【物理】湖北省襄阳五中、夷陵中学、钟祥一中2014-2015学年高二下学期期中联考

2014～2015学年度第二学期期中联考
高二物理试卷
命题学校：钟祥一中命题教师：汪金莲审题教师：杨应清
考试时间：2015.4.29 18：30－20：00 试卷满分：110分
一、选择题（共40分，每小题4分，第1～7题中只有一项正确答案，第8～10题中至少有一项正确答案，填全对得4分，填不全的得2分，有错选和不填的得0分。

）
1．下列说法正确的是( )
A．牛顿发现了万有引力定律，并测出了万有引力常量
B．库仑通过扭秤实验确认了真空中两个静止的点电荷之间的相互作用规律
C．楞次发现了电磁感应现象，并研究得出了判断感应电流方向的方法——楞次定律D．重心、点电荷和交变电流的有效值等概念的建立体现了等效替代的思想
2．如图所示，a、b两条曲线是汽车甲、乙在同一条平直公路上运动的速度时间图像，已知在t2 时刻，两车相遇，下列说法正确的是( )
A．t1时刻两车也相遇
B．t1时刻甲车在前，乙车在后
C．甲车速度先增大后减小，乙车速度先减小后增大
D．甲车加速度先增大后减小，乙车加速度先减小后增大
3．消防员用绳子将一不慎落入井中的儿童从井内加速向上提的过程中，不计绳子的重力，以下说法正确的是( )
A．绳子对儿童的拉力大于儿童对绳子的拉力
B．消防员对绳子的拉力与绳子对儿童的拉力是一对作用力与反作用力
C．绳子对儿童的拉力大于儿童的重力
D．消防员对绳子的拉力大于儿童对绳子的拉力
4．据报道，一颗来自太阳系外的彗星于2014年10月20日擦火星而过．如图所示，设火星绕太阳在圆轨道上运动，运动半径为r，周期为T．该彗星在穿过太阳系时由于受到太阳的引力，轨道发生弯曲，彗星与火星在圆轨道的A点“擦肩而过”．已知万有引力恒
量G ，则( )
A ．可计算出太阳的平均密度
B ．可计算出彗星经过A 点时受到的引力
C ．可计算出彗星经过A 点的速度大小
D ．可确定彗星在A 点的速度大于火星绕太阳的速度
5．质量为m 的带正电的物体处于竖直向上的匀强电场中，已知带电物体所受静电力的大小
为物体所受重力的
41，现将物体从距地面高h 处以一定初速度竖直下抛，物体以4
g 的加速度竖直下落到地面(空气阻力恒定)，则在物体的下落过程中( ) A ．物体的重力势能减少
mgh 41，电势能减少mgh 4
1
B ．由物体与周围空气组成的系统的内能增加了
mgh 2
1
C ．物体的动能增加
mgh 21
D ．物体的机械能减少
mgh 4
1
6．在某控制电路中，需要连成如图所示的电路，主要由电动势为E 、内阻为r 的电源与定
值电阻R 1、R 2及电位器(滑动变阻器)R 连接而成，L 1、L 2是红绿两个指示灯，当电位器的触头由弧形碳膜的中点逆时针滑向a 端时，下列说法中正确的是( )
A ．L 1、L 2两个指示灯都变亮
B ．L 1、L 2两个指示灯都变暗
C ．L 1变亮，L 2变暗
D ．L 1变暗，L 2变亮
7．如图所示为有理想边界的两个匀强磁场，磁感应强度均为B ＝0.5 T ，两边界间距s ＝0.1
m ，一边长L ＝0.2 m 的正方形线框abcd 由粗细均匀的电阻丝围成，总电阻为R ＝0.4 Ω，现使线框以v ＝2 m/s 的速度从位置I 匀速运动到位置Ⅱ，则下列能正确反映整个过程中线框a 、b 两点间的电势差U ab 随时间t 变化的图线是( )
8．如图所示，在等量异种电荷形成的电场中，画一正方形ABCD ，对角线AC 与两点电荷连
线重合，两对角线交点O 恰为电荷连线的中点．下列说法中正确的是( )
A ．A 点的电场强度等于C 点的电场强度
B ．B 、D 两点的电场强度及电势均相同
C ．一电子由B 点沿B→C→
D 路径移至D 点，电势能先增大后减小 D ．一电子由C 点沿C→O→A 路径移至A 点，电场力对其先做负功后做正功
9．如图所示，圆柱形区域的横截面．在没有磁场的情况下，带电粒子(不计重力)以某一初
速度沿截面直径方向入射时，穿过此区域的时间为t ；若该区域加垂直于该横截面的匀强磁场，磁感应强度为B ，带电粒子仍以同一初速度沿截面直径入射，粒子飞出此区域时，速度方向偏转了π
3
.根据上述条件可求得的物理量为( )
A．带电粒子的初速度B．带电粒子在磁场中运动的半径C．带电粒子在磁场中运动的周期D．带电粒子的比荷
10．如图所示，匝数为50匝的矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B＝
2
10
T的水平
匀强磁场中，线框面积S＝0.5 m2，线框电阻不计．线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω＝100 rad/s匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一只“220 V，
60 W”的灯泡，且灯泡正常发光，熔断器允许通过的最大电流为10 A，下列说法正确的
是（）
A．在图示位置线框中产生的感应电动势最大
B．线框中产生电动势的有效值为250 V
C．变压器原、副线圈匝数之比为25∶22
D．允许变压器输出的最大功率为1 000 W
二、实验填空题（共14分）
11．（6分）下图中游标卡尺的读数为cm；螺旋测微器的读数为 mm
12．（8分）现要测干电池组的电动势E及内阻r。

给定的器材有：两个理想电压表V1、V2（量程均为3V），理想电流表A（量程为0.6A），滑动变阻器R，待测的电阻R0，两节串联的电池，电键S及导线若干。

某同学设计一个如图（a）所示的电路测电池组的电动势及内阻，调节变阻器，两电压表和电流表分别测得多组U1、U2、I的读数，并作出U1—I
图（图线1）和U2—I图（图线2），见图（b）
①由图可知得出电池组E的电动势为______V，内阻为_____Ω。

②若上述电路中少了一个电压表，仍可用一个电路同时测干电池组的电动势E及内阻r。

请在线框中画出电路图。

三、计算题（共56分。

要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。

）
13．（12分）如图所示，质量M ＝4 kg的滑板B静止放在光滑水平面上，其右端固定一根轻质弹簧，弹簧的自由端C未到滑板左端，质量m＝1kg的小木块A 以速度v0＝5 m/s 由滑板B左端开始沿滑板B表面向右运动，滑板上表面与木块A(可视为质点)之间的动摩擦因数μ＝0.2，小木块A将弹簧压缩到最短后又返回恰好停在滑板B的左端．g取
10 m/s2.求：
①弹簧被压缩到最短时木块A的速度；
②木块A压缩弹簧过程中弹簧的最大弹性势能．
14．（14分）如图所示，光滑杆AB长2m，B端固定一根劲度系数为k=40N/m、原长为l0=1m 的轻弹簧，质量为m=0.2kg的小球套在光滑杆上并与弹簧的上端连接．OO′为过B点的竖直轴，杆与水平面间的夹角始终为θ=53°．g取10 m/s2
（1）杆保持静止状态，让小球从弹簧的原长位置静止释放，求小球释放瞬间的加速度大小a及小球速度最大时弹簧的压缩量△l1；
（2）当球随杆一起绕OO′轴匀速转动时，弹簧伸长量为△l2=0.5m，求匀速转动的角速度ω；
15．（14分）如图所示，虚线MO与水平线PQ相交于O，二者夹角θ=60°，在MO左上侧存在电场强度为E、方向竖直向下的匀强电场，MO右下侧存在磁感应强度为B、垂直纸面向外的匀强磁场（图中未画出），磁场的一条边界在直线MO上，现有一质量为m、电量
为+q的带电粒子在纸面内以速度v=E
B
，且方向与MO成θ角从M点射入磁场，又向左
从MO上的D点（图中未画出）射出磁场进入电场，最后到达O点，不计粒子重力。

求：
(1) MD的距离L；
(2)粒子从M点运动到O点所用的时间
16．(16分)如图所示，竖直平面内有无限长、不计电阻的两组平行光滑金属导轨，宽度均
为L＝0.5 m，上方连接一个阻值R＝1 Ω的定值电阻，虚线下方的区域内存在磁感应强度B＝2 T的匀强磁场．完全相同的两根金属杆1和2靠在导轨上，金属杆与导轨等宽且与导轨接触良好，电阻均为r＝0.5 Ω.将金属杆1固定在磁场的上边缘(仍在此磁场内)，金属杆2从磁场边界上方h0＝0.8 m处由静止释放，进入磁场后恰做匀速运动(g 取10 m/s2)．
(1)金属杆的质量m为多大？
(2)若金属杆2从磁场边界上方h1＝0.2 m处由静止释放，进入磁场经过一段时间后开始匀
速运动，此过程中电阻R产生的热量为0.7J，求在此过程中通过金属棒横截面的电荷量为多少？
(3)金属杆2仍然从离磁场边界h1＝0.2 m处由静止释放，在金属杆2进入磁场的同时由静
止释放金属杆1，两金属杆运动了一段时间后均达到稳定状态，试求两根金属杆各自的最大速度．
2014～2015学年度第二学期期中联考
高二物理试卷参考答案
11．1.18（3分） 8.600（3分）
12．① 3 （3分） 2（3分） ②如右图（2分）
13．（1）弹簧被压缩到最短时，木块A 与滑板B 具有相同的速度，
设为v ，从木块A 开始沿滑板B 表面向右运动至弹簧被压缩到最短的过程中，A 、B 系统的动量守恒：mv 0=（M+m ）v (3分) 解得木块A 的速度v=1 m/s ． （1分）
（2）弹簧被压缩到最短时，弹簧的弹性势能最大．设木块相对滑板B 向右滑行距离为L.
由A 、B 系统动量守恒知，木块A 回到滑板左端，速度仍为v=1m/s （1分） 由能量关系知mgL E P μ= （3分），解得J 5E P = （1分）
14．（14分）解：（1）小球从弹簧的原长位置静止释放时，根据牛顿第二定律有
ma sin mg =θ（2分） 解得2s /m 8sin g a =θ= （2分） 小球速度最大时其加速度为零，则
sin θmg k 1=∆l （2分）
解得m 04.0k
sin mg 1=θ
=
∆l （2分） （2）设弹簧伸长Δl 2时，球受力如图所示，水平方向上有
θωθθcos )(cos sin 2022N m k F l l l ∆+=∆+ （2分）
竖直方向上有0mg sin k cos F 2N =-θ∆-θl （2分） 解得s /rad 1.14s /rad 210==ω （2分）
15.解：（1）粒子运动轨迹如图所示，设粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为R 。

则有R
mv qvB 2
= （2分）
由几何关系得θ=sin R 2L （2分） 且B
E v =
解得q
B mE
3L 2=
（2分） （2）设粒子在匀强磁场中运动的周期为T ，在磁场运动的时间为t 1，则有Bq
m
2T π=
粒子在磁场中转过的角度为2θ=120°，则在磁场中运动的时间为Bq
3m 2πT 31t 1==
（3分） 由几何关系知粒子进入电场时速度方向与电场方向垂直，所以粒子做类平抛运动，设粒子在电场中运动的时间为t 2，则有 水平方向2vt x = （1分） 竖直方向2
2t m
Eq 21y =
（1分） 又θ=tan x y （1分） 解得Bq
m
32t 2=
（1分）
即粒子从M 到O 的时间为Bq
m
3232t t t 21)
(
+=+=π （1分） 16．[解析](1)金属杆2进入磁场前做自由落体运动
由02
m gh 2v =得金属杆2进入磁场时的速度v m ＝2gh 0＝4 m/s （1分）
金属杆2进入磁场后受力平衡：mg ＝BIL （1分） 且E ＝BLv m ，I ＝E 2r ＋R
（1分）
解得：kg 2.0g
)R r 2(v L B m m
22=+= （1分）
(2)设金属杆2刚进入磁场时的速度为v 由12gh 2v =解得v ＝2gh 1＝2 m/s （1分）
金属杆2进入磁场到匀速运动的过程中，设金属杆2在磁场内下降h 2。

此过程中，电阻R 、金属杆1和金属杆2串联，电流相等。

故回路中产生的热量
J 4.1Q R
R
r 2Q R =+=
（1分） 由能量守恒定律有Q mv 2
1)h h (mg 2m 21+=+ （1分） 解得h 2=1.3m （1分）
又 2
2t BLh E =， R r 2E
I +=， 2t I q =
得：C 65.0)
R r 2(BLh q 2
=+=
（2分）
(3)释放金属杆1后，两杆受力情况相同，且都向下加速，合力等于零时速度最大，设金属杆1、2的最大速度分别为v 1、v 2，有
BIL mg =，且R
r 2E E I 2
1++=
，E 1＝BLv 1，E 2＝BLv 2
整理得到：2
221L
B )
R r 2(mg v v +=
+代入数据得：v 1＋v 2＝4 m/s （3分） 因为两个金属杆任何时刻受力情况都相同，因此任何时刻两者的加速度也都相同，在相同时间内速度的增量也必相同，即：
v 1－0＝v 2－v 代入数据得：v 2＝v 1＋2 m/s （1分） 联立求得：v 1＝1 m/s ， v 2＝3 m/s （2分。