2020学年度第二学期高二物理期末考试试卷 粤教版

2020学年度第二学期高二物理期末考试试卷 粤教版

‎2020学年度第二学期高二物理期末考试试卷 ‎ ‎（内容:磁场 电磁感应 交流电 电磁场与电磁波）‎ ‎（时间：120分钟，满分：１００分）‎ a ‎·‎ ‎·‎ ‎·‎ b d c 图1‎ 一、选择题（下面每小题中有一个或几个答案是正确的，请选出正确答案填在括号内。本题共10小题，每小题４分共４0分）‎ ‎１．如图１所示，三根长直导线中的电流强度相同，导线b和d的电流 方向垂直纸面向外，导线c的电流方向垂直纸面向里，a点为bd连线的中点，ac垂直bd，且ab=ad=ac，则a点处的磁感应强度的方向为 A．垂直纸面向外 B．垂直纸面向里 ‎ C．沿纸面由a指向c D．沿纸面由a指向d B D C A 图2‎ ‎２．如图2所示，两条长直导线AB和CD相互垂直，其中AB固定，CD可以以其中心为轴自由转动或平动，彼此相隔一很小距离，当分别通以图示方向的电流时，CD的运动情况是 A．顺时针方向转动，同时靠近导线AB B．顺时针方向转动，同时离开导线AB C．逆时针方向转动，同时靠近导线AB D．逆时针方向转动，同时离开导线AB 图3(a)‎ ‎3．如图3(a)，在一水平放置的平板的上方有匀强磁场，磁感应 强度的大小为，磁场方向垂直于纸面向里，许多质量为，带电量为的粒子，以相同的速率沿位于纸面内的各个方向，由小孔射入磁场区域．不计重力，不计粒子间的相互作用，下列图3(b)中阴影部分表示带电粒子可能经过的区域，其中．哪个图是正确的?‎ 图3(b)‎ ‎４．图4中两平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为，磁场方向垂直纸面向里， 是位于纸面内的梯形线圈，与间的距离也为．时刻，边与磁场区域边界重合（如图）．现令线圈以恒定的速度沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域．取的感应电流为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流Ｉ随着时间变化的可能是 图4‎ ‎５．如图5左所示是某种型号的电热毯的电路图，电热毯接在交变电源上，通过装置 P 使加在电热丝上的电压的波形如图5右所示.此时接在电热丝两端的交流电压表的读数为 图5‎ A．110V   　　    B．156V　 C．220V 　　      D．311V ‎ 图6‎ ‎6．在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，所用的器材叫电流互感器.如图6所示的四个图中，能正确反应其工作原理的是    ‎ ‎７．如图7所示，长L1宽L2的矩形线圈电阻为R，处于磁感应强度为B的匀强磁场边缘，线圈与磁感线垂直．将线圈以向右的速度v匀速拉出磁场，则 图7‎ Ａ．拉力F大小为　　　　‎ Ｂ．拉力做的功为 Ｃ．线圈中产生的电热 Ｄ．通过线圈某一截面的电荷量 a b 图8‎ ‎８．质量为，带电量为的小球套在水平固定且足够长的绝缘杆 上，如图8所示，整个装置处于磁感应强度为，方向垂直向纸里的 匀强磁场中．现给球一个水平向右的瞬时冲量使其开始运动，则球运动克服摩擦力所做的功（不计空气阻力）不可能的是 Ａ．　　　Ｂ．　　　Ｃ．　　　Ｄ．‎ ‎９． 关于电磁场和电磁波，下列叙述中正确的是 A．均匀变化的电场在它周围空间产生均匀变化的磁场 B．电磁波和机械波一样依赖于介质传播 C．电磁波中每一处的电场强度和磁感强度总是互相垂直，且与波的传播方向垂直 D．只要空间某个区域有振荡的电场或磁场，就能产生电磁波 v0‎ 图9‎ ‎１０．如图9所示，半径为 r 且水平放置的光滑绝缘的环形管道内，有一个电荷量为 e，质量为 m 的电子．此装置放在匀强磁场中，其磁感应强度随时间变化的关系式为 ‎ ()．根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的磁场将产生稳定的电场，该感应电场对电子将有沿圆环切线方向的作用力，使其得到加速．设t=0时刻电子的初速度大小为，方向顺时针，从此开始后运动一周后的磁感应强度为，则此时电子的速度大小为 A.　 　　 B.　 　　‎ C.　　　　 D.‎ 二、填空题（共４小题，每小题４分共１６分）‎ 图10‎ ‎１１．电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的动能杀伤武器,具有速度快,命中率高,发射成本低,减少污染等优点,是21世纪的一种理想兵器,它的主要原理如图10所示,1982年澳大利亚国立大学制成了能把2.2的弹体加速到的电磁炮(常规炮弹约为),若轨道宽,长,通过的电流恒为,则轨道间所加的匀强磁场________,磁场力的最大功率(轨道摩擦力不计) ‎ ‎１２．一个电子在匀强磁场中，以一个固定的正电荷为圆心，在一个圆轨道上匀速转动，磁场方向垂直于它的轨道平面．电子受电场力大小恰是磁场力的3倍．已知电子质量为m，电量为e，磁感强度为B，则电子运动的角速度可能为________.‎ 图11‎ ‎１３．如图11有一只定值电阻接在一个交变电源上， 通 过电阻的电流为 I .若将它通过一台理想变压器接在这个交变电源上，测得变压器的初级线圈中的电流为 I /4 ，那么这时通过该定值电阻的电流为 _________.‎ ‎１４．电磁波遇到某些障碍物会发生反射，雷达就是根据这一原理制成的，某雷达站正在观察一飞机飞行，若飞机正向雷达站飞来，某一时刻雷达第一次发出电磁波到接收到反射波历时 200 微秒，第二次发出电磁波到接收到反射波历时 186 微秒，第一次发射到第二次发射的时间差为 4 秒钟，则飞机的飞行速度为__________ 米／秒．‎ 三、实验题（共２小题，共１２分，写出必要的做题步骤，计算过程和单位．每小题５分．）‎ 图12‎ ‎１５．人们常常用充气泵为鱼缸内的水补充氧气，如图１2是一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图。其工作原理类似打点计时器。当电流从电磁铁的接线柱a流入，吸引小磁铁向下运动时，以下选项中正确的是 A．电磁铁的上端为N极，小磁铁的下端为N极 B．电磁铁的上端为S极，小磁铁的下端为S极 C．电磁铁的上端为N极，小磁铁的下端为S极 G A S 图1３‎ D．电磁铁的上端为S极，小磁铁的下端为N极 ‎１６．如图1３所示是一种测量通电螺线管中磁场的装置，把一个很小的测量线圈A放在待测处，线圈与测量电量的冲击电流 计G串联，当用双刀双掷开关S使螺线管的电流反向时，测量线圈中就产生感应电动势，从而引起电荷的迁移，由表G测出电量Q，就可以算出线圈所在处的磁感应强度B。已知测量线圈共有N匝，直径为d，它和表G串联电路的总电阻为R，则被测处的磁感强度B为多大？‎ 四、计算题（共４小题，共３２分，写出必要的做题步骤，计算过程和单位．每小题８分．）‎ 图14‎ ‎１７．高频焊接是一种常用的方法，其焊接的原理如图14 所 示.将半径为10㎝的待焊接的圆形金属工件放在导线做成的 1000匝线圈中，然后在线圈中通以高频的交变电流，线圈产生垂直于金属工件所在平面的变化磁场，磁场的磁感应强度B的变化率为.焊接处的接触电阻为工件非焊接部分电阻的99倍，工件非焊接部分每单位长度上的电阻为 ‎，焊接的缝宽非常小，求焊接过程中焊接处产生的热功率.（取，不计温度变化对电阻的影响）‎ ‎１８．如图15所示，矩形裸导线框长边的长度为，短边的长度为，在两个短边上均接有电阻，其余部分电阻不计，导线框一长边与轴重合，左端的坐标，线框处在一垂直于线框平面的磁场中，磁感应强度满足关系式．一光滑导体棒与短边平行且与长边接触良好，电阻也是．开始时导体棒处于处，之后在沿轴方向的力作用下做速度为的匀速运动，求导体棒从到的过程中力随时间的变化规律．‎ 图15‎ 图16‎ ‎１９．如图１6所示，MN和PQ为两根间距不等的光滑金属 导轨，水平放置在竖直向下的匀强磁场中。导轨M、P端间接入阻值=30欧的电阻和电流表，N、Q端间接阻值为=6欧的电阻。质量m=0.1千克的金属棒放在导轨上以 初速=‎5米/秒的速度从处向右滑到处的时间为 t=1秒。处导轨间距=‎0.8米，处导轨间距=‎1米。若金属棒滑动时电流表的读数始终保持不变，不计金属棒和导轨的电阻。‎ 求：①金属棒在处的速度；‎ ‎②电阻上产生的热量；‎ ‎③电流表上的读数；‎ ‎④匀强磁场的磁感应强度。‎ y x P1‎ P2‎ P3‎ ‎0‎ 图17‎ ‎２０．如图17所示，在y＞0的空间中存在匀强电场，场强沿y 轴负方向；在y＜0的空间中，存在匀强磁场，磁场方向垂直xy平面（纸面）向外。一电量为q、质量为m的带正电的运动粒子，经过y轴上y＝h处的点P1时速率为v0，方向沿x轴正方向；然后，经过x轴上x＝2h处的 P2点进入磁场，并经过y轴上y＝处的P3点。不计重力。求：‎ ‎（l）电场强度的大小。‎ ‎（2）粒子到达P2时速度的大小和方向。‎ ‎（3）磁感应强度的大小。‎ ‎[参考答案]‎ ‎１．答案： D.解析:由右手螺旋定则得：b导线在a点的磁场方向沿ca方向；d导线在a 点的磁场沿ac方向；c导线在a点的磁场沿ad方向．三者磁感应强度大小相等，矢量合成后沿ad方向，故D正确．‎ ‎２．答案：C.解析:由右手螺旋定则得AB左侧磁场垂直纸面向外，右侧垂直纸面向里．由左手定则得CD左边受向下的安培力，右边受向上的安培力，故逆时针转动．CD转动后，电流方向与AB电流相同，相互吸引，故同时靠近导线AB．‎ ‎３．答案:A.解析：从O点射入的粒子由于速率，质量， 电量相同，所以轨道半径大小相同，但由于速度方向不同，所以不同速度方向的粒子做圆周运动的圆心不同，如果是向右的粒子，其圆心在，速度依次向上的粒子做圆周运动的圆心依次为，，…，如图．速度向上的粒子做圆周运动的圆心在，所以这此粒子运动轨道的圆心组成一个以为圆心，半径为的圆，所以对应地带电粒子可能经过的区域为图A中表示的阴影区域，故答案为A．‎ ‎４．答案:B.解析：首先由楞次定律可以判断进入磁场的过程，感应电流的方向为逆时针方向，即负值，用排除法排除A，C选项，出磁场时感应电流的方向为顺时针方向，故感应电流的方向为正，这样只有B选项是正确的．作为一个选择题不用判断其电流的大小，只从感应电流的方向上即可判断出答案．‎ ‎５．答案:Ｂ．解析：从u - t图象看出，每个周期的前半周期是正弦图形，其有效值为 220V ；后半周期电压为零 . 根据有效值的定义，得 U =156V ．‎ ‎６．答案:Ａ．解析：电流互感器要把大电流变为小电流，因此原线圈的匝数少,副线圈的匝数多.监测每相的电流必须将原线圈串联在火线中．故选 A. ‎ ‎７．答案:ＣＤ．解析： 产生的感生电动势为，，，；拉力做的功；产生的电热；通过线圈某一截面的电量为．所以选项ＣＤ正确．‎ ‎８．答案:Ｄ．解析：如果一开始时，瞬时冲量较小，小球受到的支持力向上，小球做减速运动，最终将停下来，由动能定理得，球运动克服摩擦力所做的功为；如果一开始时的瞬时冲量刚好使，则小球一直做匀速运动，；如果一开始时，瞬时冲量较大，速度较大，则小球受到的洛仑兹力向上，摩擦阻力向左，小球做减速运动，最后匀速运动时，，，对此过程中运用动能定理得：，代入得 ，而Ｄ中的比初始时物体的动能还大，不可能，所以选Ｄ．‎ ‎９．答案:ＣＤ．解析：均匀变化的电场和恒定电流一样，只能产生不变的磁场，所以A是错误的．电磁波是电磁场自身的运动过程，它本身就是物质，不需介质传播.振荡的电场和振荡的磁场总是交替产生，且能由发生的区域向周围空间传播产生电磁波，选项B错，D正确．理论分析和实验都证明电磁波是横波，电磁场中的E，B矢量跟波的传播方向是互相垂直的，选项C正确．故本题应选CD．‎ ‎１０．答案:AB．解析：感应电动势为，电场方向逆时针，电场力对电子做正功．在转动一圈过程中对电子用动能定理：，所以B正确；洛仑兹力提供向心力，由向心力公式得: 　，A也正确，答案为AB．‎ ‎１１．答案: .解析:根据安培力的公式,得,‎ 由牛顿第二定律可知,‎ 故。‎ 代入数据可得.‎ 又,可求得。‎ ‎１２．答案:．=.解析: 设粒子的运动速度为v，则它运动中所受磁场力为Bev，依题意其电场力大小则为3Bev，电场力的方向沿轨道半径方向指向轨道圆心．而磁场力的方向则由粒子的绕行方向不同而不同，它可指向轨道圆心，也可能是背离轨道圆心．上述两力的合力为粒子做圆周运动的向心力．故有 依题意可能有二种情况：‎ ‎， ，‎ 即：‎ ‎　　解得：．=‎ ‎１３．答案:  ．解析：电源电压不变，接入变压器后电流变为 ，消耗功率变为原来的 ，由 知流过电阻的电流变为 .‎ ‎１４．答案:525m/s．解析：时间200 微秒和186 微秒是来回的总共时间，设飞机的飞行速度为，则飞机飞行的距离为两次电磁波在空中传播距离的一半，‎ 故飞机飞行的时间为 .‎ ‎１５．答案:D. 根据右手螺旋定则，可以由右手螺旋旋定则比较容易地判定电磁铁的上端端为极,此时能吸引小磁铁向下运动,故说明小磁铁的下端为极.所以D选项正确．‎ ‎１６．答案:. 解析：当双刀双掷开关S使螺线管的电流反向时，测量 线圈中就产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律可得：‎ ‎ ‎ 由欧姆定律得：‎ ‎ 由上述二式可得：‎ ‎１７．答案:. 解析:工件中产生的感应电动势为 则感应电动势的最大值为，所以有效值为，‎ 工件非焊接部分的电阻为，焊接部分的电阻为，工件的总电阻为，工件中的电流，‎ 焊接处产生的热功率.‎ ‎１８．答案:,解析：在时刻棒的坐标为，感应电动势为，回路总电阻为，通过的感应电流为 ‎，‎ ‎ 棒匀速运动，‎ 所以:, ‎ ‎１９．4米/秒．解析：①因杆在和位置读数不变，即感应电动势不变，故，代入数据可得=4米/秒．‎ ‎②系统损失的机械能全部变为两个并联电阻的内能。由 ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）‎ 由得：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（２）‎ 由（１）（２）代入数字可求得： 焦耳．‎ ‎③由焦耳定律可知：电流表读数 ‎ ‎④由可得：‎ ‎２０．答案:. .v y x P1‎ P2‎ P3‎ ‎0‎ ‎2h h ‎2h θ v C 图６‎ .‎ 解答：（1）粒子在电场、磁场中运动的轨迹如 图６所示。设粒子从P1到P2的时间为t，电场强度的大小为E，粒子在电场中的加速度为a，由牛顿第二定律及运动学公式有 qE ＝ ma ①‎ v0t ＝ 2h ②‎ ‎ ③‎ 由①、②、③式解得 ‎ ④‎ ‎（2）粒子到达P2时速度沿x方向的分量仍为v0，以v1表示速度沿y方向分量的大小，v表示速度的大小，θ表示速度和x轴的夹角，则有 ‎ ⑤‎ ‎ ⑥‎ ‎ ⑦‎ 由②、③、⑤式得 v1＝v0 ⑧‎ 由⑥、⑦、⑧式得 ‎ ⑨ ‎ ‎ ⑩‎ ‎（3）设磁场的磁感应强度为B，在洛仑兹力作用下粒子做匀速圆周运动，由牛顿第二定律 ‎ 　 ⑾‎ r是圆周的半径。此圆周与x轴和y轴的交点分别为P2、P3。因为OP2＝OP3，‎ θ＝45°，由几何关系可知，连线P2P3为圆轨道的直径，由此可求得 r＝ ⑿‎ 由⑨、⑾、⑿可得 ‎ ‎