福建省晋江市季延中学2015-2016学年高二上学期末考试物理试卷

季延中学2015年秋高二年期末考试物理科试卷

考试时间：100分钟 满分：100分

一、单项选择题（8小题，每小题3分．每题所给出的四个选项只有一个选项符合题意）

1．如图所示，把一条导线平行地放在磁针的上方附近，当导线中有电流通过时，磁针会发生偏转．首先观察到这个实验现象的物理学家是( )

A．奥斯特 B．爱因斯坦 C．伽利略 D．法拉第

2、下列关于电场强度的说法中正确的是(　　)

A．公式E＝只适用于真空中点电荷产生的电场

B．在公式F＝k中，k是点电荷Q₂产生的电场在点电荷Q₁处的场强大小；而k是点电荷Q₁产生的电场在点电荷Q₂处场强的大小

C．由公式E＝可知，电场中某点的电场强度E与试探电荷在电场中该点所受的电场力成正比

D．由公式E＝k可知，在离点电荷非常近的地方(r→0)，电场强度E无穷大

3．在如图所示的电路中，开关S闭合后，由于电阻元件发生短路或断路故障，某时刻电压表读数减小、电流表读数增大，则可能出现了下列哪种故障( )

A．R₁短路　　　　B．R₂断路

C．R₂短路　　　 D．R₃断路

4．如图所示，一理想变压器原线圈匝数n₁=1000匝，副线圈匝数n₂=200匝，原线圈中接一交变电源，交变电源电压u=220sinl00πt(V)，副线圈中接一个内电阻为11Ω的电动机，已知电流表A₁示数为0.2A，电表对电路的影响忽略不计，则下列说法正确的是( )

A．此交流电的频率为100Hz

B．电压表V示数为220V

C．电流表A₂示数为4A

D．此电动机的输出功率为33W

5．如图甲所示，n=50匝的圆形金属线圈M，两端点a、b与内阻很大的电压表相连，线圈中磁通量随时间的变化规律如图乙所示，则ab两点的电势高低与电压表的读数为（ ）

A．，20VB．，10V

C．，20VD．，10V

6．某小组做了以下的探究：找两节已经用过较长时间的干电池，放入手电筒里，发现小灯泡只能发出微弱的光．把两节干电池取出来，用电压表测出它们两端的电压，发现电压表示数略小于3V，再把它们作为一个台式电子钟的电源，电子钟却仍能正常工作．粗测电子钟的内电阻，发现其阻值达到几十千欧．结合上述信息和所学知识，请你判断下列说法正确的是( )

A．这两节干电池的电动势减小了许多

B．作为电子钟的电源时，干电池的内阻减小了

C．这台电子钟的额定电压一定比手电筒中小灯泡的额定电压小

D．这台电子钟正常工作时的电流一定比手电筒中小灯泡正常工作时的小

7、如图所示，圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场，三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c，以不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场，其运动轨迹如图。若带电粒子只受磁场力的作用，则下列说法正确的是（   ）

A．a粒子动能最大  B．c粒子在磁场中运动时间最长

C. c粒子速率最大 D．它们做圆周运动的周期T_abc

8、某制药厂的污水处理站的管道中安装了如图所示的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口，在垂直于上下底面方向加磁感应强度为B的匀强磁场，在前后两个面的内侧固定有金属板作为电极，当含有大量正负离子（其重力不计）的污水充满管口从左向右流经该装置时，利用电压表所显示的两个电极间的电压U，就可测出污水流量Q（单位时间内流出的污水体积）。则下列说法正确的是 ( )

A．后表面的电势一定高于前表面的电势，与正负哪种离子多少无关

B．若污水中正负离子数相同，则前后表面的电势差为零

C．流量Q越大，两个电极间的电压U越小

D．污水中离子数越多，两个电极间的电压U越大

二、多项选择题（5小题，每小题4分．每题所给出的四个选项有多个选项符合题意，全部选对的得4分．选对但不全的得2分。错选或不答的得0分．）

9．如图所示，曲线表示关于x轴对称的两条等势线，已知A、C两点的电势分别为φ_A=0.6V，φ_C=0.2V，B点是AC的中点．则下列说法中正确的是( )

A．A点的场强小于C点的场强

B．B点的场强方向指向x轴负方向

C．B点的电势φ_B=0.4V

来源：D．正电荷从A点移到C点，电势能减少

10．如图所示，长为L的通电直导体棒放在光滑水平绝缘轨道上，劲度系数为k的水平轻弹簧一端固定，另一端拴在棒的中点，且与棒垂直，整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中，弹簧伸长x，棒处于静止状态．则( )

A．导体棒中的电流方向从a流向b

B．导体棒中的电流大小为

C．若只将磁场方向缓慢顺时针转过一小角度，x变小

D．若只将磁场方向缓慢逆时针转过一小角度，x变大

11．如图所示，a、b灯分别标有“3.6V 4.0W”和“3.6V 2.5W”，闭合开关，调节R，能使a、b都正常发光．断开开关后重做实验，则( )

A．闭合开关，a将慢慢亮起来，b立即发光

B．闭合开关，a、b同时发光

C．闭合开关稳定时，a、b亮度相同

D．断开开关，a逐渐熄灭，b灯闪亮一下再熄灭

12．如图所示，足够长的光滑金属导轨MNQP与水平面成θ角(0<θ<90⁰)放置，其中MN与PQ平行且间距为L，导轨MN段与PQ段电阻不计，NQ段电阻为R，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直．金属棒ab由静止开始沿导轨加速下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，ab棒接人电路的电阻为r，棒下滑一段距离S后，开始以速度v做匀速直线运动，已知重力加速度为g．则金属棒ab在加速过程中( )

A．运动的平均速度大小为

B．质量大小为

C．流过其某一横截面的电荷量大小为

D．产生的热量大小为mgSsinθ－

13、如图，光滑的水平桌面处在竖直向下的匀强磁场中，桌面上平放一根一端开口、内壁光滑的绝缘细管，细管封闭端有一带电小球，小球直径略小于管的直径，细管的中心轴线沿y轴方向．在水平拉力F作用下，细管沿x轴方向作匀速运动，小球能从管口处飞出．小球在离开细管前的运动加速度a、拉力F随时间t变化的图象中，正确的是（　　）

A B C D

三、实验题(3题，共18分)

14．（4分）某兴趣小组的一同学将电池组、滑动变阻器、带铁芯的原线圈A、副线圈B、电流计及开关按图示方式连接来研究电磁感应现象．

（1）将原线圈A插入副线圈B中，闭合开关瞬间，副线圈中感应电流磁场与原线圈中电流的磁场方向 （选填“相同”或“相反”）。

（2）该同学发现：在原线圈A放在副线圈B

中的情况下，将开关接通的瞬间电流计指针

向左偏转，则开关闭合后将变阻器的滑动片

P快速向接线柱C移动过程中，电流计指针

将 　（选填“左偏”、“右偏”或

“不偏”）。

15．（8分）某同学采用如图甲所示的电路测定一节干电池的电动势E和内电阻r，准备了下列器材：

A．电压表(0～3V；0～15V)； B．电流表(0—0.6A；0～3A)；

C．滑动变阻器R₁ (最大阻值20Ω)； D．滑动变阻器R₂(最大阻值1000Ω)；

以及开关S和导线若干．

丙

1. 电压表量程选用 V，电流表量程选用 A；
2. 在图乙中用笔画线代替导线完成实物连接．

来源：(3)连好实验电路，合上开关后，电流表和电压表的读数正常．在逐渐向滑动变阻器另一端调节滑片的过程中，发现电流表的示数逐渐增大，而电压表的示数接近1.5V且几乎不变，直到当滑片滑至靠近另一端时，电压表的示数才急剧变化．这种情况很难读出电压数值分布均匀的几组不同电流、电压值，出现上述情况的原因可能是_______________________________________________________________

(4)如图丙所示的U-I图像是由改进后实验测得的7组数据标出的点，请你据此求出r=____________Ω．(答案保留一位小数)

16．（6分）某同学想通过一个多用电表中的欧姆挡，直接去测量某电压表的内阻(大约为几十千欧)，该多用电表刻度盘上电阻刻度中间值为30

1. 测量时，应选用图甲中 (填“A”或“B”)所示方式连接电路．
   
2. 在实验中，某同学读出欧姆表的读数如图乙所示，则电压表内阻为 Ω，这时电压表的读数为5.0V，则欧姆表内电池的电动势为 V．

四、计算题（本题共4小题，共38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）

17．（7分）一个质量为m，电荷量为q，不计重力的带电粒子从x轴上的P（a，0）点以速度v，沿与x正方向成60°的方向射入第一象限内的匀强磁场中，并恰好垂直于y轴射出第一象限。求匀强磁场的磁感应强度B和穿过第一象限的时间。

18．(10分)如图所示，光滑绝缘斜面AB长度L=2m，倾角为37⁰，有一个质量m=0.1kg，电荷量q=l×10^-4C带电小球，置于斜面顶端A点，当沿水平向右方向加一个匀强电场时，带电小球恰好能静止在斜面上．从某时刻开始，该电场的电场强度方向不变，大小变化为原来的1/3，小球便开始下滑，先沿斜面运动到底端B点，再进入一段放置在竖直平面内，半径为R=lm的光滑半圆管道BCD，C点为管道的中点(假设小球经过B点前后机械能无损失)，求：

(1)原来的电场强度大小；

(2)小球运动到B点时的速度大小；

(3)小球运动到C点时对管壁的作用力的大小．(g取10m/s²， sin37⁰=0.6，cos37⁰=0.8)

19．（9分）在如图所示的直角坐标系中，坐标原点O处固定有正点电荷，另有平行于y轴的匀强磁场．一个质量为m，带电量+q的颗粒，恰能以y轴上O′（0，a，0）点为圆心作匀速圆周运动，其轨迹平面与xOz平面平行，角速度为ω，沿y轴负方向看顺时针旋转．试求匀强磁场的磁感应强度大小和方向

20、（12分）如图甲所示，质量为m的导体棒ab，垂直放在相距为l的平行光滑金属轨道上．导轨平面与水平面间的夹角θ=30°，图中间距为d的两虚线和导轨围成一个矩形区域，区域内存在方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场．导轨上端通过一个电流传感器A连接一个定值电阻，回路中定值电阻除外的其余电阻都可忽略不计．用一平行于导轨的恒定拉力拉着棒，使棒从距离磁场区域为d处由静止开始沿导轨向上运动，当棒运动至磁场区域上方某位置时撤去拉力．棒开始运动后，传感器记录到回路中的电流I随时间t变化的I﹣t图象如图乙所示．已知重力加速度为g，导轨足够长．求：

（1）匀强磁场的磁感应强度B的大小和拉力F的大小．

（2）定值电阻R的阻值．

（3）拉力F作用过程棒的位移x．

1.A 2.B 3.B 4.D 5.B 6.D 7.C 8.A

9.AD 10.ABC 11.AD 12.BC 13.BD

来源：

14（1）相反；（2）左偏；（各2分）

15（1）0-30-0.6（各1分）

（2）如右图所示 （2分，全对才得分）

（3）滑动变阻器选用了R₂，R₂阻值太大，有效使用部分太短（2分）

（4）0.5（2分）

16（1）A（2分）

（2）40k8.75（各2分）

17.（7分） 解：作出带电粒子做圆周运动的圆心和轨迹，由图中几何关系知：

18.（10分）

19、带点微粒受重力、库仑力、洛伦兹力，这三个力的合力提供向心力，设圆轨道半径为R，圆周上一点和坐标原点连线与y轴的夹角为θ，
对带点微粒有动力学方程：
mg=F_电cosθ， （2分）

F_洛-F_电sinθ=mω²R （2分）
而F_洛=qBv=qBωR (1分)

tanθ=R/a （1分）

联立解得：B=（2分）

方向沿y轴正方向 （1分）

20、解：（1）棒进入磁场运动过程，回路中电流均保持不变，说明棒在磁场中做匀速运动，在磁场中向下运动过程，有：

mgsinθ=2BI₀l…① （1分）

解得磁感应强度大小为：B=…②（1分）

在磁场中向上运动过程，有：F=mgsinθ+BI₀l…③（1分）

解得拉力大小为：…④（1分）

（2）棒开始运动直到进入磁场过程，由动能定理得：

（F﹣mgsinθ）d=…⑤（2分）

棒进入磁场后回路中的电流为：I₀=…⑥（1分）

解得定值电阻的阻值为：R=…⑦（1分）

（3）棒离开磁场后拉力作用的位移为（x﹣2d），从棒离开磁场到再次进入磁场过程，由动能定理得：

F（x﹣2d）=﹣…⑧（2分）

棒第二次在磁场中运动过程回路中的电流为：2I₀=…⑨（1分）

解得拉力F作用过程棒的位移为：x=3d…⑩（1分）