2018-2019学年广东实验中学高二下学期期中考试物理试题 解析版

2018-2019学年广东实验中学高二下学期期中考试物理试题 解析版

广东实验中学2018—2019学年高二（下）期中考试 物 理 一、单项选择题：本题 6 小题，每小题 6 分，共 36 分，每小题只有一个选项符合题目要求。‎ ‎1.1905 年爱因斯坦提出光子假设，成功地解释了光电效应，因此获得 1921年诺贝尔物理学奖。 下列关于光电效应的描述正确的是 A. 只有入射光的波长大于金属的极限波长才能发生光电效应 B. 金属的逸出功与入射光的频率和强度无关 C. 用同种频率的光照射各种金属，发生光电效应时逸出的光电子的初动能都相同 D. 发生光电效应时，保持入射光的频率不变，减弱入射光的强度，从光照射到金属表面到发射出光电子的时间间隔将明显增加 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】只有入射光的波长小于金属的极限波长才能发生光电效应，选项A错误；金属的逸出功由金属本身决定，与入射光的频率和强度无关，选项B正确；由于不同金属的逸出功不同，则如果用同种频率的光照射各种金属，发生光电效应时逸出的光电子的初动能不相同，选项C错误；发生光电效应时，保持入射光的频率不变，减弱入射光的强度，从光照射到金属表面到发射出光电子的时间间隔不变，只是逸出的光电子的数量减小，选项D错误.‎ ‎2.如图所示，左侧竖直长导线通有向下方向的恒定电流，一矩形线圈 abcd 可绕其竖直对称轴O1O2 转动.当线圈绕轴以角速度沿逆时针沿轴线从上往下看方向匀速转动，从图示位置 开始计时，下列说法正确的是 A. t=0时，线圈产生的感应电动势最大 B. 时间内，线圈中感应电流方向为 abcda C. 时，线圈的磁通量为零，感应电动势也为零 D. 线圈每转动一周电流方向改变一次 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 由右手定则可知，直导线右侧的磁场方向垂直纸面向外，则t=0时，线圈中的磁通量最大，磁通量的变化率最小，产生的感应电动势最小，选项A错误；由楞次定律可知0～时间内，线圈转过900角，此时线圈中感应电流方向为abcda，选项B正确； t= 时，线圈的磁通量为零，由于线圈的ab和cd边切割磁感线的速度方向与磁场方向不平行，则感应电动势不为零，选项C错误；线圈每转动一周电流方向改变两次，选项D错误；故选B.‎ 点睛：此题关键是要知道直导线周围的磁场分布情况，能结合楞次定律或者右手定则判断感应电流的方向；此题同时考查学生的空间想象能力.‎ ‎3.如图为跳水运动员准备进行跳板跳水训练。从起跳到落水前过程的路径为抛物线，将运动员从最高点到入水前的运动过程记为 I，运动员入水后到最低点的运动过程记为 II，忽略空气阻力，则运动员 A. 过程 I 的动量变化率逐渐增大 B. 过程 I、II 的总动量改变量为零 C. 过程 I 的动量改变量等于重力的冲量 D. 过程 II 的动量改变量等于重力的冲量 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】过程 I ‎ 的动量变化率等于运动员的重力，则不变，选项A错误；运动员在最高点的速度不为零，末速度为零，则过程 I、II的动量改变量不等于零，故B错误；由动量定理，过程I中动量改变量等于重力的冲量，即为mgt，故 C正确；过程II 的动量改变量等于合外力的冲量，不等于重力的冲量，故D错误。‎ ‎4.如图所示，一个理想变压器原线圈的匝数为 50 匝，副线圈的匝数为 100 匝，原线圈两端接在 光滑的水平平行导轨上，导轨间距为 L=0.4m．导轨上垂直于导轨有一长度略大于导轨间距 的导体棒，导轨与导体棒的电阻忽略不计，副线圈回路中电阻 R＝20Ω，图中交流电压表为 理想电压表．导轨所在空间有垂直于导轨平面、磁感应强度大小为 1T 的匀强磁场．导体棒 在水平外力的作用下运动，其速度随时间变化的关系式为：v＝5sin10πt (m/s)，则下列说法 正确的是( )‎ A. 水平外力恒力 B. 电压表的示数为 C. R 的功率为 0.2W D. 变压器铁芯中磁通量变化率最大值为 0.04Wb/s ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】金属棒的速度按正弦规律变化，则感应电动势不断变化，感应电流不断变化，导体棒受安培力不断变化，可知外力不断变化，选项A错误；导体棒切割磁感线产生的感应电动势：e=BLv=1×0.4×5sin10πt=2.0sin10πt（V），原线圈两端的电压有效值为：， 解得：U2=2V，电压表示数为：2V，故B错误；电阻R的功率：，故C错误；原线圈最大电压：U1m=Em ‎=2.0V，由法拉第电磁感应定律得：，则磁通量的最大变化率：，故D正确。‎ ‎5.一理想变压器的原副线圈的匝数比为 4:1，在副线圈的回路中接有伏特表和阻值 R=1Ω 的定值电阻，如图(a)所示.原线圈一侧接在如图(b)所示的交流电上，交流电的前半个周期为正 弦交流电后半个周期为恒定电流.伏特表的示数为 A. B. 2V C. 4V D. 8V ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】在前半周为正弦交流电，根据变压器原副线圈电流比等于匝数反比可知，副线圈电流最大值为8A；后半周初级电流不变，则次级无感应电流，则根据电流的热效应，解得I=4A，所以电压表示数U=IR=4×1=4V，故C正确，ABD错误。‎ 二、多项选择题：本题 4 小题，每小题 6 分，共 24 分，每小题有多个选项符合题目要求.‎ ‎6.如图(a)所示,金属线框静止于斜面上并全部处于区域足够大的匀强磁场中，磁场方向垂直于斜 面、磁感应强度 B 随时间的变化规律如图(b)所示(规定垂直斜面向上为正方向)。则下列说法 正确的是 A. 线框中感应电流大小和方向均不变 B. MN 边受到的安培力不变 C. MN 边所受安培力冲量为零 D. 整个线框所受的摩擦力不变 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】从t=0时刻开始，磁场先垂直于斜面向下均匀减小，然后垂直于斜面向上均匀增大，根据楞次定律可知，线框中感应电流方向总是沿顺时针方向。根据法拉第电磁感应定律，知不变，感应电动势不变，则感应电流I恒定不变，故A正确。由安培力表达式F=BIL，I、L不变，B先减小后增大，知MN边受到的安培力先减小后增大。故B错误；由于安培力作用的时间不确定，可知无法确定安培力的冲量，选项C错误；整个线圈受安培力的合力为零，则线圈所受的摩擦力始终等于重力沿斜面向下的分量，选项D正确.‎ ‎7.如图所示，水平桌面上固定两条光滑平行导轨，导轨左端连接电源，整个装置处于竖直向下 的匀强磁场中。现将两根质量相同的导体棒 M、N 依次静置于导轨上的同一位置，接通电 源，导体棒沿导轨从桌面右侧水平抛出，始终与地面平行，落地位置与导轨右端的水平距离 分别为 s1和 s2。不计电源和导轨电阻，导体棒与导轨垂直且接触良好，则接通电源使导体 棒通电瞬间内，两次相比 A. 通过棒电荷量之比为 1:1‎ B. 安培力对棒冲量比为s1: s2‎ C. 安培力对棒做功比s1: s2‎ D. 安培力对棒做功比 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】导体棒沿导轨从桌面右侧水平抛出后做平抛运动，下落高度相等，则平抛运动的时间相等，由s=v0t得，导体棒M、N平抛运动初速度之比为 v1：v2=s1：s2。由动量定理：，即，即，则通过棒电荷量之比为q1：q2=v1：v2=s1：s2‎ ‎，选项A错误；安培力对棒冲量，则I1：I2= v1：v2=s1：s2，选项B正确； 根据动能定理得：安培力对导体棒做功，则做功之比为 W1：W2= v12：v22=s12：s22 ，选项C错误，D正确。‎ ‎8.如图所示，矩形线圈 abcd 与理想变压器原线图组成闭合电路，线图在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的 bc 边匀速转动，磁场只分布在 bc 边的左侧，磁感应强度大小为 B，线圈面积为S， 转动角速度为，匝数为 N，线圈电阻不计，副线圈所接电压表为交流电压表，下列说法正确的是 A. 图示位置时，穿过矩形线圈磁通量为 NBS B. 图示位置时，穿过矩形线圈磁通量变化率最大 C. 将变阻器滑片 P 向上滑动时，电压表示数不变 D. 若原副线圈匝数比 1:2,则电压表读数为 ‎ ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】线圈处于图示位置时，是中性面位置，此时磁通量最大，线圈最大磁通量为BS，磁通量变化率最小，故AB错误；电压表读数等于变压器次级电压有效值，由变压器初级电压和匝数比决定，与滑动变阻器无关，则将原线圈触头P向上滑动时，电压表示数不变，故C正确；若线圈转动产生感应电动势的最大值Em=NBSω；根据电流的热效应可知：，解得U1=NBSω，由，可知U2=NBSω，选项D正确。‎ ‎9.如图，两条相距 l 的足够长的平行光滑导轨放置在倾角为 θ=30°的斜面上，阻值为 R 的电阻与导轨相连。质量为 m的导体棒 MN垂直于导轨放置.整个装置在垂直于斜面向下的匀强 磁场中，磁感应强度的大小为 B.轻绳一端与导体棒相连，另一端跨过定滑轮与一个质量为m的物块相连，且滑轮与杄之间的轻绳与斜面保持平行。物块距离地面足够高，导轨、导体 棒电阻不计，轻绳与滑轮之间的摩擦力不计。已知重力加速度为 g.将物块从静止释放，下面说法正确的是 A. 导体棒 M 端电势高于 N 端电势 B. 导体棒的加速度不会大于 C. 导体棒速度不会大于 D. 通过导体棒的电荷量与金属棒运动时间的平方成正比 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】A、根据右手定则可知导体棒M端电势低于N端电势，故选项A错误；‎ BC、设导体棒的上升速度，根据，，可知导体棒所受安培力为，根据牛顿第二定律可得，当导体棒的上升速度为零时，导体棒的加速度最大，最大加速度为；当导体棒的上升加速度为零时，导体棒的速度最大，最大速度为，故选项B、C正确；‎ D、通过导体棒的电荷量为：，由于导体棒先做加速度减小的加速度运动，后做匀速运动，所以导体棒运动的位移与金属棒运动时间的平方不成正比，故选项D错误；‎ 故选BC。‎ ‎10.如图所示，一理想变压器的原线圈A、B 两端接入电压为的交变电流．原 线圈匝数 n=1100 匝，副线圈匝数 n1=60匝，副线圈匝数 n2=550匝，C、D 之间接一电容器， E、F 之间接一灯泡，都能安全工作.则 A. 两电流表示数，‎ B. 该电容器的耐压值至少为12V C. 副线圈中磁通量变化率的最大值为 D. 若将接入原线圈电压改为 ，则电流表 A1示数将增大 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】因电容器能“通交流，阻直流”，可知I1和I2均不为零，选项A错误；电容器两端电压最大值为：，则该电容器的耐压值至少为 12V，选项B错误；因原线圈中磁通量变化率的最大值为，则副线圈中磁通量变化率的最大值为，选项C正确；若将接入原线圈电压改为 ，则交流电的频率变大，则电容器的容抗减小，因电压的有效值不变，则电流表 A1示数将增大，选项D正确。‎ 三、实验、填空题：（共 13 分）‎ ‎11.某同学使用 20 等份游标卡尺测量一个小钢球的直径，测量结果如图所示， 该球直径为_______cm.‎ ‎【答案】2.030‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】主尺刻度：2cm；游标尺读数：6×0.05mm=0.30mm，则球直径为：2cm+0.30mm=2.030cm.‎ ‎12.为了验证“两小球碰撞过程中的动量守恒”，某同学用如图所示的装置进行了如下的操作：‎ ‎①将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平木板表面先后钉上白纸和复写纸，并将该木板竖直立于靠近槽口处，使小球 a从斜槽轨道上某固定点处由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹 O；‎ ‎②将木板向右平移适当的距离固定，再使小球 a从原固定点由静止释放，撞到木板并在白 纸上留下痕迹 P；‎ ‎③把小球 b静止放在斜槽轨道的水平段的最右端，让小球 a仍从原固定点由静止释放，和小球 b相碰后，两小球撞到木板并在白纸上留下痕迹M 和 N；‎ ‎④用天平测出 a、b两个小球的质量分别为 ma和 mb，用刻度尺测量白纸上 O 点到 M、P、N三点的距离分别为 yM、yP 和 yN.根据上述实验，请回答下列问题：‎ ‎(1)为了减小实验误差，选择入射球 ma、被碰球 mb 时，应该使 ma_____mb.（填“大于”、“等 于”、“小于”）‎ ‎(2)小球 a下滑过程中与斜槽轨道间存在摩擦力，这对实验结果_________产生误差（选填“会”或“不会”）‎ ‎(3)小球 a和 b发生碰撞后，小球 b在图中白纸上撞击痕迹应是_____点。‎ ‎(4)用本实验中所测得的物理量来验证两小球碰撞过程中动量守恒，其表达式为：_____.‎ ‎【答案】 (1). 大于 (2). 不会 (3). M (4). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）选择入射球 ma、被碰球 mb 时，为防止入射球反弹，则应该使 ma大于mb.‎ ‎（2）小球a下滑过程中与斜槽轨道间存在摩擦力，不会对实验结果产生误差，因为只要保证小球从静止释放到达最低点的速度相等即可，斜槽不一定需要光滑． （3）小球 a和 b发生碰撞后，小球 b在图中白纸上撞击痕迹应是M点。‎ ‎（4）根据yP＝gt2得，，则小球a不与小球b碰撞，平抛运动初速度，同理可得，小球a与b碰撞后，a的速度，b的速度，验证动量守恒的表达式为mav=mav1+mbv2，即.‎ 四、计算、论述题：满分 37 分，试根据题目要求分步骤列方程、等运算结果.‎ ‎13.如图所示，在匀强磁场中有一倾斜的平行金属导轨，导轨间距为 L，长为 3d，导轨平面与水平面的夹角为 θ，在导轨的中部刷有一段长为 d的薄绝缘涂层。匀强磁场的磁感应强度大小为 B，方向与导轨平面垂直.质量为 m的导体棒从导轨的顶端由静止释放，在滑上涂层之前已经做匀速运动，并一直匀速滑到导轨底端.导体棒始终与导轨垂直，且仅与涂层间有摩擦，接在两导轨间的电阻为 R，其他部分的电阻均不计，重力加速度为 g.求：‎ ‎(1)导体棒与涂层 间的动摩擦因数 μ；‎ ‎(2)导体棒匀速运动的速度大小 v；‎ ‎(3)整个运动过 程中，通过导体棒电荷量 q.‎ ‎【答案】(1)μ＝tanθ (2) (3)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)在绝缘涂层上运动时，受力平衡， 则有 mgsinθ＝μmgcosθ ‎ 解得：μ＝tanθ ‎(2)导体棒在光滑导轨上滑动时，感应电动势：‎ 感应电流 安培力为：‎ 联立得： ‎ 由受力平衡得：‎ 解得：‎ ‎(3)只有 1,3 阶段有电流通过，故通过电阻的电量为：‎ 又 联立得：‎ ‎14.如图（甲）所示，光滑导体轨道 PMN和 P'M'N'是两个完全相同的轨道，都由半径为 r 的四分之一圆弧轨道和水平轨道组成，圆弧轨道与水平轨道在 M 和 M'点相切，两轨道并列平行放置，MN 和 M'N'位于同一水平面上，两轨道之间的距离为L，PP'之间有一个阻 值为 R 的电阻，开关 S 是一个感应开关（开始时开关是断开的），MNN'M'是一个矩形区域 内有竖直向上的磁感应强度为B的匀强磁场，水平轨道 MN 离水平地面的高度为 h，其截面 图如图（乙）所示.金属棒 a和 b质量均为m、电阻均为R.将金属棒 b 静止放置于水平轨 道某位置，将金属棒 a从圆弧顶端静止释放后，沿圆弧轨道下滑，若两导体棒在运动中始终 不接触。当两棒的速度稳定时，两棒距离，两棒速度稳定之后，再经过一段时间，金属棒 b离开轨道做平抛运动，在棒 b 离开轨道瞬间，开关 S闭合.不计一切摩擦和导轨电阻，已知重力加速度为 g.求：‎ ‎(1)两棒速度稳定时，两棒的速度分别是多少？‎ ‎(2)两棒落到地面后的距离是多少？‎ ‎(3)整个过程中，两棒产生的焦耳热分别是多少？‎ ‎【答案】（1） ， (2) (3) , ‎ ‎【解析】‎ ‎（1）a棒沿圆弧轨道运动到最低点M时，由机械能守恒定律得：‎ ‎ ‎ 解得a棒沿圆弧轨道最低点M时的速度 a棒向b棒运动时，两棒和导轨构成的回路面积变小，磁通量变小，产生感应电流。a棒受到与其运动方向相反的安培力而做减速运动，b棒则在安培力的作用下向右做加速运动。只要a棒的速度大于b棒的速度，回路总有感应电流，a棒继续减速，b棒继续加速，直到两棒速度相同后，回路面积保持不变，不产生感应电流，两棒以相同的速度做匀速运动。‎ 从a棒进入水平轨道开始到两棒达到相同速度的过程中，两棒在水平方向受到的安培力总是大小相等，方向相反，所以两棒的总动量守恒。‎ 由动量守恒定律得：‎ 解得两棒以相同的速度做匀速运动的速度 ‎（2）经过一段时间，b棒离开轨道后，a棒与电阻R组成回路，从b棒离开轨道到a棒离开轨道过程中a棒受到安培力的冲量 由动量定理：‎ 解得 由平抛运动规律得：两棒落到地面后的距离 ‎（3）b棒离开轨道前，两棒通过的电流大小总是相等，两棒产生的焦耳热相等 由能量守恒定律可知：‎ 解得：‎ b棒离开轨道后，a棒与电阻R通过的电流大小总是相等，两都产生的焦耳热相等 由能量守恒定律可知：‎ 解得：‎ 所以整个过程中，a棒产生的焦耳热 ‎ ‎