【物理】湖北省鄂州市泽林中学2019-2020学年高二上学期期末考试试题（解析版）

【物理】湖北省鄂州市泽林中学2019-2020学年高二上学期期末考试试题（解析版）

湖北省鄂州市2019-2020学年泽林高中高二（上）期末 物理联考试卷 一、单选题（本大题共6小题，共30.0分）‎ ‎1.下列说法中正确的是（ ）‎ A. 随地球自转的物体在地球上任意位置受到地球对该物体的万有引力都大于其重力 B. 磁悬浮列车运行过程中悬浮于轨道上方，所以运行的磁悬浮列车为失重状态 C. b射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力 D. 法拉第最早引入了电场概念，并提出用电场线形象地描述电场 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A.地球上随地球一起自转的物体，在两极以外的区域，万有引力的一个分力充当向心力，另一分力是重力，两分力间夹角小于直角，万有引力大于重力；在两极地区，向心力为零，则万有引力等于重力；故A错误。‎ B.磁悬浮列车处于悬浮状态，在竖直方向受力平衡，不是失重状态，故B错误。‎ C.β射线是具有放射性的元素的原子核中的一个中子转化成一个质子同时释放出一个高速电子即β粒子，它具有中等的穿透能力，故C错误。‎ D.英国物理学家法拉第最早引入了电场的概念，并提出电场线和磁感线来形象表示电场和磁场，故D正确。‎ ‎2.已知通电长直导线周围某点的磁感应强度大小，即某点的磁感应强度大小B与导线中的电流I成正比、与该点到导线的距离r成反比．如图所示，两根平行长直导线相距为r，通以大小相等、方向相反的电流．规定磁感应强度方向垂直纸面向外为正，则磁感应强度大小B随x变化的图线可能是( ) ‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】根据右手螺旋定则可得通电导线a在两根导线之间的磁场方向垂直纸面向里，通电导线b在两根导线之间的磁场方向垂直纸面向里，则在此区间内的磁场等于两条直导线在各处形成的磁感应强度之和，且为负方向，离导线越远磁场越弱，在两根导线中间位置磁场最弱。在b导线的右侧，a导线形成的磁场向里，b导线形成的磁场向外，因该区域离b导线较近，则合磁场方向向外，为正方向，且离b导线越远处磁场越弱；‎ A．该图与结论相符，选项A正确；B．该图与结论不相符，选项B错误；‎ C．该图与结论不相符，选项C错误；D．该图与结论不相符，选项D错误。‎ ‎3.如图所示，两个灯泡、的电阻相等，电感线圈L的电阻可忽略，开关S从断开状态突然闭合，稳定之后再断开，下列说法正确的是( )‎ A. 闭合开关之后立刻变亮、逐渐变亮，然后、逐渐变暗 B. 闭合开关之后、同时变亮，然后逐渐变亮，逐渐变暗 C 断开开关之后立即熄灭、逐渐变暗 D. 断开开关之后逐渐变暗，闪亮一下再熄灭 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．S闭合瞬间，由于自感线圈相当于断路，所以两灯是串联，电流相等，两灯同时亮；待电路达到稳定时，线圈相当于导线，把灯L2短路；所以然后L2逐渐变暗，而灯L1逐渐变亮，选项A错误，B正确；‎ CD．S闭合稳定后再断开开关，L1立即熄灭；由于线圈的自感作用，L相当于电源，与L2组成回路，L2突然闪亮一下再逐渐熄灭，故CD错误。‎ ‎4.如图所示，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,以下说法正确的是:‎ A. 开始进入磁场时感应电流最小 B. 开始穿出磁场时感应电流最大 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 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．感应电流：‎ 而 E=Blv 线框开始进入磁场时有效的切割长度等于AC最长，产生的感应电动势最大，此时，感应电流最大，故A错误 B．开始穿出磁场时，有效切割长度逐渐增加，故感应电流最小，故B错误。‎ C．开始穿出磁场时，ABC边切割，由右手定则，可判定部分导体切割磁感线产生的感应电流方向为C到B到A，即感应电流沿顺时针方向，故C错误。‎ D．由右手定则，可判定部分导体切割磁感线产生的感应电流方向为C到A，即感应电流沿顺时针方向，故D正确。‎ 故选D．‎ ‎5.关于传感器，下列说法正确的是( )‎ A. 话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号 B. 霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换成电阻这个电学量 C. 半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越大 D.‎ ‎ 电熨斗中装有双金属片温度传感器，该传感器通过控制电路的通断达到自动控制温度的目的 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A.话筒是一种常用的声传感器，其作用是将声信号转换为电信号，故A错误；‎ B.霍尔元件能够把磁感应强度转换为电学量电压，不是将磁感应强度转换成电阻，故B错误；‎ C.半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越小，故C错误；‎ D.电熨斗中装有双金属片温度传感器，该传感器通过控制电路通断达到自动控制温度的目的，故D正确。‎ ‎6.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，磁场方向与"D"形盒所在平面垂直，两盒分别与高频交流电源相连，带电粒子获得的最大动能与哪个因有关 A. 加速的次数 B. 交流电的频率 C. 加速电压 D. 匀强磁场的磁感应强度大小 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】根据洛伦兹力提供粒子圆周运动的向心力得：‎ 最后粒子射出回旋加速器的速度为：‎ 则最大动能为：‎ 所以影响粒子获得的最大动能的因素有粒子比荷的大小，回旋加速器内磁感应强度的大小和回旋加速器的半径，故选D．‎ 二、多选题（本大题共4小题，共20.0分）‎ ‎7.如图所示，甲图是一理想变压器，原、副线圈的匝数比为100 ：1．若向原线圈输入图乙所示的正弦交变电流，图中Rt为热敏电阻（阻值随温度升高而变小），R1‎ 为可变电阻，电压表和电流表均为理想电表，下列说法中正确的是（　　）‎ A. 在t＝0.005s时，电压表的示数约为50.9V B. 变压器原、副线圈中的电流之比为100 ：1‎ C. Rt温度降低时，适当增大R1可保持Rt两端的电压不变 D. Rt温度升高时，电压表的示数不变、电流表的示数变大 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】A.由图乙可以知道交流电压最大值，有效值为，即电压表的读数为36V，故A错误；‎ B.原、副线圈的匝数比为100:1，所以变压器原、副线圈中的电流之比为1:100，故B错误；‎ C.输入电压不变，变压器的输出电压不变，Rt两端的电压；Rt温度降低时，电阻增大，在串联电路中适当增大R1，可保持Rt两端的电压不变，故C正确；‎ D.电压表的示数为输入电压，保持不变；输入电压不变，变压器的输出电压不变，Rt温度升高时，阻值减小，副线圈回路电流变大，电流表的示数变大，故D正确。‎ ‎8.有两个匀强磁场区域，宽度都为L，磁感应强度大小都是B，方向如图所示，单匝正方形闭合线框由均匀导线制成，边长为L导线框从左向右匀速穿过与线框平面垂直的两个匀强磁场区．规定线框中感应电流逆时针方向为正方向．则线框从位置I运动到位置II的过程中，图所示的感应电流i随时间t变化的图线中正确的是（　　）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】在阶段，感应电流的大小，方向为逆时针方向；在阶段，感应电流的大小，方向为顺时针方向；在阶段，感应电流的大小，方向为逆时针方向。故C项正确，ABD三项错误。‎ ‎9.如图，正方形abcd中△abd区域内存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，△bcd区域内有方向平行bc的匀强电场（图中未画出）．一带电粒子从d点沿da方向射入磁场，随后经过bd的中点e进入电场，接着从b点射出电场．不计粒子的重力．则（ ）‎ A. 粒子带正电 B. 电场的方向是由b指向c C. 粒子在b点和d点的动能相等 D. 粒子在磁场、电场中运动的时间之比为π：2‎ ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ A、根据粒子在磁场中受洛伦兹力而从d点进e点出，由左手定则知带负电，则A正确．B、根据磁场中运动的对称性知e点的速度大小等于v0，方向与bd成45°，即水平向右，而电场线沿bc方向，则做类平抛运动，可知负粒子受的电场力向上，则电场由b指向c，B正确．C、粒子从d到e做匀速圆周运动，速度的大小不变，而e到b电场力做正功，动能增大，故b点的动能大于d点的动能，C错误．D、设正方形边长为L，由几何关系可知，电场中的水平分运动是匀速直线运动，，故 ‎，则D正确．故选ABD.‎ ‎【点睛】本题关键是明确粒子的运动规律，画出运动的轨迹，结合几何关系得到轨道半径，再结合牛顿第二定律列式分析．‎ ‎10.均匀导线制成的正方形闭合线框abcd，线框的匝数为n、边长为L、总电阻为R、总质量为m，将其置于磁感应强度为B的水平匀强磁场上方某高度处，如图所示，释放线框，让线框由静止自由下落，线框平面保持与磁场垂直，cd边始终与水平的磁场边界平行，已知cd边刚进入磁场时，线框加速度大小恰好为，重力加速度为g，则线框cd边离磁场边界的高度h可能为( )‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】在磁场上方运动过程中，只有重力做功，所以机械能守恒，故有，cd边刚进入磁场时受到的安培力为，根据法拉第电磁感应定律可得，根据欧姆定律可得，联立可得；若cd边刚进入磁场时的加速度大小方向向下，根据牛顿第二定律可得：，联立解得：；若cd边刚进入磁场时的加速度向上时，根据牛顿第二定律有：，联立解得；故AD正确，BC错误。‎ 三、实验题（本大题共2小题，共14.0分）‎ ‎11.图甲、乙和丙所示均为教材中的演示实验实物图．在电路连接正确的情况下，回答下列问题．‎ ‎（1）图甲中，将条形磁铁插入线圈和拔出线圈时，灵敏电流计指针偏转方向______（填“相同”或“相反”）．‎ ‎（2）图乙中，导体棒AB以大小不同的速度沿相同方向切割磁感线时，灵敏电流计指针偏转大小______（填“相同”或“不同”）．‎ ‎（3）图丙中，下列操作能使灵敏电流计指针偏转的是______．（填选项前的字母）‎ A．闭合开关瞬间 B．保持开关闭合，快速移动滑动变阻器的滑片 C．保持开关断开，快速移动滑动变阻器的滑片 ‎【答案】 (1). 相反 (2). 不同 (3). AB ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）将条形磁铁插入线圈和拔出线圈时，线圈中原磁场方向相同，拔出和插入时磁通量变化正好相反，根据楞次定律可知，产生感应电流方向相反； （2）根据E=BLv可知，导体棒速度不同则产生感应电动势不同，产生感应电流则不同，则灵敏电流计指针偏转大小不同． （3）闭合开关的瞬间，电流从无到有，产生磁场从无到有，则B中磁通量发生变化，故有电流产生，故A正确；保持开关闭合，快速移动滑动变阻器的滑片，电流发生变化，产生磁场变化，则B中磁通量发生变化，故有电流产生，故B正确；保持开关断开，不论怎么移动滑片，A中无电流，则无磁场产生，故B中无电流产生，故C错误． 所以AB正确，C错误．‎ ‎12.图中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场．现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力，来测量磁场的磁感应强度大小、并判定其方向．所用部分器材已在图中给出，其中D为位于纸面内的U形金属框，其底边水平，两侧边竖直且等长；E 为直流电源；R为电阻箱；A为电流表；S为开关．此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线．‎ 完成下列主要实验步骤中的填空：‎ ‎(1)① 按图接线．‎ ‎② 保持开关S断开，在托盘内加入适量细沙，使D处于平衡状态；然后用天平称出细沙质量m1．‎ ‎③ 闭合开关S，调节R的值使电流大小适当，在托盘内重新加入适量细沙，使D________；然后读出________，并用天平称出此时细沙的质量m2．‎ ‎④ 用米尺测量D的底边长度L．‎ ‎(2)用测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小，可以得出B＝________．‎ ‎(3)判定磁感应强度方向的方法是：若________，磁感应强度方向垂直纸面向外；反之，磁感应强度方向垂直纸面向里．‎ ‎【答案】 (1). 重新处于平衡状态 电流表的示数I (2). ‎ ‎【解析】 (1)[1][2]金属框平衡时测量才有意义，读出电流表的示数I；‎ ‎(2)[3]根据平衡条件，有：|m2-m1|g=BIL，解得：；‎ ‎(3)[4]若m2＞m1．则安培力的方向向下，根据左手定则可得，磁场的方向向外；反之，磁感应强度方向垂直纸面向里．‎ 四、计算题（本大题共4小题，共46.0分）‎ ‎13.如图所示，矩形线圈面积为S，匝数为N，电阻为r，线圈接在阻值为R的电阻两端，其余电阻不计，线圈绕OO轴以角速度在磁感应强度为B的匀强磁场中匀速转动，电阻R两端电压的有效值为______，在线圈从图示位置线圈平面与磁场平行转过的过程中，通过电阻R的电荷量为______．‎ ‎【答案】 (1). (2). ‎ ‎【解析】 [1]由题意可知，交流电的最大值Em=NBSω 则有效值为 R两端的电压 ‎(2) 线圈从图示位置转过90°过程中磁通量的变化量为：‎ 则由法拉第电磁感应定律可知：‎ 则电量 解得：‎ ‎14.如图所示，在倾角为的光滑金属导轨上，放置一根质量为m，长为L，通有电流I的导体棒欲使导体棒静止在斜面轨道上，所加竖直向上的匀强磁场的磁感应强度B应为多大？‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】导体杆静止在导轨上，受到重力、支持力和安培力三个力作用，如图侧视图所示：‎ 由平衡条件得：‎ 又：‎ 联立得：‎ ‎15.钍核发生衰变生成镭核并放出一个粒子．设该粒子的质量为m、电荷量为q，它进入电势差为U的带窄缝的平行平板电极和间电场时，其速率为，经电场加速后，沿Ox方向进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的有界匀强磁场，Ox垂直平板电极，如图所示，整个装置处于真空中．‎ ‎(1)写出钍核衰变方程；‎ ‎(2)求粒子离开电场时的速度大小；‎ ‎(3)求粒子在磁场中沿圆弧运动的轨道半径R；‎ ‎(4)求粒子在磁场中运动的周期T．‎ ‎【答案】(1) (2) (3) (4)‎ ‎【解析】 (1)由质量数与核电荷数守恒可知，钍核衰变方程式为：‎ ‎(2)设粒子离开电场时速度为v，对加速过程，由动能定理得：‎ 解得：‎ ‎(3)粒子在磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：‎ 解得：‎ ‎(4)粒子做圆周运动的回旋周期：‎ ‎16.如图所示，在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，两根足够长的平行光滑金属轨道cd、ef固定在水平面内，相距为L，轨道左端c、e间连接一阻值为R的电阻．将一质量为m的导体棒ab垂直于cd、ef放在轨道上，与轨道接触良好．轨道和导体棒的电阻均不计．‎ ‎(1)导体棒ab沿轨道以速度v向右做匀速运动．时，磁感应强度为，此时ab到达的位置恰好使cabe构成一个边长为L的正方形．为使闭合电路中不产生感应电流，求从开始，磁感应强度B随时间t变化的关系式．‎ ‎(2)如果匀强磁场磁感应强度B保持不变，为使导体棒ab沿轨道以速度v向右做匀速运动，需对导体棒ab施加一个水平向右的外力F．‎ ‎①求外力F的大小；‎ ‎②通过公式推导验证：在时间内，外力F对导体棒ab所做的功W等于电路获得的电能，也等于电阻R中产生的焦耳热Q．‎ ‎【答案】(1) (2) ① ②证明过程见解析。‎ ‎【解析】 (1)要使闭合电路中不产生感应电流，穿过闭合电路的磁通量应保持不变．‎ 时，穿过闭合电路的磁通量 设t时刻匀强磁场磁感应强度为B，此时的磁通量为：‎ ‎ ‎ 则  ‎ ‎ ‎ 得 ‎ ‎(2)①导体棒ab中的感应电流为：‎ ‎   ‎ 导体棒ab所受的安培力为：‎ 导体棒ab匀速运动，水平外力为：‎ ‎②导体棒ab匀速运动，有：‎ 在时间内，外力F对ab所做的功为：‎ 电动势为：‎ ‎ ‎ 电路获得的电能为：‎ ‎ ‎ 电阻R中产生的焦耳热为：‎ 可见，外力F对导体棒ab所做的功W等于电路获得的电能，也等于电阻R中产生的焦耳热Q．‎