2017-2018学年河南省三门峡市高二上学期期末考试物理试题 解析版

2017-2018学年河南省三门峡市高二上学期期末考试物理试题 解析版

河南省三门峡市2017-2018学年高二上学期期末考试物理试题 ‎―、选择題（本题共12小题，每题4分，共48分。在每小題给出的四个选项中，第1-7題 只有一项符合題目要求，第8-12通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，有错选的得0分） ‎ ‎1. 下列关于静电场中电场强度、电势能等的说法中，正确的是 A. 电荷在电场强度大的地方，电势能一定大 B. 电荷在电场强度为零的地方，电势能一定为零 C. 负电荷从电势高处运动到电势低处，电势能增加 D. 只在静电力的作用下运动，电荷的电势能一定减少 ‎【答案】C ‎【解析】A：电场强度大的地方电势不一定高，电荷在该处具有的电势能不一定大。故A项错误、‎ B：电场强度为零的地方电势不一定为零，电荷在该处具有的电势能不一定为零。故B项错误。‎ D：不知电荷的初速，只在静电力的作用下运动，电荷运动的各种可能均有，电荷的电势能不一定减少。故D项错误。‎ ‎2. 如图所示，实线是电场线，一带电粒子只在电场力的作用下沿虚线由A运动到B的过程中. 其速率-时间图象可能是选项中的 A. A B. B C. C D. D ‎【答案】B ‎【解析】试题分析：电场线的疏密程度表示场强大小，A点电场线密集，故电场强度大，电场力大，故加速度大，所以粒子的加速度一直减小，由粒子的运动轨迹弯曲方向可知，带电粒子受电场力的方向大致斜向左下方，与电场强度方向相反，故粒子带负电，电场力做负功，速度慢慢减小，所以粒子做加速度减小的减速运动，故B正确．‎ 考点：考查了电场线，速度时间图像 ‎【名师点睛】根据带电粒子运动轨迹判定电场力方向，再结合电场强度方向判断电性，然后根据电场线的疏密程度判断加速度的大小，从而判断粒子的运动情况选择速度图象．‎ ‎3. 如图所示为一交流电随时间变化的图象，其中电流的正值为正弦曲线的正半周（两段各半个周期）， 则该交变电流的有效值约为 A. 2.1A B. 3.1A C. 4.1A D. 5.1A ‎【答案】C ‎...............‎ 故C项正确。‎ 点睛：求交流电的有效值，要根据电流在一个周期内的热效应，由有效值的定义求解。‎ ‎4. 煤矿矿井中用于监测瓦斯浓度的传感器，它的电阻随瓦斯浓度的变化而变化，在如图所示的电路中，不同的瓦斯浓度对应着传感器的不同电阻，这样，显示仪表的指针就与瓦斯浓度有了对应关系，观察仪表指针就能判断瓦斯是否超标。有一种瓦斯传感器，其电阻的倒数与瓦斯的浓度成正比，那么，电压表示数U与瓦斯浓度C之间的对应关系正确的 是 A. U越大，表示C越大，C与U成正比 B. U越大，表示C越小，C与U成反比 C. U越大，表示C越大，但是C与U不成正比 D. U越大，表示C越小，但是C与U不成反比 ‎【答案】C ‎【解析】由题意可得,所以U越大，c越大，但c与U不成正比。所以选C。‎ ‎5. 如图所示，在平行带电金属板间有垂直纸而向里的匀强磁场，质子、氘核、氚核（质子、 氘核、氚核电量相同，质量不同，不计重力）沿平行金属板方向以相同动能射入两板间， 其中氘核沿直线运动不发生偏转，质子和氚核发生偏转后射出，则 A. 偏向正极板的是氚核 B. 偏向正极板的是质子 .‎ C. 射出时动能最大的是质子 D. 射出时动能最小的是氚核 ‎【答案】B ‎【解析】质子、 氘核、氚核以相同动能射入两板间，根据公式可得质子的质量最小，速度最大；氚核的质量最大，速度最小。‎ 三粒子在竖直方向受竖直向下的电场力和向上的洛仑兹力（不计重力），氘核沿直线运动不发生偏转，氘核所受电场力与洛仑兹力抵消；质子、 氘核、氚核电量相同，所受电场力相同。‎ 质子的速度最大，所受洛仑兹力最大，质子所受合力向上，向上运动偏向正极板，电场力做负功，洛仑兹力不做功，质子动能减小。‎ 氚核的速度最小，所受洛仑兹力最小，氚核所受合力向下，向下运动偏向负极板，电场力做正功，洛仑兹力不做功，氚核动能增大。‎ 综上，偏向正极板的是质子；射出时动能最大的是氚核；射出时动能最小的是质子。‎ 故B项正确，ACD三项错误。‎ ‎6.‎ ‎ 如图所示，一根长为L重力可忽略不计的细铝棒用两个劲度系数为k的弹簧水平地悬吊在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面向里，当棒中通以向右的电流I时，弹簧缩短∆y,若通以向左的电流，大小也等于I时，弹簧伸长∆y，则磁感应强度B为：‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】重力可忽略不计的细铝棒，棒中通以向右的电流I时，两根弹簧均缩短∆y，则，解得：。故B项正确。‎ ‎7. 在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环。规定导体环中电流的正方向如图1所示，磁场方向竖直向上为正。当磁感应强度B随时间t按图2变化时，下列能正确表示导体环中感应电流变化情况的是 A. A B. B C. C D. D ‎【答案】C ‎【解析】试题分析：由法拉第电磁感应定律，在0~2s内，产生的感应电动势恒定，感应电流恒定；由楞次定律可知，感应电流为正，能正确表示导体环中感应电流变化情况的是图C，故选C 考点：考查法拉第电磁感应定律；楞次定律 点评：本题难度较小，正确理解感应电动势与磁通量、磁通量的变化量、磁通量的变化率等之间的关系，可以类比加速度、速度变化量、速度变化率进行学习 ‎8. 如图所示，线圈L的电阻不计，则 A. S闭合瞬间，A板带正电,B板带负电 B. S保持闭合，A板带正电，B板带负电 C. S断开瞬间，B板带正电，A板带负电 D. 由于线圈电阻不计，电容器被短路，上述三种情况下两板都不带电 ‎【答案】AC ‎【解析】S闭合瞬间，通过线圈的电流增加，线圈产生自感电动势阻碍电流的增加，因此此时电容器被充电，A板带正电，B板带负电；S保持闭合，线圈L的电阻不计，电容器被短路，电容器不带电；S断开瞬间，通过线圈的电流减小，线圈产生自感电动势阻碍电流的减小，电容器反向充电，B板带正电，A板带负电。‎ 故AC两项正确，BD两项错误。‎ ‎9. 如图甲为理想变压器的示意图，其原、副线圈的匝数比为5:1，电压表和电流表均为理想交流电表，Rt为阻值随温度升高而变大的热敏电阻，R1为定值电阻。若发电机向原线圈输入如图乙所示的正弦交流电，则下列说法中正确的是 A. 输入变压器原线圈的交流电压的表达式为μ= 36sin50πt B. t=0.01s时，线圈平面与磁场方向垂直，穿过线圈的磁通量最大 C. 变压器原、副线圈中的电流之比为1:5‎ D. Rt温度升高时，电流表的示数变小，电压表的读数不变 ‎【答案】BCD ‎【解析】A：由图乙可知，输入变压器原线圈的交流电压的最大值，周期，则表达式。故A项错误。‎ B：t=0.01s时，，线圈处于中性面，线圈平面与磁场方向垂直，穿过线圈的磁通量最大。故B项正确。‎ C：变压器原、副线圈中的电流之比，故C项正确。‎ D：输入电压不变，电压表的读数不变，原线圈两端电压不变，副线圈两端电压不变，Rt温度升高时，阻值变大，流过副线圈的电流减小，电流表的示数变小。故D项正确。‎ 点睛：涉及变压器动态分析类问题时要注意原线圈两端的电压和原副线圈匝数比决定副线圈两端电压；副线圈的电流和原副线圈匝数比决定原线圈中电流。‎ ‎10. 如图，宽度为d的有界匀强磁场，磁感应强度为B，MM′和NN'是它的两条边界线，现有质量为m、电荷量为q的带电粒子沿图示方向垂直磁场射入，要使粒子不能从边界NN'射出，粒子入射速率v的最大值可能是 A. qBd/m B. (2+)qBd/m C. qBd/2m'‎ D. (2-)qBd/m ‎【答案】BD ‎【解析】设带电粒子在磁场中运动的轨道半径为R，粒子在磁场中做圆周运动时由洛仑兹力提供向心力，由牛顿第二定律可得：，解得 带电粒子速率越大，轨道半径越大，当轨迹恰好与边界NN'相切时，粒子恰好不能从边界NN'射出，对应的速率最大。‎ 若粒子带负电，临界轨迹如左图，由几何知识得：，解得：，对应的速率 若粒子带正电，临界轨迹如右图，由几何知识得：，解得：，对应的速率 故BD两项正确。‎ 点睛：本题是带电粒子在有界磁场中圆周运动问题，画出轨迹，由几何知识求半径是关键。要注意电荷的电性不清楚，要考虑正负电荷都有可能，切不可漏解。‎ ‎11. 如图(a)所示，—个电阻值为R匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路。线圈的半径为r1，在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图(b)所示。图线与横、纵轴的交点坐标分别为t0和B0，导线的电阻不计。在0至t1时间内，下列说法正确的是 ‎ A. R1中电流的方向由a到b通过R1‎ B. 电流大小为 C. 线圈两端的电压大小为 D. 通过电阻R1的电荷量为 ‎【答案】BD ‎【解析】试题分析：由B-t图象可知，磁感应强度的变化率为：；根据法拉第电磁感应定律，感应电动势：；根据闭合电路的欧姆定律，感应电流为：；联立以上三式，解得：，根据楞次定律可知通过R1上的电流方向：从b到a，选项A错误，B正确；线圈两端的电压大小为，选项B错误；通过R1的电荷量q=I1t1得：，选项D正确；故选BD．‎ 考点：法拉第电磁感应定律、欧姆定律 ‎【名师点睛】本题是法拉第电磁感应定律、欧姆定律的综合应用，应用法拉第定律时要注意s是有效面积，并不等于线圈的面积．‎ ‎12. 如图所示，空间有一垂直纸面向外的磁感应强度为0.5T的匀强磁场，一质量为0.2kg,且足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上，在木板的左端无初速放置一质量为0.1kg,电荷q=+0.2C的滑块，滑块与绝缘木板之间动摩擦因数为0.5,滑块受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力，现对木板施加方向水平向左，大小为0.6N的恒力，g取10m/s2则以下说法中错误的是 A. 木板和滑块一直做加速度为2m/s2匀加速运动 B. 滑块开始做匀加速运动，然后做加速度减小的加速运动，最后做匀速直线运动 C. 最终木板做加速度为2m/s2的匀加速运动，滑块做速度为10m/s的匀速运动 D. 最终木板做加速度为3m/s2的匀速运动，滑块做速度为10m/s的匀速运动 ‎【答案】AC ‎【解析】由于动摩擦因数为0.5，静摩擦力能提供的最大加速度为5m/s2‎ ‎，当0.6N的恒力作用于木板时，系统一起以 的加速度一起运动；当滑块获得向左运动的速度以后又产生一个方向向上的洛伦兹力，当洛伦兹力等于重力时滑块与木板之间的弹力为零，此时Bqv=mg，代入数据解得：v=10m/s，此时摩擦力消失，滑块做匀速运动，而木板在恒力作用下做匀加速运动， ，故AC错误，D正确．由A的分析可知，开始滑块做匀加速直线运动，滑块获得速度后，受到洛伦兹力作用，受到的合外力减小，加速度减小，做加速度减小的加速运动，最后滑块做匀速直线运动，故B正确；故选：BD.‎ 二、实验題（本题共2个小題，共15分）‎ ‎13. 某同学要测量一个由均匀新材料制成的圆柱体的电阻率。步骤如下:‎ ‎(1)游标卡尺测量其长度如图甲所示，可知其长度为______mm;‎ ‎(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙所示，可知其直径为______mm;‎ ‎(3)选用多用电表的电阻“× 1”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘的示数如图所示，则该电阻的阻值约为_________Ω；‎ ‎(4)为更精确地测量其电阻，可供选择的器材如下：‎ 电流表A1 (量程300mA.内阻约为2Ω)‎ 电流表A2(量程150mA,内阻约为10Ω);‎ 电压表V1(量程IV,内阻r=1000Ω);‎ 电压表V2(量程15V,内阻约为3000Ω);‎ 定值电阻R0=1000Ω 滑动变阻器R2(最大阻值1000Ω);‎ 电源E(电动势约为3V,内阻r约为1Ω); 开关，导线若干 为了使测量尽量准确，电压表应选_____。电流表应选_____滑动变阻器应选_____（均填器材代号）根据你选择的器材，请在答题卡线框内画出实验电路图______；‎ ‎【答案】 (1). 50.15 (2). 4.700 (3). 22 (4). V1 (5). A2 (6). R1 (7). ‎ ‎【解析】（1）由图甲所示可知，游标卡尺主尺示数为50mm，游标尺示数为3×0.05mm=0.15mm，游标卡尺示数为50mm+0.15mm=50.15mm； （2）由图乙所示可知，螺旋测微器固定刻度示数为4.5mm，游标尺示数为20.0×0.01mm=0.200mm，螺旋测微器示数为4.5mm+0.200mm=4.700mm； （3）用多用电表的电阻“×1”挡，由图丙所示可知，电阻阻值为22×1=22Ω； （4）由于电源电压为4 V，显然电压表选V2时不满足读数不得小于其量程的的要求，因此只能选V1，而V1读数又太小，而题目中给了一个定值电阻，将定值电阻与电压表串联，改装成一个新电压表，量程为4 V，满足要求，这样由于电阻值约22 Ω，因此回路电流最大约120 mA左右，因此电流表选A2，为了测量精确，滑动变阻器采分压式接法，为了便于调节，滑动变阻器选用R1，电路图电流表采用外接法，实验电路图如图。‎ 点睛：应掌握游标卡尺与螺旋测微器的读数方法．通过估算电路中的最大电流来选择电流表的量程；若有“测得多组数据”要求或要求电流从零调时，变阻器应用分压式接法，选择阻值小的变阻器时方便调节.‎ ‎14. 某研究性学习小组利用图中所示电路测量电池组的电动势E和内阻r，根据实验数据绘出如图实乙所示的R-1/I图线，其中R为电阻箱读数，I为电流表读数，由此可以得 到：E=___ V. r=____‎ Ω。‎ ‎【答案】 (1). 2.4 (2). 1‎ ‎【解析】试题分析：根据闭合电路欧姆定律I=，进行数学变形，得到R与的关系式，根据数学知识研究R﹣图象的斜率和截距的意义，求解电源的电动势和内阻．‎ 解：根据闭合电路欧姆定律I=，‎ 解得：R=E﹣r，‎ 由数学知识得知，R﹣图象的斜率等于E，纵轴截距的绝对值等于r，‎ 则由图得到，电源的电动势为E==3.0V，‎ 内阻r=1Ω 故答案为：（1）3（2）1．‎ ‎【点评】物理图象关键要根据物理规律得到解析式，运用数学知识分析图象的物理意义．本题采用的是转换法，本来I﹣R是非线性关系，转换成R﹣是线性关系，图象直观，一目了然．‎ 三、计算题（本题共4个小题，共37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. 如图所示，R1=14Ω，R2=9Ω，当开关处于位置1时，电流表读数I1=0.1A;当开关处于位置2时，电流表读数I2=0.15A,求：‎ ‎(1)电源的电动势E和内电阻r; ‎ ‎(2)开关处于位置1时，电源的效率。‎ ‎【答案】（1）E=1.5V，r=1Ω（2）93.3%‎ ‎【解析】本题考查闭合电路欧姆定律，电源的效率等知识。‎ ‎(1)设电源的电动势为E、内阻为r，由闭合电路的欧姆定律得：‎ 开关处于1时：‎ 开关处于2时：‎ 代入数据得：， ‎ 解得：，‎ ‎(2) 开关处于1时，电源的路端电压 电源的效率 ‎16. 如图所示，光滑斜面倾角为370，一带有正电的小物块质量为m，电荷量为q， 置于斜面上，当沿水平方向加有如图所示的匀强电场时，带电小物块恰好静止在斜面上。从某时刻开始，电场强度方向不变，大小变化为原来的1/2.(g取 10m/s2, sin370= 0.6, cos370= 0.8 )求：‎ ‎(1)原来的电场强度大小；‎ ‎(2)沿斜而下滑距离为L时，物块的速度大小；‎ ‎(3)沿斜而下滑距离为L的过程中，物块电势能的变化量。‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】本题考查带电粒子在电场中的平衡、加速、电场力做功与电势能变化间关系等知识。‎ ‎（1）平衡时，物块受重力mg、电场力qE、斜面的支持力N的作用，如图所示 有：，解得 ‎(2) 电场强度方向不变，大小变化为原来的1/2，将滑块受力沿斜面方向和垂直斜面方向正交分解，如图：‎ 沿斜面方向有：，解得：‎ 物块沿斜面做匀加速直线运动，初速度为0，加速度为a，位移为L 由得：‎ ‎(3) 物块沿斜面下滑距离为L的过程中，电场力做功 物块电势能增加 ‎17. 如图所示，两根平行的光滑金属导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中，导轨的左端串接—个电阻R,在导轨上有一个质量为m的金属棒MN，它的电阻为r，与导轨接触良好，导轨的电阻忽略不计。金属棒MN在水平向右的恒力作用下由静止开始向右运动的过程中，恒力做功的最大功率为P，金属棒MN的最大加速度为a，求：‎ ‎(1)金属棒MN的最大速度；‎ ‎(2)当金属棒的加速度是a/3时，电阻R上的电热功率。‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】本题考查单个导体棒在磁场中切割磁感线对应的电磁感应问题。‎ ‎（1）开始时，金属棒MN中没有感应电流，不受安培力，由牛顿第二定律得：恒力 当金属棒MN匀速运动时速度最大，设为vm，由得 ‎（2）当金属棒速度最大时， ‎ 根据闭合电路欧姆定律有 恒力做功的功率 ‎ 当金属棒的加速度是a/3时，根据牛顿第二定律有：‎ 根据闭合电路欧姆定律有 电阻R上的电热功率，解得 ‎18. 如图所示，一带电微粒质量为m=2.0×10-11kg、电荷量q=+l.0× 10-5C，从静止开始经电压为U1=100V的电场加速后，水平进人两平行金属板间的偏转电场中，微粒射出电场时的偏转角θ=60°，并接着沿半径方向进入一个垂直纸面向外的圆形匀强磁场区域，微粒射出磁场时的偏转角也为θ=60°。已知偏转电场中金属板长L=2cm,圆形匀强磁场的半径R=10cm,微粒重力忽略不计。求：‎ ‎(1)带电微粒经U1=100V的电场加速后的速率; ‎ ‎(2)两金属板间偏转电场的电场强度E; ‎ ‎(3)匀强磁场的磁感应强度的大小。‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】（1）带电微粒经加速电场加速后速度为v1，根据动能定理：qU1= ‎ 得：v1==1.0×104m/s ‎ ‎（2）带电微粒在偏转电场中只受电场力作用，做类平抛运动．在水平方向微粒做匀速直线运动．‎ 水平方向：v1= ‎ 带电微粒在竖直方向做匀加速直线运动，加速度为a，出电场时竖直方向速度为v2‎ 竖直方向： ‎ v2=at 由几何关系：tanθ=，联立得 tanθ= ‎ 由题θ=60°‎ 解得：E=10000V/m．‎ ‎（3）设带电粒子进磁场时的速度大小为v，则：=2×104m/s 由粒子运动的对称性可知，入射速度方向过磁场区域圆心，则出射速度反向延长线过磁场区域圆心，粒子在磁场中的运动轨迹如图所示，‎ 则轨迹半径为：r=Rtan60°=0.3m 由：qvB=m ‎ 得：B==0.13T ‎ ‎