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江苏省南通中学2016-2017学年高二上学期期末考试物理试题


江苏省南通中学 2016—2017 学年度第一学期期末考试

高二物理试卷
一、单项选择题(共 7 题,每题 3 分) 1.如图所示,矩形线框在磁场内做的各种运动中,能够产生感应电流的是( B )

2.有一段长 1 m 的电阻丝,电阻是 10 Ω ,现把它均匀拉伸到长为 4 m,则电阻变为( D) A.10 Ω C.120 Ω B.40 Ω D.160 Ω

3.电流表的内阻是 Rg=100 Ω,满刻度电流值是 Ig=500 μA,现欲把这电流表改装成量程 为 1.0 V 的电压表,正确的方法是( C A.应串联一个 0.1 Ω 的电阻 B.应并联一个 0.1 Ω 的电阻 C.应串联一个 1900 Ω 的电阻 D.应并联一个 1900 Ω 的电阻 4.铺设海底金属油气管道时,焊接管道需要先用感应加热的方法对焊口两侧进行预热.将 被加热管道置于感应线圈中,当感应线圈中通以电流时管道发热.下列说 法正确的是( D ) )

A. 管道发热是由于线圈中的电流直接流经管道引起的 B. 感应加热是利用线圈电阻产生的焦耳热加热管道的 C. 感应线圈中通以恒定电流时,也能在管道中产生电流 D. 感应线圈中通以交流电,在管道中产生的涡流

5. 在如图所示电路中, 电源电动势为 12 V, 电源内阻为 1.0 Ω , 电路中的电阻 R0 为 1.5 Ω , 小型直流电动机 M 的内阻为 0.5 Ω .闭合开关 S 后,电动机转动,电流表的示数为 2.0 A.则 以下判断中正确的是( B).

A.电动机的输出功率为 14 W B.电动机两端的电压为 7.0 V

C.电动机的发热功率为 4.0 W D.电源输出的电功率为 24 W 6.如图所示,圆形导体线圈 a 平放在水平桌面上,在 a 的正上方固定一竖直螺线管 b,二 者轴线重合,螺线管与电源和滑动变阻器连接成闭合回路.若将滑动变阻器的滑片 P 向下 滑动,下列表述正确的是 (A )

A.线圈 a 对水平桌面的压力 FN 将增大 B.穿过线圈 a 的磁通量变小 C.线圈 a 有扩张的趋势 D. 线圈 a 中将产生俯视顺时针方向的感应电流 7.如图所示的电路中,电源电动势为 E,内阻为 r( R2 ? r ? R1 ? R2 ) ,电表均视为理想电 表。闭合开关 S 后,调节 R 的阻值,使电流表的示数增大 ? I ,在这一过程中电压表示数的 变化量的大小为 ? U ,则(C ) A.通过 R 的电流增大,但增大量小于 ? I B.

?U 的大小随 R 的变化而变化 ?I ?I ? r E

C. 电源的效率降低了

D. 电源的输出功率一定增大了 二、多项选择题(共 5 题,每题 4 分,漏选得 2 分,错选不得分) 8.下列关于电功、电功率和焦耳定律的说法中正确的是(BCD )

A.电功率越大,电流做功越快,电路中产生的焦耳热一定越多 U2 B.W=UIt 适用于任何电路,而 W=I2Rt= t 只适用于纯电阻的电路 R C.在非纯电阻的电路中,UI>I2R D.焦耳热 Q=I2Rt 适用于任何电路 9.如图所示,一根有质量的金属棒 MN,两端用细软导线连接后悬于 a、b 两点,棒的中部 处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中,棒中通有电流, 向 N ,此时悬线上有拉力,为了使拉力等于零,可以 A.适当增大磁感应强度 B.使磁场反向 C.适当增大电流 D.使电流反向 方向从 M 流 ( AC )

10.回旋加速器的原理如图所示,它由两个铜质 D 形盒 D1、D2 构成,其间留有空隙,下列 说法正确的是( AD )

A.离子从电场中获得能量 B.离子从磁场中获得能量 C.只增大空隙距离可增加离子从回旋加速器中获得的动能 D.只增大 D 形盒的半径可增加离子从回旋加速器中获得的动能

11.在研究自感现象的实验中,用两个完全相同的灯泡 A、B 与自感系数很大的线圈 L 和定 值电阻 R 组成如图所示的电路(线圈的直流电阻可忽略,电源的内阻不 能忽略),关于这个实验下面说法中正确的是( BD ) A.闭合开关的瞬间,A、B 一起亮,然后 A 熄灭 B.闭合开关的瞬间,B 比 A 先亮,然后 B 逐渐变暗 C.闭合开关,待电路稳定后断开开关,B 逐渐变暗,A 闪亮一下然后 逐渐变暗 D.闭合开关,待电路稳定后断开开关,B 灯中的电流方向为从右向左

12.如图所示,范围足够大、磁感应强度为 B 的匀强磁场垂直于 xOy 平面向里,两质量相 等的粒子带等量异种电荷,它们从 x 轴上关于 O 点对称的两点同时由静止释放,运动过程 中未发生碰撞,不计粒子所受的重力.则( BCD ) A. 两粒子沿 x 轴做直线运动 B. 运动过程中,若两粒子间的距离等于初始位置间的距离时,它们 的速度均为零 C. 运动过程中,两粒子间的距离最小时,它们的速度沿 y 轴方向的 分量 vy 最大 D. 若减小磁感应强度,再从原处同时由静止释放两粒子,它们可能会发生碰撞

三.实验题(两题,共 16 分) 13. (8 分) (1)用一主尺最小分度为 1mm, 游标上有 20 个分度的游标卡尺测量一工件的长度, 结果如图甲所示,可以读出此工件的长度为 一圆筒外径时的示数,此读数为 mm。 mm;图乙是用螺旋测微器测量某

(2)在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,实验室提供小灯泡(3.8 V,0.3 A)、电 流表(0~0.5 A,内阻约为 0.4 Ω)、电压表(0~15 V,内阻约为 20 kΩ)以及滑动变阻器(5 Ω,2 A)等实验器材. ① 如果用如图(a)所示的多用电表欧姆挡粗略测量该小灯泡的电阻,应选用的挡位是 ________.(填选项前面的字母) A. ×1 000 B. ×100 C. ×10 D. ×1

② 如果既要满足小灯泡两端电压从零开始连续变化,又要测量误差较小,应从图(b)所 示的电路中选择________电路做实验电路.(填对应电路图下面的字母)

10. (8 分)(1) 52.35 1.990 (2) ① D②B

14. (12 分)在 “用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻” 的实验中, 供选用的器材有: A.电流表(量程:0~0.6A,RA=1Ω ) B.电流表(量程:0~3A,RA=0.6Ω ) C.电压表(量程:0~3V,RV=5kΩ ) D.电压表(量程:0~15V,RV=10kΩ ) E.滑动变阻器(0~10Ω ,额定电流 1.5A) F.滑动变阻器(0~2kΩ ,额定电流 0.2A) G.待测电流(一节一号干电池) 、开关、导线若干. 他们设计了如图所示的电路图,请回答下列问题:

(1)电路中电流表应选用______,电压表应选用______,滑动变阻器应选用______. (用字 母代号填写) (2)如图所示为实验所需器材,请按原理图连接出正确的是实验电路.

(3)在实验中测得多组电压和电流值,得到如图所示的 U-I 图线,由图可得该电源电动势 E= V ,内阻 r= Ω。 (结果均保留两位小数)

(4)引起该实验系统误差的主要原因是______.

【答案】 (1)如图所示(2)A,C,E; (3)1.5、1.0(4)电压表的分流

四.计算题(4 题,共 50 分) 15.(14 分)如图所示,U=20V,电阻 R1=4Ω,R2=6Ω,电容 C=30μF。开始时,开关 S 闭合, 电路稳定后,求: (1)通过 R1 的电流强度; (2)电阻 R2 两端的电压; (3)如果电路稳定时断开 S,则流过 R1 的电量.

【解析】 试题分析: (1)S 闭合,电路稳定后(即电容器充电完毕)即为 R1 与 R2 的串联电路,所以 通过 R1 的流为 I ?

U 20 ? ? 2A , R1 ? R2 4 ? 6

(2)此时电容 C 与 R2 并联,两极间电压 U1=IR2=2×6=12V,且上板带电荷。 (3)断开 S 后,由于 U=10V,所以继续给电容器充电至极板电压 U2=U=10V,仍是上板带正 电,流过 R1 的电量等于继续给电容器的充电电量,所以

?Q ? C(U 2 ? U1 ) ? 30?10?6 ? (20 ? 12) ? 2.4 ?10?4 C

16.(15 分)如图甲所示,在一个正方形金属线圈区域内存在着磁感应强度 B 随时间变化的 匀强磁场,磁场的方向与线圈平面垂直.金属线圈所围的面积 S=200 cm2,匝数 n=1 000, 线圈电阻 r=2.0 Ω .线圈与电阻 R 构成闭合回路,电阻的阻值 R=8.0 Ω .匀强磁场的磁感应 强度随时间变化的情况如图乙所示,求: (1) t1=2.0 s 时的线圈产生感应电动势的大小; (2)在 t=2.0 s 时通过电阻 R 的感应电流的大小和方向; (3)在 t=5.0 s 时刻,线圈端点 a、b 间的电压;

解:(1) 根据法拉第电磁感应定律,0~4.0 s 时间内线圈中磁通量均匀变化,产生恒定的感 应电流.t1=2.0 s 时的感应电动势 =1V (2)根据闭合电路欧姆定律,闭合回路中的感应电流 I1= E1 R +r 解得 I1=0.1 A,方向 b→R→a(2 分)

(3) 由图象可知,在 4.0~6.0 s 时间内,线圈中产生的感应电动势

(1 分) 根据闭合电路欧姆定律,t2=5.0 s 时闭合回路中的感应电流 I2= =0.4 A,方向 a→R→b R +r E2

Uab=I2R=3.2 V(2 分)

17.(15 分)如图所示,足够长的 U 形导体框架的宽度 L=0.5 m,电阻可忽略不计,其所在 平面与水平面成 θ=37°角.有一磁感应强度 B=0.8 T 的匀强磁场,方向垂直于导体框平 面.一根质量 m=0.4 kg、电阻 R=1Ω 的导体棒 MN 垂直跨放在 U 形框架上,某时刻起将 导体棒由静止释放. 已知导体棒与框架间的动摩擦因数 μ=0.5.(sin37°=0.6, cos37°=0.8, g 取 10 m/s2) (1) 求导体棒刚开始下滑时的加速度大小; (2) 求导体棒运动过程中的最大速度; (3) 从导体棒开始下滑到速度刚达到最大时的过程中,通过导体棒横截面的电量 Q=4 C,求导体棒在此过程中消耗的电能.

17. (14 分)(1) mgsinθ -μmgcosθ =ma(2 分) a=2 m/s2(1 分)

(2) 当导体棒匀速下滑时其受力情况如图,因为匀速下滑,设匀速下滑的速度为 v,则 在平行斜面上有 mgsinθ -f-F=0(1 分) 其中:f=μmgcosθ ;安培力:F=BIL(1 分) 电流强度 I= BLv (1 分) R

由以上各式解得 v= - (3) 通过导体的电量 Q= I Δ t(1 分)

=5m/s(1 分)

1 分) 设物体下滑速度刚好为 v 时的位移为 S,则Δ Φ =BSL(1 分) 1 全程由动能定理得 mgS· sinθ -W 安-μmgcosθ ·S= mv2(1 分) 2 克服安培力做功等于导体棒的有效电阻消耗的电能 W=3 J(1 分) 18.(15 分)如图所示的坐标系中,第一象限内存在与 x 轴成 30°角斜向下的匀强电场,电 场强度 E=400 N/C;第四象限内存在垂直于纸面向里的有界匀强磁场,y 轴负方向无限大, 磁感应强度 B=1×10
-4

q T.现有一比荷为 =2×1011 C/kg 的正离子(不计重力),以速度 v0 m

=4×106 m/s 从 O 点射入磁场,α =60°,离子通过磁场后刚好从 A 点射出,之后进入电 场.求: (1) 离子从 O 点进入磁场 B 中做匀速圆周运动的半径 R; (2) 离子进入电场后,经多少时间再次到达 x 轴上; (3) 若离子进入磁场 B 后,某时刻再加一个同方向的匀强磁场使离子做完整的圆周运 动,求所加磁场磁感应强度的最小值.

18.(15 分)解: (1) 如图所示, 由几何关系得离子在磁场中运动时的轨道半径 v0=4×106 m/s (2 分) 离子在磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力
2 v0 Bqv0=m r1

解得 r1=0.2 m (2 分)

(2) 离子进入电场后,设经过时间 t 再次到达 x 轴上 离子沿垂直电场方向做速度为 v0 的匀速直线运动,位移为 l1,则 l1=v0t(1 分) 离子沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动,加速度为 a,位移为 l2 1 Eq=ma(2 分) l2= at2(1 分) 2 l2 由几何关系可知 tan60°= (1 分) l1 代入数据解得 t= 3×10
-7

s(1 分)

mv2 (3) 由 Bqv= 知,B 越小,r 越大.设离子在磁场中最大半径为 R,由几何关系得 R r 1 = (r1-r1sin30°)=0.05 m(2 分) 2 v2 0 由牛顿运动定律得 B1qv0=m R 解得 B1=4×10
-4

T(2 分)
-4

则外加磁场Δ B1=B1-B=3×10

T(1 分)


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