2017-2018学年湖北省孝感市八校高二上学期期末考试物理试题 解析版

2017-2018学年湖北省孝感市八校高二上学期期末考试物理试题 解析版

‎ 湖北省孝感市八校2017—2018学年高二上学期期末考试物理试题 一、选择题(1-7小题单选，8-10小题多选)‎ ‎1. 如图所示，匀强电场场强E=200V/m，A、B两点相距10cm，A、B连线与电场线夹角为，则之值为 ‎ ‎ A. -20V B. 20V C. 10V D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】由图示可知，AB方向与电场线方向间的夹角，BA两点沿电场方向的距离，BA两点间的电势，故选C．‎ ‎【点睛】已知匀强电场的场强为E，A、B两点间的距离为L及AB连线与电场方向的夹角为，根据公式U=Ed，求出两点沿电场方向的距离d，再求解电势差U．‎ ‎2. 图中实线为一簇电场线，虚线是一带电粒子从电场中的A点运动到B点的运动轨迹。粒子只受电场力作用，下列说法正确的是 A. 粒子带正电 B. 粒子在A点的速度大小大于在B点的速度大小 C. 粒f在A点的加速度大小小于在B点的加速度大小 D. 粒了在A点的电势能大于在B点的电势能 ‎【答案】B ‎【解析】试题分析：如图可知，根据曲线弯曲的方向可以判定粒子所受电场力方向与电场强度方向相反，故粒子带负电，所以A错误；由轨迹弯曲的方向说明粒子带负电，所受电场力方向与场强方向相反，根据粒子运动位移知从A至B电场力对粒子做负功，粒子的动能减小，即粒子在A点的速度大于在B点的速度，故B正确；根据电场线的分布的疏密程度表示电场强弱知，电荷在A点所受电场力大，在B点受电场力小，故粒子在A点的加速度大于粒子在B点的加速度，故C正确；由B分析知，从A至B电场力对粒子做负功，粒子的电势能增加，故粒子在A点的电势能小于在B点的电势能，故D错误．故选：B 考点：带电粒子在电场中的运动；电场线.‎ ‎3. 电路中如果电动势为4V的电源在电路上输出2A的电流，下面说法一定正确的是 A. 内、外电阻之和是2Ω B. 外电阻是2Ω C. 电源总功率为8W D. 内、外电阻之差是2Ω ‎【答案】C ‎【解析】若外电路是纯电阻电路，则内、外电阻之和为，若外电路是非纯电阻电路，则内、外电阻之和、之差都无法求出，故AD错误；因为不知道外电阻是纯电阻元件还是非纯电阻元件，故 B错误；根据P=EI=8W，故C正确；选C.‎ ‎4. 如图所示，电源内阻不可忽略。电路中接有一小灯泡和一电动机.小灯泡L上标有“6V，6W”字样，电动机的线圈电阻.若灯泡正常发光时，电源的输出电压为16V，此时 A. 电动机的输入功本为16W B. 电动机的输出功率为10W C. 电动机的热功率为1W D. 整个电路消耗的电功率为16W ‎【答案】C ‎【解析】灯泡正常发光，则电路电流，电动机电压，电动机的输入功率；电动机的热功率，则电动机的输出功率；故AB错误，C正确；电源的输出电压为16V，电源内阻不可忽略，已知电路电流，无法求解电源电动势，无法求出整个电路消耗的电功率，故D错误；选C.‎ ‎【点睛】电动机与灯泡串联，通过它们的电流相等；已知小灯泡额定电压与额定功率，由电功率公式的变形公式求出灯泡正常工作时的电流；由电功率公式分析答题．‎ ‎5. 如图所示电路中，R为某种半导体气敏元件，其阻值随周围环境一氧化碳气体浓度的增大而减小，当一氧化碳气体浓度增大时，下列说法中正确的是 A. 电压表V示数增大 B. 电流表A示数减小 C. 电路的总功率减小 D. 变阻器的取值越大，电压表示数变化越明显 ‎【答案】D ‎【解析】当一氧化碳气体浓度增大时，R减小，总电阻减小，则总电流增大，内电压增大，路端电压减小，可知，通过的电流减小，因此电压表V示数减小，通过变阻器的电流减小，则电流表A示数增大．故AB错误．电路的总功率为 P=EI，E不变，I增大，则P增大，故C错误．变阻器的取值越大，与R并联的阻值越接近R，R对电路的影响越大，则知变阻器的取值越大，电压表示数变化越明显．故D正确．选D．‎ ‎【点睛】当一氧化碳气体浓度增大时，可知R阻值的变化，分析总电阻的变化，由闭合电路欧姆定律分析总电流的变化和路端电压的变化，即可知道两个电表示数的变化．由P=EI分析电路的总功率如何变化．‎ ‎6. 如图所示，有一固定在水平地面上的倾角为θ的光滑斜面，有一根水平放在斜面上的导体棒，长为L，质量为m，通有垂直纸面向外的电流I.空间中存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B.现在释放导体棒，设导体棒受到斜面的支持力为N.则关于导体棒的受力分析定正确的是(重力加速度为g)‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】分析导体棒的受力情况：导体棒在匀强磁场中受到重力mg、安培力F和斜面的支持力N．‎ 由图得，若释放后导体棒仍处于静止状态，则有．若释放后导体棒开始运动，．而与BIL没有直接的关系．故A错误．若释放后导体棒仍处于静止状态，根据平衡条件得；若释放后导体棒开始运动，．故B错误．导体棒释放后，垂直于斜面方向没有位移，受力一定平衡，根据平衡条件一定有：．故C正确．若释放后导体棒仍处于静止状态，根据平衡条件得到，；若释放后导体棒开始运动，．故D错误．选C.‎ ‎【点睛】导体棒在匀强磁场中受到重力、安培力和斜面的支持力，根据导体棒释放后可能的状态分析各力之间的关系．‎ ‎7. 如图所示，一劲度系数较小的金属弹簧处自由状态，当通以图示方向的电流时，弹簧将会发生的变化是 A. 纵向长度收缩，径向膨胀 B. 纵向长度收缩，径向收缩 C. 纵向长度伸长，径向膨胀 D. 纵向长度伸长，径向收縮 ‎【答案】A ‎【解析】当松弛的导体线圈管水平放置放置，通电后线圈间的电流方向相同，所以呈现相互吸引的现象．而同一线圈间的电流方向相反，则体现相互排斥现象．因此通电线圈出现纵向压缩，径向膨胀，故A正确；BCD错误；选A．‎ ‎【点睛】两根通电导线间存在相互作用的磁场力，根据安培定则可确定通电导线周围存在磁场，则另一根通电导线处于磁场中，由左手定则从而确定受到磁场力的方向．进而判定导体线圈会出现什么现象．‎ ‎8. 有一只相细均匀、直径为d、电阻为r的光滑金属圆环水平放置在磁感应强度大小为B、方向整直向下的匀强磁场中，其俯视图如图所示。一根长为d、电阻为的金属棒始终紧贴圆环以速度v匀速平动，当ab棒运动到圆环的直径位置时，下列说法正确的是 A. ab棒两端电压大小为 B. ab棒中的电流大小为 C. ab棒受安培力大小为 D. 外力对ab棒的功率为 ‎【答案】ABD ‎【解析】金属棒始终紧贴圆环以速度v匀速平动，因此产生感应电动势大小为：E=Bdv，由于电阻为的光滑金属半圆环并联后，再与电阻为的金属棒进行串联，根据欧姆定律有：，则ab棒两端电压为为：， ‎ ‎，故AB正确；根据安培力表达式，则有：，故C错误；因棒做匀速直线运动，则有安培力等于外力，所以外力对棒的功率等于安培力做的功率，即为：，故D正确；故选ABD.‎ ‎【点睛】棒在垂直切割磁感线，从而产生感应电动势，出现感应电流，导致棒受到安培阻力作用，由闭合电路欧姆定律可求出棒两端的电压与通过的电流，可根据安培力表达式F=BIL，可求出安培力的大小，最后由外力做功等于安培力做功，从而可求出外力做功的功率．‎ ‎9. 如图所示，一根铝管竖直放置，把一块直径比铝管内径略小的圆柱形强磁铁从铝管上端由静止释放，可以观察到，相比磁铁自由下落，磁铁在铝管中的下落会延缓多。关于磁铁在铝管中下落的过程，下列说法中正确的是 A. 砸铁下落会延缓，主要是因为磁铁与铝管内壁有摩擦 B. 磁铁做匀加速运动，其加速度小于重力加速度g C. 磁铁做加速运动，其加速度逐渐减小 D. 磁铁和铝管会产生热量，其数值等于磁铁机械能的减少量 ‎【答案】CD ‎【解析】磁铁在整个下落过程中，穿过铝管的磁通量发生变化，根据楞次定律的来拒去留原则可知铝管中会产生阻碍磁铁下落的感应电流，故磁铁会延缓下落，A错误；结合法拉第电磁感应定律可知，磁铁运动的速度越快，则感应电流越大，感应电流对磁铁的阻碍作用也越大，所以磁铁将向下做加速度逐渐减小的加速运动．磁铁可能一直向下做加速运动，也可能磁铁先向下做加速运动，最后做匀速直线运动，BC错误；过程中由于感应电流的产生，为了克服挨安培力做功，磁铁和铝管会产生热量，并且产生的热量等于磁铁机械能的减少量，D正确．‎ ‎10. 如图所示，线圈的自感系数较大，开关闭合电路稳定后灯泡正常发光，则下列说法正确的是 A. 开关S闭合，电路稳定后，现突然断开开关S时，灯泡立即熄灭 B. 开关S闭合，电路稳定后，现突然断开开关S时，灯泡慢慢熄灭 C. 开关S原先断开状态，现突然闭合开关S时，灯泡立即变亮 D. 开关S原先断开状态，现突然闭合开关S时，灯泡慢慢变亮 ‎【答案】AD ‎............‎ 考点：自感现象 二、实验题(2小题)‎ ‎11. 如图所示，图1中螺旋测微器的读数为______mm.图2中游标卡尺的读数为________cm.‎ ‎【答案】 (1). 7.100 (2). 10.150‎ ‎【点睛】游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数，不需估读．螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数，在读可动刻度读数时需估读．‎ ‎12. 某同学在用电流表和电压表测电池的电动势和内阻的实验中，实验电路如图1所示，为了防止因电池的内阻可能较小，在调节时造成电流过大，电路中用一个定值电阻起保护作用。除电池、开关和导线外，可供使用的器材还有：‎ a.电流表(量程0.6A、3A)‎ b.电压表(量程3V、15V)‎ c.定值电阻(阻值1Ω、额定功率5W)‎ d.定值电阻(阻值10Ω、额定功率10W)‎ e.滑动变阻器(阻值范围0～10Ω、额定电流2A)‎ f.滑动变阻器(阻值范围0～100Ω、额定电流1A)‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)要正确完成实验，电压表的量程应选择_____V，电流表的量程应选择____A；应选择____Ω的定值电阻，R应选择阻值范围是______Ω的滑动变阻器。‎ ‎(2)测得下列五组数据： 根据数据在图2坐标图上面出U-I图象。_____‎ ‎(3)据画出的图线求出电池电动势_________V，内阻_______Ω。(保留两位有效数字)‎ ‎【答案】 (1). 3 (2). 0.6 (3). 1 (4). 0～10 (5). (6). 2.0（1.9～2.0） (7). 2.0（1.8～2.2）‎ ‎【解析】：（1）一节干电池电动势一般约为1.5V，由此知电压表量程应选择3V；为使滑动变阻器滑动时电表示数有明显变化，应使与电源内阻r尽可能接近，因r较小，则考虑选择定值电阻为 的c；估算电流时，考虑到干电池的内阻一般几欧姆左右，加上保护电阻，最大电流在0.5A左右，所以选量程为0.6A的电流表；滑动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍就好了，取能很好地控制电路中的电流和电压，若取不方便调节．（2）根据描点法可得出对应的图象如图所示：‎ ‎（3）根据闭合电路欧姆定律可知：；故图象与纵坐标的交点为电源的电动势E=2.2V；图象的斜率表示等效内阻，故，则电源内阻.‎ 三、计算题(3小题)‎ ‎13. 如图所示，在第一象限内，有一垂直纸面向里的匀强磁场(磁场足够大)，磁感应强度为B，一对正负电子(正电子是带正电，电子带负电) 先后从。点沿纸面以相同速度v射入磁场中，速度方向与x轴成角，已知电子质量为m。‎ ‎(1)请大致画出电子在磁场中运动的圆弧轨迹，并通过作图标明其运动轨迹的圆心，半径；‎ ‎(2)求电子离开磁场的出射点到O点的距离；‎ ‎(3)求电子与正电子在磁场中运动的时间之比。‎ ‎ ‎ ‎【答案】(1) (2) ；(3)1：2.‎ ‎【解析】试题分析: （1）根据左手定则及洛仑兹力方向必指向圆心的结论，用圆规画出两个圆与两坐标求相交，从而可画出轨迹．（2）由几何关系结合三角函数和半径公式就能求出出射点到O点的距离．（3）由几何关系求了负电子在磁场中偏转的角度，结合周期公式就能求出两电子在磁场中运动的时间之比．‎ ‎（1）负电子在磁场中做顺时针圆周运动，画出运动轨迹如图所示 ‎ ‎（2）对电子，洛仑兹力提供向心力，解得：‎ 由几何关系可以知道：‎ ‎（3）显然负电子在磁场中偏转角，正电子在磁场中偏转角度为， 而正负电子在磁场中做匀速圆周运动的周期是相同的 所以它们在磁场中运动的时间之比：‎ ‎14.‎ ‎ 长为L的平行金属板，板间形成匀强电场，一个带电为+q、质量为m的带电粒子(不计重力)，以初速紧贴上板垂直于电场线方向射入该电场，刚好从下板边缘射出，末速度恰与初速度成30%，如图所示.求：‎ ‎(1)粒子末速度v的大小；‎ ‎(2)匀强电场的场强E的大小；‎ ‎(3)两板间的距离d。‎ ‎ ‎ ‎【答案】(1) ，(2) ，(3)  .‎ ‎【解析】试题分析：（1）粒子在电场中做类平抛运动，水平方向是匀速直线运动，竖直方向是匀加速直线运动，由此可以求得粒子末速度的大小；（2）由竖直方向是匀加速直线运动，根据匀加速运动的速度公式和牛顿第二定律可以求得匀强电场的场强；（3）由匀加速直线运动的规律求得板间距离的大小．‎ ‎（1）粒子在电场中做的是类平抛运动， 由图可得，粒子的末速度为 ‎（2）因为 粒子在板间运动的时间为 垂直于板的速度的大小为 解得：‎ ‎（3）粒子子在竖直方向上做的是匀加速运动，由匀变速运动的规律可得：‎ ‎15. 两根粗糙金属导轨平行固定放置在倾角为的斜面上，导轨底端接有电阻R=8Ω，导轨自身电阻忽略不计.匀强磁场垂直于斜面向上，磁感强度B=0.5T.质量为m=0.1kg，电阻r=2Ω的金属棒ab由静止释放，沿导轨下滑.如图所示，设导轨足够长，导轨宽度L=2m，金属棒ab下滑过程中始终与导轨接触良好，当金属棒下滑h=3m时，速度恰好达到最大速度为v=2m/s，求此过程中电阻R上产生的热量?(g取)‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】试题分析：当金属棒匀速下滑时，速度达到最大，由欧姆定律、法拉第定律和安培力公式推导出安培力表达式，根据平衡条件求出摩擦力．根据能量守恒定律求出电阻上产生的热量．‎ 解：由E=BLv，I=，F=BIL得安培力F=‎ 设金属棒下滑过程所受摩擦力大小为f，则由平衡条件得到 mgsin30°=f+F 联立得f=mgsin30°﹣=0.1×10×0.5﹣=0.3N 在金属棒ab静止释放到速度刚达到最大的过程中，金属棒的重力转化为金属棒的动能、焦耳热和摩擦生热，根据能量守恒定律得 电路中产生的焦耳热为 Q=mgh﹣f﹣‎ 代入解得，Q=1J 则电阻R上产生的热量为 QR=Q=1J=0.8J 答：此过程中电阻上产生的热量是0.8J．‎ ‎【点评】本题是电磁感应与力学知识的综合应用，关键是安培力的分析和计算，它是联系力学与电磁感应的桥梁．‎ ‎ ‎ ‎ ‎