2019-2020学年江西省南昌市第二中学高二上学期期末考试物理试题 Word版 12页

南昌二中2019—2020学年度上学期期末考试 高二物理试卷 ‎ 时间：100分钟 满分：110分 一、选择题（本大题共12小题，每小题4分，共48分．其中1-8题，在给出的四个选项中，只有一个选项是正确的，9-12题有多个选项是正确的，全选对的得4分，选对但不全的得2分，选错或不答的得0分．）‎ ‎1．在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是 A．将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化 B．在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化 C．将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相邻房间去观察电流表的变化 D．绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观察电流表的变化 ‎2．中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角:“以磁石磨针锋,则能指南，然常微偏东，不全南也．”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图．结合上述材料，下列说法不正确的是 A．地理南、北极与地磁场的南、北极不重合 B．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近 C．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行 D．地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用 ‎3.如图所示，同一平面内的三条平行导线串有两个最阻R和r，导体棒PQ与三条导线接触良好；匀强磁场的方向垂直纸面向里。导体棒的电阻可忽略。当导体棒向左滑动时，下列说法正确的是 A.流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由b到a B.流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由b到a C.流过R的电流为由d到c，流过r的电流为由a到b D.流过R的电流为由c到d，流过r的电流为由a到b ‎4．如图所示，一段长方体形导电材料，左右两端面的边长都为a和b，内有带电量为q 的某种自由运动电荷．导电材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中，内部磁感应强度大小为B.当通以从左到右的稳恒电流I时，测得导电材料上、下表面之间的电压为U，且上表面的电势比下表面的低．由此可得该导电材料单位体积内自由运动电荷数及自由运动电荷的正负分别为 A.负　　　　　B.正 C.负 D.正 ‎5．图甲是磁电式电流表的结构示意图，蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的，线圈中a、b两条导线的长均为l，通有方向如图乙所示的电流I，两条导线所在处的磁感应强度大小均为B.则(　　)‎ A．该磁场是匀强磁场 B．线圈平面总与磁场方向垂直 C．线圈将沿逆时针方向转动 D．a、b导线受到的安培力的大小总为IlB ‎6.图甲为列车运行的俯视图，列车首节车厢下面安装一块电磁铁，电磁铁产生垂直于地面的匀强磁场，列车经过放在铁轨间的线圈时，线圈产生的电脉冲信号传到控制中心，如图乙所示．则列车的运动情况可能是(　　)‎ A．匀速运动 B．匀加速运动 C．匀减速运动 D．变加速运动 ‎7．如图，在坐标系的第一和第二象限内存在磁感应强度大小分别为B/2和B、方向均垂直于纸面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q（q>0）的粒子垂直于x轴射入第二象限，随后垂直于y轴进入第一象限，最后经过x轴离开第一象限。粒子在磁场中运动的时间为 A． B． C． D．‎ ‎8．我校高二学生吴伟同学，学习完速度选择器后，设计了一款新式速度选择器， 如图所示，OO′为圆柱筒的轴线，磁感应强度大小为B的匀强磁场的磁感线平行于轴线方向，在圆筒壁上有许多小孔，许多比荷为的正粒子以不同速度、入射角在垂直于轴线的平面内射入小孔，且均从与OO′轴线对称的小孔中射出，入射角为30°‎ 的正粒子的速度大小为6 km/s，则入射角为37°的粒子速度大小为 A．1 km/s B．3.75 km/s C．5 km/s D．7.2 km/s ‎9．如图所示,小灯泡A1、A2规格相同，线圈L的自感系数很大，现闭合开关S，通过调R、R1，使A1、A2正常发光，下列说法正确有 A．若断开S，A1、A2并未立即熄灭，A2闪亮一下再慢慢熄灭，A1不会闪亮只会慢慢熄灭 B．若断开S，A1、A2均慢慢熄灭 C．S断开后，再重新闭合S，A1A2会立即正常发光 D．S断开后，再重新闭合S，A2会立即正常发光，A1只能逐渐地亮起来 ‎10．如图1所示，两根光滑平行导轨水平放置，间距为L，其间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B.垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒．从t＝0时刻起，棒上有如图2所示的持续交变电流I，周期为T，最大值为Im，图1中I所示方向为电流正方向．则金属棒 图1 图2‎ A．一直向右移动 B．速度随时间周期性变化 C．受到的安培力大小不随时间而变化 D．受到的安培力在一个周期内做正功 ‎11．如图，方向竖直向下的匀强磁场中有两根位于同一水平面内的足够长的平行金属导轨，两相同的光滑导体棒ab、cd静止在导轨上。t=0时，棒ab以初速度v0向右滑动。运动过程中，ab、cd始终与导轨垂直并接触良好，两者速度分别用v1、v2表示，回路中的电流用I表示。下列图像中可能正确的是 ‎12.速度可以用光电门测量，物理兴趣小组的同学设想了一个通过测量速度来得到磁感应强度的方法。他们用密度为d、电阻率为ρ、横截面积为A的薄金属条制成边长为L的闭合正方形线框cbb′c′‎ ‎。如图甲所示，金属方框水平放在磁极的狭缝间，方框平面与磁场方向平行。设匀强磁场仅存在于相对磁极之间，其他地方的磁场忽略不计。可认为方框的cc′边和bb′边都处在磁极间。方框从静止开始释放，其平面在下落过程中保持水平（不计空气阻力）。设磁场区域在竖直方向上足够长，若测得方框下落的最大速度为vm，则下列说法正确的是 A．线框切割磁感线产生的最大感应电动势为2BLvm B．线框下落速度为时所受的安培力大小为 C．线框下落速度为时的加速度大小为 D．磁极间磁感应强度B的大小为 二、实验题（本题共2小题，每空2分，共16分）‎ ‎13. （6分）学校物理兴趣小组为探究多用表欧姆档的原理，决定自己动手设计一个可以测量电阻的装置。手边的器材有：干电池组，电流计A，电阻箱，待测电阻Rx . 其中电流计刻度盘刻线清晰，但是读数已经模糊。‎ ‎（1）小组成员先将电池组与电流计电流计A进行串联，电路两端分别接好表笔，如图（1）所示；将表笔短接，发现电流表指针刚好能够指在刻度盘最右端刻度处。‎ ‎（2）将两表笔分别与电阻箱两接线柱相连，调节电阻箱，直到电流计指针指在刻度盘正中央，电阻箱示数如图（2），则电阻箱接入电路的电阻值为_______Ω。‎ ‎（3）用待测电阻Rx代替电阻箱接入两表笔之间，则电流表指针指示如图（3）所示，则可知待测电阻Rx=_______Ω。（保留小数点后一位）‎ 此次实验快结束时，有同学拿来一块内阻为2803Ω的电压表，将所设计装置的两表笔正确接在电压表的两接线柱上，电压表示数为2.8V，可以推知实验中使用的电池组的电动势为________V（保留小数点后一位）‎ ‎14．（10分）某小组利用图（a）所示的电路，研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压U与温度t的关系，图中V1和V2为理想电压表；R为滑动变阻器，R0为定值电阻（阻值200 Ω）；S为开关，E为电源。实验中二极管置于控温炉内，控温炉内的温度t由温度计（图中未画出）测出。图（b）是该小组在恒定电流为25.0μA时得到的某硅二极管U-t关系曲线。回答下列问题：‎ ‎（1）实验中，为保证流过二极管的电流为25.0μA，应调节滑动变阻器R，使电压表V1的示数为U1= mV；根据图（b）可知，当控温炉内的温度t升高时，硅二极管正向电阻 （填“变大”或“变小”），电压表V1示数 （填“增大”或“减小”），此时应将R的滑片向 （填“A”或“B”）端移动，以使V1示数仍为U1。‎ ‎（2）由图（b）可以看出U与t成线性关系，硅二极管可以作为测温传感器，该硅二极管的测温灵敏度为= ×10-3V/℃（保留2位有效数字）。‎ ‎ ‎ 三、计算题 (共5小题，6+8+8+12+12=46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，有数值计算的题目，答案中应明确写出数值和单位)‎ ‎15．(6分)做磁共振(MRI)检查时，对人体施加的磁场发生变化时会在肌肉组织中产生感应电流．某同学为了估算该感应电流对肌肉组织的影响，将包裹在骨骼上的一圈肌肉组织等效成单匝线圈，线圈的半径r＝5.0 cm，线圈导线的截面积A＝0.80 cm2，电阻率ρ＝1.5 Ω·m.如图所示，匀强磁场方向与线圈平面垂直，若磁感应强度B在0.3 s内从1.5 T均匀地减为零，求：(计算结果保留一位有效数字)‎ ‎(1)该圈肌肉组织的电阻R；‎ ‎(2)该圈肌肉组织中的感应电动势E；‎ ‎(3)0.3 s内该圈肌肉组织中产生的热量Q.‎ ‎16．(8分)半径为a的圆形区域内有均匀磁场，磁感应强度为B=0. 2T，磁场方向垂直纸面向里，半径为b的金属圆环面垂直，其中a＝0.4m，b＝0.6m.金属环上分别接有灯L1、L2，两灯的电阻均为R＝2Ω，一金属棒MN与金属环接触良好，棒与环的电阻均忽略不计.‎ ‎（1）若棒以v0＝10m/s的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径的瞬时，（如图），MN中的电动势和流过灯L1的电流.‎ ‎（2）撤去中间的金属棒MN，将右面的半圆环以为轴向上翻转90o，若此时磁场随时间均匀变化，其变化率为，求L1的功率.‎ ‎17．（8分）小明同学设计了一个“电磁天平”，如图甲所示，等臂天平的左臂为挂盘，右臂挂有矩形线圈，两臂平衡．线圈的水平边长L＝0.1 m，竖直边长H＝0.3 m，匝数为N1.线圈的下边处于匀强磁场内，磁感应强度B0＝1.0 T，方向垂直线圈平面向里．线圈中通有可在0～2.0 A范围内调节的电流I.挂盘放上待测物体后，调节线圈中电流使天平平衡，测出电流即可测得物体的质量．(重力加速度取g＝10 m/s2)‎ ‎(1)为使电磁天平的量程达到0.5 kg，线圈的匝数N1至少为多少？‎ ‎(2)进一步探究电磁感应现象，另选N2＝100匝、形状相同的线圈，总电阻R＝10 Ω，不接外电流，两臂平衡，如图乙所示，保持B0‎ 不变，在线圈上部另加垂直纸面向外的匀强磁场，且磁感应强度B随时间均匀变大，磁场区域宽度d＝0.1 m．当挂盘中放质量为0.01 kg的物体时，天平平衡，求此时磁感应强度的变化率. ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎18.（12分）如图所示，某一新型发电装置的发电管是横截面为矩形的水平管道，管道的长为L、宽为d、高为h，上下两面是绝缘板．前后两侧面M、N是电阻可忽略的导体板，两导体板与开关S和定值电阻R相连．整个管道置于磁感应强度大小为B、方向沿z轴正方向的匀强磁场中．管道内始终充满电阻率为ρ的导电液体(有大量的正、负离子)，且开关闭合前后，液体在管道进、出口两端压强差的作用下，均以恒定速率v0沿x轴正向流动，液体所受的摩擦阻力不变．‎ ‎(1)求开关闭合前，M、N两板间的电势差大小U0；‎ ‎(2)求开关闭合前后，管道两端压强差的变化Δp；‎ ‎(3)调整矩形管道的宽和高，但保持其他量和矩形管道的横截面积S＝dh不变，求电阻R可获得的最大功率Pm及相应的宽高比的值．‎ ‎19．（12分）如图所示，在平面直角坐标系xOy中，在第二象限内存在沿x轴负方向的匀强电场；在第一象限内某区域存在方向垂直于坐标平面向里的有界圆形匀强磁场(图中未画出)．一粒子源固定在x轴上坐标为(－L,0)的A点，粒子源沿y轴正方向释放出速度大小为v的电子，电子恰好能通过y轴上坐标为(0,2L)的C点，电子继续前进距离L后进入磁场区域，再次回到x轴时与x轴正方向成45°夹角．已知电子的质量为m，电荷量为e，有界圆形匀强磁场的磁感应强度B＝，不考虑粒子的重力和粒子之间的相互作用，求：‎ ‎(1)匀强电场的电场强度E的大小；‎ ‎(2)圆形磁场的最小面积Smin；‎ ‎(3)电子从进入电场到再次回到x轴过程的总时间．‎ 高二物理期末考试参考答案 一.选择题（本大题共12小题，每小题4分，共48分．其中1-8题，在给出的四个选项中，只有一个选项是正确的，9-12题有多个选项是正确的，全选对的得4分，选对但不全的得2分，选错或不答的得0分．）‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ ‎8‎ ‎9‎ ‎10‎ ‎11‎ ‎12‎ D C B C D C B C BD ABC AC ABD 二.实验题（本题共2小题，每空2分，共16分）‎ ‎13、（2）97 （3）48.5 2.9‎ ‎14．（1）5.00 变小 增大 B （2）2.8‎ 三.计算题 (共5小题，6+8+8+12+12=46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，有数值计算的题目，答案中应明确写出数值和单位)‎ ‎15．(1)6×103 Ω　(2)4×10－ 2 V　(3)8×10－8 J ‎[解析] (1)由电阻定律得R＝ρ 代入数据得R＝6×103 Ω.‎ ‎(2)感应电动势E＝ 代入数据得E＝4×10－ 2 V.‎ ‎(3)由焦耳定律得Q＝Δt 代入数据得Q＝8×10－8 J.‎ ‎16解：（1）棒滑过圆环直径OO′的瞬时，MN中的电动势E1=B2av=1.6V  等效电路如图（1）所示，流过灯L1的电流I1=E1/R=0.8A （2） 撤去中间的金属棒MN，将右面的半圆环OL2O′ 以OO′为轴向上翻转90°，半圆环OL1O′中产生感应电动势，相当于电源，灯L2为外电路，等效电路如图（2）所示，感应电动势E2=ΔФ/Δt=0.5×πa2×ΔB/Δt=0.16V  L1的功率P1=(E2/2)2/R=3.2×10-3W ‎17．(1)25匝　(2)0.1 T/s ‎[解析] (1)线圈受到安培力F＝N1B0IL① 天平平衡mg＝N1B0IL②‎ 代入数据得N1＝25匝③‎ ‎(2)由电磁感应定律得E＝N2④ E＝N2Ld⑤‎ 由欧姆定律得I′＝⑥ 线圈受到安培力F′＝N2B0I′L⑦‎ 天平平衡m′g＝NB0·⑧ 代入数据可得：＝0.1 T/s⑨‎ ‎18．(1)Bdv0　(2)　(3)　 ‎[解析] (1)设带电离子所带的电荷量为q，当其所受的洛伦兹力与电场力平衡时，U0保持恒定，有qv0B＝q① 得U0＝Bdv0②‎ ‎(2)设开关闭合前后，管道两端压强差分别为p1、p2，液体所受的摩擦阻力均为f，开关闭合后管道内液体受到的安培力为F安，有p1hd＝f③‎ p2hd＝f＋F安④ F安＝BId⑥‎ 根据欧姆定律，有I＝⑥ 两导体板间液体的电阻r＝ρ⑦‎ 由②③④⑤⑥⑦式得Δp＝⑧‎ ‎(3)电阻R获得的功率为P＝I2R⑨ P＝R⑩‎ ‎　　　当＝时，⑾ 电阻R获得的最大功率Pm＝.⑿‎ ‎19【解析】　(1)电子在从A运动到C的过程中，做类平抛运动，‎ 在x方向上L＝t2 在y方向上2L＝vt 由①②式联立解得：E＝.‎ ‎(2)电子离开电场时的速度的反向延长线将交于y方向位移的中点，‎ 故tan θ＝1，θ＝45°‎ 电子进入磁场后仅受洛伦兹力evCB作用，在磁场中做匀速圆周运动，‎ 由牛顿第二定律evCB＝m 根据几何关系可知，vC＝ 根据题意作出电子的运动轨迹示意图如图所示 由图中几何关系可知，电子在磁场中偏转90°后射出，‎ 当图中PQ为圆形磁场的直径时其半径最小，即：Rmin＝rsin 45°‎ 由③④⑤式联立解得：Smin＝πR＝πL2.‎ ‎(3)运动过程经历的总时间为t＝t1＋t2＋t3＝＋＋＝.‎