2017-2018学年福建省莆田第一中学高二上学期期末考试物理试题（Word版）

2017-2018学年福建省莆田第一中学高二上学期期末考试物理试题（Word版）

莆田一中 2017～2018 学年上学期期末考试 高二 物理试卷 命题人:谢丽姗 审核人: 欧剑雄 考试时间：100 分钟 满分：100 分 一、选择题（本题共 12 小题，每小题 4 分，共 48 分。在每小题给出的四个选项中，第 1~7 题只有一项符合题目要求，第 8~12 题有多项符合题目要求。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，电源的电动势为 E，内电阻为 r。闭合开关 S，将滑动变阻器的滑片 P 向 b 端移动时，电压表和电流表的示数变化情况是 A.电压表和电流表示数都减小 B.电压表和电流表示数都增大 C.电压表示数减小，电流表示数增大 D.电压表示数增大，电流表示数变小 2.如图所示，带负电的金属环绕轴 OO'以角速度ω匀速旋转，在环左侧轴线上的小磁针 最后平衡时的位置是 A.N 极竖直向上 B.N 极竖直向下 C.N 极沿轴线向左 D.N 极沿轴线向右 3.如图所示，均匀绕制的螺线管水平放置，在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通 电直导线 A，A 与螺线管垂直，A 导线中的电流方向垂直纸面向里，开关 S 闭合，A 受到通电螺线管磁场的作用力的方向是 A.水平向左 B.水平向右 C.竖直向下 D.竖直向上 4.如图所示，M、N 和 P 是以 MN 为直径的半圆弧上的三点，O 为半圆弧的圆心，?MOP ＝60°.在 M、N 处各有一条长直导线垂直穿过纸面，导线中通有大小相等的恒定电流， 方向如图所示，这时 O 点的磁感应强度大小为 B1.若将 M 处长直导线移至 P 处，则 O υ aaa B B 图（甲） A B C D iiii x x x x 图（乙） o o o o 点的磁感应强度大小为 B2，那么 B1 与 B2 之比为 A.2: 3 B. 3 :2 C．1:1 D．1:2 5.如图所示的电路，开关原先闭合，电路处于稳定状态，在某一时刻突然断开开关 S， 则通过电阻 R1 中的电流 I 随时间变化的图线可能是下图中的 6.如图所示，在屏 MN 的上方有磁感应强度为 B 的匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里， P 为屏上的一个小孔，PC 与 MN 垂直，一群质量为 m、带电量为 q 的粒子（不计重 力），以相同的速率 v，从 P 处沿垂直于磁场的方向射入磁场区域．粒子入射方向在 与磁场 B 垂直的平面内，且散开在与 PC 夹角为 的范围内，则在屏 MN 上被粒子打 中区域的长度为 A. Bq v )sin1(m2  B. Bq v )cos1(m2  C. Bq v cosm2 D. Bq vm2 7.如图(甲)所示，一个边长为 a、电阻为 R 的等边三角形线框，在外力作用下，以速度 v 匀速穿过宽均为 a 的两个匀强磁场.这两个磁场的磁感应强度大小均为 B，方向相 反．线框运动方向与底边平行且与磁场边缘垂直．取逆时针方向的电流为正.若从图示 位置开始计时，线框中产生的感应电流 I 与沿运动方向的位移 x 之间的函数图像，图 （乙）中正确的是 8.自然界的电、热和磁等现象都是相互联系的，很多物理学家为寻找它们之间的联系做 出了贡献。下列说法正确的是 A．奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系 B．欧姆发现了欧姆定律，说明了热现象和电现象之间存在联系 C．法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系 D．焦耳发现了电流的热效应，定量得出了电能和热能之间的转换关系 9.间距为 2 m 的无限长光滑金属导轨水平放置，导轨中间分布有磁感应强度为 1 T 的 匀强磁场，磁场边界为正弦曲线，一长为 2 2 m、粗细均匀的导体棒以 1m/s 的速度 匀速向右滑动，如图所示。定值电阻 R 的阻值为 10Ω，导体棒的总电阻为 20Ω，导轨 电阻不计，则下列分析正确的是 A.电流表示数为 20 1 A B.电压表的示数是 0.5V C.导体棒运动到图示虚线 CD 位置时，导体棒的瞬时电流从 C 到 D D.导体棒上消耗的热功率为 0.2W 10.如图所示，一理想变压器的原、副线圈匝数之比为 n1：n2=10：1，电压表和电流表 对电路的影响可忽略不计，原线圈接入电压 u=220 2 sin100πt（v）的交流电源，定 值电阻 R0=10Ω，可变电阻 R'的阻值范围为 0～10Ω，则 A.副线圈中交变电流的频率为 100Hz B.t=0.02s 时，电压表的示数为 22V C.调节可变电阻 R'的阻值时，电流表示数的变化范围为 0.11A～ 0.22A D.当可变电阻阻值为 10Ω时，变压器的输入电功率为 242W 11.用一段横截面半径为 r、电阻率为ρ、密度为 d 的均匀导体材料做成一个半径为 R(r«R) 的圆环．圆环竖直向下落入如图所示的径向磁场中，圆环的圆心始终在 N 极的轴线 上，圆环所在位置的磁感应强度大小均为 B.圆环在加速下落过程中某一时刻的速度 为 v，忽略电感的影响，则 A.圆环因受到了向下的安培力而加速下落 B.此时在圆环中产生了(俯视)顺时针的感应电流 C.此时圆环的加速度 d vBa  2  D.如果径向磁场足够长，则圆环的最大速度 2max B dgv  12.如图甲所示，在倾角为θ的光滑斜面内分布着垂直于斜面的匀强磁场，其磁感应强度 B 随时间变化的规律如图乙所示。质量为 m 的矩形金属框从 t＝0 时刻静止释放，t3 时刻的速度为 v，移动的距离为 L，重力加速度为 g。在金属框下滑的过程中，下列 说法正确的是 A.t1～t3 时间内金属框中的电流方向不变 B.0～t3 时间内金属框做匀加速直线运动 C.0～t3 时间内金属框做加速度逐渐减小 的直线运动 D.0～t3 时间内金属框中产生的焦耳热为 2 2 1sin mvmgL  二、实验题（第 13 题 8 分，第 14 题 8 分） 13. ( 8 分) （1）某实验小组在“测定金属的电阻率”的实验过程中，正确操作获得金属丝的直 径以及电流表、电压表的读数如图所示，则它们的读数依次是________mm、________A、 ________V. （2）已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为 0～10 Ω，电流表内阻约为几欧，电 压表内阻约为 20 kΩ，电源为干电池(不宜在长时间、大功率状况下使用)，电源电动势 E ＝4.5 V，内阻较小．则以下电路图中，________（选填“丁”或“戊”）电路为本次实 验应当采用的最佳电路，但用此最佳电路测量的金属丝电阻仍然会比真实值偏 ________(选填“大”或“小”)。 （3）若已知实验所用的电流表内阻的准确值 RA＝2.0 Ω，那么测量金属丝电阻 Rx 的 最佳电路应是上图中的________（选填“丁”或“戊”）电路．此时测得电流为 I、电压 为 U，则金属丝电阻 Rx＝________(用题中字母代号表示)． 14. ( 8 分) 某同学用伏安法测一节干电池的电动势 E 和内电阻 r，所给的其他器材有： A.电压表 V：0～3～15V． B.电流表 A：0～0.6～3A C.变阻器 R1：（20Ω，1A） D.变阻器 R2：（1000Ω，0.1A） E.电阻箱 R（0～999.9Ω） F.开关和导线若干 （1）实验中电压表应选用的量程为 （填 0～3V 或 0～15V），电流表应选用 的量程为 （填 0～0.6A 或 0～3A），变阻器应选用 （填字母代号 R1 或 R2） （2）根据实验要求在图方框中画出电路图，并补充连接实物电路图； （3） 测出几组电流、电压的数值，并画出图象如图所示，由图象知该电池的电动 势 E= V，内电阻 r= Ω． 三、计算题（第 15 题 8 分，第 16 题 8 分，第 17 题 9 分，第 18 题 11 分。解答应写出 必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。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.（8 分） 如图所示，某小型发电站发电机输出的交流电压为 500 V，输出的电功率为 100 kW， 用总电阻为 10 Ω的输电线向远处送电。为提高输电效率，发电站安装一变压比为 1:20 的升压变压器，到达用户再用降压变压器变为 220 V 供用户使用(两个变压器均为理想变 压器)。对整个送电过程，求： （1）输电线上的电流为多少； （2）降压变压器的变压比为多少； （3）输电线上损失功率占输电功率的百分比。 16.（8 分） 水平面上有电阻不计的 U 形导轨 NMPQ，它们之间的宽度为 L，M 和 P 之间接入 电动势为 E 的电源（不计内阻）。现垂直于导轨搁一根质量为 m、电阻为 R 的金属棒 ab， 并加一个范围足够大的匀强磁场，磁感应强度大小为 B，方向与水平面夹角为 ，且指 向右斜上方，如图所示，求： （1）当 ab 棒静止时，ab 棒受到的支持力和摩擦力各为多少； （2）若 B 的大小和方向均能改变，则要使 ab 棒所受支持力为零，B 的大小至少为 多少； 此时 B 的方向如何。 17．（9 分） 如图所示，某平面内有折线 PAQ 为磁场的分界线，已知?A＝90º，AP＝AQ＝L。在 折线的两侧分布着方向相反，与平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小均为 B。现有一 质量为 m、电荷量为＋q 的粒子从 P 点沿 PQ 方向射出，不计粒子重力。求： （1）若在 P、Q 间外加一与磁场方向垂直的匀强电场，能使速度为 0v 射出的微粒沿 PQ 直线运动到 Q 点，则匀强电场的场强为多大； （2）撤去(1)中的匀强电场，为使微粒从 P 点射出后，途经折线的顶点 A 而到达 Q 点，求初速度v 应满足什么条件； （3）求第(2)问中微粒从 P 点到达 Q 点所用时间的最小值。 ] [] P Q A B v 18.（11 分） 如图所示，两根足够长且平行的光滑金属导轨所在平面与水平面成α＝53°角，导轨 间接一电阻值 R=3Ω的电阻，导轨电阻忽略不计。在两平行虚线间有一与导轨所在平面 垂直的匀强磁场，磁场区域的宽度为 d＝0.5m。导体棒 a 的质量为 m1＝0.1kg、电阻为 R1＝6Ω；导体棒 b 的质量为 m2＝0.2kg、电阻为 R2＝3Ω，它们分别垂直导轨放置并始终 与导轨接触良好。现从图中的 M、N 处同时将 a、b 由静止释放，运动过程中它们都能 匀速穿过磁场区域，且当 a 刚出磁场时 b 正好进入磁场。(sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6，g 取 10m/s2，a、b 电流间的相互作用不计)，求： (1)在 b 穿越磁场的过程中 a、b 两导体棒上产生的热量之比； (2)在 a、b 两导体棒穿过磁场区域的整个过程中，装置上产生的热量； (3)M、N 两点之间的距离。 莆田一中 2017～2018 学年上学期期末考试 高二物理参考答案及评分标准 一、选择题（本题共 12 小题，每小题 4 分，共 48 分。在每小题给出的四个选项中，第 1~7 题只有一项符合题目要求，第 8~12 题有多项符合题目要求。全部选对得 4 分，对而不 全得 2 分。） 题号 1 2 3 4 5 6 答案 A C D A D B 题号 7 8 9 10 11 12 答案 B ACD AB BC BD AB 二、实验题（本题共 2 小题，共 16 分。第 13 题 8 分，第 14 题 8 分） 13. (1)0.999(0.998～1.000 间均可) 0.42 2.23(2.22～2.24 间均可) ( 3 分) (2)丁 小 ( 2 分) (3)戊 ( 1 分) UI－RA ( 2 分) 14.（1）0~3V， 0~0.6A；C ( 3 分)（2）如图；(3 分) （3）1.5；2.5( 2 分) 三、计算题（本题共 4 小题，共 36 分。要求写出必要的文字说明、主要的方程式和重要的 演算步骤，有数值计算的要明确写出数值和单位，只有最终结果的不得分。解答过程必须 在答题纸栏内进行，超出框外无效。） 15.（8 分） 解：（1）根据：U1U2＝n1n2， ……………………………………………………1 分 输电电压：U2＝n2n1·U1＝201 ×500 V＝10000 V， …………………………………1 分 根据 P＝UI，…………………………………………………………………………1 分 输电线上的电流为：I2＝ PU2＝100×10310 000 A＝10 A…………………………………1 分 （2）输电线损失的电压：U 损＝I2R＝10×10 V＝100 V，………………………1 分 所以降压变压器的输入电压为 U3＝U2－U 损＝10 kV－100 V＝9900 V， 降压变压器的输入电压为 9 900 V，输出为 220 V， 所以降压变压器的变压比为：U3U4＝9 900220 ＝49511 ， …………………………1 分 输电线上损失功率为：P 损＝I2 2R＝102×10 W＝1 000 W，………………………1 分 输电线上损失功率为输电功率的：P 损 P ×100%＝ 1 000100×103×100%＝1%……………1 分 16（8 分） 解：（1）回路中电流 ， ……………………………………………………1 分 安培力 ，…………………………………………………………1 分 摩擦力 ………………………………………………………………1 分 支持力 ………………………………………1 分 注：物体受力分析图………………………………………………………………1 分 （2）若 ab 棒受到的支持力为零，摩擦力为零，此时 ab 棒只受重力和安培力， 应满足安培力和重力等大反向，即安培力竖直向上，所以磁场方向水平向右。 由 ，可得此时磁感应强度 ………………………………3 分 17（9 分） 解： (1)由电场力与洛伦兹力平衡得： ，则 ………………2 分 (2)根据运动的对称性，微粒能从 P 点到达 Q 点， 应满足 L=nx，n=1、2、3、…， ………………………………………………1 分 其中 x 为每次偏转圆弧对应的弦长，偏转圆弧对应的圆心角为 或 设圆弧的半径为 R，则有 ……………………………………………1 分 可得： ， ……………………………………………1 分 解得： (n=1，2，3，…) ……………………………………………1 分 (3)当 n 取奇数时，微粒从 P 到 Q 过程中偏转圆弧所对应的圆心角的总和为 则 其中 n=1、3、5、 …………………………………1 分 当 n 取偶数时，微粒从 P 到 Q 过程中偏转圆弧所对应的圆心角的总和为： 则 ，其中 n=2、4、6、 …………………………………1 分 综合以上 n 的两种情况，欲使时间最小，取 n=1 或者 2，此时都有 …1 分 18.（11 分） 解：(1)由焦耳定律得，Q＝I2Rt，得Q1Q2＝ I12R1tI22R2t， …………………………………1 分 又根据串并联关系得，I1＝13I2， ……………………………………………………1 分 代入数据解得：Q1Q2＝29。 …………………………………………………………1 分 (2)设整个过程中装置上产生的热量为 Q 由 Q＝m1gsin α·d＋m2gsin α·d，可解得 Q＝1.2 J。 ………………………3 分 (3)设 a 进入磁场的速度大小为 v1， 此时电路中的总电阻 R 总 1＝ 3×33＋3Ω＝7.5 Ω……………………………………1 分 设 b 进入磁场的速度大小为 v2， 此时电路中的总电阻 R 总 2＝ 6×36＋3Ω＝5 Ω。……………………………………1 分 由 m1gsin α ＝ B2L2v1R 总 1 和 m2gsin α ＝ B2L2v2R 总 2 ， 可 得 v1v2 ＝ m1R 总 1m2R 总 2 ＝ 34………………………1 分 a、b 两导体棒在进入磁场前以相同的加速度做匀加速直线运动， 加速度 a＝gsin α＝8 m/s2。 由 v2＝v1＋a dv1，得 v2＝v1＋8×0.5v1 由以上式子可得 v1 2＝12(m/s)2，v2 2＝169 v1 2 M、N 两点之间的距离Δs＝v222a －v122a ＝ 712 m。 ……………………………………2 分 或解法：根据 a、b 在未进入磁场过程中间距保持不变， a 在磁场中运动的时间与 b 从 a 进入磁场开始到 b 刚达磁场边界的时间相等， 得 又根据v1v2＝34 可得Δs＝ 712 m …………………………………2 分