云南省宣威市第四中学高二下学期期中考试物理试题

云南省宣威市第四中学2017-2018学年度下学期期中考试
高二物理
本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间120分钟。

学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________
分卷I
一、单选题(共12小题,每小题3.0分,共36分)
1.如图，a、b是真空中两个带等量正电的点电荷，A、B两点在两电荷连线上且关于两电荷连
线的中垂线对称，O为中点．现将一负点电荷q由A点沿ab连线移到B点，下列说法中正确
的是( )
A．A点电势高于O点电势
B．A点电势高于B点电势
C．电荷q移动过程中，电势能一直减少
D．电荷q移动过程中，电场力先做正功后做负功
2.如图所示，电路中有四个完全相同的灯泡，额定电压均为U，变压器为理想变压器，现在四
个灯泡都正常发光，则变压器的匝数比n1∶n2和电源电压U1分别为( )
A． 1∶2 2U B． 1∶2 4U
C． 2∶1 4U D． 2∶1 2U
3.图中a、b是两个点电荷，它们的电荷量分别为Q1、Q2，MN是ab连线的中垂线，P是中垂线
上的一点．下列哪种情况能使P点场强方向指向MN的右侧( )
、Q2都是正电荷，且Q1＜Q2
A．Q
B．Q1是正电荷，Q2是负电荷，且Q1＞|Q2|
C．Q1是负电荷，Q2是正电荷，且|Q1|＜Q2
D．Q1、Q2都是负电荷，且|Q1|＞|Q2|
4.如图所示，半径为R的圆形线圈共有n匝，其中心位置处半径为r的虚线范围内有匀强磁场，磁场方向垂直线圈平面．若磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为( )
A．πBR2
B．πBr2
C．nπBR2
D．nπBr2
5.如图甲所示，一面积为S的矩形导线框abcd，在匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B，方向与ad边垂直并与线框平面成45°角，O、O′分别是ab和cd边的中点．现将线框右半边ObcO′绕OO′逆时针转过90°到图乙所示位置，下列判断正确的是( )
A．在图甲位置时线圈中的磁通量是BS
B．在图乙位置时线圈中的磁通量是BS
C．由图甲位置到图乙位置线圈中的磁通量变化了BS
D．由图甲位置到图乙位置线圈中的磁通量变化了BS
6.如图，金属壳放在光滑的绝缘水平垫上，不能起到屏蔽外电场或内电场作用的是( )
A．B．
C．D．
7.矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，从中性面开始转动180°过程中，平均感应电动势和最大感应电动势之比为( )
A．B．C． 2πD．π
8.如图所示，在垂直纸面向里的有界匀强磁场中放置了矩形线圈abcd.线圈cd边沿竖直方向且与磁场的右边界重合．线圈平面与磁场方向垂直．从t＝0时刻起，线圈以恒定角速度ω＝
绕cd边沿图所示方向转动，规定线圈中电流沿abcda方向为正方向，则从t＝0到t＝T时间内，线圈中的电流I随时间t变化关系图象为图中的( )
A．B．C．D．
9.在相同的时间内，某正弦交变电流通过一阻值为100 Ω的电阻产生的热量，与一电流3 A 的直流电通过同一阻值的电阻产生的热量相等，则( )
A．此交变电流的有效值为3 A，最大值为3 A
B．此交变电流的有效值为3A，最大值为6 A
C．电阻两端的交流电压的有效值为300 V，最大值不确定
D．电阻两端的交流电压的有效值为300V，最大值为600 V
10.如图所示，A，B是一对平行金属板，分别接到直流电源两极上，右边有一挡板，正中间开有一小孔d，在较大空间范围内存在着匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，在A，B两板间还存在着匀强电场E.从两板左侧中点c处射入一束正离子(不计重力)，这些正离子都沿直线运动到右侧，从d孔射出后分成3束．则下列判断正确的是( )
A．这三束正离子的速度一定不相同
B．这三束正离子的质量一定不相同
C．这三束正离子的电荷量一定不相同
D．这三束正离子的比荷一定不相同
11.如下图所示，用铝板制成U形框，将一质量为m的带电小球用绝缘细线悬挂在框的上方，使整体在匀强磁场中沿垂直于磁场方向向左以速度v匀速运动，悬线拉力为F T，则( ) ＝mg
A．悬线竖直F
B．悬线竖直F T＞mg
C．悬线竖直F T＜mg
D．无法确定F T的大小和方向
12.三根导线如图放置，其中L1可绕O1点转动，L3可绕O2点转动，L2固定，当通以如图所示方向电流时将会有（）
A． L1逆时针，L3顺时针转动
B． L1顺时针，L3逆时针转动
C． L1、L3均顺时针转动
D． L1、L3均逆时针转动
二、多选题(共4小题,每小题4.0分,共16分)
13.(多选)如图所示，电阻R1＝3 Ω，R2＝6 Ω，线圈的直流电阻不计．电源电动势E＝5 V，
内阻r＝1 Ω，开始时开关S闭合．则( )
A．断开S前，电容器带电荷量为零
B．断开S前，电容器电压为V
C．断开S的瞬间，电容器a板上带正电
D．断开S的瞬间，电容器b板上带正电
14.(多选)静电喷漆技术具有效率高，浪费少，质量好，有利于工人健康等优点，其装置可简
化为如图．A、B为两块平行金属板，两板间有方向由B指向A的匀强电场．在A板的中央放
置一个安全接地的静电油漆喷枪P，油漆喷枪的半圆形喷嘴可向各个方向均匀地喷出速率相同
的负电油漆微粒，油漆微粒最后都落在金属板B上．微粒的重力和所受空气阻力以及带电微
粒之间的相互作用力均可忽略．则所有油漆微粒( )
A．落在板B上最终形成正方形
B．到达板B时动能相同
C．运动到达板B所需时间相同
D．运动到板B过程电势能减少量相同
15.(多选)如图所示，垂直纸面的正方形匀强磁场区域内，有一位于纸面的、电阻均匀的正方
形导体框abcd，现将导体框分别朝两个方向以v、3v速度匀速拉出磁场，则
在导体框从两个方向移出磁场的过程中( )
A．导体框中产生的感应电流方向相同
B．导体框中产生的焦耳热相同
C．导体框ad边两端电势差相同
D．通过导体框横截面的电荷量相同
16.(多选)边长为l的正方形闭合线框abcd，在磁感应强度为B的匀强磁场中，以角速度ω
绕cd从图示位置开始匀速转动，转动轴与磁场垂直，线框总电阻为R，一理想电压表接在线
框的c、d两点之间，下列说法中正确的是( )
A．线框转一周外力所做的功为
B．线框转过90°的过程中感应电动势的最大值为Bl2ω
C．线框转过90°的过程中通过线框导线横截面的电荷量为
D．电压表的示数为
分卷II
三、实验题(共2小题,每小题10.0分,共20分)
17.用如图所示电路，测定一节干电池的电动势和内阻．电池的内阻较小，为了防止在调节滑
动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻R0起保护作用．除电池、开关和导线外，可供
使用的实验器材还有：
(a)电流表(量程0.6 A、3 A)；
(b)电压表(量程3 V、15 V)；
(c)定值电阻(阻值1 Ω、额定功率5 W)；
(d)定值电阻(阻值10 Ω、额定功率10 W)；
(e)滑动变阻器(阻值范围0～10 Ω、额定电流2 A)；
(f)滑动变阻器(阻值范围0～100 Ω、额定电流1 A)．
那么：
(1)要正确完成实验，电压表的量程应选择________ V，电流表的量程应选择________ A；R0
应选择________ Ω的定值电阻，R应选择阻值范围是________ Ω的滑动变阻器．
(2)引起该实验系统误差的主要原因是________．
18.在测定金属的电阻率实验中，用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为
________ mm.
四、计算题(共4小题,每小题18.0分,共72分)
19.如图甲所示，横截面积为0.2 m2的100匝圆形线圈A处在变化的磁场中．磁场方向垂直纸
面，其磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示，设向外为B的正方向．R1＝4 Ω，R2＝
6 Ω，C＝30 μF，线圈的内阻不计，求电容器上极板所带电荷量并说
明正负．
20.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．已知线圈的匝数n＝100匝、电阻r＝1.0 Ω、所围成矩形的面积S＝0.040 m2，小灯泡的电阻R＝9.0 Ω，磁场的磁感应强度按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＝nB m S cos (t) ，其中B m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～的时间内，通过小灯泡的电荷量．
21.在如图所示的示波器的电容器中，电子以初速度v0沿着垂直场强的方向从O点进入电场，以O点为坐标原点，沿x轴取OA＝AB＝BC，再过点A、B、C作y轴的平行线与电子径迹分别交于M、N、P点，求AM∶BN∶CP和电子途经M、N、P三点时沿x轴的分速度之比．
22.如图所示，倾角为α的光滑导轨上端接入一定值电阻，Ⅰ和Ⅱ是边长都为L的两正方形磁场区域，其区域内的磁场方向都垂直于导轨平面向上，区域Ⅰ中磁场的磁感应强度为B1，恒定不变，区域Ⅱ中磁场随时间按B2＝kt变化，一质量为m、电阻为r的金属杆穿过区域Ⅰ垂直地跨放在两导轨上，并恰能保持静止．试求：
(1)通过金属杆的电流大小；
(2)定值电阻的阻值为多大？
答案解析
1.【答案】A
【解析】等量同种电荷的等势面如图：
沿电场线的方向电势降低，故越靠近正电荷的地方电势越高，由图可以看出A点电势高于O 点电势，A点电势等于B点电势，故A正确，B错误；负电荷由A到O过程，电势降低，则电势能增加，由O到B过程电势升高则电势能减小，即电荷q移动过程中，电势能先增加后减小，C错误；电势能先增加后减小，则电场力先做负功后做正功，D错误．
2.【答案】C
【解析】设灯泡正常发光时的电流为I，则I1＝I，I2＝2I.
由＝得＝.
由＝得U1′＝U2＝2U，故U1＝U1′＋2U＝4U，C正确．
3.【答案】B
【解析】Q1、Q2都是正电荷，对放在P点的正试探电荷都是排斥力，故合力在两个排斥力之间的某个方向，由于Q1＜Q2，故Q2的排斥力较大，故合力偏向左侧，故电场强度偏向左侧，不可能指向MN的右侧．故A错误；Q1是正电荷，Q2是负电荷，且Q1＞|Q2|，故Q1对放在P点的正试探电荷的排斥力大于Q2对其的吸引力，故合力偏向右，故电场强度偏向MN右侧，故B正确；Q1是负电荷，Q2是正电荷，且|Q1|＜Q2，故Q1对放在P点的正试探电荷的吸引力小于Q2对其的排斥力，故合力偏向左，故电场强度偏向MN左侧，故C错误；Q1、Q2都是负电荷，且|Q1|＞|Q2|，对放在P点的正试探电荷都是吸引力，故合力在两个吸引力之间的某个方向，由于|Q1|＞|Q2|，故Q1的吸引力较大，故合力偏向MN左侧，故电场强度偏向左侧，故D错误．
4.【答案】B
【解析】由于线圈平面与磁场方向垂直，故穿过该面的磁通量为：Φ＝BS，半径为r的虚线范围内有匀强磁场，所以磁场的区域面积为：S＝πr2所以Φ＝πBr2.故选项B正确．
5.【答案】C
【解析】因为Φ1＝BS sin 45°＝BS，乙图中的总磁通为两部分构成，一部分是乙图背面穿过的磁通量，另外一部分是乙图正面穿过的磁通量，它们大小相等，但是一正一负，总磁通量Φ2＝0.所以ΔΦ＝BS，故选C.
6.【答案】C
【解析】当正电荷放在金属壳外时，使金属壳左端带负电荷，右端带正电荷，两端出现电压，导致感应电场与外电场相叠加，所以内部电场强度为零．起到屏蔽的作用，故A正确；当正电荷放在金属壳外时，使金属壳左端带负电荷，由于右端接地，则不带电，两端仍出现电压，导致感应电场与外电场相叠加，所以内部电场强度为零．起到屏蔽的作用，故B正确；当正电荷放在金属壳内时，使金属内壳带负电荷，外壳带正电荷，出现电场，导致出现感应电场，没起到屏蔽的作用，故C错误；当正电荷放在金属壳内时，由于接地，则使金属壳外不带电，外部没有电场，从而起到屏蔽的作用，故D正确．
7.【答案】B
【解析】线圈产生的感应电动势的最大值为E m＝NBSω，
线圈从中性面开始转动180°的过程中，磁通量的变化量ΔΦ＝2BS，
所用时间为Δt＝＝，
根据法拉第电磁感应定律E＝N，
则平均电动势为＝NBSω，
因此平均感应电动势和最大感应电动势之比为2∶π.
8.【答案】B
【解析】在0～内，线圈在匀强磁场中匀速转动，故产生正弦交流电，由楞次定律知，电流方向为负值；在～T，线圈中无感应电流；在T时，ab边垂直切割磁感线，感应电流最大，且电流方向为正值．故B项正确．
9.【答案】A
【解析】根据交变电流有效值的定义知，交变电流的有效值即为直流电的电流值，为3 A．根据正弦交变电流有效值与最大值的关系，可知交变电流的最大值为3A，A正确；B错误；根据欧姆定律U＝IR，则有U有效＝I有效R，U m＝I m R，故电阻两端的交流电压的有效值为300 V，最大值为300V，C、D错误．
10.【答案】D
【解析】本题考查带电粒子在电场、磁场中的运动，速度选择器的知识．带电粒子在金属板中做直线运动，qvB＝Eq，v＝，表明带电粒子的速度一定相等，而电荷的带电量、电性、质量、比荷的关系均无法确定；在磁场中R＝，带电粒子运动半径不同，所以比荷一定不同，D项正确．
11.【答案】A
【解析】设两板间的距离为L，由于向左运动过程中竖直板切割磁感线，产生电动势，用右手定则判断下板电势高于上板电势，电动势大小E＝BLv，即带电小球处于电势差为BLv的电场中．所受电场力F电＝q＝q＝qvB.若设小球带正电，则电场力方向向上．同时小球所受洛伦兹力F洛＝qvB，方向由左手定则判断竖直向下，即F电＝F洛；反之小球带负电同样可得出F电′＝F洛′，且方向相反．故无论小球带什么电，怎样运动，都有F T＝mg，故选项A正确．12.【答案】C
【解析】由右手螺旋定则可知，I2产生的磁场在左侧向外，右侧向里；
则由左手定则可知I1受力方向向下，由于O1右侧部分受力大于左侧部分受力，故导线顺时针转动；同理可知，I2也应当顺时针转动；
13.【答案】AC
【解析】流过电感线圈的电流不变时，电容器相当于短路．S断开的瞬间，电感线圈又相当于电源向外供电．断开S前，L相当于无电阻的导线，则Uab＝0，从而电容器的电荷量为零，A 项正确；断开S瞬间，由于L的自感作用，L中仍然存在向左的电流，L与C构成了回路，则L中的电流要向C充电，使a极板带正电，b极板带负电，故C项正确．
14.【答案】BD
【解析】微粒进入电场后受电场力做匀变速曲线运动，因垂直电场线进入的微粒做类平抛运动，在水平方向上运动的距离相等，故所有微粒在B板上的图形为圆形；故A错误；因微粒在电场中初始位置相同且最后都落在金属板B上，故电场力对微粒做功相同，故到达板B时动能相同，故B正确；因微粒的速度沿各个方向，故当微粒沿电场线方向进入时用时最短，而垂直电场进入的微粒用时最长，故C错误；因电场力做功相等，故运动到板B的过程中电势能减少量相同；故D正确．
15.【答案】AD
【解析】由右手定则判定出两种拉动方式中感应电流的方向都是a→d→c→b→a，电流的方向相同．当导体框以速度v拉出磁场时，产生的热量Q＝I2Rt＝()2Rt＝，可见，两种方式产生的热量不同．以v、3v速度匀速拉出磁场时，导体框ad边两端电势差分别是Blv、Blv.通过导体框横截面的电荷量q＝IΔt＝Δt＝相同．综上，A、D选项正确．
16.【答案】ABC
【解析】线框在转动过程中，产生的感应电动势的有效值为E＝，电流的有效值为I ＝，周期T＝，则线框转动一周产生的热量Q＝I2RT＝()2R·＝，外力做的功W＝Q，选项A正确；感应电动势的最大值E m＝Bl2ω，选项B正确；线框转过90°的过程中，流过导体某一横截面的电荷量q＝＝，选项C正确；电压表的示数等于cd 两端电压的有效值U＝I·＝·＝，选项D错误．
17.【答案】(1)3 0.6 1 0～10 (2)电压表的分流
【解析】(1)一节干电池的电动势为1.5 V，所以电压表量程选择3 V即可，一节干电池的允
许电流在0.6 A以下，因此电流表量程选择0.6 A即可．
R0起保护作用使电路中的电流在0.6 A以下，若选用定值电阻10 Ω，估算最大电流为
I max＝<＝A＝0.3 A
则电流表指针指在半刻度以下，测量误差太大，因此定值电阻应选用1 Ω.
若选用滑动变阻器0～100 Ω的，则使用范围太小，不方便操作，因此选用滑动变阻器0～10 Ω即可．
(2)电流表应测量通过电源的电流，但由于电压表的分流作用，电流表实际测量的电流值比通过电源的电流小，所以引起该实验误差的主要原因是电压表的分流．
18.【答案】0.617(0.615～0.619)
【解析】螺旋测微器的精确度为0.01 mm，固定刻度读数为0.5 mm，可动刻度读数为11.7 mm，结果为d＝0.5 mm＋11.7×0.01 mm＝0.617 mm.
19.【答案】7.2×10－6C 上极板带正电
【解析】E＝n S＝100××0.2 V＝0.4 V，
电路中的电流I＝＝A＝0.04 A，
所以UC＝U2＝IR2＝0.04×6 V＝0.24 V，
Q＝CUC＝30×10－6×0.24 C＝7.2×10－6C，
由楞次定律和安培定则可知，电容器的上极板带正电．
20.【答案】(1)8.0 V (2)2.88 W (3)4.0×10－3C
【解析】(1)由题图知，线圈中产生的交变电流的周期T＝3.14×10－2s，
所以E m＝nB m Sω＝＝8.0 V
(2)电流的最大值I m＝＝0.80 A
有效值I＝＝ A
小灯泡消耗的电功率P＝I2R＝2.88 W
(3)在0～时间内，电动势的平均值＝
平均电流＝＝
通过灯泡的电荷量Q＝Δt＝＝4.0×10－3C.
21.【答案】1∶4∶9 1∶1∶1
【解析】电子在电场中做类平抛运动，即在x轴分方向做匀速直线运动，故M、N、P三点沿x 轴的分速度相等，
v Mx∶v Nx∶v Px＝1∶1∶1
又OA＝AB＝BC
所以tOA＝tAB＝tBC
根据电子沿－y方向做匀加速运动，
由y＝at2得：AM∶BN∶CP＝1∶4∶9.
22.【答案】(1)(2)－r
【解析】(1)对金属杆：mg sinα＝B1IL
解得：I＝
(2)E＝＝L2＝kL2
I＝
故：R＝－r＝－r.。