甘肃省白银市会宁县高二物理下学期期中试题

2016-2017学年度第二学期高二级中期考试
物理试卷
一、单项选择题（每小题4分，共32分。

在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确
的，选对得4分，选错或不选得0分。

答案填写在答题卡上。

）1．如下图所示图象中，不属于交变电流的有( )
解析：图A、B、C中e的方向均发生了变化，故它们属于交流．
答案：D
2．关于感应电流，下列说法中正确的是( )
A．只要闭合电路内有磁通量，闭合电路中就有感应电流产生
B．穿过螺线管的磁通量发生变化时，螺线管内部一定有感应电流产生
C．线圈不闭合时，即使穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中也没有感应电流
D．只要电路的一部分导体做切割磁感线运动，电路中就一定有感应电流产生
解析：要产生感应电流必须同时满足两个条件，即：(1)电路闭合；(2)穿过电路的磁通量发生变化．A项中磁通量不一定变化，B、D项中电路不一定闭合，所以不一定有感应电流产生；C项中穿过线圈的磁通量变化，可以产生感应电动势，但电路不闭合，故线圈中没有感应电流，故选项C 正确．
答案：C
3．把一支枪水平地固定在小车上，小车放在光滑的水平地面上，枪发射出子弹时，关于枪、子弹和车的下列说法中正确的是( )
A．枪和子弹组成的系统动量守恒
B．枪和车组成的系统动量守恒
C．当忽略不计子弹和枪筒之间的摩擦时，枪、车和子弹组成系统的动量才近似守恒
D．枪、子弹和车组成的系统动量守恒
解析：枪发射子弹时，单独分析枪、子弹和车中的任意两个，都不满足动量守恒的条件，只有枪、子弹和车组成的系统动量守恒，故选项D正确．
答案：D
4．如图甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的转轴OO′以恒定的角速度ω转动，从线圈平面与磁场方向平行时开始计时，线圈中产生的交变电流按照图乙所示的余弦规律
变化，在t＝π
2ω
时刻( )
A．线圈中的电流最大
B．穿过线圈的磁通量为零
C．线圈所受的安培力为零
D．穿过线圈磁通量的变化率最大
解析：注意线圈转动过程中通过两个特殊位置(平行于磁感线和垂直于磁感线)时的特点；磁通
量、磁通量的变化、磁通量的变化率不同．t＝π
2ω
＝
T
4
，线圈转过90°，此时电流为零，安培力为
零，故C正确．
答案：C
5.闭合线框abcd自某高度自由下落时穿过一个有界的匀强磁场，当它经过如图所示
的三个位置时，感应电流的方向是( )
A．经过Ⅰ时，a→d→c→b→a
B．经过Ⅱ时，a→b→c→d→a
C．经过Ⅱ时，无感应电流
D．经过Ⅲ时，a→b→c→d→a
解析：经过Ⅰ时，由右手定则可判断出，通过线框的感应电流的方向是a→b→c→d→a，选项A 错误；经过Ⅱ时，穿过闭合线框的磁通量不变，闭合线框中无感应电流，选项B错误，C正确；经过Ⅲ时，由右手定则可判断出，通过线框的感应电流的方向是a→d→c→b→a，选项D错误．答案：C
6
如图所示是一交变电流的i －t 图象，则该交变电流的有效值为( ) A ．4 A B ．2 2 A C.83 A D.230
3
A
解析：设该交变电流的有效值为I ，由有效值的定义得⎝ ⎛⎭
⎪⎫I m 22Rt 1＋I 2m Rt 2＝I 2
Rt .而t ＝t 1＋t 2，代
入数据解得：I ＝230
3
A ，故选项D 正确．
7如图所示，理想变压器的原线圈接入u ＝110002sin 100πt (V)的交变电压，副线圈通过电阻
r ＝6 Ω的导线对“220 V/880 W”的电器R 供电，该电器正常工
作．由此可知( )
A ．原、副线圈的匝数比为50∶1
B ．交变电压的频率为100 Hz
C ．副线圈中电流的有效值为4 A
D ．变压器的输入功率为880 W
解析：原线圈接入电压u ＝110002sin 100πt (V)，输入电压的有效值U 1＝11000 V ，已知“220 V/880 W”的电器正常工作，则副线圈中的电流为I 2＝P R
U R
＝4 A ，副线圈两端的电压为U 2＝I 2r ＋U R ＝4×6
V ＋220 V ＝244 V ，原、副线圈的匝数比n 1n 2＝U 1U 2＝11000244＝2750
61
，选项A 错误，C 正确；交变电压的频
率f ＝ω2π＝100π2π＝50 (Hz)，选项B 错误；变压器的输入功率P 入＝P 出＝P R ＋P r ＝880 W ＋42
×6 W＝
976 W ，选项D 错误．
答案：C
8．质量为M 的木块在光滑的水平面上以速度v 1向右运动，质量为m 的子弹以速度v 2向左射入木块并停留在木块中，要使木块停下来，发射子弹的数目是( )
A.M ＋m v 2
mv 1
B.Mv 1
M ＋m v 2
C.
mv 1
Mv 2 D.
Mv 1
mv 2
解析：设发射子弹的数目为n ，由动量守恒可知：nmv 2－Mv 1＝0，解得n ＝Mv 1
mv 2
，选项D 正确． 答案：D
二、多项选择题(每小题4分，共16分。

在每小题给出的四个选项中，有一个或一个以上的选项是正确的，选对得4分，选对但不全的得2分,选错或不选得0分。

答案填写在答题卡上。

)
9．某空间出现了如图所示的一组闭合的电场线，这可能是( )
A ．沿A
B 方向的磁场迅速减弱 B ．沿AB 方向的磁场迅速增强
C ．沿BA 方向的磁场迅速增强
D ．沿BA 方向的磁场迅速减弱
解析：假设存在圆形闭合回路，回路中应产生与电场同向的感应电流，由安培定则，感应电流的磁场向下，所以根据楞次定律，引起感应电流的应是方向向下的磁场迅速减弱或方向向上的磁场迅速增强，故A 、C 正确．
答案：AC
10．向空中发射一枚炮弹，不计空气阻力，当此炮弹的速度恰好沿水平方向时，炮弹炸裂成a 、b 两块，若质量较大的a 的速度方向仍沿原来的方向，则( )
A ．b 的速度方向一定与原来的速度方向相反
B ．从炸裂到落地的这段时间内，a 飞行的水平距离一定比b 的大
C ．a 、b 一定同时到达水平地面
D ．在炸裂过程中，a 、b 受到的爆炸力的大小一定相等
解析：炮弹炸裂前后动量守恒，选定炮弹的速度方向为正方向，则mv 0＝m a v a ＋m b v b ，显然v b >0，
v b <0，v b ＝0都有可能；v b >v a ，v b <v a ，v b ＝v a 也都有可能，故A 、B 错；爆炸后，a 、b 都做平抛运动，a 、b 所处高度相同，落地时间相同，C 正确；爆炸过程中，a 、b 之间的力为相互作用力，大小相等，
故D 正确．故选C 、D.
答案：CD
11.如图所示，一金属方框abcd 从离磁场区域上方高h 处自由落下，然后进入与线框平面垂直的匀强磁场中，在进入磁场的过程中，可能发生的情况是( )
A ．线框做加速运动，加速度a <g
B ．线框做匀速运动
C ．线框做减速运动
D ．线框会跳回原处
解析：由楞次定律的另一种表述知：感应电流的效果总是阻碍导体间的相对运动．当线框下落进入磁场过程中，感应电流的磁场将阻碍线框进入磁场，这就说明进入磁场时产生的感应电流使线框受到向上的安培力．设线框bc 边长为L ，整个线框电阻为R ，进入磁场时速度为v ，bc 边进入磁
场时感应电动势E ＝BLv ，线框中的电流I ＝BLv R .受到向上的安培力F ＝ILB ＝B 2L 2v R ＝B 2L 2R
2gh ，则：
①如果F ＝mg ，线框将匀速进入磁场；②如果F <mg ，线框将加速进入磁场，但随着速度的增大，F 增大，加速度减小，因此进入磁场的过程就是加速度逐渐减小的加速过程；③如果F >mg ，线框将减速进入磁场，随着速度的减小，F 减小，加速度的值将减小，线框做加速度减小的减速运动．由此
可见，其进入磁场的运动特点是由其自由下落的高度h 决定的(对于确定的线圈)，A 、B 、C 三种情况均有可能．但情况D 绝不可能，因为线框进入磁场过程中，会产生感应电流，可见已经有一部分机械能转化为电能，机械能不守恒．
答案：ABC
12．小车AB 静置于光滑的水平面上，A 端固定一个轻质弹簧，B 端粘有橡皮泥，AB 车质量为M ，长为L ，质量为m 的木块C 放在小车上，用细绳连结于小车的A 端并使弹簧压缩，开始时AB 与C 都处于静止状态，如图所示，当突然烧断细绳，弹簧被释放，使木块C 向B 端冲去，并跟B 端橡皮泥粘在一起，以下说法中正确的是( )
A ．如果A
B 车内表面光滑，整个系统任何时刻机械能都守恒
B ．整个系统任何时刻动量都守恒
C ．当木块对地运动速度为v 时，小车对地运动速度为m
M
v D ．整个系统最后静止
解析：小车与木块组成系统所受外力为零，故系统动量守恒，又由于系统初动量为零，由动量守恒定律得0＝Mv 1－mv 2，当v 2＝v 时v 1＝m M
v ，系统最后静止，故B 、C 、D 均正确，C 与B 碰撞属于完全非弹性碰撞，故机械能不守恒，A 不对．
答案：BCD
三.实验题，（本题共两个大题，每空2分，共计20分）。

13. 在“探究碰撞中的不变量”的实验中，也可以探索mv 2
这个量(对应于动能)的变化情况．
(1)若采用弓形弹片滑块的方案如图甲所示，弹开后的mv 2
的总量________(填“大于”“小于”或“等于”)弹开前mv 2
的总量，这是因为__________________________________．
(2)若采用图乙所示的方案，碰撞前mv 2
的总量________(填“大于”“小于”或“等于”)碰后mv 2
的总量，说明弹性碰撞中________守恒．
(3)若采用图丙所示的方案，碰撞前mv 2
的总量________(填“大于”“小于”或“等于”)碰后
mv 2的总量，说明非弹性碰撞中存在________损失．
解析：(1)弹开前，两滑块静止，动能为零；弹开后，弹片的弹性势能转变为滑块的动能，故弹开后mv 2
增大．
(2)两滑块的碰撞过程为弹性碰撞，机械能守恒，故碰撞前后mv 2
不变．
(3)两滑块的碰撞过程为非弹性碰撞，该过程中机械能损失，故碰撞前mv 2
大于碰撞后mv 2
. 答案：(1)大于 弹片的弹性势能转化为两滑块动能，滑块动能增加 (2)等于 机械能 (3)大于 机械能
14.“探究碰撞中的不变量”的实验中，入射小球m 1＝15 g ，原来静止的被碰小球m 2＝10 g ，由实验测得它们在碰撞前后的x －t 图象如图所示，由图可知，入射小球碰撞前的m 1v 1是________，入射小球碰撞后的m 1v 1′是________，被碰小球碰撞后的m 2v 2′是________．由此得出结论________．
解析：由图可知碰撞前m 1的速度大小v 1＝0.2
0.2 m/s ＝1 m/s ，故碰撞前的m 1v 1＝0.015 kg×1 m/s
＝0.015 kg·m/s.
碰撞后m 1的速度大小v 1′＝
0.3－0.2
0.4－0.2
m/s ＝0.5 m/s ，
m 2的速度大小v 2′＝
0.35－0.2
0.4－0.2
m/s ＝0.75 m/s ，
故m 1v 1′＝0.015 kg×0.5 m/s＝0.0075 kg·m/s，
m 2v 2′＝0.01×0.75 kg·m/s＝0.0075 kg·m/s，
可知m 1v 1＝m 1v 1′＋m 2v 2′.
答案：0.015 kg·m/s 0.0075 kg·m/s 0.0075 kg·m/s 碰撞中mv 的矢量和是守恒的量
四、计算题（本题共三小题，共计32分，解答时写出必要的文字说明，方程式和重要的计算步骤，只写出最后答案不得分，有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位）
15．（9分）闭合线圈在匀强磁场中匀速转动，转速为240 r/min.若线圈平面转至与磁场平行时的电动势为2 V ，求从中性面开始计时．
(1)产生的交流电动势的表达式； (2)电动势的峰值；
(3)从中性面起经1
48
s ，交流电动势的大小．
解析：(1)当线圈平面与磁场平行时，感生电动势最大，为E m ＝2 V ， 又ω＝2πn ＝2π×240
60 rad/s ＝8π rad/s
所以瞬时值表达式为：
e ＝E m sin ωt ＝2sin8πt V.
(2)电动势的峰值为E m ＝2 V.
(3)当t ＝148 s 时，e ＝2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫8π×148 V ＝1 V. 答案：(1)e ＝2sin 8πt V (2)2 V (3)1 V
16. （10分）如图所示，小灯泡的规格为“2 V 4 W”，接在
光滑水平导轨上，轨距0.1 m ，电阻不计．金属棒ab 垂直搁置在
导轨上，其电阻r ＝1 Ω.整个装置处于磁感应强度B ＝1 T 的匀强磁场中．求：
(1)为使小灯泡正常发光，ab 的滑行速度多大？ (2)拉动金属棒ab 的外力功率多大？
解析：要求小灯泡正常发光，灯泡两端电压应等于其额定值 2 V ．这个电压是由于金属棒滑动时产生的感应电动势提供的．金属棒移动时，外力的功率转化为全电路上的电功率．
(1)小灯泡的额定电流和电阻分别为
I ＝P U ＝2 A ，R ＝U 2
P
＝1 Ω 设金属棒速度为v ，它产生的感应电流为I ＝
Blv
R ＋r
，则 v ＝I R ＋r Bl ＝＋1×0.1
m/s ＝40 m/s.
(2)根据能量转化和守恒定律，外力的机械功率等于整个电路中的电功率，所以拉动ab 做切割磁感线运动的功率为P 机＝P 电＝I 2
(R ＋r )＝22
×(1＋1) W ＝8 W.
答案：(1)40 m/s (2)8 W
17、（13分）一轻质弹簧的两端连接两滑块A 和B ，已知m A ＝0.99 kg ，m B ＝3 kg ，放在光滑水平面上，开始时弹簧处于原长，现滑块A 被水平飞来的质量为m C ＝10 g 、速度为400 m/s 的子弹击中，且没有穿出，如图所示，求：
(1)子弹击中滑块A 的瞬间滑块A 和B 的速度； (2)以后运动过程中弹簧的最大弹性势能．
解析：(1)子弹击中滑块A 的过程中，子弹与滑块A 组成的系统动量守恒，很短时间具有共同速度v A ，取子弹开始运动方向为正方向，有m C v 0＝(m A ＋m C )v A ，
得v A ＝m C v 0m A ＋m C ＝10×10－3×400
0.99＋10×10－3
m/s ＝4 m/s.
滑块A 在此过程中无位移，弹簧无形变，滑块B 仍静止，即v B ＝0.
(2)对子弹、滑块A 、B 和弹簧组成的系统，当滑块A 、B 速度相等时弹簧的弹性势能最大，根据动量守恒和机械能守恒，有m C v 0＝(m A ＋m B ＋m C )v ，
得v ＝
m C v 0
m A ＋m B ＋m C
＝1 m/s ，
E p ＝12
(m A ＋m C )v 2A －12
(m A ＋m B ＋m C )v 2
＝6 J。