2018-2019学年山西省平遥中学校高二下学期期中考试物理试题 解析版

2018-2019学年山西省平遥中学校高二下学期期中考试物理试题 解析版

平遥中学2018-2019学年度第二学期高二年级期中考试 物理试题（理科）‎ 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分.其中第9--12题为多项选择题，其它为单项选择题.多项选择题全部选对的得4分，选对但不全的得2分，选错或不选的不得分）‎ ‎1.1820年，丹麦物理学家奥斯特发现：把一条导线平行地放在小磁针的正上方附近，当导线中通有电流时，小磁针会发生偏转，如图所示.这个实验现象说明（　 　）‎ A. 电流具有磁效应 B. 电流具有热效应 C. 电流具有化学效应 D. 电流改变了小磁针的磁极 ‎【答案】A ‎【解析】‎ 当导线中有电流时，小磁针会发生偏转，说明电流产生的是磁场，这种现象称为电流的磁效应，故A正确，BCD错误．‎ ‎2.如图所示的电路中，自感线圈的电阻不计、自感系数很大,A、B是完全相同的灯泡．当开关S闭合时，下面所述情况中正确的是（　　 ）‎ A. A比B先亮，然后A熄灭 B. B比A先亮，然后B逐渐变暗 C. A、B一起亮，然后A熄灭 D. A、B一起亮，然后B熄灭 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】闭合开关的瞬间，由于线圈中产生自感电动势将阻碍电流的增大，则B灯先亮，A灯后亮。由于电感器的电阻不计，电路逐渐稳定时，自感电动势减小，通过A的电流逐渐增大，A灯变亮。外电路电流变大时，路端电压U=E-Ir减小，B灯变暗。故B正确，ACD错误。‎ ‎3.如图所示，闭合金属圆环用绝缘细线挂于O点，将圆环拉到磁场外由静止释放，圆环摆动过程经过水平匀强磁场区域，虚线为该磁场的竖直边界，已知磁场区域的宽度大于圆环的直径．若不计空气阻力，则（　　 ）‎ A. 圆环在摆动过程中始终产生感应电流 B. 圆环在摆动过程中，机械能始终守恒 C. 圆环在磁场区域中摆动时，机械能守恒 D. 圆环最终将静止在竖直方向上 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】只有当圆环进入或离开磁场区域时磁通量发生变化，才会产生电流。故A错误。当圆环进入或离开磁场区域时磁通量发生变化，会产生电流，机械能向电能转化，所以机械能不守恒。故B错误。整个圆环进入磁场后，磁通量不发生变化，不产生感应电流，机械能守恒。故C正确。在圆环不断经过磁场，机械能不断损耗过程中圆环越摆越低，最后整个圆环只会在磁场区域来回摆动，因为在此区域内没有磁通量的变化（一直是最大值），所以机械能守恒，即圆环最后的运动状态为在磁场区域来回摆动，而不是静止在平衡位置。故D错误。‎ ‎4.如图所示，将长为2m的导线从正中间折成120°的角，使其所在的平面垂直于磁感应强度为2T的匀强磁场。为使导线中产生20V的感应电动势。则导线切割磁感线的最小速度为（　 　）‎ A. B. 10m/s C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 根据题中“导线从正中间折成…”、“使导线中产生20 V的感应电动势”可知，本题考察动生电动势。根据动生电动势的规律，运用法拉第电磁感应定律、有效长度等知识分析计算。‎ ‎【详解】当折导线切割磁感线的有效长度最长，即以AC来切割时，速度最小，则：，解得：导线切割磁感线的最小速度。故A项正确，BCD三项错误。‎ ‎5.如图所示，用同种材料制成的粗细相同的金属圆环A和B，电阻RA＝2RB；虚线框内有随时间均匀变化的磁场；此磁场在圆环B内时，M、N两点间电势差大小为1.8V，则将该磁场放入A圆环内时，M、N两点间电势差大小为（　 　）‎ A. 2.7V B. 1.8V C. 0.9V D. 0.3V ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A环与B环的电阻之比为2：1， M、N两点间电势差大小为路端电压，为： ；两次磁通量相等，故根据法拉第电磁感应定律公式 得到两次电动势的大小相等；故两次的路段电压之比为U1：U2=RA：RB=2：1，故U2＝U1＝0.9V；故选C。‎ ‎6.在如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为2:1.a、b两端电压与时间的关系如图乙所示，二极管可视为理想二极管，电表均为理想电表，电阻R ‎＝10Ω，则下列说法正确的是（　 　）‎ A. 电压表示数约为6.36V B. 电压表示数约为4.50V C. 电流表示数约为0.90A D. 电路消耗的功率为8.10W ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】根据图（乙）可得，原线圈中电压的有效值为：；则副线圈的电压为：U′=U=9V，根据二极管的特性，设电压表测量的有效值为U有，则有：，解得：，则电压表的示数为6.36V，电流为：，则电流表的示数为0.636A；故BC错误、A正确；电路消耗的功率为：P=I2R=0.6362×10=4.04W，故D错误。‎ ‎7.在光滑水平桌面上有一边长为l的正方形线框abcd，bc边右侧有一等腰直角三角形匀强磁场区域efg，三角形腰长为l，磁感应强度竖直向下，a、b、e、f在同一直线上，其俯视图如图所示,线框从图示位置在水平拉力F作用下向右匀速穿过磁场区，线框中感应电流i-t图象正确的是(以逆时针方向为电流的正方向，时间单位为)(　 )‎ A. ‎ B. ‎ C. ‎ D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】bc边的位置坐标x在0-l过程，根据楞次定律判断可知感应电流方向沿a→b→c→d→a，为正值。线框bc边有效切线长度为L=vt，感应电动势为E=BLv=Bvt•v=Bv2t，感应电流，即感应电流均匀增大。同理，x在l-2l过程，根据楞次定律判断出来感应电流方向沿a→d→c→b→a，为负值，感应电流均匀增大。ACD错误，B正确。‎ ‎8.如图是酒精测试仪的原理图，R0为定值电阻．已知酒精气体传感器的电阻与酒精气体的浓度成反比，如果测试到的酒精气体浓度越大，那么（　 　）‎ A. 传感器的电阻越大 B. 电压表的示数越大 C. 通过传感器的电流越小 D. 电路消耗总功率越小 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】由题意可知，酒精气体传感器的电阻与酒精气体的浓度成反比，酒精气体浓度越大，则酒精气体传感器电阻越小，故A错误；酒精气体浓度越大，传感器电阻越小，传感器分压越小，定值电阻分压越大，电压表示数越大，故B正确；酒精气体浓度越大，传感器电阻越小，电路总电阻越小，电源电动势不变，由欧姆定律可知，电路电流越大，通过传感器的电流越大，故C错误；酒精气体浓度越大，传感器电阻越小，电路电流越大，电源电动势不变，由P=EI可知，电路消耗的总功率越大，故D错误。‎ ‎9.如图所示，矩形导线框abcd处于整直面内，直导线MN与bc边平行且与线框平面共面，并通以向上的电流i，则以下情况能使线框中产生感应电流的是（　 　）‎ A. 线框以直导线MN轴转动 B. 线框沿线框平面向上平移 C. 线框沿线框平面向右平移 D. 线框以ad边为轴转动 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】线框以MN为轴转动时，由于线框距导线的距离没有发生变化，则线框中磁通量也没有随之变化，故没有感应电流产生，故A错误；线框沿线框平面向上平移的过程中穿过线框的磁通量不变，不能产生感应电流，故B错误；由于导线中有恒定的电流，由据导线越远的地方磁场越弱，则穿过线框的磁通量越小，故当线框向右平移时，由于远离导线，穿过线框的磁通量减小，线框中将产生感应电流，故C正确；当线框以ad边为轴转动时，穿过线框的磁通量减小，线框中会产生感应电流，故D正确。‎ ‎10.用如图所示的装置研究光电效应现象，用光子能量为2.5eV的某种光照射到光电管上时，电流表G示数不为零；移动变阻器的触点C，当电压表的示数大于或等于0.7V时，电流表示数为零．以下说法正确的是（　 　）‎ A. 光电管阴极的逸出功为1.8eV B. 电子光电管阴极的逸出功为0.7eV C. 光电子的最大初动能与入射光的频率成线性变化 D. 当电压表示数大于0.7V时，如果把入射光强度增大到一定程度，电流表可能会有示数 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】该装置所加的电压为反向电压，发现当电压表的示数大于或等于0.7V时，电流表示数为0，则知光电管的遏止电压是0.7V，根据动能定理得：-eUc=0-EKm，则光电子的最大初动能为：EKm=0.7eV；根据光电效应方程为：EKm=hγ-W0，得光电管阴极的逸出功 W0=1.8eV．故A正确，B错误。根据光电效应方程为：EKm=hγ-W0，可知，电光电子的最大初动能与入射光的频率成线性关系。故C正确。电压表示数大于0.7V时，如果把入射光的强度增大到一定程度，光电子的最大初动能不变，则电流表仍没有示数。故D错误。‎ ‎11.如图所示，面积为S，匝数为n的线圈内有理想的磁场边界，已知磁感应强度随时间的变化规律为：B＝B0-kt（k＞0且为常数，但未知），当t＝0时磁场方向垂直纸面向里。在磁场方向改变之前，有一带电量为q，质量为m的粒子静止于水平放置的、间距离为d的平行板电容器中间.(重力加速度为g)由此可以判断（　 　）‎ A. 此粒子带负电 B. 磁感应强度的变化率为 C. 当磁场方向改变后，该粒子将向下加速运动 D. 电容器所带电荷量与时间成正比 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 当磁场均匀减小时，根据楞次定律知，上级板带正电，下极板带负电，粒子受重力和电场力处于平衡，知电场力方向向上，粒子带负电．选项A错误；带电粒子受重力和电场力平衡得：mg=q，U=nS，则磁感应强度的变化率为：，选项B正确；当磁场方向改变后，磁场变为向外增加，则产生的感应电动势方向和大小都不变，则该粒子仍静止，选项C错误；电容器所带电荷量Q=CU=，则电容器所带电荷量与时间无关，选项D错误；故选B.‎ ‎12.一质量为m、电阻为r的金属杆ab,以一定的初速度v0从一光滑平行金属导轨底端向上滑行,导轨平面与水平面成30°角,两导轨上端用一电阻R相连,如图所示,磁场垂直斜面向上,导轨的电阻不计,金属杆始终与导轨接触良好,金属杆向上滑行到某一高度之后又返回到底端时的速度大小为v,则金属杆在滑行过程中(　 　)‎ A. 向上滑行与向下滑行的时间相等 B. 向上滑行时电阻R上产生的热量大于向下滑行时电阻R上产生的热量 C. 向上滑行与向下滑行时通过金属杆电荷量相等 D. 向上滑行时金属杆克服安培力做的功小于向下滑行时金属杆克服安培力做的功 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】由于不断产生电能，棒的机械能不断减少，上滑过程与下滑过程经过同一位置时上滑的速度较大，所以上滑阶段的平均速度大于下滑阶段的平均速度，而上滑阶段的位移与下滑阶段的位移大小相等，所以上滑过程的时间比下滑过程短，故A错误。上滑过程中，导体棒经过同一位置安培力较大，所以上滑过程中安培力的平均值较大，克服安培力做功较多，回路产生的总热量较多，则向上滑行时电阻R上产生的热量较多，故B正确，D错误。电量，由于上行与下行过程中磁通量变化量大小相等，故上滑阶段和下滑阶段通过R的电荷量相同，故C正确。‎ 二、填空题(本题共2小题，每空2分，共10分)‎ ‎13.一交流电压随时间变化的图象如图所示，则此交流电的频率是_____Hz，若将该电压加在10μF的电容器上，则电容器的耐压值不应小于_____V；若将该电压加在一阻值为1kΩ的纯电阻用电器上，用电器恰能正常工作，为避免意外事故的发生，电路中保险丝的额定电流不能低于_____A．‎ ‎【答案】 (1). 200 (2). ‎ ‎【解析】‎ 在电路中接入电容器，电容器的耐压值不应小于交流电压的峰值200 V，保险丝的额定电流不能低于交流电的电流有效值，有效值。‎ ‎14.如图将一金属薄片垂直置于磁场B中，在薄片的两个侧面a、b间通以电流I时，另外两侧c、f间产生电势差，这一现象称为霍尔效应．且满足，式中d为薄片的厚度，k为霍尔系数．回答下列问题：‎ ‎ ‎ ‎(1)关于c、f两侧面哪面的电势较高？____（填c或f）‎ ‎(2)其他条件不变，只增加磁感应强度B的大小，霍尔电压Um会怎样变化？____（填增大或减小）‎ ‎【答案】 (1)c；(2)增加 ‎【解析】‎ 试题分析:（1）电流的方向水平向右时，因电子带负电，电子向左定向移动，根据左手定则，电子向f面偏转．f面得到电子带负电，c面失去电子带正电，所以c端的电势高。‎ ‎（2）因为霍尔效应满足Um＝kIB/d，可知，电压与磁感应强度成正比，当其他条件不变，只增加磁感应强度B大小，霍尔电压Um会增大。‎ 考点：霍尔效应及其应用．‎ 三、计算题（本题共4小题，共42分．解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．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)）‎ ‎15.如图所示，一个匝数n＝100的线圈的两端跟R＝99Ω的电阻相连接，置于竖直向下的匀强磁场中，线圈的横截面积S＝0.5m2，电阻r＝1Ω．已知匀强磁场的磁感应强度在△t＝10s内均匀地减小了△B＝20T，求：‎ ‎(1)线圈中产生的感应电动势E；‎ ‎(2)电阻R中通过的电流I．‎ ‎【答案】(1) (2)‎ ‎【解析】‎ 详解】(1) 感应电动势E为：‎ ‎(2) 由闭合电路欧姆定律可得感应电流I大小为：‎ ‎16.如图所示,一小型发电站通过升压变压器B1和降压变压器B2把电能输送给用户(B1和B2都是理想变压器),已知发电机的输出功率为500kW,输出电压为500 V,升压变压器B1原、副线圈的匝数比为1∶10,两变压器间输电导线的总电阻为2Ω,降压变压器B2的输出电压为220V.求：‎ ‎(1)输电导线上损失的功率;‎ ‎(2)降压变压器B2的原、副线圈的匝数之比.‎ ‎【答案】(1) (2) ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)原、副线圈电压比等于匝数比，对升压变压器：即 ‎ 输电线的电流： ‎ 损失的功率：‎ ‎(2)降压变压器的输入电压：U3=U2-I2R=4800V 降压变压器匝数比:‎ ‎17.如图所示，竖直放置的U形光滑导轨宽L＝1m，与一电容器和理想电流表串联。导轨平面有垂直于纸面向外B＝1T的匀强磁场，质量为m＝0.01kg的金属棒ab与导轨接触良好，由静止释放后沿导轨下滑，此过程中电流表的示数恒为I＝0.05A．重力加速度g取10m/s2，不计一切阻力和电阻，求：‎ ‎(1)金属棒ab下滑的加速度大小； ‎ ‎(2)电容器的电容.‎ ‎【答案】(1) (2) ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)导体棒受安培力FA＝BIL＝0.05N 由牛顿第二定律mg-FA＝ma 解得:‎ ‎(2)任意时刻导体切割磁感线产生的感应电动势：E＝BLv 电容器的电量：Q＝CU＝CBLv 联立得到： ‎ 所以:‎ ‎18.如图甲所示,空间存在一有界匀强磁场,磁场的左边界如虚线所示,虚线右侧足够大区域存在磁场,磁场方向竖直向下.在光滑绝缘水平面内有一长方形金属线框,ab边长为l=0.2m,线框质量m=0.1kg、电阻R=0.1Ω,在水平向右的外力F作用下,以初速度v0=1m/s匀加速进入磁场,外力F大小随时间t变化的图线如图乙所示.以线框右边刚进入磁场时开始计时,求：‎ ‎(1)匀强磁场的磁感应强度B;‎ ‎(2)线框进入磁场的过程中,通过线框的电荷量q;‎ ‎(3)若线框进入磁场过程中F做功为WF=0.27J,求在此过程中线框产生的焦耳热Q.‎ ‎【答案】（1）0.5T（2）0.75C（3）0.12J ‎【解析】‎ ‎（1）由F-t图象可知，当线框全部进入磁场后，时，‎ 线框的加速度：，‎ ‎0时刻线框所受的安培力：，‎ 由图示图象可知F=0.3N，由牛顿第二定律得，代入数据解得B=0.5T；‎ ‎（2）线框进入磁场过程通过截面电量，‎ 由法拉第电磁感应定律得，‎ 由闭合电路欧姆定律得，解得电荷量，‎ 由匀变速直线运动得，代入数据解得：x=0.75m，q=0.75C； （3）线框进入磁场过程，由能量守恒定律，代入数据解得Q=0.12J；‎ ‎ ‎