2017-2018学年浙江省诸暨市牌头中学高二上学期期中考试物理试题 解析版

2017-2018学年浙江省诸暨市牌头中学高二上学期期中考试物理试题 解析版

浙江省诸暨市牌头中学2017-2018学年高二上学期期中考试物理试题 一、选择题I（本题共13小题，每小题4分，共52分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分。）‎ ‎1. 在磁场中的同一位置放置一根短直导线，导线的方向与磁场方向垂直。先后在导线中通以不同的电流，导线受到的磁场力也不同，下列表现导线受到的磁场力F与其电流I的关系图象（a、b各代表一组F、I的数据）正确的是 A. A B. B C. C D. D ‎【答案】C ‎【解析】在匀强磁场中，当电流方向与磁场垂直时所受安培力为：F=BIL，由于磁场强度B和导线长度L不变，因此F与I的关系图象为过原点的直线，故ADD错误，C正确．故选C．‎ ‎2. 如图所示，一个带负电的金属圆环绕轴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，‎ A. N极竖直向上 B. N极水平向左 C. N极水平向右 D. N极垂直纸面向里 ‎【答案】B ‎【解析】带负电金属环，如图所示的旋转．则金属环的电流方向与旋转方向相反．再由右手螺旋定则可知金属环磁极的方向：左端N极，右端S极．因此小磁针N极沿轴线向左．故B正确，ACD错误；故选B．‎ 点睛：本题考查右手螺旋定则及磁极间的相互作用，要求能熟练准确的应用右手螺旋定则．注意电流的方向与负电荷的运动方向相反．‎ ‎3.‎ ‎ 赤道上某处有一竖直的避雷针，当带有正电的乌云经过避雷针的上方时，避雷针开始放电，则地磁场对避雷针的作用力方向为 A. 正东 B. 正南 C. 正西 D. 正北 ‎【答案】A ‎【解析】试题分析：地磁场的方向在赤道处从南向北，电流的方向竖直向下，根据左手定则，安培力的方向为向东．‎ 故选A。‎ 考点：左手定则 ‎【名师点睛】解决本题的关键掌握左手定则判断电流方向、磁场方向和安培力方向的关系。‎ ‎4. 有人设计了一种储能装置：在人的腰部固定一块永久磁铁，N极向外；在手臂上固定一个金属线圈，线圈连接着充电电容器。当手不停地前后摆动时，固定在手臂上的线圈能在一个摆动周期内，两次扫过别在腰部的磁铁，从而实现储能。下列说法正确的是 A. 该装置违反物理规律，不可能实现 B. 此装置会使手臂受到阻力而导致人走路变慢 C. 在手摆动的过程中，电容器极板的电性不变 D. 在手摆动的过程中，手臂受到的安培力方向交替变化 ‎【答案】D ‎【解析】在手摆动的过程中，线圈交替的进入或者出离磁场，使穿过线圈的磁通量发生变化，因而会产生感应电流，从而实现储能，该装置符合法拉第电磁感应定律，可能实现，选项A错误；‎ 此装置不会影响人走路的速度，选项B错误；在手摆动的过程中，感应电流的方向不断变化，则电容器极板的电性不断改变，选项C错误；在手摆动的过程中，感应电流的方向不断变化，手臂受到的安培力方向交替变化，选项D正确；故选D.‎ ‎5. 如图所示，固定的水平长直导线中通有向左的电流I，矩形闭合导线框与导线在同一竖直平面内，且一边与导线平行。将线框由静止释放，不计空气阻力，则在线框下落过程中 ‎ A. 穿过线框的磁通量保持不变 B. 线框中感应电流的方向为逆时针 C. 线框所受安培力的合力竖直向上 D. 线框的机械能不断增大 ‎【答案】C ‎【解析】线框在下落过程中，所在磁场减弱，穿过线框的磁感线的条数减小，磁通量减小，故A正确．根据安培定则，电流产生的磁场在导线的下方垂直于纸面向里，下落过程中，因为磁通量随线框下落而减小，根据楞次定律，感应电流的磁场与原磁场方向相同，所以感应电流的方向为顺时针方向，故B错误．由于离导线越远的地方磁场越小，所以线框的上边受到的安培力大于下边受到的安培力，合力的方向向上．故C正确；下落过程中，因为磁通量随线框下落而减小，线框中产生电能，机械能减小．故D错误．故选C.‎ ‎6. 为了测量列车运行的速度和加速度大小，可采用如图甲所示的装置，它由一块安装在列车车头底部的强磁体和埋设在轨道地面的一组线圈及电流测量记录仪组成（测量记录仪未画出）。当列车经过线圈上方时，线圈中产生的电流被记录下来，P、Q为接测量仪器的端口，若俯视轨道平面磁场垂直地面向下，如图乙所示。则在列车经过测量线圈的过程中，流经线圈I的电流方向为 A. 始终逆时针方向 B. 始终顺时针方向 C. 先逆时针，再顺时针方向 D. 先顺时针，再逆时针方向 ‎【答案】C ‎【解析】在列车经过线圈的上方时，由于列车上的磁场的方向向下，所以线圈内的磁通量方向向下，先增大后减小，根据楞次定律可知，线圈中的感应电流的方向为先逆时针，再顺时针方向． 故选C．‎ ‎7. 将直流电源、开关S、电感线圈L（自感系数较大）和灯泡A 连接成如图所示的电路，开始时开关S断开，下列说法正确的是 A. 闭合开关S时，灯泡立即变亮 B. 开关S闭合一段时间后再断开，灯泡逐渐熄灭 C. 开关S闭合一段时间后再断开的瞬间，b点电势高于a点电势 D. 开关S闭合一段时间后再断开的瞬间，a点电势高于b点电势 ‎【答案】C ‎【解析】闭合开关S时，由于通过线圈L的电流逐渐变大，因而在线圈中产生自感电动势阻碍电流的增加，则回路的电流会慢慢增大，则灯泡会逐渐变亮，选项A错误；开关S闭合一段时间后再断开，回路立即断开，则灯泡立即熄灭，选项B错误；开关S闭合一段时间后再断开的瞬间，在线圈L中会产生与原来电流方向相同的自感电动势，线圈相当于电源，则b点电势高于a点电势，选项C正确，D错误；故选C.‎ ‎8. 某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系图象为正弦曲线，如图所示，则该交流电的电动势的有效值和周期分别变为 ‎ ‎ A. 200V，2s B. 400V，4s C. 100V，4s D. 100V，6s ‎【答案】C ‎【解析】由图可知，此交流电的最大值Um=200V，周期为T=4s，则有效值，故选C.‎ ‎9. 如图所示为一理想变压器工作电路图，今欲使变压器的输入功率增大到原来的2倍，在其他条件不变的情况下，可行的办法是 ‎ ‎ A. 原线圈的匝数n1增加到原来的2倍 B. 副线圈的匝数n2增加到原来的2倍 C. 负载电阻的阻值R变为原来的2倍 D. n2和R都变为原来的2倍 ‎【答案】D ‎【解析】原线圈匝数增加使得副线圈电压减小，输出功率减小，输入功率也减小，故A错误；副线圈匝数增加2倍，副线圈电压增大2倍，根据P=，故输出功率增加到原来的4倍，故B错误；负载电阻增大，而电压不变，所以输出功率和输入功率都减小，故C错误；副线圈匝数和负载电阻都增加2倍，副线圈电压增大2倍，根据P=，故输出功率增加到原来的2倍，故D正确；故选D.‎ 点睛：做好本类题目除了利用变压器匝数比和电压比的关系外，还要根据闭合电路的欧姆定律去分析负载变化引起的功率变化，注意理想变压器的输入功率等于输出功率．‎ ‎10. 为清除高压电线上的凌冰，有人设计了这样的融冰思路：利用电流的热效应除冰。若在正常供电时，高压线上送电电压为U，电流为I，热损耗功率为ΔP；除冰时，输电线上的热耗功率需变为9ΔP，则除冰时（认为输电功率和输电线电阻不变）‎ A. 输电电流为3I B. 输电电流为9I C. 输电电压为3U D. 输电电压为9U ‎【答案】A ‎【解析】高压线上的热耗功率为：△P=I2R线；若热耗功率变为9△P，则有：9△P=I′2R线，由两式得I′=3I，所以A正确，B错误．又输送功率不变，由P=UI=U′I′得U′=U/3，所以CD错误．故选A.‎ ‎11. 做简谐运动的弹簧振子多次通过同一位置时，会发生变化的物理量有 A. 位移 B. 速度 C. 加速度 D. 回复力 ‎【答案】B ‎【解析】弹簧振子每次通过某一个相同位置时，相对于平衡位置的位移x相同，根据F=-kx可知，回复力相同；根据a=-可知，其加速度也相同；故ACD错误；由于速度有两种可能的方向，速度不一定相同；故B正确；故选B．‎ ‎12. 如图所示，虚线和实线分别为甲、乙两个弹簧振子做简谐运动的图象，则下列说法正确的是 A. 任意时刻，甲振子的位移都比乙振子的位移大 B. t=0时，甲、乙两振子的振动方向相反 C. 前2s内，甲、乙两振子的加速度均为正值 D. 第2s末，甲的加速度达到其最大值，乙的速度达到其最大值 ‎【答案】B ‎【解析】试题分析：由振动图象能直接读出位移的大小和方向．由切线方向分析速度方向．由简谐运动的特征a=﹣分析加速度．‎ 解：A、简谐运动图象反映了振子的位移与时间的关系，可知，甲振子的位移有时比乙振子的位移大，有时比乙振子的位移小，故A错误．‎ B、根据切线的斜率等于速度，可知，零时刻，甲、乙两振子的振动方向相反，故B错误．‎ C、由a=﹣分析可知，前2秒内乙振子的加速度为正值，甲振子的加速度为负值，故C错误．‎ D、第2秒末甲的位移等于零，通过平衡位置，速度达到其最大，乙的位移达到最大，加速度达到其最大，故D正确．‎ 故选：D．‎ ‎13. 某一物体在某行星表面所受重力是在地球表面时的16倍，在地球上走得很准的摆钟搬到该行星上，分针走一圈所用时间实际是 A. 15min B. 30min C. 3h D. 4h ‎【答案】A ‎【解析】根据在星球表面万有引力等于重力可知：某行星表面受到的万有引力是它在地球表面受到的万有引力的16倍，质量不变，所以该星球的重力加速度g′=16g；根据单摆的周期公式T=2π可知，该星球上单摆的周期是地球上周期的，所以此钟的分针走一整圈所经历的时间实际上是地球上分针走一圈的，即为h=15min；故选A.‎ 二、选择题II（本题共6小题，每小题3分，共18分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得2分，选对但不全的得1分，有选错的得0分）‎ ‎14. 电磁炮是一种理想兵器，它的主要原理如图所示，1982年澳大利亚国立大学成功研制出能把2.2g的弹体（包括金属杆MN的质量）加速到10km/s的电磁炮（常规炮弹的速度大小约为2km/s）。若轨道宽2m，长100m，通过金属杆的电流恒为10A，不计轨道摩擦，则 A. 垂直轨道平面的匀强磁场的磁感应强度大小为55 T B. 垂直轨道平面的匀强磁场的磁感应强度大小为5.5×104T C. 该电磁炮工作时磁场力的最大功率为1.1 ×104kW D. 该电磁炮装置中对磁场方向和电流方向的关系没有要求 ‎【答案】AC ‎..................‎ ‎15. 关于涡流，下列说法中正确的是 A. 真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置 B. 家用电磁炉锅体中的涡流是由恒定磁场产生的 C. 阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动 D. 变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能减小涡流 ‎【答案】ACD ‎【解析】试题分析：用来冶炼合金钢的真空冶炼炉，炉外有线圈，线圈中通入反复变化的电流，炉内的金属中产生涡流，涡流产生的热量使金属熔化，所以A正确；家用电磁炉锅体通的是交流电，交流电产生的是变化的磁场，不是恒定的磁场，故B错误；阻尼摆的铝盘以一定相对速度旋转掠过磁场时在铝盘内会产生感应电动势从而产生感应电流，因铝盘有电阻电流做功，消耗机械能，因此产生阻碍铝盘旋转的阻尼作用，故C正确；用绝缘的硅钢片做铁芯，是为了减小涡流，减小能量损失，所以D正确。‎ 考点：本题考查涡流 ‎16. 有甲、乙、丙三个质量相同的单摆，它们的固有频率分别为f、4f、5f，都在频率4f的同一驱动力作用下做受迫振动，比较这三个单摆 A. 它们的振幅相同 B. 乙的振幅最大 C. 它们的振动频率都是4f D. 甲、乙、丙的振动频率分别为f、4f、5f ‎【答案】BC ‎【解析】受迫振动的频率等于驱动力的频率，当系统的固有频率等于驱动力的频率时，系统达到共振，振幅达最大．则它们的振动频率都是4f，且乙的振幅最大,所以BC正确，AD错误．故选BC．‎ 点睛：本题应明确受迫振动的频率等于驱动力的频率，而当驱动力的频率等于物体的固有频率时，物体的振动最强烈．‎ ‎17. 在“探究电磁感应的产生条件”的实验装置，下列情况中能使电流表指针偏转的是 A. 闭合开关时 B. 断开开关时 C. 闭合开关后拔出线圈A时 D. 断开开关后移动变阻器的滑片P时 ‎【答案】ABC ‎【解析】解：A、闭合开关时，穿过B线圈的磁通量从无到有，磁通量发生变化，产生感应电流，电流表指针发生偏转．故A错误．‎ B、断开开关时，穿过B线圈的磁通量从有到无，磁通量发生变化，产生感应电流，电流表指针发生偏转．故B错误．‎ C、闭合开关后，拔出线圈A时，穿过B线圈的磁通量发生变化，产生感应电流，电流表指针发生偏转．故C错误．‎ D、断开开关后，移动滑动变阻器，穿过线圈B的磁通量始终为零，磁通量不变，不产生感应电流．故D正确．‎ 故选：D．‎ ‎【点评】解决本题的关键知道感应电流的产生条件，即穿过闭合回路的磁通量发生变化．‎ ‎18. 为完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验，除有闭合铁芯的原、副线圈外，还必须要选用的器材是 A. A B. B C. C D. D ‎【答案】BD ‎【解析】为了完成变压器的探究，需要使用交流电源变压，交流电压的多用电表，故选BD．‎ ‎19. 在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中，用匝数na=60匝和nb=120匝的变压器，对应的电压测量数据如表所示。根据测量数据，下列说法正确的是 A. na一定是原线圈 B. nb一定是原线圈 C. na可能是原线圈 D. nb可能是副线圈 ‎【答案】B ‎【解析】根据表中数据可知Ub>Ua，则由Ub:Ua=nb:na，变压器为升压变压器，即nb为输入端，为原线圈，na为输出端，为副线圈，故选B．‎ 三、非选择题（本题共3小题，共30分）‎ ‎20. 如图所示，水平桌面上有一个边长L=1m、电阻R=0.2Ω、质量m=0.2kg的单匝正方形导线框，线框与桌面间的动摩擦因数μ=0.2。一方向竖直向下的均匀磁场的磁感应强度随时间变化规律为B=kt（k=0.2T/s，B、t均为国际单位制），t=0时线框的右半部分恰好处于磁场中，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求： ‎ ‎(1)t=1s时线框中的电流大小和方向；‎ ‎(2)线框开始滑动的时刻和方向；‎ ‎(3)从t=0到线框刚要滑动的时间内，线框中产生的焦耳热。‎ ‎【答案】(1)0.5A，方向adcba（2）4s，方向向左（3）0.2J ‎【解析】（1）由法拉第电磁感应定律可得 ‎ ‎ 方向为adcba（逆时针方向）‎ ‎（2）由平衡知识BIL=μmg 即kt∙IL=μmg 解得t=4s，线框开始滑动的方向向左 ‎（3）Q=I2Rt=0.2J ‎21. 如图所示，在xOy平面的第一象限内有一个方向垂直纸面向外、磁感应强度大小B=0.3T的匀强磁场。一个质量m=1.2×10－9kg、电荷量q=4.0×10－6C的带负电粒子，从x轴上的P点以某一速度（方向沿与x轴正方向成60°角）射入第一象限，并恰好从y轴上的Q点（0，3m）沿x轴负方向射出第一象限。（不计粒子重力）‎ ‎(1)请在答题卷上画出粒子的运动轨迹；‎ ‎(2)求粒子在磁场中运动的速率；‎ ‎(3)求粒子在磁场中运动的时间。‎ ‎ ‎ ‎【答案】（1）（2）2×103m/s（3）2.09×10-3s ‎【解析】（1）粒子运动的轨迹如图；‎ ‎（2）由几何关系可知： ‎ 由 解得 ‎ ‎（3）由 ，‎ 解得 ‎ ‎22. 如图所示，两根光滑的平行金属导轨相距为d，电阻不计，在其左端接有阻值为R的电阻。MN为一根长度也为d、质量为m、电阻为r的金属杆，垂直导轨放置，并与导轨接触良好，整个装置处于方向垂直导轨平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，开始时杆MN处于静止状态。某时刻（t=0）对杆MN施加一个平行导轨方向的水平力F，使之做加速度为a的匀加速直线运动。（导轨足够长）‎ ‎(1)判断M、N两端的电势高低；‎ ‎(2)求t=t1时刻杆MN两端的电压；‎ ‎(3)求水平力F随时间t变化的关系式。‎ ‎【答案】（1）（2）(3) ‎ ‎【解析】（1）由右手定则可知， ‎ ‎（2）t1时刻的速度：v1=at1‎ 感应电动势E1=Bdv1‎ 感应电流 ‎ 杆MN两端的电压 ‎ ‎（3）由牛顿第二定律可得F-BId=ma 其中 ‎ E=Bdv v=at 联立解得 ‎ ‎ ‎