2017-2018学年江西省南昌市八一中学、洪都中学、麻丘高中等八校高二上学期期末考试物理试题 解析版 13页

‎2017-2018学年江西省南昌市八一中学、洪都中学、麻丘高中等八校高二上学期期末考试物理试题 解析版 一、选择题:本题共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题只有一项符合题目要求,第9～12小题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，有选错的得0分。‎ ‎1. 在物理学的发展过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类社会的进步，人类社会的进步又促进了物理学的发展。下列叙述中错误的是 ( )‎ A. 奥斯特发现了电流的磁效应 B. 库仑发现了电荷间的相互作用规律 C. 洛仑兹提出了分子电流假说 D. 法拉第发现了电磁感应现象 ‎【答案】C ‎【解析】奥斯特发现了电流的磁效应，选项A正确；库仑发现了电荷间的相互作用规律，选项B正确； 安培提出了分子电流假说，选项C错误；法拉第发现了电磁感应现象，选项D正确；此题选择不正确的选项，故选C.‎ ‎2. 某静电场的局部电场线分布如图所示，图中P、Q两点的电场强度的大小分别为EP和EQ，电势分别为φP和φQ，则 ( ) ‎ A. EP＞EQ，φP＞φQ B. EP＞EQ，φP＜φQ C. EP＜EQ，φP＞φQ D. EP＜EQ，φP＜φQ ‎【答案】B ‎【解析】由图可知p点电场线密，电场强度大，Ep＞EQ，PQ在同一条电场线上，沿电场线的方向电势降低，φP>φQ，故A正确，BCD错误，‎ 故选A。‎ ‎3. 金属线框在下列四种情况中能产生感应电流的是 ( )‎ A. 甲图中，线框在匀强磁场中加速运动，线框平面始终和磁场方向平行 B. 乙图中，线框和通电长直导线都在竖直平面内，线框以直导线为轴转动 C. 丙图中，线框abcd与匀强磁场方向垂直，且一半在磁场内，另一半在磁场外， 线框从图示位置开始以cd边为轴转动，转动角度小于60°‎ D. 丁图中，条形磁铁竖直向下穿过水平放置的线框 ‎【答案】D ‎【解析】甲图中，保持线框平面始终与磁感线平行，线框在磁场中平行于磁场运动，磁通量一直为零，故磁通量不变，无感应电流，故A错误；乙图中，线框和通电长直导线都在竖直平面内，线框以直导线为轴转动，故磁通量不变，无感应电流，故B错误；丙图中，线框从图示位置开始以cd边为轴转动，转动角度小于60°，磁通量没有发生变化，没有感应电流，故C错误；丁图中，条形磁铁竖直向下穿过水平放置的线框的过程中，穿过线框的磁通量先增大后减小，磁通量发生了变化，所以能产生感应电流，故D正确；故选D.‎ ‎4. 连接在电池两极上的平行板电容器，当两极板间的距离减小时 ( )‎ A. 电容器的电容C变大 B. 电容器极板的带电荷量Q不变 C. 电容器两极板间的电压U变大 D. 电容器两极板间的电场强度E变小 ‎【答案】A ‎【解析】当两极板间的距离减小时，根据电容的决定式C=分析得知，电容C变大．故A正确．由题可知，电容器的电压不变，C变大，由Q=CU可知，电容器极板的带电荷量Q变大．故B错误．电容器两极板间的电势差U等于电源的电动势，保持不变．故C错误．U不变，d减小，由E=U/d分析得知板间场强E增大．故D错误．故选A．‎ 点睛：涉及电容的只有两个公式：电容的决定式C=和电容的定义式C=，常常两个公式结合分析电容器的动态变化问题．‎ ‎5. 下列说法正确的是 ( )‎ A. 静止的电荷在磁场里一定受到磁场力作用 B. 运动的电荷在磁场里一定受到磁场力作用 C. 静止的电荷在电场里一定受到电场力作用 D. 直线电流在磁场里一定受到安培力作用 ‎【答案】C ‎【解析】静止的电荷在磁场里一定不受磁场力作用，选项A错误；运动的电荷在磁场里如果速度方向与磁场方向平行，则电荷也不受到磁场力作用，选项B错误；静止的电荷在电场里一定受到电场力作用，选项C正确；若电流方向与磁场平行，则直线电流在磁场里不受安培力作用，选项D错误，选项D错误；故选C.‎ ‎6. 有三个用电器，分别为日光灯、电烙铁和电风扇，它们的额定电压和额定功率均相同。现让它们在额定电压下工作相同时间，产生的热量 ( )‎ A. 日光灯最多 B. 电烙铁最多 C. 电风扇最多 D. 一样多 ‎【答案】B ‎...............‎ 故选B 考点：焦耳定律；电功、电功率．‎ 点评：本题中电风扇、日光灯正常工作时是非纯电阻电路，抓住能量如何转化是关键．基本题．‎ ‎7. 如图所示，水平放置的不计电阻的光滑平行金属导轨与电阻R串联，R=0.4Ω，导轨间距d=0.1m，装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=2T。导体棒AB垂直导轨放置，电阻r=0.1Ω。当AB棒在平行导轨的外力F作用下恰好做匀速运动，速度v=1m/s，则下列说法中正确的是 ( )‎ A. AB棒中的电流方向由B到A B. AB两点间的电压为0.2V C. 电路中的电流为0.5A D. 外力大小为0.08N ‎【答案】D ‎8. 如图所示，将一长方体金属导体A1B1C1D1-A2B2C2D2放在沿x轴正方向的匀强磁场中，并通有沿y轴正方向的电流，电流强度为I。已知A1B1=a，A1D1=b，A1A2=c，导体单位体积中的自由电子数为n， 电子电量为e，导体上、下两表面间的电压为U。则下列判断正确的是 ( )‎ A. 自由电子的定向移动的平均速率为 B. 上表面A1B1C1D1的电势比下表面A2B2C2D2高 C. 匀强磁场的磁感应强度大小为 D. 匀强磁场的磁感 ‎【答案】B ‎【解析】根据电流的微观表达式为：I=neSv，其中：S=bc，联立解得：v=，故A错误。电子定向移动的方向沿y轴负向，根据左手定则知电子受到的洛伦兹力向下，向下表面偏转，则下表面A2B2C2D2带负电，所以，上表面A1B1C1D1的电势比下表面A2B2C2D2高，故B正确稳定后电子受洛伦兹力和电场力平衡，有：evB=e ，结合v=，联立解得：B=故CD错误；故选B.‎ 点睛：解决本题的关键会利用左手定则判断洛伦兹力的方向，以及知道稳定时电荷所受的洛伦兹力和电场力平衡。要注意电流的微观表达式I=neSv中S是横截面积是指跟电流方向垂直的截面面积。‎ ‎9. 在一静止点电荷的电场中，任一点的电势φ与该点到点电荷的距离r的关系如图所示（取无穷远处电势为0）。电场中四个点A、B、C和D的φ-r关系对应图中的a、b、c和d点。则下列叙述正确的是 ( )‎ A. 该点电荷一定是正电荷 B. A、B、C和D点的电场强度方向一定相同 C. A、C两点的电场强度大小之比为9:1‎ D. 将一带正电的试探电荷由A点移动到C点 ‎【答案】AC ‎【解析】由图像可知，点电荷周围的电势随距离增大而降低，可知该点电荷一定是正电荷，选项A正确；A、B、C和D点不一定在同一条电场线，则四点的电场强度方向不一定相同，选项B错误；由点电荷场强公式E=可得：Ea：Ec=，故C正确；因 ，根据W=Uq，则将一带正电的试探电荷由A点移动到C点和由B点移动到D点，电场力做功不相同，故D错误．故选AC．‎ 和由B点移动到D点，电场力做功相同 ‎10. 如图所示，电源的电动势为E，内阻不可忽略。闭合开关后电流表的读数为I，电压表的读数为U。当滑动变阻器的滑片向右移动时 ( )‎ A. I变大 B. U变小 C. R2的功率不变 D. 电源的效率变大 ‎【答案】AB ‎【解析】当滑动变阻器的滑片向右移动时，变阻器接入电路的电阻减小，根据闭合电路欧姆定律得知，电路中总电流变大，路端电压减小，则U变小，I变大．故AB正确．因R2的阻值相对R1+r发生了变化，则R2的功率一定发生变化，选项C错误；电源的效率为，U变小，E不变，则电源的效率变小．故D错误．故选AB.‎ 点睛：本题是电路动态变化分析问题，按照“局部到整体再到局部”的思路进行分析．电源的效率等于输出功率与总功率之比，即路端电压与电动势之比．‎ ‎11. 如图所示，圆形区域内有垂直纸面向内的匀强磁场，三个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b、c，以不同的速率从A点对准圆心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. 三个粒子都带负电荷 B. 三个粒子射出磁场时速度的反向延长线必过圆心 C. a粒子在磁场中运动时间最长 D. c粒子速率最小 ‎【答案】BD ‎【解析】三个粒子进入磁场时受到的洛伦兹力，根据左手定则判断可知三个粒子均带正电，故A错误．进入磁场区域时，速度方向指向圆心O，根据圆的对称性可以知道，离开磁场时，速度一定背离圆心，故B正确；粒子在磁场中做圆周运动的周期为：T= ，m、q、B均相同，则T相等．粒子在磁场中的运动时间：t=T，θ是轨迹对应的圆心角．三粒子运动周期相同，由图示可知，a在磁场中运动的偏向角最小，轨迹对应的圆心角最小，则运动的时间最短，故C错误；粒子在磁场中做匀速圆周运动时，由洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：qvB=m，解得：r=‎ ‎．由于三个带电粒子的质量、电荷量均相同，在同一个磁场中，当速度越大时、轨道半径越大，由图示可知，c粒子的轨道半径最小，粒子a的轨道半径最大，则c的粒子速率最小，a粒子的速率最大，故D正确；故选BD．‎ 点睛：带电粒子在磁场、质量及电量相同情况下，运动的半径与速率成正比，从而根据运动圆弧来确定速率的大小；运动的周期均相同的情况下，可根据圆弧的对应圆心角来确定运动时间的长短．‎ ‎12. 如图所示，水平放置的通电螺线管中央，有一闭合金属弹性圆环，螺线管中轴线与弹性环轴线重合。现将弹性圆环均匀向外扩大，下列说法正确的是 ( )‎ A. 从左向右看，弹性圆环中有顺时针方向的感应电流 B. 从左向右看，弹性圆环中有逆时针方向的感应电流 C. 弹性圆环上电流元受到的安培力方向沿半径向里 D. 弹性圆环上电流元受到的安培力方向沿半径向外 ‎【答案】BC ‎【解析】磁感线是闭合曲线，磁铁内部穿过线圈的磁感线条数等于外部所有磁感线的总和，图中内部磁感线线比外部多。外部的磁感线与内部的磁感线方向相反，外部的磁感线将内部抵消。现将弹性圆环均匀向外扩大，则磁铁外部磁感线条数多，将内部磁感线抵消多，导致磁通量变小，则由楞次定律得，从左向右看，穿过环向左的磁通量变小，那么弹性圆环中有逆时针方向的感应电流，故A错误，B正确。从左向右看，产生逆时针感应电流，在外部感线的作用下，根据左手定则可知，弹性圆环受到的安培力方向沿半径向内，故C正确，D错误；故选BC。‎ 点睛：对于穿过回路的磁场方向有两种的情况确定磁通量时，要根据抵消后总的磁通量来进行比较或计算大小，同时考查左手定则与楞次定律的应用。‎ 二、实验题：本题共2小题，第13题5分，第14题10分。‎ ‎13. 某同学用伏安法测量电池的电动势和内阻，现各有一节同型号的新电池和旧电池，为了实验效果更明显，他应该选择___________；处理数据时他得到如图所示的U﹣I图线，则由图可知该电池的电动势为________V，内阻为________Ω 。(均保留两位有效数字)‎ ‎【答案】 (1). 旧电池 (2). 1.5 (3). 1.4‎ ‎【解析】由于新电池内阻较小，故在测量时路端电压U变化较小，故在该实验中应采用旧电池，以使实验效果明显；由U=E-Ir可知，图象与纵轴的交点表示电动势，故E=1.5V；图象的斜率表示内电阻，故有：； 点睛：本题考查测量电动势和内电阻的实验，要注意明确实验原理，知道闭合电路欧姆定律的应用，从而根据图象进行分析，确定电源的电动势和内阻大小。‎ ‎14. 某同学用多用电表粗测某种材料的电阻率，主要操作如下：‎ 用毫米刻度尺测量材料的长度l；‎ 用螺旋测微器测量材料横截面的直径如右图，由图可知其直径d为__________mm；‎ 用多用电表测量材料的电阻。‎ ‎①机械调零后，将选择开关旋至电阻挡“×10”位置；‎ ‎②将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使欧姆表指针对准电阻的________处（填 “0刻线”或“∞刻线”）；‎ ‎③把红、黑表笔分别与材料的两端相接，此时多用电表的示数如右图所示；‎ ‎④为了使金属丝的阻值读数能够再准确一些，将选择开关旋至电阻挡______ 位置（填“×1”或“×100”），重新进行_________，读出材料的电阻R 。‎ ‎（4）计算材料的电阻率，计算式为ρ=____________。（用题中字母表示）‎ ‎【答案】 (1). 1.385（1.383～1.387也对） (2). 0刻线 (3). ×1 (4). 欧姆调零 (5). ‎ ‎【解析】材料直径d为1mm+0.01mm×38.5=1.385mm；‎ ‎②将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使欧姆表指针对准电阻的0刻线处；‎ ‎④由图可知，用“×10”档测量时，指针偏角过大，说明倍率档选择过大，为了使金属丝的阻值读数能够再准确一些，将选择开关旋至电阻挡“×1”位置，重新进行欧姆调零，读出材料的电阻R。‎ 根据以及解得 三、计算题：本题共5个小题，第15～17题每小题8分，第18题11分，第19题12分，共47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. 如图甲所示，一个匝数n＝100、面积S＝4×10-2 m2、电阻r=1.4Ω的线圈与一定值电阻R串联成一个闭合电路，R=3.6Ω。线圈放在磁场中，磁场方向垂直于线圈平面，以图示方向为正方向，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示。求线圈中感应电流的大小和方向。‎ ‎【答案】 方向逆时针 ‎【解析】根据法拉第电磁感应定律，则线圈中产生的感应电动势 ‎ 由欧姆定律，则感应电流的大小：‎ 根据楞次定律，电流方向为逆时针 点睛：考查了法拉第电磁感应定律，与闭合电路欧姆定律的内容，本题是电磁感应与电路知识简单的综合。当穿过回路的磁通量均匀变化时，回路中才产生恒定电流。‎ ‎16. 如图所示，在平面直角坐标系xOy的第一象限内有一个垂直纸面向里的匀强磁场，一质量为m、电荷量为e的电子从M点以速度v0平行于x轴方向射入磁场，并从x轴上的N点（图中未画出）射出磁场，此时速度的方向与x轴负方向的夹角为60°，且OM=L，求：‎ ‎（1）电子做圆周运动的半径R；‎ ‎（2）磁场的磁感应强度 ‎【答案】(1) (2) ‎ ‎【解析】（1）电子运动轨迹如图所示： 由几何关系可知：R+Rcos60°=L， 解得：R=L； （2）电子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力， 由牛顿第二定律得：eBv0＝m， 解得：B＝ ； 点睛：本题考查了电子在磁场中的运动，电子在磁场中做匀速圆周运动，根据题意作出电子运动轨迹、求出电子轨道半径是解题的关键，应用牛顿第二定律可以解题。‎ ‎17. 如图所示，两根足够长的光滑金属导轨MN、PQ间距为L=0.5m，两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角。两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知cd棒的质量为m=0.02kg，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度为B=T，棒ab在外力F作用下沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰好保持静止。取g=10m/s2，求通过cd棒的电流I是多少，方向如何？‎ ‎【答案】 方向为由d到c ‎【解析】对cd棒受力分析得：F安=mgtan30° 又∵F安=BIL ‎ ‎ ‎ 根据右手定则可知ab棒中产生由a到b的电流，所以cd棒中电流的方向为由d到c。‎ ‎18. 如图所示，某型号的回旋加速器的D形盒的半径为R，垂直盒面的匀强磁场的磁感应强度为B。带电粒子从A处（D形盒圆心）以零初速度进入加速电场，加速电压为U。若不考虑相对论效应、粒子所受重力和粒子穿过狭缝的时间，求带电粒子在D型盒内运动的总时间t是多少？‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】设质子的质量为m，电荷量为q，在电场中加速的次数为N，获得的最大速度为vm，则： ‎ ‎∴获得的最大动能为 ‎ 又∵Ekm=NqU ‎ 质子圆周运动的周期为： ‎ 则 ‎ 点睛：解决本题的关键知道回旋加速器是利用电场加速，磁场偏转来加速粒子，粒子加速到速度最大时，回旋半径等于D型盒的半径．‎ ‎19. 如图所示，MN和PQ是相距L=0.5m的平行金属导轨，一根电阻R1 =1.5Ω的金属棒ab可紧贴平行导轨运动，两块相互平行，相距d=0.2m且水平放置的金属板A和C分别与两平行导轨相连接，图中跨接在ab间的电阻R2 =1Ω，导轨和连接导线的电阻可忽略不计，先将整个装置放在图示的匀强磁场中，当导体棒ab以速率v匀速沿导轨运动时，能使一个质量为m、带电量为q的微粒也以速率v在两金属板空间做匀速圆周运动而不触及两板。取g=10m/s2，求ab匀速运动速率的取值范围。‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】设电容器两极板电压为U，带电微粒做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，重力和电场力平衡，有mg=qE电 电场强度E电＝U/d 感应电动势：E感=BLv 感应电流：I＝ 电容器两极板间的电压：U＝IR2=R2‎ 解得： ，得qB＝‎ 又洛伦兹力提供向心力qvB＝m 不触及两板0＜r＜‎ 得r＝＜，结合qB＝‎ 代入数据得：0＜v＜1m/s ‎ ‎ ‎ ‎