2017-2018学年辽宁省六校协作体高二下学期期中考试物理试题 解析版

2017-2018学年辽宁省六校协作体高二下学期期中考试物理试题 解析版

2017-2018 学年辽宁省六校协作体高二下学期期中考试物理试题 解析版 一.选择题（共 12 小题，每小题 4 分，共 48 分，在每小题给出的四个选项中，1～7 小题只有 一个选项符合题目要求，8～12 小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得 4 分，选不全的 得 2 分，有选错或不答的得 0 分） 1. 如图所示，在竖直平面内有一半径为 R 的光滑半圆轨道 AOB 和条形磁铁，两者的对称轴重 合且在竖直方向上，O 为半圆的最低点，AB 为半圆的水平直径。现让一重为 G 的闭合细金属 环从 B 点由静止释放沿轨道滑下，又沿轨道另一侧上升，若环面始终在半圆平面内，不计空 气阻力的影响，则下列说法正确的是 ( ) A. 环会上升到 A 点 B. 环最终会停在 O 点 C. 环中有感应电流产生 D. 环中产生的总热量为 mgR 【答案】A 【解析】由于条形磁铁与金属圆环在同一平面内，结合条形磁场的磁场分布可知，穿过金属 圆环的磁通量等于零，故圆环在下降过程中没有产生电流，不受安培力的作用，故机械能守 恒，所以金属圆环能上升到原高度，故 A 正确； 故选 A 2. 如图所示，质量为 m 的金属环用线悬挂起来，金属环有一半处于水平且与环面垂直的匀强 磁场中，从某时刻开始，磁感应强度均匀减小，则在磁感应强度均匀减小的过程中，关于线 拉力大小的下列说法中正确的是（　　） A. 小于环重力 mg，并保持恒定 B. 大于环重力 mg，并保持恒定 C. 始终等于环重力 mg D. 大于环重力 mg，并逐渐减小 【答案】D 【解析】磁感应强度均匀减小，穿过回路的磁通量均匀减小，根据法拉第电磁感应定律得知， 回路中产生恒定的电动势，感应电流也恒定不变．由楞次定律可知，感应电流方向：顺时针， 再由左手定则可得，安培力的合力方向竖直向下．则 ab 棒所受的安培力 ，可知安培力 F 均匀减小，且方向向下，金属环 ab 始终保持静止，则拉力大于重力，由于磁感应强度均匀 减小．所以拉力的大小也逐渐减小，则可知，拉力开始时大于重力 mg，并且逐渐减小，D 正 确． 3. 如右图所示是一调压变压器原理图，如将它作为升压变压器使用，则(　　) A. 将交流电源接在 a、b 端，用电器接在 c、d 端 B. 将交流电源接在 c、d 端，用电器接在 a、b 端 C. 将交流电源接在 a、c 端，用电器接在 b、d 端 D. 若要进一步升压，应使 P 逆时针方向旋转 【答案】B 【解析】将交流电源接 a、b 端，用电器接在 c、d 端、为降压变压器，则 A 错误；将交流电 源接 c、d 端，用电器接在 a、b 端原线圈匝数小于副线圈匝数为升压变压器，则 B 正确；交 流电源接在 a、c 端，用电器接在 b、d 端，为 b，d 短接，则 C 错误；使 P 顺时针方向旋转， 匝数比增大，则 D 正确． 4. 如图甲、乙所示的电路中，电阻 R 和自感线圈 L 的电阻值都很小，且小于灯 A 的电阻，接 通 S，使电路达到稳定，灯泡 A 发光，则（　　） A. 在电路甲中，断开 S 后，A 将立即熄灭 B. 在电路甲中，断开 S 后，A 将先变得更亮， 然后逐渐变暗 C. 在电路乙中，断开 S 后，A 将逐渐变暗 D. 在电路乙中，断开 S 后，A 将先变得更亮，然后逐渐变暗 【答案】D 【解析】AB、在电路甲中，断开 S，由于线圈产生自电动势，阻碍电流变小，导致 A 灯的电流 只能逐渐变小，所以 A 灯将逐渐变暗，故 AB 错误； .................. 故选 D。 【点睛】本题是断电自感的原型题，任何断电自感的问题均由此演化而来；要理清断电前、 后瞬间各部分的电流方向和大小情况。 5. 图（甲）为手机及无线充电板．图（乙）为充电原理示意图．充电板接交流电源，对充电 板供电，充电板内的送电线圈可产生交变磁场，从而使手机内的受电线圈产生交变电流，再 经整流电路转变成直流电后对手机电池充电．为方便研究，现将问题做如下简化：设受电线 圈的匝数为 n，面积为 S，若在 t1 到 t2 时间内，磁场垂直于受电线圈平面向上穿过线圈，其 磁感应强度由 B1 均匀增加到 B2．下列说法正确的是（　　） A. c 点的电势高于 d 点的电势 B. 受电线圈中感应电流方向由 d 到 c C. c、d 之间的电势差为 D. c、d 之间的电势差为 【答案】C 【解析】根据楞次定律可知，受电线圈内部产生的感应电流方向俯视为顺时针，受电线圈中 感应电流方向由 c 到 d，所以 c 点的电势低于 d 点的电势，AB 错误；根据法拉第电磁感应定 律可得 c、d 之间的电势差为 ，C 正确 D 错误． 【点睛】题主要是考查了法拉第电磁感应定律和楞次定律；根据楞次定律判断感应电流的方 向的一般步骤是：确定原磁场的方向→原磁场的变化→引起感应电流的磁场的变化→楞次定 律→感应电流的方向． 6. 下列说法正确的是(　　) A. 太阳光通过三棱镜形成彩色光谱,这是光的干涉的结果 B. 用光导纤维传送图像信息,这是光的衍射的应用 C. 眯着眼睛看发光的灯丝时能观察到彩色条纹,这是光的偏振现象 D. 在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时水面下的景物,可使景像清晰 【答案】D 【解析】试题分析：A.太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的色散的结果，A 错 B.用光导纤维束传送图象信息，这是光的全反射的应用，B 错 C.眯着眼睛看发光的灯丝时能观察到彩色条纹，这是光的衍射现象，C 错 D.在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时水面下的景物，可使景像清晰，正确。 考点：光学现象的区分 点评：本题考查了常见的光学现象的区分，要了解常见光学现象的原理和现象。 7. 如图所示,玻璃棱镜的截面为等腰三角形,顶角 a 为 30°。一束光线垂直于 ab 面射入棱镜, 又从 ac 面射出。出射光线与入射光线之间的夹角为 30°,则此棱镜材料的折射率是(　　) A. B. C. D. 【答案】B 【解析】光路图如图所示： 故选 B 点睛：由几何关系求出折射角和入射角,结合折射定律求出棱镜的折射率. 8. 如图，理想变压器原线圈与一交流电源相连，原、副线圈分别接有相同的灯泡 a、b 和 c．已知小灯泡的额定电压为 0.3V，电阻为 30Ω（假设电阻不随温度变化而变化）．闭合开关 S，三个灯泡均能正常发光，下列说法正确的是（　　） A. 原副线圈的匝数比为 2：1 B. 交流电源的电压值为 0.6V C. 断开开关 S，小灯泡 b 可能会烧坏 D. 断开开关 S，小灯泡 a 可能会烧坏 【答案】AC 【解析】因为三个灯泡都正常发光，所以 ，故副线圈中的电流 ，原线圈中的电流为 ，故根据 可得 ，A 正确； 副线圈两端的电压 ，根据 可得原线圈输出电压为 ，故交流电源的有效 电压值为 ，B 错误；如果断开开关 S，副线圈少一个支路，电流减小，根据 可得原线圈中电流也减小，a 灯分压减小，因为 ，故原线圈输出电压增大，即 增 大，根据 可知原线圈两端的电压增大，即 b 两端电压增大，大于额定电压，可能会被烧 坏，C 正确 D 错误； 9. 如图所示,在均匀介质中的一条直线上的两个振源 A、B 相距 6 m,振动频率相等。t0=0 时刻 A、B 开始振动,且都只振动一个周期,振幅相等,A 的振动图象为甲,B 的振动图象为乙。若由 A 向右传播的机械波与由 B 向左传播的机械波在 t1=0.3 s 时恰好相遇,则下列判断正确的是 ( 　　) A. 两列波在 A、B 间的传播速度大小均为 10 m/s B. 两列波的波长都是 2 m C. 在两列波相遇过程中,中点 C 为振动加强点 D. t2=0.75 s 时刻 B 点经过平衡位置且振动方向向下 【答案】AB 【解析】两列波频率相同，在同一种介质中传播的速度相同，则波速 ，A 正 确；由 可知，两波的波长为 ，B 正确；当 A 的波峰（或波谷）传到 C 时，恰好 B 的波谷（或波峰）传到 C 点的振动始终减弱，C 错误； ，B 点的振动情况与 时刻相同，此时处在最大位置处，D 错误． 10. 如图所示，内阻为 r 的线圈面积为 S，共 N 匝，处在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，以角 速度 匀速转动，线圈通过电刷与一个阻值为 R 的电阻连接，V 为理想交流电压表，则下列说 法正确的是( ) A. 以图示位置为计时零点，电流的表达式为 B. 线圈从图示位置开始转过 90°角的过程中，通过线圈导线截面的电量为 C. 电压表的读数是 D. 电阻 R 上消耗的功率为 【答案】CD 【解析】A、线圈在此位置时的电动势的瞬时值表达式： ，所以此时电流的瞬时 值表达式为： ， 故 A 错误； B、根据 ,故 B 错误； C、回路中的最大电压为 ，所以电压表的电压为 ,故 C 正确； D、根据公式 ，故 D 正确； 故选 CD 11. 竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻 R，质量不能忽略的金属棒与两导轨始终 保持垂直并良好接触且无摩擦，棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在匀强磁场中，磁场方 向与导轨平面垂直，棒在竖直向上的恒力 F 作用下匀速上升，以下说法正确的是( 　　) A. 作用在金属棒上各力的合力做功为零 B. 重力做的功等于系统产生的电能 C. 金属棒克服安培力做的功等于电阻 R 上产生的焦耳热 D. 金属棒克服恒力 F 做的功等于电阻 R 上产生的焦耳热 【答案】AC 【解析】金属棒匀速上升，动能的变化量为零，根据动能定理知，作用在金属棒上各力的合 力做功为零，故 A 正确；根据功能关系知，克服安培力做功等于系统产生的电能，等于电阻 R 上产生的焦耳热，金属杆受重力、拉力和向下的安培力作用，重力不等于安培力，则重力做 功不等于系统产生的电能，故 B 错误，C 正确。金属棒克服安培力做的功等于电阻 R 上产生的 焦耳热，由于拉力 F 不等于安培力，则金属棒克服恒力 F 做的功不等于产生的焦耳热，故 D 错误。所以 AC 正确，BD 错误。 12. 如图所示，有界匀强磁场与斜面垂直，质量为 m 的正方形线框静止在倾角为 30°的绝缘 斜面上（位于磁场外），现使线框获得速度 v 向下运动，恰好穿出磁场，线框的边长小于磁场 的宽度，线框与斜面间的动摩擦因数 μ= ，则下列说法正确的是（　 　） A. 线框完全进入磁场后做匀速运动 B. 线框进入磁场的过程中电流做的功大于穿出磁场的过程中电流做的功 C. 线框进入和穿出磁场时，速度平方的变化量与运动距离成正比 D. 线框进入和穿出磁场时，速度变化量与运动时间成正比 【答案】ABC 【解析】设线框的质量为 m，总电阻为 R，边长为 L．重力沿斜面向下的分力为 Gx=mgsin30°= mg，线框滑动过程中受到的摩擦力大小为 f=μmgcos30°= mg，线框完全进入磁场后受到的 安培力为零，所以做匀速运动，故 A 正确；线框进入磁场的过程中的平均电流大于线框离开 磁场过程中的平均电流，进入磁场过程中平均安培力较大，所以线框进入磁场的过程中电流 做的功大于穿出磁场的过程中电流做的功，B 正确；线框进入和穿出磁场时，根据动量定理可 得：BILt=m△v，即： ，解得： ，即速度的变化量与运动距离成正比， 而运动的距离和时间 t 不是线性关系，故 CD 错误．故选 AB． 点睛：对于电磁感应问题研究思路常常有两条：一条从力的角度，重点是分析安培力作用下 导体棒的平衡问题，根据平衡条件列出方程；另一条是能量，分析涉及电磁感应现象中的能 量转化问题，根据动能定理、功能关系等列方程求解． 二、填空题（共 2 小题，共 14 分。13 题每空 3 分，14 题（1）2 分（2）（3）每空 3 分） 13. 用“插针法”测定透明半圆柱玻璃砖的折射率,O 为玻璃截面的圆心,使入射光线跟玻璃砖 平面垂直,如图所示四个图中 P1、P2、P3、P4 是四个学生实验插针的结果。 (1)如图所示四个图中肯定把针插错了位置的是____。 (2)这四个图中可以比较准确地测定折射率的是____。 【答案】 (1). A (2). C 【解析】分别连接 P1、P2 和 P3、P4 用以确定入射光线和出射光线的入射点与折射点，并连接 该两点，可确定出射光线和玻璃砖内部折射光线，如图所示。 由图可知，图 A 把针插错了；图 B 是 r=i=0 的特殊情况，不能测定 n；图 D 入射角太大接近临 界角，使出射光线弱、观察误差大；而图 C 的入射角适中，所以 C 比较准确。 14. (1)在“探究楞次定律”的实验中除需要已知绕向的螺线管、条形磁铁外,还要用到电表。 请从下列电表中选择（____） A．量程为 0~3 V 的电压表 B．量程为 0~3 A 的电流表 C．量程为 0~0.6 A 的电流表 D．零刻度在中间的灵敏电流表 (2)某同学按下列步骤进行实验: ①将已知绕向的螺线管与电表连接; ②设计表格,记录将磁铁 N、S 极插入和抽出过程中引起感应电流的磁场方向、磁通量变化、 感应电流的方向、感应电流的磁场方向; ③分析实验结果,得出结论。 上述实验中,漏掉的实验步骤是______。 丙 (3)图甲为某实验小组利用微电流传感器做验证楞次定律实验时,在计算机屏幕上得到的波形, 横坐标为时间 t,纵坐标为电流 I。根据图线分析知道:将条形磁铁的 N 极插入圆形闭合线圈时 得到图甲内①所示图线。现用该磁铁,如图乙所示,从很远处按原方向沿一圆形线圈的轴线匀 速运动,并穿过线圈向远处而去。图丙中较正确地反映线圈中电流 I 与时间 t 关系的是____。 【答案】 (1). D (2). 查明电流流入电表方向与电表指针偏转方向的关系 (3). B 【解析】（1）由于电流方向会发生变化，所以应该用零刻度在中间的灵敏电流表，故选 D （2）因为本实验时探究“楞次定律”的实验，所以要查明电流流入电表方向与电表指针偏转 方向的关系，从而来确定感应电流方向与原磁通量变化之间的关系。 （3）根据图线分析知道:将条形磁铁的 N 极插入圆形闭合线圈时得到图甲内①所示图线，则 表明穿过线圈 N 极的磁通量增加时，应该形成图①的形状，当磁铁 S 极从很远处按原方向沿 一圆形线圈的轴线匀速运动,并穿过线圈向远处而去，则穿过线圈平面的 S 极的磁通量先增大 后减小，且磁场方向与题中所给的方向恰好相反，所以图像应该是 B，故选 B 本题答案是：(1). D (2). 查明电流流入电表方向与电表指针偏转方向的关系 (3). B 三、论述、计算题（本题共 3 小题，共 30 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. 一列沿 x 轴正方向传播的简谐横波在 t＝0 时的波形如图所示，已知 t＝0.6 s 时，B 点第 三次出现波峰．则这列波的周期是多少？x＝50 cm 处的质点 A 回到平衡位置的最短时间为多 少？ 【答案】T=0.24 s　t=0.1 s 【解析】：由题意得 t＝2 T，解得 T＝0.24 s 由图象可知，λ＝120 cm＝1.2 m，v＝ ＝5 m/s x＝50 cm 处的质点 A 回到平衡位置的最短时间为 t′＝ ＝0.1 s. 16. 如图（a）所示，平行长直金属导轨水平放置，间距 L=0.4m，导轨右端接有阻值 R=1Ω 的 电阻，导体棒垂直放置在导轨上，且接触良好，导体棒及导轨的电阻均不计，导轨间正方形 区域 abcd 内有方向竖直向下的匀强磁场，bd 连线与导轨垂直，长度也为 L，从 0 时刻开始， 磁感应强度 B 的大小随时间 t 变化，规律如图（b）所示；同一时刻，棒从导轨左端开始向右 匀速运动，1s 后刚好进入磁场，若使棒在导轨上始终以速度 v=1m/s 做直线运动，求： （1）棒进入磁场前，回路中的电动势 E； （2）棒在运动过程中受到的最大安培力 F 【答案】(1) (2) 【解析】试题分析：根据法拉第电磁感应定律 求出感应电动势的大小；根据棒切割磁 感线产生的感应电动势公式和欧姆定律求解感应电流，再计算安培力大小． （1）棒进入磁场前，电动势的大小为： ①； 由几何关系得： ②；由题图知 ③； 联立①②③解得：E=0.04V…④ （2）棒在 bd 位置时 E 最大，为： ；此时的电流为： ； 受到的安培力大小为： ，代入得 ，方向向左 17. 如图所示 PQ、MN 为足够长的两平行金属导轨,它们之间连接一个阻值 的电阻;导轨 间距为 L=1m；质量为 m=0.1kg,电阻 r=2Ω,长约 1m 的均匀金属杆水平放置在导轨上,它与导 轨的滑动摩擦因数 ,导轨平面的倾角为 在垂直导轨平面方向有匀强磁场,磁感应强 度为 ,今让金属杆 AB 由静止开始下滑从杆静止开始到杆 AB 恰好匀速运动的过程中经 过杆的电量 ,求: (1)当 AB 下滑速度为 2m/s 时加速度的大小 (2)AB 下滑的最大速度 (3)从静止开始到 AB 匀速运动过程 R 上产生的热量 【答案】（1）1.5m/s2 （2）8m/s （3）0.64J 【解析】(1)取 AB 杆为研究对象其受力如图示建立如图所示坐标系 当 AB 下滑速度为 2m/s 时 代入已知数据得： （2）当加速度等零时，导体棒的速度达到了最大，此时由 结合公式可以求得： （3）金属杆 AB 由静止开始下滑从杆静止开始到杆 AB 恰好匀速运动的过程中经过杆的电量 ,设导体棒运动的位移为 s， 由 解得 s=20m 根据功能关系可得： 则电阻 R 上的热量为 代入数据解得： 本题答案是：（1）1.5m/s2 （2）8m/s （3）0.64J 点睛： (1)对 AB 杆下滑过程中,受力分析,由牛顿第二定律、安培力公式与闭合电路欧姆定律及摩擦 力表达式,列出方程即可求解. (2)当 AB 杆加速度减至为零时,速度达到最大,从而根据方程计算,即可求解. (3)根据法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、电量表达式从而列出面积与电量、电阻及 磁场、杆的长度关系,再由能量守恒关系,即可求解