【物理】北京首师大附中永定分校2019-2020学年高二下学期期中考试试题（解析版）

【物理】北京首师大附中永定分校2019-2020学年高二下学期期中考试试题（解析版）

高二物理 第一部分 选择题（共54分）‎ 一、单项选择题，共18小题，(每小题3分，共54分)。‎ ‎1.下列说法正确的是（　　）‎ A. 线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大 B. 线圈中磁通量越大，线圈中产生的感应电动势一定越大 C. 线圈处在磁场越强的位置，线圈中产生的感应电动势一定越大 D. 线圈中磁通量变化得越快，线圈中产生的感应电动势越大 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】AD．根据法拉第电磁感应定律得，感应电动势与磁通量的变化率成正比，所以线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势不一定越大；线圈中磁通量变化得越快，线圈中产生的感应电动势越大，故D正确，A错误；‎ BC．根据法拉第电磁感应定律得，感应电动势与磁通量的变化率成正比，与磁通量大小，磁场强弱无关，故BC错误。‎ 故选D。‎ ‎2.理想变压器的原、副线圈匝数为n1和n2，电流为I1和I2,电压为U1和U2,功率为P1和P2,下面关系正确的是( )‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】理想变压器中原副线圈的电压满足：；理想变压器中不考虑铜损和铁损，输出功率等于输入功率，即P1=P2，则U1I1=U2I2，即n1I1=n2I2，故选A.‎ ‎3.根据分子动理论，下列关于分子热运动的说法中正确的是（　　）‎ A. 布朗运动就是液体分子的热运动 B. 如图所示，布朗运动图中不规则折线表示的是液体分子的运动轨迹 C. 当分子间的距离变小时，分子间作用力可能减小，也可能增大 D. 当物体的温度改变时，物体分子的平均动能不一定改变 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．布朗运动是悬浮在液体中固体微粒的无规则运动，是由大量液体分子撞击形成的，是液体分子无规则运动的反映，A错误；‎ B．布朗运动图示中不规则折线表示其运动的无规则性（是微粒每隔一段时间位置的连线），并非运动轨迹，B错误；‎ C．要判断分子力与分子之间距离变化关系，首先明确分子之间开始距离与的关系，如若分子之间距离由无穷远开始变小，分子力变化可能是先增大后减小再增大，C正确；‎ D．温度是分子平均动能的标志，物体温度改变，分子平均动能一定改变，故D错误。‎ 故选C。‎ ‎4.在下列几种电流的波形图中，不能表示交变电流的是（　　）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A．图象中电流均为正值，说明电流的方向不随时间而变化，则此电流不是交变电流．故A正确．‎ BCD．这三种电流的大小和方向都随时间做周期性变化，都是交变电流．故BCD错误．‎ ‎5.关于简谐运动的周期，频率，振幅，下列说法中哪些是正确的（　　）‎ A. 振幅是矢量，方向从平衡位置指向最大位移处 B. 周期和频率的乘积是一个常数 C. 振幅增加，周期也必然增加，而频率减小 D. 频率与振幅有关 ‎【答案】B ‎【解析】A．振幅是标量，故A项错误；‎ B．周期和频率的乘积是常数1，故B项正确；‎ CD．简谐运动的周期与振幅无关，简谐运动的频率与振幅无关，故CD两项错误。‎ 故选B。‎ ‎6.当远距离高压输送一定电功率时，输电线上损耗的功率与电路中的（　　）‎ A. 输送电压成正比 B. 输送电压的平方成正比 C. 输电线中的电流成正比 D. 输电线中电流的平方成正比 ‎【答案】D ‎【解析】AB．根据电功率P=IU ①‎ 输电线上损耗的功率∆P=I2R ②‎ 由①②式解得 输电线上损耗的功率与输送电压的平方成反比，故AB错误；‎ CD．根据输电线上损耗的功率∆P=I2R 可知输电线上损耗的功率与输电线中电流的平方成正比，故D正确，C错误。‎ 故选D。‎ ‎7.做简谐运动的物体，当物体的位移为负值时，下面说法正确的是（　　）‎ A. 速度一定为正值，加速度一定为负值 ‎ B. 速度一定为负值，加速度一定为正值 C. 速度不一定为正值，加速度一定为负值 ‎ D. 速度不一定为负值，加速度一定为正值 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】振子的位移为负值时，可知加速度a一定为正，因为振子每次通过同一位置时，速度可能在两种不同的方向，所以速度可正可负。‎ A．A项与上述分析结论不符，故A错误；B．B项与上述分析结论不符，故B错误；‎ C．C项与上述分析结论不符，故C错误；D．D项与上述分析结论相符，故D正确。‎ 故选D。‎ ‎8.在一根张紧的绳上挂着四个单摆，甲丙摆长相等，当甲摆摆动时（　　）‎ A. 乙摆振幅最大 B. 丙摆振幅最大 ‎ C. 丁摆频率最小 D. 乙摆周期最小 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】CD．因为受迫振动的频率与驱动力的频率相等，与本身固有频率无关，由题可知，乙、丙、丁是受迫运动，所以乙、丙、丁的振动频率等于甲的振动频率，所以它们的周期相等，每个单摆按照甲的固有频率振动。故CD错误；‎ AB．甲丙摆长相等，丙摆的固有频率与甲摆的振动频率相同，所以甲、丙会发生共振，因此丙的振幅最大，故B正确，A错误。故选B。‎ ‎9.老师做了一个物理小实验让学生观察：一轻质横杆两侧各固定一金属环，横杆克绕中心点自由转动，老师拿一条形磁铁插向其中一个小环，后又取出插向另一个小环，同学们看到的现象是（ ）‎ A. 磁铁插向左环，横杆发生转动 B. 磁铁插向右环，横杆发生转动 C. 无论磁铁插向左环还是右环，横杆都不发生转动 D. 无论磁铁插向左环还是右环，横杆都发生转动 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】左环没有闭合，在磁铁插入过程中，不产生感应电流，故横杆不发生转动．右环闭合，在磁铁插入过程中，产生感应电流，横杆将发生转动，故B正确，ACD错误．‎ ‎10.如图所示，在e、f间接上交流电源，保持电压最大值不变，使其频率增大，发现各灯的亮度变化情况是：灯1变暗，灯2变亮，灯3不变．则黑箱a、b、c中所接元件可能是 A. a为电阻，b为电容器，c为电感线圈 B. a为电感线圈，b为电容器，c为电阻 C. a为电阻，b为电感线圈，c为电容器 D. a为电容器，b为电感线圈，c为电阻 ‎【答案】B ‎【解析】交流电频率增大，灯1变暗，阻抗变大，说明a是电感线圈；灯2变亮，阻抗变小，说明b是电容器；灯3亮度不变，说明c为电阻．故B正确，ACD错误．故选B ‎11.如右图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示，F>0为斥力，F<0为引力，a、b、c、d为x轴上四个特定的位置．现把乙分子从a处静止释放，则(　)‎ A. 乙分子从a到b做加速运动，由b到c做减速运动 B. 乙分子由a到c做加速运动，到达c时速度最大 C. 乙分子由a到b的过程中，两分子间的分子势能一直增加 D. 乙分子由b到d的过程中，两分子间的分子势能一直增加 ‎【答案】B ‎【解析】从a到c分子间的作用力都表现为引力，所以从a运动到c分子做加速运动，到达c时速度最大，所以A错误B正确．从a到b分子间引力做正功所以势能减小，C错误．从b到c过程中，分子间的引力做正功，势能减小，从c到d分子间斥力做负功，势能增加，所以D错误．‎ ‎12.根据楞次定律可知感应电流磁场一定是：（ ）‎ A. 阻碍引起感应电流的磁通量 B. 与引起感应电流的磁场反向 C. 阻碍引起感应电流的磁通量的变化 D. 与引起感应电流的磁场方向相同 ‎【答案】C ‎【解析】当磁通量增大时，感应电流的磁场与引起感应电流的磁场方向相反，当磁通量减小时，感应电流的磁场与引起感应电流的磁场方向相同；即感应电流的磁场一定是阻碍引起感应电流的磁通量的变化．‎ A. 阻碍引起感应电流的磁通量，与分析不相符，故A项错误；‎ B. 与引起感应电流的磁场反向，与分析不相符，故B项错误；‎ C. 阻碍引起感应电流的磁通量的变化，与分析相符，故C项正确；‎ D. 与引起感应电流的磁场方向相同，与分析不相符，故D项错误．‎ ‎13.一交流电流的图象如图所示，由图可知，下列错误的说法是（　　）‎ ‎ ‎ A. 用电流表测该电流其示数为‎10A B. 该交流电流的频率为100Hz C. 该交流电流通过10Ω电阻时，电阻消耗的电功率为1000W D. 该交流电流瞬时值表达式为i=10sin628t(A)‎ ‎【答案】D ‎【解析】D．由图可知，该交流电流瞬时值表达式 故D错误；‎ A．用电流表测的是有效值，正弦交流电的有效值是 故A正确；‎ B．该交流电流的频率为 故B正确；‎ C．该交流电流通过10Ω电阻时，电阻消耗的电功率为 故C正确。‎ 本题选择错误的，故选D。‎ ‎14.一定质量的理想气体(不考虑气体分子势能），在温度升高的过程中（　　）‎ A. 气体分子的平均动能可能不变 B. 外界一定对气体做功 C. 气体一定从外界吸收热量 D. 气体的内能一定增加 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】AD．理想气体不计分子势能，温度升高，分子平均动能增大，内能一定增加，故D正确，A错误；‎ BC．内能增加，外界可能对气体做功，也可能气体从外界吸收热量，故BC错误。‎ 故选D。‎ ‎15.某交流发电机产生的感应电动势与时间的变化关系如图所示，则感应电动势的有效值和周期分别为（　　）‎ A. ，0.04s B. 100V，4s C. ，4s D. 100V，0.04s ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】由图可知，交流发电机产生的感应电动势的最大值Em=100V，周期T=0.04s，则有效值 A． ，0.04s 与上述计算结论相符，故A正确；‎ B． 100V，4s 与上述计算结论不符，故B错误；‎ C． ，4s 与上述计算结论不符，故C错误；‎ D． 100V，0.04s 与上述计算结论不符，故D错误。‎ 故选A。‎ ‎16.PM2.5是指空气中直径小于2.5微米的悬浮颗粒物，其漂浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面。下列说法中不正确的是 A. 气温越高，PM2.5运动越剧烈 B. PM2.5在空气中的运动属于布朗运动 C. PM2.5在空气中的运动就是分子的热运动 D. 倡导低碳生活有利于减小PM2.5在空气中的浓度 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A.气温越高，空气分子热运动越剧烈，布朗运动越剧烈，故PM2.5运动越剧烈，故A正确；‎ B.布朗运动是固体颗粒的运动，PM2.5在空气中的运动是指空气中直径小于2.5微米的悬浮颗粒物，故B正确；‎ C.PM2.5在空气中的运动是固体颗粒的运动，热运动是指分子的运动，C错误；‎ D.倡导低碳生活减少煤和石油等燃料的使用能有效减小PM2.5在空气中的浓度，故D正确。‎ 本题选错误的，故选：C。‎ ‎17.如图所示，矩形导体线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，沿着OO′方向观察，线圈沿逆时针方向转动。已知匀强磁场的磁感强度为B，线圈匝数为n，ab边的边长为l1，ad边的边长为l2，线圈电阻为R，转动的角速度为w，则当线圈转至图示位置时（　　）‎ A. 线圈中感应电流的方向为abcda ‎ B. 线圈中的感应电动势为2nBl2w C. 电流的功率为 ‎ D. 线圈ad边所受安培力的大小为 ‎【答案】C ‎【解析】A．图示时刻，ad速度方向向里，bc速度方向向外，根据右手定则判断出，线圈中感应电流的方向为adcba，故A错误；‎ B．当线圈转至图示位置时，线圈中的感应电动势为e=Em=nBSω=nBl‎1l2ω 故B错误；‎ C．电流的功率为 故C正确；‎ D．线圈ad边所受安培力的大小为 故D错误。故选C。‎ ‎18.一正弦交流电的电压随时间变化的规律如图所示，由图可知（　　）‎ A. 该交流电的电压瞬时值的表达式为u=100sin(25t)V B. 该交流电的频率为25Hz C. 该交流电的电压的有效值为100V D. 若将该交流电压加在阻值R=100Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率为100W ‎【答案】B ‎【解析】AB．由图可知，该交流电的频率为 所以其表达式为 故B正确，A错误；‎ CD．由图像可知交流电的最大值为100V，因此其有效值为 所以R消耗的功率为 故CD错误。故选B。‎ 第二部分非选择题（46分）‎ 二、实验题（共16分）‎ ‎19.如图所示是三个成功的演示实验，回答下列问题．‎ ‎(1)在实验中，电流表指针偏转的原因是_______________________．‎ ‎(2)电流表指针偏转角跟感应电动势的大小成________关系．‎ ‎(3)第一个成功实验(如图a)中，将条形磁铁从同一高度插入到线圈中同一位置，快速插入和慢速插入有什么量是相同的？__________，什么量是不同的？__________．‎ ‎(4)从三个成功的演示实验可归纳出的结论是：_________________________________．‎ ‎【答案】(1).穿过线圈的磁通量发生变化 (2). 正比 (3). 磁通量的变化量 磁通量的变化率 (4). 只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生 ‎【解析】‎ ‎(1).在实验中，电流表指针偏转的原因是穿过线圈的磁通量发生变化，在线圈中产生了感应电流；‎ ‎(2).感应电动势越大，则感应电流越大，电流表指针偏转角越大，故电流表指针偏转角跟感应电动势的大小成正比关系．‎ ‎(3).第一个成功实验(如图a)中，将条形磁铁从同一高度插入到线圈中同一位置，快速插入和慢速插入磁通量的变化量是相同的，但是由于快插入时间短，故磁通量的变化率较大，故两次磁通量的变化率不同.‎ ‎(4).从三个成功的演示实验可归纳出的结论是：只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生．‎ 三、计算题（写出必要的计算过程，共30分）‎ ‎20.如图所示，电阻r=0.1Ω的导体棒ab在外力作用下沿光滑平行导轨以速度v=‎5m/s向右做匀速运动．导轨的左端c、d间接有定值电阻R=0.4Ω，导轨间距L=‎‎0.4m ‎，导轨电阻不计．整个装置处于磁感应强度B=0.1T的匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面．求：‎ ‎（1）判断a、b两点电流方向及电势的高低；‎ ‎（2）通过R的电流大小；‎ ‎（3）外力做功的功率.‎ ‎【答案】（1）a点电势高于b点电势．（2）‎0.4A（3）0.08W ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎（1）由右手定则判断ab中产生的感应电流方向，即可确定a、b哪一端相当于电源的正极，从而判断电势的高低．‎ ‎（2）ab切割磁感线产生的感应电动势由公式E=BLv，再运用欧姆定律求出回路中的感应电流大小；‎ ‎（2）使导体ab向右匀速运动所需水平拉力必须与安培力平衡，根据安培力公式公式F=BIL求解出安培力大小，由平衡条件得到外力大小，由P=Fv救出外力的功率．或根据外力的功率等于电路中的电功率求解．‎ ‎【详解】（1）由右手定则判断可知，ab中产生的感应电流方向b→a，a端相当于电源的正极，则a点电势高于b点的电势． （2）通过R的电流方向d→c．电流大小为：‎ ‎（3）根据功能关系可知：棒做匀速直线运动，外力的功率等于电路中的电功率，则有：‎ P=I2（R+r）=0.42×（0.4+0.1）W=0.08W ‎【点睛】本题比较简单考查了电磁感应与电路的结合，解决这类问题的关键是正确分析外电路的结构，然后根据有关电学知识求解．‎ ‎21.有一台发电机通过升压和降压变压器给用户供电，已知发电机的输出功率是20kW，端电压为400V，升压变压器原、副线圈的匝数比为n1﹕n2=1﹕5，两变压器之间输电导线的总电阻R=l.0Ω，降压变压器输出电压U4=220V，求：‎ ‎(1)升压变压器的输出电压；‎ ‎(2)输送电能的效率多大；‎ ‎(3)降压变压器的原、副线圈的匝数比n3﹕n4；‎ ‎(4)如果不用变压器，输电导线的热损耗是用变压器时的几倍。‎ ‎【答案】(1)2000V；(2)99.5%；(3)199：22；(4)25‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)升压变压器的输出电压 ‎(2)流过输电线的电流 损失的功率为 P损=I2R=100W 输电线路输送电能的效率 ‎(3)降压变压器原线圈电压 降压变压器的原、副线圈的匝数比 n3﹕n4=U3：U4=199：22‎ ‎(4)如果不用变压器，输电导线的热损耗 如果不用变压器，输电导线的热损耗是用变压器时的倍数 ‎22.如图所示是一个单摆的共振曲线。‎ ‎(1)若单摆所处的环境重力加速度g=，试求此摆的摆长；‎ ‎(2)若将此摆移到高山，共振曲线的峰将怎样移动。‎ ‎【答案】(1)‎6.25m；(2)向左移动 ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)由图可知，当驱动力的频率等于0.2Hz时，单摆的振幅最大，所以摆的固有频率为0.2Hz，固有周期T=5s；根据单摆的周期公式，此摆的摆长 ‎(2)若将此摆移到高山，因重力加速度变小，故固有周期变大，固有频率变小，故共振曲线峰将向左移动。‎ ‎23.如图所示，在磁感应强度B=0.2T的水平匀强磁场中，有一边长为L=‎10cm，匝数N=100匝，电阻r=1.0W的正方形线圈绕垂直于磁感线的OO′轴匀速转动，转速。有一电阻R=9.0W通过电刷与两个导体环接触，R两端接有理想电压表，从线圈通过中性面开始计时，求：‎ ‎(1)感应电动势的瞬时值表达式；‎ ‎(2)电压表的读数及电流的有效值；‎ ‎(3)线圈平面从开始计时到转至与中性面成90°的过程中，通过电阻R的电量。‎ ‎【答案】(1)e=40sin200t（V）；(2)25.5V；；(3)‎‎0.02C ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)依题意角速度为 ω=2πn=200rad/s 电动势的最大值为 Em=NBSω=100×0.2×0.12×200V =40V 从线圈通过中性面开始计时，电动势的瞬时值表达式为 e=Emsinωt=40sin200t（V）‎ ‎(2)电流的有效值 电压表的读数 ‎(3)从图中所示位置转过90°的过程中，磁通量的变化量为 ‎=BS=0.2×0.12 Wb =0.002Wb 通过电阻R的电量