山西省太原市2012-2013学年高二物理下学期期中试题新人教版

康杰中学2012—2013学年度第二学期期中考试
高二物理试题
本卷分第1卷(选择题)和第2卷(非选择题)两局部．总分为100分，时间90分钟 第1卷(选择题 共40分)
一、选择题(共10小题，每一小题4分，共40分，在每一小题给出的四个选项中，有些小题只有一个选项符合题目要求，有些小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分) 1.霍尔元件能转换哪两个量( )
A.把温度这个热学量转换为电阻这个电学量
B.把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量
C.把力转换为电压这个电学量
D.把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量
2.如如下图所示是一交变电流的i －t 图象，如此该交变电流的有效值为( ) A ．4A B ．22A C.83A D.2303 A
3．如下列图，电阻R 和线圈自感系数L 的值都较大，电感线圈的直流电阻不计，A 、B 是两只完全一样的灯泡，当开关S 闭合时，电路可能出现的情况是( ) A ． A 、B 一起亮，然后B 熄灭 B ．A 比B 先亮，然后A 熄灭 C ．A 、B 一起亮，然后A 熄灭 D ．B 比A 先亮，然后B 熄灭
4．两个带有中心轴的金属圆圈a 和b ，其上都有多根辐向金属条，现用两根金属导线分别将它们的中心轴与对方的边缘接触，整套装置处于垂直纸面向里的匀强磁场中，如如下图所示，
不计一切摩擦．假设圆圈a 在外力作用下以恒定的角速度ω逆时针转动时，如此圆圈b 的转动情况是( ) A ．顺时针转动 B ．逆时针转动
C ．圆圈b 的角速度等于圆圈a 的角速度ω
D ．圆圈b 的角速度大于圆圈a 的角速度ω
5．随着社会经济的开展，人们对能源的需求也日益扩大，节能变得越来越重要．某发电厂采用升压变压器向某一特定用户供电，用户通过降压变压器用电，假设发电厂输出电压为U1，输电导线总电阻为R ，在某一时段用户需求的电功率为P0，用户的用电器正常工作的电压为U2.在满足用户正常用电的情况下，如下说法正确的答案是( ) A ．输电线上损耗的功率为P20R
U22
B ．假设要减少输电线上损耗的功率可以采用更高的电压输电
C ．输电线上损耗的功率为P20R U21
D ．采用更高的电压输电会降低输电效率
6．如下列图，有一个等腰直角三角形的匀强磁场区域．直角边长为L ，磁感应强度大小为B ，方向垂直纸面向外，一边长为L 、总电阻R 的正方形闭合导线框abcd ，从图示位置开始沿x 轴正方向以速度v 垂直磁场匀速穿过磁场区．取电流沿a→b→c→d→a 的方向为正，如此图中表示线框中感应电流i 随位移x 变化的图象正确的答案是( )
7．如如下图
所示，光滑足够长导轨倾斜放置，下端连一灯泡，匀强磁场垂直于导轨平面，当金属棒ab 沿导轨下滑到稳定状态时，灯泡的电功率为P，导轨与金属棒电阻不计，要使灯泡在棒稳定运动状态下的电功率为2P，如此应()
A．将导轨间距变为原来的2倍
B．换一电阻减半的灯泡
C．换一质量为原来2倍的金属棒
D．将磁场磁感应强度B加倍
8．如如下图，水平桌面上一个面积为S的圆形金属框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，磁感应强度B1随时间t的变化关系如图(1)所示.0至1s内磁场方向垂直线框平面向下. 圆形金属框与一个水平的平行金属导轨相连接，导轨上放置一根导体棒，导体棒的长为L，电阻为R，且与导轨接触良好，导体棒处于另一匀强磁场中，其磁感应强度恒为B2，方向垂直导轨平面向下，如图(2)所示．假设导体棒始终保持静止，如此其所受的静摩擦力f随时间变化的图象是如下图中的(设向右为静摩擦力的正方向)哪一个()
9．如如下图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为
4:1，电压表和电流表均为理想电表，原线圈接如图乙所
示的正弦交流电，图中Rt为NTC型热敏电阻(阻值随温
度的升高而减小)，R1为定值电阻，如下说法正确的答案
是()
A．变压器原、副线圈中的电流之比随Rt处温度的变化而变化
B．交流电压u的表达式u＝362sin100πt
C．Rt处温度升高时，电压表和电流表的示数均变大
D ．Rt 处温度升高时，变压器原线圈的输入功率变大
10．两根相距L 的足够长的金属直角导轨如如下图所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面．质量均为m 的金属细杆ab 、cd 与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数均为μ，导轨电阻不计，回路总电阻为2R.整个装置处于磁感应强度大小为B ，方向竖直向上的匀强磁场中．当ab 杆在平行于水平导轨的拉力F 作用下以速度V1沿导轨匀速运动时，cd 杆也正好以速度V2向下匀速运动．重力加速度为g.以下说法正确的答案是( ) A ．cd 杆所受摩擦力为零
B ． ab 杆所受拉力F 的大小为μmg ＋B2L2V12R
C ．回路中的电流强度为
BL
V1＋V2
2R
D ．μ与V1大小的关系为μ＝2Rmg
B2L2V1 第2卷(非选择题 共60分)
二、填空题(共4小题，共16分．每空2分，把答案直接填在横线上)
11．电动机的自动控制电路如下列图，其中RH 为热敏电阻，RL 为光敏电阻．当温度升高时，RH 的阻值远小于R1；当光照射RL 时，其阻值远小于R2，为使电动机在温度升高或受到光照时能自动启动，电路中虚线框内应选________门逻辑电路；假设要在光线较暗时电动机即可启动，可以________R2的阻值(填“增大〞或“减小〞). 12.如下列图,线圈内有理想边界的磁场,当磁感应强度均匀增加时,有一带电粒子静止于水平放置的平行板电容器中间,如此此粒子电性是 ,假设增大磁感应强度的变化率,如此带电粒子将 (填“向上运动〞“向下运动〞或静止〞)
13．如下列图，水平面中的平行导轨P 、Q 相距L ，它们的右端
与电容为C 的电容器的两极板分别相连，直导线ab 放在P 、Q 上与导轨垂直相交并且沿导轨滑动，磁感应强度为B 的匀强磁场竖直向下穿过导轨面。

闭合开关S ，假设发现与导轨P 相连的电容器极板上带负电荷，如此
ab向______沿导轨滑动(填“左〞、“右〞)；如电容器的带电荷量为q，如此ab滑动的速度v ＝______。

14.如下列图，从匀强磁场中把不发生形变的矩形线圈匀速拉出磁场
区，如果两次拉出的速度之比为1∶2，如此两次线圈发热之比Q1∶
Q2= 、通过线圈截面的电量q1∶q2= .
三、计算题(共4小题，44分．解答应写出必要的文字说明、方程式
和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案
中必须明确写出数值和单位)
15．(10分)如下列图，两光滑金属导轨，间距d＝
0.2m，在桌面上的局部是水平的，处在磁感应强
度B＝0.1T、方向竖直向下的有界磁场中，电阻R
＝3Ω，桌面高H＝0.8m，金属杆ab质量m＝0.2kg、
电阻r＝1Ω，在导轨上距桌面h＝0.2m高处由静止
释放，落地点距桌面左边缘的水平距离s＝0.4m，
g＝10m/s2，求：
(1)金属杆刚进入磁场时，R上的电流大小和方向；
(2)整个过程中R上放出的热量．
16．(10分) 某村在距村庄较远的地方修建了一座小型水电站，发电机输出功率为9kW，输出电压为500V，输电线的总电阻为，允许线路损耗的功率为输出功率的4%，求：
〔1〕用户需要220V电压时，所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比各为多少？〔不计变压器的损耗〕
〔2〕假设不用变压器而由发电机直接输送，用户最后能得到的电功率是多少？17．(12分)如图甲所示，一固定的矩形导体线圈
水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所
在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁
场．线圈的匝数n＝100匝，电阻r＝1.0Ω，所围
成矩形的面积S ＝0.040m2，小灯泡的电阻R ＝9.0Ω，磁场的磁感应强度按如图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式为e ＝nBmS 2πT cos(2π
T t) ，其中Bm 为磁感应强度的最大值，T 为磁场变化的周期．不计灯丝电阻随温度的变化，求： (1)线圈中产生的感应电动势的最大值； (2)小灯泡消耗的电功率；
(3)在磁感应强度变化的0～T
4的时间内，通过小灯泡的电荷量．
18．〔12分〕如图甲所示，水平虚面PQ 上方两侧有对称的范围足够大的匀强磁场，磁场方向分别水平向左和水平向右，磁感应强度大小均为B0＝2 T ．用金属条制成的闭合正方形框aa′b′b 边长L ＝0.5 m ，质量m ＝0.3 kg ，电阻R ＝1 Ω.现让金属框平面水平，aa′边、bb′边分别位于左、右两边的磁场中，且与磁场方向垂直，金属框由静止开始下落，
其平面在下落过程中始终保持水平，当金属框下落至PQ 前一瞬间，加速度恰好为零．以金属框下落至PQ 为计时起点，PQ 下方加一范围足够大的竖直向下的磁场，磁感应强度B 与时间t 之间的关系图象如图乙所示．不计空气阻力与金属框的形变，g 取10 m/s2.求： (1)金属框经过PQ 位置时的速度大小； (2)金属框越过PQ 后2 s 内下落的距离； (3)金属框越过PQ 后2 s 内产生的焦耳热．
高二物理参考答案 一、选择题：〔共40分〕 1—5 B DCAB 6---10 C C A BD BD 二、填空题;〔每空2分，共16分〕
11. 或 增大 12. 负 ,向上运动 13. 左，BLC q
14. Q1∶Q 2＝1∶2，q1∶q 2＝1∶1
三、计算题：〔44分〕
15.〔10分〕 答案：(1)0.01A ；a―→b (2)0.225J 解析：(1)ab 棒刚进入磁场的瞬间，速率为v ， 由机械能守恒定律得mgh ＝1
2mv2，v ＝2gh ＝2m/s 此时感应电动势E ＝Bdv ＝0.1×0.2×2V ＝0.04V I ＝
E R ＋r ＝0.043＋1
A ＝0.01A 方向：棒中由a―→b
(2)金属杆平抛初速度为v′，如此有s ＝v′
2H
g ，v′＝
s
2H g
＝1m/s 由能量守恒，有Q ＝mgh －12mv′2＝(0.2×10×0.2－1
2×0.2×12)J ＝0.3J R 放出的热量QR ＝Q R ＋r ·R ＝0.3
3＋1×3J ＝0.225J
16.(10分) 〔1〕升压之前的电流为9000÷500＝18A 线路损耗的功率为输出功率的4%，即为360W ∵电阻为10Ω，∴升压后电流为6A ∴升压变压器原副线圈的匝数比为1∶3 用电器功率为8640W ，电压为220V ∴降压后电流为39.27A
∴降压变压器原副线圈的匝数比为72∶11
〔2〕电流为9000/500＝18A ，线路消耗电压为18×10＝180V ，消耗功率为18²×10＝3240W ∴村民得到的功率为5760W
17．〔12分〕答案：(1)8.0V (2)2.88W (3)4.0×10－3C
解析：(1)由图象知，线圈中产生的交变电流的周期T ＝3.14×10－2s ， 所以:Em ＝nBmSω＝2πnBmS
T ＝8.0V (2)电流的最大值Im ＝Em
R ＋r
＝0.80A 有效值I ＝
Im 2＝22
5A 小灯泡消耗的电功率P ＝I2R ＝2.88W (3)在0～T 4时间内，电动势的平均值E ＝nSΔB
Δt 平均电流I ＝
E
R ＋r ＝nSΔB R ＋r Δt
通过灯泡的电荷量Q ＝I Δt ＝nSΔB
R ＋r
＝4.0×10－3C: 18.〔12分〕
(1)0.75 m/s (2)21.5 m (3)0.5 J
[解析] (1)当金属框的加速度恰好为零时，受到的安培力与重力平衡 F1安＝mg ， F1安＝2B0I1L ， I1＝2B0Lv R
解得v ＝mgR
4B20L2＝0.75 m/s
(2)经分析知金属框进入PQ 下方后做竖直下抛运动． 设2 s 内下落的距离为h ，如此h ＝vt ＋12gt2 解得h ＝21.5 m.
(3)设金属框在PQ 下方磁场中运动时产生的感应电流为I ，感应电动势为E,2 s 内产生的焦耳热为Q.
由法拉第电磁感应定律E ＝ΔB
Δt L2 I ＝E R
由图象得ΔB
Δt ＝2 T/s ，
2 s 内产生的焦耳热Q ＝I2Rt ＝0.5 J。