2012 学年第二学期期中杭州地区七校联考 高二年级物理学科试题

2012 学年第二学期期中杭州地区七校联考 高二年级物理学科试题

2012 学年第二学期期中杭州地区七校联考 高二年级物理学科试题 考生须知： 1.本卷满分 100 分，考试时间 90 分钟； 2.答卷前，在答题卷密封区内填写班级、学号和姓名；座位号写在指定位置； 3.所有答案必须写在答题卷上，写在试卷上无效； 4.考试结束后，只需上交答题卷。 第Ⅰ卷（选择题，共 40 分） 一、选择题（本大题共 8 小题，每小题 3 分，共 24 分，在每小题所给的四个选项中，只有 一个选项符合题意） 1．下列四幅图是交流电的图象，其中能正确反映我国居民日常生活所用交流电的是 2．如图表示质点做简谐运动的图象，则以下说法中正确的是 A．图中的曲线部分是质点的运动轨迹 B．t1、t3 时刻的速度是相同的 C．从 t1 到 t2 这段时间内，速度和加速度方向是相同的 D．从 t2 到 t3 这段时间内，速度变大，加速度变小 3．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 A．电刷 A 的电势高于电刷 B 的电势 B．若仅减小电刷 A、B 之间的距离，灵敏电流计的示数将变 大 C．若仅提高金属盘转速，灵敏电流计的示数将变大 D．若仅将滑动变阻器滑动头向左滑，灵敏电流计的示数将变大 4．我国第一艘航母“辽宁舰”交接入列后，歼—15 飞机顺利完成了 起降飞行训练，图为一架歼—15 飞机刚着舰时的情景。已知该飞机机 C D x/cm x/cm t/s t/s t2 t1 t3 身长为 l，机翼两端点 C、D 的距离为 d，某次在我国近海海域训练中飞机降落时的速度沿水 平方向，大小为 v，该空间地磁场磁感应强度的水平分量为 Bx，竖直分量为 By。C、D 两点间 的电势差为 U，下列分析正确的是 A．U=Bxlv，C 点电势低于 D 点电势 B．U=Bxdv，C 点电势高于 D 点电势 C．U=Bylv，C 点电势低于 D 点电势 D．U=Bydv，C 点电势高于 D 点电势 5．如图所示，A、B、C 为三只相同的灯泡，且灯泡的额定电压均大于电源电动势，电源内 阻不计，L 是一个直流电阻不计、自感系数较大的线圈，先将 K1、 K2 合上，稳定后突然断开 K2。已知在此后过程中各灯均无损坏，则 以下说法中正确的是 A．C 灯亮度保持不变 B．C 灯闪亮一下后逐渐恢复到原来的亮度 C．B 灯亮度保持不变 D．断开 K2 稳定后 B 灯的功率是原来稳定时的一半 6．电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器。如图为电吉他的拾音器的原理图，在金属 弦的下方放置有一个连接到放大器的螺线管。一条形磁铁固定在管内，当拨动金属弦后，螺 线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转为声音信号.若由于金属弦的振动， 螺线管内的磁通量  随时间t 的变化如图，则螺线管内感应电流i 随时间t 变化图象为 7．如图所示，一个刚性的矩形铜制线圈从高处自由下落，进入一水平的匀强磁场区域，然 后穿出磁场区域继续下落，已知磁场区域的高度大于线圈的高度，则下列 判断中正确的是 A、若线圈进入磁场时是减速运动，则离开磁场时也是减速运动 B、若线圈进入磁场时是减速运动，则离开磁场时是加速运动 C、若线圈进入磁场时是匀速运动，则离开磁场时也是匀速运动 D、若线圈进入磁场时是加速运动，则离开磁场时也是加速运动 8. 如图甲所示电路中，A1、A2、A3 为相同的电流表，C 为电容器，电阻 R1、R2、R3 的阻值相 同，线圈 L 的电阻不计。在某段时间内理想变压器原 线圈内磁场的变化规律如图乙所示，则在 t1～t2 时间 内 A．电流表 A1 的示数比 A2 的小 B．电流表 A2 的示数比 A3 的小 C．电流表 A1 和 A2 的示数相同 D．电流表的示数都不为零 二、选择题（本大题共 4 小题，每小题 4 分，共 16 分，每小题有一个或几个选项符合题意， 全部选对得 4 分，选对但不全得 2 分，选错或不选得 0 分） 9．如图所示，铝质的圆筒形管竖直立在水平桌面上，一条形磁铁从铝管的正上方由静止开 始下落，然后从管内下落到水平桌面上。已知磁铁下落过程中不与 管壁接触，不计空气阻力，下列判断正确的是 A．磁铁在整个下落过程中做自由落体运动 B．磁铁在管内下落过程中机械能守恒 C．磁铁在管内下落过程中，铝管对桌面的压力大于铝管的重力 D．磁铁在下落过程中动能的增加量小于其重力势能的减少量 10．某小型水电站的电能输送示意图如下。发电机的输出电压为 200V，输电线总电阻为 r， 升压变压器原副线圈匝数分别为 n1，n2。降压变压器原副线匝数分别为 n3，n4（变压器均为 理想变压器）。要使额定电压为 220V 的用电器正常工作，则 A． 32 1 4 nn n n  B． 32 1 4 nn n n  C．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压 D．升压变压器的输出功率大于降压变压器的输入功率 11、某同学在实验里熟悉各种仪器的使用．他将一条形磁铁放在水平转盘上，如图(甲)所示， 磁铁可随转盘转动，另将一磁感应强度传感器固定在转盘旁边．当转盘(及磁铁)转动时，引 起磁感应强度测量值周期性地变化，该变化的周期与转盘转动周期一致．经过操作，该同学 在计算机上得到了如图(乙)所示的图象．该同学猜测磁感应强度传感器内有一线圈，当测得 磁感应强度最大时就是穿过线圈的磁通量最大时，按照这种猜测 A．在 t＝0.1s 时刻，线圈内产生的感应电流的方向发 生了变化 B．在 t＝0.15s 时刻，线圈内产生的感应电流的方向发生了变化 C．在 t＝0.1s 时刻，线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值 D．在 t＝0.15s 时刻，线圈内产生的感应电流的大小达到了最大值 12．如图所示，ABCD 为固定的水平光滑矩形金属导轨，处在方向竖直向下，磁感应强度为 B 的匀强磁场中，AB 间距为 L，左右两端均接有阻值为 R 的电阻，质量为 m、长为 L 且不计电 阻的导体棒 MN 放在导轨上，与导轨接触良好，并与轻质弹簧组成弹簧振动系统．开始时， 弹簧处于自然长度，导体棒 MN 具有水平向左的初速度 v0，经过一段时间，导体棒 MN 第一次 运动到最右端，这一过程中 AB 间 R 上产生的焦耳热为 Q，则 A．初始时刻棒所受的安培力大小为2B2L2v0 R B．当棒再一次回到初始位置时，AB 间电阻的热功 率为B2L2v0 2 R C．当棒第一次到达最右端时，弹簧具有的弹性势能 为 1 2 mv0 2－2Q D．当棒第一次到达最右端时，弹簧具有的弹性势能为 1 2 mv0 2－6Q 第Ⅱ卷（非选择题，共 60 分） 三、填空、实验题（本题有 5 小题，每空 2 分，共 20 分） 13．交流发电机产生的感应电动势瞬时值为 e＝Emsinωt ，若发电机的转速和线圈的匝数都 增加到原来的两倍时，产生的感应电动势的瞬时值为 ▲ 。 14．在飞机的发展史中有一个阶段，飞机上天后不久，飞机的机翼很快就抖动起来，而且越 抖越厉害，后来人们经过了艰苦的探索，利用在飞机机翼前缘处装置一个配重杆的方法，解 决了这一问题，在飞机机翼前装置配重杆的主要目的是 ▲ 。 15．如图所示，在与匀强磁场垂直的平面内放置一个折成锐角的导线框 MON ， MON 。在它上面搁置另一根与 ON 垂直的直导线 PQ ， PQ 紧贴OM 、ON ，并以平行于ON 的速度 v 从顶角O 开始向 右匀速滑动。设线框 MON 和直导线 PQ 单位长度的电阻为 0R ， 磁感强度为 B ，则回路中的感应电流的方向为__▲______（填“顺 时针”或“逆时针”），感应电流的大小为_______▲_________。 16．在研究电磁感应现象的实验中所用的器材如图所示。它们是：①电流计、②直流电源、 ③带铁芯的线圈 A、④线圈 B、⑤电键、⑥滑动变阻器（用来控制电流以改变磁场强弱）。 （1）试按实验的要求在实物图上连线（图中 已连好一根导线）。 （2）若连接滑动变阻器的两根导线接在接线 柱 C 和 D 上，而在电键刚闭合时电流表指针右 偏，则电键闭合后滑动变阻器的滑动触头向接 线柱 C 移动时，电流计指针将_____▲_____ （填“左偏”、“右偏”、“不偏”）。 17．（1）“单摆的周期 T 与摆长 L 的关系”的实验中，某次测量小球的直径的示数如图 1 所示，图中 1 游标上 10 格的长度为 19mm，则小球的直径 d 为 ▲ mm。用秒表记下 了单摆振动 50 次的时间如图 2 所示，由图可读出时间为 ▲ s。 （2）有两位同学利用假期分别去参观北京大学和南京大学的物理实验室，各自在那里利用 先进的 DIS 系统较准确地探究了“单摆的周期 T 与摆长 L 的关系”，他们通过校园网交换实 验数据，并由计算机绘制了 T2－L 图象，如图甲所示．去北大的同学所测实验结果对应的图 线 ▲ (填“A”或“B”)．另外，在南大做探究的同学还利用计算机绘制了两种单摆的 振动图象如图乙所示，由图可知，两单摆的摆长之比＝ ▲ ． 四、计算题（本题共 4 小题，共 40 分，解答时必须写出必要的文字说明、方程式和重要的 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） 18．（8 分）如图所示，边长为 L 的正方形金属框，质量为 m，电阻为 R，用细线把它悬挂于 一个有界的匀强磁场边缘，金属框的上半部处于磁场内，下半 部处于磁场外．磁场随时间变化规律为 B＝kt(k>0)，已知细线 所能承受的最大拉力为 2mg，求： ⑴线圈的感应电动势大小； ⑵细绳拉力最大时，导体棒受到的安培力大小； ⑶从 t＝0 开始直到细线会被拉断的时间。 19．（10 分）一个电阻为 r、边长为 L 的正方形线圈 abcd 共 N 匝，线圈在磁感应强度为 B 的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴 OO′以如图所示的角速度ω匀速转动，外电路电阻为 R. (1)线圈转动过程中感应电动势的最大值有多大？ (2)线圈平面与磁感线夹角为 60°时的感应电动势为多大？ (3)设发电机由柴油机带动，其他能量损失不计，线圈转一周， 柴油机做多少功？ (4)从图示位置开始，线圈转过 60°的过程中通过 R 的电量是多 少？ 20、（10 分）如图所示，一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内，导轨间距 L=0.5m， 左端接有阻值 R=0.3Ω的电阻，一质量 m=0.1kg，电阻 r=0.1Ω的金属棒 MN 放置在导轨上， 整个装置置于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度 B=0.4T，棒在水平向右的外力作 用下，由静止开始做匀加速直线运动，当棒运动的位移 x=9m 时速度达到 6m/s，此时撤去外 力，棒继续运动一段距离后停下来，已知撤去外力前后回路中产 生的焦耳热之比 Q1：Q2=2:1，导轨足够长且电阻不计，棒在运动过 程中始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，求 (1) 棒在匀加速运动过程中，通过电阻 R 的电荷量 q (2) 金属棒 MN 做匀加速直线运动所需外力随时间变化的表达式 (3) 外力做的功 WF F 21．（10 分）两根平行金属导轨固定倾斜放置，与水平面夹角为 37°，相距 d＝0.5 m，a、 b 间接一个电阻为 R＝1.5 Ω.在导轨上 c、d 两点处放一根质量 m＝0.05 kg 的金属棒，bc 长 L＝1 m，金属棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.5.金属棒与导轨接触点间电阻 r＝0.5 Ω， 金属棒被两个垂直于导轨的木桩顶住而不会下滑，如图甲所示．在金属导轨区域加一个垂直 导轨斜向下的匀强磁场，磁场随时间的变化关系如图乙所示．重力加速度 g＝10 m/s2.(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)．求： (1)0～1.0 s 内回路中产生的感应电动势大小； (2)t＝0 时刻，金属棒所受的安培力大小； (3)在磁场变化的全过程中，若金属棒始终没有离开木桩而上升，则图乙中 t0 的最大值； (4)通过计算在图中画出 0～t0max 内金属棒受到的静摩擦力随时间的变化图象． 甲 乙 2012 学年第二学期期中杭州地区七校联考 高二年级物理学科参考答案 最终定稿人：萧山中学 楼秀琴 联系电话：18057153635 一、选择题（本题共 8 小题，每小题 3 分，共 24 分。在每小题给出的四个选项中，只有一 项是正确的；选对得 3 分，有选错或不选的得 0 分。） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 C D C D B B A C 二．选择题（本大题共4小题，每小题4分，共16分，每小题有一个或几个选项符合题意， 全部选对得4分，选对但不全得2分，选错或不选得0分） 题号 9 10 11 12 答案 CD AD AC AD 三、填空题（本题有 4 小题，每空 2 分，共 20 分） 13、e=4Emsin2ωt， 14．改变机翼的固有频率 15、逆时针、   0sincos1 sin R Bv R EI    16、（1）如图 （2）左偏 17、（1） 16.4 、 96.8 ； （2） B 、 4/9 ； 四、计算题（本题共 4 小题，每小题 10 分，共 40 分， 18、解：⑴由题意知ΔB Δt ＝k ………………………1 分 根据法拉第电磁感应定律知 E＝ΔB Δt ·S＝k·L2 2 ……2 分 ⑵当细线刚要断时：F 安＝mg ……2 分 ⑶I＝E R ＝kL2 2R ， B＝kt ……2 分 解得：t＝2mgR k2L3 ……1 分[ 19、解析： (1)Em＝NBSω＝NBωL2 …1 分 （2）线圈平面与 B 成 60°角时的瞬时感应电动势 e＝Em·cos60°＝1 2 NBωL2. …2 分 (3)电动势的有效值 E＝ Em 2 …1 分 电流的有效值 I＝ E R＋r …1 分 柴油机做的功转化为电能，线圈转一周柴油机做的功 W＝EIt＝ E2 R＋r t＝ (NBωL2 2 )2 R＋r ·2π ω ＝πN2B2ωL4 R＋r . …2 分 (4)因为 I 平均＝E 平均 R＋r ＝ N·ΔΦ Δt(R＋r) ， …1 分 故电量 q＝I 平均·Δt＝NBS·sin60° R＋r ＝ 3NBL2 2(R＋r) . …2 分 20、解析： （1）设棒匀加速运动的时间为Δt，回路的磁通量变化量为ΔΦ，回路中的平均感应电动势 为 E ，由法拉第电磁感应定律得 E ＝ΔΦ Δt … 1 分 其中ΔΦ＝Blx … 1 分 设回路中的平均电流为 I ，由闭合电路的欧姆定律得 I ＝ E R＋r 则通过电阻 R 的电荷量为 q＝ I Δt …1 分 联立①②③④式，代入数据得 q＝4.5 C … 1 分 （2）)设撤去外力时棒的速度为 v，对棒的匀加速运动过程，由运动学公式 v2＝2ax 得 a＝2 m/s2 …1 分 E＝Blv rR EI  由安培力公式和牛顿第二定律得 F－BIl＝ma …1 分 得 F＝0.2＋0.2t …1 分 （3）撤去外力后棒在安培力作用下做减速运动，安培力做负功先将棒的动能转化为电能， 再通过电流做功将电能转化为内能，所以焦耳热等于棒的动能减少。有 2 2 2 1 1 0.1 6 1.82 2kQ E mv       J …1 分 根据题意在撤去外力前的焦耳热为 1 22 3.6Q Q  J 撤去外力前拉力做正功、安培力做负功（其大小等于焦耳热 Q1）、重力不做功共同 使棒的动能增大，根据动能定理有 1k FE W Q   …1 分 则 1 3.6 1.8 5.4k F kE W Q E        J …1 分 21．解析 (1)读题图可知：ΔB Δt ＝1.0－0.2 1.0 T/s＝0.8 T/s，…1 分 ε感＝ΔΦ Δt ＝ΔB Δt Ld＝0.8×1×0.5 V＝0.4 V. …2 分 (2)I 感＝ ε感 R＋r ＝ 0.4 1.5＋0.5 A＝0.2 A， …1 分 F 安 0＝B0I 感 d＝0.2×0.2×0.5 N＝0.02 N. …2 分 (3)此时金属棒对木桩的压力为零，最大静摩擦力沿斜面向下，此时沿倾斜导轨方向上合外 力为零． F 安＝B(t)I 感 d＝(0.2＋0.8t0max)×0.2×0.5 N＝(0.02＋0.08t0max)N N＝mgcos 37°＝0.05×10×0.8 N＝0.4 N f＝μN＝0.5×0.4 N＝0.2 N，即最大静摩擦力. F 安＝mgsin 37°＋f …2 分 代入相关数据后，得：t0max＝6 s. …1 分 (4)一开始，木桩对金属棒有支持力，金属棒对导轨无相对运动趋势：f 静＝0.随着安培力 F 安的增大，木桩对金属棒的弹力减小，直至弹力为零． 满足：F 安＝B(t)I 感 d＝mgsin 37° 代入数据：(0.2＋0.8t)×0.2×0.5＝0.05×10×0.6 得：t＝3.5 s. …1 分 F 安继续增大，f 静从零开始增大， F 安＝B(t)I 感 d＝(0.2＋0.8t)×0.2×0.5＝mgsin 37°＋f 静 所以 f 随 t 线性增大至 f＝0.2 N(此时 t0max＝6 s)．…2 分 说明：图线画对得 3 分。（0—3.5 s 图线 1 分；3.5 s—6 s 图线 2 分；6 s 后 f 随 t 仍按线性变化扣 1 分）