2017-2018学年海南省海口四中高二下学期期末考试物理试题（Word版含部分解析） 11页

‎2017-2018学年度海口四中高二年级第二学期期末考试（理科）(物理)‎ 一、单选题（本大题共6小题，共24.0分）‎ 1. 关于分子动理论，下列说法中正确的是（）‎ A. 布朗运动就是液体分子的运动 B. 两个分子距离减小时，分子间引力和斥力都在增大 C. 压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力，是由于气体分子间存在斥力的缘故 D. 两个分子间的距离为分子间引力和斥力大小相等时，分子势能最大 2. 将液体分子视作球体,且分子间的距离可忽略不计,则已知某种液体的摩尔质量μ,该液体的密度ρ以及阿伏加德罗常数NA后,可得该液体分子的半径为（     ）‎ A. B. C. D. ‎ 3. 如图所示，两个互连的金属圆环，左侧粗金属环的电阻是右侧细金属环电阻的.磁场垂直穿过粗金属环所在区域，当磁感应强度随时间均匀变化时，在左侧粗环内产生的感应电动势为E，则a、b两点间的电势差为()‎ A. B. C. D. E 4. 如图所示电路中，L1和L2是完全相同的灯泡，线圈的自感系数L很大，电阻不可忽略，下列说法中正确的是（      ） ‎ A. 合上开关S，先亮，后亮，最后一样亮 B. 合上开关S后，和始终一样亮 C. 断开开关S时，立即熄灭，过一会儿才熄灭 D. 断开开关S时，要先闪亮一下，过一会儿才熄灭 5. 如图a，理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，与副线圈相连的两个灯泡完全相同，闭合电键K后，正确的是( ) ‎ A. 电流表示数减小 B. 电压表示数为 C. 变压器的输入功率增大 D. 如b图所示的交流电每秒钟方向改变50次 1. 下图所示是某种型号的电热毯的电路图，电热毯接在交变电源上，通过装置P使加在电热丝上的电压的波形如右图所示．此时接在电热丝两端的交流电压表的读数约为（　　）． ‎ A. 110 V B. 156 V C. 220 V D. 311 V 二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）‎ 2. 圆环形导线圈a平放在水平桌面上，在a的正上方固定一竖直螺线管b，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路．若将滑动变阻器的滑片P向上滑动，下面说法中正确的是( ) ‎ A. 穿过线圈a的磁通量增大 B. 线圈a有扩大的趋势 C. 线圈a中将产生逆时针方向的感应电流 D. 线圈a对水平桌面的压力将减小 3. 在如图所示的电路中，L1、L2、L3是三盏相同的灯泡。当a、b两端接交流6V时，三盏灯的发光情况相同。若将a、b两端接直流6V时，稳定后观察到的现象是（   ）‎ A. 三盏灯的亮度相同 B. 变得更亮 C. 不亮，比亮 D. 不亮，比亮 4. 图甲是小型交流发电机的示意图，在匀强磁场中，一只矩形金属线圈绕与磁场方向垂直的轴匀速转动，产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图乙所示．发电机线圈内阻为10 Ω，外接一只电阻为90 Ω的灯泡，不计电路的其他电阻，则( ) ‎ A. 时刻线圈平面与中性面平行 B. 每秒钟内电流方向改变100次 C. 灯泡两端的电压为22 V D. 时间内通过灯泡的电荷量为0‎ 5. 如图所示，足够长的U形光滑金属导轨平面与水平面成θ角(0＜θ＜90°)，其中MN与PQ平行且间距为L，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计．金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且良好接触，ab棒接入电路的电阻为R，当流过ab棒某一横截面的电量为q时，棒的速度大小为v，则金属棒ab在这一过程中( ) ‎ A. 运动的平均速度大小为 B. 下滑位移大小为 ‎ C. 产生的焦耳热为qBLv D. 下滑过程中受到的最大安培力大小为 三、填空题（本大题共2小题，共8.0分）‎ 1. 如图所示为“研究电磁感应现象”的实验装置．‎ ‎(1)将图中所缺的导线补接完整；‎ ‎(2)如果在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上电键后可能出现的情况有：‎ A．将原线圈迅速插入副线圈时，灵敏电流计指针将________．‎ B．原线圈插入副线圈后，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，灵敏电流计指针________．‎ 2. 在“用油膜法估测分子大小”的实验中，已知实验室中使用的酒精油酸溶液的浓度为A，N滴溶液的总体积为V．在浅盘中的水面上均匀撒上痱子粉，将一滴溶液滴在水面上，待油膜稳定后，在带有边长为a的正方形小格的玻璃板上描出油膜的轮廓（如图所示），测得油膜占有的正方形小格个数为X． ①用以上字母表示一滴酒精油酸溶液中的纯油酸的体积为______． ②油酸分子直径约为______．‎ 四、计算题（本大题共4小题，共40.0分）‎ 3. 如图所示，长度为L＝0.2m、电阻r＝0.3Ω、质量m＝0.1kg的金属棒CD，垂直跨接在位于水平面上的两条平行光滑的金属导轨上，导轨间距离也为L，棒与导轨间接触良好，导轨电阻不计。导轨左端接有R＝0.5Ω的电阻，垂直导轨平面的匀强磁场向下穿过导轨平面，磁感强度B＝4T。现以水平向右的恒定外力F使金属棒右移，当金属棒以v＝2m/s的速度在导轨平面上匀速滑动时，求： ‎ ‎ ‎ ‎（1）电路中理想电流表和与理想电压表的示数；‎ ‎（2）拉动金属棒的外力F的大小。‎ ‎ ‎ 1. 如图所示，质量为m，边长为L的正方形线框，在有界匀强磁场上方h高处由静止自由下落，线框的总电阻为R，磁感应强度为B的匀强磁场宽度为2L．线框下落过程中，ab边始终与磁场边界平行且处于水平方向．已知ab边刚穿出磁场时线框恰好做匀速运动．求： （1）cd边刚进入磁场时线框的速度; （2）线框穿过磁场的过程中，产生的焦耳热． ​ ​ ‎ 1. 如图所示，N＝50匝的矩形线圈abcd，ab边长l1＝20 cm，ad边长l2＝25 cm，放在磁感应强度B＝0.4 T的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO′轴以n＝3 000 r/min的转速匀速转动，线圈电阻r＝1 Ω，外电路电阻R＝9 Ω，t＝0时线圈平面与磁感线平行，ab边正转出纸外、cd边转入纸里．求：‎ ‎(1)t＝0时感应电流的方向；‎ ‎(2)感应电动势的瞬时值表达式；‎ ‎(3)线圈转一圈外力做的功；‎ ‎(4)从图示位置转过90°的过程中流过电阻R的电荷量． ‎ 2. 有条河流，流量Q＝2 m3/s，落差h＝5 m，现利用其发电，若发电机总效率为50%，输出电压为240 V，输电线总电阻R＝30 Ω，允许损失功率为输出功率的6%，为满足用电的需求，则： （1）发电机的输出功率为多大？ （2）该输电线路所使用的理想的升压、降压变压器的匝数比各是多少？ ‎ ‎（3）能使多少盏“220 V,100 W”的电灯正常发光？(水的密度，g取10 N/kg) ‎ 答案和解析 ‎1.【答案】B 【解析】‎ 略 ‎2.【答案】A 【解析】‎ 略 ‎3.【答案】C 【解析】‎ 略 ‎4.【答案】A 【解析】‎ 略 ‎5.【答案】C 【解析】‎ 略 ‎6.【答案】B 【解析】‎ ‎7.【答案】BD 【解析】‎ 略 ‎8.【答案】BC 【解析】‎ 略 ‎9.【答案】BC 【解析】‎ 略 ‎10.【答案】BD 【解析】‎ 略 ‎11.【答案】（1） ‎ ‎（2）① 向右偏转一下 ‎② 向左偏转一下 ‎ 【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎（1）注意该实验中有两个回路，一是电源、电键、变阻器、小螺线管串联成的回路，二是电流计与大螺线管串联成的回路，据此可正确解答。 （2）磁场方向不变，磁通量的变化不变时电流方向不变，电流表指针偏转方向相同，磁通量的变化相反时，电流表指针方向相反。 ‎ 本题考查了研究电磁感应现象及验证楞次定律的实验，对于该实验注意两个回路的不同．知道磁场方向或磁通量变化情况相反时，感应电流反向是判断电流表指针偏转方向的关键。 ‎ ‎【解答】 ‎ ‎（1）将电源、电键、变阻器、小螺线管串联成一个回路，再将电流计与大螺线管串联成另一个回路，电路图如图所示： ‎ ‎ （2）闭合开关，穿过副线圈的磁通量增大，灵敏电流表的指针向右偏； ①将原线圈迅速插入副线圈时，磁场方向不变，穿过副线圈的磁通量增大，灵敏电流计指针将向右偏转一下；  ‎ ‎②原线圈插入副线圈后，由电路图可知，将滑动变阻器触头迅速向左拉时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，原线圈电流变小，穿过副线圈的磁场方向不变，但磁通量变小，灵敏电流计指针将左偏转一下。  故填：（1）；（2）① 向右偏转一下；② 向左偏转一下。 ‎ ‎12.【答案】； 【解析】‎ 解：实验时做的假设为：将油膜看成单分子膜；将油分子看作球形；认为油分子是一个紧挨一个的． ①由题意可知，一滴酒精油酸溶液中的纯油酸的体积为V0=． ②每一滴所形成的油膜的面积为S=Xa2，所以油膜的厚度，即为油酸分子的直径为d==． 故答案为：①，②． 在油膜法估测分子大小的实验中，让一定体积的纯油酸滴在水面上形成单分子油膜，估算出油膜面积，从而求出分子直径．油膜面积由正方形小格个数乘以每个方格的面积． 掌握该实验的原理是解决问题的关键，该实验中以油酸分子呈球型分布在水面上，且一个挨一个，从而可以由体积与面积相除求出油膜的厚度，从而求出分子直径．‎ ‎13.【答案】解：（1）CD杆产生的电动势为E，电流表的示数为I，电压表示数为U。‎ E＝BLv        ‎ 联立得：I = 2A ‎ 由欧姆定律可得：U=IR  ,将数据代入可得：U=1V ‎（2）设CD杆受到的拉力为F，由安培力公式可得：‎ FA=BIL FA =1.6N 所以杆受到的拉力F= FA =1.6N ‎ 【解析】‎ 本题考查法拉第电磁感应定律，闭合电路的欧姆定律以及安培力的计算公式，熟练公式的应用即可顺利解答。‎ ‎（1）由E=BLv求出感应电动势，然后由欧姆定律求出电流表和电压表示数； （2）由安培力公式求出安培力，然后由平衡条件求出外力。‎ ‎14.【答案】解：（1）设cd边刚进入磁场时线框的速度大小为v1，ab边刚穿出磁场时速度大小为v2． ab边刚穿出磁场时线框恰好做匀速运动，则有，得 cd边进入磁场后到ab边刚穿出磁场过程，线框的磁通量不变，没有感应电流产生，不受安培力而匀加速运动，加速度大小为g，则有 解得 （2）从线框开始下落到整个线框全部穿出磁场的过程，线框的重力势能减小转化为线框的动能和电路的内能，由能量守恒定律得   【解析】‎ ‎ （1）由题，ab边刚穿出磁场时线框恰好做匀速运动，安培力与重力平衡，由平衡条件和安培力公式可求出此时线框的速度，cd边进入磁场后到ab边刚穿出磁场过程，线框的磁通量不变，没有感应电流产生，不受安培力而匀加速运动，由运动学公式求出cd边刚进入磁场时线框的速度； （2）从线框开始下落到整个线框全部穿出磁场的过程，线框的重力势能减小转化为线框的动能和电路的内能，由能量守恒定律求解焦耳热。 本题首先要正确分析线框的运动情况，会推导安培力的表达式，把握能量是如何转化的。‎ ‎15.【答案】（1）根据ab、cd切割磁感线，由右手定则可得线圈中感应电流方向a→d→c→b→a；‎ ‎（2）n=3000r/min=50r/s 的转速匀速转动，所以线圈的角速度为：ω=2πn=100πrad/s， 感应电动势的最大值为：Em=NBSω=50×0.4×0.2×0.25×100π=314V， 所以感应电动势的瞬时值表达式为：e=nBωScosωt=314cos100πt（V）；‎ ‎（3）电动势的有效值：，‎ 线圈匀速转动的周期：，‎ 线圈匀速转动一圈，外力做功大小等于电功的大小，即：，‎ 代入数据得：Q≈98.6J；‎ ‎（4）线圈由如图位置转过90°的过程中，△Φ=BSsin90°， 通过R的电量为： 。‎ ‎ 【解析】‎ 线框在匀强磁场中匀速转动，产生正弦式交变电流，而对于电表读数、求产生的热量均由交变电的有效值来确定，而涉及到耐压值时，则由最大值来确定，而通过某一电量时，则用平均值来求。 （1）根据右手定则得出感应电流的方向； （2）根据感应电动势的瞬时值表达式e=nBωScosωt即可求解；‎ ‎（3）先求电动势有效值，根据求线圈转动一圈整个电路中产生的电热； （4）线圈由如图位置转过90°的过程中，△φ=BSsin90°，通过R的电量为。 ‎ ‎16.【答案】解：（1）电源端：P输出=Qρgh×50%=5×104W；‎ 即：发电机的输出功率5×104W；‎ ‎（2）线路损耗△P损=I送2R=0.06×5×104w=3×103w；‎ 所以输电线输送电流为10A；‎ 输电线损失电压△U=I送R=10×30V=300V；‎ 送电电压U送=P出I送=5000V；‎ 发电机输出电压为U0=240V；‎ 所以升压变压比：n1：n2=U0：U送=6：125；‎ 输电线电压损失：U损=I送R=10×30 V=300V；‎ 用户端：U1=U送-U损=5×103V-300 V=4700V；‎ 照明电压：U2=220V；‎ 所以降压变压器的匝数比：n1′：n2′=U1：U2=4700：220=235：11；‎ 即：为满足用电的需求，则该输电线路所使用的理想的升压、降压变压器的匝数比各是6：125与235：11；‎ ‎（3）用户得到的功率为P户=（1-0.06）×5×104w=4.7×104W；‎ 如用理想变压器送电，灯盏数：；‎ 即：能使用户端470盏“220V，100W”的电灯正常发光。‎ ‎ 【解析】‎ 本题主要考查了能量守恒，交流电产生，远距离输电等知识，解决本题的关键知道原副线圈的匝数比等于原副线圈的电压比，以及掌握输电线上损失的功率P损=I2R。‎ 根据发电机的效率求出发电机的输出功率，再根据输电线上损失的功率P损=I2R求出输电线上的电流，由P=UI得出升压变压器的电压，根据电压之比等于线圈的匝数比得出升压变压器的原副线圈匝数比。‎