2017-2018学年江西省南昌市第二中学高二上学期期末考试物理试题（Word版)

2017-2018学年江西省南昌市第二中学高二上学期期末考试物理试题（Word版)

南昌二中2017—2018学年度上学期期末考试 高二物理试卷 命题人：陈 洁 审题人：王小亮 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. 水平固定放置的足够长的U形金属导轨处于竖直向上的匀强磁场中，在导轨上放着金属棒ab，开始时ab棒以水平初速度v0向右运动，最后静止在导轨上，就导轨光滑和粗糙两种情况比较，这个过程 ( ) ‎ A．安培力对ab棒所做的功相等 ‎ B．电流所做的功相等 C．产生的总内能不相等 ‎ D．通过ab棒的电量不相等 ‎2．如图所示，A、B是完全相同的两个小灯泡，L为自感系数很大、电阻可以忽略的带铁芯的线圈(　　)‎ A．电键S闭合瞬间，A、B同时发光，随后A灯变暗，B灯变亮,最后B比A更亮 B．电键S闭合瞬间，B灯亮，A灯不亮 C．断开电键S的瞬间，A、B灯同时熄灭 D．断开电键S的瞬间，B灯立即熄灭，A灯突然闪亮一下再熄灭 ‎3．如图所示为一个圆环形导体，圆心为O，有一个带正电的粒子沿图中的直线从圆环表面匀速飞过，则环中的感应电流的情况是(　　)‎ A．沿逆时针方向 B．沿顺时针方向 C．先沿顺时针方向后沿逆时针方向 D．先沿逆时针方向后沿顺时针方向 ‎4．如图所示，均匀导线制成的半径为R的圆环以速度v匀速进入一磁感应强度大小为B的匀强磁场．当圆环运动到图示位置(∠aOb＝90°)时，a、b两点的电势差为(　　)‎ A. BRv　　　　 B. BRv ‎ C. BRv D. BRv ‎5. 如图，均匀磁场中有一由半圆弧及其直径构成的导线框，半圆直径与磁场边缘重合；磁场方向垂直于半圆面（纸面）向里，磁感应强度大小为B0.使该线框从静止开始绕过圆心O ‎、垂直于半圆面的轴以角速度ω匀速转动半周，在线框中产生感应电流。现使线框保持图中所示位置，磁感应强度大小随时间线性变化。为了产生与线框转动半周过程中同样大小的电流，磁感应强度随时间的变化率的大小应为( )‎ A． B． C． D． ‎ ‎6. 如图所示，磁场垂直于纸面向外，磁场的磁感应强度随水平向右的x轴按B＝B0＋kx(B0、k为常量)的规律均匀增大．位于纸面内的正方形导线框abcd处于磁场中，在外力作用下始终保持dc边与x轴平行向右匀速运动．若规定电流沿a→b→c→d→a的方向为正方向，则从t＝0到t＝t1的时间间隔内，下列关于该导线框中产生的电流i随时间t变化的图象，正确的是( )‎ i t t1‎ O D C i t t1‎ O i t t1‎ O B i t t1‎ O A ‎7. 如图所示．绕在铁芯上的线圈与电源、滑动变阻器和开关组成闭合回路．在铁芯的右端套有一个表面绝缘的铜环A．不计铁芯和铜环A之间的摩擦．则下列情况中铜环A会向右运动的是( )‎ A．线圈中通以恒定的电流 B．通电时．使滑动变阻器的滑片P向右匀速移动 C．通电时．使滑动变阻器的滑片P向左加速移动 ‎ D．将开关突然断开的瞬间 ‎8. 在一小型交流发电机中，矩形金属线圈abcd的面积为S，匝数为n，线圈总电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω匀速转动（如图甲所示），产生的感应电动势e随时间t的变化关系如图乙所示，矩形线圈与阻值为R的电阻构成闭合电路，下列说法中正确的是（　　）‎ A. 从t1到t3这段时间穿过线圈磁通量的变化量为零 B. 从t3到t4这段时间通过电阻R的电荷量为 C. t4时刻穿过线圈的磁通量变化率大小为E0‎ D. t2时刻电阻R的发热功率为 ‎9. 如图所示，等腰直角三角形OPQ区域内存在着垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为Ｂ，磁场区域的OP边在轴上且长为L．纸面内一边长为L的单匝闭合正方形导线框（线框电阻为Ｒ）的一条边在轴上，且线框在外力作用下沿轴正方向以恒定的速度穿过磁场区域，在=0时该线框恰好位于图中所示的位置。现规定顺时针方向为导线框中感应电流的正方向，则下列说法正确的有：( ) ‎ A．在０～时间内线框中有正向电流，在～时间内线框中有负向电流 B．在～时间内流经线框某处横截面的电量为 C．在～时间内线框中最大电流为 D．０～时间内线框中电流的平均值不等于有效值 ‎10. 半径为r 带缺口的刚性金属圆环在纸面上固定放置，在圆环的缺口两端引出两根导线，分别与两块垂直于纸面固定放置的平行金属板连接，两板间距为d，如图甲所示，有一变化的磁场垂直于纸面，规定垂直纸面向里的方向为正，变化规律如图乙所示。在t＝0时刻平行板之间的中心位置有一电荷量为＋q的粒子由静止释放，粒子的重力不计，平行板电容器的充、放电时间不计，取上板的电势为零。粒子始终未打中极板，则以下说法中正确的是（ ）‎ A．第2s内上极板为正极 B．第2s末粒子回到了原来位置 C．第2s末两极板之间的电场强度大小为 (V/m)‎ D．第4s末粒子的电势能为 (J)‎ ‎11．如图所示，两端与定值电阻相连的光滑平行金属导轨倾斜放置，其中R1=R2=2R，导轨电阻不计，导轨宽度为L，匀强磁场垂直穿过导轨平面，磁感应强度为B。导体棒ab的电阻为R，垂直导轨放置，与导轨接触良好。释放后，导体棒ab沿导轨向下滑动，某时刻流过R2的电流为I，在此时刻( )‎ A．重力的功率为‎6l2R B．金属杆ab消耗的热功率为‎4l2R C．导体棒的速度大小为 D．导体棒受到的安培力的大小为2BIL ‎12．如图所示，竖直平面内有足够长、不计电阻的两组平行光滑金属导轨，宽度均为L，上方连接一个阻值为R的定值电阻，虚线下方的区域内存在磁感应强度为B的匀强磁场。两根完全相同的金属杆1和2靠在导轨上，金属杆长度与导轨宽度相等且与导轨接触良好、电阻均为r、质量均为m；将金属杆l固定在磁场的上边缘，且仍在磁场内，金属杆2从磁场边界上方h0处由静止释放，进入磁场后恰好做匀速运动。现将金属杆2从离开磁场边界h（h< ho）处由静止释放，在金属杆2进入磁场的同时，由静止释放金属杆1，下列说法正确的是（ ）‎ A．两金属杆向下运动时，流过电阻R的电流方向为a→b B．回路中感应电动势的最大值为 C．磁场中金属杆l与金属杆2所受的安培力大小、方向均相同 D．金属杆l与2的速度之差为 二、实验题（16分）‎ ‎13．（6分）利用如图所示的方式验证碰撞中的动量守恒,竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道下端与水平桌面相切,先将小滑块A从圆弧轨道的最高点无初速度释放,测量出滑块在水平桌面滑行的距离x1(图甲)；然后将小滑块B放在圆弧轨道的最低点,再将A从圆弧轨道的最高点无初速度释放，A与B碰撞后结合为一个整体，测量出整体沿桌面滑动的距离x2(图乙).圆弧轨道的半径为R，A和B完全相同,重力加速度为g.‎ ‎(1)滑块A运动到圆弧轨道最低点时的速度v= (用R和g表示)；‎ ‎(2)滑块与桌面的动摩擦因数μ= (用R和x1表示)；‎ ‎(3)若x1和x2的比值= ，则验证了A和B的碰撞动量守恒.‎ ‎14．（10分）为了测一个自感系数很大的线圈L的直流电阻RL，实验室提供以下器材：‎ ‎（A）待测线圈L（阻值约为2Ω，额定电流‎3A）‎ ‎（B）电流表A1（量程0.6A，内阻r1=1Ω）（C）电流表A2（量程3.0A，内阻r2约为0.2Ω）‎ ‎（D）滑动变阻器R1（0～l0Ω） （E）滑动变阻器R2（0～lkΩ） ‎ ‎（F）定值电阻R3=10Ω （G）定值电阻R4=100Ω ‎ ‎（H）电源（电动势E约为9V，内阻很小）（I）单刀单掷开关两只S1、S2，导线若干．‎ 要求实验时，改变滑动变阻器的阻值，在尽可能大的范围内测得多组Al表和A2表的读数I1、I2，然后利用给出的I2-I1图象（如乙图所示），求出线圈的电阻RL的准确值．‎ ‎①实验中定值电阻应选用 3，滑动变阻器应选用 。（填写器材前面的序号，如：A、B、C等，直接写器材名称或符号均不得分）‎ ‎②请你画完图甲方框中的实验电路图。 ③实验结束时应先断开开关 。‎ ‎④由I2-I1图象，求得线圈的直流电阻RL= 。‎ 三、计算题（46分）‎ ‎15、（10分）如图所示，水平放置的三条光滑平行金属导轨a，b，c，相距均为d＝‎1m，导轨ac间横跨一质量为m＝‎1kg的金属棒MN，棒与导轨始终良好接触．棒的电阻r＝2Ω，导轨的电阻忽略不计．在导轨bc间接一电阻为R＝2Ω的灯泡，导轨ac间接一理想伏特表．整个装置放在磁感应强度B＝2T匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下．现对棒MN施加一水平向右的拉力F，使棒从静止开始运动，试求：‎ ‎（1）若施加的水平恒力F＝8N，则金属棒达到稳定时速度为多少？‎ ‎（2）若施加的水平外力功率恒定，棒达到稳定时速度为‎1.5m/s，则此时电压表的读数为多少？‎V F M N L B a b c d d ‎16.（12‎ 分）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；‎ ‎17、（12分） 如图所示，粗糙斜面的倾角θ=37°，半径r=‎0.5m的圆形区域内存在着垂直于斜面向下的匀强磁场。一个匝数n=10匝的刚性正方形线框abcd，通过松弛的柔软导线与一个额定功率P=1.25W的小灯泡A相连，圆形磁场的一条直径恰好过线框bc边。已知线框质量m=‎2kg，总电阻R0=1.25，边长L>2r，与斜面间的动摩擦因数=0.5。从t=0时起，磁场的磁感应强度按B=2－t(T)的规律变化。开始时线框静止在斜面上，在线框运动前，灯泡始终正常发光。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取‎10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求： ‎ ‎⑴线框不动时，回路中的感应电动势E；‎ θ a b c d B A ‎⑵小灯泡正常发光时的电阻R；‎ ‎⑶线框保持不动的时间内，小灯泡产生的热量Q。‎ ‎18、（12分）如图所示，C1D1E‎1F1和C2D2E‎2F2是距离为L的相同光滑导轨，C1D1和E‎1F1为两段四分之一的圆弧，半径分别为r1＝8r和r2＝r.在水平矩形D1E1E2D2内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度为B.导体棒P、Q的长度均为L，质量均为m，电阻均为R，其余电阻不计，Q停在图中位置，现将P从轨道最高点无初速度释放，则：‎ ‎(1)求导体棒P进入磁场瞬间，回路中的电流的大小和方向(顺时针或逆时针)；‎ ‎(2)若P、Q不会在轨道上发生碰撞，棒Q到达E1E2瞬间，恰能脱离轨道飞出，求导体棒P离开轨道瞬间的速度；‎ ‎(3)若P、Q不会在轨道上发生碰撞，且两者到达E1E2瞬间，均能脱离轨道飞出，求回路中产生热量的范围.‎ 南昌二中2017—2018学年度上学期期末考试 高二物理试卷参考答案 ‎ 题号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ ‎8m‎]‎ ‎9‎ ‎10‎ ‎11‎ ‎12‎ 答案 D D C B C A C BD BD ACD BD BC 一、选择题 二、实验题 ‎13．（1） （2） （3）‎ ‎14．(1)F , D（2）如图所示; ‎ ‎ (3); (4)2.2Ω. ‎ 三、计算题 ‎15、【解析】(1)当时，金属棒速度达到稳定，设稳定时速度为 由： ‎ ‎ 解得：‎ ‎ (2)设电压表的读数为，则有：根据欧姆定律得： ‎ ‎ 解得：‎ ‎16.【答案】（1）；（2）；‎ ‎【解析】（1）由图像可知，当线框全部进入磁场后，线框的加速度：‎ ‎0时刻线框所受的安培力：，且：‎ 由牛顿第二定律：解得：‎ ‎（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:电量：‎ 由匀变速直线运动得： 代入上式，解得：‎ ‎17.【解析】⑴由法拉第电磁感应定律： ‎ 得：‎ ‎⑵小灯泡正常发光，有： 由闭合电路欧姆定律，有：‎ mg f N F安 即有： 代入数据解得：‎ ‎⑶对线框bc边处于磁场中的部分受力分析如图，‎ 当线框恰好要运动时，磁场的磁感应强度大小为B，‎ 由力的平衡条件有： ‎ 由上解得线框刚要运动时，磁场的磁感应强度大小：‎ 线框在斜面上可保持静止的时间：‎ 小灯泡产生的热量：‎ ‎18解析　(1)导体棒P由C‎1C2下滑到D1D2，根据机械能守恒定律：mgr1＝mv，vD＝4 导体棒P到达D1D2瞬间：E＝BLvD 回路中的电流I＝＝方向逆时针 ‎(2)棒Q到达E1E2瞬间，恰能脱离轨道飞出，此时对Q：mg＝，vQ＝ 设导体棒P离开轨道瞬间的速度为vP，根据动量守恒定律：mvD＝mvP＋mvQ 代入数据得，vP＝3 ‎(3)由(2)知，若导体棒Q恰能在到达E1E2瞬间飞离轨道，P也必能在该处飞离轨道.根据能量守恒，回路中产生的热量：Q1＝mv－mv－mv＝3mgr 若导体棒Q与P能达到共速v，回路中产生的热量最多，则根据动量守恒：‎ mvD＝(m＋m)v，v＝2 回路中产生的热量：Q2＝mv－(m＋m)v2＝4mgr 综上所述，回路中产生热量的范围是3mgr≤Q≤4mgr. ‎