀强磁场，右侧水平导轨区域也加一垂直轨道平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小都为B=1.0T，闭合开关S，让金属杆MN从图示位置由静止开始释放，其始终与轨道垂直且接触良好，此后计算机屏幕上显示出金属杆在倾斜导轨上滑行过程中的I-t图像，如图（b）所示，（g取）‎ ‎ ‎ ‎（1）求金属杆MN在倾斜导轨上滑行的最大速率；‎ ‎（2）根据计算机显示出的I-t图像可知，当t=0.5s时I=2A，0-0.5s内通过电阻R的电荷量为0.5C，求0-0.5s内在电阻R上产生的焦耳热；‎ ‎【答案】（1）5m/s（2）0.25J ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）由I-t图象可知，当金属杆达到最大速率时已经匀速下滑， 由平衡条件得：‎ mgsinθ=BIL 感应电动势：‎ E=BLvm=I（R+r）‎ 代入数据解得：‎ vm=5m/s；‎ ‎（2）0.5s末的电流I=2A时，依据闭合电路欧姆定律，有：‎ ‎ ‎ 则有：‎ ‎ ‎ 代入数据解得：‎ v=2m/s 而0～0.5s内通过电阻R的电荷量为q=0.5C，依据 则有：‎ 代入数据解得：‎ x=0.5m；‎ 根据能量守恒定律，则有：‎ ‎ ‎ 则有：‎ ‎ ‎ 代入数据解得：‎ Q=0.5J 那么 ‎ ‎ 代入数据解得：‎ QR=0.25J ‎18.如图为近代物理实验室中研究带电粒子的一种装置．带正电的粒子从容器A下方小孔S不断飘入电势差为U的加速电场．进过S正下方小孔O后，沿SO方向垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打在照相底片D上并被吸收，D与O在同一水平面上，粒子在D上的落点距O为x，已知粒子经过小孔S时的速度可视为零，不考虑粒子重力．‎ ‎ （1）求粒子的比荷q/m； （2）由于粒子间存在相互作用，从O进入磁场的粒子在纸面内将发生不同程度的微小偏转．其方向与竖直方向的最大夹角为α，若假设粒子速度大小相同，求粒子在D上的落点与O的距离范围； （3）加速电压在（U±△U）范围内的微小变化会导致进入磁场的粒子速度大小也有所不同．现从容器A中飘入的粒子电荷最相同但质量分别为m1、m2（m1＞m2‎ ‎），在纸面内经电场和磁场后都打在照相底片上．若要使两种离子的落点区域不重叠，则应满足什么条件？（粒子进入磁场时的速度方向与竖直方向的最大夹角仍为α）‎ ‎【答案】（1） （2）最大值 最小值 （3） ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）沿SO方向垂直进入磁场的粒子，最后打在照相底片D的粒子； 粒子经过加速电场：qU=mv2              洛伦兹力提供向心力：qvB=m 落点到O的距离等于圆运动直径：x=2R  ‎ ‎         所以粒子的比荷为：        （2）粒子在磁场中圆运动半径 ‎ 由图象可知：粒子左偏θ角（轨迹圆心为O1）或右偏θ角（轨迹圆心为O2） 落点到O的距离相等，均为L=2Rcosθ      故落点到O的距离 最大：Lmax=2R=x                   最小：Lmin=2Rcosα=xcosα               （3）①考虑同种粒子的落点到O的距离； 当加速电压为U+△‎ U、偏角θ=0时，距离最大， Lmax=2Rmax=   当加速电压为U-△U、偏角θ=α时，距离最小 Lmin=2Rmin cosα=‎ cosα    ②考虑质量不同但电荷量相同的两种粒子 由R=和 m1＞m2，知：R1＞R2 要使落点区域不重叠，则应满足：L1min＞L2max ‎ cosα＞‎ ‎ 解得：．                   （应有条件m1cos2α＞m2，否则粒子落点区域必然重叠）‎