2016—2017 学年上学期期末考试 模拟卷（1） 高二物理 11页

2016—2017 学年上学期期末考试 模拟卷（1） 高二物理 （考试时间：90 分钟 试卷满分：100 分） 注意事项： 1．本试卷分第 I 卷（选择题）和第 II 卷（非选择题）两部分。答卷前，考生务必将自 己的姓名、准考证号填写在答题卡上。 2．回答第 I 卷时，选出每小题答案后，用 2B 铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。 如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。写在本试卷上无效。 3．回答第 II 卷时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 4．考试范围：选修 3-1 和选修 3-2。 第 I 卷 一、选择题（共 12 小题，每小题 4 分，共 48 分。在每小题给出的四个选项中，第 1~8 小题 只有一个选项符合题意，第 9~12 小题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，有错选或不答的得 0 分） 1．使两个完全相同的金属小球（均可视为点电荷）分别带上–3Q 和+5Q 的电荷后，将它们 固定在相距为 a 的两点，它们之间库仑力的大小为 F1。现用绝缘工具使两小球相互接触 后，再将它们固定在相距为 2a 的两点，它们之间库仑力的大小为 F2。则 F1 与 F2 之比为 A．2:1 B．4:1 C．16:1 D．60:1 2．已知通电长直导线周围空间中某点处产生的磁场的磁感应强度大小为 B=k I r ，其中 k 为 常量、I 为直导线中的电流、r 为该点到长直导线的距离。如图所示，a、b 两根通电长 直导线经过圆心为 O 的圆上同一直径的两端，两根直导线中的电流大小相等，a 中电流 方向垂直圆所在平面向里，b 中电流方向垂直圆所在平面向外，此时圆心 O 处的磁感应 强度大小 为 B。现将直导线 b 沿圆周顺时针转动 90°，电流的大小和方向都保持不变， 则 O 处的磁感应强度大小变为 A．2B B． 2 B C．B D． 2 2 B 3．示波管的内部结构如图所示，如果在电极 YY′之间加上如图（a）所示的电压，在 XX′ 之间加上如图（b）所示电压，荧光屏上会出现的波形是 4．图甲、图乙分别表示两种电压的波形，其中图甲所示的电压按正弦规律变化，图乙所示 的电压是正弦函数的一部分。下列说法错误的是 A．图甲、图乙均表示交流电 B．图甲所示电压的瞬时值表达式为 u=20sin 100πt（V） C．图乙所示电压的有效值为 20 V D．图乙所示电压的有效值为 10 V 5．如图所示，匀强电场中的六个点 A、B、C、D、E、F 为正八面体的六个顶点。已知 BE 中 点 O 的电势为零，A、B、C 三点的电势分别为 7 V、–1 V、3 V，则 E、F 两点的电势分 别为 A．2 V，–2 V B．1 V，–3 V C．–1 V，–5 V D．–2 V，–4 V 6．如图所示电路中 a、b 端接有电压有效值为 U 的交流电，变压器为理想变压器，各电阻的 阻值相等，电流表为理想交流电表。开关 S 断开时，电流表读数为 I，开关 S 闭合时， 电流表读数为 3 5 I，则各电阻的阻值 R 和变压器原、副线圈匝数的比值 k 分别为 A．R= 3 U I ，k=3 B．R= I U 3 2 ，k= 2 3 C．R= I U 5 ，k=2 D．R= I U ， k= 2 1 7．如图所示，匀强磁场垂直于纸面向里，匀强电场竖直向上。质量为 m、电荷量为 q 的小 球以速率 v 在复合场区域做匀速圆周运动。已知匀强磁场的磁感应强度为 B，重力加速 度为 g。则 A．小球带负电 B．电场强度大小为 mg q C．小球做圆周运动的半径为 qB mv D．小球做圆周运动的周期为 πm qB 8．如图所示，两个垂直于纸面的匀强磁场方向相反，磁感应强度的大小均为 B，磁场区域 的宽度均为 a。正三角形导线框 ABC 从图示位置沿 x 轴正方向匀速穿过两磁场区域，以 逆时针方向为电流的正方向，在下列图象中能正确描述感应电流 I 与导线框移动距离 x 关系的是 9．如图所示，当滑动变阻器的滑片 P 向下端移动时，下列说法正确的是 A．电阻 R1 消耗的功率增大 B．电源的输出功率增大 C．V1 增大，V2 增大，A 减小 D．V1 减小，V2 减小，A 增大 10．如图所示，平行板电容器与电源电压为 E 的直流电源连接，下极板接地。一带电油滴位 于电容器中的 P 点且恰好处于平衡状态。现将平行板电容器的上极板竖直向下移动一小 段距离，则 A．带负电的油滴将沿竖直方向加速向上运动 B．P 点的电势将降低 C．带电油滴的电势能将减少 D．电容器的电容减小，且极板 带电荷量减小 11．如图所示电场，实线表示电场线。一个初速度为 v 的带电粒子仅在电场力的作用下从 a 点运动到 b 点，虚线表示其运动的轨迹。则 A．粒子带正电 B．粒子受到的电场力不断减小 C．a 点电势高于b 点电势 D．电场力一直做正功，电势能减少 12．如图所示，闭合的单匝矩形导线框 abcd 处于水平方向的匀强磁场中，矩形导线框的面 积为 S，电阻为 R。矩形导线框绕与 cd 边重合的竖直固定 转轴以角速度 从中性面开 始匀速转动，矩形导线框转过 π 6 时的感应电流为 I，下列说法正确的是 A．矩形导线框中感应电流的有效值为 2I B．矩形导线框转动过程中穿过矩形导线框的磁通量的最大值为 2IR  C．矩形导线框转一周产生的热量为 24πRI  D．矩形导线框从中性面开始转过 π 2 的过程中，通过导线横截面的电荷量为  I 第 II 卷 二、实验题（共 2 小题，共 15 分） 13．（6 分）在“测定电源的电动势和内阻”的实验中，回答下列问题： （1）图甲是实验电路图，请在图乙中画线连接实物图。 （2）在图甲所示的电路中，为避免烧坏电表，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于 ________端（填“左”或“右”）。 （3）图丙是根据实验数据作出的 U–I 图象，由图可知，电源的电动势 E=________V， 内阻 r=________Ω。 14．（9 分）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 cm。 （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 数如图丙所示，则该电阻的阻值约为  ； （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 600 mA，内阻约为 2 Ω）； 电流表 A2（量程 150 mA，内阻约为 10 Ω）； 电压表 V1（量程 1 V，内阻 1000r   ）； 电压表 V2（量程 15 V，内阻约为 3 000  ）； 定值电阻 0 1000R   ； 滑动变阻器 R1（最大阻值为 5 Ω）； 滑动变阻器 R2（最大阻值为 1 000 Ω）； 电源 E（电动势约为 4 V，内阻 r 约为 1 Ω）； 开关，导线若干。 为了使测量尽量准确，测量时电表读数不得小于其量程的 1 3 ，电压表应选 ， 电流表应选 ，滑动变阻器应选 （填器材代号）。 （5）根据你选择的器材，请在线框内画出实验电路图。 三、计算题（共 3 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．（9 分） 如图所示是利用电动机提升重物的示意图，其中 D 是直流电动机。P 是一个质量 为 m 的重物，它用细绳拴在电动机的轴上。闭合开关 S，重物 P 以速度 v 匀速上升，这时 电流表和电压表的示数分别是 I=5.0 A 和 U=110 V，重物 P 上升的速度 v=0.70 m/s。已知 该装置机械部分的机械效率为 70%，重物的质量 m=45 kg（g 取 10 m/s2）。求： （1）电动机消耗的电功率 P 电； （2）细绳对重物做功的机械功率 P 机； （3）电动机线圈的电阻 R。 16．（12 分）如图所示，MN、PQ 为间距 L=0.5 m 的足够长平行导轨，NQ⊥MN。导轨平面与 水平面间的夹角θ=37°，NQ 间连接有一个 R=5 Ω 的电阻。有一匀强磁场垂直于导轨 平面，磁感应强度为 B0=1 T。将一根质量为 m=0.05 kg 的金属棒 ab 紧靠 NQ 放置在导轨 上，且与导轨接触良好，导轨与金属棒的电阻均不计。现由静止释放金属棒，金属棒沿 导轨向下运动过程中始终与 NQ 平行。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5，当金 属棒滑行至 cd 处时已经达到稳定速度，cd 距离 NQ 为 s=2 m。则：（g=10 m/s2，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8） （1）当金属棒滑行至 cd 处时回路中的电流是多大？ （2）金属棒达到的稳定速度是多大？ （3）当金属棒滑行至 cd 处时回路中产生的焦耳热是多少？ 17．（16 分）如图所示，在 0x  的区域内存在与 xOy 平面垂直的匀强磁场，磁感应强度的 大小为 B，方向垂直纸面向里，假设一系列质量为 m、电荷量为 q 的正离子初速度为零， 经过加速电场加速后从 O 点沿 Ox 轴正方向进入匀强磁场区域，有一块厚度不计、高度 为 d 的金属板竖直放置在磁场中，截面如图，M、N 分别为金属板截面的上、下端点，M 点的坐标为（d，2d），N 点的坐标为（d，d）。不计正离子的重力。 （1）加速电场的电压在什么范围内，进入磁场的粒子才能全部打在金属板上？ （2）求打在金属板上的离子在磁场中运动的最短时间与最长时间的比值（sin 37°=0.6，cos 37°=0.8）。 2016—2017 学年上学期期末考试 模拟卷（1） 高二物理·参考答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 D D C C B C C B AD AC BC ABC 13．（1）实物图如图所示（3 分） （2）左（1 分） （3）1.5 1.0（各 1 分） 14．（1）5.015（1 分） （2）4.700（1 分） （3）22（1 分） （4）V1 A2 R1 （每 空 1 分） （5）如图所示（3 分） 15．（1）电动机消耗的电功率为 5.0 110 W 550 WP UI   电 （3 分） （2）细绳对重物做功的机械功率为 45 10 0.70 W 315 WP mgv    机 （3 分） （3）电动机输出的电功率为 315 W 450 W0.7 PP   机 输出 （1 分） 电动机线圈的电阻 R 的发热功率为 100 WP P P  热 电 输出 （1 分） 再由 RIP 2热 得电动机线圈的电阻 2 100 425 PR I     热 （1 分） 16．（1）金属棒匀速运动时，沿导轨方向金属棒受力平衡得 mgsin θ=f+F（2 分） 金属棒受的安培力 为 F=B0IL（1 分） f=μFN=μmgcos θ（1 分） 解得 I=0.2 A（1 分） （2）由欧姆定律得 I=E/R（1 分） 由电磁感应定律得 E=B0 Lv（2 分） 解得 v=2 m/s（1 分） （3）金属棒滑行至 cd 处时，由能量守恒定律得 21sin cos2mgs mv Q mg s       （2 分） 解得 Q=0.1 J（1 分） 17．（1）设加速电压为 U，正离子初速度为零，经过加速电场加速，根据动能定理得 21 2qU mv （2 分） 正离子在磁场中做匀速 圆周运动，洛伦兹力提供向心力， 2mvqvB R  （1 分） 联立解得 2mqUR qB  （1 分） 当加速电压较小时，离子在磁场中做匀速圆周运动的半径较小，当离子恰好打到金属板 下端点 N 时，圆周运动的半径最小为 minR ，如图 1 所示 图 1 图 2 根据几何知识可以判断 minR d ，故 2 2 min 2 qB dU m  （2 分） 当加速电压较大时，离子在磁场中做匀速圆周运动的半径较大，当离子恰好打到金属板 上端点 M 时，圆周运动的半径最大为 maxR ，如 图 2 所示 根据几何知识判断  22 2 max max2R d d R   （1 分） 解得 max 5 4R d （1 分） 所以 2 2 max 25 32 qB dU m  （1 分） 所以离子能全部打在金属板上，加速电压的取值范围为 2 2 2 2  25 2 32 qB d qB dUm m   （1 分） （2）设离子在磁场中做匀速圆周运动的周期为 T，根据圆周运动规律得 2πRT v  又 2vqvB m R  联立解得 2πmT qB  （1 分） 离子在磁场中做匀速圆周运动的周期与加速电压无关 离子在图 1 所示的轨迹中运动时间最短为 min 1 4t T （1 分） 离子在图 2 所示的轨迹中运动时间最长为 max 90 360t T  （1 分） 根据几何知识， max 4cos 5 d R    ，则 37   （2 分） 所以 min max 90  127 t t  （1 分）