北京市顺义区第二中学2019-2020学年高二上学期期中考试物理试题 18页

‎2019年11月顺义二中第一学期期中高二物理试卷 一、单选题（本大题共20小题，每题3分，共60分）‎ ‎1.历经十年对“磁生电”的探索，最终发现电磁感应现象的科学家是 A. 法拉第 B. 安培 C. 奥斯特 D. 麦克斯韦 ‎【答案】A ‎【解析】‎ 详解】英国物理学家法拉第最早发现了电磁感应现象．故BCD错误，A正确．‎ ‎2.下列各组物理量中前者为矢量、后者为标量的是 A. 位移和速度 B. 速率和电流 C. 电动势和电势 D. 加速度和电势差 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A.位移和速度都是矢量，故A错误．‎ B.速率是速度的大小，是标量．电流虽然有方向，但电流运算时不遵守矢量运算法则平行四边形定则，所以电流是标量，故B错误．‎ C.电动势和电势都是标量，故C错误．‎ D.加速度是矢量，电势差是标量，故D正确．‎ ‎3.真空中有两个静止的点电荷，若保持它们之间的距离不变，而把它们的电荷量都变为原来的3倍，则两电荷间的库仑力将变为原来的( )‎ A. 7倍 B. 8倍 C. 9倍 D. 10倍 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 开始时根据库仑定律得：①‎ 当电荷间距离不变，它们的电荷量都变为原来的3倍：②‎ 联立①②得：F1=‎9F，故C正确．‎ 点评：对于库仑定律公式涉及物理量较多，要明确公式中各个物理量的含义，可以和万有引力公式对比理解．‎ ‎4.三个相同的矩形线圈置于水平向右的匀强磁场中，线圈Ⅰ平面与磁场方向垂直，线圈Ⅱ、‎ Ⅲ平面与线圈Ⅰ平面的夹角分别为30°和45°，如图所示．穿过线圈Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的磁通量分别为ΦⅠ、ΦⅡ、ΦⅢ.下列判断正确的是( 　　)‎ A. ΦⅠ＝ΦⅡ B. ΦⅡ＝ΦⅢ C. ΦⅠ＞ΦⅡ D. ΦⅢ＞ΦⅡ ‎【答案】C ‎【解析】‎ 线圈在I位置时，线圈与磁场垂直，穿过线圈的磁通量最大为：Φl=BS 线圈在Ⅱ、Ⅲ位置时，穿过线圈的磁通量分别为：ΦⅡ=BScos30°=BS，ΦⅢ=BScos45°=BS．则有：Φl＞ΦⅡ＞ΦⅢ，故选C．‎ 点睛：理解磁通量的物理意义：穿过磁场中某一面积的磁感线的条数；对于匀强磁场，可以根据公式Φ=BScosθ判断磁通量如何变化．‎ ‎5.如图所示，阴极射线管（A为其阴极）放在蹄形磁铁的N、S两极间，当阴极射线管与高压直流电源相连接时，从A射出电子束，在磁场的作用下发生偏转，以下说法正确的是 A. A接直流高压电源的正极，电子束向上偏转 B. A接直流高压电源正极，电子束向下偏转 C. A接直流高压电源的负极，电子束向上偏转 D. A接直流高压电源的负极，电子束向下偏转 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】为了使电子束射出后得到电场的加速，则A接直流高压电源的负极，根据左手定则可知，电子束向下偏转；故选项D正确，ABC错误；‎ ‎6.某静电场的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. 电势，电场强度 B. 电势，电场强度 C 电势，电场力 D. 电场强度，电场力 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】因为P点电场线较Q点密集，可知P点场强较大，即；则所受电场力关系；沿电场线电势逐渐降低，可知；‎ 故选A。‎ ‎7.下列关于小磁针在磁场中静止时的指向，正确的是( )‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】根据磁极间的相互作用规律可知，A中N极应该指右；根据右手螺旋定则可知，B中环形导线左端是N极，故小磁针N极应该指左，选项B错误；C中螺线管里边的磁感线向右，故小磁针的N极应该指向右边，选项C正确；D中直导线右边的磁场垂直纸面向里，故小磁针的N极应该指里，选项D错误．‎ ‎8.如下图所示的均匀磁场中，已经标出了电流I和磁场B以及磁场对电流作用力F 三者其方向，其中错误的是（　　）‎ A. ‎ B. ‎ C. ‎ D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】ABD．根据左手定则，ABD正确；‎ C．C项导体棒与磁场平行，不受力，C错误。‎ 本题选错误，故选C。‎ ‎9.下图中运动电荷在匀强磁场中所受洛伦兹力的方向向上的是（　　）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由左手定则可知，该图中电荷所受洛伦兹力方向垂直纸面向里，选项A错误；‎ B．由左手定则可知，该图中电荷所受洛伦兹力方向垂直纸面向外，选项B错误；‎ C．由左手定则可知，该图中电荷所受洛伦兹力方向向上，选项C正确；‎ D．由左手定则可知，该图中电荷所受洛伦兹力方向向下，选项D错误；‎ 故选C。‎ ‎10.如图所示，线圈按下列方式在匀强磁场中匀速转动，能产生正弦交变电流的是（　　）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．图中线圈转动时，穿过线圈的磁通量不变，无感应电流产生，选项A错误；‎ B．图中线圈转动时，穿过线圈的磁通量不变，无感应电流产生，选项B错误；‎ C．图中线圈转动时，穿过线圈的磁通量不断变化，会产生正弦交流电，选项C正确；‎ D．图中线圈转动时，穿过线圈的磁通量不变，无感应电流产生，选项D错误；‎ 故选。‎ ‎11.图为演示自感现象实验装置的电路图，电源的电动势为E，内阻为r．A是灯泡，L是一个自感系数很大的线圈，线圈的直流电阻小于灯泡A正常发光时的电阻．实验时，闭合开关S，电路稳定后，灯泡A正常发光．下列说法正确的是 A. 闭合开关S，电路稳定后，灯泡A中电流等于线圈L中电流 B. 闭合开关S，电路稳定后，灯泡A中电流大于线圈L中电流 C. 电路稳定后突然断开开关S，灯泡A立即熄灭 D. 电路稳定后突然断开开关S，灯泡A闪亮一下再熄灭 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 开关由闭合到断开瞬间,A灯立即熄灭,通过线圈的电流减小,线圈产生自感电动势,再根据楞次定律分析灯亮度如何变化.‎ ‎【详解】由于线圈的直流电阻小于灯泡A正常发光时的电阻，所以电路稳定时，流过线圈的电流大于灯泡的电流，在突然断开时由于线圈的自感作用，线圈相当于电源，对灯泡提供电流，所以灯泡不会马上熄灭，并且流过灯泡的电流大于原来灯泡的电流，所以灯泡会闪亮一下，故ABC错；D对；‎ 故选D ‎【点睛】线圈的作用：在闭合电路时由于自感作用相当于一个大电阻；在稳定时相当于一个电阻为R的正常电阻，在断开电源时相当于一个电源对别的用电器提供电流．‎ ‎12.如图所示，速度为v0、电荷量为q的正离子恰能沿直线飞出离子速度选择器，选择器中磁感应强度为B，电场强度为E，则 A. 若改为电荷量–q的离子，将往上偏（其他条件不变）‎ B. 若速度变为2v0将往上偏（其他条件不变）‎ C. 若改为电荷量+2q的离子，将往下偏（其他条件不变）‎ D. 若速度变为将往上偏（其他条件不变）‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 粒子受到向上的洛伦兹力和向下的电场力，二力平衡时粒子沿直线运动，当二力不平衡时，粒子做曲线运动，从而即可求解．‎ ‎【详解】正离子恰能沿直线飞出离子速度选择器，根据左手定则判断可知，离子受的洛伦兹力方向向上，电场力方向向下，此时洛伦兹力与电场力二力平衡，应该有：qv0B=qE，即v0B=E A项：若改为电荷量-q的离子，根据左手定则判断可知，离子受的洛伦兹力方向向下，电场力方向向上，由于qv0B=qE，此时洛伦兹力与电场力仍然平衡，所以负离子不偏转，仍沿直线运动，故A错误；‎ B项：若速度变为2v0，洛伦兹力增大为原来的2倍，而离子受的洛伦兹力方向向上，电场力不变，所以离子将向上偏转，故B正确；‎ C项：若改为电荷量+2q的离子，根据平衡条件得：qv0B=qE，即v0B=E，该等式与离子的电荷量无关，所以离子仍沿直线运动，故C错误；‎ D项：若速度变为，洛伦兹力变为原来的一半，而离子受的洛伦兹力方向向上，电场力不变，所以离子将向下偏转，故D错误．‎ 故应选B．‎ ‎【点睛】本题考查了利用质谱仪进行粒子选择原理，只要对粒子进行正确的受力分析即可解决此类问题．‎ ‎13.如图所示是探究影响通电导线受力的因素实验的部分装置，下列操作中能增大导体棒上摆幅度的（　　）‎ A. 移去一块蹄形磁铁 B. 仅使棒中电流减小为原来的二分之一 C. 导体棒接入端由②、③改为①、④‎ D. 导体棒接入端由①、④改为②、③‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．仅移去一块蹄形磁铁，根据F=BIL可知安培力变为原来的，导体棒上摆幅度变小，故A错误； B．仅使棒中的电流减小为原来的二分之一，根据F=BIL可知安培力变为原来的，导体棒上摆幅度变小，故B错误； C．仅使导体棒接入端由②、③改为①、④，根据F=BIL可知安培力变为原来的3‎ 倍，导体棒上摆幅度变大，故C正确； D．仅使导体棒接入端由①、④改为②、③，根据F=BIL可知安培力变为原来的倍，导体棒上摆幅度变小，故D错误； 故选C。‎ ‎14.如图直导线通入垂直纸面向里的电流，在下列匀强磁场中，能静止在光滑斜面上的是 （ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A.要使导线能够静止在光滑的斜面上，则导线在磁场中受到的安培力必须是向上或斜向右上的，通过左手定则判断得出，A受到的安培力沿斜面向上，A正确；‎ B. B受力沿斜面向下，没办法平衡，故B错误；‎ C. 受到的安培力垂直于斜面向下，导线也不能在斜面上平衡，故C错误；‎ D. 受到的安培力垂直于斜面向上，导线也不能在斜面上平衡，故D错误．‎ ‎15.如图所示，在水平面上有一个闭合的线圈，将一根条形磁铁从线圈的上方插入线圈中，在磁铁进入线圈的过程中，线圈中会产生感应电流，磁铁会受到线圈中电流的作用力，若从线圈上方俯视，关于感应电流和作用力的方向，以下判断正确的是（　　）。‎ A. 无论N极向下插入还是S极向下插入，磁铁都受到向下的引力 B. 无论N极向下插入还是S极向下插入，磁铁都受到向上的斥力 C. 若磁铁的N极向下插入，线圈中产生顺时针方向的感应电流 D. 若磁铁的S极向下插入，线圈中产生顺时针方向的感应电流 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】若磁铁的N极向下插入，穿过线圈的磁通量增加，磁场方向向下，根据楞次定律可知，线圈中产生（从上往下看）逆时方向的感应电流。此时线圈上端相当于N极，与磁铁的极性相同，存在斥力；‎ 若磁铁的S极向下插入，穿过线圈的磁通量增加，磁场方向向上，根据楞次定律可知，线圈中产生顺时方向的感应电流，此时线圈上端相当S极，与磁铁的极性相同，存在斥力。故AC错误，BD正确。 故选BD。‎ ‎16.用高压输电技术远距离输电，如果发电厂输出功率为P，输电电压为U，输电线的总电阻为R，则输电线上损失的功率为（　　）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】因为输送功率为P，输送电压为U，所以输送电流为 根据公式P=I2R得输电线上损失的功率为 故C正确，ABD错误。 故选C。‎ ‎17.如图所示，电路中完全相同的三只灯泡L1、L2、L3分别与电阻R、电感L、电容C串联，然后再并联到220V、50 Hz的交流电路上，三只灯泡亮度恰好相同．若保持交变电压不变，将交变电流的频率增大到60 Hz，则发生的现象是(　　)‎ ‎ ‎ A. 三只灯泡亮度不变 B. 三只灯泡均变亮 C. L1亮度不变、L2变亮、L3变暗 D. L1亮度不变、L2变暗、L3变亮 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】根据电感的特性：通低频、阻高频，当电源的频率变高时，电感对电流的感抗增大，L2灯变暗；根据电容器的特性：通调频、阻低频，当电源的频率变高时，电容器对电流的容抗减小，L3灯变亮．而电阻的亮度与频率无关，L1灯亮度不变．故D正确，ABC错误。‎ 故选D．‎ 点睛：本题要抓住电感和电容的特性分析：电感：通直流、阻交流，通低频、阻高频，可根据法拉第电磁感应定律来理解．电容器的特性：通交流、隔直流，通调频、阻低频，根据电容器充放电的特性理解．‎ ‎18.如图，理想变压器原、副线圈匝数比n1：n2=2:1, V和A均为理想电表，灯泡电阻RL=6Ω,AB端电压.下列说法正确的是 A. 电流频率为50 Hz B. V的读数为24V C. A的读数为‎0.5A D. 变压器输入功率为6W ‎【答案】AD ‎【解析】‎ 由u1.的瞬时表达式可知，f=，A错误；理想变压器输入电压的有效值为U1=12V，由变压比关系式，可得U2=6V，V的读数为6V，B错误；变压器输出电压的有效值，A的读数为‎1A C错误；变压器的输入功率等于输出功率，即P1=P2=U2I2=6W，D正确．‎ ‎【考点定位】正弦式交流电表达式、有效值、功率、部分电路欧姆定律、理想变压器规律，容易题 ‎19.如图所示是我国民用交流电的电压的图象．根据图象可知，下列有关家庭用交变电压参数的说法中，错误的是（ ）‎ A. 电压的最大值是311V B. 用电压表测出的值是220V C. 交流电的频率是50Hz D. 某一时刻的交流电压为V ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】由图读出，电压的最大值是 Um=311V，故A说法正确；电压表测量有效值，有效值为，故B说法正确；由图读出周期 T=2×10-2s，频率为，故C说法正确；某一时刻的交流电压为，故D说法错误．所以选D．‎ ‎20.如图所示，某小型发电站发电机输出的交流电压为500V，输出的电功率为50kW，用电阻为3Ω的输电线向远处送电，要求输电线上损失功率为输电功率的0.6%，则发电站要安装一升压变压器，到达用户再用降压变压器变为220V供用户使用(‎ 两个变压器均为理想变压器)．对整个送电过程，下列说法正确的是 (　　)‎ A. 输电线上的损失功率为300W B. 升压变压器的匝数比为1︰100‎ C. 输电线上的电流为‎100A D. 降压变压器的输入电压为4700V ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A、线路上损失的功率P损=0.6%P=300W，故A正确；‎ B、根据P损=0.6%P==300W，得输电线上的电流为：I2=‎10A，升压变压器原线圈的输入电流为：I1=P/U1=50000/‎500A=‎100A，则升压变压器的匝数之比为：n1：n2=I2：I1=1：10.故B错误，C错误；‎ D. 输电线上损失的电压为：△U=I2R=10×3V=30V，‎ 升压变压器的输出电压为：U2=10U1=5000V，‎ 则降压变压器的输入电压为：U3=U2−△U=5000−30=4970V.故D错误．‎ 故选A．‎ 二、实验探究题（本大题共3小题，共12分）‎ ‎21.如图所示是“探究影响通电导线受力的因素”的装置图。实验时，先保持导线通电部分的长度不变，改变电流的大小；然后保持电流不变，改变导线通电部分的长度。每次导体棒在场内同一位置平衡时，悬线与竖直方向的夹角为。对该实验： ‎ ‎（1）下列说法正确的是___________‎ A．该实验探究了电流大小以及磁感应强度大小对安培力影响 B．该实验探究了磁感应强度大小以及通电导体棒对安培力的影响 C．若想增大，可以把磁铁的N级和S级对调 D．若想减小，可以把接入电路的导体棒从1、4换成2、3两端 ‎（2）若把电流为I，且接通2、3时，导体棒受到的安培力记为F1，当电流减半且接通1、4时，导体棒受到的安培力为__________________。‎ ‎【答案】 (1). D (2). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）[1]．AB．该实验探究了导体棒通长度和电流大小对安培力的影响，故AB错误； C．把磁铁的N极和S极对调，不改变B的大小，故F不变，故C错误； D．把接入电路的导体棒从1、4两端换成2、3两端，L减小，故安培力F减小，则θ减小，故D正确； 故选D。 （2）[2]．若把电流为I且接通2、3时，导体棒受到的安培力记为F1；则当电流减半且接通1、4时，导体棒的安培力为 ‎22.新津中学科技组同学在探究感应电流产生的条件时，做了如下实验：‎ 如图所示，螺线管A、滑动变阻器、电源、开关组成一个回路；A放在螺线管B内，B与电流表组成一个闭合回路。然后进行如下几种操作：‎ ‎①闭合和断开开关瞬间；‎ ‎②闭合开关，A中电流稳定后；‎ ‎③闭合开关，A中电流稳定后，再改变滑动变阻器的阻值。‎ 可以观察到：‎ ‎（1）在本次实验中，_____________闭合回路会产生感应电流；（请填写探究中的序号）‎ ‎（2）从以上探究中可以得到的结论是：当_____________时，闭合回路中就会产生感应电流。‎ ‎【答案】 (1). ①③ (2). 磁通量发生变化时 ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）[1]‎ ‎．在实验中，①闭合和断开开关瞬间，穿过回路的磁通量变化，产生感应电流； ②闭合开关，A中电流稳定后，磁通量不变，不产生感应电流；‎ ‎③闭合开关，A中电流稳定后，再改变滑动变阻器的阻值，穿过回路的磁通量变化，产生感应电流．‎ 故选①③。‎ ‎（2）[2]．从以上探究中可以得到的结论是：当磁通量发生变化时时，闭合回路中就会产生感应电流。‎ ‎23.如图，为探究变压器线圈两端电压与匝数的关系，我们把没有用导线相连的线圈套在同一闭合的铁芯上，一个线圈连到电源的输出端，另一个线圈连到小灯泡上，如图所示，试回答下列问题：‎ ‎（1）线圈应连到学生电源的______________（选填直流、交流）；‎ ‎（2）将与灯泡相连的线圈拆掉匝数，其余装置不变继续实验，灯泡亮度将__________（选填变亮、变暗），这说明灯泡两端的电压__________（选填变大、变小）；‎ ‎（3）实验中发现，在所有连接都完好的情况下，电路接通后，灯泡始终不亮，但却在电路接通或断开的瞬间，灯泡会闪亮一下，原因是__________‎ ‎【答案】 (1). 交流 (2). 变暗 (3). 变小 (4). 变压器的初级连接的是学生电源的“直流”.‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）线圈应连到学生电源的交流；‎ ‎（2）将与灯泡相连的线圈拆掉匝数，其余装置不变继续实验，由于变压器次级匝数减小，则次级电压减小，则灯泡亮度将变暗，这说明灯泡两端的电压变小；‎ ‎（3）实验中发现，在所有连接都完好的情况下，电路接通后，灯泡始终不亮，但却在电路接通或断开的瞬间，灯泡会闪亮一下，原因是变压器的初级连接的是学生电源的“直流”。‎ 三、计算题（本大题共4小题，共28分，写出必要的文字说明）‎ ‎24.电场中某区域的电场线如图所示，A、B是电场中的两点。一个电荷量的点电荷在A点所受电场力，在仅受电场力的作用下，将该点电荷从A 点移动到B点，电场力做功，求 ‎（1）A点电场强度的大小。‎ ‎（2）A、B两点间的电势差。‎ ‎【答案】（1）N/C （2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）A点电场强度的大小 ‎（2）A、B两点间的电势差 ‎25.如图表示，宽度的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨的一端连接阻值为的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感强度大小为。一根导体棒放在导轨上与导轨接触良好，导体棒的电阻为，导轨的电阻可忽略不计。现用一平行于导轨的拉力拉动导体棒沿导轨向右匀速运动，运动速度，在运动过程中保持导体棒与导轨垂直。求：‎ ‎（1）求闭合回路中产生的感应电流；‎ ‎（2）导体棒MN两端电压；‎ ‎（3）作用在导体棒上拉力大小；‎ ‎（4）在导体棒移动‎30cm的过程中，电阻R上产生的热量。‎ ‎【答案】（1）‎1A （2）2V（3）0.3N（4）0.06J ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）MN产生的感应电动势 回路的感应电流 ‎ ‎ ‎（2）导体棒MN两端电压 ‎ ‎ ‎（3）导体棒所受的安培力 ‎ ‎ 金属棒匀速运动，则外力等于安培力 ‎（4）导体棒移动‎30cm的过程中，用时间 ‎ ‎ 电阻R上产生的热量 ‎26.质谱仪是研究同位素的重要仪器，如图所示为质谱仪原理示意图．设粒子质量为m、电荷量为q，从S1无初速度进入电场，加速电场电压为U，之后垂直磁场边界进入匀强磁场，磁感应强度为B．不计粒子重力．求：‎ ‎（1）粒子进入磁场时的速度是多大？‎ ‎（2）打在底片上的位置到S3的距离多大？‎ ‎（3）粒子从进入磁场到打在底片上的时间是多少？‎ ‎【答案】（1） （2） （3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）粒子在加速电场中运动，有： ‎ 得粒子进入磁场时的速率为： ‎ ‎（2）设粒子在磁场中运动的轨道半径为r，有： ‎ 打在底片上的位置到S3的距离：d=2r 得： ‎ ‎（3）粒子在磁场中运动的周期为： ‎ 所求时间为： ‎ ‎27.如图所示，两根平行且光滑的金属轨道固定在斜面上，斜面与水平面之间的夹角 ，轨道上端接一只阻值为的电阻器，在导轨间存在垂直于导轨平面的匀强磁场，磁场的磁感应强度，两轨道之间的距离为，且轨道足够长，电阻不计。现将一质量为，有效电阻为的金属杆ab放在轨道上，且与两轨道垂直，然后由静止释放，求：‎ ‎（1）金属杆ab下滑过程中可达到的最大速率；‎ ‎（2）金属杆ab达到最大速率以后，电阻器R每秒内产生的电热。‎ ‎【答案】（1）‎0.63m/s（2）3.24×10-3J ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）当达到最大速率vm时，根据牛顿第二定律得 mgsinα=F安 根据法拉第电磁感应定律有 E=BLvm 根据闭合电路欧姆定律有 ‎ ‎ 根据安培力公式有 F安=BIL 解得 vm=‎0.63m/s ‎（2）根据能的转化和守恒定律，达到最大速度后，电路中每秒钟产生的热量为：‎ Q=mgvmsinα=1.134×10-2J 电阻器R每秒钟产生的热量为