师大附中2018-2019高二物理上学期期末试卷（有答案）

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师大附中 2018-2019 高二物理上学期期末试卷（有答案）物 理(理科)时量：90 分钟 满分：150 分得分____________第Ⅰ卷(满分 100 分)一、单项选择题(每小题 5 分，共 60 分)1．自然界的电、热和磁等现象都是相互联系的，很多物理学家为寻找它们之间的联系做出了贡献．下列说法不正确的是A．奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系B．欧姆发现了欧姆定律，说明了热现象和电现象之间存在联系C．法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系D．焦耳发现了电流的热效应，定量给出了电能和热能之间的转换关系2．如图所示，平行板电容器的两个极板为 A、B，B极板接地，A 极板带有电荷量＋ Q，板间电场有一固定点 P，若将 B 极板固定，A 极板下移一些，或者将A 极板固定，B 极板上移一些，在这两种情况下，以下说法正确的是A．A 极板下移时，P 点的电场强度不变， P 点电势不变B． A 极板下移时，P 点的电场强度不变，P 点电势升高C．B 极板上移时， P 点的电场强度不变， P 点电势不变D．B 极板上移时，P 点的电场强度减小，P 点电势降低3．如图所示，匀强磁场方向垂直于纸面向里，若在O 点发射带正电荷的粒子，为了打中正上方的 A 点，下列说法正确的是A．发射方向应该是向正上方B．发射方向应该是向右上方C．发射方向应该是向左上方D．发射方向应该是向左下方4．某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图所示．如果其他条件不变，仅使线圈的转速变为原来的一半，则交流电动势的最大值和周期分别变为A．200 V 0.08 s B．25 V 0.04 sC．50 V 0.08 s D．50 V 0.04 s5．如图所示，回旋加速器是用来加速带电粒子使它获得很大动能的装置．其核心部分是两个 D 形金属盒，置于匀强磁场中，两盒分别与高频电源相连．则下列说法正确的是A．带电粒子从磁场中获得能量B．带电粒子做圆周运动的周期逐渐增大C．带电粒子加速所获得的最大动能与金属盒的半径有关D．带电粒子加速所获得的最大动能与加速电压的大小有关6．如图所示，圆形区域内有垂直纸面的匀强磁场，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．a 粒子速率最大B．它们做圆周运动的周期 Ta＜Tb＜TcC．c 粒子在磁场中运动时间最长D．c 粒子动能最大7．如图所示，A、B 都是很轻的铝环，分别吊在绝缘细杆的两端，杆可绕竖直轴在水平面内转动，环A 是闭合的，环 B 是断开的．若用磁铁分别靠近这两个圆环，则下面说法正确的是A．图中磁铁 N 极接近 A 环时，A 环被吸引，而后被推开B．图中磁铁 N 极远离 A 环时，A 环被排斥，而后随磁铁运动C．用磁铁 N 极接近 B 环时，B 环被推斥，远离磁铁运动D．用磁铁的任意一磁极接近 A 环时，A 环均被排斥8．如图所示，一直流电动机与阻值 R＝9 Ω 的电阻串联在电源上，电源电动势 E＝30 V，内阻 r＝1 Ω，用理想电压表测出电动机两端电压 U＝10 V，已知电动机线圈电阻 RM＝1 Ω，则下列说法中正确的是A．通过电动机的电流为 10 A B．电源的输出功率为 60 WC．电动机线圈电阻的热功率为 4 W D．电动机的输出功率为 18 W9．下列关于感应电动势大小的说法中，正确的是A．线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大B．线圈中磁通量越大，产生的感应电动势一定越大C．线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大D．线圈放在磁感应强度越强的地方，产生的感应电动势一定越大10．在如图所示的电路中，自感线圈 L 的自感系数较大，电阻 R 和自感线圈 L 的直流电阻阻值相等．若接通开关 S，电路达到稳定状态时灯泡 D 正常发光．则A．闭合 S 瞬间，D 将立刻亮起来B．闭合 S 瞬间，D 将先亮起来，然后渐渐变暗C．断开 S 瞬间，D 将变得更亮，然后渐渐变暗D．断开 S 瞬间，D 将渐渐变暗，直至熄灭11．如图所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，正确的说法是A．线圈每转动一周，电流方向改变 1 次B．图示位置为中性面，线圈中无感应电流C．图示位置 ab 边的感应电流方向为 a→bD．线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零12．如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡 L1 和 L2；输电线的等效电阻为R，开始时，开关 S 断开．当 S 接通时，以下说法中正确的是A．副线圈两端的输出电压减小 B．变压器的输入功率增大C．通过灯泡 L1 的电流增大 D．原线圈中的电流减小答题卡题 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 得 分答 案 二、实验题(共 15 分)13．(4 分)如图是有两个量程的电压表，当使用a、 b 两个端点时，量程为 0～10 V，当使用 a、c 两个端点时，量程为 0～100 V．已知电流表的内阻Rg 为 500 Ω，满偏电流 Ig 为 1 mA，则R1＝________Ω，R2 ＝________Ω .14．(11 分)用如图所示电路测量电源的电动势和内阻．实验器材：待测电源(电动势约 3 V，内阻约 2 Ω)，保护电阻 R1(阻值 10 Ω)和 R2(阻值 5 Ω)，滑动变阻器 R，电流表 A，电压表 V，开关 S，导线若干．实验主要步骤：(ⅰ )将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关；(ⅱ )逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数 U 和相应电流表的示数 I；(ⅲ )以 U 为纵坐标，I 为横坐标，作 U－I 图线(U、I都用国际单位)；(ⅳ )求出 U－I 图线斜率的绝对值 k 和在横轴上的截距 a.回答下列问题：(1)电压表最好选用________ ；电流表最好选用________．A．电压表(0～3 V，内阻约 15 kΩ)B．电压表(0～15 V，内阻约 30 kΩ)C．电流表(0～200 mA，内阻约 2 Ω)D．电流表(0～30 mA，内阻约 2 Ω)(2)滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大．两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是________．A．两导线接在滑动变阻器电阻丝两端的接线柱B．两导线接在滑动变阻器金属杆两端的接线柱C．一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱，另一条导线接在电阻丝右端接线柱D．一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱(3)选用 k、a 、R1 和 R2 表示待测电源的电动势 E 和内阻 r 的表达式，E＝________，r＝________，代入数值可得 E 和 r 的测量值．三、计算题(共 25 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)15．(10 分)如图所示，坐标平面第Ⅰ象限内存在大小为 E＝ 4×105 N/C、方向水平向左的匀强电场，在第Ⅱ象限内存在方向垂直纸面向里的匀强磁场．质荷比为 mq＝4×10－10kg/C 的带正电粒子从 x 轴上的 A 点以初速度 v0＝2×107 m/s 垂直 x 轴射入电场，OA＝0.2 m，不计粒子的重力．求：(1)粒子第一次经过 y 轴时，速度与 y 轴正方向的夹角；(2)若要求粒子不能进入第Ⅲ象限，求磁感应强度 B的最小值．(不考虑第二次进入电场后的运动情况)16．(15 分)如图所示，两根正对的平行金属直轨道MN、M′N′位于同一水平面上，两轨道之间的距离l＝0.50 m．轨道的 MM′端之间接一阻值 R＝0.50 Ω 的定值电阻．NN′端与两条位于竖直面内的半圆形光滑金属轨道 NP、N′P′平滑连接，两半圆轨道的半径均为 R0＝0.50 m．直轨道的右端处于竖直向下、磁感应强度 B＝0.60 T 的匀强磁场中，磁场区域的宽度 d＝0.80 m，且其右边界与 NN′重合．现有一质量 m＝0.20 kg、电阻 r＝0.10 Ω 的导体杆 ab 静止在距磁场的左边界 s＝2.0 m 处．在与杆垂直的水平恒力 F＝2.0 N 的作用下，ab 杆开始运动，当运动至磁场的左边界时撤去 F.杆穿过磁场区域后恰好能通过半圆形轨道的最高点 PP′.已知导体杆 ab 在运动过程中与轨道接触良好，且始终与轨道垂直，导体杆 ab与直轨道之间的动摩擦因数 μ＝0.10 ，轨道的电阻可忽略不计，取 g＝10 m/s2，求：(1)导体杆刚进入磁场时的速度大小，通过导体杆上的电流大小；(2)导体杆穿过磁场的过程中通过电阻 R 的电荷量；(3)导体杆穿过磁场的过程中整个电路产生的焦耳热．第Ⅱ卷(满分 50 分)一、多项选择题(每小题 6 分，共 30 分，每小题给出的四个选项中，有多个选项正确，全部选对的得6 分，部分正确的得 3 分，选错或不选的得 0 分)1．如图所示，由粗细均匀的电阻丝制成边长为 l 的正方形线框 abcd，线框的总电阻为 R.现将线框以水平向右的速度 v 匀速穿过一个宽度为 2l、磁感应强度为 B 的匀强磁场区域，整个过程中 ab、cd 两边始终保持与磁场边界平行．取线框的 cd 边刚好与磁场左边界重合时 t＝0，电流沿 abcd 方向为正方向，u0＝Blv，i0＝u0R.在下图中线框中电流 i 和 a、b 两点间的电势差 uab 随线框 cd 边的位移 x 变化的图象正确的是2．如图所示，空间中存在一水平方向匀强电场和一水平方向匀强磁场，且电场方向和磁场方向相互垂直．在电磁场正交的空间中有一足够长的固定粗糙绝缘杆，与电场正方向成 60°夹角且处于竖直平面内．一质量为 m、带电量为＋q 的小球套在绝缘杆上．初始时给小球一沿杆向下的初速度 v0，小球恰好做匀速运动，电量保持不变．已知，磁感应强度大小为 B，电场强度大小为 E＝3mgq，则以下说法正确的是A．小球的初速度为 v0＝2mgqBB．若小球的初速度为 3mgqB，小球将做加速度不断增大的减速运动，最后停止C．若小球的初速度为 mgqB，小球将做加速度不断增大的减速运动，最后停止D．若小球的初速度为 mgqB，则运动中克服摩擦力做功为 3m2g22q2B23．图乙中 A、B 为两个相同的环形线圈，共轴并靠近平行放置．A 线圈中通有如图甲中所示的交变电流i，则A．在 t1 到 t2 时间内 A、B 两线圈相吸 B．在 t2 到 t3 时间内 A、B 两线圈相斥 C．t1 时刻两线圈间作用力为零D．t2 时刻两线圈间吸引力最大4．如图，三个电阻 R1、R2 、R3 的阻值均为 R，电源的内阻 rR，c 为滑动变阻器的中点．闭合开关后，将滑动变阻器的滑片由 c 点向 a 端滑动，下列说法正确的是A．R2 消耗的功率变小B． R3 消耗的功率变大C．电源输出的功率变大D．电源内阻消耗的功率变大5．如图所示为理想变压器，其原、副线圈的匝数比为 4∶1，电压表和电流表均为理想电表，原线圈接有 u＝362sin 100πt(V)的正弦交流电，图中 D 为理想二极管，定值电阻 R＝9 Ω.下列说法正确的是A．t ＝1600 s 时，原线圈输入电压的瞬时值为 18 VB． t＝1600 s 时，电压表示数为 36 VC．电流表的示数为 1 AD．电流表的示数为 22 A答题卡题 号 1 2 3 4 5 得 分答 案 二、计算题(共 20 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)6．(10 分)如图所示，平行金属导轨竖直放置，仅在虚线 MN 下面的空间存在着磁感应强度随高度变化的磁场(在同一水平线上各处磁感应强度相同)，磁场方向垂直纸面向里，导轨上端跨接一定值电阻 R，质量为 m 的金属棒两端各套在导轨上并可在导轨上无摩擦滑动，导轨和金属棒的电阻不计，将金属棒从O 处由静止释放，进入磁场后正好做匀减速运动，刚进入磁场时速度为 v，到达 P 处时速度为 v2，O 点和 P 点到 MN 的距离相等，重力加速度为 g.(1)求金属棒在磁场中所受安培力 F1 的大小；(2)若已知磁场上边缘( 紧靠 MN)的磁感应强度为B0，求 P 处磁感应强度 BP；(3)在金属棒运动到 P 处的过程中，电阻上共产生多少热量？7．(10 分)在真空中存在着如图所示的多层紧密相邻的甲型区和乙型区，甲型区和乙型区的宽度均为 d.甲型区为真空；乙型区存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场强度为 E，方向竖直向上；磁感应强度为 B，方向水平垂直纸面向里，边界互相平行且与电场方向垂直．一个质量为 m、电荷量为 q 的带正电粒子在第 1 层上边界某处由静止释放，粒子始终在甲乙区中运动，不计粒子运动时的电磁辐射，已知qE＝mg.(1)求粒子在第 2 层乙型区中运动时速度 v2 的大小与轨迹半径 r2；(2)粒子从第 10 层乙型区下边界穿出时，速度的方向与竖直向下方向的夹角为 θ10，试求 sin θ10 的值．湖南师大附中 2018－2019 学年度高二第一学期期末考试物理(理科)参考答案第Ⅰ卷一、单项选择题(每小题 5 分，共 60 分)题 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12答 案 B A B C C D D C C D C B二、实验题(共 15 分)13．(4 分)9 500(2 分) 90 000(2 分)14．(11 分)(1)A(2 分) C(2 分) (2)D(3 分) (3)ak(2 分) k －R2(2 分)三、计算题(共 25 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)15．(10 分)【解析】(1)设粒子在电场中运动的时间为 t，末速度与 y 轴正方向的夹角大小为 θ，则：xOA＝12at2 ① (1 分)a＝ qEm ②(1 分)粒子经过 y 轴时在电场方向的分速度为：vx＝at ＝2×107 m/s ③(1 分)粒子经过 y 轴时的速度：v＝v20＋ v2y＝22×107m/s ④(1 分)与 y 轴正方向的夹角大小为 θ，则有：tan θ＝vxv0 ＝1 ⑤所以 θ＝ 45° (1 分)(2)要使粒子不进入第Ⅲ象限，如图所示，设粒子经过 y 轴时的位置与原点 O 的距离为 y1，此时粒子做圆周运动的半径为 R，则由几何关系，R＋22R≤y1 ⑥(1 分)(直接取等号计算的也给分)y1＝v0t ⑦(1 分)在磁场中运动时，有：qvB＝mv2R ⑧(1 分)解得磁感应强度的最小值为：B＝(22＋2)×10 －2 T(2 分)16．(15 分)【解析】(1)设导体杆在 F 的作用下运动至磁场的左边界时的速度为 v1，由动能定理得：(F－μmg)s ＝12mv21－0 ①(1 分)v1＝ 6 m/s(1 分)导体杆刚进入磁场时产生的感应电动势为：E＝Blv1 ②(1 分)此时通过导体杆的电流大小为：I＝ER＋r ③(1 分)解得：I＝3 A(1 分)(2)导体杆刚开始进入磁场到离开磁场，ΔΦ＝Bld ④(1 分)Ε－＝ΔΦΔt ⑤(1 分)I－＝Ε－R ＋r ⑥(1 分)q＝I－Δt ⑦(1 分)联立④⑤⑥⑦解得：q＝0.4 C (1 分)(3)由 (1)可知，导体杆在 F 的作用下运动至磁场左边界时的速度 v1＝6 m/s.设导体杆通过半圆形轨道的最高位置时的速度为 v，则：mg＝ mv2R0 ⑧(1 分)在导体杆刚进入磁场到滑至最高点位置的过程中，由能量守恒定律：12mv21＝Q＋mg×2R0 ＋12mv2＋μmgd ⑨(3分)解得：Q＝0.94 J (1 分)(用动能定理计算的列式、结果正确的也给分)第Ⅱ卷一、多项选择题(每小题 6 分，共 30 分)题 号 1 2 3 4 5答 案 AD AC ABC CD BD二、计算题(共 20 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)6．(10 分)【解析 】(1) 从 O→MN 过程中棒做自由落体运动，下降高度为 h，则有：v2＝2gh(1 分)从 MN→P 的过程中，做匀减速运动，故 F1 大小不变，由牛顿第二定律，则有：F1－mg＝ma(1 分)而由运动学公式可知：v24－v2＝－2ah(1 分)综合上三式，即可求得：F1＝mg＋ma＝74mg(1分)(2)由上可知，安培力的大小不变，由刚进入磁场时速度为 v，到达 P 处时速度为 v2，则有：F1＝BPLIP＝B2PL2v2R(2 分)解得：BP＝2B0(1 分)(3)棒从 MN→P 过程中，且 O 点和 P 点到 MN 的距离相等，根据能量守恒定律，则有产生热量：Q＝mgh＋12mv2－12mv22 ＝78mv2(3 分)7．(10 分)【解析 】(1) 粒子在乙型区受力 qE＝mg，则合力为洛伦兹力．粒子在进入第 2 层乙型区时，经过两次甲型区加速，由动能定理，有：2mgd＝12mv22(1 分)解得：v2＝2gd(1 分)粒子在第 2 层乙型区中，洛伦兹力充当向心力：Bqv2＝mv22r2(1 分)解得：r2＝2mBqgd(1 分)(2)解法一：粒子从第 10 层乙型区下边界穿出时，速度为 v10，其水平分量为 v10x，由动能定理有：10mgd＝12mv210解得：v10＝20gd(2 分)由动量定理：有∑BqvyΔt＝mv10x即：10Bqd＝mv10x解得：v10x＝10Bqdm(2 分)综合得：sin θ10＝v10xv10＝10Bqmd20g(2 分)解法二：如图：r10sin θ10－r10sin α10＝d ①显然 v10sin α10＝v9sin θ9 ②(甲型区为类抛体运动)rn＝mvnBqr9 ＝ mv9Bq r10＝mv10Bq①②r10sin θ10－r10v9v10sin θ9＝d即：r10sin θ10－r9sin θ9＝d，同理 r9sin θ9－r8sin θ8＝dr10sin θ10＝r1sin θ1＋9d显然 r1sin θ1＝dr10sin θ10＝10dsin θ10＝10dr10＝10dBqmv10＝10Bqdm20gd＝Bqm5dg.