云南省玉溪市师院附中2017_2018学年高二物理下学期期中试题

云南省玉溪市师院附中2017-2018学年高二物理下学期期中试题本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分，考试时间120分钟。

分卷II一、单选题(共8小题,每小题3.0分,共24分)1.如图所示，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是竖直平面内三个相同的半圆形光滑轨道，K为轨道最低点，Ⅰ处于匀强磁场中，Ⅱ和Ⅲ处于匀强电场中，三个完全相同的带正电小球a、b、c从轨道最高点自由下滑至第一次到达最低点K的过程中，下列说法正确的是（）A．在K处球a速度最大B．在K处球b对轨道压力最大C．球b需要的时间最长D．球c机械能损失最多2.关于线圈在匀强磁场中转动产生的正弦交变电流，下列说法正确的是( )A．线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变B．线圈转动一周，感应电流的方向一定改变一次C．线圈平面每经过中性面一次，感应电流和感应电动势方向都改变一次D．线圈转动一周，感应电流和感应电动势方向一定都改变一次3.云室中存在强磁场，a、b两带电粒子沿相同方向进入云室，偏转轨迹如图所示，关于两粒子带电性质，下列说法正确的是( )A．均带正电荷B．均带负电荷C．a带正电荷，b带负电荷D．a带负电荷，b带正电荷4.正三角形ABC的三个顶点处分别有垂直于三角形平面的无限长直导线，导线中通有恒定电流，方向如图所示，a、b、c三点分别是正三角形三边的中点，若A、B、C三处导线中的电流分别为I、2I、3I，已知无限长直导线在其周围某一点产生的磁场磁感应强度B的大小与电流成正比，与电流到这一点的距离成反比，即B＝k，则a、b、c三点的磁感应强度大小关系为( )A．a点最大B．b点最大C．c点最大D．b，c两点一样大5.如图为“电流天平”，可用于测定磁感应强度．在天平的右端挂有一矩形线圈，设其匝数为N，底边cd长L，放在垂直于纸面向里的待测匀强磁场中，且线圈平面与磁场垂直．当线圈中通入如图方向的电流I时，调节砝码使天平平衡．若保持电流大小不变，使电流方向反向，则要在天平右盘加质量为m的砝码，才能使天平再次平衡．则磁感应强度B的大小为( )A．B．C．D．6.如图所示，一带负电的离子束沿图中箭头方向通过两磁极间时，它受的洛伦兹力方向( )A．向下B．向上C．指向S极D．指向N极7.如图所示，单匝矩形线圈的一半放在有界匀强磁场中，中心轴线OO′与磁场边界重合，线圈绕中心轴线按图示方向(从上向下看逆时针方向)匀速转动，t＝0时刻线圈平面与磁场方向垂直，规定电流方向沿abcd为正方向，则图中能表示线圈内感应电流随时间变化规律的是( )A． B．C． D．8.如图所示，两平行光滑金属导轨固定在绝缘斜面上，导轨间距为L，劲度系数为k的轻质弹簧上端固定，下端与水平直导体棒ab相连，弹簧与导轨平面平行并与ab垂直，直导体棒垂直跨接在两导轨上，空间存在垂直导轨平面斜向上的匀强磁场．闭合开关K后导体棒中的电流为I，导体棒平衡时，弹簧伸长量为x1；调转图中电源极性使棒中电流反向，导体棒中电流仍为I，导体棒平衡时弹簧伸长量为x2.忽略回路中电流产生的磁场，则磁感应强度B的大小为( )A．B．C．D．二、多选题(共4小题,每小题4.0分,共16分)9.(多选)有一电路连接如图所示，理想变压器初级线圈接电压一定的交流电源，则下列说法中正确的是( )A．只将S1从2拨向1时，电流表示数变小B．只将S2从4拨向3时，电流表示数变小C．只将S3从断开变为闭合，变压器的输入功率减小D．只将变阻器R3的滑动触头上移，变压器的输入功率减小10.(多选)磁体与磁体、磁体与通电导体、通电导体与通电导体间的相互作用，以下示意图正确的是( )A．磁体⇌⇌磁体 B．磁体⇌⇌通电导体C．通电导体⇌⇌通电导体 D．通电导体⇌⇌通电导体11.(多选)一矩形线圈在匀强磁场中转动，产生的感应电动势e＝220sin 100πt(V)，则( )A．交流电的频率是100π Hz B．t＝0时线圈位于中性面C．交流电的周期是0.02 s D．t＝0.05 s时，e有最大值12.(多选)如图所示，匀强磁场的方向竖直向下，磁场中有光滑的水平桌面，在桌面上平放着内壁光滑的试管，试管开口向里，试管底部有一带电小球．在水平拉力F作用下，试管向右匀速运动，带电小球能从试管口处飞出，则( )A．小球带负电B．小球运动的轨迹是一条抛物线C．洛伦兹力对小球做正功D．维持试管匀速运动的拉力F应逐渐增大分卷II三、实验题(共2小题,每小题10.0分,共20分)13.如图所示，一热敏电阻R T放在控温容器M内；A为毫安表，量程6 mA，内阻为数十欧姆；E为直流电源，电动势约为3 V，内阻很小；R为电阻箱，最大阻值为999.9 Ω；S为开关．已知R T在95 ℃时的阻值为150 Ω，在20 ℃时的阻值为550 Ω.现要求在降温过程中测量在95～20 ℃之间的多个温度RT的阻值．(1)在图中画出连线，完成实验原理电路图．(2)完成下列实验步骤中的填空：①依照实验原理电路图连线．②调节控温容器M内的温度，使得R T的温度为95 ℃.③将电阻箱调到适当的阻值，以保证仪器安全．④闭合开关，调节电阻箱，记录电流表的示数I0，并记录________．⑤将R T的温度降为T1(20 ℃＜T1＜95 ℃)；调节电阻箱，使得电流表的读数________，记录________．⑥温度为T1的热敏电阻的电阻值R T1＝________.⑦逐步降低T1的数值，直至20 ℃为止；在每一温度下重复步骤⑤⑥.14.利用如图所示实验装置来验证机械能守恒定律.通过电磁铁控制的小铁球从A点自由下落，下落过程中小铁球经过光电门B时，毫秒计时器(图中未画出)记录下小铁球的挡光时间t.实验前调整光电门位置，使小铁球下落过程中，小铁球球心垂直细激光束通过光电门，当地重力加速度为g.(1)为了验证小铁球下落过程中机械能是否守恒，还需要测量的物理量是________.A.A点距地面的高度HB.A、B之间的距离hC.小铁球从A到B的下落时间tABD.小铁球的直径d(2)小铁球通过光电门时的瞬时速度v＝____________；要验证小铁球下落过程中机械能是否守恒，只需验证等式________是否成立即可(用实验中测得物理量的符号表示).四、计算题(共4小题15.发电机输出功率为100 kW，输出电压是250 V，用户需要的电压是220 V，输电线电阻为10 Ω.若输电线中因发热而损失的功率为输送功率的4%，试求：(1)画出此输电线路的示意图；(2)在输电线路中设置的升、降压变压器原、副线圈的匝数比；(3)用户得到的电功率是多少？16.如图，两条相距l的光滑平行金属导轨位于同一水平面(纸面)内，其左端接一阻值为R的电阻，一与导轨垂直的金属棒置于两导轨上．在电阻、导轨和金属棒中间有一面积为S的区域，区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场，磁感应强度大小B1随时间t的变化关系为B1＝kt，式中k为常量；在金属棒右侧还有一匀强磁场区域，区域左边界MN(虚线)与导轨垂直，磁场的磁感应强度大小为B0，方向也垂直于纸面向里．某时刻，金属棒在一外加水平恒力的作用下从静止开始向右运动，在t0时刻恰好以速度v0越过MN，此后向右做匀速运动．金属棒与导轨始终相互垂直并接触良好，它们的电阻均忽略不计．求(1)在t＝0到t＝t0时间间隔内，流过电阻的电荷量的绝对值；(2)在时刻t(t>t0)穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小．17.有一台内阻为1 Ω的发电机，供给一个学校照明用电，如图所示，升压变压器的匝数比为1∶4，降压变压器的匝数比为4∶1，输电线的总电阻R＝4 Ω，全校共22个班，每班有“220 V,40 W”的电灯6盏，若保证电灯全部正常发光，求：(1)发电机输出功率多大？(2)发电机电动势多大？(3)输电效率是多少？(4)若使用灯数减半且正常发光，发电机输出功率是否减半？18.如图所示，匀强磁场的磁感应强度B＝0.5 T，边长L＝10 cm的正方形线圈abcd共100匝，线圈电阻r＝1 Ω，线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，角速度ω＝2πrad/s，外电路电阻R＝4 Ω，求：(1)转动过程中感应电动势的最大值；(2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60°角时的瞬时感应电动势；(3)由图示位置转过60°角的过程中产生的平均感应电动势；(4)交流电压表的示数；(5)线圈转动一周外力所做的功；(6)从图示位置起，周期内通过R的电荷量为多少？答案1.【答案】C【解析】对a小球受力分析可知，，所以；对b球受力分析可得，，所以；对c球受力分析可知，所以；由于a球在磁场中运动，磁场力对小球不做功，整个过程中小球的机械能守恒；b球受到的电场力对小球做负功，到达最低点时的速度的大小最小，所以b球的运动的时间也长，所以A 错误，C正确；c球受到的电场力对小球做正功，到达最低点时球的速度大小最大，所以c球的机械能增加，c球对轨道压力最大，所以B错误，D错误.2.【答案】C【解析】当线圈在匀强磁场中转动产生交变电流时，线圈平面每经过中性面一次，感应电流与感应电动势方向均改变一次，转动一周，感应电流方向改变两次．故选C.3.【答案】C【解析】由图可知，a粒子轨迹向上偏转，所受洛伦兹力向上，根据左手定则可知，a粒子带正电；b粒子的轨迹向下偏转，所受洛伦兹力向下，根据左手定则可知，b粒子带负电，故C 正确，ABD错误．4.【答案】B【解析】设正三角形的边长为2L，根据公式B＝k，结合矢量的叠加原理，则a、b、c三点的磁感应强度大小分别为＝2k；Ba＝＝kBbBc＝＝k综上所述，故B正确，A、C、D错误；5.【答案】A【解析】线圈通入顺时针电流I时，安培力F＝NBIL，方向由左手定则知竖直向下，由天平平衡知m2g＝m1g＋F；线圈通入逆时针电流I时，安培力大小不变，方向竖直向上，m2g＝m1g＋mg －F,；联立可得2F＝mg，解得B＝，选项A正确．6.【答案】A【解析】由图可知，磁场方向从N极指向S极，根据左手定则可知，让四指指向与负电荷运动方向相反的方向，让磁感线垂直穿过手心，根据大拇指的指向即为洛伦兹力的方向，由此可知带负电的离子束所受的洛伦兹力的方向向下，故A正确，B、C、D错误．7.【答案】B【解析】线圈从初始时刻至转过时间内，ab一侧的线框在磁场中绕OO′转动产生正弦交流电，电流方向由楞次定律判断为dcba且越来越大．从转过至π时间内，ab一侧线框在磁场外，而dc一侧线框又进入磁场产生交流电，电流方向为dcba且越来越小，以此类推，可知i －t图象正确的为B.8.【答案】D【解析】弹簧伸长量为x1时，导体棒所受安培力沿斜面向上，根据平衡条件，沿斜面方向有：mg sinα＝kx1＋BIL①电流反向后，导体棒所受安培力沿斜面向下，根据平衡条件，沿斜面方向：mg sinα＋BIL＝kx2②联立两式得：B＝(x2－x1)．9.【答案】BD【解析】S1从2拨向1，输出电压不变，由于输出功率由副线圈决定，副线圈两端电压增大，消耗功率增大，所以电流表示数增大．将S2从4拨向3，副线圈两端电压减小，消耗功率减小，所以电流减小．S3断开变压器输出功率为0，闭合后输出功率增大．将变阻器R3的滑动触头上移，副线圈总电阻增大，总电流减小，副线圈两端电压一定，所以输出功率减小，所以电流减小．选B、D.10.【答案】ABD【解析】磁体与磁体、磁体与通电导体、通电导体与通电导体间的相互作用都是通过磁场发生的．11.【答案】BC【解析】根据公式ω＝2πf，可得该交流电的频率为f＝50 Hz，A错误，t＝0时刻瞬时电动势为零，所以处于中性面处，B正确，根据f＝50 Hz可得T＝＝0.02 s，C正确，t＝0.05 s时，e＝220sin 5π＝0，D错误．12.【答案】BD【解析】小球能从管口处飞出，说明小球受到指向管口的洛伦兹力，根据左手定则判断，小球带正电，故A错误．设试管运动速度为v1，小球垂直于试管向右的分运动是匀速直线运动．小球沿试管方向受到洛伦兹力的分力F1＝qv1B，q、v1、B均不变，F1不变，则小球沿试管做匀加速直线运动，与平抛运动类似，小球运动的轨迹是一条抛物线，故B正确．洛伦兹力总是与速度垂直，不做功，故C错误．设小球沿试管的分速度大小为v2，则小球受到垂直试管向左的洛伦兹力的分力F2＝qv2B，v2增大，则F2增大，而拉力F＝F2，则F逐渐增大，故D正确．13.【答案】(1)实验原理电路图如图所示(2)④电阻箱的读数R0⑤仍为I0电阻箱的读数R1⑥R0－R1＋150 Ω【解析】14.【答案】(1)BD (2)＝h(或d2＝2ght2)【解析】(1)根据实验原理可知，需要测量的是A点到光电门B的距离，故A错误，B正确.利用小铁球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，不需要测量下落时间，但需要知道挡光物体的尺寸，因此需要测量小铁球的直径，故C错误，D正确.(2)利用小铁球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，故v＝；根据机械能守恒的表达式有mgh＝mv2，可得＝h(或d2＝2ght2)，故只要验证＝h(或d2＝2ght2)即可.15.【答案】(1)(2)1∶20 240∶11 (3)96 kW【解析】(1)输电线路的示意图如图所示，(2)输电线损耗的功率P线＝100×4% kW＝4 kW，又P线＝I R线所以输电线电流I2＝I3＝＝20 A原线圈中输入电流I1＝＝A＝400 A所以＝＝＝这样U2＝＝250×20 V＝5 000 VU3＝U2－U线＝5 000－20×10 V＝4 800 V所以＝＝＝.(3)用户得到的电功率P出＝100×96% kW＝96 kW.16.【答案】(1)|q|＝(2)Φ1＝B0lv0(t－t0)＋kSt F＝(B0lv0＋kS)【解析】在金属棒未超过MN之前，t时刻穿过回路的磁通量为Φ＝ktS①设在从t时刻到t＋Δt的时间间隔内，回路磁通量的变化量为ΔΦ，流过电阻R的电荷量为Δq根据法拉第电磁感应定律有ε＝－②根据欧姆定律可得i＝③根据电流的定义可得i＝④联立①②③④可得|Δq|＝Δt⑤根据⑤可得在t＝0到t＝t0的时间间隔内，流过电阻R的电荷量q的绝对值为|q|＝⑥(2)当t>t0时，金属棒已越过MN，由于金属棒在MN右侧做匀速运动，有F＝F安⑦式中F是外加水平恒力，F安是匀强磁场施加的安培力，设此时回路中的电流为I，F安的大小为F安＝B0Il⑧此时金属棒与MN之间的距离为s＝v0(t－t0)⑨匀强磁场穿过回路的磁通量为Φ′＝B0ls⑩回路的总磁通量为Φ1＝Φ＋Φ′⑪式中Φ仍如①式所示，由①⑨⑪可得在时刻t(t>t 0)穿过回路的总磁通量为Φ1＝B0lv0(t－t0)＋kSt⑫在t到t＋Δt的时间间隔内，总磁通量的改变ΔΦt为ΔΦt＝(B0lv0＋kS)Δt⑬由法拉第电磁感应定律可得，回路感应电动势的大小为εt＝||⑭由欧姆定律有I＝⑮联立⑦⑧⑬⑭⑮可得F＝(B0lv0＋kS).17.【答案】(1)5 424 W (2)250 V (3)97% (4)发电机输出功率减少一半还要多，因输电线上的电流减少一半，输电线上电功率损失减少到原来的.【解析】题中未加特别说明，变压器即视为理想变压器，由于发电机至升压变压器及降压变压器至学校距离较短，不必考虑该两部分输电导线上功率损耗，发电机的电动势E，一部分降在电源内阻上，即I1r，另一部分为发电机的路端电压U1，升压变压器副线圈电压U2的一部分降在输电线上，即I2R，其余的就是降压变压器原线圈电压U′2，而U3应为灯的额定电压U额，具体计算由用户向前递推即可，(1)对降压变压器：P2′＝U3I3＝nP灯＝22×6×40 W＝5 280 W，而U2′＝U3＝880 V，所以I2＝＝A＝6 A，对升压变压器：U1I1＝U2I2＝I R＋U2′I2＝(36×4＋5 280)W＝5 424 W，(2)因为U2＝U2′＋I2R＝880 V＋6×4 V＝904 V所以U1＝U2＝×904 V＝226 V，又U1I1＝U2I2，所以I1＝＝4I2＝24 A，故E＝U1＋I1r＝226 V＋24×1 V＝250 V，(3)η＝×100%＝×100%＝97%.(4)电灯减小一半时：n′P灯＝2 640 W.I2′＝＝＝3 A，故P出＝n′P灯＋I2′2R＝2 676 W，发电机输出功率减少一半还要多，因输电线上的电流减少一半，输电线上电功率损失减少到原来的.18.【答案】(1)3.14 V (2)1.57 V (3)2.6 V (4)1.78 V(5)0.99 J (6)0.086 6 C【解析】(1)感应电动势的最大值为E m＝nBSω＝3.14 V(2)转过60°时的瞬时感应电动势为e＝E m cos 60°＝3.14×0.5 V＝1.57 V.(3)转过60°角过程中产生的平均感应电动势为＝n＝n＝100×V≈2.6 V.(4)电压表示数为外电路电压的有效值U＝·R＝×4 V≈1.78 V(5)线圈转动一周外力所做的功等于电流产生的热量W＝Q＝()2··T≈0.99 J(6)周期内通过电阻R的电荷量为Q＝·＝·＝·＝≈0.086 6 C.。