晋江市季延中学2014-2015学年高二上学期期末考试物理试题及答案

福建省晋江市季延中学2014-2015学年高二上学期期末考试
物理试卷
考试时间：100分钟 满分：100分
注意事项：请将在机读卡上填涂选择题,其余部分答案填写在答题卷中。

一、单项选择题（本大题15小题，每小题3分，共45分。

每题给出的四个选项中只有一项是符合题意的,有选错或不答得0分）
1. 下列关于电场强度的说法中正确的是( ) A ．公式E ＝F q
只适用于真空中点电荷产生的电场 B ．在公式F ＝k
Q 1Q 2r 2中，k Q 2r 2是点电荷Q 2产生的电场在点电荷Q 1处的场强大小；而k Q 1
r
2是点电荷Q 1产生的电场在点电荷Q 2处场强的大小
C ．由公式E ＝F q
可知，电场中某点的电场强度E 与试探电荷在电场中该点所受的电场力成正比
D ．由公式
E ＝k Q r
2可知，在离点电荷非常近的地方(r →0)，电场强度E 无穷大
2. 电磁感应现象揭示了电和磁之间的内在联系，根据这一发现，发明了许多电器设备。

下列用电器中，没有利用电磁感应原理的是 ( ) A ．动圈式话筒B ．日光灯镇流器C ．磁带录音机D ．白炽灯泡
3. 有一只家用电熨斗，其电路结构如图甲所示，改变内部接线方式可以使电熨斗处于断开状态和获得低、中、高三个不同的温度档，图乙是它的四种不同的连线方式，其中能获得低档温度的是（ ）
4. 如图所示，将正电荷从A 移动到C 的过程中，下列说法正确的是( )
A．从A经B到C静电力对电荷做功最多
B．从A经M到C静电力对电荷做功最多
C．从A经N到C静电力对电荷做功最多
D．不管将正电荷经由哪条路径从A移动到C，静电力对其做功都相等，且都做正功
5.取两个完全相同的长导线，用其中一根绕成如图（a）所示的螺线管，当该螺线管中通以电流强度为I的电流时，测得螺线管内中部的磁感应强度大小为B，若将另一根长导线对折后绕成如图（b）所示的螺线管，并通以电流强度也为I的电流时，则在螺线管内中部的磁感应强度大小为 ( )
A．0 B．0.5B C．B D．2 B
6.带电粒子在匀强磁场中运动，由于受到阻力作用，粒子的动能逐渐减小（带电荷量不变，重力忽略不计），轨道如图中曲线abc所示。

则该粒子 ( )
A．带负电，运动方向c→b→a
B．带负电，运动方向a→b→c
C．带正电，运动方向a→b→c
D．带正电，运动方向c→b→a
7.某制药厂的污水处理站的管道中安装了如图所示的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口，在垂直于上下底面方向加磁感应强度为B的匀强磁场，在前后两个面的内侧固定有金属板作为电极，当含有大量正负离子（其重力不计）的污水充满管口从左向右流经该装置时，利用电压表所显示的两个电极间的电压U，就可测出污水流量Q（单位时间内流出的污水体积）。

则下列说法正确的是 ( )
A ．后表面的电势一定高于前表面的电势，与正负哪种离子多少无关
B ．若污水中正负离子数相同，则前后表面的电势差为零
C ．流量Q 越大，两个电极间的电压U 越小
D ．污水中离子数越多，两个电极间的电压U 越大
8. 物理实验中，常用一种叫“冲击电流表”的仪器测定通过电路的电荷量。

如图所示，探测线圈和冲击电流表串联后，可用来测定磁场的磁感应强度，已知线圈的匝数为n ，面积为S ，线圈与冲击电流表组成的回路电阻为R ，把线圈放在被测匀强磁场中，开始线圈平面与磁场垂直，现把探测线圈翻转180°，冲击电流表测出通过线圈的电荷量为q ，由上述数据可算出被测磁场的磁感应强度为 ( )
A.
qR S B.qR nS C. 2qR nS
D.2qR S 9. 图为某小型水电站的电能输送示意图，A 为升压变压器，其输入功率为1P ，
输出功率为2P ，输出电压为2U ；B 为降压变压器，其输入功率为3P ，输入电压为3U 。

A 、
B 均为理想变压器，输电线的总电阻为r ，则下列关系式正确的是 （ ）
A ．12P P >
B ．23P P =
C ．23U U >
D ．23U U =
10. 如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：1，b 是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表，从某时刻开始在原线圈c 、d 两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u 1=311sin100πt （V ），则 ( )
A ．当单刀双掷开关与b 连接时，电压表的示数为22V
B ．当t =1
600
s 时，c 、d 间的电压瞬时值为110V
C ．单刀双掷开关与a 连接，在滑动变阻器触头P 向下移动的过程中，电流表的示数变大， 变压器输入功率增大
D ．当单刀双掷开关由a 扳向b 时，电压表示数变小，变压器输入电流减小
11. 如图，空间某一区域内存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场，一个带电粒子以某一初速度由A 点进入这个区域沿直线运动，从C 点离开区域；如果这个区域只有电场，则粒子从
B 点离开场区；如果这个区域只有磁场，则粒子从D 点离开场区；设粒子在上述三种情况下，
从A 到B 点、A 到C 点和A 到D 点所用的时间分别是t 1、t 2和t 3，比较t 1、t 2和t 3的大小，则有(粒子重力忽略不计) ( )
A ．t 1=t 2=t 3
B ．t 1=t 2<t 3
C ．t 2<t 1<t 3
D ．t 1=t 3>t 2
12. 如图所示，一半圆形铝框处在水平向外的非匀强磁场中，场中各点的磁感应强度为B y ＝
B 0
y ＋c
，y 为该点到地面的距离，c 为常数，B 0为一定值。

铝框平面与磁场垂直，直径ab 水
平，(空气阻力不计)铝框由静止释放下落的过程中( )
A．铝框回路磁通量不变，感应电动势为0
B．回路中感应电流沿顺时针方向，直径ab两点间电势差为0
C．铝框下落的加速度大小一定小于重力加速度g
D．直径ab受安培力向上，半圆弧ab受安培力向下，铝框下落加速度大小可能等于g 13.如图甲所示，套在足够长的绝缘直杆上的小圆环，环内径略大于杆的直径，其质量为m，带电量是-q(q>0) 且不变，小圆环可在杆上滑动，将此杆竖直放在互相垂直，且沿水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场中，电场强度大小为E，磁感应强度大小为B，小圆环与杆之间的动摩擦因数为μ且满足μqE< mg，小圆环由静止沿杆下滑，g为当地的重力加速度。

则在图乙中哪一个图象可能反映小圆环下滑过程中的速度v随时间t变化的规律( )
14.矩形导线框abcd放在匀强磁场中，在外力控制下处于静止状态，如图14（甲）所示。

磁感线方向与导线框所在平面垂直，磁感应强度B随时间变化的图象如图14（乙）所示。

t=0时刻，磁感应强度的方向垂直导线框平面向里，在0~4s时间内，导线框ad边所受安培力随时间变化的图象（规定以向左为安培力正方向）可能是图14中的 ( )
15.如图所示，两根光滑的金属导轨，平行放置在倾角为θ的绝
缘斜面上，导轨的左端接有电阻R，导轨自身的电阻可忽路不计。

斜面处在一匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上。

质量为m，电
阻可不计的金属棒ab，在沿着斜面与棒垂直的恒力作用下沿导轨
匀速上滑并上升h高度，如图所示。

在这过程中 ( )
A．作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于零
B．作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于mgh与电阻R上发出的焦耳热之和C．恒力F与安培力的合力所做的功等于零
D．恒力F与重力的合力所做的功大于电阻R上发出的焦耳热
二、实验题（本题共5小题，共17分）
16.（2分）用螺旋测微器测圆柱体的直径时，示数如图所示，此示数为mm。

17.（2分）一多用电表的欧姆档有四个档,分别为×1Ω、×10Ω、×100Ω、×1000Ω，现
用它来测一未知电阻，当用×10Ω档测量时，发现指针的偏转角很大，为了测量结果准确些，测量前应进行如下两项操作：先把选择开关旋到________档上（选填“×1Ω”
或“×100Ω”），进行_______调零（选填“机械”或“欧姆”），然后再测量并读数。

18.（4分）用如图甲所示的电路测量一节蓄电池的电动势和内电阻。

蓄电池的电动势约为
2V，内电阻很小。

定值电阻R0（阻值4.00Ω，额定功率4W）。

根据正确的实验数据作出U—I图像（如图乙所示），则蓄电池的电动势E＝V，内阻r=Ω；
19.（7分）有一个小灯泡上标有“4 V 2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的U-I 图线，有下列器材供选用：
A．电压表（0～5 V，内阻约为10 kΩ） B．电压表（0～10 V，内阻约为20 kΩ）C．电流表（0～0.3 A，内阻约为1 Ω） D．电流表（0～0.6 A，内阻约为0.4 Ω）E．滑动变阻器（5 Ω，1 A） F．滑动变阻器（500 Ω，0.2 A）
（1）（3分）实验中电压表应选用______（用序号字母表示），电流表应选用______（用序号字母表示）.为使实验误差尽量减小，要求电压表从零开始变化且多取几组数据，滑动变阻器应选用__________（用序号字母表示）。

（2）（2分）请根据满足实验要求的电路图把图中所示的实验器材用实线连接成相应的实物电路图。

（3）（2分）某同学在实验中测得灯泡a和定值电阻b的伏安特性曲线如图所示。

若把灯泡a和定值电阻b串联后接入4 V的电路中，那么该定值电阻消耗的功率为 W。

（结果保留两位有效数字）
20.（2分）如图所示，一个称为“千人震”的趣味物理小实验所用器材是一节电动势为1.5V 的新干电池、几根导线、开关和一个用于日光灯上的镇流器，几位同学手拉手连成一排，另一位同学将电池、镇流器、开关用导线连接起来，并将它们和首、尾两位同学两只空着的手相连，在开关____________（填“闭合”或“断开”）时就会使连成一排的同学都有触电的感觉，该实验的原理是镇流器的自感现象。

三、计算题（本题共4小题，共38分。

解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写最后答案的不给分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

）
21.（6分）如图所示，一带电小球用绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中，静止时悬线与竖直方向成θ角。

已知当地的重力加速度为g。

⑴判断小球带何种电荷。

⑵若已知电场强度为E，小球带电量大小为q，求小球的质量m。

22.（9分）如图所示，矩形线圈abcd的匝数为N=50匝，线圈ab的边长为l1=0.2m，bc 的边长为l2=0.25m，在磁感应强度为B=0.4T的匀强磁场中，绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO′轴匀速转动，转动的角速度ω=1002rad/s，若线圈自身电阻为r=1Ω，负载电阻R=9Ω。

试求：
（1）穿过线圈平面的最大磁通量Φm；
（2）线圈在图示位置（线圈平面与磁感线平行）时，感应电动势e的大小；
（3）1min时间内电阻R上产生的焦耳热Q的大小。

23.(11分)如图所示，MN、PQ为相距L＝0.2 m的光滑平行导轨，导轨平面与水平面夹角为
θ＝30°，导轨处于磁感应强度为B ＝1 T 、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。

一质量为m ＝0.2 kg 的导体棒垂直导轨放置且与导轨接触良好，在两导轨的M 、P 两端接有一电阻为R ＝2 Ω的定值电阻，回路其余电阻不计。

现在导体棒的中点对导体棒施加一方向平行于导轨作用力F ，使导体棒从ab 位置由静止开始沿导轨向下匀加速滑到底端，滑动过程中导体棒始终垂直于导轨，加速度大小为a ＝4 m/s 2
，经时间t ＝1 s 滑到cd 位置，从ab 到
cd 过程中电阻发热为Q ＝0.1 J ，g 取10 m/s 2 。

求：
(1)导体棒到达cd 位置时速度v 的大小和受到安培力F 安的大小； (2)导体棒到达cd 位置时，对导体棒施加的作用力F 的大小和方向； (3)导体棒从ab 滑到cd 过程中作用力F 所做的功W F 。

24. （12分）如图甲所示，水平直线MN 上方有竖直向下的匀强电场，场强大小E =π×103
N/C ，
MN 下方有垂直于纸面的磁场，磁感应强度B 随时间t 按如图乙所示规律做周期性变化，规
定垂直纸面向外为磁场正方向。

t =0时将一重力不计、比荷q
m
=106
C/kg 的正点电荷从电场中的O 点由静止释放，在t 1=1×10-5
s 时恰通过MN 上的P 点进入磁场，P 点左方d =124 cm 处有一垂直于MN 且足够大的挡板。

已知 sin53°=cos37°=0.8， sin37°=cos53°=0.6。

求：
(1)电荷从P 点进入磁场时速度的大小υ0； (2)电荷在t 2=8×10-5
s 时与P 点的距离∆s ； (3)电荷从O 点出发运动到挡板所需时间t 总。

季延中学2014-2015学年高二上学期期末考试物理科试卷
参考答案
1 2 3 4 5 6 7 8 B D B D A B A C 9 10 11 12 13 14 15 C
C
B
C
C
D
A
二、实验题（本题共5小题，共17分）
16. 6.124、6.125、6.126 均正确17. ×1Ω（1分） 欧姆（1分） 18. 2.10 V （2分） 0.20 Ω （2分）对有效数字不作要求 19. （1）A D E （每空1分）
（2）实物电路图2分（分压、外接各1分）
（3）0.50W （ 0.45W 0.46 W 0.47W 0.48 W 0.49W 0.51 W 0.52W 0.53 W 0.54 W 0.55 W 均正确）（2分）
20.断开
三、计算题
21. (8分)解： ⑴由题意知小球带负电（3分,可不说明原因） ⑵小球受力如图，则有 tan F mg θ=…①（2分）
Eq F = ………②（2分）tan qE
m g θ
=
1分 22.（7分）解：
（1）穿过线圈平面的最大磁通量 Φm =BS =Bl 1 l 2=0.4×0.2×0.25=0.02Wb （2分） (若Φm =NBS =NBl 1 l 2=50×0.4×0.2×0.25=1Wb 或判断出B 与S 垂直得 1分) （2）线圈在图示位置时电动势达到最大值，此时感应电动势的值为
e =E m =NBS ω=NB l 1 l 2ω=50×0.4×0.2×0.25×1002V=1002 V （2
分）
（3）电动势的有效值为 E =
E m
2
=100V （2分）
电流有效值为 I =
E R +r = 100
9+1
A=10 A （1分） 电阻R 上产生的热量为 Q =I 2
Rt =102
×9×60 J =5.4×104
J （2分）
23. (11分)解：(1)导体棒在cd 处速度为：v ＝at ＝4 m/s
(2分)
切割磁感线产生的电动势为：E ＝BLv ＝0.8 V (1分) 回路感应电流为：I ＝E
R
＝0.4 A
(1分)
导体棒在cd 处受安培力：F 安＝BIL ＝0.08 N
(1分)
(2)平行导轨向下为正方向：mgsin θ＋F －F 安＝ma (1分)
解得：F ＝－0.12 N 对导体棒施加的作用力大小为0.12 N(1分)， 方向平行导轨向上．(1分)
(3)ab 到cd 的距离：x ＝12
at 2
＝2 m
(1分)
根据功能关系：mgxsin θ＋W F －Q ＝12mv 2
－0
(1分) 解得：W F ＝－0.3 J.
(1分)
24．(12分) 解：
(1)电荷在电场中做匀加速直线运动，则Eq =ma (2分)
υ0=at 1(1分)
解得υ0=
Eqt 1m
=π×103×106×1×10-5 m/s=π×104
m/s (1分) (2)电荷在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力q υB =m
υ
2
r
，r =
m υ
Bq
(1分) 当B 1= π20T 时，半径r 1= m υ0
B 1q =0.2m=20 cm (1分)求其中的一个半径即得1分
周期T 1= 2πm B 1q
=4×10-5
s (1分) 求其中的一个周期即得1分
当B 2= π30T 时，半径r 2= m υ0B 2q =0.3m=30 cm
周期T 2= 2πm B 2q
=6×10-5
s
故电荷从t =0时刻开始做周期性运动，其运动轨迹如图所示。

在t =0到t 2=8×10-5
s 时间内，电荷先沿直线OP 运动t 1，再沿小圆轨迹运动T 1
4，紧
接着沿大圆轨迹运动T 2，t 2=8×10-5
s 时电荷与P 点的距离∆s =2r 1=20 2 cm (1分) (3)电荷从P 点开始的运动周期T =1×10-4 s ，且在每一个T 内向左沿PM 移动s 1=2r 1=40 cm ，电荷到达挡板前经历了完整周期数N=d-r 1-r 2
s 1
+1=2.85，取N=2，则沿PM 运动距离
s =2s 1=80 cm ，设电荷撞击挡板前速度方向与水平方向成θ角，最后d -s =44 cm 内
的轨迹如图所示。

(1分)
据几何关系有r 1+r 2sin θ=0.44 (1分) 解得sin θ=0.8，即θ=53°(1分) 则电荷从O 点出发运动到挡板所需总时间
t 总=t 1+2T +T 14+
θ360°
T 2
解得t 总= 225360
×10-5s=2.29×10-4
s (1分)。