四川省成都树德中学高二下学期期中考试物理含答案

高2012级第四学期期中考试物理试题（考试时间：120分钟，总分：150分）一、不定项选择题（本题包括12小题，共60分；全对得5分，选不全得3分）1．下列关于电磁场的说法中，正确的是A．法拉第首先提出了场的概念，麦克斯韦建立了系统的电磁场理论B．电荷之间的相互作用都是通过电场发生的C．变化的电场一定在其周围产生变化的磁场D．变化的磁场可以在其周围产生匀强电场2．如图所示为置于成都地区的某单摆的共振曲线，则A．该单摆做受迫振动的周期一定等于2sB．该单摆的摆长约为1mC．单摆做简谐运动时的回复力一定不等于合外力D．单摆悬挂在静止的电梯中自由振动时，若电梯突然自由下落，则单摆必相对于电梯静止3．如图所示，在两个等量异种点电荷的连线和其中垂线上有a、b、c三点，则A．a、b两点电势相等B．a、b两点的场强方向相同，a点场强比b点场强大C．b点电势比c点电势低，b、c两点场强方向相同D．电子仅在电场力作用下可沿图中的曲线从a点运动到c点4．如图所示，两段长度均为l、粗细不同的铜棒a、b（a棒较细）串联接在直流电路中，电流方向水平向右．当在这段特殊的导线ab所在空间加一垂直导线水平向外的匀强磁场，达到稳定状态时A．a所受到的安培力小于b所受到的安培力B．a、b中自由电荷所受洛伦兹力平均值大小相等C．a中自由电荷所受洛伦兹力平均值比b大D．比较铜棒上下两个侧面的电势，均是上面电势较低5．如图，面积均为S、匝数均为n、电阻相同的两个线圈，分别放在如图所示的磁场中，甲是磁感应强度为B0的匀强磁场，线圈在磁场中绕OO′轴匀速转动，周期为T，从图示位置开始计时，乙图中磁场变化规律为B＝B0cos 2πt/T，则A．两线圈中感应电流的变化规律相同B．在从t=0开始的任意相等时间内通过两线圈横截面的电量相等C．图示时刻，甲线圈每一条边受到的安培力均最大D．两线圈中磁通量变化率的最大值均为πB0S /T6．如图所示，一对面积较大的平行板电容器水平放置，A、B两板带等量异种电荷，B 板固定且接地，A板用绝缘线悬挂，P为两板中点．则A．A、B两板电荷分别在P点产生电场的场强大小相等，方向相同B．若在两板间充满电介质，P点电势将升高C．若将A板竖直向下平移一小段距离，电容器储存的电能增大D．若将A板竖直向上平移一小段距离，线的拉力将变大7．一理想变压器原线圈可通过触头P的移动改变其匝数，当P接a时，原、副线圈匝数比为5：1，b为原线圈的中点，副线圈接有电容器C、灯泡L、理想电流表以及R＝44Ω的定值电阻．若原线圈接有u＝311sin100πt V的交变电压，则A．当P接a时，灯泡两端电压为44VB．当P接b且t=0时，电流表的示数为0C ．P 接b 时灯泡消耗的功率比P 接a 时小D ．P 接a 点不动，原线圈换接电压u ＝311sin200πt V ，灯泡亮度变亮8．如图，三条平行虚线位于纸面内，两个有界匀强磁场的磁感应强度等大反向．菱形闭合导线框ABCD 位于纸面内，对角线AC 与虚线垂直，磁场宽度与对角线AC 长均为d ．现使线框沿AC 方向匀速穿过磁场，取逆时针方向为感应电流的正方向，则从C 点进入磁场到A 点离开磁场过程中，线框中电流i 随时间t 的变化关系图象可能是9．如图，在半径为R =mv qB的圆形区域内有水平向里的匀强磁场，磁感应强度为B ．圆形区域右侧有一竖直感光板MN ．带正电粒子从圆弧顶点P 以速率v 0平行于纸面进入磁场，已知粒子质量为m ，电量为q ，粒子重力不计．若粒子对准圆心射入，则下列说法中错误的是A ．粒子一定沿半径方向射出B ．粒子在磁场中运动的时间为2m qBπC ．若粒子速率变为2v 0，穿出磁场后一定垂直打到感光板MN 上D ．粒子以速度v 0从P 点以任意方向射入磁场，离开磁场后一定垂直打在感光板MN 上 10．如图所示，P 、Q 是两根足够长的竖直金属杆（电阻忽略不计），处在垂直纸面向里的匀强磁场B 中，螺线管MN 上的绕线方式没有画出，导轨与螺线管的绕线接头c 、d 之间用导线相连，A 是MN 正下方水平放置在地面的金属圆环．将金属棒ef 由静止释放，ef 下滑中与P 、Q 杆接触良好且无摩擦．在金属棒释放后A ．A 环中有越来越大的感应电流B ．A 环对地面的压力先增大后减小至恒定值C ．A 环的面积有扩张的趋势D ．只改变螺线管的绕线方向，则A 环对地面的压力变化规律不变11．一带正电小球穿在一根绝缘的粗糙直杆上，杆与水平方向成θ角，所在空间存在竖直向上的匀强电场和垂直于直杆向上的匀强磁场，如图．小球沿杆向下运动通过a 点时速度是4m/s ，到达c 点时速度减为零，b 是ac 的中点，在小球向下运动过程中A ．绝缘直杆对小球的作用力方向与小球的运动方向垂直B ．小球电势能的增加量一定小于重力势能的减少量C ．小球通过b 点的速度小于22m/sD ．到达c 点后小球可能沿杆向上运动12．如图所示，空间存在有界磁场I 和Ⅱ，其中磁场I 上下边界间距为4L ，方向垂直纸面向里，大小为B ，磁场Ⅱ的上边界与磁场I 的下边界重合，磁场Ⅱ的宽度为2L ，方向垂直纸面向外，大小也为B ．一质量为m ，边长为L 的金属线框以某一竖直速度v 0从磁场I 的上边界进入磁场时恰好匀速运动，线框从磁场I 进入磁场Ⅱ的过程中线框再次达到匀速运动，最后线框下边界刚离开磁场Ⅱ时恰好又一次开始匀速运动，则A ．线圈下边刚进入磁场Ⅱ时的速度最大B ．线圈上边离开磁场Ⅱ时的速度v 2>v 0C ．线圈下边到达磁场I 的下边界时的速度大小为123v gl =D．线圈在从磁场I进入磁场Ⅱ的过程中机械能减少了5mgL二、填空题（共4小题，每空2分，共16分）13．劲度系数为k的轻弹簧，上端固定，下端挂一质量为m的小球，小球静止时距地面高度为h，此时弹簧长度L>h．现用力向下拉球使球与地面接触，然后从静止释放小球，若弹簧始终在弹性限度内，则球运动到最高点时离地高度为▲，加速度大小为▲．14．如图，直角坐标系Oxy的第Ⅱ、Ⅳ象限有垂直坐标系向里的匀强磁场，磁感应强度大小均为B，在第Ⅲ象限有垂直坐标系向外的匀强磁场，磁感应强度大小为2B，半径为r、圆心角为900的单匝扇形闭合导线框OPQ在外力作用下以恒定角速度ω在Oxy平面内绕O点匀速转动．则导线框旋转一周过程中，电动势的最大值为▲，有效值为▲．15．如图所示，真空中存在竖直向上的匀强电场和水平向里的匀强磁场，一质量为m，带电荷量为q的质点恰能以速度v在竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动，取t＝0时质点在轨迹最低点，且重力势能为零，电势能也为零，则质点▲时针（填“顺”或“逆”）转动，质点机械能的变化量随时间变化的关系式为ΔE＝▲．16．如图所示，在光滑水平面上，一质量为m＝0.1kg，半径为r＝0.5m，电阻为R＝0.5Ω的单匝均匀金属圆环，以v0＝5m/s的初速度向一磁感应强度为B＝0.1T的有界匀强磁场滑去（磁场宽度d＞2r）．圆环的一半进入磁场历时2s，圆环上产生的焦耳热为0.8J，则2s内圆环中的平均感应电动势大小为▲V，2s末圆环的加速度大小为▲m/s2．三、实验题（共2小题，共17分）17．（5分）如图为伏安法测电阻的一种常用电路，以下分析正确的是▲．A．此接法测量值大于真实值B．此接法误差的主要原因是电压表分流所致C．滑动变阻器应选用全值电阻较小额定电流较大的变阻器D．开始实验时滑动触头P应处于滑动变阻器中间18．（12分）（1）在练习使用多用电表时，某同学将选择开关拨至“×10Ω”挡时，欧姆表的内部结构可简化为图甲中虚线框内的电路，欧姆表已经进行了必要的调零．该同学想用一个电阻箱R x 较精确地测出该电路中电源的电动势E和该倍率下完成调零后欧姆表的内阻R内（即R g+R0+r），他的操作步骤是：a．将欧姆表与电阻箱R x连成图甲所示的闭合电路；b．改变电阻箱阻值，记下电阻箱示数R x和对应的电流表G的示数I；c．将记录的各组R x、I的数据描点在乙图中，得到1/I—R x图线；d．由乙图所作1/I—R x图线，求出电源电动势E和欧姆表内阻R内．图甲中，a表笔的颜色是▲（填红或黑），电源电动势E为▲V，欧姆表内阻R内为▲Ω，电流表G的量程是▲mA．（2）若该同学将图甲中电流表G并联一个定值电阻，组成一个新的欧姆表（表盘刻度不变），新欧姆表的倍率较改装前欧姆表的倍率▲（填变大、变小或相同）．四、计算题（本题共5小题，共57分）19．（8分）光滑绝缘水平面上有一个带电质点正以速度v向右匀速运动．如果加一个水平方向的匀强电场，经过一段时间后，该质点的速度与初始速度等大反向；如果不加电场，而加一竖直向下的匀强磁场，经过相同的时间，该质点的速度也与初始速度等大反向，求匀强电场的电场强度E和匀强磁场的磁感应强度B的比值E/B．20．（10分）如图所示，一边长为a的正方形导线框内有一匀强磁场，磁场方向垂直于导线框所在平面向里，线框左端通过导线连接一对水平放置的金属板，两板间距离为d ，板长l ＝3d ．t ＝0时，磁场的磁感应强度从B 0开始均匀增大，同时，在金属板左侧有一质量为m 、电量为q 的正粒子以初速度v 0沿两板间的中线向右射入两板间，最后恰好从下板边缘射出，忽略粒子重力．求：（1）两板间的电压．（2）粒子从下板边缘射出瞬间，磁感应强度B 的大小． 21．（12分）在光滑绝缘水平面上固定一个内壁光滑的竖直圆筒S ，其俯视图如图，圆筒半径为1m ．圆筒轴线与水平面的交点O 处用一根不可伸长的长0.5m 的绝缘细线系住质量为0.2kg ，电量为5×10－5C 的带正电小球．水平方向有一匀强电场E =4×104N/C ，方向如图所示．小球从图示位置（细线和电场线平行）以v 0=10m/s 垂直于场强方向运动．当小球转过90°时细线突然断裂．求：（1）细线断裂时小球的速度大小；（2）若在圆心O 处用一根牢固、不可伸长、长为0.5m 的绝缘细线系住小球（质量和电量均不变），小球从原位置以初速度10m/s 垂直于场强方向开始运动，为保证小球运动过程中细线始终不松弛，求电场强度E 大小的取值范围；（3）在（1）的情况下，细线断裂后小球继续运动并与筒壁碰撞，若小球与筒内壁碰后不反弹，求小球继续沿筒内壁运动的最小速度．22．（13分）如图所示，足够长的光滑金属导轨MN 、PQ 水平放置，导轨左端用导线连接电阻R 0，导体棒ab 静置在导轨左端MP 处，并与MN 垂直．以导轨PQ 的左端为坐标原点O ，建立直角坐标系xOy ，Ox 轴沿PQ 方向，每根导轨单位长度的电阻为r ．垂直于导轨平面的磁场的磁感应强度在y 轴方向上不变，在x 方向上的变化规律为B =B 0+kx （x ≥0）．现在导体棒ab 中点施加一垂直于棒的水平拉力F ，使导体棒由静止开始做匀加速直线运动，加速度大小为a ．设棒的质量为m ，导轨间距为L ，不计导体棒和导线电阻．（1）请推导出水平拉力F 的大小随横坐标x 变化的关系式； （2）如果导体棒从x =0运动到x =x 0的过程中力F 所做的功为W ，求此过程中回路产生的焦耳热Q ；（3）若B 0=0.1T ，k =0.2T/m ，R 0=0.1Ω，r =0.1Ω/m ，L =0.5m ，a =4m/s 2，求导体棒从x =0运动到x =1m 的过程中，通过电阻R 0的电荷量q ．23．（14分）在如图所示的xoy 坐标系中，仅在x 轴上方有垂直于xoy 平面向里、范围足够大的匀强磁场Ⅰ．质量为m ，电荷量为q 的负粒子在xoy 平面内运动，某时刻经过y 轴上y =a 的P 点，速度方向与y 轴正方向夹角为θ=300，经过时间t 0粒子第一次经过x 轴，速度方向与粒子在P 点速度方向相反，不计重力．（1）求粒子运动的速率v 0和磁场Ⅰ的磁感应强度B 1；（2）若粒子经过P 点时，在x 轴上方再叠加一个方向垂直于xoy 平面的匀强磁场Ⅱ，使粒子能在磁场中做完整的圆周运动，求匀强磁场Ⅱ的磁感应强度B 2的大小和方向；（3）若粒子经过P 点时，加一方向在xoy 平面内的匀强电场，粒子在复合场中运动时经过了A （2x 0，y A ）、C （x 0，y C ）两点，如图所示，粒子在A 点的动能是P 点动能的13，在C 点的动能是P 点动能的23，求电场强度E 的大小和方向．高2012级第四学期期中考试物理答卷二、填空题（共4小题，每空2分，共16分）13．_________；__________． 14．_________；__________．……………………………………15．_________；__________．16．_________；__________．三、实验题（共2小题，共17分）17．（5分）_________．18．（12分）（1）______；______V；_______Ω；________ mA．（2）__________．四、计算题（本题共5小题，共计57分）19．（8分）20．（10分）21．（12分）22．（13分）23．（14分）高2012级第四学期期中考试物理试题参考答案及评分标准1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12A B AC C AB A D D C BD CD AD二、填空题（共4小题，每空2分，共16分）13．2h ，khm ． 14．232Br ω2ω． 15．逆，mgR （1－cos v R t ）． 16．160π（或1.96×10-2），0.6．三、实验题（共2小题，共17分）17．（5分）AC （全对得5分，漏选得3分）18．（12分）（1）黑（2分） 8（2分） 160（2分）50（2分）（2）变小．（4分）四、计算题（本题共5小题，共计57分）19．（8分）解：带电质点（设电量为q ，质量为m ）所受重力与水平面的支持力平衡，只加电场时，qE =ma ，—v =v —at ，解得2mvE qt=（3分） 只加磁场时，2v qvB m r=，则周期22r m T v qB ππ==质点经t 时间速度等大反向，则(21)2Tt n =+⋅（n =0，1，2，……）解得(21)n mB qtπ+=（n =0，1，2，……）（3分）所以2(21)E v B n π=+（n =0，1，2，……）（2分）（若无n 值，只扣2分）20．（10分）解：（1）射入的粒子在两板间运动，有l ＝3d ＝v 0t ①（1分）， y ＝d 2＝12a 0t 2 ②（1分），qUd＝ma 0 ③（1分）由以上各式解得两板间的电势差U ＝mv 209q ④（2分）（2）由法拉第电磁感应定律得U ＝ΔΦΔt ＝a 2ΔBΔt⑤（2分）因磁感应强度均匀增大，所以有ΔB Δt ＝B －B 0t⑥（1分）由以上各式解得粒子从板间离开瞬间，磁感应强度B ＝B 0＋mv 0d3qa 2⑦（2分）21．（12分）解：（1）22101122qEL mv mv -=-（1分）解得1v =（或v 1=9.49m/s ）（1分） （2）分两种情况：①从图示位置转过900，小球速度减为0，则：210102qE L mv -=-（1分） 解得E 1=4×105N/C （1分）②从图示位置转过1800，绳刚好松弛，则：222min 011222qE r mv mv -⋅=- （1分） 2min 2v qE m r = （1分） 解得E 2=1.6×105N/C （1分）所以E ≤1.6×105N/C 或E ≥4×105N/C （1分）．（3）细线断裂后，做匀减速直线运动直到碰到圆筒，设碰前瞬间速率为v 2，则2222211122qE r L mv mv -⋅-=- （1分） 解得290103v =-m/s （或v 2=8.53m/s ） （1分） 小球碰筒壁后，沿圆筒切向速度为v 3=v 2sin300 （1分） 对小球继续做圆周运动过程，0224311(1cos30)22qE r mv mv -⋅-=-， 解得最小速率451532v +=m/s （或v 4=3.94m/s ）（1分） 22．（13分）解：（1）导体棒运动到坐标x 处的速度2v ax =（1分）回路总电阻R =R 0+2rx （1分） 感应电动势为E =BLv =（B 0+kx ）Lv （1分）感应电流EI R=， 棒受到的安培力F A =BIL =（B 0+kx ）IL （1分） 对导体棒：F —F A =ma （1分） 所以F —220()22B kx L axR rx++=ma解得：220()22B kx L axF ma R rx+=++（1分）（2）导体棒在x =x 0处的动能E k =max 0（1分）由功能关系得：W =Q +E k （1分） 所以：Q = W —max 0（1分）． （3）因为回路电流00()2B kx LatE I R R rx+==+，将题给数值代入可得I =2t （1分） 可知回路中的电流与时间成正比，所以在0~t 时间内通过R 0的电量22Iq t t =⋅=(C )(1分) 而2012x at =（1分）所以02xq a==0.5C （1分）．23．（14分）解：（1）粒子在磁场中运动半周，v 0t 0=πr ，圆周运动的半径r =a /2sin θ=a ，解得00av t π=（2分）又t 0=1122m T qB π=，解得10mB qt π=（2分）（2）有两种情况：①B 2与B 1同向，粒子顺时针转动，若最大半径为r 1，对应的（B 1+B 2）最小，这时200121()v qv B B m r += （1分）r 1+r 1sin300=a ，所以r 1=23a解得202mB qt π=所以当B 2方向垂直xoy 平面向里时，应满足202mB qt π≥（202mB qt π>亦可）（2分）②B 2与B 1反向，粒子逆时针转动的半径最大（设为r 2）时，对应的（B 2—B 1）最小，这时20212()v qv B B m r -=（1分）r 2—r 2sin300=a ，解得22032mB qt π=所以B 2方向垂直xoy 平面向外时，应满足2032m B qt π≥（2032mB qt π>亦可）（2分） （3）粒子从P 点到A 点，13PA kA kP qU E E -=- 粒子从P 点到A 点，23PC kP kP qU E E -=- 解得222023PA PC ma U U qt π== （2分）即2()P A P C ϕϕϕϕ-=-，所以2A PC ϕϕϕ+=所以C 点电势与PA 连线中点D 等电势 （1分）故电场方向沿+x 方向，场强大小为22200026PA U ma E x qx t π==（2分）。