物理理卷·2018届湖南师大附中高二上学期期末考试（2017-01）

物理理卷·2018届湖南师大附中高二上学期期末考试（2017-01）

湖南师大附中2016－2017学年度高二第一学期期末考试 物　理(理科)‎ 得分____________‎ 第Ⅰ卷 一、选择题(每题6分，共60分；其中1～7题为单选题，8～10题为多选题)‎ ‎1．关于电磁感应，下列说法中正确的是 ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A．穿过线圈的磁通量越大，感应电动势越大 B．穿过线圈的磁通量为零，感应电动势一定为零 C．穿过线圈的磁通量的变化越大，感应电动势越大 D．穿过线圈的磁通量变化越快，感应电动势越大 ‎2．如图所示，匀强电场中的六个点A、B、C、D、E、F为正八面体的六个顶点．已知BE中点O的电势为零，A、B、C三点的电势分别为7 V、－1 V、3 V，则E、F两点的电势分别为 A．2 V，－2 V B．1 V，－3 V C．－1 V，－5 V D．－2 V，－4 V ‎3．如图所示，有一带电粒子贴着A板沿水平方向射入匀强电场，当偏转电压为U1时，带电粒子沿①轨迹从两板正中间飞出；当偏转电压为U2时，带电粒子沿②轨迹落到B板中间；设粒子两次射入电场的水平速度相同，则两次偏转电压之比为 A．U1∶U2＝1∶4 B．U1∶U2＝1∶8‎ C．U1∶U2＝1∶1 D．U1∶U2＝1∶2‎ ‎4．图中虚线为一组间距相等的同心圆，圆心处固定一带正电的点电荷．一带电粒子以一定初速度射入电场，实线为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，a、b、c三点是实线与虚线的交点．则该粒子 A．带负电 B．在c点受力最大 C．在b点的电势能小于在c点的电势能 D．由a点到b点的动能变化大于由b点到c点的动能变化 ‎5．已知通电长直导线周围空间中某点处产生的磁场的磁感应强度大小为B＝k，其中k为常量、I为直导线中的电流、r为该点到长直导线的距离．如图所示，a、b两根通电长直导线经过圆心为O的圆上同一直径的两端，两根直导线中的电流大小相等，a中电流方向垂直圆所在平面向里，b中电流方向垂直圆所在平面向外，此时圆心O处的磁感应强度大小为B.现将直导线b沿圆周顺时针转动90°到达c点，电流的大小和方向都保持不变，则O处的磁感应强度大小变为 A．2B B.B C．B D.B ‎6．带电粒子在匀强磁场中运动，由于受到阻力作用，粒子的动能逐渐减小(带电荷量不变，重力忽略不计)，轨道如曲线abc所示．则该粒子 A．带负电，运动方向a→b→c B．带负电，运动方向c→b→a C．带正电，运动方向a→b→c D．带正电，运动方向c→b→a ‎7．如图所示，回旋加速器是用来加速带电粒子使它获得很大动能的装置．其核心部分是两个D形金属盒，置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连．则下列说法正确的是 A．带电粒子加速所获得的最大动能与金属盒的半径有关 B．带电粒子从磁场中获得能量 C．带电粒子加速所获得的最大动能与加速电压的大小有关 D．带电粒子做圆周运动的周期随半径增大 ‎8．如图所示为电流产生磁场的磁感线分布图，正确的图是 A．① B．② C．③ D．④‎ ‎9．等腰直角三角形OPQ区域内存在匀强磁场．另有一等腰直角三角形导线框ABC以恒定的速度沿垂直于磁场方向穿过磁场，穿越过程中速度方向始终与AB边垂直且保持AC平行于OQ，关于线框中的感应电流，以下说法中正确的是 A．开始进入磁场时感应电流最大 B．产生的电动势属于动生电动势 C．开始进入磁场时感应电流沿顺时针方向 D．开始穿出磁场时感应电流沿顺时针方向 ‎10．如图所示的电路中，三个相同的灯泡a、b、c和电感L1、L2与直流电源连接，电感的电阻忽略不计．开关S从闭合状态突然断开时，下列判断正确的有 A．a先变亮，然后逐渐变暗 B．b先变亮，然后逐渐变暗 C．c先变亮，然后逐渐变暗 D．b、c都逐渐变暗 答题卡 题 号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ ‎8‎ ‎9‎ ‎10‎ 得 分 答 案 二、填空题(每空3分，画图3分，共12分)‎ ‎11．在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下 ‎　Ｋ 待测金属丝：Rx(阻值约4 Ω，额定电流约0.5 A)；‎ 电压表：V(量程3 V，内阻约3 kΩ)；‎ 电流表：A1(量程0.6 A，内阻约0.2 Ω)；‎ A2(量程3 A，内阻约0.05 Ω)；‎ 电源：E1(电动势3 V，内阻不计)；‎ E2(电动势12 V，内阻不计)；‎ 滑动变阻器：R(最大阻值约20 Ω)；‎ 螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线．‎ ‎(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为______mm.‎ ‎(2)若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选______、电源应选________(均填器材代号)．‎ ‎(3)在虚线框内完成电路原理图．‎ 三、计算题(共28分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分)‎ ‎12．(8分)如图所示，在平面直角坐标系中有一个垂直纸面向里的圆形匀强磁场，其边界过原点O和y轴上的点A(0，L)．一质量为m、电荷量为e的电子从A点以初速度v0平行于x轴正方向射入磁场，并从x轴上的B点射出磁场，射出B点时的速度方向与x轴正方向的夹角为60°.求：‎ ‎(1)匀强磁场的磁感应强度B的大小；‎ ‎(2)电子在磁场中运动的时间t.‎ ‎13．(8分)如图所示，MN、PQ为光滑金属导轨(金属导轨电阻忽略不计)，MN、PQ相距L＝50 cm，导体棒AB在两轨道间的电阻为r＝1 Ω，且可以在MN、PQ上滑动，定值电阻R1＝3 Ω，R2＝6 Ω，整个装置放在磁感应强度为B＝1.0 T的匀强磁场中，磁场方向垂直于整个导轨平面，现用外力F拉着AB棒向右以v＝5 m/s速度做匀速运动．求：‎ ‎(1)导体棒AB产生的感应电动势E和AB棒上的感应电流方向；‎ ‎(2)导体棒AB两端的电压UAB.‎ ‎14．(12分)如图所示，两足够长的平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为d，导轨平面与水平面的夹角θ＝30°，导轨电阻不计，磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面向上．长为d的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上，且始终与导轨接触良好，金属棒的质量为m、电阻为r＝R.两金属导轨的上端连接一个灯泡，灯泡的电阻RL＝R，重力加速度为g.现闭合开关S，给金属棒施加一个方向垂直于杆且平行于导轨平面向上的、大小为F＝mg的恒力，使金属棒由静止开始运动，当金属棒达到最大速度时，灯泡恰能达到它的额定功率．求：‎ ‎(1)金属棒能达到的最大速度vm；‎ ‎(2)灯泡的额定功率PL；‎ ‎(3)金属棒达到最大速度的一半时的加速度a；‎ ‎(4)若金属棒上滑距离为L时速度恰达到最大，求金属棒由静止开始上滑4L的过程中，金属棒上产生的电热Qr.‎ 第Ⅱ卷 一、选择题(每题6分，共24分) ‎ ‎15．如图，在一水平放置的平板MN的上方有匀强磁场，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于纸面向里．许多质量为m带电量为＋q的粒子，以相同的速率v沿位于纸面内的各个方向，由小孔O射入磁场区域．不计重力，不计粒子间的相互作用．下列图中阴影部分表示带电粒子可能经过的区域，其中R＝.哪个图是正确的 ‎16．位于同一水平面上的两根平行导电导轨，放置在斜向左上方、与水平面成60°角范围足够大的匀强磁场中，现给出这一装置的侧视图．一根通有恒定电流的金属棒正在导轨上向右做匀速运动，在匀强磁场沿顺时针缓慢转过30°的过程中，金属棒始终保持匀速运动，则磁感应强度B的大小变化可能是 A．始终变大 B．始终变小 C．先变大后变小 D．先变小后变大 ‎17．粗细均匀的电阻丝围成的正方形线框置于有界匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，其边界与正方形线框的边平行．现使线框以同样大小的速度沿四个不同方向平移出磁场，如下图所示 A．四种情况下流过ab边的电流的方向都相同 B．四种情况下ab两端的电势差都相等 C．四种情况下流过线框的电荷量都相等 D．四种情况下磁场力对线框做功的功率都相等 ‎18．如图所示，A是用毛皮摩擦过的橡胶圆形环，由于它的转动，使得金属环B中产生了如图所示方向的感应电流，则A环的转动情况为 A．顺时针匀速转动 B．逆时针加速转动 C．逆时针减速转动 D．顺时针减速转动 答题卡 题 号 ‎15‎ ‎16‎ ‎17‎ ‎18‎ 得 分 答 案 二、填空题(每空3分，共15分)‎ ‎19．在物理课外活动中，李刚老师制作了一个简单的多用电表，图甲为电表的电路原理图．已知选用的电流表内阻Rg＝10 Ω、满偏电流Ig＝10 mA，当选择开关接3时为量程250 V的电压表．该多用电表表盘如图乙所示，下排刻度均匀，C为上排刻度线的中间刻度，为考察大家对多用电表的理解，上排刻度线对应数值没有标出．‎ ‎(1)若指针指在图乙所示位置，选择开关接1时其读数为________mA；选择开关接3时其读数为________V.‎ ‎(2)为了测该多用电表欧姆挡的电阻和表内电源的电动势，李老师指导小明同学在实验室找到了一个电阻箱，设计了如下实验：‎ ‎①将选择开关接2，红黑表笔短接，调节R1的阻值使电表指针满偏．‎ ‎②将多用电表红黑表笔与电阻箱相连，调节电阻箱使多用电表指针指在C处，此时电阻箱如图丙所示，则C处刻度应为________Ω.‎ ‎③计算得到多用电表内电池的电动势为________V．(保留2位有效数字)‎ ‎(3)调零后将电表红黑表笔与某一待测电阻相连，若指针指在图乙所示位置，则待测电阻的阻值为________Ω.(保留2位有效数字)‎ 三、计算题(共11分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分)‎ ‎20．(11分)如图甲所示，水平直线MN下方有竖直向上的匀强电场，现将一重力不计、比荷＝1×106 C/kg的正电荷置于电场中的O点由静止释放，经过×10－5 s后，电荷以v0＝1.5×104 m/s的速度通过MN进入其上方的匀强磁场，磁场与纸面垂直，磁感应强度B按图乙所示规律周期性变化(图乙中磁场以垂直纸面向外为正，以电荷第一次通过MN时为t＝0时刻)．‎ ‎(1)求匀强电场的电场强度E；‎ ‎(2)求图乙中t＝×10－5 s时刻电荷与O点的水平距离；‎ ‎(3)如果在O点右方d＝68 cm处有一垂直于MN的足够大的挡板，求电荷从O点出发运动到挡板所需的时间．‎ 物理(理科)参考答案 第Ⅰ卷 一、选择题(每题6分，共60分；其中1～7题为单选题，8～10题为多选题)‎ ‎1．D　【解析】根据法拉第电磁感应定律E＝n可知磁通量大或者磁通量变化量大，感应电动势不一定大，磁通量变化率越大，也就是磁通量变化越快，感应电动势越大，AC错误D正确；在产生正弦交流电的过程中，当磁通量为零时，磁通量变化率最大，感应电动势最大，不为零，B错误．‎ ‎2．B　【解析】在匀强电场中，由公式U＝Ed知，沿着任意方向前进相同距离，电势差必定相等．由BO＝OE有φB－φO＝φO－φE，得φE＝2φO－φB＝1 V；由AC∥EF，且AC＝EF，有φA－φC＝φE－φF，得φF＝φC＋φE－φA＝－3 V，故选B.‎ ‎3．B　【解析】带电粒子在电场中做类平抛运动，将合运动沿着平行平板和垂直平板方向正交分解，有x＝v0t；y＝at2；a＝，解得U＝∝，故＝＝；故选B.‎ ‎4．D　【解析】根据轨迹弯曲方向判断出，粒子在a→b→c的过程中，一直受静电斥力作用，根据同性电荷相互排斥，故粒子带正电荷，A错误；点电荷的电场强度的特点是离场源电荷距离越大，电场强度越小，粒子在C点受到的电场力最小，故B错误；根据动能定理，粒子由b到c，电场力做正功，动能增加，故粒子在b点电势能一定大于在c点的电势能，故C错误；a点到b点和b点到c点相比，由于点电荷的电场强度的特点是离场源电荷距离越大，电场强度越小，故a到b电场力做功为多，动能变化也大，故D正确．故选D.‎ ‎5．D　【解析】由两直导线中电流大小相等，到圆心O的距离相等，又由安培定则可知，两直导线中电流在O点处产生的磁感应强度大小相等、方向相同，设其中一根直导线在O点处产生的磁感应强度大小为B0，则B＝2B0.将直导线b顺时针旋转90°后，两根直导线中电流产生的两个磁场方向相互垂直，所以B′＝B0＝B，D正确．‎ ‎6．A　【解析】据题意，带电粒子沿垂直于磁场方向射入匀强磁场，粒子的能量逐渐减小，速度减小，则由公式r＝得知，粒子的半径逐渐减小，由图看出，粒子的运动方向是从a到b再到c.在a处，粒子所受的洛伦兹力向右，由左手定则判断可知，该粒子带负电．所以选项A正确．故选A.‎ ‎7．A　【解析】粒子做匀速圆周运动时，洛伦兹力提供向心力，故：qvB＝mvω ，其中：ω＝，联立解得：T＝，故周期与速度无关，不变，故D错误；磁场使粒子偏转，电场使粒子加速，故B错误；根据qvB＝m得，最大速度：v＝，则最大动能：Ekm＝mv2＝，知最大动能和金属盒的半径以及磁感应强度有关，与加速电压的大小无关，故C错误，A正确．‎ ‎8．AD　【解析】电流方向向上，由右手螺旋定则可得磁场为逆时针(从上向下看)，故A正确；电流方向向下，由右手螺旋定则可得磁场为顺时针(从上向下看)，故B错误；C图中电流为环形电流，由右手螺旋定则可知，内部磁场应向右，故C错误；D图中根据图示电流方向，由右手螺旋定则可知，内部磁感线方向向右，故D正确；故选AD.‎ ‎9．ABD　【解析】当线框进入磁场时切割磁感线，产生的动生感应电动势为：E＝BLv，导线框ABC的速度恒定，当有效的切割长度最大时，产生的感应电动也最大，那么感应电流I＝＝也最大，开始进入磁场时感应电动势最大，此时感应电流最大，故AB正确；由右手定则可判定，开始进入磁场时导体切割磁感线产生的感应电流方向为C到A，即感应电流沿逆时针方向，故C错误；由楞次定律可得开始穿出磁场时感应电流为A到C，即感应电流沿顺时针方向，故D正确．故选ABD.‎ ‎10．AD　【解析】开关S闭合时，由电路串并联关系可知：电感L1中电流等于L2电流的两倍，断开开关S的瞬间，由于自感作用，两个电感线圈相当于两个电源，与三个灯泡构成闭合回路，通过b、c的电流都通过a，故a先变亮，然后逐渐变暗，故A正确；b、c灯泡由电流i逐渐减小，因此b、c都逐渐变暗，故B、C错误，D正确；故选AD.‎ 二、填空题(每空3分，画图3分，共12分)‎ ‎11．(1)1.773[1.771～1.775间均正确]　(2)A1　E1　(3)电路见解析 ‎【解析】(1)由图示螺旋测微器可知，其示数为：1.5 mm＋27.5×0.01 mm＝1.775 mm；‎ ‎(2)金属丝的额定电流约为0.5 A，电流表应选A1；金属丝的额定电压约为U＝IR＝0.5×4＝2.0 V，电源应选E1；‎ ‎(3)待测金属丝电阻约为4 Ω，电压表内阻约为3 kΩ，电流表内阻约为0.2 Ω，相对来说电压表内阻远大于待测金属丝的电阻，电流表应采用外接法，由题意可知，滑动变阻器采用限流接法，实验电路图如图所示：‎ 三、计算题(共28分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分)‎ ‎12．(8分)(1)B＝　(2) ‎【解析】(1)设电子在磁场中轨迹的半径为r，运动轨迹如图，‎ 可得电子在磁场中转动的圆心角为60°，由几何关系可得：‎ r－L＝rcos 60°，解得轨迹半径r＝2L，(2分)‎ 对于电子在磁场中运动，有：ev0B＝m，‎ 解得磁感应强度B的大小：B＝(2分)‎ ‎(2)电子在磁场中转动的周期T＝＝，‎ ‎(2分)‎ 电子转动的圆心角为60°，则电子在磁场中运动的时间：t＝＝(2分)‎ ‎13．(8分)(1)2.5 V　感应电流方向B→A　(2) V ‎【解析】(1)导体棒AB产生的感应电动势E＝BLv＝2.5 V(1分)‎ 由右手定则，AB棒上的感应电流方向向上，即沿B→A方向 ‎(1分)‎ ‎(2)R并＝＝2 Ω(2分)‎ I＝＝ A(2分)‎ UAB＝I·R并＝ V(2分)‎ ‎14．(12分)(1)vm＝　(2)PL＝I2R＝　(3)a＝g ‎(4)Qr＝mgL－ ‎【解析】(1)金属棒先做加速度逐渐减小的加速运动，当加速度为零时，金属棒达到最大速度，此后开始做匀速直线运动．设最大速度为vm，则速度达到最大时有：‎ F＝BId＋mgsin θ(1分)‎ E＝Bdvm　I＝＝(1分)‎ ‎∴vm＝(1分)‎ ‎(2)由(1)得：I＝＝(1分)‎ ‎∴PL＝I2R＝(1分)‎ ‎(3)当金属棒的速度v＝时，I′＝ 由牛顿第二定律：F＝BdI′－mgsin θ＝ma(1分)‎ ‎∴a＝g(1分)‎ ‎(4)设整个电路放出的电热为Q，由能量守恒定律有：‎ F·4L＝Q＋mgsin θ·4L＋mv(1分)‎ ‎∴Q＝2mgL－(1分)‎ ‎∵r＝RL＝R　∴Qr＝(1分)‎ ‎∴Qr＝mgL－(2分)‎ 第Ⅱ卷 一、选择题(每题6分，共24分) ‎ ‎15．B　【解析】根据题意粒子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力即：qvB＝，故圆周运动的半径为：R＝，所有粒子的速率相等，可知所有粒子在磁场中圆周运动半径相同，由图可知，由O点射入水平向右的粒子恰好应为最右端边界，MO＝2r＝2R；随着粒子的速度方向偏转，粒子转动的轨迹圆可认为是以O点为圆心以2R为半径转动，故B正确．所以B正确，ACD错误．‎ ‎16．AD　【解析】以金属棒为研究对象，受重力、安培力、弹力和摩擦力．‎ 安培力F＝BIL 两角的关系θ＝90°－α f＝μN 由平衡条件得：G＝N＋BILsin θ，f＝BILcos θ 解得：B＝ 在B转过30°的过程中，安培力与沿顺时针转动，所以θ从30°减小到0°，由数学知识可知：磁感应强度可能始终变大，也可能先变小后变大，故AD对．‎ ‎17．ACD　【解析】四种情况穿过线框的磁通量均减小，根据楞次定律判断出感应电流方向均为顺时针方向，故A正确；上述四个图中，切割边所产生的电动势大小均相等(E)，回路电阻均为4r(每边电阻为r)，则电路中的电流亦相等，即I＝，只有B图中，ab为电源，有Uab＝I·3r＝E；其他情况下，Uab＝I·r＝E，故B选项错误；由q＝n，ΔΦ相同，所以电荷量相同，C正确；由P＝Fv＝BILv，因为I相同，所以P相等，D正确．‎ ‎18．BD　【解析】B环中感应电流为逆时针，根据安培定则判断可知，感应电流的磁场为垂直纸面向外，根据楞次定律能产生这样的磁场，可能是A环旋转时A环上负电荷定向运动产生一个垂直纸面向外减弱的磁场或者产生一个垂直纸面向里增强的磁场的结果，又知负电荷的运动方向与电流方向相反，则可知B、D正确．‎ 二、填空题(每空3分，共15分)‎ ‎19．(1)6.9　173　(2)150　1.5　(3)67‎ ‎【解析】(1)选择开关接1时测电流，多用电表为量程是10 mA的电流表，其分度值为0.2 mA，示数为6.90 mA；选择开关接3时测电压，多用电表为量程250 V的电压表，其分度值为5 V，其示数为173 V；‎ ‎(2)②由图丙所示电阻箱可知，电阻箱示数为0×1000 Ω＋1×100 Ω＋5×10 Ω＋0×1 Ω＝150 Ω；③指针指在C处时，电流表示数为5 mA＝0.005 A，C处电阻为中值电阻，则电表内阻为150 Ω，电源电动势E＝I×2R＝0.005×150×2＝1.5 V；‎ ‎(3)根据第(1)问可知，调零后将电表红黑表笔与某一待测电阻相连，此时电路中的电流值为6.90 mA，而表内电池的电动势为E＝1.5 V，表内总电阻为150 Ω，所以待测电阻的阻值为67 Ω.‎ 三、计算题(共11分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分)‎ ‎20．(11分)(1)7.2×103 N/C　(2)4 cm　(3)3.86×10－4 s ‎【解析】(1)电荷在电场中做匀加速直线运动，设其在电场中运动的时间为t1，有：v0＝at1，Eq＝ma(2分)‎ 解得：E＝≈7.2×103 N/C(1分)‎ ‎(2)当磁场垂直纸面向外时，电荷运动的半径为：r1＝＝5 cm，周期T1＝＝×10－5 s(2分)‎ 当磁场垂直纸面向里时，电荷运动的半径为：r2＝＝3 cm，周期T2＝＝×10－5 s(2分)‎ 故电荷从t＝0时刻开始做周期性运动，其运动轨迹如图丙所示：‎ t＝×10－5 s时刻电荷与O点的水平距离：Δd＝2(r1－r2)＝4 cm.(1分)‎ ‎　　　‎ ‎　　　　　　　　丙　　　　　　　　　　丁 ‎(3)电荷从第一次通过MN开始，其运动的周期T＝×10－5 s，根据电荷的运动情况可知，电荷到达挡板前运动的完整周期数为15个，此时电荷沿MN运动的距离：s＝15Δd＝60 cm(1分)‎ 则最后8 cm的距离如图丁所示，有：r1＋r1cos α＝8 cm(1分)‎ 解得：cos α＝0.6，则α＝53°‎ 故电荷运动的总时间：t总＝t1＋15T＋T1－T1≈3.86×10－4 s(1分)‎