云南省昭通第一中学2019-2020学年高二上学期期末考试物理试题

云南省昭通第一中学2019-2020学年高二上学期期末考试物理试题

昭通一中2019年秋季学期高二年级期末质量检测 物理 第Ⅰ卷(选择题，共48分)‎ 一、选择题(本大题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求；第9~12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.如图所示,闭合线圈上方有一竖直放置的条形磁铁,磁铁的N极朝下．当磁铁向下运动时(但未插入线圈内部)(　　)‎ A. 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同,磁铁与线圈相互吸引 B. 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反,磁铁与线圈相互排斥 C. 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相反,磁铁与线圈相互吸引 D. 线圈中感应电流的方向与图中箭头方向相同,磁铁与线圈相互排斥 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】当磁铁N极朝下，向下运动时，穿过线圈的磁通量向下，且增大，根据楞次定律，感应电流的磁场阻碍磁通量的增加，方向向上，则线圈中的电流方向与箭头方向相同，磁铁与线圈相互排斥．故ABC错误，D正确；‎ 故选D ‎2.如图甲所示，长直导线与闭合金属线框位于同一平面内长直导线中的电流i随时间t的变化关系如图乙所示．在时间内直导线中电流向上，则在时间内线框中感应电流的方向与所受安培力情况是（ ）‎ A. 感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向左 B. 感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向右 C. 感应电流方向为顺时针，线框受安培力的合力方向向右 D. 感应电流方向为逆时针，线框受安培力的合力方向向左 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】BD．在时间内，直导线中的电流向上，由乙可知在～T时间内直线电流方向向下，根据安培定则知导线右侧磁场的方向垂直纸面向外，电流逐渐增大则磁场逐渐增强，根据楞次定律，金属线框中产生顺时针方向的感应电流；故B项不合题意，D项不合题意．‎ AC．根据左手定则，知金属框左边受到的安培力方向水平向右，右边受到的安培力水平向左．离导线越近，磁场越强，则左边受到的安培力大于右边受到的安培力所以金属框所受安培力的合力水平向右，故A项不合题意，C项符合题意．‎ ‎3.如图所示，空间某区域存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向上(与纸面平行)，磁场方向垂直于纸面向里，三个带正电微粒a、b、c电荷量相等，质量分别为ma、mb、mc，已知在该区域内，a在纸面内做匀速圆周运动，b在纸面内向右做匀速直线运动，c在纸面内向左做匀速直线运动，下列选项正确的是(　　)‎ A. mambmc B. mbmamc C. mcmamb D. mcmbma ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】由题意：a在纸面内做匀速圆周运动，所以；b在纸面内向右做匀速直线运动，所以 ；c在纸面内向左做匀速直线运动所以 ，根据公式可解的：，故B正确，ACD错误．‎ ‎4.如图所示为地磁场磁感线的示意图，在北半球地磁场的竖直分量向下．一飞机在北半球的上空以速度v水平飞行，飞机机身长为a，翼展为b；该空间地磁场磁感应强度的水平分量为B1，竖直分量为B2；驾驶员左侧机翼的端点用A表示，右侧机翼的端点用B表示，用E表示飞机产生的感应电动势，则 A. E=B2vb，且A点电势高于B点电势 B. E=B1vb，且A点电势高于B点电势 C. E=B2vb，且A点电势低于B点电势 D. E=B1vb，且A点电势低于B点电势 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】飞机水平飞行机翼切割磁场竖直分量，由导体棒切割磁感线公式可知，飞机产生的感应电动势 由右手定则可知，在北半球，不论沿何方向水平飞行，都是飞机的左方机翼电势高，右方机翼电势低 A E=B2vb，且A点电势高于B点电势与分析相符，故A项与题意相符；‎ B. E=B1vb，且A点电势高于B点电势与分析不相符，故B项与题意不相符；‎ C. E=B2vb，且A点电势低于B点电势与分析不相符，故C项与题意不相符；‎ D. E=B1vb，且A点电势低于B点电势与分析不相符，故D项与题意不相符 ‎5.‎ 如图甲所示，一理想变压器给一个小灯泡供电．当原线圈输入如图乙所示的交变电压时，额定功率10W的小灯泡恰好正常发光，已知灯泡的电阻为40Ω，图中电压表为理想电表，下列说法正确的是 A. 变压器输入电压的瞬时值表达式为μ=220sinπt（V）‎ B. 电压表的示数为220V C. 变压器原、副线圈的匝数比为11：1‎ D. 变压器的输入功率为110W ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由图象可知 线圈电压的最大值为V，变压器输入电压的瞬时值表达式为 V 故A错误；‎ B．原线圈输入电压为220V，电压表示数为灯泡的额定电压 故B错误；‎ C．由B分析，结合变压比公式得 故C正确；‎ D．变压器的输入功率与输出功率相等，为10W，故D错误。‎ 故选C。‎ ‎6.在水平桌面上，一个圆形金属框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，磁感应强度B1随时间t的变化关系如图甲所示，0～1 s 内磁场方向垂直线框平面向下，圆形金属框与两根水平的平行金属导轨相连接，导轨上放置一根导体棒，且与导轨接触良好，导体棒处于另一匀强磁场B2中，如图乙所示，导体棒始终保持静止，则其所受的摩擦力Ff随时间变化的图像是下图中的(设向右的方向为摩擦力的正方向) ( )‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】根据题意可得：在0~1s内磁场方向垂直线框平面向下，且大小变大，则由楞次定律可得线圈感应电流的方向是逆时针，再由左手定则可得导体棒安培力方向水平向左，所以静摩擦力的方向是水平向右，即为正方向；而在0~1s内磁场方向垂直线框平面向下，且大小变大，则由法拉第电磁感应定律可得线圈感应电流的大小是恒定的，即导体棒的电流大小是不变的；再由：‎ 可得安培力大小随着磁场变化而变化，因为磁场是不变的，则安培力大小不变，所以静摩擦力的大小也是不变的。故A正确，BCD错误。‎ 故选A。‎ ‎7.如图所示，某种带电粒子由静止开始经电压为U1的电场加速后，射人水平放置，电势差为U2的两导体板间的匀强电场中，带电粒子沿平行于两板方向从两板正中间射入，穿过两板后又垂直于磁场方向射入边界线竖直的匀强磁场中，则粒子入磁场和射出磁场的M、N两点间的距离d随着U1和U2的变化情况为（不计重力，不考虑边缘效应）（　　）‎ A. d随U1变化，d与U2无关 B. d与U1无关，d随U2变化 C. d随U1变化，d随U2变化 D. d与U1无关，d与U2无关 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】设带电粒子经电压为U1的电场加速后速度为v0，由动能定理，有 带电粒子在电势差为U2的电场中做类平抛运动，可将射出电场的粒子速度v分解成沿初速度方向与加速度方向，设出射速度与水平夹角为θ，则有 粒子在磁场中做匀速圆周运动，设运动轨迹对应的半径为R，由几何关系可得，半径与直线MN夹角正好等于θ，则有 所以 又因为半径公式 则有 故d与m，v0成正比，与B，q成反比，即d只与U1有关，与U2无关，故A正确，BCD错误。‎ 故选A。‎ ‎8.在绝缘水平面上方均匀分布着方向与水平向右成斜向上的匀强磁场，一通有如图所示的恒定电流I的金属方棒，在安培力作用下水平向右做匀速直线运动。已知棒与水平面间的动摩擦因数。若磁场方向由图示方向开始沿逆时针缓慢转动至竖直向上的过程中，棒始终保持匀速直线运动，设此过程中磁场方向与水平向右的夹角为θ，则关于磁场的磁感应强度的大小B与θ的变化关系图象可能正确的是（　　）‎ ‎ ‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】棒受力如图所示 则 得 所以C正确，ABD错误。‎ 故选C。‎ ‎9.两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直．边长为、总电阻为的正方形导线框abcd位于纸面内，cd边与磁场边界平行，如图（a）所示．已知导线框一直向右做匀速直线运动，cd边于时刻进入磁场．线框中感应电动势随时间变化的图线如图（b）所示(感应电流的方向为顺时针时，感应电动势取正)．下列说法正确的是（ ）‎ A. 磁感应强度的大小为 T B. 导线框运动速度的大小为 C. 磁感应强度的方向垂直于纸面向外 D. 在至这段时间内，导线框所受的安培力大小为 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】由E–t图象可知，线框经过0.2 s全部进入磁场，则速度，选项B正确；E=0.01 V，根据E=BLv可知，B=0.2 T，选项A错误；线框进磁场过程中，感应为电流顺时针，根据右手定则可知，原磁场的磁感应强度的方向垂直于纸面向外，选项C正确；在t=0.4 s至t=0.6 s这段时间内，导线框中的感应电流，所受的安培力大小为F=BIL=0.04 N，选项D错误．‎ ‎10.如图所示，虚线间空间存在由匀强电场E和匀强磁场B组成的正交或平行的电场和磁场，有一个带正电小球(电荷量为＋q，质量为m)从正交或平行的电磁混合场上方的某一高度自由落下，那么，带电小球可能沿直线通过下列的哪个电磁混合场（）‎ A. ‎ B. ‎ C. ‎ D. ‎ ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．小球受重力、向左的电场力、向右的洛伦兹力，下降过程中速度一定变大，故洛伦兹力一定变化，不可能一直与电场力平衡，故合力不可能一直向下，故一定做曲线运动，故A错误；‎ B．小球受重力、向左的电场力、垂直向外的洛伦兹力，合力与速度一定不共线，故一定做曲线运动，故B错误；‎ C．小球受重力、向左上方的电场力、水平向右的洛伦兹力，若三力平衡，则粒子做匀速直线运动；故C正确；‎ D．粒子受向下的重力和向上的电场力，合力一定与速度共线，故粒子一定做直线运动，故D正确；‎ 故选CD。‎ ‎11.如图所示电路中，A、B是两个完全相同的灯泡，L是一个理想电感线圈（即），当S闭合与断开时，A、B的亮度情况是（　　）‎ A. S闭合时，A立即亮，然后逐渐熄灭 B. S闭合时，B立即亮，然后逐渐熄灭 C S闭合足够长时间后，B发光，而A不发光 D. S闭合足够长时间后断开S，B逐渐熄灭，而A要闪亮一下再熄火 ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．S闭合之后， A和B形成通路立即亮，之后，L的直流电阻为零，A被短路，B发光，而A不发光，故A正确，B错误；‎ C．S闭合足够长时间后，L线圈相当于导线，A被短路，则A不发光，而B正常发光，故C正确；‎ D．S闭合足够长时间再断开S后，电容器对B放电，所以导致B逐渐熄灭，A灯由不亮变亮再熄灭，故D正确。‎ 故选ACD。‎ ‎12.如图所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，线圈电阻为r，在磁感应强度为B匀强磁场中绕轴以角速度ω匀速转动，外电路电阻为R，当线圈由图示位置转过的过程中，下列判断正确的是（　　）‎ A. 电压表的读数为 B. 通过电阻R的电荷量为 C. 电阻R所产生的焦耳热为 D. 当线圈由图示位置转过时的电流为 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．线圈在磁场中转动，产生的电动势的最大值为 电动势的有效值为 电压表测量为电路的外电压，所以电压表的读数为 所以A错误；‎ B．由 ‎，，‎ 得到电量为 故B正确；‎ C．电阻R产生的热量 ‎.‎ 所以C错误；‎ D．当线圈由图示位置转过时电动势的瞬时值为 所以电流为 所以D正确。‎ 故选BD。‎ 第Ⅱ卷(非选择题，共52分)‎ 二、填空、实验题(本大题共2小题，共18分)‎ ‎13.实验室有一破损的双量程电压表，两量程分别是3V和15V，其内部电路如图所示，因电压表的表头G已烧坏，无法知道其电学特性，但两个精密电阻R1、R2完好，测得，。现有两个表头，外形都与原表头G相同，已知表头G1的满偏电流为1mA，内阻为70Ω；表头G2的满偏电流为0.5mA，内阻为100Ω，又有两个定值电阻，。若保留R1、R2的情况下，对电压表进行修复，则：‎ ‎(1)原表头G满偏电流________，内阻________；‎ ‎(2)用于修复电压表的器材有：________。（填器材符号）‎ ‎【答案】 (1). 1mA (2). 100Ω (3). G1、r2‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1][2]由图示电路图可知，电压表量程 代入数据解得 ‎，‎ ‎(2)[3]修复电压表，表头的满偏电流为 电阻应为 需要的实验器材为：G1、r2；即将G1、r2串联在电路中使用，即可得到100Ω的内阻。‎ ‎14.有一根长陶瓷管，其表面均匀地镀有一层很薄的电阻膜，管的两端有导电箍M和N，如图（a）所示．用多用电表电阻挡测得MN间的电阻膜的电阻约为100．陶瓷管的直径远大于电阻膜的厚度．‎ 某同学利用下列器材设计了一个测量该电阻膜厚度d的实验．‎ A．毫米刻度尺 B．游标卡尺 C．电流表A1（量程0一50 mA，内阻约10）‎ D．电流表A2（量程O～0．‎6A，内阻约0．6）‎ E．电压表V1（量程3V，内阻约5 k）‎ F．电压表V2（量程15V，内阻约15 k）‎ G．滑动变阻器R1（阻值范围0一20，额定电流1．‎5A）‎ H．滑动变阻器R2（阻值范围0一100，额定电流‎1A）‎ I．电源E（电动势6V，内阻可不计）‎ J．开关一个，导线若干 他用毫米刻度尺测出电阻膜的长度为l，用游标卡尺测量该陶瓷管的外径，其示数如图（b）所示，该陶瓷管的外径D=_____cm；‎ 为了比较准确地测量电阻膜的电阻，且调节方便，实验中应选用电流表_____，电压表_____，滑动变阻器_____；（填写器材前面的字母代号）在方框中画出实验电路图____；‎ 连接好电路后移动滑片，闭合开关．改变滑动变阻器接人电路的电阻，记录多组电压表的读数和电流表的读数，根据数据做出电压—电流图像（题图线为一条直线），并计算出图线的斜率为k．若镀膜材料的电阻率为，计算电阻膜厚度d的数学表达式为d=_____（用题目给出的已知量符号或数学常数的符号表示）．‎ ‎【答案】 (1). 1.340 (2). C (3). E (4). G (5). (6). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】[1]读取游标卡尺的示数，陶瓷管的外径 D=‎13mm+8×‎0.05mm=‎13.40mm=‎‎1.340cm ‎[2][3][4]由于电源电压为6V，陶瓷管的电阻约为100Ω，故电路中的电流最大为‎0.06A=60mA，故不能用量程为‎0.6A的电流表，因为那样电流表的偏角太小，误差较大，所以应该选用量程为50mA的电流表，选C；电压表选量程为3V的E；由于陶瓷电阻较大，故采用分压式供电电路，故滑动变阻器应该选用阻值较小的G；‎ ‎[5]由于陶瓷电阻约为100Ω，而电流表与电压表的电阻分别为10Ω和5kΩ，因为10Ω×5000Ω>（100Ω）2，故陶瓷电阻可以认为是小电阻，故采用电流表外接的测量电路，设计的电路图如图答所示 ‎[6]由于电压—电流图像的斜率为k，则 k=R 由 R=ρ=ρ 则 d=‎ 三、计算题(本大题共3小题，共34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。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)‎ ‎15.图中MN和PQ为竖直方向的两平行长直金属导轨，间距l为‎0.40m，电阻不计。导轨所在平面与磁感应强度B为0.50T的匀强磁场垂直。质量m为6.0×10‎-3kg、电阻为1.0Ω的金属杆ab始终垂直于导轨，并与其保持光滑接触。导轨两端分别接有滑动变阻器和阻值为3.0Ω的电阻R1。当杆ab达到稳定状态时以速率v匀速下滑，整个电路消耗的电功率P为0.27W，重力加速度取‎10m/s2，试求：‎ ‎（1）杆ab达到稳定状态时的速率v ；（2）滑动变阻器接入电路部分的阻值R2。‎ ‎【答案】（1）v=‎4.5m/s（2）＝6.0Ω ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）导体棒稳定时，重力和安培力相等，所以：‎ mgv=P 代入数据得：v=‎4.5m/s ‎（2）导体切割磁感线：‎ E＝BLv 设电阻R与R的并联电阻为，ab棒的电阻为r=1Ω，有 P=IE 代入数据得：＝6.0Ω ‎16.如图，直角坐标系xOy的1、3象限内有匀強磁场，第1象限内的磁感应强度大小为2B，第3象限内的磁感应强度大小为B，磁感应强度的方向均垂直于纸面向里。现将半径为l ‎、圆心角为的扇形导线框OPQ以角速度ω绕O点在纸面内沿逆时针匀速转动，导线框回路电阻为R。‎ ‎(1)求导线框中感应电流最大值；‎ ‎(2)求线框匀速转动一周产生的热量。‎ ‎【答案】(1)；(2)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)线框从图甲位置开始（）转过的过程中，产生的感应电动势为 由闭合电路欧姆定律得，回路电流为 联立以上各式解得 同理可求得线框进出第3象限的过程中，回路电流为 故感应电流最大值为 ‎(2)线框转一周产生的热量 又 解得 ‎17.如图，与水平面成45°角的平面MN将空间分成I和II两个区域．一质量为m、电荷量为q（q＞0）的粒子以速度v0从平面MN上的P0点水平右射入I区．粒子在I区运动时，只受到大小不变、方向竖直向下的电场作用，电场强度大小为E；在II区运动时，只受到匀强磁场的作用，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里，不计粒子重力．求：‎ ‎（1）粒子在电场中运动的位移和末速度；‎ ‎（2）粒子首次离开II区时到出发点P0的距离．‎ ‎【答案】（1），；‎ ‎（2）‎ ‎【解析】‎ 试题分析:（1）设粒子第一次过MN时速度方向与水平方向成α1角，位移与水平方向成α2角且α2=45º，在电场中运动时， 有x=v0t 另有 电场中的位移:‎ ‎（2）在磁场中做圆周运动，且弦切角为 由得出：‎ 磁场中的位移：‎ 故有 考点：考查带电粒子在匀强磁场中的运动．‎ ‎【名师点睛】对于类平抛运动可以直接利用速度夹角与位移夹角的正切值的关系直接求出速度与水平方向夹角．‎