北京市101中学2020学年高二物理上学期期中试题(1)

北京市101中学2020学年高二物理上学期期中试题(1)

北京市101中学2020学年高二物理上学期期中试题 ‎ 一、单项选择题：本题共10小题，每题3分，共30分。在每小题给出的4个选项中，只有一项是符合题意的，选对的得3分，有选错或不答的得0分。‎ ‎1. 现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计及电键如图1连接。下列说法中正确的是（ ）‎ 图1‎ A. 电键闭合后，线圈A插入或拔出都会引起电流计指针偏转 B. 线圈A插入线圈B中后，电键闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转 C. 电键闭合后，滑动变阻器的滑片P匀速滑动，会使电流计指针静止在中央零刻度 D. 电键闭合后，只有滑动变阻器的滑片P加速滑动，电流计指针才能偏转 ‎2. 如图2所示，一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极之间，铝框可以绕竖直的转轴自由转动。转动手柄使磁铁绕竖直的转轴旋转，观察到铝框会随之转动。对这个实验现象的描述和解释，下列说法中正确的是（ ）‎ 图2‎ A. 铝框的转动方向与蹄形磁铁的转动方向一定是相同的 B. 铝框的转动快慢与蹄形磁铁的转动快慢总是一致的 C. 铝框转动到其平面与磁场方向垂直的位置时，铝框中的感应电流最大 D. 铝框转动到其平面与磁场方向平行的位置时，铝框两个竖直边受到的磁场力均为零 ‎3. 利用所学物理知识，可以初步了解学校IC卡（图3）的工作原理及相关问题。IC卡内部有一个由电感线圈L和电容C构成的LC振荡电路及一个芯片组成，学校的读卡机（刷卡时“嘀”的响一声的机器）向外发射某一特定频率的电磁波。刷卡时，IC卡内的线圈L中产生感应电流，给电容C充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输。下列说法正确的是（ ）‎ 图3‎ A. IC卡内芯片工作所需要的能量来源于卡内的电池 B. 仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时，IC卡才能有效工作 C. 若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，则线圈L不会产生感应电流 D. IC卡只能接收读卡机发射的电磁波，而不能向读卡机传输自身的数据信息 ‎4. 如图4所示，当交流电源的电压为220V，频率为50Hz时，三只灯泡L1、L2、L3亮度相同。若保持交流电源的电压不变，只将其频率改变为100Hz，则（ ）‎ 图4‎ A. L1、L2、L3亮度都比原来亮 B. 只有L1的亮度比原来亮 C. 只有L2的亮度比原来亮 D. 只有L3的亮度比原来亮 ‎5. 物理课上，老师做了一个“神奇”的实验：将‎1m长的铝管竖直放置，一磁性很强的磁铁从上管口由静止释放，观察到磁铁用较长时间才从下管口落出，如图5所示。对于这个实验现象同学们经分析讨论做出相关的判断，你认为正确的是（下落过程中不计空气阻力，磁铁也没有与管壁接触）（ ）‎ 图5‎ A. 如果磁铁的磁性足够强，磁铁会停留在铝管中，永远不落下来 B. 如果磁铁的磁性足够强，磁铁在铝管中运动时间更长，但一定会落下来 C. 磁铁在铝管中运动的过程中，由于不计空气阻力，所以机械能守恒 D. 如果将铝管换成塑料管，磁铁从塑料管中出来也会用较长时间 ‎6.‎ ‎ 如图6所示，洛伦兹力演示仪由励磁线圈、玻璃泡、电子枪等部分组成。励磁线圈是一对彼此平行的共轴的圆形线圈，它能够在两线圈之间产生匀强磁场。玻璃泡内充有稀薄的气体，电子枪在加速电压下发射电子，电子束通过泡内气体时能够显示山电子运动的径迹。若电子枪垂直磁场方向发射电子，给励磁线圈通电后，能看到电子束的径迹呈圆形。若只增大电子枪的加速电压或励磁线圈中的电流，下列说法正确的是（ ）‎ 图6‎ A. 增大电子枪的加速电压，电子束的轨道半径不变 B. 增大电子枪的加速电压，电子束的轨道半径变小 C. 增大励磁线圈中的电流，电子束的轨道半径不变 D. 增大励磁线圈中的电流，电子束的轨道半径变小 ‎7. 如图7所示电路中，L是自感系数足够大的线圈，它的电阻可忽略不计，D1和D2是两个完全相同的小灯泡。将电键K闭合，待灯泡亮度稳定后，再将电键K断开，则下列说法中正确的是（ ）‎ 图7‎ A. K闭合瞬间，两灯同时亮，以后D1变更亮， D2变暗 B. K闭合瞬间，D1先亮，D2后亮，最后两灯亮度一样 C. K断开时，两灯都亮一下再慢慢熄灭 D. K断开时，D2立即熄灭，D1亮一下再慢慢熄灭 ‎8. 一矩形线圈位于一随时间t变化的匀强磁场内，磁场方向垂直线圈所在的平面（纸面）向里，如图8甲所示。磁感应强度B随t的变化规律如图8乙所示。以I表示线圈中的感应电流，以图8甲中线圈上箭头所示方向的电流为正，则图9的I-t图中正确的是（ ）‎ 图8‎ 图9‎ ‎9. 如图10，理想变压器原副线圈匝数之比为4:1。原线圈接入一电压为u=U0sint的交流电源，副线圈接一个R=27.5的负载电阻。若U0=220V，=100（rad/s），则下述结论正确的是（ ）‎ 图10‎ A. 副线圈中电压表的读数为55V B. 副线圈中输出交流电的周期为s C. 原线圈中电流表的读数为‎0.5A D. 原线圈中的输入功率为110W ‎10. 如图11所示，水平面内有一平行金属导轨，导轨光滑且电阻不计。匀强磁场与导轨平面垂直。阻值为R的导体棒垂直于导轨静止放置，且与导轨接触良好。t=0时，将开关S由1掷到2。q、i、v和a分别表示电容器所带的电荷量、棒中的电流、棒的速度和加速度，下列图象正确的是（ ）‎ 图11‎ 图12‎ 二、多项选择题：本题共4小题，每小题3分，共12分。在每小题给出的四个选项中，至少有两个选项正确，全部选对的得3分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。‎ ‎11. 如图13所示，已知一质量为m的带电液滴，经电压U加速后，水平进入互相垂直的匀强电场E和匀强磁场B中，液滴在此空间的竖直平面内做匀速圆周运动，则（ ）‎ 图13‎ A. 液滴在空间受四个力作用 B. 液滴一定带负电 C. 沿垂直纸面向里看，液滴做顺时针的圆周运动 D. 液滴在做匀速圆周运动时机械能守恒 ‎12. 物理课上，教师做了一个“电磁阻尼”的实验：如图14甲所示，AB两摆在通过磁场时，A摆很快停下来，B摆摆动了很长的一段时间。图14乙是致远同学另找器材再来探究此实验的装置：A是由摆片和细杆组成的摆，其摆动平面通过电磁铁的两极之间，当绕在电磁铁上的励磁线圈未通电时，摆片可自由摆动，要经过较长时间才会停下来。当线圈通电时，摆动应当迅速停止。‎ 图14‎ 他连接好电路，经重复试验，均没出现摆动迅速停止的现象。对比老师的演示实验，下列四个选项中，正确的说法是（ ）‎ A. 老师实验中，A摆很快停下来的原因是摆上产生了感应电流 B. 老师实验中，B摆很长时间才停下来的原因是摆上没有产生感应电流 C. 致远同学没有成功的原因可能是所选线圈的匝数过多 D. 致远同学没有成功的原因可能是构成摆的材质是塑料的 ‎13. 法拉第发现了电磁感应现象之后，又发明了世界上第一台发电机——法拉第圆盘发电机，揭开了人类将机械能转化为电能并进行应用的序幕。法拉第圆盘发电机的原理如图15所示，将一个圆形金属盘放置在电磁铁的两个磁极之间，并使盘面与磁感线垂直，盘的边缘附近和中心分别装有与金属盘接触良好的电刷A、B，两电刷与灵敏电流计相连。当金属盘绕中心轴按图示方向转动时，则（ ）‎ 图15‎ A. 电刷B的电势高于电刷A的电势 B. 若减小电刷A、B之间的距离，灵敏电流计的示数将变大 C. 若提高金属盘转速，灵敏电流计的示数将变大 D. 若将滑动变阻器滑动头向左滑，灵敏电流计的示数将变大 ‎14. 如图16所示，一正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO'匀速转动，沿着OO'方向观察，线圈沿逆时针方向转动。已知匀强磁场的磁感应强度为B，线圈匝数为n，边长为l，电阻为R，转动的角速度为。则当线圈转至图示位置时（ ）‎ 图16‎ A. 线圈中感应电流的方向为abcda B. 线圈中的感应电流为 C. 穿过线圈的磁通量为0‎ D. 穿过某匝线圈磁通量的变化率为Bl2‎ 三、实验题：本题共4小题，其中（3）小题每空1分，共10分。‎ ‎15. 某同学想测量一个导体的阻值。‎ ‎（1）他先用多用电表进行初步测量，主要的操作过程分以下几个步骤，请将第④步操作填写完整：‎ ‎①将红、黑表笔分别插入多用电表的“+”、“-”插孔；选择电阻档“×10”；‎ ‎②将红、黑表笔短接，调整调零旋钮调零；‎ ‎③把红、黑表笔分别与导体的两端相接，发现指针的偏转角度过大。‎ ‎④___________________________，重新把红、黑表笔分别与导体的两端相接，读取导体的阻值。‎ ‎（2）采用上述的操作步骤后，多用表的示数如图17所示。则该段导体的电阻测量值为_______。‎ 图17‎ ‎（3）为了比较精确的测量这个导体的电阻值，他采用伏安法继续进行实验测量，现有实验器材如下：‎ A. 电源E（电动势4.0V，内阻0.5）；‎ B. 电压表（0～3～15V，内阻大于3k ）；‎ C. 电流表（0～0.6～‎3A，内阻小于1）；‎ D. 滑动变阻器R1（0～50，‎2.0A）；‎ E. 滑动变阻器R2（0～1750，‎0.3A）；‎ F. 开关S和导线若干。‎ 为减小测量误差，在实验中，滑动变阻器应选用_________（选填“R1”或“R2”）。连接电路时，电压表的量程应选_________V，电流表的量程应选_________A。实验电路应采用图18中的_________（选填“甲”或“乙”）。‎ 图18‎ ‎（4）本次测量产生误差的主要原因是_________。（选填选项前的字母）‎ A. 电流表测量值小于流经Rx的电流值 B. 电流表测量值大于流经Rx的电流值 C. 电压表测量值小于Rx两端的电压值 D. 电压表测量值大于Rx两端的电压值 四、计算题、本题共5小题，共48分。解答要写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。直接写出最后答案的不得分（重力加速度g取‎10m/s2）‎ ‎16. （9分）如图19，不计电阻的U形导轨水平放置，导轨宽l=‎0.5m，左端连接阻值为0.4的电阻R，在导轨上垂直于导轨放一电阻为0.1的导体棒MN，并用水平轻绳通过定滑轮吊着质量为m=‎2.4g的重物，图中L=‎0.8m，开始重物与水平地面接触并处于静止，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感强度B0=0.5T，并且按=0.1（T/s）的规律增大，不计摩擦阻力，（g=‎10m/s2）求：‎ ‎（1）回路电流的大小及方向；‎ ‎（2）MN两端的电势差UMN；‎ ‎（3）至少经过多长时间才能将重物吊离地面?‎ ‎17. （9分）如图20所示，位于竖直平面内的矩形金属线圈，边长Ll=‎0.40m、L2=‎0.25m，其匝数n=100匝，总电阻r=1.0，线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D（集流环）焊接在一起，并通过电刷和R=3.0‎ 的定值电阻相连接。线圈所在空间存在水平向右的匀强磁场，磁感应强度B=1.0T，在外力驱动下线圈绕竖直固定中心轴O1O2匀速转动，角速度=2.0rad/s。求：‎ 图20‎ ‎（1）电阻R两端电压的最大值；‎ ‎（2）从线圈通过中性面（即线圈平面与磁场方向垂直的位置）开始计时，经过周期通过电阻R的电荷量；‎ ‎（3）在线圈转动一周的过程中，整个电路产生的焦耳热。（本问保留3位有效数字）‎ ‎18. （9分）如图21所示，长L=‎1.0m，阻值r=0.3、质量m=‎0.1kg的金属棒CD垂直跨搁在位于水平面的两条平行光滑金属导轨上。导轨间距也是‎1.0 m，与金属棒接触良好，导轨电阻不计，导轨左端接有R=0.5的电阻，量程为0～‎3.0A的电流表串接在一条导轨上，量程为0～1.0V的电压表跨接在R两端。垂直导轨平面的匀强磁场竖直向下，现以向右的恒定外力F使CD向右运动，当其以速度v=‎2m/s匀速滑动时，观察到电路中有一个电表正好满偏，另一个未满偏。问：‎ 图21‎ ‎（1）此时满偏的是什么表?为什么?‎ ‎（2）磁感应强度B的大小；‎ ‎（3）拉动金属棒的外力F的大小。‎ ‎19. （9分）一个小型水力发电站，发电机输出电压U0=250V，内电阻可以忽略不计，最大输出功率为Pm=30kW，它通过总电阻R线=2.8的输电线直接向远处的居民区供电。设居民区所有用电器都是额定电压U用=220V的白炽灯，总功率为P用=22kW，忽略灯丝发光后电阻随温度的变化。‎ ‎（1）当居民区的电灯全部使用时，电灯两端的电压是多少伏?发电机实际输出的电功率多大?‎ ‎（2）若采用高压输电，在发电机端用升压变压器，在用户端用降压变压器，且不计变压器和用户线路的损耗。已知用户变压器的降压比为40：l，当全部用户电灯正常发光时，输电线上损耗的功率多大?‎ ‎20. （12分）‎ ‎（1）如图22所示. 固定于水平面的U形导线框处于竖直向下、磁感应强度为B0的匀强磁场中，导线框两平行导轨间距为l，左端接一电动势为E0、内阻不计的电源。一质量为m、电阻为r的导体棒MN垂直导线框放置并接触良好。闭合开关S，导体棒从静止开始运动。忽略摩擦阻力和导线框的电阻，平行轨道足够长。请分析说明导体棒MN的运动情况，在图23中画出速度v随时间t变化的示意图；并推导证明导体棒达到的最大速度为；‎ ‎ ‎ 图22 图23‎ ‎（2）直流电动机是一种使用直流电的动力装置，是根据通电线圈在磁场中受到安培力的原理制成的。如图24所示是一台最简单的直流电动机模型示意图，固定部分（定子）装了一对磁极，旋转部分（转子）装设圆柱形铁芯，将abcd矩形导线框固定在转子铁芯上，能与转子一起绕轴OO'转动。线框与铁芯是绝缘的，线框通过换向器与直流电源连接。定子与转子之间的空隙很小，可认为磁场沿径向分布，线框无论转到什么位置，它的平面都跟磁感线平行，如图25所示（侧面图）。已知ab、cd杆的质量均为M、长度均为L，其它部分质量不计，线框总电阻为R。电源电动势为E，内阻不计。当闭合开关S，线框由静止开始在磁场中转动，线框所处位置的磁感应强度大小均为B。忽略一切阻力与摩擦。‎ a. 求：闭合开关后，线框转动达到稳定时的速率；‎ b. 当电动机接上负载后，相当于线框受到恒定的阻力，阻力不同电动机的转动速率也不相同。求：ab、cd两根杆的转动速率v多大时，电动机的输出功率P最大。‎ ‎ ‎ 图24 图25‎ 参考答案 一、单项选择题：本题共10小题，每题3分，共30分。在每小题给出的4个选项中，只有一项是符合题意的，选对的得3分，有选错或不答的得0分。‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ ‎8‎ ‎9‎ ‎10‎ A A B B B D D A C D 二、多项选择题：本题共4小题，每小题3分，共12分。在每小题给出的四个选项中，至少有两个选项正确，全部选对的得3分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。‎ ‎11‎ ‎12‎ ‎13‎ ‎14‎ BC AD AC BCD 三、实验题：本题共4小题，其中（3）小题每空1分，共10分。‎ ‎15. （1）将电阻调为“×‎1”‎档 ‎（2）8‎ ‎（3）R1 3v ‎0.6A 甲 ‎（4）B 四、计算题、本题共5小题，共48分。解答要写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。直接写出最后答案的不得分（重力加速度g取‎10m/s2）‎ ‎16. （1）从上向下看顺时针 ‎ ‎ ‎（2）‎ ‎（3）‎ ‎17. （1）‎ 由 ‎ ‎（焦耳）‎ ‎18. （1）满偏 未满偏 ‎（2）由 得 ‎ ‎ 得 ‎（3）由棒匀速运动故 ‎19. （1）‎ ‎ 故 ‎（2）灯正常发光 由 ‎20. （1）S闭合后，MN有电流因此受（右）‎ 而（其中）‎ ‎∴当v↑时在减少，一直减为0后MN匀速直线运动，此时为最大速度，故 ‎（2）a. ∴‎ b. 框匀速率转动 ∴‎ ‎∴‎ 当时 ‎