2017-2018学年山东省枣庄市薛城区高二上学期期末考试物理试题 解析版

2017-2018学年山东省枣庄市薛城区高二上学期期末考试物理试题 解析版

山东省枣庄市薛城区2017-201８学年第一学期期末高二物理试题 一、本题包括11小题,每题4分。第1～7小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确；第8～11小题，有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。‎ ‎1. 如图所示，在条形磁铁的中央位置的正上方水平固定一铜质圆环。以下判断中正确的是 A. 释放圆环，环下落过程中产生感应电流 B. 释放圆环，环下落过程中无感应电流 C. 释放圆环，环下落过程中感应电流大小不变 D. 释放圆环，环下落过程中感应电流逐渐增大 ‎【答案】B ‎【解析】圆环竖直向下运动时，通过圆环的磁通量始终为零，不产生感应电流，故ACD错误，B正确．故选B.‎ ‎2. 某实验小组用如图所示的实验装置来验证楞次定律。当条形磁铁自上而下穿过固定的线圈时，通过电流计的感应电流方向是 A. a→G→b B. 先a→G→b，后b→G→a C. b→G→a D. 先b→G→a，后a→G→b ‎【答案】D ‎【解析】磁铁向下插入线圈，穿过线圈的磁场方向向下，磁通量增加，根据楞次定律可知，回路中产生逆时针方向的电流，通过检流计的电流方向b→G→a．‎ 磁铁向下串出线圈，穿过线圈的磁场方向向下，磁通量减小，根据楞次定律可知，回路中产生顺时针方向的电流，通过检流计的电流方向a→G→b ‎3. 在一个匀强电场中有a、b两点，相距为d，电场强度为E，把一个电荷量为q的正电荷由a点移到b点时，电场力做功为W，下列说法正确的是：‎ A. a点电势比b点电势高 B. a、b两点电势差大小一定为U=Ed C. a、b两点电势差 D. 该电荷在a点的电势能比b点小 ‎【答案】A ‎【解析】正电荷从a点移到b点时，电场力对电荷做正功W，电势能减小，a点电势比b点高．故A正确．当ab两点在同一电场线上时，U=Ed．本题ab是否在同一电场线上不确定，则U大小不一定为等于Ed，故B错误．电荷从a移动到b，电场力做功W，根据电势差的定义Uab=，故C错误．电场力对电荷做正功W，电势能减小，电荷在a点电势能较b点大，故D错误．故选A.‎ 点睛：电场这一章概念较多，也很抽象，要从物理量的定义出发，从定义式中各个量的含义、矢标性、条件、与其他概念的区别与联系等方面加深对概念的理解.‎ ‎4. 如图所示，线圈平面与水平方向夹角θ=60°，磁感线竖直向下，线圈平面面积S=0.4m2，匀强磁场磁感应强度B=0.8T。把线圈以cd为轴顺时针转过120°角，则通过线圈磁通量的变化量为 A. 0.16‎Wb B. 0.32Wb C. 0.48Wb D. 0.64Wb ‎【答案】C ‎【解析】开始时穿过线圈的磁通量Φ1=BScosθ=0.8×0.4×=0.16Wb；把线圈以cd为轴顺时针转过120°角，则通过线圈磁通量Φ2=BS =0.8×0.4=0.32Wb，则此过程中磁通量的变化量：∆Φ=Φ1+Φ2= =0.48Wb，故选C.‎ ‎5. 两个可自由移动的点电荷分别放在A、B两处，如图所示。A处为带电荷量为＋Q1的正电荷，B处为带电荷量为－Q2的负电荷，且Q1＝4 Q2，另取一个可以自由移动的点电荷P，放在AB直线上，欲使整个系统处于平衡状态，则 A. P为负电荷，且放于A左方 B. P为负电荷，且放于B右方 C. P为正电荷，且放于B右方 D. P为正电荷，且放于A、B之间 ‎【答案】C ‎【解析】假设P放在Q1Q2之间，那么Q1对P的电场力和Q2对P的电场力方向相同，P不能处于平衡状态．假设P放在Q1左边，那么Q1对P的电场力大于Q2对P的电场力，P不能处于平衡状态．则P只能放在Q2右边，要使整个系统处于平衡状态，则P只能带正电；故选C. 点睛：我们可以去尝试假设P带正电或负电，根据平衡条件求解它应该放在什么地方，能不能使整个系统处于平衡状态，不行再继续判断．‎ ‎6. 如图所示，是电阻R的I－U图象，图中α＝45°，由此得出 A. 电阻R＝0.5 Ω B. 电阻R＝2.0 Ω C. 因I－U图象的斜率表示电阻的倒数，故R＝＝1.0 Ω D. 在R两端加上6.0 V的电压时，每秒通过电阻横截面的电荷量是2.0C ‎【答案】B ‎【解析】根据电阻的定义式R=U/I可知，I-U图象斜率的倒数等于电阻R，但不能根据直线倾角的正切的倒数求解，则得R=10/5Ω=2Ω，故BC错误，B正确．由图知，当U=6V时，I=3A，则每秒通过电阻横截面的电荷量是q=It=3×1C=3.0C，故D错误．故选B．‎ ‎7. 在如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r。开关闭合后，灯泡L能正常发光。当滑动变阻器的滑片向右移动时，下列判断正确的是 A. 滑动变阻器R的阻值变小 B. 灯泡L变亮 C. 电源消耗的功率增大 D. 电容器C的电荷量增大 ‎【答案】D ‎【解析】试题分析：灯泡L和滑动变阻器R串联、电容器C和定值电阻串联后两条支路再并联．当电路稳定后，电容器这一路没有电流，相当于开关断开，对另一路没有影响．电容器的电压等于路端电压．当滑动变阻器的滑片向右移动时，变阻器接入电路的电阻增大，根据欧姆定律分析电流和路端电压的变化，分析灯泡亮度和电容器电量的变化。‎ A、滑动变阻器的滑片向右移动时，滑动变阻器接入电路的电阻值增大；错误 B、R阻值增大，电路总电阻增大，知通过灯泡的电流减小，灯泡L变暗；错误 C、由可得，通过电源的电流减小，电源消耗的总功率减小；错误 D、由知，通过电源的电流减小，路端电压增大，电容器两极间电压增大，由得，电容器C的电荷量增大；正确 故选D 考点：闭合电路动态分析 点评：关键的要抓住电容器的特点：当电路稳定时，和电容器串联的电路没有电流，相当于导线，电容器电压等于这一串联电路两端的电压。‎ ‎8. 在甲乙所示的电路中，电阻R和自感线圈L的阻值都很小，且小于灯泡A的电阻，接通 S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则：‎ A. 在电路甲中，断开S后，A将逐渐变暗 B. 在电路甲中，断开S后，A将先变得更亮，然后才逐渐变暗 C. 在电路乙中，断开S后，A将逐渐变暗 D. 在电路乙中，断开S后，A将先变得更亮，然后才逐渐变暗 ‎【答案】BC ‎【解析】在电路甲中，断开S，由于线圈产生自感电动势阻碍电流变小，导致回路中的电流逐渐减小，A将逐渐变暗．故A正确，B错误；在电路乙中，由于电阻R和自感线圈L的电阻值都很小，所以通过灯泡的电流比线圈的电流小，断开S时，由于线圈阻碍电流变小，于是原来通过线圈的电流通过灯泡形成新的回路，由于通过灯泡A的电流比原来的大，导致A将变得更亮一下，然后逐渐变暗．故C错误，D正确．故选AD．‎ 点睛：线圈中电流变化时，线圈中产生感应电动势；线圈电流增加，相当于一个瞬间电源接入电路，线圈左端是电源正极．当电流减小时，相当于一个瞬间电源，线圈右端是电源正极．‎ ‎9. 下列说法中正确的是 A. 电荷在某处不受电场力的作用，则该处的电场强度为零 B. 一小段通电导线在某处不受安培力的作用，则该处磁感应强度一定为零 C. 把一个试探电荷放在电场中某点，它受到的电场力与所带电荷量的比值表示该点电场的强弱 D. 把一小段通电导线放在磁场中某处，它所受的磁场力与该小段通电导线的长度和电流乘积的比值表示该处磁场的强弱 ‎【答案】AC ‎【解析】根据公式F=qE可知，电荷在电场中某处不受电场力的作用，该处的电场强度一定为零，故A正确；一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，‎ 可能导线与磁场方向平行，而磁感应强度不为零，故B错误；根据可知，电场力与所带电荷量的比值表示该点电场的强弱，故C正确；只有当导线中的电流方向与磁场方向垂直时，导线所受的磁场力与该小段通电导线的长度和电流的乘积的比值表示该处磁场的强弱，故D错误。所以AC正确，BD错误。‎ ‎10. 1932年劳伦斯制成了世界上第一台回旋加速度，其原理如图所示。这台加速器由两个铜质D形盒D1、D2构成，其间留有空隙。下列说法正确的是 A. 离子由加速器的边缘进入加速器 B. 离子由加速器的中心附近进入加速器 C. 离子从电场中获得能量 D. 离子从磁场中获得能量 ‎【答案】BC ‎【解析】据回旋加速器的工作原理知，粒子由回旋加速器的中心附近进入加速器，在电场中即D形盒之间被加速获得能量，在磁场中偏转，故AD错误，BC正确．故选BC．‎ 点睛：解决本题的关键知道回旋加速器的工作原理，运用电场加速，磁场偏转，但是最大动能与加速的电压无关，取决于D形盒的半径．‎ ‎11. 如图所示，氕核、氘核、氚核三种粒子从同一位置无初速地飘入电场线水平向右的加速电场E1，之后进入电场线竖直向下的匀强电场E2发生偏转，最后打在屏上。整个装置处于真空中，不计粒子重力及其相互作用，那么 A. 偏转电场E2对三种粒子做功一样多 B. 三种粒子打到屏上时的速度一样大 C. 三种粒子一定打到屏上的同一位置 D. 三种粒子运动到屏上所用时间相同 ‎【答案】AC 点睛：本题考查带电粒子在电场中的偏转，要注意偏转中的运动的合成与分解的正确应用；正确列出对应的表达式，根据表达式再去分析速度、位移及电场力的功．‎ 第II卷 ‎12. 实验小组探究了导体电阻与其影响因素的定量关系后，想测定某金属丝的电阻率。‎ ‎(1)用毫米刻度尺测量金属丝长度为L＝80.00 cm，用螺旋测微器测金属丝的直径如图甲所示，则金属丝的直径d为___________mm；‎ ‎(2)按如图乙所示连接好电路，测量金属丝的电阻R。改变滑动变阻器的阻值，获得六组I、U数据描在如图丙所示的坐标系上。由图可求得金属丝的电阻R＝________Ω，该金属丝的电阻率ρ＝____________Ω·m (保留两位有效数字)。‎ ‎【答案】 (1). (1)1.600　 (2). (2)0.52（0.50-0.54） (3). 1.3×10－6‎ ‎【解析】（1）由图示螺旋测微器可知，其示数为：1.5mm+10.0×0.01mm=1.600mm； （2）根据坐标系内描出的点作出U-I图象如图所示： 金属丝电阻阻值： 金属丝电阻：‎ 电阻率：； 点睛：本题考查了螺旋测微器的示数、求电阻与电阻率问题，螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数直接是螺旋测微器的示数，螺旋测微器需要估读，读数时视线要与刻度线垂直．‎ ‎13. 某实验小组的同学在学校实验室中发现一电学元件，该电学元件上标有“最大电流不超过6 mA，最大电压不超过7 V”，同学们想通过实验描绘出该电学元件的伏安特性曲线，他们设计的一部分电路如图所示，图中定值电阻R＝1 kΩ，用于限流；电流表量程为10 mA，内阻约为5 Ω；电压表(未画出)量程为10 V，内阻约为10 kΩ；电源电动势E为12 V，内阻不计，滑动变阻器阻值0～20 Ω，额定电流1 A。正确接线后，测得的数据如下表：‎ 次数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ ‎8‎ ‎9‎ ‎10‎ U/V ‎0.00‎ ‎3.00‎ ‎6.00‎ ‎6.16‎ ‎6.28‎ ‎6.32‎ ‎6.36‎ ‎6.38‎ ‎6.39‎ ‎6.40‎ I/mA ‎0.00‎ ‎0.00‎ ‎0.00‎ ‎0.06‎ ‎0.50‎ ‎1.00‎ ‎2.00‎ ‎3.00‎ ‎4.00‎ ‎5.00‎ ‎(1)由以上数据分析可知，电压表并联在M与________之间(填“O”或“P”)。‎ ‎(2)将电路图在虚线框中补充完整_________。‎ ‎(3)从表中数据可知，该电学元件的电阻特点是：________________________。‎ ‎【答案】 (1). (1)P (2). (2)如图所示 ‎ (3). (3)当元件两端的电压小于或等于6 V时，元件的电阻非常大，不导电；当元件两端的电压大于6 V时，随着电压的升高元件的电阻变小；‎ ‎【解析】（1）由表中实验数据可知，电学元件电阻最小测量值约为：R=6.4/0.0055Ω≈1163.6Ω，电流表内阻约为5Ω，电压表内阻约为10kΩ，相对来说，元件电阻远大于电流表内阻，电流表应采用内接法，因此电压表应并联在M与P之间．  （2）描绘伏安特性曲线，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，由（2）可知，电流表采用内接法，实验电路图如图所示： （3）由表中实验数据可知，当元件两端的电压小于6V时，电路电流很小，几乎为零，由欧姆定律可知，元件电阻非常大，不导电；当元件两端电压大于6V时，随着电压的升高电流迅速增大，电压与电流的比值减小，电阻变小；‎ 点睛：本题考查了实验器材选择、实验实验电路设计、实验数据分析等问题，确定滑动变阻器与电流表的接法是正确设计实验电路的关键；要掌握握器材选取的方法：精确、安全．‎ 三、本题共4小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式及重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。‎ ‎14. 如图所示，两平行金属导轨间的距离L＝0.40 m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ＝37°，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B＝0.50 T，方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E＝4.5 V、内阻r＝0.50 Ω的直流电源。现把一个质量m＝0.04 kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0＝2.5 Ω，金属导轨电阻不计，g取10 m/s2。已知sin37°＝0.60，cos37°＝0.80，求：‎ ‎(1)通过导体棒的电流；‎ ‎(2)导体棒受到的安培力的大小；‎ ‎(3)导体棒受到的摩擦力大小。‎ ‎【答案】（1）1.5 A（2）0.3 N（3）0.06 N ‎【解析】试题分析：（1）根据闭合电路欧姆定律，有：；‎ ‎（2）导体棒受到的安培力：；‎ ‎（3）将导体棒重力正交分解，，，根据平衡条件：‎ 代入数据得：，方向沿斜面向上 考点：考查了安培力，共点力平衡条件的应用 ‎【名师点睛】解决本题的关键掌握闭合电路欧姆定律，安培力的大小公式，以及会利用共点力平衡去求未知力．‎ ‎15. 如图所示，虚线圆所围区域内有方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。一束电子沿圆形区域的直径方向以速度v射入磁场，电子束经过磁场区后，其运动方向与原入射方向成θ角。设电子质量为m，电荷量为e，不计电子之间相互作用力及所受的重力，求：‎ ‎(1)电子在磁场中运动轨迹的半径R；‎ ‎(2)电子在磁场中运动的时间t；‎ ‎(3)圆形磁场区域的半径r。‎ ‎【答案】（1） （2） （3） ‎ ‎【解析】（1）电子在磁场中受到的洛伦兹力提供电子做匀速圆周运动的向心力即： ‎ 由此可得电子做圆周运动的半径为： （2）如图根据几何关系，可以知道电子在磁场中做圆周运动对圆心转过的角度为：α=θ 则电子在磁场中运动的时间： （3）由题意知，由图根据几何关系知： 得： ‎ ‎16. 如图所示的平面直角坐标系xOy，在第Ⅰ象限内有平行于y轴的匀强电场，方向沿y轴正方向；在第Ⅳ象限的正三角形abc区域内有匀强磁场，方向垂直于xOy平面向里，正三角形边长为L，且ab边与y轴平行。一质量为m、电荷量为q的粒子，从y轴上的P(0，h)点，以大小为v0的速度沿x轴正方向射入电场，通过电场后从x轴上的a(2h,0)点进入第Ⅳ象限，又经过磁场从y轴上的某点进入第Ⅲ象限，且速度与y轴负方向成45°‎ 角，不计粒子所受的重力。求：‎ ‎(1)电场强度E的大小；‎ ‎(2)粒子到达a点时速度的大小和方向；‎ ‎(3)abc区域内磁场的磁感应强度B的最小值 ‎【答案】（1） （2） ，速度方向指向第Ⅳ象限与x轴正方向成45°角。‎ ‎（3） ‎ ‎【解析】试题分析：（1）设粒子在电场中运动的时间为t，‎ 则有x=v0t=2h，‎ qE=ma，‎ 联立以上各式可得；‎ ‎...............‎ 所以，‎ 方向指向第IV象限与x轴正方和成45o角；‎ ‎（3）粒子在磁场中运动时，有，‎ 当粒子从b点射出时，磁场的磁感应强度为最小值，此时有，‎ 所以磁感应强度B的最小值 考点：带电粒子在电场、磁场中的偏转。‎ ‎ ‎ ‎17. 如图所示，在匀强磁场中竖直放置两条足够长的平行导轨，磁场方向与导轨所在平面垂直，磁感应强度大小为B0，导轨上端连接一阻值为R的电阻和开关S，导轨电阻不计，两金属棒a和b的电阻都为R，质量分别为ma＝0.02 kg和mb＝0.01 kg，它们与导轨接触良好，并可沿导轨无摩擦地运动，若将b棒固定，开关S断开，用一竖直向上的恒力F拉a棒，稳定后a棒以v1＝10 m/s的速度向上匀速运动，此时再释放b棒，b棒恰能保持静止。取g＝10 m/s2。‎ ‎(1)求拉力F的大小；‎ ‎(2)若将a棒固定，开关S闭合，让b棒自由下滑，求b棒滑行的最大速度v2；‎ ‎(3)若将a棒和b棒都固定，开关S断开，使磁感应强度从B0随时间均匀增加，经0.1 s后磁感应强度增大到2B0时，a棒受到的安培力大小正好等于a棒的重力，求两棒间的距离。‎ ‎【答案】（1）0.3 N（2）7.5 m/s（3）1 m ‎【解析】(1)a棒做切割磁感线运动，产生的感应电动势为E＝B0Lv1，a棒与b棒构成串联闭合电路，电流强度为I＝‎ a棒、b棒受到的安培力大小为Fa＝ILB0‎ Fb＝ILB0‎ 依题意，对a棒有F＝Fa＋Ga 对b棒有Fb＝Gb 所以F＝Ga＋Gb＝0.3 N ‎(2)a棒固定、开关S闭合后，当b棒以速度v2匀速下滑时，b棒滑行速度最大，b棒做切割磁感线运动，产生的感应电动势为E1＝B0Lv2，等效电路图如图所示。‎ 所以电流为I1＝ ‎ b棒受到的安培力与b棒的重力平衡，有 Gb＝‎ 由(1)问可知Gb＝Fb＝ ‎ 联立可得v2＝7.5 m/s ‎(3)当磁场均匀变化时，产生的感应电动势为E2＝ ‎ 回路中电流为I2＝ ‎ 依题意有Fa2＝2B0I2L＝Ga 代入数据解得h＝1 m 点睛：导体棒在磁场中切割磁感线产生电动势，电路中出现电流，从而有安培力．由于安培力是与速度有关系的力，因此会导致加速度在改变．所以当安培力不变时，则一定处于平衡状态．解决本题的关键就是抓住两棒均处于平衡状态．‎ ‎ ‎