陕西省西安市第八十三中学2016-2017学年高二下学期期中考试物理试题(有解析)

西安市第八十三中学2016～2017学年度第二学期高二年级期中考试物理试题命题人：郝燕审题人：张学锋一、单项选择题：（本题共10小题，每小题3分，共30分）1．科学家探索自然界的奥秘，要付出艰辛的努力．19世纪，英国科学家法拉第经过10年坚持不懈的努力，发现了电磁感应现象．下图中可用于研究电磁感应现象的实验是（ ）A B C D【解析】A ．这个实验装置可以演示通电导体在磁场中的受力情况，故A 项错误；B ．这是奥斯特实验装置，用来演示电流的磁效应，故B 项错误；C ．线圈切割磁感线产生感应电流，可以研究电磁感应现象，故C 项正确；D ．此装置不是用来演示电磁感应现象，错误． 故选C ．2．当某一线圈中的磁通量发生变化时，下列说法中正确的是（ ） A ．线圈中一定有感应电流B ．线圈中有感应电动势，其大小与磁通量成正比C ．线圈中一定有感应电动势D ．线圈中有感应电动势，其大小与磁通量的变化量成正比 【解析】A ．线圈不一定闭合，错误；B ．E N tφ∆=⋅∆，应与磁通量的变化率成正比，B 错误； C ．正确；D ．变化量应该为变化率． 故选C ．3．环形线圈放在匀强磁场中，设在第1s 内磁场方向垂直于线圈平面向里，如图甲所示．若磁感应强度随时间t 的变化关系如图乙所示，那么在第2s 内，线圈中感应电流的大小和方向是（ ）A ．大小恒定，逆时针方向B ．大小恒定，顺时针方向C ．大小逐渐增加，顺时针方向D ．大小逐渐减小，逆时针方向 【解析】i RtRεφ∆==∆，由右手定则可知A 正确． 故选A ．4．如图所示的电路，线圈L 的电阻不计，则（ ）A ．S 闭合瞬问，A 板带负电，B 板带正电 B ．S 保持闭合，A 板带正电，B 板带负电C ．S 断开瞬间，A 板带负电，B 板带正电D ．由于线圈电阻不计．电容器被短路，上述三种情况下两板都不带电 【解析】由分析可知，S 闭合瞬间，A 板带正电，B 板带负电．故选B ．5．两个相同的电阻，分别通以如图所示的正弦交流电和方波电流，两种交变电流的最大值、周期如图所示，则在一个周期内，正弦交流电在电阻上产生的热量1Q 与方波电流在电阻上产生的热量2Q 之比等于（ ）A ．3:1B ．1:2C ．2:1D ．1:1【解析】对于正弦交流，有效值1I =m I =． 由焦耳定律：21112.5Q I R T RT =⋅⋅=．对于方波，2222212.522T TQ I R I R RT '=⋅⋅+⋅⋅=． 则12:1:1Q Q =． 故选D ．6．如图甲、图乙两图是电子技术中的常用电路，a 、b 是各部分电路的输入端，其中输入的交流高频成分用“”表示，交流低频成分用“～”表示，直流成分用“-”表示．关于两图中负载电阻R 上得到的电流特征是（ ）图甲图乙①图甲中R 得到的是交流成分 ②图甲中R 得到的是直流成分 ③图乙中R 得到的是低频成分 ④图乙中R 得到的是高频成分 A ．①③B ．①④C ．②③D ．②④【解析】①、②电容器通交流隔直流；R 上得到交流，①正确，②错误；③、④电容器通高频阻低频，R 上得到低频，③正确，④错误． 故选A ．7．如图所示为理想变压器，其原、副线圈的匝数比为2:1，原线圈接有交流电压220sin 100πV u t ，图中电压表和电流表均为理想交流电表，2R 为负温度系数的热敏电阻（即当温度升高时，阻值减小），1R 为定值电阻，C 为电容器．下列说法正确的是（ ）A ．交流电压表的示数是110VB ．交流电的频率为100HzC ．通过1R 的电流始终为零D ．当2R 处温度升高时，交流电压表的示数不变，交流电流表的示数变大【解析】2R 处温度升高时，阻值减小，电流表示数变大，但不会影响输入电压值，D 正确．故选D ．8．如图所示，3R 是光敏电阻，当开关S 闭合后，在没有光照射时，a 、b 两点等电势．当用光照射电阻3R 时，则（ ）A．3R的电阻变小，a点电势高于b点电势B．3R的电阻变小，a点电势低于b点电势C．3R的电阻变大，a点电势高于b点电势D．3R的电阻变大，a点电势低于b点电势【解析】入射光强，电阻减小．入射光弱，电阻增大．3R阻值变小，分压变小，因而a点电势高于b点电势，故正确．故选A．9．如图，一根长导线弯成“n”形，通以直流电I，正中间用不计长度的一段绝缘线悬挂一金属环C，环与导线处于同一竖直平面内，在电流I增大的过程中，下列叙述正确的是（）A．金属环C中无感应电流产生B．金属环C中有沿逆时针方向的感应电流C．金属环C仍能保持静止状态D．悬挂金属环C的竖直线拉力变小【解析】由左手定则可知，金属环下边14圆弧没有安培力，导致挂环的拉力增大，但环仍处于静止状态，故C选项正确．故选C．10．做简谐振动的单摆摆长不变，若摆球质量增加为原来的4倍，摆球经过平衡位置时速度减小为原来的1/2，则单摆振动的（）A．频率、振幅都不变B．频率、振幅都改变C．频率不变、振幅改变D ．频率改变、振幅不变【解析】由212k E mv =可知，摆球过平衡位置时动能不变，但摆球质量改变，摆球运动时重力势能变化，因此摆球的改变，从而振幅改变． 故选C ．二、多项选择题：（本题共5小题，每小题3分，共15分．在每小题给出的四个选项中，不止有一个正确选项．全部选对的得3分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分）11．一简谐振子沿x 轴振动，平衡位置在坐标原点．0t =时刻振子的位移0.1m x =-；4s 3t =时刻01mx =．；4s t =时刻0.1m x =．该振子的振幅和周期可能为（ ）A ．01m．，8s 3B ．01m．，8s C ．0.2m ，8s 3D ．0.2m ，8s【解析】由分析可知，单摆周期为8s 3，则4s 3为半个周期，振幅为0.1m ．也可能振幅大于0.1m ，则周期442428s 33T ⎛⎫=⨯+-⨯= ⎪⎝⎭．当周期为8s 3时，经过4s 3运动至与平衡位置对称的位置，振幅大于0.1，故A 、C 、D 正确．故选ACD ．12．在北半球上，地磁场竖直分量向下．飞机在我国上空匀速巡航，机翼保持水平，飞行高度不变．由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差，设飞行员左方机翼末端处的电势为1ϕ，右方机翼末端处电势为2ϕ，则（ ）A ．若飞机从西往东飞，1ϕ比2ϕ高B ．若飞机从东往西飞，2ϕ比1ϕ高C ．若飞机从南往北飞，1ϕ比2ϕ高D ．若飞机从北往南飞，2ϕ比1ϕ高【解析】当飞机在北半球飞行时，因为地磁场的存在，且地磁场的竖直分量方向竖直向下，因为感应电动势的方向与感应电流的方向是相同的，由低电势指向高电势．由右手定则可判知，在北半球，不论沿任何方向水平飞行，都是飞机的左方机翼电势高，右方机翼电势低，即总有1V 与2V 高，故A 、C 正确． 故选AC ．13．如图所示，图线a 是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生的正弦交流电的图象如图线b 所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是（ ）A ．在图中0t =时刻穿过线圈的磁通量均为零B ．线圈先后两次周期之比为2:3C ．交流电a 的瞬时值表达式为()10sin 04t V u =．D ．交流电b 的最大值为20V 3【解析】由图知，0.6b T s =，则线圈先后两次转速之比::3:2a b b a n n T T ==，B 正确．由电动势最大值m E nBS ω=，则::3:2ma mb a b U U ωω==知，D 错误． 由图电压最值10V m U =，0.4s a T =，2π5πrad/s Tω==，sin 10sin5πV m u U t t ω==，故C 正确． 故选C ．14．如图所示，两个线圈绕在同一根软铁棒上，当导体棒A 运动时，发现有感应电流从a 向b 流过灯，则下列关于A 的运动情况的判断正确的是（ ）A ．向左减速运动B ．向右减速运动C ．向左加速运动D ．向右加速运动【解析】若导体棒向左加速，由右手定则可知，导体棒上电流方向竖直向下，上面线圈产生的感应磁极N 极向下，且不断增大，根据楞次定律可判断电流由a 流向b ，故选C ；同理，若导体向右减速，导体棒上电流方向竖直向上，上面线圈产生的感应磁极N 极向上，且不断减小，由楞次定律可知，电流由a 流向b ，故选B ． 故选BC ．15．如图所示，两固定的竖直光滑金属导轨足够长且电阻不计．绝缘轻绳一端固定，另一端系于导体棒a 的中点，轻绳保持竖直．将导体棒b 由边界水平的匀强磁场上方某一高度处由静止释放．匀强磁场的宽度一定，方向与导轨平面垂直，两导体棒电阻均为R 且与导轨始终保持良好接触．下列说法正确的是（ ）A．b进入磁场后，a中的电流方向向左B．b进入磁场后，轻绳对a的拉力增大C．b进入磁场后，重力做功的瞬时功率可能增大D．b由静止释放到穿出磁场的过程中，a中产生的焦耳热等于b减少的机械能【解析】A．b进入磁场后，由右手定则判定b中电流向右，ab组成回路，则a中的电流方向向左，故A对；，可知重力做功的瞬时功率可能增大、C．由B项分析可知，b的速度出现三种情况，根据P mgv减小、不变，故C项正确．故选AC．三、填空实验题：（本大题共3小题，每空2分，共29分）16．下图为“研究电磁感应现象”的实验装置．（1）（3分）将图中所缺导线补接完整．（2）如果在闭合电键时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上电键后：A．将原线圈迅速插入副线圈时，灵敏电流计指针将__________．（填“向左偏转一下”或“向右偏转一下”或“不偏转”）B．将滑动变阻器滑片向左移，灵敏电流计指针将__________．（填“向左偏转一下”或“向右偏转一下”或“不偏转”）【解析】（1）（2）向右偏转一下向左偏转一下17．如图所示，电阻0.1ab R =Ω的导体ab 沿光滑导线框向右做匀速运动，线框中接有电阻04R =Ω．，线框放在磁感应强度01TB =．的匀强磁场中，磁场方向垂直于线框平面，导体ab 的长度04m l =．，运动速度10m/s v =．线框的电阻不计．（1）电路abcd 中相当于电源的部分是__________，相当于电源的正极是_________端．（2）导体切割磁感线所产生的感应电动势E =__________V ，流过电阻R 的电流I =_________A ． （3）导体ab 向右匀速运动所需的外力F '=__________N ． （4）电阻R 上消耗的功率P =__________W ． （5）外力的功率P '=__________W ．【解析】（1）由右手定则判断a 是电源正极．（2）V 0.4V E BL == 0.8A abE I R R ==+ （3）A 0.032NF F BIL === （4）20.256W P I R ==（5）()20.32W F ab P I R R =+=故答案为：（1）aba ；（2）0.40.8；（3）0.032； （4）0.256； （5）0.3218．如图所示，单匝矩形线框面积为S ，电阻为R ，处于水平方向匀强磁场中，磁感应强度为B ．线框可以绕着AB 边以角速度ω匀速运动，当线框转至如图位置时为计时起点，（1）线框中感应电动势的最大值m E =__________． （2）线框中感应电流的瞬时值表达式为__________．（3）线框从此位置开始转过90︒的过程中，通过线框的电量q =__________．（4）一个周期内线框中产生的热量Q =__________． 【解析】故答案为：（1）Bs ω（2）cos Bs i t R ωω== （3）Bs q R=（4）222πB s Q I RT Rω==四、计算题：（本大题共3个小题，共26分．解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值与单位）19．（10分）如图所示，一个圆形线圈的匝数1000n =，线圈面积2S 200cm =，线圈的电阻1r =Ω，线圈外接一个阻值4R =Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间变化规律如图所示．求：（1）前4s 内的感应电动势； （2）前5s 内的平均感应电动势． 【解析】（1）()2121S B B φφφ∆=-=-S 1V Bntε∆=⋅=∆ （2）()2121==S B B φφφ''''∆--0n tφε'∆'=⋅=∆ 故答案为：（1）1V ；（2）020．（9分）一座小型发电站的输出功率是20kW ，输电线路总电阻是5Ω． （1）若输电电压是400V ，求输电线路损耗的电功率；（2）若改用5000V 高压输电，求输电线路损耗的电功率；输电线路损失的电压；若用户端利用12:20:1n n =的变压器降压，用户得到的电压是多少？【解析】（1）32010A 50A 400P I U ⨯===． 212.5kW P I R =⋅=损．（2）4A PI U '=='14980V U U I R ''=-=由1122U n U n =可知，2211226.4V n U U n ==故答案为：（1）12.5kW ；（2）226.4V21．（7分）如图，光滑的平行金属导轨水平放置，电阻不计，导轨间距为1，左侧接一阻值为R 的电阻．区域cdef 内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场，磁场宽度为s ．一质量为m ，电阻为r 的金属棒MN置于导轨上，与导轨垂直且接触良好，受到()05v04N F =+．．（v 为金属棒运动速度）的水平力作用，从磁场的左边界由静止开始运动，测得电阻两端电压随时间均匀增大．（己知1m l =，1kg m =，0.3R =Ω，0.2r =Ω，1m s =）（1）分析并说明该金属棒在磁场中做何种运动； （2）求磁感应强度B 的大小；（3）若撤去外力后棒的速度v 随位移x 的变化规律满足()220v v B l x m R r =-+，且棒在运动到ef 处时恰好静止，则外力F 作用的时间为多少？【解析】（1）金属棒做匀加速运动，R 两端电压（看不清）．U 随时间均匀增大，即v 随时间均均增大，加速度为恒量． （2）0.5T B =．22B L vF ma R r-=+．将0.5V 0.4F =+代入可得20.4m/s a =．故0.5T B =．（3）2112x at =()2220B L x v at m R r ==+12x x S +=．可得0.20.810t t +-=，故1s t =．。