2017-2018学年江西省吉安市高二下学期期末考试物理试题 解析版

2017-2018学年江西省吉安市高二下学期期末考试物理试题 解析版

江西省吉安市2018-2018学年高二下学期期末教学质量检测 物理试题 一、选择题 ‎1. 中国宋代科学家沈括在公元1086年写的《梦溪笔谈》中最早记载了“方家(术士)以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也”。进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布如图所示，结合上述材料，下列说法正确的是 A. 在地磁场的作用下小磁针静止时指南的磁极叫北极，指北的磁极叫南极 B. 对垂直射问地球表面宇宙射线中的高能带电粒子，在南、北极所受阻挡作用最弱，赤道附近最强 C. 形成地磁场的原因可能是带正电的地球自转引起的 D. 由于地磁场的影响，在奥斯特发现电流磁效应的实验中，通电导线应相对水平地面竖直放置 ‎【答案】B ‎【解析】地球内部存在磁场，地磁南极在地理北极附近；所以在地磁场的作用下小磁针静止时指南的磁极叫南极，指北的磁极叫北极，选项A错误；在地球的南北极地磁的方向与几乎地面垂直，对垂直射向地球表面宇宙射线中的高能带电粒子，在南、北极所受阻挡作用最弱，赤道附近的磁场方向与地面平行，则高能粒子所受的磁场力最大，选项B正确；地球自转方向自西向东，地球的南极是地磁场的北极，由安培定则判断可能地球是带负电的，故C错误；在奥斯特发现电流磁效应的实验中，若通电导线相对水平地面竖直放置，地磁场方向与导线电流的方向垂直，则根据安培定则可知，地磁场对实验的影响较大，故在进行奥斯特实验时，通电导线南北放置时实验现象最明显，故D错误；故选B.‎ ‎2. 如图所示，在匀强磁场中固定一根与磁场方向垂直的通电直导线，匀强磁场的磁感应强度为B=1T,在导线外，以导线截面的中心为圆心的圆周上有a、b、c、d四个点。已知d点的磁感应强度为，方向斜向右上方，并与B的夹角为45°，则下列说法正确的是 A. a点的磁感应强度为零 B. b点的磁感应强度与d点相同 C. c点的磁感应强度为零 D. 直导线中的电流方向垂直纸面向里 ‎【答案】C ‎【解析】根据d点的磁感应强度为，方向斜向右上方，并与B的夹角为45°，可知通电直导线在d点产生的磁场的磁感应强度为1T，方向竖直向上，由此可判断通电直导线中电流垂直纸面向外；通电直导线在a点的磁场强度为1T,方向水平向右，由磁场叠加可知，a点的磁感应强度为2T，选项AD错误；同理可求得b点的磁感应强度大小为T，方向与B成450角沿斜向下方，即b点的磁感应强度与d点大小相同，方向不同，选项B错误；通电直导线在c点的磁场强度为1T,方向水平向左，由磁场叠加可知，c点的磁感应强度为0，选项C正确；故选C.‎ 叠加：本题考查安培定则和平行四边形定则，空间任意一点的磁感应强度都通电导线产生的磁场和匀强磁场的叠加，而叠加时 满足平行四边形法则．‎ ‎3. 如图甲所示，A、B为两个相同的导体线圈，它们共轴并靠近放置。A线圈中通有乙图所示的交变电流，下列说法正确的是(规定从左往右看顺时针方向为正)‎ A. 0~t1时间内，B线圈中的感应电流沿顺时针方向 B. t2时刻，B线圈中没有感应电流 C. t2时刻，A、B线圈之间存在相互吸引力 D. 0~t1和t3~t4时间内，B线圈中的感应电流方向相同 ‎【答案】D ‎【解析】在0到t1时间内，线圈A电流方向顺时针且大小增大，所以根据右手螺旋定则可判定穿过线圈B方向向左的磁通量大小增大，由楞次定律可知，线圈B的电流方向逆时针方向，故A错误；在t2时刻，线圈A中的电流为零，而磁通量的变化率是最大的，所以线圈B感应电流也是最大，但由于A中电流为零，故A、B间的相互作用力为零，故BC错误；在t3到t4时间内，线圈A电流方向逆时针且大小减小，所以根据右手螺旋定则可判定穿过线圈B方向向右的磁通量大小减小，由楞次定律可知，线圈B的电流方向逆时针方向，与0~t1时间内B线圈中的感应电流方向相同，选项D正确；故选D.‎ 叠加：解决本题的关键掌握安培定则、楞次定律以及法拉第电磁感应定律等知识，知道感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化；电流为零时，电流变化率最大，感应电动势最大． ‎ ‎4. 导轨水平固定在竖直向下，磁感应强度为B的匀强磁场中，导轨左端接有电阻R，导轨上垂直放置一根金属棒(与导轨接触良好)，导轨和金属棒电阻不计。现给金属棒施加一水平向右的恒定拉力，使金属棒沿导轨由静止开始向右加速运动，最终匀速运动。当恒定拉力的大小变为原来的k倍时，则金属棒最终匀速运动时的速度大小和拉力的功率分别变为原来的 A. k倍，k倍 B. k2倍，k倍 C. k倍，k2倍 D. k2倍，k2倍 ‎【答案】C ‎【解析】当导体棒匀速运动时，有：F=BIL=，解得匀速运动的速度为：v=，当拉力变为原来的k倍，则速度变为原来的k倍，拉力的功率为：P=Fv=，当拉力变为原来的k倍，则功率变为原来的k2倍，故C正确，ABD错误。故选C。‎ ‎5. 如图所示，空间内存在半径为r的圆形匀强磁场区域，磁感应强度大小为B。在磁场边界上有一粒子源S，粒子源以相同的速率V沿纸面向磁场中各个方向发射比荷为的带电粒子，不计粒子重力，则这些粒子在磁场中运动的最长时间为 A. B. C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】粒子做圆周运动的轨道半径为，在磁场中运动时间最长的粒子轨迹对应的弦长最长，由几何关系可知，最大弦长为2r，此时所对应的圆心角为600，则运动最长时间为，故选C. ‎ ‎6. 如图所示，一个匝数为100匝内阻不计的矩形线圈在匀强磁场中绕其垂直于磁感线的转轴匀速转动，转动周期为0.02s，矩形线圈通过滑环与理想变压器相连，原副线圈匝数比为1:2，副线圈所接电阻R=2Ω，电表均为理想交流电表。当线圈平面与磁场方向平行时开始计时，电阻R上消耗的功率为8W，下列说法正确的是 A. t=0时刻，电压表的示数为 B. 电流表的示数为4A C. 穿过线圈的磁通量的变化率为 D. 线圈中感应电动势的瞬时值表达式为 ‎【答案】BC ‎【解析】变压器次级电压值为，则变压器初级电压：，则t=0时刻，电压表的示数为2V，选项A错误；电流表的示数为，选项B正确；矩形闭合导线框ABCD在磁场中转动，产生的交流电的最大值为：Em=U1=2V，，则线圈中感应电动势的表达式为e=2cos（100πt）V，故D错误；是电动势的瞬时值为E=V，根据，解得穿过线圈的磁通量的变化率为，选项C正确；故选BC. 点睛：掌握住理想变压器的电压、电流及功率之间的关系，掌握感应电动势最大值的求法，理解有效值与最大值的关系；求解瞬时值表达式时要注意线圈转动的起始位置．‎ ‎7. 如图所示，为研究某种射线装置的示意图。射线源发出的射线以一定的初速度沿直线射到荧光屏上的中央O点，出现一个亮点。在板间加上垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场后，射线在板间做半径为r的圆周运动，然后打在荧光屏的P点。若在板间再加上一个竖直向下电场强度为E的匀强电场，亮点又恰好回到O点，由此可知该射线粒子射线源 A. 带正电 B. 初速度为 C. 荷质比为 D. 荷质比为 ‎【答案】AD ‎【解析】粒子在向里的磁场中向上偏转，根据左手定则可知，粒子带正电，选项A正确；粒子在磁场中：；在电磁正交场中：，联立解得，选项D正确，BC错误；故选AD. ‎ ‎8. 如图所示，光滑斜面PMNQ的倾角为θ=30°，斜面上放置一矩形导体线框abcd，其中ab边长L1=0.5m，bc边长为L2，线框质量m=1kg、电阻R=0.4Ω，有界匀强磁场的磁感应强度为B=2T，方向垂直于斜面向上，ef为磁场的边界，且ef//MN。导体框在沿斜面向上且与斜面平行的恒力F=10N作用下从静止开始运动，其ab边始终保持与底边MN平行。已知导线框刚进入磁场时做匀速运动，且进入过程中通过导线框某一截面的电荷量q=0.5C，则下列判断正确的是 A. 导线框进入磁场时的速度为2m/s B. 导线框bc边长为L2=0.1m C. 导线框开始运动时ab边到磁场边界ef的距离为0.4m D. 导线框进入磁场的过程中产生的热量为1J ‎【答案】ACD ‎【解析】导线框刚进入磁场时做匀速运动，则，解得v=2m/s；根据，解得L2=0.2m，选项B错误；线圈在磁场外运动的加速度：，则导线框开始运动时ab边到磁场边界ef的距离为，选项C正确；导线框进入磁场的过程中产生的热量为 ‎，选项D正确；故选ACD. ‎ 点睛：此题关键是搞清线圈进入磁场的过程的受力情况以及能量转化情况；并且要记住一些经验公式，例如安培力的公式以及电量的公式等. ‎ 二、非选择题 ‎9. 现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、线圈B、电流计(零刻线在正中位置)及开关如图所示连接在一起，在开关闭合、线圈A在线圈B中的情况下，某同学发现当他将滑动变阻器的滑片P向左滑动时，电流计指针向右偏转，由此可以推断：如果将线圈A从线圈B中抽出时，电流表指针________。当开关由断开状态突然闭合，电流表指针将___________。(均选填“右偏”或“左偏”)‎ ‎【答案】 (1). 右偏 (2). 左偏 ‎【解析】当他将滑动变阻器的滑片P向左滑动时，电阻变大，电路中电流减小，穿过B的磁通量减小，产生的感应电流使电流计指针向右偏转，由此可以推断：如果将线圈A从线圈B中抽出时，穿过B的磁通量也是减小，产生的感应电流使电流计指针也向右偏转。当开关由断开状态突然闭合，电流变大，穿过B的磁通量变大，产生的感应电流使电流计指针向左偏转. ‎ ‎10. 如图所示，理想变压器的原线图接在的正弦交流电源上，副线圈接有一理想二极管(正向电阻为零，反向电阻为无穷大)和一阻值为R=10Ω的电阻，已知原副线圈的匝数比为10:1.则二极管的耐压值为_______V，变压器的输入功率为_________W.(结果都取整数)‎ ‎【答案】 (1). 31 (2). 24‎ 点睛：此题关键是知道二极管的特性：单向导电性，电阻只有一半时间中有电流流过，所以消耗的功率也等于没有二极管时功率的一半；二极管的耐压值等于交流电的最大值.‎ ‎11. 图甲为在温度为10℃左右的环境中工作的某自动恒温箱的原理简图。‎ 箱内的电阻R1=20kΩ，R2=10kΩ，R3=40kΩ，Rt为热敏电阻，它的电阻随温度变化的图线如图乙所示.当a、b端电压Uab<0时，电压鉴别器会令开关S接通，恒温箱内的电热丝发热，使箱内的温度升高；当Uab> 0时，电压鉴别器会使S断开，停止加热，则恒温箱内的温度保持在__________℃.‎ ‎【答案】35‎ ‎【解析】ab间的电压等于电阻R1、R3或R2、Rt的电压之差，当即Rt=20kΩ时，Uab=0，此时t=35℃。‎ ‎12.‎ ‎ 为响应国家“精准扶贫，产业扶贫”的战略，进一步优化能源消费结构，光伏发电成为精准扶贫的新途径，贫困户家多了一份固定收益的绿色环保存折，光伏发电将照亮“脱贫路”。如图12是所建光伏发电项目。若光伏发电机总输出功率为36KW，输出电压为500V，先后经过升压变压器和降压变压器传输到用户。设输电线的总电阻为10Ω，要求输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%，用户需要的电压为220V，不计变压器的能量损耗。试求：‎ ‎(1)升压变压器的输出电压；‎ ‎(2)升压变压器和降压变压器原副线圈的匝数比。‎ ‎【答案】(1)升压变压器的输出电压为： (2)升压变压器原副线圈的匝数比为： 降压变压器原副线圈的匝数比为：‎ ‎【解析】(1)损失的功率： ‎ 设输电线上的电流为I2，根据，可得 ‎ 升压变压器的输出电压为： ‎ ‎(2)升压变压器原副线圈的匝数比为： ‎ 输电线上损失的电压为： ‎ 降压变压器原线圈两端的电压为： ‎ 升压变压器原副线圈的匝数比为：‎ 点睛：此题考查远距离输电问题，此类问题主要是明确两个关系：升压变压器次级与降压变压器初级电压的关系及功率的关系；导线上的功率损失与电压损失间的关系.‎ ‎13. 如图所示，在平面直角坐标系xOy中，x轴上方存在垂直该平面向外、磁感应强度为B的匀强磁场，质量为m、电荷量为q的带正电粒子从y轴上的A点沿x 轴正方向以某一初速度进入磁场，粒子恰好到达B点。若将磁场替换成平行该平面沿y轴负方向的匀强电场，粒子也能恰好到达B点。已知A点的坐标为(0，2L)，B点的坐标为(L，0)。求：‎ ‎(1)粒子的初速度大小V0；‎ ‎(2)匀强电场的电场强度大小E。‎ ‎【答案】(1) (2)‎ ‎【解析】(1)粒子在磁场中的运动轨迹如图所示：‎ 设粒子做匀速圆周运动的半径为R，由几何关系可知： ‎ 解得： ‎ 由洛伦兹力提供向心力，得： ‎ 解得： ‎ ‎(2)粒子在匀强电场中做类平抛运动，由运动学公式，可得：‎ x轴方向： ‎ y轴方向：‎ 其中 ‎ 联立解得：‎ 点睛：本题主要考查了带电粒子在混合场中运动的问题，要求同学们能正确分析粒子的受力情况，再通过受力情况分析粒子的运动情况，熟练掌握圆周运动及平抛运动的基本公式，难度适中．‎ ‎14. 下列说法正确的是（________）‎ A.布朗运动是液体分子无规则运动的反映 B.没有摩擦的理想热机可以把吸收的能量全部转化为机械能 C.知道某物质的摩尔质量和密度就可求出阿伏加德罗常数 D.温度高的物体，它们分子热运动的平均动能一定大 E.当分子之间的作用力表现为斥力时，分子势能随分子距离的减小而增大 ‎【答案】ADE ‎【解析】布朗运动是悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动，是液体分子无规则运动的反映，选项A正确；根据热力学第二定律可知，没有摩擦的理想热机也不可以把吸收的能量全部转化为机械能，选项B错误；知道某物质的摩尔质量和分子质量就可求出阿伏加德罗常数，选项C错误；温度是分子平均动能的标志，则温度高的物体，它们分子热运动的平均动能一定大，选项D正确；当分子之间的作用力表现为斥力时，分子距离减小时，分子力做负功，分子势能增大，选项E正确；故选ADE.‎ ‎15. 下列说法正确的是（______）‎ A.晶体一定具有规则的几何形状，形状不规则的金属一定是非晶体 B.液晶的光学性质随外加电压的变化而变化 C.同一种化学成分形成的物质既可能是晶体，也可能是非晶体 D.一定温度下的饱和汽压，随饱和汽的体积增大而增大 E.汽车发动机用水作为冷却物质，是因为水的比热容较大 ‎【答案】BCE ‎【解析】单晶体一定具有规则的几何形状，多晶体和非晶体无规则的几何外形；形状不规则的金属是多晶体，选项A错误；液晶的光学性质随外加电压的变化而变化，选项B正确；同一种化学成分形成的物质既可能是晶体，也可能是非晶体，如碳与金刚石，选项C正确。饱和汽压与温度有关。一定温度下的饱和汽压不随饱和汽的体积增大而增大，故D错误；汽车发动机用水作为冷却物质，是因为水的比热容较大，选项E正确；故选BCE.‎ ‎16. 石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”。已知1g石墨烯展开后面积可以达到2600m2，试计算每1m2石墨烯所含碳原子的个数。(阿伏伽德罗常数NA=6.0×1023mol-1，碳的原子质量M=12g/mol，结果保留两位有效数字)‎ ‎【答案】1m2石墨烯所含原子个数 ‎【解析】由题意可知，1m2石墨烯的质量为 ‎ 所以，1m2石墨烯的物质的量为 ‎ 得到1m2石墨烯所含原子个数 ‎17. 如图为小敏设计的火警报警装置。在导热良好、开口向上的圆柱体气缸内，用活塞密闭一定质量的理想气体，27℃时，气体体积为V1= 2×10-5m3，活塞质量不计，横截面积为1cm2，大气压强P0=1.0×105Pa，当温度升高时，活塞上升，活塞上表面(涂有导电膜)与导线端点接触，使电路接通，蜂鸣器发出声音。‎ ‎①报警器温度达到177℃时会报警，求27℃时活塞上表面与导线端点的距离h ‎②如果温度从27℃升到报警温度的过程中，封闭空气柱从外界吸收的热量为20J，则空气柱的内能变化了多少?增大还是减少?‎ ‎【答案】①活塞上表面与导线端点的距离 ②气体内能增加了19J ‎【解析】①在温度升高的过程中，密封的理想气体压强不变， ‎ 解得，气体体积增大 ‎ 活塞上升 所以，活塞上表面与导线端点的距离 ‎ ‎②在此过程中，气体压强 ‎ 外界对气体做功 ‎ 根据热力学第一定律 可得 所以气体内能增加了19J ‎ 点睛：对于气体问题，关键是分析状态变化过程，找到气体的状态参量，选择合适的规律列方程；对于热力学第一定律的应用，关键是理解公式中各个物理量的符号法则.‎ ‎18. 下列说法正确的是（______）‎ A.泊松亮斑是光的衍射现象，玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象 B.根据麦克斯韦电磁场理论，变化的电场一定产生变化的磁场 C.杨氏双缝干涉实验中观察到了明暗条纹，证明光是一种波，如果用激光进行实验则效果没有那么明显 D.经典力学理论的成立具有一定的局限性 E.真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源和观察者间的相对运动无关 ‎【答案】ADE ‎ ‎【解析】泊松亮斑是光的衍射现象，玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象，选项A正确；根据麦克斯韦电磁场理论，周期性变化的电场一定产生周期性变化的磁场，均匀变化的电场可产生稳定的磁场，选项B错误；杨氏干涉观察到了明暗条纹证明光是一种波，如果用激光，由于是相干光源，则进行实验则效果更明显，故C错误；经典力学理论的成立具有一定的局限性，它只适应宏观低速物体的运动，选项D正确；根据性对论的原理，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源和观察者间的相对运动无关，选项E正确；故选ADE.‎ ‎19. 下列说法正确的是（_______）‎ A.雨后彩虹是由于太阳光入射到水滴中发生全反射形成的 B.全息照相的拍摄利用了光的干涉原理 C.在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为紫光，则相邻亮条纹间距一定变小 D.用红外线照射时，大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光 E.机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播 ‎【答案】BCE ‎【解析】雨后彩虹是由于太阳光入射到水滴中发生色散形成的，选项A错误；全息照相的拍摄利用了光的干涉原理，选项B正确；在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为紫光，因紫光的波长小于红光，根据可知，则相邻亮条纹间距一定变小，选项C正确；用紫外线照射时大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光，利用紫外线的荧光效应，故D错误；机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播，选项E正确；故选BCE.‎ ‎20. 如图所示，a、b是水平介质上的两质点，相距26cm，一列简谐横波沿介质由a向b传播，a是波源。a质点以周期T=0.4s作简谐振动，起振方向向下。当a质点第四次经过平衡位置向上运动时，b质点正好第一次到达负的最大位移处。求该介质中波的传播速度。‎ ‎【答案】该波的波速为 ‎【解析】a点第四次过平衡位置向上振动时，a振动时间 ‎ b点第一次到达负的最大位移处时，b振动时间 所以振动由a传到b所需时间 该波的波速为 ‎21. 如图所示，折射率，半径为R的透明球体固定在水平地面上，O为球心，其底部P点有一点光源，过透明球体的顶点Q有一足够大的水平光屏，真空中光速为c，求：‎ ‎①光在球体中沿直线从P点到Q点的传播时间t；‎ ‎②若不考虑光在透明球体中的反射影响，光屏上光照面积S的大小。‎ ‎【答案】① ②‎ ‎【解析】（1）光在透明球体内传播速度①‎ 光从的时间②‎ 联立①②得③‎ ‎（2）设透明球体介质的临界角为,则得④‎ 光屏上光照面为以为圆心，为半径的圆，‎ 如图所示，由几何知识得，其半径⑤‎ 光屏上光照面积⑥‎ ‎...............‎ ‎ ‎ ‎ ‎