河南省周口市2017-2018学年高二上学期期末抽测调研物理试题(解析版)

河南省周口市2017-2018学年高二上学期期末抽测调研物理试题
一、单选题(本题共8 小题，每小题4 分，共32 分)
1. 在电磁学发展过程中，许多科学家做出了贡献，下列说法符合史实的是：
A. 安培发现了电流的磁效应，总结出直线电流、圆环电流和通电螺线管的磁场方向与电流方向之间的关系
B. 库仑发现了点电荷之间的相互作用规律，并测出静电引力常量为k=9×109N·m²/C²
C. 法拉第经过十余年的研究，总结出电磁感应规律可以用公式会来表示
D. 法拉第提出了场的概念，认为电、磁作用都是通过场来传递的
【答案】D
【解析】A、奥斯特发现了电流的磁效应，故A错误；
B、库仑发现了点电荷之间的相互作用规律，但并没有测出静电引力常量为k=9×109N·m²/C²，故B错；CD、法拉第引入了电场线和磁感线，美国物理学家库伯总结出电磁感应规律可以用公式来表示，故C错误；D正确；
综上所述本题答案是：D
2. 一个带电粒子在匀强电场中运动的轨迹如图中曲线AB所示，平行的虚线a、b、c、d表示该电场中的四个等势面。

不计粒子重力，下列说法中正确的是：
A. 该粒子一定带正电
B. 四个等势面中a等势面的电势一定最高
C. 该粒子由A到B过程中动能一定逐渐增大
D. 该粒子由A到B过程中电势能一定逐渐增大
【答案】C
【解析】A、电场线和等势线垂直,所以电场沿竖直方向,从电荷M的轨迹AB可以知道,电场力竖直向上,因为不知电势的高低,因而无法确定电场线的方向,故粒子的电性无法确定,故A、B错误.
C、根据电场力与速度的夹角,可以知道电场力做正功,导致粒子的动能增大,而电势能则减小,
故C正确，D错误；
综上所述本题答案是：C
点睛：因为电荷只受电场力作用,电场力将指向运动轨迹的内侧.所以可以确定电场力做功情况，但由于不知道电势的高低，所以不能确定运动电荷的电性。

3. 如图所示，一个原来不带电的半径为r的空心金属球放在绝缘支架上，右侧放置一个电荷量为+Q的点电荷，点电荷到金属球表面的最近距离为2r，则下列说法中正确的是：
A. 金属球在达到静电平衡后左侧感应出的电荷带正电
B. 由于静电感应而在金属球上出现感应电荷，这些感应电荷在球心处所激发的电场强度大小为，方向水平向右
C. 如果用导线的一端接触金属球的左侧，另一端接触金属球的右侧，金属球两侧的电荷将被中和
D. 如果用导线的一端接触金属球的右侧，另一端与大地相连，则右侧的感应电荷将流入大地
【答案】AB
【解析】A、金属球在达到静电平衡后左侧感应出正电荷，故A正确；
B、发生静电感应时，内部合场强为零，所以感应电荷在内部产生的场强可以利用外部点电荷Q在内部产生的场强来求，两者大小相等，方向相反，所以这些感应电荷在球心处所激发的电场强度大小为，方向水平向右，故B正确；
C、如果用导线的一端接触金属球的左侧，另一端接触金属球的右侧，则导线和金属球合成为一个导体，发生静电感应时依然是左侧感应正电荷右侧感应负电荷，故C错；
D、如果用导线的一端接触金属球的右侧，另一端与大地相连，则金属球和大地相当于一个新的大导体，在靠近场源电荷的一端即右端感应出负电荷，在远离场源电荷的一端即大地感应出正电荷，故D错误；
综上所述本题答案是：B
4. 如图所示是一个火警报警装置的逻辑电路图。

要做到低温时电铃不响，火警时产生高温，电铃响起。

结
合你所学过的知识，判断下列说法中正确的是：
A. Rt必须是热敏电阻，低温时电阻值很小，高温时电阻值很大
B. 当高温时Rt阻值减小，X、P之间电压升高，电铃响起T
C. 虚线处应该接入一个“非”门元件
D. 为了提高灵敏度，应适当减小可变电阻R的阻值
【答案】C
【解析】A、热敏电阻，低温时电阻值很大，高温时电阻值很小，故A错误；
BC、高温时热敏电阻阻值小,热敏电阻两端电压小,x点电位低,而要使电铃工作,电铃应接高电位,所以虚线框内为非门,故C正确；B错误；
D、为了提高灵敏度，应适当增大可变电阻R的阻值，故D错误；
综上所述本题答案是：C
点睛：高温时,输出为高电势,低温时,输出为低电势,通过高温和低温时,分析出输入状态的电势,根据输入和输出的关系,确定门电路.
5. 在我市某重点中学的操场上，四位同学按如图所示的装置研究利用地磁场发电问题，他们把一条大约10m 长电线的两端连在一个灵敏电流表的两个接线柱上，形成闭合电路。

两个同学迅速摇动这条电线，另外两位同学在灵敏电流计旁观察指针摆动情况，下列说法中正确的是：
A. 为了使指针摆动明显，摇动导线的两位同学站立的方向应沿东西方向
B. 为了使指针摆动明显，摇动导线的两位同学站立的方向应沿南北方向
C. 当导线在最高点时，观察到感应电流最大
D. 当导线在最低点时，观察到感应电流最大
【答案】A
【解析】试题分析：做此题要知道产生感应电流的条件：一是闭合回路中的一部分导体，二是必须做切割磁感线运动；
.....
................
CD、当导线在最高点和最低点时，导线的速度方向和磁场方向平行，所以此时不产生电流，故CD错误；综上所述本题答案是：A
6. 1831年10月28日，法拉第在一次会议上展示了他发明的圆盘发电机。

它是利用电磁感应的原理制成的，是人类历史上的第一台发电机。

如图是圆盘发电机的示意图：铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触。

设圆盘半径为r，人转动把手使铜盘以角速度山转动(图示方向：从左向右看为顺时针方向)，电阻R中就有电流通过。

(不考虑铜盘的电阻)
A. 圆盘边缘D点的电势低于C点电势
B. 电阻R中电流方向向下
C. 圆盘转动一周过程中，通过R的电荷量为
D. 人在转动圆盘的过程中所消耗的功率为
【答案】C
【解析】AB项，铜盘沿顺时针方向匀速转动，由右手定则可知，电流从C流向D，所以铜片D的电势高于铜片C的电势，电阻R中电流方向向上，故AB项错误。

C项，铜盘匀速转动，角速度不变，由知，感应电动势大小和方向不变，所以电流大小方向也不变，则圆盘转动一周过程中，通过R的电荷量故C正确；
D、人在转动圆盘的过程中所消耗的功率转化为电阻消耗的功率，即,故D错误；综上所述本题答案是：C
7. 回旋加速器是用来加速带电粒子的装置，如图所示。

它的核心部分是两个D形金属盒，两盒相距很近，a、b 接在电压为U、周期为T的交流电源上。

两盒间的窄缝中形成匀强电场，两盒放在匀强磁场中，磁场方向垂直于盒底面。

带电粒子在磁场中做圆周运动，通过两盒间的窄缝时被加速，直到达到最大圆周半径时通过特殊装置被引出。

设D形盒的半径为R，现将垂直于金属D形盒的磁场感应强度调节为B。

，刚好可以对氚核()进行加速，氚核所能获得的能量为，以后保持交流电源的周期T不变。

(已知氚核和α粒子质量比为3：4，电荷量之比为1：2)则：
A. 若只增大交变电压U，则氚核在回旋加速器中运行时间不会发生变化
B. 若用该装置加速α粒子，应将磁场的磁感应强度大小调整为
C. 将磁感应强度调整后对α粒子进行加速，a粒子在加速器中获得的能量等于氚核的能量
D. 将磁感应强度调整后对α粒子进行加速，粒子在加速器中加速的次数小于氚核的次数
【答案】D
【解析】试题分析：回旋加速器的问题处理：一是要知道最大动能只和半径R有关，二是要知道粒子做圆周运动的周期恰好等于电场变化的周期，借助于此两点分析下面各个选项。

根据知粒子在磁场中做圆周运动的周期和速度无关，即粒子在磁场中每半圈的运动时间相同，粒子在回旋加速器中运动的时间决定于作圆周运动的次数，而加速次数, 由，知
，
得：，所以增大交变电压U，则氚核在回旋加速器中运行时间将会变小，故A错误；
B项，回旋加速器所加交流电的周期要求与粒子在磁场中运动的周期相同，由知，,要保持
周期不变，则加速α粒子，应将磁场的磁感应强度大小调整为，故B错误；
C、由，知将磁感应强度调整后对α粒子进行加速，a粒子在加速器中获得的能量将大于氚核的能量，故C错；
D、粒子在磁场中加速的次数为，而动能为，整理得;,将磁感应强度调整后对α粒子进行加速，粒子在加速器中加速的次数小于氚核的次数,故D正确；
综上所述本题答案是：D
8. 磁流体发电是一项新兴技术，如图所示，平行金属板之间有一个很强的磁场，将一束含有大量正、负电荷的等离子体，沿图等离示方向喷入磁场，把两板与用电器相连，则：
A. 增大磁感应强度可以增大电路中的电流
B. 减小两板之间距离可以增大电流
C. 增加板长可以增大电流
D. 电路中电流沿逆时针方向
【答案】A
【解析】首先对等离子体进行动态分析：开始时由左手定则判断正离子所受洛伦兹力方向向上（负离子所受洛伦兹力方向向下），则正离子向上板聚集，负离子则向下板聚集，两板间产生了电势差，即金属板变为一电源，且上板为正极下板为负极，所以通过用电器的电流方向为顺时针方向，此后的正离子除受到向上的洛伦兹力f外还受到向下的电场力F，最终两力达到平衡，即最终等离子体将匀速通过磁场区域，因
解得，而电流的大小为，故A正确；
综上所述本题答案是：A
二、多选题(本小题共4小题，每小题4分共16 分。

每小题中有多项符合题目要求。

全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有错选的得0分。

)
9. 有三个点电荷的电荷量的绝对值分别为、、，三个点电荷在同一条直线上，在静电力作用下均处于平衡状态，除静电力之外不考虑其它力的作用，并且、之间距离小于、之间距离，则、、所必须满足的关系为：
A. 与是同种电荷，且与相反
B. <<
C. =+
D.
【答案】ABD
【解析】AB、本题可以用结论来做：两大夹一小，两同夹一异，远大近小，故AB正确
CD、三个电荷在库仑力作用下处于平衡状态：
解得：故C错，D对；
综上所述本题答案是：ABD
10. 如图所示，在一个很小的矩形半导体(例如砷化钢)薄片上，制作4个电极E、F、M、N，它就成了一个霍尔元件。

在E、F 间通人恒定的电流1，同时外加与薄片垂直的磁场B，则薄片中的载流子就在洛伦兹力的作用下，向着与电流和磁场都垂直的方向漂移，使M、N间出现了电压，称为霍尔电压。

设霍尔元件的厚度为d，长度(E间距)为L，宽度(MN间距)为x，若保持沿EF方向的电流强度1恒定不变，关于霍尔电压则的变化情况正确的是：(物理学中，载流子是指可以自由移动的带有电荷的物质微粒，如电子和离子。

金属导体的载流子是自由电子，电解液中的载流子是正负离子，而在半导体中，有两种载流子，即电子或空穴，空穴带正电。

)
A. 磁场方向竖直向下时，不论是何种载流子，一定有>的规律
B. 只增加霍尔元件宽度x时，不会改变
C. 只增加霍尔元件长度L时，不会改变
D. 只增加霍尔元件厚度d时，不会改变
【答案】BC
【解析】A、磁场方向竖直向下时，根据左手定则，若运动的是正电荷则N板电势高，若运动的是负电荷，
则M板电势高，故A错误；
BCD、随着MN之间的电压增加，之后进入的电荷受到的电场力和洛伦兹力相互平衡，即
设材料单位体积内电子的个数为n，则
解得：故BC对，D错误；
综上所述本题答案是：BC
点睛：解决本题的关键是掌握左手定则判断洛伦兹力的方向，以及知道最终电子在电场力和洛伦兹力作用下平衡。

11. 电熨斗已经走进千家万户，特别是服装店更离不开它，现在的电熨斗具有自动控制温度功能，可以通过双金属片来控制电路的通断。

如图为电熨斗的结构示意图，关于电熨斗的控制电路正确的是
A. 常温下，电熨斗的上下触点应该是分离的
B. 图中双金属片上层的膨胀系数大于下层金属片的膨胀系数
C. 熨烫棉麻衣物时，应旋转调温旋钮，使升降螺钉上升
D. 熨烫丝绸衣物时，应旋转调温旋钮，使升降螺钉上升
【答案】BD
【解析】AB、常温时，电熨斗的上下触点接触，这样电熨斗接通电源后能进行加热．当温度过高时双金属片膨胀，因上层的热膨胀系数较大，故上层膨胀的厉害，双金属片向下弯曲，弯曲到一定程度后，两触点分离，电路断开，电热丝停止加热；当温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热．故A错，B 正确；
CD、熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度，也就是要求双金属片弯曲程度较大时，两触点分离，所以应使调温旋钮下旋．反之熨烫丝绸衣物需要设定较低的温度，应使调温旋钮上旋故C错误；D正确；
综上所述本题答案是：BD
12. 如图所示，空间有竖直方向的匀强电场(场强大小未知)和垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，竖直面内有一固定的光滑绝缘圆环，环上套有一带负电的小球，小球质量为m，电荷量为q，重力加速度大小为g，现给小球一个大小为v的初速度，小球恰好能沿光滑圆环做匀速圆周运动，则下列判定中正确的是
A. 电场强度方向一定向下，场强大小为
B. 小球对圆环的作用力大小可能为
C. 小球对圆环的作用力大小可能为
D. 小球对圆环的作用力大小可能为
【答案】ABCD
【解析】A、由于小球做匀速圆周运动，则有mg=qE，解得，故A正确；
BCD、当支持力和洛伦兹力都指向圆心时，则得：
当支持力指向圆心，洛伦兹力背离圆心时由，得：
当洛伦兹力指向圆心，支持力背离圆心时：有得：
故BCD正确；
综上所述本题答案是：ABCD
点睛：由于小球的运动方向的不确定性导致受到的洛伦兹力的方向也不确定，所以本题要分情况讨论
三、填空题：(共2小题，每空2分共18分)
13. 某实验小组的李辉和刘伟两位同学使用相关物理实验器材做物理实验时，操作如下：
（1）用螺旋测微器测量金属丝直径如图甲所示，读数为______mm。

用游标卡尺测量工件长度如图乙所示，读数为______mm。

（2）选用多用电表欧姆档，按正确操作步骤选择“×1”倍率测量结果如图，读数为___Ω。

（3）①李辉用多用电表的欧姆档测量一个变压器线圈的电阻，以判断它是否断路。

刘伟为了使李辉操作方便，用两手分别握住线圈棵露的两端让李辉测量。

测量时表针摆过了一定角度，李辉由此确认线圈____断路（填“已经”或“没有”）。

②正当李辉把多用电表的表笔与被测线圈脱离时，刘伟突然惊叫起来，觉得有电击感。

李辉很奇怪，用手摸摸线圈两端，没有什么感觉，再摸摸多用表的两支表笔，也没有什么感觉。

产生这种现象的原因是
________________________________________。

【答案】(1). （1）0.700，(2). 19.90；(3). （2）13；(4). （3）①没有；(5). ②线圈在与表笔断开瞬间产生了感应电动势。

【解析】（1）螺旋测微器主尺上的读数为：
螺旋测微器分尺上的读数为：
螺旋测微器最终的读数为：
（2）多用电表欧姆的读数为：
综上所述本题答案是：(1). 2.150 (2). 60.15 (3). 22 (4). 没有(5). 线圈在与表笔断开瞬间产生了感应电动势
14. 利用电容器通过高电阻放电可以测电容器的电容，其电路图如图所示。

其测量原理如下：电容器充电后，所带电荷量Q与两极板间电势差U与电容C之间满足一定的关系，U可由直流电压表直接读出，Q可由电容器放电测量。

使电容器通过高电阻放电，放电电流随电容器两极板间电势差U的下降而减小，通过测出不同时刻的放电电流值，直到I=0，作出放电电流1随时间变化的I-t图象，求出电容器所带的电荷量，再求出电容器的电容值。

在某次实验中，所给实验器材有：
A.直流电源(8V)
B.滑动变阻器(0-10Ω)
C.滑动变阻器(0-10kΩ)
D.固定电阻(10Ω)
E.固定电阻(10kΩ)
F.待测电容器C
G.电流表A
H电区表V
I.开关S′和S，导线若干
(1)滑动变阻器应选择____________，固定电阻应选择___________。

(填仪器前面的字母)
(2)以放电电流为纵坐标，放电时间为横坐标，在坐标纸上作充电电压为U=8V时的I-t图像，下图为一次实验所得的I-t图像。

估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量Q=_________C(保留两位有效数字)。

根据以上数据估算的电容是C=________F(保留两位有效数字)。

【答案】(1). B (2). E (3). (3.3-3.4)×10-3 (4). （4.1-4.3)×10-4
【解析】（1）为了更好的控制电路，所以滑动变阻器应选择阻值小一点的滑动变阻器故选B；电容器在电路中相当于断路，所以应该使用一个阻值比较大的定值电阻并联，这样更有利于测其电压，故选E
（2）图像所包围的面积即为电容器所带的电荷量，根据图中数据一个小格代表的电荷量为
，则电容器所带的总电荷量为：;
由得：
综上所述本题答案是：(1). B (2). E (3). (3.3-3.4)×10-3 (4). （4.1-4.3)×10-4
四、计算题：(本题共3题，共34分。

要求解答应写出必要的文字说明、方程式、重要的演算步骤，推理、说明过程要简洁清晰，有数字计算的题要写出明确的数值和单位，只有最后结果的得零分。

)
15. 如图甲所示，线圈abcd的面积是0.02m²，共100匝，线圈电阻为r=12Ω，匀强磁场的磁感应强度B=T，线圈以300r/min 的转速匀速转动。

将甲图中线圈的两端分别与乙图最左端的接线柱相连(图中未连接)，向右边的电路进行供电。

变压器为理想变压器，电流表和电压表均为理想交流电表，为最大值=8Ω的滑动变阻器，为3Ω的定值电阻，S为单刀双掷开关。

求：
(1)若从线圈从图示位置开始记时，写出线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式?
(2)当S与a相连时，上下移动的滑动触头，所消耗的最大功率为多少?
(3)当S与b相连时，为使所消耗的功率最大，理想变压器的匝数比?
【答案】（1）（2）（3）
【解析】试题分析：（1）要知道交流电产生的本质，以及形成的电动势的表达式是什么，
（2）知道电源的最大输出功率的条件是内外电阻相等时，利用这个条件结合电路可以求出题中所问问题；（1）若从图示位置计时，此时磁通量最大，电动势为零，由感应电动势的瞬时值表达式得：
（2）当S与a相连时，因R1的最大阻值小于电源内阻，故当R1=8Ω时R1消耗的功率最大，
（3）接b时，原线圈两端的等效电阻为：
当时，R2消耗的功率最大
得：
综上所述本题答案是：（1）（2）（3）
16. 如图所示足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ组成的平面与水平面成37°放置，导轨宽度L=1m，一匀强磁场垂直导轨平面向下，导轨上端M与P之间连接阻值R=0.3Ω的电阻，质量为m=0.4kg、电阻r=0.1Ω的金属棒ab始终紧贴在导轨上。

现使金属导轨ab由静止开始下滑，下滑过程中ab始终保持水平，且与导轨接触良好，其下滑距离x与时间t的关系如图乙所示，图像中的OA段为曲线，AB段为直线，导轨电阻不计。

g=10m/s2，忽略ab棒在运动过程中对原磁场的影响。

求：
(1)磁感应强度B的大小；
(2)金属棒ab在开始运动的2.0s内，通过电阻R的电荷量；
(3)金属棒ab在开始运动的2.0s内，电阻R产生的焦耳热。

【答案】（1） (2) (3)
【解析】（1）导体棒在沿斜面方向的重力分力与安培力平衡：
得
导体棒切割磁感线产生的电动势为：
由闭合电路欧姆定律知：
联立解得：
（2）
（3）由功能关系得：
综上所述本题答案是：（1）（2）（3）
点睛：对于本题要从力的角度分析安培力作用下导体棒的平衡问题，列平衡方程，另外要借助于动能定理、功能关系求能量之间的关系。

17. 如图所示，四分之一光滑绝缘圆弧轨道AP和水平绝缘平台PQ 固定在同竖直平面内，圆弧轨道的圆心为0，半径为R，绝缘平台PC之间的距离为L，PQ之间的距离为S，在PO的左侧空间存在方向竖直向下的匀强电场。

一质量为m、电荷量为+q的小物体从圆弧顶点A 由静止开始沿轨道下滑，恰好运动到C端后静止。

物体与平台之间的动摩擦因数为μ，不计物体经过轨道与平台连接处P时的机械能损失，重力加速度为g。

(1)匀强电场的电场强度E=?
(2)求物体下滑到P点时，物体对轨道的压力F；
(3)若在PO的右侧空间再加上方向垂直于纸面向里、磁感应强度为B 的水平方向的匀强磁场(图中未画出)，物体仍从圆弧顶点A静止释放，沿平台向右运动的最远点为Q，试求物体在平台PQ上运动的时间t.
【答案】（1）（2）（3）
【解析】（1）由动能定理得：
解得：
（2）求物体下滑到P点时，
在P点
解得：
（3）物体由P运动到Q点，做加速度变化的减速运动，设微小时间△t内
速度变化量为△v，由动量定理得：
两边求和得：
代入得：
综上所述本题答案是：
（1）；（2）；（3）
点睛：在曲线运动中要注意分析力的做功情况，然后结合动能定理和牛顿第二定律来解题。